机械设计毕业论文-2ZSM1556B直线振动筛结构设计.doc

毕 业 论 文（设 计）

论文（设计）题目：2ZSM1556B直线振动筛结构设计

姓 名
学 号
院 系 机电工程学院
专
年 级
指导教师

2014年5月20日

目 录
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 前 言 3
1.1 振动筛的发展现状及发展趋势 3
1.2 振动筛的工作原理及分类 3
1.3 直线振动筛的工作原理 4
1.4 直线振动筛的特点及使用 5
第2章 总体方案的确定 6
2.1 设计内容分析 6
2.1.1 设计要求 6
2.1.2 设计方案分析 6
2.2 总体方案的设计 7
2.2.1 支撑形式与支撑装置 7
2.2.2 传动方案设计 8
2.3 总体结构简图 9
第3章 直线振动筛的运动学分析和工艺参数选择计算 10
3.1 自同步振动理论 10
3.1.1 单个颗粒在直线振动筛筛面上的运动分析 10
3.1.2 工艺参数的选择 12
3.1.3 物料的速度计算 13
3.1.4 处理量校核 13
3.1.5 筛分效率 14
3.1.6 振动筛振动频率 14
3.1.7 实际振动强度 14
3.2 直线振动筛的设计 15
3.2.1 振动筛的参振质量 15
3.2.2 激振器偏心块的质量和回转半径的关系 15
3.2.3 支撑弹簧刚度的设计计算 16
3.2.4 筛箱重心计算及振动器位置的选择 17
3.2.5 电动机的选择与校核 18
第4章 主要零部件的设计和计算 21
4.1 激振器的设计 21
4.1.1 偏心块的结构设计 21
4.1.2 偏心块连接轴的设计与计算 21
4.1.3 轴承尺寸选择及轴承装置的设计 24
4.1.4 键的校核 25
4.1.5 轴承压盖的设计计算 26
第5章 振动筛其它结构设计 27
5.1 筛箱的结构 27
5.2 筛面的设计 27
5.2.1 筛面的结构特点及作用 27
5.2.2 筛面的选择及加工 28
5.2.3 筛面的固定安装 29
第6章 总 结 31
参考文献 32
附录 33
致 谢 34

新乡学院本科毕业论文（设计）
摘 要
振动筛是我国矿山设备常用的一种筛分设备。它处理能力大，筛分效率高，不但适用于选煤，而且可用于选矿、冶金、化工、盐业、食品等工业部门，对中细颗粒物料进行干湿式分级、脱水、脱介和脱泥。它可装配于流水线生产，是筛分设备的必备装备，能较好地适应自动化生产。
本设计的内容主要包含如下过程：首先，从国内外的发展情况出发，分析振动筛研究生产现状，结合机械原理和设计方法，对2ZSM1556B型直线振动筛的结构进行设计；其次，按照设计手册和相关设计规范，做出设计计算步骤。确定振动筛总体设计方案、工艺参数选用和计算、主要零部件设计和计算、筛箱的结构和其他零件的结构设计；最后，运用UG软件，对设计产品的建模和虚拟装配，从而验证设计计算结果的正确性和可行性。

关键词：2ZSM1556B直线振动筛；结构设计；虚拟装配

ABSTRACT
Shaker of mining equipment is commonly used as a screening device. It handles large capacity, high efficiency. It not only apply to coal, and can be used in mineral processing, metallurgy, chemical, salt, food etc in the industrial sector. But also it can be used in fine particles in the materials for wet and dry grading, dehydration, referral and off the mud. It can be fitted to the production lines. It is essential equipment screening equipment and can adapt to automated production.
The content of this design mainly includes the following parts: First, from the development of the situation at home and abroad, it analyses the current situation shaker production. Combination of mechanical design principles and methods, 2ZSM1556B type linear vibrating screen can be designed; Second, according to the design manual and related design specifications, design and calculation steps are going on. It determines the shaker over all design, selection and calculation of the main components structural design and other parts of the structural design; Final, UG software is used in product design and virtual assembly model to prove the validity of the calculation results.

