實驗用高頻振動篩的結(jié)構設計,實驗,高頻,振動篩,結(jié)構設計 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：實驗用高頻振動篩的結(jié)構設計 實驗用高頻振動篩的結(jié)構設計 摘 要 振動篩的研究不斷地向著標準化、系列化、通用化發(fā)展，并引入現(xiàn)代化設計手段，采用新材料、新技術、新工藝，其目的在于不斷擴大篩機應用領域，滿足國民經(jīng)濟建設發(fā)展的需要，并擔當對外出口的任務。 本文所設計的振動篩的篩分物料為氯化鈉粉末。本課題的振動篩為自同步雙振動電機驅(qū)動的，其特點是結(jié)構簡單、安裝方便、成本低、容易操作及維護等。其篩箱為板梁鉚焊組合結(jié)構，由主副側(cè)板、管梁、入料擋板、出料板、篩板等組成，側(cè)板選用低合金壓力容器鋼板，強度高、可焊性好，周邊折彎，并在振動方向及沿縱向連接多根角鋼，使側(cè)板剛度大大增強，有利于強度的提高和噪音的降低。管梁由法蘭盤、無縫鋼管、加強槽鋼等組成，重量輕、強度大，便于制造安裝，具有互換性。加強槽鋼上有T形孔，使用T形螺栓，便于篩板的安裝維護，消除U形螺栓對管梁的磨損。工作原理：兩臺振動電機的型號相同，可以產(chǎn)生一種組合的直線振動。這種振動可以使輸送槽體中的物料運動，并與篩面發(fā)生碰撞，使小于篩孔的物料透過，從而實現(xiàn)物料的幾何分級，實現(xiàn)篩分。 關鍵詞：振動篩；篩箱；振動電機； I Structural Design Of ExperimentsWith High-frequency VibrationSieve Abstract The shaker research unceasingly to the standardization, the seriation, the universalized development, and the introduction modernization design method, uses the new material, the new technology, the new craft, its goal lies in unceasingly expands the sieve machine application domain, satisfies national economy construction the need to develop, and takes on the foreign exportation the duty. This topic shaker for self-synchronizing pair vibration motor-driven, Its characteristic is the structure simple, the installs convenient, the cost low, is easy to operate and the maintenance and so on. It sieves the box is board crossbeam riveting hitch welds built-up section, By host vice- side bar, Hollow beam, Enters the material back plate, Leaves material board, Sieves board and so on composition, Strengthens composition and so on channel steel, The weight light, the intensity is big, is advantageous for themanufacture installment, Has the interchangeability. Strengthens in the channel steel to have the T shape hole, Uses the T shape bolt, Is advantageous for screen board installs the maintenance, Eliminates the U shape bolt to the hollow beam attrition. Principle of work: Two vibrate the electrical machinery the model to be same, May have one kind of combination straight-line oscillation. This kind of vibration may cause in the transportation trough body thematerial movement, And has the collision with the screening surface, And has the collision with the screening surface, Thus realization material geometry graduation, Realization screening. Keywords:the vibration screen；the box screen；the vibration electric machinery ； II 目 錄 1 緒論 1 1.1國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1.2篩分機構研究內(nèi)容 3 1.2.1振動機械的組成 4 1.2.2振動機械的特點 5 1.2.3振動機械的用途 5 1.2.4振動機械的分類 5 2 主要問題及解決方案 7 