某雙軸慣性式振動脫水機的設(shè)計含11張CAD圖
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某型雙軸慣性式振動脫水機的設(shè)計
摘要
這次任務(wù)要求設(shè)計的雙軸慣性式振動脫水機，由箱體、激振器、電動機、彈簧、底座、篩網(wǎng)等組成，采用直線振動篩進行脫水，兩個激振器主軸分別由兩個電機聯(lián)接，兩臺電機主軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，物料在篩面上運動，通過激振器產(chǎn)生離心激振力來振動篩體，通過篩面上的小孔將物料進行篩分，其中的水分則通過篩面上的小孔篩分，經(jīng)機體下面排水口流出。本次設(shè)計在原有機器的基礎(chǔ)上進行了改進，采用雙軸電機驅(qū)動取代了原來的運用齒輪傳動強制同步的方式，簡化了結(jié)構(gòu)，減少了噪音。電機放在箱體側(cè)面，減少了對箱體的強度要求。使用雙軸可以較大距離進行安裝，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計還進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，參數(shù)計算，經(jīng)過改進之后，生產(chǎn)效率得到提高，結(jié)構(gòu)得到簡化，降低了維修難度，提高了經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：振動脫水機；激振器；振動篩；
I
ABSTRAC
The two-axis inertial vibration dehydrator, designed for this mission, consists of a box, a vibrator, a motor, a spring, a base, a screen, and so on. It uses a linear vibrating screen for dehydration, and the main shaft of the two exciters is connected by two motors, respectively. The rotation direction of the main shaft of the two motors is opposite, the material moves on the screen surface, the vibrating body is vibrated by the centrifugal exciting force generated by the exciter, the material is screened through the holes in the screen surface, and the moisture content is screened by the small hole in the screen surface. Flow through the drain under the body. This design has been improved on the basis of the original machine, the use of two-axis motor drive instead of the original use of gear drive force with the same. The step way simplifies the structure and reduces the noise. The motor is placed on the side of the box body to reduce the intensity requirement of the box body. Using two-axis can be installed at a large distance, optimize the structure. After the improvement, the production efficiency is improved, the structure is simplified, the difficulty of maintenance is reduced, and the economic benefit is improved.
Keywords: vibratory dehydrator; vibrator; vibrating screen;
II
目錄
第1章 緒論 1
1.1 課題的提出和意義 1
1.2 振動機械的組成和分類 1
1.3 國內(nèi)研究狀況 1
1.4發(fā)展方向 2
1.5課題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應(yīng)用工具 2
第2章 設(shè)計方案的確定 3
2.1工作原理及總體方案的提出 3
2.2激振器的選擇 4
2.3箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 5
2.4電機的布置 5
2.5傳動方式 7
2.6彈性元件的選擇 8
第3章 動力學(xué)分析及參數(shù)計算 9
3.1動力學(xué)分析 9
3.2 設(shè)計基本參數(shù) 11
3.3激振器的計算 12
3.5電機的選擇 18
3.6質(zhì)量的計算 18
3.7 彈簧的設(shè)計計算 23
第4章 強度校核 27
4.1軸的強度校核 27
4.2軸承校核 34
4.3鍵的強度計算 35
第 5 章 安裝與檢修 37
5.1 安裝要求 37
5.2 維護與檢修 37