Key words: 2ZSM1556B linear shaker; Structural design; Virtual assembly

第1章 前 言
振动筛是工矿企业普遍应用的筛分机械，用作物料的筛分、分级、洗涤、脱介、脱水之用。筛分技术水平的高低和质量的优劣，关系到筛分效果的好坏、生产效率的高低和能源节省的程度，从而直接影响企业的经济效益。振动筛以它处理能力大、工作可靠等优点在所有筛分设备中占有绝对优势，其占有量为95%。根据企业中常出现的问题，参阅相关文献和有关数据，进行了研究探讨并做出了直线振动筛的结构设计方案。
1.1 振动筛的发展现状及发展趋势
根据国家统计局统计的数据分析，我国振动筛市场需求总量从2008年的57.62亿元，到2009年的70.33亿元，再到2010年的81.64亿元，市场振动筛的需求量稳步增长。中国重机协会预计2011年振动筛的总需求量达到92.3亿元。温家宝总理说，2012年是我国振动机械制造业一个大好机遇。从十二五发展规划来看，国家的重点发展战略方针给振动机械行业带来了重大的发展契机，振动筛市场占有量将进一步增加。2013年我国振动筛市场处于活跃发展时期。2014年的今天，我国振动筛行业肯定会有更大的需求和发展空间。因此，对于市场需求来说，我国需要生产创新、高效、节能、耐用的振动筛机械设备。
国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到55m2，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.1～0.3mm；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。
国内振动筛的技术发展趋势表现在：积极开展筛分技术研究；提高原煤干式深度筛分技术；降低分级下限和增加煤炭品种；着重解决粒度细、水分高和粘度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于500mm以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展偏心块圆振动筛和直线振动筛。
因此，本设计是符合国内外的振动设备发展趋势的，具有较强的工程实际意义。
1.2 振动筛的工作原理及分类
经过破碎或开采的煤粉以及其他物料，是以各种大小不同的颗粒混合在一起的。在使用或进一步处理之前，常常需要把它们分成粒度接近的几种级别。利用一种布满孔且孔径不同的工作平面将颗粒直径不同等级物料分为几种级别的平面叫做筛面。装有筛面用于对物料分级的机械称为筛分机械。
其工作原理是利用振子激振所产生的往复运动而工作的。振子上的旋转重锤是筛面产生平面回旋振动而下旋转重锤使筛面产生平面会旋振动，而下旋转重锤使筛面产生垂面回旋振动，其综合作用的效果则使筛面产生复旋型振动。其振动轨迹是复杂的空间曲线。该曲线在水平面投影为一圆形，而在垂面上的投影为一椭圆形。调节上、下旋转重锤的激振力，可以改变振幅。而调节上、下重锤的空间相位角，则可以改变筛面的运动轨迹的曲线形状并改变筛面上物料的运动轨迹。
振动筛主要分为：直线振动筛、圆振动筛和高频振动筛。
1.3 直线振动筛的工作原理
直线振动筛的筛子运动轨迹为直线或近似为直线；筛面一般水平安装或微倾斜安装、振动方向角为；物料的输送和筛分，就在水平的筛面上进行。

图1 激振器工作原理
直线振动筛是采用激振器来产生振动工作的，振动动力源为电机带动，激振器有两个轴，每个轴各有4偏心块，这8偏心块两两相对且以相反的方向旋转，因此，此直线振动筛又称为双轴直线振动筛。电机由变频器控制实现同步运动。在图1所示激振器工作原理图中，1、3位置离心力叠加，激振力最大为2F，2、4位置离心力完全抵消，激振力为零。当两个相对的偏心块作旋转运动时，两个偏心块产生离心力下，在水平方向即x轴相互抵消，而在垂直方向即y轴，分量相加，合力的方向为y轴方向。随着偏心块的上下旋转，振动筛在y轴方向产生往复的激振力，从而使筛箱在y轴产生上下的直线往复运动。