2.1振動篩降噪措施 7 2.2常見故障及處理措施 7 2.2.1篩分時下料不暢 7 2.2.2篩框斷裂 7 2.2.3軸承過熱 7 2.2.4篩分的分級(根據(jù)篩分的目的) 8 3 直線振動細篩的結(jié)構、工作原理及總體方案的確定 9 3.1結(jié)構及工作原理 9 3.2直線型振動細篩的特點 9 3.3各類篩分方法的比較確定 9 3.3.1普通篩分方法 10 3.3.2概率篩分方法 10 3.3.3等厚篩分法 11 3.3.4概率等厚篩分法 11 3.3.5篩分方法的確定 11 3.4振動形式的確定 11 3.4.1非共振篩 12 3.5運動軌跡的確定 12 3.5.1圓運動軌跡 12 3.5.2直線運動軌跡 12 3.6激振方式的比較 12 3.6.1彈性連桿式 12 3.6.2電磁式 13 3.6.3慣性式 13 3.6.4激振方式的確定 13 4 其它零部件的選擇 13 4.1隔振系統(tǒng)的選擇 13 4.2篩箱及篩面 13 4.2.1篩箱 14 4.2.2篩面的比較選擇 1614 4.2.3篩面的壓緊裝置 14 4.3支撐裝置的選擇 14 5 各部分設計計算 14 5.1運動學參數(shù)的選擇計算 14 5.1.1物料運動狀態(tài)的選擇 14 5.1.2安裝傾角的選擇 14 5.1.3振動方向角的選擇 14 5.1.4物料的平均速度 17 5.2工藝參數(shù)的確定 17 5.3動力學參數(shù)的選擇計算 17 5.3.1工作機體的質(zhì)量 17 5.3.2物料的結(jié)合質(zhì)量 18 5.3.3隔振系統(tǒng)的頻率比及隔振彈簧剛度 19 6 結(jié)論 20 參考文獻 21 致謝 24 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 25 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 26 附錄 25 IV 1 緒論 1.1國內(nèi)外現(xiàn)狀 振動篩是一種很常見的機械結(jié)構，在自動化流水生產(chǎn)線上有著廣闊的用途和作用，在自動進給的輸送系統(tǒng)中都有很好的運用，特別是在一些需要有間歇傳動的進給機構中，振動篩承擔了相當一部分的工作任務。通過該畢業(yè)設計能使學生將大學四年所學的知識能靈活的運用于實踐，對一個工程的整體設計有更好的理解，有助于形成工程化的思想，對以后的設計打下很好的基礎。 隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，多種類型的工件傳送機廣泛的運用于石油，化工，農(nóng)業(yè)，輕工和服務業(yè)等不同的行業(yè)的各種場合，同時在各種場合對不同的工況所使用的振動篩砂機也不盡相同，近年來由于振動篩砂機的應用范圍的擴大，品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高，對實驗用高頻振動篩提出了更高的要求，這些振動篩要求傳輸距離和速度，精度比較高。為此各廠家為了根據(jù)自己的需要，出于經(jīng)濟性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設計結(jié)構簡單可靠，生產(chǎn)價格便宜的高頻振動篩。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，技術的進步，篩分機械廣泛應用于礦山、冶金、化工建材工業(yè)、筑路行業(yè)及環(huán)衛(wèi)行業(yè)中。無論是露天開采或者是經(jīng)過破碎的物料，或是其它某些工業(yè)產(chǎn)品所用的天然原料、人工原料，在未處理前常常是以大小不同的顆?；旌显谝黄鸬男问酱嬖?，有些物料甚至含有許多水分或其它有用或無用的介質(zhì)。為了正確合理的使用物料和滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，所以要對物料的篩分、分級、洗滌、脫水之用。篩分設備技術水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關系到工藝效果的好環(huán)，生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。 篩分機在工業(yè)上正式應用，有上百年的歷史，篩分機械的在這過程中，由手動篩發(fā)展到機械搖動篩、快速搖動篩、共振篩、振動篩等。 自16世紀英國在煤炭工業(yè)使用第一臺固定篩以來，世界上先后出現(xiàn)過圓筒篩、搖動篩、滾軸篩、共振篩等篩分設備。而振動篩以它結(jié)構簡單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點在所有篩分設備中占有絕對優(yōu)勢，其占有量約為95%。上世紀70年代以后，篩分技術的進步：如強化振動參數(shù)，設備大型化，篩機零部件的三化，自同步技術的推廣應用，新篩機的出現(xiàn)等，都是圍繞著振動篩發(fā)展起來的，而其它滾軸篩、圓筒篩、搖動篩等，逐步被淘汰。 29 (1) 仿制階段 上世紀50 年代，我國的篩分設備極為落后，生產(chǎn)上使用的都是從前蘇聯(lián)引進的TY11型圓振動篩；波蘭的Wp1 型和Wp2型吊式直線振動篩。為適應生產(chǎn)的發(fā)展，當時以洛陽礦山機器廠，錦州礦山機械廠和上海冶金礦山機械廠為主的幾個制造單位，通過對以上幾種進口篩機進行測繪仿制，形成了國產(chǎn)型號為SZZ系列的自定中心篩、SZ系列的慣性篩和SSZ系列的直線篩等，初步奠定了我國篩分機械的基礎[1]。 (2) 自行研制階段通過對用戶的走訪和調(diào)研，1967年由洛陽礦山機械研究所、鞍山礦山機械廠、北京煤礦設計院、沈陽煤礦設計院、平頂山選煤設計研究院組成了聯(lián)合設計組，制定了我國第一個煤用單、雙軸振動篩系列型譜，并進行了ZDM(DDM)系列單軸振動篩和ZSM(DSM)系列雙軸振動篩的產(chǎn)品設計工作。1974 年，兩個系列設計工作完成，并投入生產(chǎn)制造，基本上滿足了當時國內(nèi)中、小型選煤廠建設的需要。在此基礎上，由洛礦所、鞍礦廠、西安煤礦設計院、東北大學等9個單位又組成了礦用基型振動篩設計組。通過采用自同步理論、塊偏心振動器、復合彈簧、環(huán)槽鉚釘?shù)认冗M技術，進行了2ZKB2163 直線振動篩，YK1545 和2YK2145 圓振動篩、YH1836 重型振動篩、FQ1244 復合振動篩等4種基型新系列振動篩設計工作。1980 年，鞍礦廠完成了這四種基型篩的制造，并通過了技術鑒定，在工業(yè)上得到了廣泛的應用，這標志著我國篩分機械走上了自行研制發(fā)展的道路。 (3) 引進提高階段 上世紀80年代以來，冶金和煤炭系統(tǒng)不斷從國外引進先進的振動篩產(chǎn)品。在冶金行業(yè)：上海寶鋼引進了日本神戶制鋼所和川崎重工株式會社制造的用于原料分級、焦炭篩分、電廠煤用分級的振動篩和燒結(jié)礦用的冷礦篩；鞍鋼、唐鋼從德民申克公司引進了熱礦篩。在煤炭行業(yè)：山東兗州礦務局興隆莊選煤廠引進了美國RS公司的TI 傾斜篩和TH水平篩；河北開灤礦務局范各莊選煤廠引進了德國KHD 公司制造的USK 圓振動篩、USL直線振動篩；錢家營礦選煤廠引進了波蘭米克烏夫采礦機械廠制造的PWK 圓振動篩、PWP 直線振動篩；山西西山礦務局西曲選煤廠和淮北礦務局臨渙選煤廠從日本神戶制鋼所引進的HLW型直線振動篩等。這些篩機技術參數(shù)先進、結(jié)構合理、工作平穩(wěn)、可靠耐用，基本上代表了20 世紀70 年代國際振動篩的技術水平。在引進篩機產(chǎn)品的同時，國內(nèi)生產(chǎn)振動篩的專業(yè)廠——鞍礦廠先后派譴專業(yè)技術人員去美國和德國進行技術考察，并進行技術引進。1980 年鞍礦廠從美國RS公司引進TI和TH 型振動篩制造技術，轉(zhuǎn)化為國內(nèi)型號定為YA 系列圓振動篩和ZKX 系列直線振動篩，在國內(nèi)得到廣泛應用。1996年鞍礦廠又引進了德國KHD公司USK系列圓振動篩和USL 系列直線振動篩制造技術，這是KHD公司20世紀80年代的改進型產(chǎn)品，其中USL直線篩寬達4.5m，這表明我國中、大型振動篩制造水平向前邁進了一大步。此外，1986年洛礦廠也從日本神戶制鋼所引進了HLW 型振動篩制造技術，轉(zhuǎn)化后國內(nèi)型號定為ZK系列振動篩，該篩結(jié)構緊湊、重量輕，最大規(guī)格的篩分面積達27，是當時國內(nèi)最大的直線振動篩。國外振動篩產(chǎn)品和制造技術的引進，拓寬了我國篩分機械設計制造人員視野，他們從中了解和學習到了先進國家設計制造振動篩的理論、方法、設計技術、制造工藝，生產(chǎn)管理，業(yè)務水平也大大提高[2]。 基于以上的發(fā)展狀況，以及現(xiàn)在企業(yè)的需求，大家都知道新鄉(xiāng)周圍的企業(yè)生產(chǎn)振動篩分機械的廠家在國內(nèi)占據(jù)了幾乎一半的市場，所以得自于優(yōu)厚的環(huán)境和條件，在以前的振動篩的設計和研發(fā)的基礎上參考了大量的文獻資料，振動篩YA型運動軌跡為圓，利用激振器中偏心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力迫使篩箱產(chǎn)生振動，使加到篩面上的物料產(chǎn)生拋擲運動，從而使小于篩孔尺寸的物料透過篩孔，實現(xiàn)篩分操作，廣泛適用于冶金、礦山等部門,進行各種物料的分級。目前YA型振動篩都是定式的，振動篩固定在一個地方工作，由于振動篩重量大，尤其在野外吊運更不方便，為了解決這一問題，在對提高2YA1530型振動篩的設計過程中，在振動篩的下部設計了行走裝置,振動篩拖在動力頭的后邊，能容易地從一個工作場地移動到另一個場地，同時迫切需要一些效率高、移動方便、噪聲小環(huán)保性能好不受工作場地的限制的振動篩。就目前市場的現(xiàn)狀設計了一種移動方便不受場地和環(huán)境限制的振動篩。 1.2篩分機構研究內(nèi)容 (1) 篩板和篩孔的形狀 ：篩分粒度在25mm以上，一般用沖孔或鉆孔篩板，孔眼多數(shù)采用圓孔，菱形排列。25mm以下可用編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)為方孔。25mm的篩孔，可以用沖孔篩板，或編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)應防止篩條滑動，篩孔變形。對于1mm以下篩分（包括脫泥、脫水、脫介）采用條縫篩板0.5mm以下的可以用條縫篩板（用螺桿穿篩條上圓環(huán)或焊接的）或尼龍篩網(wǎng)。不論是篩板或篩網(wǎng)，本身須繃緊，并和篩箱緊固，這是十分重要的。既可以延長篩板、篩網(wǎng)、篩箱的壽命，提高篩分效率，而且可以減輕噪音。對于50mm以上的篩板，經(jīng)常由鋼筋或輕軌制成。尤其是固定篩使用舊鋼軌更是合適。棒形篩條都制成楔形的，上寬下窄，便于物料通過。圓形篩孔，以圓的直徑標明篩孔的大小，能保證通過的粒度都小于篩孔的尺寸，其篩下產(chǎn)品基本不含大于篩孔的大小，但天上石麟形的對角線是邊長的1.414倍，有的資料認為通過方孔的最大顆粒，相當于通過圓孔的最大粒度的1.23倍。矩形篩孔以矩形的短邊作為篩孔的名義尺寸，在這種情況下，超過篩孔尺寸的粒度，特別是扁平顆粒將順著篩眼長邊透篩。還有一些不規(guī)則形狀的篩孔，如一些編織篩網(wǎng)。概率篩的篩孔常大于分離粒度而用篩孔的投影進行計算。無論如何，篩分產(chǎn)品的粒度是衡量粒度標準。 (2) 篩面的長度和寬度：篩面的寬度決定篩分機的處理能力，若篩面寬物料的通過能力大；篩面的長度決定篩分機的篩分效率，篩面越長物料經(jīng)過篩分的時間越長，篩分越徹底，但是，過長的篩面對提高篩分效率并不顯著，而僅僅多余地加長了篩分機的尺寸。我國現(xiàn)有篩分機其篩面長度，粗粒級的篩分3.5-4m，中細粒級的篩分5.5-5.6m，脫水、脫介6.5m。 (3) 篩面的傾角：篩面傾角的大小，影響篩上物料的移動速度。傾角大，物料的移動快，處理能力高。篩面的傾角和篩子的結(jié)構形式與篩分產(chǎn)品的質(zhì)量要求有關。一般篩孔在50mm以上，作預先篩分時，都采用圓運動篩分機，如慣性振動篩和自定中心振動篩，其傾角為15°-20°。而直線運動的篩分機，一般作水平安裝，其傾角為零度，物料在篩面上運動，依靠篩面對物料的拋射力，這種篩分機一般用于煤的脫水、脫泥和脫介。 (4) 振幅和頻率：振幅是指篩箱行程的一半，頻率是指篩箱分種往復振動的次數(shù)。篩箱除篩面傾角外必須具備足夠大的速度才能使篩面上的物料前進。經(jīng)試驗研究得出煤用振動篩篩箱的加速度不超過70-80m/s2，振幅大致為2-5mm，轉(zhuǎn)速為800-1500r/min。為了測量直線運動篩分機的振幅，一般直線振動篩篩幫上都畫著測量振幅的三角形，在測量三角形畫著一組平行于基線的平行線，上面標有刻度，表示三角形相應截割的寬度。當篩箱振動，人在視覺上的滯留，將看到兩個三角形，斜邊的交點所指截寬，就是篩分機的行程（兩倍的振幅）。 (5) 拋射角：拋射角是篩箱運動方向與篩面所形成的角度。如拋射角較大，有利于物料透篩，但處理量較小。直線運動篩主要靠拋射作用推動物料前進，并使細粒透篩。直線運動篩的拋射角一般在30°-55°之間，我國采用45°，圓運動篩分機，也有拋射作用，但其拋射角不固定，并與篩分機的頻率和振幅有關。 1.2.1振動機械的組成 振動機械通常由三部分組成 a. 激振器 用以生產(chǎn)周期變化的激振力，使工作機體產(chǎn)生持續(xù)的振動，常用的激振器有慣性式激振器、彈性連桿式激振器、電磁式激振器，液壓式和氣動式激振器以凸輪式激振器等。 b. 工作機體或平衡機體 工作機體完成工藝過程、平衡架、平衡慣性力，起保護作用。如：輸送槽、箱體、臺面、平衡架體等，為完成各種工藝過程，它們通常做周期性運動。 c. 彈性元件（彈簧） 彈性元件包括隔振彈簧（其作用是支撐振動質(zhì)體，使機體實現(xiàn)所需要的振動，并減小傳給地基或結(jié)構架的動載荷）、主振彈簧（即共振彈簧或稱蓄能彈簧）和連桿彈簧（傳遞激振力等）[3]。 1.2.2振動機械的特點 振動機械同其它類型機械相比：優(yōu)點是結(jié)構簡單、制造容易、重量較輕、成本較低、能耗少、安裝方便、維修容易等。缺點是傳給地基的振動較大，零部件工作壽命短、噪音較大，并且有些振動機械還存在著振幅不夠穩(wěn)定、調(diào)整復雜等。 1.2.3振動機械的用途 物料的輸送，物料的篩分、選別、脫水、冷卻和干燥，物料的粉磨、物件的清理，松散物料的成型或緊實，儀器、機器及其它零部件的測試等等[4]。 1.2.4振動機械的分類 a. 慣性式振動機 如圖1.1所示，慣性式振動機是由慣性激振器驅(qū)動，慣性激振器通常是由偏心塊、主軸、軸承和軸承座等組成（如圖1.2所示）。 1—激振器 2—工作機體 3—彈性元件 4—偏心塊 5—主軸 6—軸承和軸承座 圖1.1慣性振機簡圖 圖1.2 慣性激振器 b. 彈性連桿式振動機 彈性連桿式振動機是由彈性連桿式激振器驅(qū)動的（如圖1.3所示），彈性連桿式激振器由偏心軸、連桿及連桿端部的彈簧所組成，工作機體借彈性連桿激起振動。 1—工作機體 2—連桿彈簧 3—彈性元件 4—連桿 5—偏心軸 圖1.3彈性連桿式振動機工作原理簡圖 c. 電磁式振動機 電磁式振動機是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機。 d. 其它振動機 它們是由風動式激振器、液壓式激振器和凸輪式激振器驅(qū)動的振動機[5]。 2 主要問題及解決方案 2.1振動篩降噪措施 緊固振動篩上的所有部件，特別是需要經(jīng)常更換的篩板，避免由于個別部件的松動而產(chǎn)生的額外振動；將沖孔鋼篩板更換為彈性模量小、沖擊噪聲低的聚氨酯篩板或者橡膠篩板；在篩箱的側(cè)板、入料給料口、排料口和接料底盤內(nèi)加貼橡膠板，這樣可以有效地抑制側(cè)板的高頻振動，減少輻射噪聲；采用柔性輻板齒輪來代替鋼齒輪，即在齒輪的輻板上利用橡膠彈性體傳遞扭矩，吸收齒輪嚙入、嚙出所造成的振動；用橡膠彈簧替代鋼制彈簧，以減少沖擊；在激振器的體外加裝軟式隔聲罩；對軸承的內(nèi)外套之間加以阻尼處理，軸承的滾動體可以制作成空心滾動體或者在空心滾動體的內(nèi)部加入阻尼材料，這樣能夠減小軸承的振動和降低軸承的噪聲[6]。 2.2常見故障及處理措施 2.2.1篩分時下料不暢 一是給NaCl粉末槽與篩面之間有落差太小，應是其落差在40~50mm之間。二是新更換或新安裝的振動篩實際處理量達不到理論設計時的處理量，即無法滿足生產(chǎn)要求，這時應提高篩子角度、加大激振力，如果還無法滿足要求，就需要對篩面進行改造：將入料端的篩孔加大。還要注意的一點是給料槽寬度要適中，如果過窄，物料則不能均勻地分布于篩面的寬度方向上，篩子的篩分面積也不能合理有效利用，篩分效果將會受到影響[7]。 2.2.2篩框斷裂 據(jù)斷裂力學的原理，篩框顫抖容易發(fā)生斷裂，所以解決該問題的最佳辦法就是加厚側(cè)板，或者對激振器附近的側(cè)板局部增加附板以增強整個篩體的剛性，這樣篩框就不容易發(fā)顫和斷裂了。 2.2.3軸承過熱 第一種最常見的原因是由于軸承徑向游隙太小。由于振動篩上的軸承承載的負荷較大，頻率較高，且載荷一直是變動的，所以軸承必須采用大游隙。