第 6 章 經(jīng)濟性分析 38
參考文獻 39
附錄一 外文翻譯 40
附錄二外文原文 42
54
第1章 緒論
1.1 課題的提出和意義
1.1.1課題的提出
振動是自然界和工程設(shè)計領(lǐng)域普遍存在的一種現(xiàn)象，一般情況振動是有害的，但在合理的環(huán)境下加以利用，振動可以是有益的。振動機械應(yīng)用涉及選礦、沙和煤炭加工工業(yè)。此外也適用于城市污水處理、紙漿、化工和食品工業(yè)。振動機械通常由激振器、工作機體和彈性元件三部分組成。但是目前在我國各種選煤廠使用的設(shè)備中,振動篩是問題較多、維修量較大的設(shè)備之一。這些問題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫 ,稀油潤滑的箱式振動器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過高、噪聲大等問題 ,同時伴有傳動帶跳帶斷帶等故障。這類問題直接影響了振動篩的使用壽命,嚴重影響了生產(chǎn)。
物料脫水是生產(chǎn)加工中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。脫水環(huán)節(jié)處理得好就可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，脫水效率高的話就可以節(jié)約成本，帶來更多的經(jīng)濟利益，而脫水效果則由振動篩直接影響。因此，和這些直接相關(guān)的設(shè)備振動脫水機便需要不斷創(chuàng)新，不斷發(fā)展，不斷完善。提高設(shè)備的穩(wěn)定性，減少噪音危害，降低能源消耗等是勢在必行的。
1.1.2課題的意義
本次設(shè)計任務(wù)主要是在原有機器的基礎(chǔ)上，對其進行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，以改進原有機器存在的問題，如采用雙電機分別帶動兩個激振器主軸，來取消以齒輪傳動強制同步的方式。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來簡化機器的結(jié)構(gòu)，提高機器的工作效率。學(xué)習(xí)研究振動篩分機械，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)組成，計算其相關(guān)參數(shù)，從而提高效率。
此次設(shè)計任務(wù)就是在原有的振動機械的設(shè)計上優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的效率，降低成本。
1.2 振動機械的組成和分類
1.2.1振動機械的組成
（1）激振器。
激振器工作時可以形成隨著周期變化的力，它作用在箱體上使之振動，從而達到脫水的目的。
（2）工作機體或平衡機體。
在本次設(shè)計任務(wù)中為箱體，他在激振力的作用下進行周期性振動，從而對箱體中的煤炭進行脫水。
（3）彈性元件（彈簧）。
彈性元件包括隔振彈簧，其作用是支撐箱體，從而使箱體完成振動，緩沖激振力。
1.3 國內(nèi)研究狀況
由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國篩分機械的 發(fā)展是本世紀近 50 年的事情，大體上可分為三個階段。
(1) 仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的系列圓振動篩、BKT-11、BKT-OMZ型搖動篩；波蘭的 WK-15 圓振動篩、CJM-21 型搖動篩和 WP1、WP2 型吊式直線振動篩。這些篩分機仿制成功，為我國篩分機械的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。
(2) 自行研制階段：從 1966 年到 980 年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500 毫米×3000 毫米重型振動篩及系列，15m2、30m2 共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動篩系列，YK 和 ZKB 自同步直線振動篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內(nèi)需要，標志著我國篩分機走上了獨立發(fā)展的道路。
(3) 提高階段：進入改革開放的 80 年代，我國篩分機也進入了一個新的發(fā)展階段。成功研制了振動概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動篩、琴弦振動篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。
1.4發(fā)展方向
振動篩分機在工程中廣泛應(yīng)用，對國民經(jīng)濟起著重要作用。從目前國外的研究方向來看，一方面致力于當前篩分機的運動分析和結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一方面瞄準新穎的設(shè)計目標、探求合理的結(jié)構(gòu)形式，以便進一步推動振動篩分機的應(yīng)用。
1. 國外技術(shù)發(fā)展趨勢
國外篩分設(shè)備仍以發(fā)展振動篩為主，振動篩向標準化、通用化和系列化方向發(fā)展；
向大型化方向發(fā)展，但最大到 55m 2 已夠用了；增大篩面傾角，提高篩分效率；發(fā)展細粒篩分設(shè)備，篩孔尺寸小到 0.1 ～ 0.3 毫米；旋流篩使用逐漸增多；共振篩發(fā)展停滯。