1.4 直线振动筛的特点及使用
直线振动筛具有稳定可靠、结构紧凑、运动平稳、消耗电能少、噪音低、寿命长、筛分效率高、维修方便等优点，是一种高效新型的筛分设备。广泛用于物料脱水、脱介、脱泥以及干式和湿式分级；也可在磨矿回路中，与球磨机构成闭路，作细粒物料分级。

5
第2章 总体方案的确定
通过对设计内容做充分的分析，初步定出振动筛的设计步骤，确定振动筛支撑与隔振方式，动力传递方案，电机的选用原则，最后做出振动筛的总装配简图。
2.1 设计内容分析
2.1.1 设计要求
本设计应达到如下设计要求：
1. 该直线振动筛用于煤矿选择、干粉物料分级和筛选；
2. 应工作稳定、工作可靠、节能高效及易损件更换方便；
3. 直线筛应维护方便、操作方便；
4. 根据设计要求初定以下主要设计参数：
1）筛面尺寸：长度1500mm、宽度5600mm；
2）筛面层数：2层；
3）根据设计要求直线振动筛命名为2ZSM1556B直线振动筛。
5. 产品型号表示方法
2——双层（单层不注）；
Z——座式；
S——双轴；
M——煤用；
15——筛面宽度，15dm；
56——筛面长度，56dm；
B——双电机拖动。
2.1.2 设计方案分析
本设计是一种双轴直线振动筛的结构设计。该机器主要用于煤矿粉状和颗粒物料的分级筛选。该设备应具备结构牢固，耐用、筛分效率高、经济实用的特点。设计的重点内容是对振动筛的偏振结构、隔振结构进行参数设计，运用UG软件对本振动筛结构进行建模与虚拟装配。
综上所述，要完成本设计需要完成以下几个主要的步骤：
1. 总体方案的确定；
2. 直线振动筛的总体参数设计计算；
3. 主要零部件的设计计算；
4. 筛箱的结构设计；
5. Auto CAD 绘图和UG实体建模与虚拟装配。
2.2 总体方案的设计
2.2.1 支撑形式与支撑装置
1. 直线振动筛的支撑形式
直线振动筛的支撑形式有两种：吊装式和座式。它们的支撑结构形式和结构特点
如下表1所示。
表1 直线振动筛的支撑形式和特点
直线振动筛支撑形式
吊装式
结构
螺旋形压缩弹簧、钢丝绳、防摆锤、吊环、钢绳、等零部件。
特点
筛体会产生横向偏摆，由于钢丝绳有共振频率，达到共振频率时，筛体横向偏摆严重，使筛体工作不稳定。
座式
结构
弹簧及弹簧座、定位块、筛箱耳轴和摩擦阻尼器等组成。
特点
1）系统的固有频率取决于弹簧刚度和参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动的固有频率取决于弹簧的刚度。因此，弹簧的刚度决定弹性系统的工作状态和筛机的稳定性；
2）弹簧的刚度大，传给地基的动载荷亦大，因此，适当地选弹簧的刚度，可以减小传给地基的动载荷。
总之，采用座式的固结方式能够克服吊装式结构的产生的根本问题。采用螺钉固定其结构牢固，使用广泛且平稳耐用。因此，选择座式的总体支撑方案。
2. 支撑装置
座式筛机支撑装置的弹性元件有金属螺旋弹簧、橡胶弹簧、复合弹簧和充气弹簧
等。支撑装置如图2所示。对于隔振装置，则采用摩擦阻尼器，其结构如图3所示。

1-弹簧座 2-摩擦阻尼器 3-支撑弹簧 4-弹簧上座
5-螺栓连接 6-筛箱连接轴 7-压轴器
图2 支撑装置装配图
6
1-调整螺栓 2-法兰 3-弹簧座 4-螺旋弹簧
5-橡胶座 6-橡胶体 7-筛箱侧板 8-套筒
图3 隔振装置