如果使用的是普通游隙的軸承，就必須將軸承外圈再次磨削，使之成為大游隙。再者就是軸承壓蓋頂?shù)锰o，也會造成這種現(xiàn)象。壓蓋與軸承外圍之間必須有一定間隙，以保證軸承正常的散熱和一定的軸向串動。該間隙可以通過端蓋和 軸承座之間的密封墊來進行調(diào)整。正常情況下，空車試車4h，軸承溫度應保持不變[8]。 2.2.4篩分的分級(根據(jù)篩分的目的) a. 獨立篩分 其目的是得到適合于用戶要求的最終產(chǎn)品。例如，在黑色冶金工業(yè)中，常把含鐵較高的富鐵礦篩分成不同的粒級，合格的大塊鐵礦石進入高爐冶煉，粉礦則經(jīng)團礦或燒結(jié)制塊入爐。 b. 輔助篩分 這種篩分主要用在選礦廠的破碎作業(yè)中，對破碎作業(yè)起輔助作用。一般又有預先篩分和檢查篩分之別。預先篩分是指礦石進入破碎機前進行的篩分，用篩子從礦石中分出對于該破碎機而言已經(jīng)是合格的部分，如粗碎機前安裝的格條篩，篩分其篩下產(chǎn)品。這樣就可以減少進入破碎機的礦石量，可提高破碎機的產(chǎn)量。 c. 準備篩分 其目的是為下一作業(yè)做準備。如重選廠在跳汰前要把物料進行篩分分級，把粗、中、細不同的產(chǎn)物進行分級淘汰。 d. 選擇篩分 如果物料中有用成分在各個粒級的分布差別很大，則可以經(jīng)篩分分級得到質(zhì)量不同的粒級，把低質(zhì)量的粒級篩除，從而相應提高了物料的品位，有時又把這種篩分叫篩選。 e. 脫水篩分 篩分的目的是脫除物料的水分，一般在洗煤廠比較常見。此外，物料含水含泥較高時，也用篩分進行脫泥[9]。 3 直線振動細篩的結(jié)構、工作原理及總體的方案確定 3.1結(jié)構及工作原理 1— 振動電機 2—法蘭盤 3—箱體 4—壓塊 5—篩面 6—隔振彈簧 圖3.1 振動篩結(jié)構簡圖 由圖3.1可知該振動篩的結(jié)構由振動電機、電機回轉(zhuǎn)底盤、隔振彈簧、箱體、篩面、篩網(wǎng)以及壓緊裝置等部分組成。 工作原理：兩臺振動電機的型號相同，可以產(chǎn)生一種組合的直線振動。這種振動可以使輸送槽體中的物料運動，并與篩面發(fā)生碰撞，使小于篩孔的物料透過，從而實現(xiàn)物料的幾何分級，實現(xiàn)篩分[10]。 3.2直線型振動細篩的特點 雙電機驅(qū)動的自同步振動機，是新近發(fā)展起來的先進技術。它的特點如下： （1）利用自同步原理代替了強制同步式振動機中的齒輪傳動，使傳動部分結(jié)構相當簡單。 （2）由于取消了齒輪傳動，而使機器的潤滑、維護和檢修的經(jīng)常性工作大為簡化。 （3）采用激振電機直接驅(qū)動是其結(jié)構相當簡單。 （4）自同步振動電機激振器的主軸可在較大距離下進行安裝。 （5）該振動電機便于實現(xiàn)通用化、系列化、標準化。 由于本課題所設計的這種振動篩正是雙振動電機驅(qū)動的自同步直線振動篩，所以其具有以上特點[11]。 3.3各類篩分方法的比較確定 為滿足直線振動細篩的要求和工作特點，我們將振動篩分機所采用的各類 篩分方法加以比較，從而確定最佳方案，以達到設計要求。首先，對物料的篩分采用的方法大致有以下幾種：普通篩分法、概率篩分法、等厚篩分法、概率等厚篩分法等。下面具體說明每一種篩分方法及其特點。 3.3.1普通篩分方法 普通篩分方法在工業(yè)部門中的應用已有幾十年的歷史，已得到了比較完善的發(fā)展。應用這種方法的篩機，篩上物料層的厚度總是遞減的。在這種篩機上上料層厚度為h≥（2~3）a（a為篩孔尺寸），分離粒度和篩孔尺寸相近。在篩分過程中，不同粒度的物料首先分層，小粒度的物料向篩面接近，大粒度的物料浮在上面。大于篩孔尺寸的物料不斷被拋擲或滑行，直到離開整個篩面，而小于篩孔尺寸的物料則透過篩面分離出來[12]。 料層厚度與篩長有關（如圖3.2所示），篩面越長物料厚度越薄，而且篩分效率也與篩長有關，篩面越長，則物料的篩分效率越高。 圖3.2 料層厚度與篩長關系圖 采用這種篩分方法的篩機的特點為： （1）物料厚度一般為活動料厚的2~3倍。 （2）結(jié)構簡單。 （3）篩分精度高，可以用各種物料的精確篩分。 （4）用這種篩分方法的篩機調(diào)試方便。 （5）篩網(wǎng)的磨損較嚴重，由此造成維修量稍微大一些。 （6）單位面積上處理物料能力低，占地面積大。 （7）篩孔易堵，造成篩分效率下降。 （8）給料端厚排料端薄不易分層。 （9）噪音較大。 3.3.2概率篩分方法 概率篩是利用物料顆粒通過篩子的概率差來完成篩分過程的一種篩分機器。和普通篩機在結(jié)構上的主要區(qū)別是采用了多層（3-6層）、大傾角（30°-60°）、大篩孔（篩孔尺寸為分離粒度的2-10倍）的篩面。在工作原理上，它與普通篩 機也有明顯區(qū)別，概率篩能以很快的速度完成整個篩分過程，使其時間僅僅是普通篩機的1/3-1/10，而其單位面積產(chǎn)量較普通振動篩增大5-10倍。多層篩分為快速篩分創(chuàng)造了條件，但又因為分層太多使機器構造復雜化。概率篩特點： （1）篩面傾角大、物料層薄、物料運動速度快。 （2）篩孔尺寸大，因此篩孔不容易堵塞、篩層多、篩分效率高。 （3）結(jié)構緊湊、重量小、占地面積少。 （4）篩分精度不夠高、篩箱高度較大。 （5）降低了難分的臨界顆粒問題。 3.3.3等厚篩分法 等厚篩分法是利用在入料端給予篩上物料一個比普通篩分法大的加速度，使其運動速度加快，料層迅速變薄并很快的分層。對已分層料群再施加與普通篩相同的篩面加速度，使物料透篩。經(jīng)由這樣的處理，小顆粒與篩面接觸概率大大增加，平均單位篩面透篩能力約為實際的80%，因此等厚篩分可成倍的提高篩子的處理量。這種方法的特點是不管入料中小于篩孔的顆粒所占百分比如何，在篩分過程中，篩上物料厚度保持不變或遞增。其特點： （1）給料端薄排料端稍厚，有利于分層，可以進行細粒級篩分，減少堵孔。 （2）生產(chǎn)率可提高一倍以上。 （3）由于需要保持層厚度接近，這就要求篩面有合適的結(jié)構，多采用折線型，這樣就使得制造困難 （4）體積大、重量大。 3.3.4概率等厚篩分法 它具有概率篩的特點，所以能夠強制分層，每一層篩面具有等厚篩的特點，所以這種篩分方法處理量大、篩面大、機構龐大。 3.3.5篩分方法的確定 通過對以上各種篩分方法的分析我們知道，概率篩與等厚篩雖然都有很多優(yōu)點，且便于密封，但是由于概率篩不可精確篩分，等厚篩機構復雜、調(diào)速困難，兩者都難以選用。普通篩分方法雖然存在很多缺點，但可通過解決篩板、篩面傾角、物料運動速度來解決。所以次設計選用普通篩分法。 3.4振動形式的確定 目前，從振動機械動力學方面我們知道，工作頻率和固有頻率之比為Z，一般為2-10。 3.4.1非共振篩 該類振動篩的彈簧剛度為常數(shù)或接近常數(shù)（線性），機器在遠離共振區(qū)的狀態(tài)下工作。彈簧剛度小，傳給地基的動載荷也小，具有隔振性良好、結(jié)構簡單的特點[13]。 此篩是一種在近共振狀態(tài)下的振動機械，具有如下特點： （1）產(chǎn)量大，效率高。 （2）彈簧剛度為常數(shù)或接近常數(shù)。 （3）所需激振力小、傳動部件結(jié)構緊湊。 （4）振幅穩(wěn)定性好、工作平穩(wěn)、隔振性好。 3.5運動軌跡的確定 3.5.1圓運動軌跡 圓運動振動篩是利用單軸式不平衡激振器，使篩箱產(chǎn)生振動的篩子。其運動軌跡一般為圓形（橢圓形）它主要用于物料的分級。其與直線振動篩相比具有結(jié)構簡單、造價低、維修容易等特點，因而目前普遍采用。 3.5.2直線運動軌跡 其靠兩根不平衡重的軸作同步導向回轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動，其篩面呈水平或傾斜安裝。它和圓運動相比具有如下優(yōu)點： （1）直線振動篩的動力平衡與物料在篩面上的運動情況較好。 （2）物料在篩面上的運動不是靠篩面的傾角，而是靠篩子的激振器產(chǎn)生的激振力。 （3）由于篩箱運動中有較大加速度，所以特別適用于物料的分級。 所以根據(jù)設計需要以及上面的對比來看，本設計采用直線運動軌跡。 3.6激振方式的比較 目前，在工業(yè)上應用的篩機，按激振器的形式可以分為：彈性連桿式振動機、慣性式振動機、電磁式振動機和其它振動機（如風動式、液壓式及凸輪式等）。以下是幾種常見的振動方式的比較。 3.6.1彈性連桿式 彈性連桿式振動機常用于物料的篩分、選別和冷卻工作，它的結(jié)構簡單、制造方便、工作時轉(zhuǎn)動機構受力較小，機器平衡性好（對雙質(zhì)體提和單質(zhì)體式而言）。因此在水泥廠、鑄造廠、冶金廠中得到廣泛應用。作為篩分機械應用的 彈性連桿式主要是共振式，但由于傳動偏心軸使連桿端部的調(diào)試相當困難，目前只在國外采用，國內(nèi)尚未推廣[14]。 3.6.2電磁式 電磁式振動篩是一種新興的篩分設備，經(jīng)濟技術指標先進、結(jié)構合理，與其它篩分設備相比具有如下特點： （1）體積小、 重量輕、安裝方便、無傳動部件、不需潤滑、維修方便、運行費用低。 （2）電磁式振動篩由于運用了機械振動學的共振原理，雙質(zhì)體在低溫臨界狀態(tài)下工作，因此耗電能少。 （3）電振機的控制設備可采用可控硅半波整流電路，因此在使用中可通過調(diào)整可控硅的方法，方便地無級調(diào)整給料量，并可以實現(xiàn)生產(chǎn)流耗的給料量控制。 （4）電振機可以在額定電壓、振幅條件下頻繁啟動和長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。但是該振機振幅因受電源影響不夠穩(wěn)定，而且造價高，在篩機中應用較小。 3.6.3慣性式 慣性式振動機是有帶有偏心塊的慣性式激振器激振的振動機械。它常用于物料的篩分、脫水、輸送、選料、粉磨、落砂、成型、振搗、夯土和壓路等各種工作中。該振動機的構造簡單、制造容易、機器重量輕、金屬消耗量少、傳給基地的動載荷小、安裝方便，因而它的用途廣泛、品種規(guī)格繁多。 慣性式振動機按照動力學的特性，可分為線性非共振式、線性近共振式、非線性式和沖擊式振動等。其作為振動篩主要屬于近共振型和線性非共振式。 3.6.4激振方式的確定 通過上述各種激振方式的比較，我們可以看出，彈性連桿式及電磁式激振器不適于大型細篩。它們比較適合于中小型篩分機以及物料的運輸，只有慣性式比較合適。慣性式激振器通常由主軸、偏心塊、軸承、軸承座組成其按照激振器軸數(shù)又可以分為單軸式、雙軸式、多軸式三種。 單軸式慣性激振器通常產(chǎn)生沿圓方向變化的激振力，當軸承端的偏心塊具有不同安裝相位時，還會產(chǎn)生沿圓周方向的力偶。雙軸慣性式激振器的兩軸通常做反向等速回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一直線方向變化的激振力偶。 鑒于本設計的普通篩的系列化設計，只需求可滿足生產(chǎn)部門的要求、能連續(xù)工作、產(chǎn)量高等。因此，我們選用了自同步電機驅(qū)動的雙軸慣性式振動篩。 4 其它零部件的選擇 選擇合適的零部件結(jié)構形式，能使機器簡單、制造容易、降低成本、延長壽命、檢修更換零件方便等有具有重要意義。所以本設計對該機中的幾個主要零部件進行了選擇。 4.1隔振系統(tǒng)的選擇 大多數(shù)振動機由于振動頻率高、偏心塊質(zhì)量大，所以產(chǎn)生的離心慣性力是很大的，如果不對它們采取適當?shù)母綦x措施或平衡措施就可能將很大的動載荷傳給地基，使地基和建筑物產(chǎn)生有害振動，嚴重情況下將使機器很難投入使用，故需要對振動機采用隔振措施。 隔振系統(tǒng)有一次隔振和二次隔振及多次隔振系統(tǒng)等下面通過分析我們進行選用。