2. 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢
積極開展篩分技術(shù)研究，提高原煤干式深度篩分技術(shù)，降低分級下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細、水分高和黏度大的難篩物料的分級技術(shù)；為滿足大露天礦選用，研制重型分級篩，適用于 500 毫米以下物料篩分；為提高篩板的壽命和效果，著重發(fā)展焊接篩網(wǎng)，非金屬篩面；共振篩有被淘汰之勢，應(yīng)大力發(fā)展塊偏心圓振動篩和直線振動篩。
1.5課題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應(yīng)用工具
本課題的設(shè)計主要為了實現(xiàn)振動脫水，并在原有設(shè)計基礎(chǔ)上進行提高改良。工作內(nèi)容為選擇彈簧和激振形式，設(shè)計箱體和傳動等。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，在原機器和知識的基礎(chǔ)上，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，再利用solidworks三維制圖，最后利用cad進行繪圖。
第2章 設(shè)計方案的確定
2.1工作原理及總體方案的提出
振動脫水機是依靠激振力作用在箱體上來進行脫水的，它由箱體、篩網(wǎng)、底座、激振器、彈性元件、電動機等組成。
2.1.1工作原理
圖2.1振動脫水機工作原理圖
該設(shè)計采用雙軸慣性式激振器，兩個激振器中的對應(yīng)偏心塊質(zhì)量相等，同理偏心塊產(chǎn)生的力也相等，在兩個相同電機的作用下，兩個偏心塊所在主軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，在不同位置產(chǎn)生的離心力，沿著方向的分力彼此抵消的，而沿方向的分力是彼此重疊，形成了一個沿著方向的離心力，在它的作用下箱體進行直線振動。由圖可知，當兩個離心力方向相同時達到最大，方向相反時達到最小。激振力方向與篩面一般呈角，因此物料在篩面上做斜拋運動，其中的水分便能透過篩網(wǎng)落下，從而實現(xiàn)脫水。
在激振力作用下箱體做周期性振動。由于安裝傾角，所以水做反向運動，從箱體下端排水口排出。
2.1.2總體方案
圖2.2振動脫水機圖
2.2激振器的選擇
激振器可以產(chǎn)生激振力，它作用在箱體上，使之振動，從而使物料在箱體的振動作用下達到脫水目的。它需要一直振動來工作，而且偏心塊在主軸轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生了離心力，它對偏心塊主軸有一定的強度要求。因此便需要選擇適配的激振器。
雙軸慣性式激振器采用兩個相同的電機分別帶動兩個激振器，以這種方式來取締通過齒輪聯(lián)接的強制同步方式，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，減少了噪音，又因為取締了齒輪，所以因而齒輪的各種問題，如齒輪的損傷等問題迎刃而解。而且使用電機帶動激振器運行平穩(wěn)，故障少。
激振器的組成部件，每個激振器主軸上有兩個偏心塊，通過調(diào)節(jié)可以改變激振力，偏心塊兩側(cè)由軸承，迷宮密封端蓋固定，使用螺栓將激振器和箱體聯(lián)接，這樣激振力直接作用在箱體上。采用脂潤滑減少油。泄露最后用筒罩包裹，防止偏心塊脫落傷人。
圖2.3 激振器圖
2.3箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計
箱體由篩框和篩面組成，篩框由側(cè)板、橫梁組成。設(shè)計篩箱時，要計算選擇側(cè)板和橫梁斷面大小，以承受振動力。避免頻率一致，在工作時損傷箱體。側(cè)板材料用鋼，它的受力限額高，耐久，容易焊接。在焊接過程中，連接部位內(nèi)應(yīng)力大。在強振動載荷下經(jīng)常發(fā)生裂紋，甚至斷裂。因此需要進行回火處理。為了防止箱體在工作過程中發(fā)生故障損傷，因此焊接角鋼。
圖2.4 箱體圖
2.4電機的布置
電機主軸和激振器主軸通過聯(lián)軸器連接，在電機的帶動下激振器主軸帶動偏心塊轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生激振力，帶動箱體振動，進行生產(chǎn)。以往設(shè)計將電動機安裝在橫梁上，為了減少對箱體的損傷，在這次任務(wù)中將其安裝在篩箱兩側(cè)。
在實際生產(chǎn)中，為了兩個電機一起運動，起初使用齒輪連接兩個激振器主軸，強制其實現(xiàn)同步。在不斷探索中，發(fā)現(xiàn)振動的固有特性可用于振動機械，實現(xiàn)了由兩個電機驅(qū)動的兩個偏心轉(zhuǎn)子或自同步的兩個偏心轉(zhuǎn)子之間的振動同步。根據(jù)自同步原理將構(gòu)造簡化后便設(shè)計出了自同步電動機。在振動同步的新時代，人們利用這種理論研制出了很多的新型產(chǎn)品。為了實現(xiàn)振動同步需要兩電機完全相同，需要保證機器處在良好的狀態(tài)。
利用兩臺電機分別帶動兩個激振器工作，這種改進有如下好處：
1.利用雙電機驅(qū)動代替了齒輪傳動，降低了維修難度。
2.由于取消了齒輪傳動，使傳動部的結(jié)構(gòu)變得簡單。
3.這類設(shè)計是的部件容易購買、安裝、更換。
4.這類設(shè)計采用兩個電機分別驅(qū)動兩個激振器使得每個激振器可以獨立安裝。
圖2.5 底座圖
2.5傳動方式
圖2.6主軸
激振器中的兩個偏心塊分別安裝在主軸的兩端，主軸為傳動軸，這樣安裝十分方便，誤差非常小。容易達到設(shè)計要求。