2.2.2 传动方案设计
在矿山机械中，直线振动筛的传动方式分为：直接传动和非直接传动。本设计采用的是直接传动的方式。联轴器有两种形式：十字万向节联轴器和轮胎联轴器。
1. 万向节联轴器
这种联轴器由两个叉形接头、中间连接件、轴销和十字型块等组成。选用由厂家订做来完成，规格型号为12G/GD精密小型十字万向节联轴器。
2. 轮胎联轴器
它由法兰和数片胶带组成。由于其周向刚度较大，可以传递很大扭矩，但径向刚度小，因而可以承受较大的径向跳动变形，可用于激振器和电机轴的连接。它的轴向尺寸较小可减小振动筛整体宽度。选用UL8型轮胎联轴器。
2.3 总体结构简图

1-支撑部分 2-筛箱 3-筛面 4-法兰横梁 5-激振器
6-十字联轴器 7-轮胎联轴器 8-电机
图4 2ZSM1556B型直线振动筛的装配图
2ZSM1556B型直线振动筛的装配图如图4所示。其组成部件主要为底座、筛箱、激振器、支撑部件、筛面、联轴器等。底座由地脚螺钉固定在地基上，支撑部件用来支撑电机和支撑筛箱、支撑弹簧用于产生振幅、激振器为重要部件，是振动筛的动力之源。ZSM型振动筛的振动器多半是筒式的，传动方式有两种：齿轮强迫振动传动和双电机自动步传动。使用双电机自动步传动方式较为普遍，因此，本设计采用双电机自动步传动方式。十字万向节联轴器也是重要的连接部件。
第3章 直线振动筛的运动学分析和工艺参数选择计算
直线振动筛是依据物料在筛面上的受力运动情况，然后选择合适的振动筛运动方式，来实现筛分物料的。因此，要实现振动筛筛分工作。首先，根据自同步振动理论，对振动筛筛面上的物料进行运动分析，得出运动参数。然后依据运动参数，选择适当的工艺参数。最后，完成对振动筛的各个部分参数计算和确定。
3.1 自同步振动理论
3.1.1 单个颗粒在直线振动筛筛面上的运动分析
直线振动筛的筛面，按一定的振动方向角做定向振动。筛面可以和水平面间有一倾角，一般。物料颗粒在筛面上的运动状态，根据筛面的不同的运动速度，做正向滑动和跳动等不同的运动状态。而物料颗粒在直线振动筛筛面上主要是以跳动状态下工作。这里只以物料颗粒在直线振动筛上的跳动状态作分析。
1. 物料颗粒出现跳动状态的临界条件
α
δ
x
物料颗粒在运动着的筛面上，受到如图5所示几个力的作用。
mAω²sinωt
y
mAω²sinωtsinδ
mg
mgcosα
α
δ
mAω²sinωtcosδ
x
图5 物料颗粒在直线振动筛筛面上的受力状况
在y方向的受力方程式为：
+N= （1）
颗粒跳离筛面的临界条件为颗粒对筛面的正压力N=0。
由上式得：
= （2）
物料颗粒跳离筛面的临界状态下，跳动的起始角为，此时，。
另，则
R==== （3）
式中：R——物料颗粒跳动系数；
——颗粒跳动起始角；
——振动方向角；
KV——振动强度；
K——抛射强度。
把代入上式得：
n= （4）
当=1，=，此时，颗粒被抛起的临界条件为：
nmin= （5）
式中：nmin——直线振动筛要把物料抛起来的最小转速，r/min。
2. 物料颗粒跳动的终止角和跳动角
在直线振动筛上，跳动的起始角，终止角和跳动角之间的关系为：
=+ （6）
和圆振动筛一样，存在下列关系式。
= （7）
3. 物料颗粒抛掷的理想条件和直线振动筛的临界转速
物料颗粒刚被抛起，KV=1时，还不能进行有效地筛分。比较理想的条件是物料颗粒被抛掷一次，筛面也振动一次；在此情况下，跳动角，此时，，，。
如果振动方向角=45o，则
nj==873.8 r/min （8）
式中：nj——直线振动筛第一临界转速。
如果物料颗粒跳动1次，筛面振动2次，此时，。
，，
则
nj==1209.89 r/min （9）
式中：nj——直线振动筛第二临界转速。
经上面计算可知， 873.8≤nj≤1209.89，取nj=900 r/min。
3.1.2 工艺参数的选择
1. 振动强度K
根据目前的机械水平，K值一般在3~8的范围内。预选值为：K=6。
2. 抛射强度Kv的确定
经过和老师讨论，结合振动筛工程设计经验，选择。
3. 直线振动筛振幅A的确定
查设计手册，满足题目的设计要求。
4. 筛面倾角
根据实践经验，筛面倾角推荐使用下述表2数据。
表2 筛面倾角推荐值
筛分类型
值
圆振动筛用作预先筛分