一次隔振有結(jié)構簡單、安裝方便的優(yōu)點，但其隔振效果不好，傳給地基的動載荷較大。二次隔振，雖然機構比較復雜，但是隔振效果相當好，傳給地基的動載荷較一次隔振產(chǎn)生的動載荷減少五分之四左右，但最大不足是機構復雜、龐大、消耗金屬量較多、制造工藝復雜。三次隔振及多次隔振系統(tǒng)，由于結(jié)構很復雜、工藝困難，因此很少采用，只有在精密儀器的防隔振措施中采用[15]。 由于本次設計的直線振動細篩一般安裝在地面，因此采用一次隔振裝置。 4.2篩箱及篩面 4.2.1篩箱 篩箱為板梁鉚焊組合結(jié)構，由主副側(cè)板、管梁、人料擋板、出料板、篩板等組成，側(cè)板選用低合金壓力容器鋼板，強度高、可焊性好，周邊折彎，并在振動方向及沿縱向連接多根角鋼，使側(cè)板剛度大大增強，有利于強度的提高和噪音的降低。管梁由法蘭盤、無縫鋼管、加強槽鋼等組成，重量輕、強度大，便于制造安裝，具有互換性。加強槽鋼上有T形孔，使用T形螺栓，便于篩板的安裝維護，消除U形螺栓對管梁的磨損[16]。 承重管梁與側(cè)板之間使用精制高強度螺栓緊固，這種緊固方式不僅使被緊固件之間利用靜摩擦傳遞振動力，而且利用高強度螺桿與鋼板孔的過盈配合，直接傳遞振動剪切力，聯(lián)接強度高，使用防松螺母，聯(lián)接可靠不松動，將篩箱聯(lián)接成一個剛性箱體結(jié)構，是目前最為有效的聯(lián)接方式。而采用熱鉚或環(huán)槽鉚釘冷鉚，由于鉚釘桿與鋼板之間存在較大間隙，因銹蝕、微動磨損或振動異常出現(xiàn)松動后，現(xiàn)場將無法處理，導致故障的擴大。 4.2.2篩面的比較選擇 篩面是篩子的重要組成部分，通常由低碳鋼、高碳鋼、錳鋼、彈簧鋼等材質(zhì)制造而成，近年來還出現(xiàn)了氨基酚等合成材料制造的篩面。 金屬型篩面 常用的有棒條篩、沖孔篩、編制篩及縫條篩，近年又出現(xiàn)焊接篩網(wǎng)等，但是還未推廣使用[17]。 a. 棒條篩 棒條篩由一組具有一定斷面的棒條組成，這種篩面通常用于固定篩或重型振動篩中，篩孔尺寸在50mm以上。 b. 沖孔篩板 沖孔篩板一般是在5-12mm厚的鋼板上沖制方形、長方形和圓形的孔而成。 c. 編織篩網(wǎng) 篩網(wǎng)是有金屬絲的經(jīng)線和緯線編織而成，其優(yōu)點是重量輕、有效面積大、網(wǎng)絲有彈性、篩分效率高、篩孔尺寸為3-100mm。今年來由于技術提升，已經(jīng)開始能把篩面尺寸控制在0.1mm級一下 d. 縫條篩面 早期的縫條篩，沒隔一段距離彎個圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)穿一條小剛棒，將各篩條連接起來。新型縫條篩常用焊條。 e. 橡膠篩面 橡膠篩面具有耐磨性好、重量輕及噪音小等特點，在實際應用中取得較好效果，其篩面可直接用橡膠制成。 f. 氨基酚篩面 氨基酚和聚氨酚是新型優(yōu)質(zhì)耐磨材料，適用于制造篩面，具有耐磨性能好、噪聲低、可露天堆放等特點。 綜上所述，本振動篩采用金屬絲編織網(wǎng)篩面。 4.2.3篩面的壓緊裝置 篩面在箱體上的安裝固定方法有三種：用拉鉤拉緊、用木楔條壓緊、用壓板和螺釘固定。 a. 用拉鉤拉緊 該方法適用與固定網(wǎng)絲直徑較小的編織篩面，其厚度小于6mm的篩板。 b. 用木楔條固定壓緊篩面 篩面被篩箱兩側(cè)的角鋼支承，篩面上部壓一木條，在箱體側(cè)板上斜焊小條鋼（相隔一定距離），然后將木楔條用離嵌入小角鋼下（該木條必須具有自鎖性），這樣就將篩面壓緊了。 c. 用木條和螺釘緊固篩面 對于網(wǎng)絲直徑大于9.5mm以及厚度大于8mm的篩板，可用壓條和螺釘將其固定與篩箱上。 但由于此次設計的振動篩尺寸較小，而且采用的是金屬絲編織網(wǎng)，所以不用壓緊裝置。 4.3支撐裝置的選擇 振動篩的支撐方式有吊式和座式兩種。吊式常用于小型振動篩，座式應用于大型振動篩。本設計是直線振動細篩所以采用座式支撐裝置。支撐裝置主要是彈性材料，常用的有金屬螺旋彈簧、板彈簧和橡膠彈簧。 a. 金屬螺旋彈簧 因為斷面圓柱形金屬螺旋彈簧是目前振動機械中應用最廣泛的一種彈性元件。它具有的優(yōu)點是制造方便、內(nèi)摩擦小、能耗較為經(jīng)濟。在正確的設計情況下具有較長的壽命。其缺點是體積較大、容易產(chǎn)生噪音、調(diào)節(jié)其剛度不便、橫向剛度小容易使機體出現(xiàn)橫向搖晃。 b. 板彈簧 其優(yōu)點是增減彈簧片數(shù)便可以調(diào)節(jié)彈簧的總剛度，能使機體實現(xiàn)定向振動。缺點是加工量大、制造工藝要求較嚴、所占空間大。 c. 橡膠彈簧 該彈簧得到廣泛應用，可做主振彈簧也可做隔振彈簧。其特點是結(jié)構緊湊、可調(diào)節(jié)硬度或結(jié)構來改變其剛度、振幅穩(wěn)定、能耗大、隔音效果好、噪音小。比金屬彈簧適應高低溫度能力差，剛度受溫度影響大，抗油性、光性差、易老化[18]。 綜上所述，本設計采用圓柱形金屬螺旋彈簧。 5 各部分設計計算 5.1運動學參數(shù)的選擇計算 5.1.1物料運動狀態(tài)的選擇 本設計中對物料運動狀態(tài)的選擇主要是根據(jù)物料的性質(zhì)、機器的用途和工作面的選擇用途的特點等，同時須考慮機器能耐久的工作，并有較高的產(chǎn)量和工作質(zhì)量。采用物料作拋擲運動狀態(tài)進行設計，此種運動形式有如下優(yōu)點：可防止篩孔的堵塞，并能獲得較好的篩分效率和生產(chǎn)率；而且由于物料和工作面接觸時間短大部分離開工作面，所以工作面的磨損小，并能獲得較高的輸送速度，而且運用此種運動形式可使上下層物料得到翻動，使細粒物的透篩機會增多，從而提高工作效率。 在中速拋擲運動狀態(tài)下，振動機有較高的產(chǎn)量和工作質(zhì)量，能耗也少，對機體的強度和剛度要求也不高，所以取拋擲指數(shù)D=1.75~3.3。 