使用輪胎式撓性聯(lián)軸器作為傳動的連接部件，將電機主軸和激振器主軸相連，其中的撓性片為非金屬材料，當速度不穩(wěn)定時，它具有良好的緩沖和阻尼性能，但是這些材料受溫度和力的影響大，因此需要用于常溫，重量小的場合。這種聯(lián)軸器可以自動緩和兩軸的誤差。因此，主要傳動形式為電動機轉(zhuǎn)動，帶動激振器的主軸，這兩個主軸由聯(lián)軸器連接，主軸依靠軸承轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸上的兩個偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，兩個偏心塊在運動的過程中產(chǎn)生激振力，從而帶動箱體振動，進而帶動物料振動，以此來達到脫水的目的。
圖2.7輪胎式聯(lián)軸器
1、4. 半聯(lián)軸器 2.螺栓 3.輪胎體 5.壓板
2.6彈性元件的選擇
圖2.8 彈簧圖
彈性元件為依靠本身的性能來完成任務(wù)的元件，本設(shè)計中彈性元件主要是聯(lián)接振動篩底面與底座，緩沖振動篩在工作工程中的振動，完成振動脫水的目的。采用金屬螺旋彈簧，因為它容易購買，成本低，易于安裝更換。
第3章 動力學(xué)分析及參數(shù)計算
3.1動力學(xué)分析
兩個激振器主軸上的偏心轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振力為：
(3-1)
式中：
—偏心塊的質(zhì)量，kg；
—偏心塊質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)半徑，m；
—偏心塊回轉(zhuǎn)角速度，。
如圖，建立二維坐標系，對彈簧進行分析
圖3.1雙軸慣性振動機受力圖
(3-2)
(3-3)
其中：
式中：
—箱體的計算質(zhì)量；
—箱體的實際質(zhì)量；
—物料質(zhì)量；
—物料結(jié)合系數(shù)，一般取；
—激振力與篩面的夾角；
—隔振彈簧在方向的剛度，；
—等效阻尼系數(shù)。
方程有以下形式的特解：
(3-4)
(3-5)
式中：
、—x方向與y方向振幅；
、—激振力對位移在方向與方向的相位差角。
方向和方向的振幅和相位差求出為：
(3-6)
(3-7)
(3-8)
(3-9)
因為，激振力方向為，所以并不一致，其合成振幅：
，可近似取，所以振幅為：
(3-10)
實際振動方向角
(3-11)
3.2 設(shè)計基本參數(shù)
箱體長：2000mm，寬：600mm，高：300mm
電機轉(zhuǎn)數(shù)：910r/min，功率：0.75N/kw
振幅：3mm
生產(chǎn)率：7.5t/h
工作頻率：15Hz
1.安裝傾角、振動方向角和拋擲指數(shù)D的選擇
(1) 振動方向角的選擇
物料拋射角是激振力和底面的夾角，即。篩分效率受它影響。振動方向角的選擇還要考慮物料的特性，例如物料的水分、料層厚度、密度、粒度和噪聲要求。當角度較小時，處理易篩物料。當角度較大時，處理難篩物料。我國的直線振動篩一般采用45°的振動方向角。根據(jù)任務(wù)書規(guī)定振動方向角為。
(2) 安裝傾角的選擇
安裝傾角是指箱體與水平面之間的夾角。根據(jù)任務(wù)書規(guī)定選擇安裝傾角。
（3）振動強度K
（3-12）
式中：
—振動脫水機的振動頻率
其中許用強度，故符合要求。
（4）拋擲指數(shù) D 的選擇
拋擲系數(shù)D表示拋擲運動特性。
（3-13）
—振動方向角
—安裝傾角
由（3.12）得K=2.7，將其帶入（3.13）得
對于易篩物料，通常選??；對于一般物料，通常選取。本次設(shè)計的脫水機為振動篩，且屬于易篩物料，在其參考范圍之內(nèi)，所以選取拋擲指數(shù)。
（5）物料的平均速度
理論平均速度：
（3-14）
其中：
由（3.13）知，
所以
實際速度： （3-15）
式中：
—傾角修正系數(shù)，；
—料層厚度影響系數(shù)，；
—物料形狀影響系數(shù)，；
—滑行運動影響系數(shù)，；
3.3激振器的計算
(1)計算參振質(zhì)量
有公式，可求參振質(zhì)量。
式中：
—振動脫水機總質(zhì)量，kg；
—物料結(jié)合系數(shù)；
—物料質(zhì)量，kg。
產(chǎn)量；物料運行速度；
脫水機有效長度：；
則物料質(zhì)量：
(3-16)
kg
取，質(zhì)量為：
(3-17)
kg
(2)計算隔振彈簧剛度
選取振動系統(tǒng)的頻率比：
振動機的頻率為：
ω===
隔振彈簧剛度為：
(3.14)
N/m
取N/m
彈簧數(shù)量為4，彈簧的剛度為：
N/m
(3)該系統(tǒng)的等效阻尼：
(3-18)
(4)偏心塊質(zhì)量矩：
(3-19)
式中：
—偏心塊質(zhì)量；
—偏心塊回轉(zhuǎn)半徑；
—振動頻率。
45°上彈簧剛度：
=100000N/m (3-20)
相位差角：
(3-21)
（5）激振力幅值
激振力幅值：
(3-22)
N
每臺電機的激振力為：
N
偏心塊的質(zhì)量矩為：
=1.242kgm
每個偏心塊的質(zhì)量矩為kgm
（6）偏心塊的設(shè)計
形狀
面積
偏心半徑
大扇形
兩個三角形
小扇形
圓孔
總體
圖3.2偏心塊圖
由公式，得
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
又由
(3-23)
得：
kg·mm
則：
kg
即偏心塊的質(zhì)量為：
kg
則：
mm
取mm
式中：
—偏心塊的厚度
3.5電機的選擇
所需功率：
若，
則振動阻尼所耗功率為：
(3-24)
kw
軸承摩擦所耗功率為：
(3-25)
式中：
—軸頸直徑，m；
—軸與軸承間的摩擦系數(shù)，?。?