圆振动筛用作最终筛分

直线振动筛或共振筛用作筛分

直线振动筛或共振筛用作脱水或脱介

这里为了表达方便选择，筛面为水平放置。
5. 振动方向角
振动方向角选取范围为，目前企业生产中常用，因此。
6. 筛下物最大颗粒
筛下物最大颗粒直径分别为：、。
7. 筛孔尺寸a和物料层厚度h
根据普通筛分方法物料层厚度为筛孔尺寸的3~6倍，即h=3~6a。而一般情况下，筛孔尺寸与筛下物最大颗粒尺寸有如下关系：对于圆孔，筛孔尺寸a与筛下物最大颗粒尺寸d的比值为1.3~1.4，即；对方形孔，；对长条形孔，，此处选筛孔尺寸分别为：、；物料厚度为：。
3.1.3 物料的速度计算
物料的实际平均速度计算公式为：
（10）
式中：——倾角对平均速度的修正系数，；
——料层厚度影响系数，；
——物料性质影响系数，；
——滑行运动影响系数，。
经计算可得：

3.1.4 处理量校核
按流量法计算公式为：
（11）
式中：B——筛面宽度，m；
h——筛面上物料层厚度，mm；
v——物料运动的平均速度，m/s；
——物料的松紧密度，；
代入得：
验算合格。
3.1.5 筛分效率
筛分效率是指实际得到的筛下产物重量与入筛物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的重量之比。筛分效率一般用百分数表示为：
（12）
式中：——筛分效率；
——入料中小于规定粒度的细粒含量，%；
——筛上物中小于规定粒度的细粒含量，%；
——筛下物中小于规定粒度的细粒含量，%。
这一步骤需要根据具体生产条件来计算，这里给出计算方法。
3.1.6 振动筛振动频率
振动筛频率计算公式为：
（13）
式中：——振动频率，Hz；
Kv——抛射强度；
——筛面倾角，度；
——振动方向角，度。
计算得：
=19.58 Hz
3.1.7 实际振动强度
实际振动强度校核公式为：
Ks=≤K （14）
式中：K——预选的振动强度；
计算得：
Ks=4.98＜6 满足要求。
3.2 直线振动筛的设计
3.2.1 振动筛的参振质量
振动筛的参振质量计算公式为：
（15）
式中：M1——筛箱质量，UG测得：M1=2800kg；
M2——激振器质量，UG测得：M2=kg；
M3——支撑装置的上弹簧座总质量，UG测得：M3=kg；
M4——联轴器及其罩的质量，UG测得：M4=93.58kg；
M5——物料质量，M5=fwBL；
fw——物料结合系数，取fw =0.2；
B——筛面宽度，m；
L——筛面的长度，m；
——各层筛面上料层平均厚度的总和，m；
M6——其它参振质量，UG测得：M6=1271.5kg。
代入得：
=4697.256 kg
3.2.2 激振器偏心块的质量和回转半径的关系
由UG测得偏心距为：。
对于双轴振动筛有式。
　　 （16）
式中：M——振动筛参振质量，kg；
Wk——单个偏心块的质量，kg；
A——振幅，m；
nz——偏心块数，nz=8；
r——偏心距，mm。
代入数据得：
，与UG测得偏心块质量41.73kg接近故可以。
3.2.3 支撑弹簧刚度的设计计算
1. 对单质量系统，系统中弹簧的总刚度计算公式为：
（17）
式中：K——系统中弹簧的总刚度，N/m；
——系统的固有频率，rad/s，；
——振动的圆频率，rad/s，===94.2 rad/s；
n——筛箱振动次数，r/min；
M——参振质量，kg。
代入得：