5.1.2安裝傾角的選擇 篩面傾角的大小決定于要求的生產(chǎn)率和篩分效率。篩面傾角的大小決定了生產(chǎn)率的高低以及篩分效率的大小，但在本設計中，根據(jù)篩機的工作情況取傾角。 5.1.3振動方向角的選擇 振動方向角α是指振動方向線與工作面的夾角，它的選擇主要根據(jù)機器的用途做篩分使用時，應保證有較高的篩分效率和較大的產(chǎn)量。其次應考慮所處理物料的性質(zhì)和要求，如對比重較大或粒度較細的物料宜選用較小的振動方向角，對水分較大或粘性較強的物料宜選用較大的振動方向角，對磨琢性較強的物料為了減小工作面的磨損宜選用較大的振動方向角。 本設計所所處理的物料磨琢性較強因此選用較大的振動方向角45o。此時實際拋擲指數(shù)為 D=K =2 （5.1） 其中 5.1.4物料的平均速度 （1）理論平均速度的計算： Vd=ωλcosδ （5.2） 經(jīng)計算得到Vd = 0.0498m/s[19]。 （2）際平均速度： （5.3） —物料性質(zhì)的影響系數(shù)，取0.7； —料層厚度的影響系數(shù)，取0.9； —傾角的影響系數(shù)，取1.5； —滑行運動影響系數(shù)，取1； 因此實際平均速度為：。 5.2工藝參數(shù)的確定 篩面篩孔的尺寸確定： （1）工作面尺寸的確定： 已給定篩面長L=400mm，篩面寬B=200mm。 （2）篩孔尺寸已給定 固體粉末分級 為了便于區(qū)別固體粒子的大小，《中國藥典》2005年版把固體粉末分為六級。 最粗粉—指能全部通過一號篩，但混有能通過三號篩不超過20%的粉末； 粗 粉—指能全部通過二號篩，但混有能通過四號篩不超過40%的粉末； 中 粉—指能全部通過四號篩，但混有能通過五號篩不超過60%的粉末； 細 粉—指能全部通過五號篩，并含能通過六號篩不少于95%的粉末； 最細粉—指能全部通過六號篩，并含能通過七號篩不少于95%的粉末； 極細粉—指能全部通過八號篩，并含能通過九號篩不少于95%的粉末。 1號篩 2000±70μm 10目 2號篩 850±29μm 24目 3號篩 355±13 50目 4號篩 250±9.9 65目 5號篩 180±7.6 80目 6號篩 150±6.6 100目 7號篩 125±5.8 120目 8號篩 90±4.6 150目 9號篩 75±4.1 200目 氯化鈉粉末所用的為2或3號篩，大約要20~40目。 所以選擇篩孔為20~40目 （3）計算料層厚度h （5.4）篩面的寬度為200mm，物料厚度為3mm。 其密度約為1.2t/m3,寬度無聊厚度平均速度物料的密度=處理量，所以其處理量為0.0002333t/s=0.84t/h。 5.3動力學參數(shù)的選擇計算 5.3.1工作機體的質(zhì)量 G電機 =0.5kg G箱體=5kg 工作機體重量：G=0.5+5=5.5kg 工作機體參振質(zhì)量：m機=5.5/980=5.5/980=0.006kg.s2/cm 5.3.2物料的結(jié)合質(zhì)量 Gm= QL/3600Vm （5.5） 將各值代入，得到。 由D=2.0查得km=0.2，所以得到 結(jié)合質(zhì)量：mm = =188×0.2/980=0.058kg.s2/cm； 總參振質(zhì)量：m= m機+ mm =0.06+0.058=0.12 kg.s2/cm。 5.3.3隔振系統(tǒng)的頻率比及隔振彈簧剛度 隔振系統(tǒng)的頻率比范圍2～10根據(jù)工作頻率取Z0=5。篩機工作頻率： （5.6） 隔振系統(tǒng)彈簧總剛度 ∑K= （5.7） 整個篩體由四個彈簧支撐，每個彈簧剛度[20]： K= （5.8） （1）電機的功率計算： N=(N1+N2)(kW) （5.9） N1=(kW) 其中C為阻尼系數(shù)，取0.3 取小振幅的振動篩，振幅A=0.0025m,M為參振質(zhì)量 頻率n=300 經(jīng)計算得N1=0.16w N2=(kW） （5.10） —其中f為摩擦系數(shù)，d為電機軸直徑。f=0.008，初設電機軸徑d=0.008m 計算得電機功率p=25w。 激振力F=MAw2 w==31.4 （5.11） 計算出軸力為13.29N。 6 結(jié)論 一種新產(chǎn)品開發(fā)是和工程設計同時進行的：首先要對被篩物料的物理、化學性質(zhì)以及在工藝流程中所需達到的要求進行分析，選擇合理的技術參數(shù)、進行模擬樣機試制、進行必要的設計計算、工作圖設計、產(chǎn)品試制、檢驗、服務、工藝試驗、跟蹤服務、產(chǎn)品改進設計、定型等一系列程序，最后實現(xiàn)交鑰匙工程。并且篩分技術理論也需要深入研究，需要引入現(xiàn)代化設計手段，采用新材料、新技術、新工藝，對現(xiàn)有的篩分機械進行運動分析和結(jié)構改進，引入現(xiàn)代化設計手段，采用優(yōu)化設計，計算機輔助設計，用計算機對篩分結(jié)構強度進行計算，提高設計的可靠性；建立振動篩試驗臺，對篩機產(chǎn)品進行檢測。同時向，根據(jù)不同用途，研制出各種不同型式的篩機，根據(jù)不同用途研制出各種不同型式的篩機。只有這樣中國的篩分技術才能跟住世界潮流，才能為中國工業(yè)的未來再多做些貢獻，它的發(fā)展不僅僅代表著中國礦山機械的發(fā)展，它還代表著中國國力的增強，標志著一個國家的基礎工業(yè)的實力和工業(yè)科技水平。 本設計通過對直線振動細篩的各部分裝置經(jīng)過細心的選擇與論證，已經(jīng)完成了設計的要求，滿足設計要求的各項指標，實現(xiàn)了開題前的設想，設計基本成功。 參考文獻 [1] 劉樹英，韓清凱，聞邦椿. 新型振動破碎機非線性動力學分析[J].振動與沖擊， 2000(3):55-57. 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