—偏心矩，m。
kw
總功率：
kw
選取：
兩臺Y90S—6型電動機，其額定功率0.75kw，轉(zhuǎn)速為910r/min
3.6質(zhì)量的計算
3.6.1箱體的質(zhì)量計算
（1）側(cè)板、底板、前后擋板的質(zhì)量
側(cè)板：長，高，厚 數(shù)量 2
三角側(cè)板：邊長，厚，數(shù)量 2，圓角半徑
底板：長2.0m，寬0.5m，厚0.006m，數(shù)量 1
前后擋板：
總計：
(2)角鋼的質(zhì)量
熱軋等邊角鋼GB9787—88(4.5號)
總長度2×2.0+10×0.225=6.55 m理論質(zhì)量3.369 kg/m
則：
熱軋等邊角鋼 GB9787—88(2號)
總長度2×1.974=3.948 m 理論質(zhì)量1.145 kg/m
則：
熱軋不等邊角鋼 GB9787—88(4.5/2.8 號)
總長度 2×1.974=3.948 m 理論質(zhì)量 2.203 kg/m
則：
角鋼總質(zhì)量為
(3)鋼管質(zhì)量
所用鋼管長度 0.6m，壁厚 0.003m，數(shù)量 5，外徑 D=0.07m
則：
(4)其他部件質(zhì)量
a.彈簧支架：
三角板：數(shù)量8，邊長0.11×0.055m，厚度0.006m
矩形板：數(shù)量4，邊長0.11×0.1m，厚度0.010m
則：
b.出料口：
寬度0.6m，板料厚度0.006m
則：
c.箱體兩側(cè)凸臺：
邊長0.06×0.06m，厚度0.006m，中心孔直徑D=0.014m，數(shù)量12
則：
d.拉緊裝置：
長度1.974m，厚度0.004m
則：
e.鋼條：
長度1.974m，高度0.025m/0.015m，厚度0.01m
則：
總計：
3.6.2 激振器的質(zhì)量計算
(1)筒體、筒蓋的質(zhì)量
筒體數(shù)量2，筒蓋數(shù)量4，尺寸參照設(shè)計
則：
(2)主軸的質(zhì)量
主軸數(shù)量2，尺寸參照設(shè)計
則：
(3)軸承座的質(zhì)量
軸承座數(shù)量4，內(nèi)徑0.13m，其他尺寸參照設(shè)計
則：
(4)軸承質(zhì)量
軸承數(shù)量4，單件質(zhì)量2.95 kg
則：
(5)偏心塊的質(zhì)量
偏心塊數(shù)量8，單個質(zhì)量為5.0kg
則：
總計：
3.6.3 螺栓等其他質(zhì)量
螺栓等其他零件的質(zhì)量總和約為
3.6.4 總質(zhì)量
總質(zhì)量為
3.7 彈簧的設(shè)計計算
彈簧材料選擇 60Si2Mn，按正常載荷計算時，許用剪切應(yīng)力應(yīng)適當降低，取
(1) 載荷的計算
（3-26）
（3-27）
（3-28）
式中：
—參振質(zhì)量，單位 kg；
—螺旋彈簧數(shù)量；
—每個彈簧中心線方向的剛度，單位 N/mm；
—單向振幅，單位 mm；
—最小工作載荷，單位 N；
—最大工作載荷，單位 N；
—極限載荷，單位 N
(2) 彈簧絲直徑 d 的計算
選定彈簧的工作應(yīng)力等于需用應(yīng)力，則所需的彈簧絲直徑 d 為：
（3-29）
這里取d=8mm
式中：
C—彈簧指數(shù)，一般取 5~8，這里取 C=6；
K—曲度系數(shù)，其計算方法為：
則有
式中：
D—彈簧中徑
這里取 D=50 mm
(3)驗算極限載荷
（3-30）
式中：
—許用極限應(yīng)力，單位 N/mm
故滿足要求。
(4) 彈簧工作圈數(shù)n的計算
壓縮彈簧的工作圈數(shù)n為：
（3-31）
式中：
G—彈簧材料的剪切彈性模量，G=78000 N/mm
故這里取 n=6.5
(5) 彈簧總?cè)?shù)n0的計算
彈簧總?cè)?shù)n 0 為：
（3-32）
(6)節(jié)距t的計算
（3-33）
這里取 t=17
(7) 彈簧自由高度 H 的計算
兩頭拼緊并磨平，自由高度為：
（3-34）
式中：
—間距，一般,為極限載荷下單圈的變形量，其計算公式為：
(8)彈簧絲展開長度 L 的計算
(3-35)
式中：
—彈簧螺旋升角
(9) 彈簧工作中的變形量及高度的計算
a.最小工作載荷下
彈簧的變形量為：
(3-36)
彈簧的高度為：
(3-37)
b.最大工作載荷下
彈簧的變形量為：
(3-38)
彈簧的高度為：
(3-39)
c.極限工作載荷作用下
彈簧的變形量為：
(3-40)
彈簧的高度為：
(3-41)
(10)彈簧的工作圖
圖 3.3 金屬螺旋彈簧
技術(shù)要求：
1.展開長度：1334.5mm；
2.旋向：右旋；
3.工作圈數(shù)：6.5；
4.總?cè)?shù)：8.5：
5.熱處理硬度：。
第4章 強度校核
4.1軸的強度校核