每台筛子由8个弹簧支撑，则每个弹簧刚度为：

2. 振动筛传给地基的动载荷为：
（18）
代入数据得：
3. 查表法
静变形，动变形。
正常作用力为：
4. 根据及预先选定的许用剪应力，计算（指当弹簧产生
的剪应力时，弹簧的轴向力）。
即 （19）
式中：——许用剪应力，。

查出相对应每圈弹簧变形。
5. 根据、及所需刚度K，计算弹簧工作圈数i，即

6. 计算螺旋角、实际圈数及弹簧的自由高度等参数
弹簧的实际圈数为：
通过共振区时振幅放大倍数取
所需的节距：
螺旋角：
弹簧自由高度：，现取。
由计算可知单个弹簧变形过大，设计采用双弹簧支撑的形式。直径取mm、、、。
3.2.4 筛箱重心计算及振动器位置的选择
筛箱由钢板制成，其厚度为10mm，采用座式结构。
1. 鉴于振动筛的对称性，重心可在垂直于筛面的纵平面内进行计算，筛宽方面
的重心即在筛箱宽度的中间。
2. 平面坐标系原点的选取尽量与设计基准一致，一般选在筛箱侧板的左下角，
垂直方向为y轴，水平方向为x轴，如图6所示。

图6 筛箱质心计算示意图
3. 重心计算公式为：
mm （20）
　　 mm （21）
式中：Wi——第i个构件的重量，kg；
——i个构件重量的总和，kg；
xi、yi——第i个构件的重心坐标，mm。
实际重心可根据物料分布特性做适当的调整，这里使用UG测出坐标为：
xi=2324.82 mm
yi=796.03 mm
3.2.5 电动机的选择与校核
1. 电动机的选择
根据振动筛起动力矩大的特点，采用Y系列电动机。因此，电机选择型号为：Y132M1-4、额定功率7KW、同步转速1500r/min、满载转速1460r/min、最大转矩2.3KN·m、质量142kg。计算中需进行静转矩的校核。由于惯性振动筛工作时的功率消耗包括振动体功能消耗和轴承内摩擦消耗，可由下式可得：
（22）
式中：——传动效率，取；
——振动体消耗功率，；
C——阻尼系数，推荐，取；
n——振动次数，；
——滚动轴承内摩擦消耗功率，；
——轴承摩擦系数，；
d——激振器轴的直径，m，选取。
KW
KW
将、代入式得：

2. 起动转矩的校核
所选电动机静起动转矩应满足式：
（23）
式中：Mj——静转矩，，Mj=9.8nzWKr；
Mq——电动机的静起动转矩，Mq=2.3。
Mj==0.253< Mq ，故满足使用要求。
计算结果如表3所示。
表3 工艺参数
部件
参数
电机
型号
Y132M1-4
额定功率
7.5KW
同步转速
1500r/min
满载转速
1460r/min
最大转矩
2.3KN·m
质量
142kg
工艺参数
振动强度
K=6
抛射强度

振幅
A=5.5（单侧）
筛面倾角
（图中取）
振动方向角

筛下物最大颗粒直径
、
部件
参数
筛孔尺寸
、
物料厚度

物料速度

处理量

振动筛频率
=19.58 Hz
实际振动强度
Ks=4.98
支撑弹簧刚度
K=1667.27N/m
第4章 主要零部件的设计和计算
直线振动筛的主要零部件为：激振器（偏心块、轴、轴承、键）组件。对这两大核心部分进行计算及校核及轴承压盖结构的设计。以完成直线振动筛主要零部件的设计计算。其他的一些部件像套筒等标准件按要求选用。
4.1 激振器的设计
4.1.1 偏心块的结构设计
根据偏心块偏心距r=80mm，偏心块厚度为90mm。偏心块采用铸件。目前设计方法，主要采用计算机辅助设计，偏心块的结构如图7示。