高速輸入軸的直徑可以根據(jù)連接到它的電機的軸的直徑D來估記，；由，。
圖4.1 主軸圖
圖4.2 軸的受力圖
1. 轉(zhuǎn)矩的計算
軸主要承受轉(zhuǎn)矩
(4-1)
N.mm
式中：
—軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，；
—軸傳遞的功率，；
—軸的轉(zhuǎn)速， 。
圖4.3 軸的轉(zhuǎn)矩圖
2.根據(jù)圖4.2，求支座反力
由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可得
N (4-2)
則 N
3. 作彎矩圖
a. A—B段彎矩為
b. B—C段彎矩為
N.mm（104）
c. C—D段彎矩為
圖中，，
圖4.4 軸的彎矩圖
4. 作計算彎矩圖
A點
N.mm
—應(yīng)力修正系數(shù)是根據(jù)扭矩產(chǎn)生的應(yīng)力的性質(zhì)來確定的；
對不變化的轉(zhuǎn)矩取0.3。
B點彎矩為：
(4-3)
N.mm
C點彎矩為：
= N.mm
D點彎矩為：
= N.mm
合成彎矩圖
圖4.5 軸的合成彎矩圖
5. 校核軸的強度
軸材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，其N/mm
N/mm
由于E點軸徑最小，G點彎矩最大，所以這兩點所在截面為危險截面
E點彎矩為
N.mm
則E點軸徑為：
=22.38 mm (4-4)
鍵槽受軸徑增大5%的鍵槽的影響。
mm
因為，所以安全。
G點彎矩為 N.mm
則該點軸徑為
mm (4-5)
因為，所以安全。
6. 精確校核軸的疲勞強度
圖中危險截面Ⅴ~Ⅷ截面與Ⅰ~Ⅳ截面受力情況相同，因此只校核Ⅰ~Ⅳ截面
(1)Ⅰ，Ⅱ剖面的疲勞強度
Ⅰ剖面，過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)，查得：
，
Ⅱ剖面查得：
(4-6)
(4-7)
，
因為1.9346>1.9332，1.6211>1.5688，所以校核Ⅱ剖面。
Ⅱ剖面承受的彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為
N.mm
T=7870.8 N.mm
Ⅱ剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力，應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為
(4-8)
N/mm
Ⅱ剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力為
N/mm (4-9)
N/mm
40Cr機械性能查《機械設(shè)計》8-1表得：
N/mm， N/mm；
查表得：
，；
查表得：
，；
查《機械設(shè)計》表1-5得：
，
則Ⅱ剖面的安全系數(shù)為：
=9.82 (4-10)
(4-11)
取，，所以Ⅱ剖面安全。
b. 校核Ⅲ剖面的疲勞強度
Ⅲ剖面，過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)，查得：
，
第三節(jié)的彎矩和扭矩如下：
N.mm
T=7870.8 N.mm
Ⅲ剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力，其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為
N/mm
N/mm
Ⅲ剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力
N/mm
N/mm
查表得：
，；
查表得：
，；
查《機械設(shè)計》表1-5得：
，
則Ⅲ剖面的安全系數(shù)為：
=7.65
取，，所以Ⅲ剖面安全。
c. 校核Ⅳ剖面的疲勞強度
查表得：
，
，
IV截面的彎矩和扭矩如下：
N.mm
T=7870.8 N.mm
Ⅳ剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力，其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為
N/mm
N/mm
Ⅳ剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力
N/mm
N/mm
查得：
，；
查得：
，；
查表得：，
則Ⅳ剖面的安全系數(shù)為：
=9.14
取，，所以Ⅳ剖面安全。
7. 校核軸的扭轉(zhuǎn)強度
對軸的最小截面進行校核
=2.85
軸的N.mm，，所以軸的扭轉(zhuǎn)強度滿足要求。
式中：
—軸的扭剪應(yīng)力，N/mm；
—軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm；
—軸的抗扭截面模量，mm
—軸傳遞的功率，kw；
—軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
—軸材料的許用扭剪應(yīng)力，N/mm。
4.2軸承校核
1. 確定軸承的承載能力
查手冊，軸承的C=212000N,C=172000N。
2. 計算當量動載荷
有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知，軸承只承受徑向載荷，則當量動載荷
N
由《機械設(shè)計》表9-7，按傳動裝置查取
由《機械設(shè)計》表9-4，得
因軸承承受力矩載荷，故
所以
N
式中：
—沖擊載荷系數(shù)；
—溫度系數(shù)；
—力矩載荷系數(shù)。
3. 計算軸承的壽命
(4-12)
=696700.2 h
4.3鍵的強度計算
鍵的失效一般為：工作面損壞或鍵損壞
圖4.6 鍵的剖面圖
平鍵聯(lián)接擠壓強度條件為
(4-13)
式中：
—軸的直徑，mm；
—兩者接觸高度，mm；
—鍵的高度，mm；
—鍵的工作長度，mm；
—轉(zhuǎn)矩，N.mm
1. 聯(lián)接聯(lián)軸器與軸的鍵的校核
N/mm
，所以安全。
第 5 章 安裝與檢修
5.1 安裝要求
1.安裝時，選擇水平面，在水平面上進行安裝。
2.安裝激振器時，將螺栓和箱體連接固定，并保持螺栓受力一致。
3.將安裝好的箱體安裝在底座上，并將其可靠地固定。
4.安裝激振器主軸和電動機主軸，通過聯(lián)軸器聯(lián)接固定。
5.安裝完畢后，應(yīng)連續(xù)空載8小時試運行。在此期間檢查相關(guān)數(shù)據(jù)是否異常，注意篩的問題。之后再進行查看：零件是否松動，是否出現(xiàn)損壞等。發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。
6.上一步解決后可以進行模擬生產(chǎn)，持續(xù)時間24小時以上，并檢查上述情況以及物料運動情況，可以正常工作便證明已經(jīng)可以使用。
5.2 維護與檢修
維護與檢修應(yīng)該進行日常維護、定期檢查和解決問題。
1.日常維護
在日常維護過程中，主要檢查篩面的緊固情況，保證螺栓受力一致。
對篩面及時進行修理，除銹等。
2.定期檢查
主要檢查零件是否松動，是否脫落等，出現(xiàn)問題及時處理。
3.解決問題
出現(xiàn)問題，及時停車停料，并將剩料全部拋出，修理問題部件或更換部件。
第 6 章 經(jīng)濟性分析
我國的煤炭儲量十分豐富，煤炭的脫水在煤炭行業(yè)中占非常重要的地位。經(jīng)濟效益和脫水效率直接掛鉤。本次設(shè)計通過增加電機的方式取締了采用齒輪傳動強制同步的方式，簡化了結(jié)構(gòu)，并且采用雙軸可以較大距離安裝，方便檢查和維護，并且電機安裝在側(cè)面，減少對箱體的強度要求，從而減少支出。整體結(jié)構(gòu)緊湊，能耗較小，工作效率較高，經(jīng)濟性較好。
參考文獻
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附錄一 外文翻譯
我們考慮了振動篩在參數(shù)化運行中的一個簡單的動力學(xué)模型。共振(PR)模式該模型在設(shè)計和設(shè)置該模型的過程中得到了應(yīng)用。屏幕在LPMC?；赑R的屏幕與傳統(tǒng)類型的屏幕相比更好。機器，在那里橫向振動是直接激發(fā)的。它的特點是更大振幅的值和在相當寬的范圍內(nèi)對阻尼不敏感。模型表示由線性彈性連接的兩個質(zhì)量相等的初始應(yīng)變系統(tǒng)。繩子。自平衡的、縱向的、調(diào)和的力作用于群眾.在一定范圍內(nèi)這會導(dǎo)致弦的橫向有限振幅振蕩.問題是-Lem被簡化為由幾何耦合的兩個常微分方程組。非線性橫向和縱向振動的阻尼都被考慮到交流中。數(shù)一數(shù)。分析研究了該質(zhì)量弦系統(tǒng)的自由振動和強迫振動。數(shù)字。自由的縱橫模之間的能量交換證明了振蕩。得到了強迫振蕩的精確解析解，聯(lián)軸器起著穩(wěn)定器的作用。在更一般的情況下，諧波肛門-在使用中忽略了高次諧波。的所有參數(shù)的顯式表達式。確定了穩(wěn)態(tài)非線性振動。這些域被發(fā)現(xiàn)在分析的地方-得到的穩(wěn)定振蕩區(qū)是穩(wěn)定的。在頻率范圍內(nèi)，存在穩(wěn)定的振蕩，得到的振幅之間存在完全的對應(yīng)關(guān)系。從分析和數(shù)值上?；诮馕龊蛿?shù)值模擬的圖解介紹。關(guān)鍵詞：振動篩以參數(shù)共振方式工作；PLE二自由度系統(tǒng)；幅頻特性；非線性動力學(xué)方程；解析解；數(shù)值模擬。