图7 偏心块结构形式
4.1.2 偏心块连接轴的设计与计算
1. 计算轴上的功率Pp、转速np和转矩Tp 。由下式可得：
Pp=P （24）
式中：——联轴器传动效率，；
——轴承传动效率，。
Pp=15=11.79 KW
np=900r/min
Tp=9550=9550=125.105
2. 初步估算轴的最小直径
已知条件取材料为：45钢，调质处理。取A0=110，轴的最小处直径为：
dmin=A0 （25）
求得： dmin=126=29.4mm
为设计考虑，有部分轴段有键连接，会对轴产生削弱作用，因此，dmin=40mm。
3. 轴的结构
根据以上的设计参数Ⅰ—Ⅱ段需连接联轴器，有键槽且Ⅱ处布置轴肩定位，Ⅰ—Ⅱ轴段长度为120mm。Ⅱ—Ⅲ段要安装偏心块，需有键槽，取Ⅱ—Ⅲ段的直径为：=50mm。偏心块的宽度为90mm。轴段上装有弹性挡圈，据此可取段的长度为100mm。轴承段处的直径为60mm，取其长度为48mm。选择的轴承的型号为：滚动轴承32312 GB/T297-1994。采用轴肩定位，取其h=8.5mm，则轴肩的直径为77mm，为了方便设计以轴肩的中心为对称线，两轴承和偏振块成对称分布。轴的结构如图8所示。
图8 偏心块轴的结构
4. 轴的载荷强度计算
根据轴的受力状态图9可知，Ⅲ处和Ⅵ处是危险截面，由于，这两处结构完全相同，只需校核一处即可。轴段Ⅲ处和Ⅵ受离心力可有下式得：
F1=F2= （26）
式中：——振动的圆频率，rad/s。
F1=F2==28651.2 N
由知， RA=RB= F1=28651.2 N
C和D平面的弯矩为：
MC=F1=28651.2=1976932.8 N
C和D平面的扭矩为：
TC=121285
C和D平面的当量弯矩按下公式计算为：
MT= （27）
式中：M——弯矩，N，M=F1L；
F1——离心力，N；
L——危险断面到F1点的距离，m；
——根据扭矩性质而定的折合系数，对不变扭矩取。
代入得：
MT==1977.26 N
根据轴的计算简图做出轴的弯距图和扭矩图如图9所示。

图9 轴的弯距和扭距图
危险断面应力应满足下式。
≤ （28）
式中：——弯曲应力，Pa；
Z——截面模数，mm。
=70.62 MPa <=93.1Mpa
4.1.3 轴承尺寸选择及轴承装置的设计
1. 轴承的寿命校核
轴承选用型号为：滚动轴承32312GB/T297-1994，轴承在轴上的受力情况如图9所示，其中轴承自重及偏心块的重量相对于离心力很小，为简化计算省略不计。轴承上的轴向力为零，径向力为：
RA=RB= F1=28651.2 N
在振动筛设计当中，考虑到冲击力的影响，要对当量动载荷计算如下式。
P=fpRA （29）
式中：fp——载荷系数，fp取0.2。
P=0.228651.2=5730.24 N
查机械设计手册，取C=228 KN。
滚动轴承的寿命计算如下式。
（30）
式中：C——基本额定动载荷，N；
n——轴承转速，n=900r/min；
——指数，对于滚子轴承，。
=3978082 h>100000 h 故满足使用寿命要求。
2. 轴承装置的设计
轴承两侧有偏心块结构，因此，发热量不大，应该选用一支点双向固定，另一支点游动的支撑结构。圆锥滚子轴承采用“面对面”安装。如图10所示。
7
6
2
1
5
4
3