1 介紹
本文研究了基于參數(shù)共振的系統(tǒng)。振動篩，圖1：振動篩及其最簡單的模型。在屏幕照片：振動器(1)，底座(2)，固定篩子的橫梁(3)，振動篩蓋(4)，側(cè)邊。彈簧(5)和篩子(6)(它主要在蓋子下面)。在模型中：終端質(zhì)量可以在相反的水平方向上同步移動，而字符串可以橫向振蕩。這兩種振動模式是耦合的，因為拉力依賴于質(zhì)量的縱向位移和弦的橫向位移(后者是非線性的)。創(chuàng)建這樣一臺機器的想法是在2007年討論現(xiàn)有的屏幕類型。2009年，該專利的激勵方法屏幕和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的后者[1]。當時，非線性動力學(xué)對這種機器進行了數(shù)值模擬，建立了第一個基于PR的屏幕。在Loginov和合作伙伴礦業(yè)公司（基輔，烏克蘭）?；赑R的屏幕比較對傳統(tǒng)的這類機器很有好處，在這種機器中，橫向振蕩是直接興奮。它的特點是振幅值較大，靈敏度低。在較寬的粘度范圍內(nèi)達到耗散水平。這里考慮的模型或類似的模型在其他PR中也很有用。申請。同時，基于PR的機器的穩(wěn)定運行假定在數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，進行合理的設(shè)計和設(shè)置。它的動態(tài)。我們現(xiàn)在用解析和數(shù)值的方法來考慮這個問題。數(shù)值模擬用于細化區(qū)域，其中參數(shù)振蕩是激發(fā)和分析得到的穩(wěn)定振蕩制度是穩(wěn)定的。兩個分析和數(shù)值模擬用于說明和驗證后果，結(jié)果（ result的名詞復(fù)數(shù) ）.該問題由兩個耦合的非線性方程的系統(tǒng)描述。
我們發(fā)現(xiàn)這些方程的精確解，在不伴隨阻尼的情況下是存在的。橫向振蕩。這個解對應(yīng)于一個恒定的拉力。方程看起來是不耦合的和線性的，但是，解是有界的，并且是唯一的。這是由這個建立的體制中的非線性為零的事實所定義的。在由于背景中存在非線性，問題參數(shù)是穩(wěn)定的。在這種情況下，聯(lián)軸器起著穩(wěn)定器的作用。數(shù)值演示了瞬變區(qū)在時間上接近，這就建立了一個解析定義。接下來，我們考慮一個更一般的，真正的非線性機制。我們用諧波分析高次諧波被忽略。在所考慮的情況下，后一種簡化包括：實際上對結(jié)果沒有影響。的振幅的顯式表達式。縱向和橫向振動作為外力幅值和FRE的函數(shù),昆西。值得注意的是，在共振激發(fā)的情況下，外力頻率與自由縱向振蕩的頻率重合，振幅與粘度無關(guān)。在這種情況下，非線性限制了振幅和阻尼提供了穩(wěn)定性。隨著非線性問題，PR域在頻率上的邊界-幅值平面是根據(jù)線性公式確定的。PR產(chǎn)生于線性分析預(yù)測頻率區(qū)域的非線性問題轉(zhuǎn)向更高的頻率。結(jié)果表明，在這個PR中存在一個子區(qū)域。區(qū)域，其中解析獲得的穩(wěn)定振蕩區(qū)域是穩(wěn)定的。在數(shù)值模擬中具有較高的精度。穩(wěn)定的公關(guān)制度可以存在于一個結(jié)構(gòu)中。非零阻尼水平下的頻率依賴范圍。橫向規(guī)則或不規(guī)則的振蕩，在邊界上突然衰減，不存在于PR區(qū)域。幅頻特性及一些PR實現(xiàn)（動詞present的過去式及過去分詞形式）.在強迫PR機制之前，我們考慮了完美結(jié)構(gòu)的自由振蕩。大振蕩的縱向和橫向模式之間的周期性能量交換是展示了。這特別表明，周期隨著能量的減少而增加。請注意，從某種意義上說，這個機制與彈簧擺系統(tǒng)相似(Vitt)。和Gorelik[2]，LI[3]，Gaponov-Grekhov和Rabinovich[4]。而在過去，參數(shù)共振主要被認為是不合適的-一些嘗試利用它來獲得更大的響應(yīng)。激發(fā)。本文主要研究(但不僅僅是)在微環(huán)境中應(yīng)用中的相關(guān)問題。裝置(例如，見Baskaran和Turner[5]、Road等[6]、Krylov[7]、Krylov等人[8-10]，F(xiàn)ey在Al [ 11 ]，F(xiàn)ossen和Nijmijer-[12 ]，PLAT和BuSHER〔13〕以及其中的參考文獻）。
附錄二外文原文
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