1-紧固螺定 2-轴承压盖 3-轴套 4-轴 5-圆锥滚子轴承 6-毡油圈 7-密封垫
图10 圆锥滚子的支撑方式
4.1.4 键的校核
键安排在偏心块连接处和联轴器的连接处，而偏心块连接不传递扭矩，故必定满足要求不需计算。对联轴器的连接是由UL8型轮胎联轴器来完成。键的规格为：轴和偏心块采用普通平键连接可选用45钢键，键的尺寸为：；轴与联轴器配合的键选择为：普通平键键宽b×键高h×键长l=。联轴器的传动效率为：= 0.9，轴的转速为900r/min。Tp=121.285。最弱材料的。
键的校核公式如下式。
（31）
式中：T——传递转矩，；
k——键与轮毂键槽的接触高度，h=8mm，k=0.5，h=4mm；
l——键的长度，mm；
d——轴的直径。
计算得：
=18.95Mpa<70Mpa 故键安全。
4.1.5 轴承压盖的设计计算
轴承压盖是由HT200铸造，轴承压盖的外形尺寸如下图11所示。
图11 轴承压盖

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第5章 振动筛其它结构设计
该部分内容包括：筛箱结构设计、筛面结构设计、法兰盘结构设计。
5.1 筛箱的结构
筛箱由Q235钢板制成，其厚度取10mm，采用座式结构。筛箱是由横撑、进料槽、加强板、侧板、支撑架、横梁组成。筛箱结构如图12所示。
图12 筛箱的结构简图
1. 侧板和横梁连接方式是由法兰盘通过螺栓固定无缝钢在筛箱上。侧板和横撑
以及侧板和加强板的连接方式是螺栓连接；
2. 筛面的支撑梁选择方钢焊接在筛箱上。注意焊接部分由于构件局部受热，整
体温度变化不均，造成严重的应力不均现象。对在强烈振动工作条件下，这些焊接部分极容易因应力释放而产生开裂现象。因此，常常在焊接后采用高温退火热处理的方法，消除内应力。
5.2 筛面的设计
5.2.1 筛面的结构特点及作用
筛面是用以完成筛分过程的重要工作部件，每台筛分机要按照要求选择一种符合工作要求的筛面。一般按被筛物料粒度和筛分工艺要求，选用不同结构形式的筛面。筛面应具有较高的开孔率、足够高的强度和不易堵塞等性能。根据不同的工作情况，筛面应选择不同的材料如表4所示。
表4 筛面材料与工作状况的选择
筛面材料
工作状况
高碳钢
用于大块分级。
高锰钢
用于有强烈冲击（应做淬火处理，以提高硬度和耐磨度）。
不锈钢
用于脱水、脱介、脱泥等湿式筛分。
随着科技进步，目前，有一种更有优越性能的筛面——聚氨酯橡胶筛面。它使噪音小、耐磨损、寿命长和不易堵塞筛孔，但是价格昂贵。
5.2.2 筛面的选择及加工
常用的筛面有以下几种：棒条筛面、板状筛面（筛板）、编织筛面、条缝筛面和非金属筛面。
1. 棒条筛面
由一组平行安装的钢棒组成。常用于固定筛和重型振动筛上，其筛孔尺寸一般在50mm以上，开孔率为。常用材料为：碳钢、锰钢和高铬铸铁等。有时为了提高其耐磨性，在条棒表面采用了堆焊和喷涂耐磨合金等。
2. 筛板
筛板常由钻孔或冲孔的方法制成，厚度为的带孔钢板。常用孔径为。常用、、等钢材，有时也用钢板制造。优点是：结构牢固、寿命长；缺点是：开孔率小，一般为。筛板开孔方式如图13所示。

图13 筛板开孔形式
3. 编织筛面
用压有弯折的金属丝编织而成，筛孔呈长方形或正方形。优点：重量轻、开孔率高，而且，由于