滚轴筛的机械结构设计.doc

(完整word)滚轴筛的机械结构设计
1 绪论
1.1 总体前景展望
随着我国工业经济快速发展，各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，电力的需求已远远不能满足,当今年一季度我国固定资产投资同比增速超过50%时,投资快速增长导致一季度缺电程度进一步加深。数据显示,今年一季度全社会用电量超过了4800亿千瓦（同比增长15.7%)，拉限电范围扩大到了24个省份。可以说，电力供应总量不足,是导致目前缺电的根本原因之一,解决缺电的根本途径是要加快电力工业的发展步伐。
事实上，电力供应总量不足是由一系列因素造成的。首先,电力建设滞后于电力需求增长，近年来我国电力基建投资占全国基建投资比例逐年下降，导致发电装机增长严重滞后于用电量增长；其次,我国经济的高速持续增长,带动了用电需求全面高涨，尤其是固定资产投资增长总额逐年攀升,但配套装机容量无法同步跟上，直接导致了缺电程度加深。第三，高耗能行业高速增长，导致用电结构重型化，使电力供应对经济增长的支撑能力下降。还有,电煤供应紧张等因素，也直接加剧了电力供需的紧张程度。
电力行业的滞后发展，已经成为影响我国经济增长的瓶颈因素,加快电力工业发展,尽快增长电力供应能力，是实现电力供需平衡的关键所在。其中，加快电力基建投资和设备投资规模，可以化解目前我国电力供应总量不足的突出问题，又是解决目前缺电或电力供需紧张局面的根本途径之一。与其他行业投资增长过快需要降温的情况不同,电力投资增长趋势却非常乐观。
所以,从我国电力工业发展的前景分析,由于电力工业是为我国经济增长提供能源的基础性产业之一，我国经济持续增长必然需要电力工业的快速发展,所以电力工业下一步将进入高速增长的发展阶段。
世界上至少今后20～30年还将主要靠化石燃料提供能源,但化石燃料利用会造成环境污染，排出CO2等温室气体，为了解决这个矛盾，要求更加广泛的使用电力。我国早在1985年提出能源工业的发展要以电力为中心；1995年又提出能源建设要以电力为中心,这个方针与世界潮流是一致的。
从发达国家几十年的实践来看,电力增长越快，总的能源需求增长越慢；电力占终端能源比重越大，单位产值的能源消费(即能源强度)越低；
电力工业是最能清洁利用化石燃料的部门，也是效率最高地利用化石燃料的部门，发达国家几乎把污染最严重的煤炭的全部或大部分用于发电。
因此，为了应和我国经济的快速发展，我们要加快电力机械研发步伐。
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从发达国家几十年的实践来看，电力增长越快，总的能源需求增长越慢；电力占终端能源比重越大,单位产值的能源消费(即能源强度）越低;
电力工业是最能清洁利用化石燃料的部门，也是效率最高地利用化石燃料的部门，发达国家几乎把污染最严重的煤炭的全部或大部分用于发电。
因此，为了应和我国经济的快速发展，我们要加快电力机械研发步伐。
由于目前我国火力发电厂使用的燃煤一般都是未经分级的原煤 ,粒度在0～300 mm之间 ,大多数不符合磨煤机要求。燃煤在输送到磨煤机之前必须经过一系列的筛分和破碎等工作 ，所以 ，煤料的筛分是一项不能忽视的重要工作。而筛分工作的主要设备就是筛煤机。目前 ,燃煤电厂常用的筛煤机有固定筛、振动筛、滚筒筛、波动筛和滚轴筛等.这些筛机在筛分时 ,其筛分效率、工作粉尘、噪声、堵塞现象、金属消耗及功率等特性都因其筛种的不同而有所差异。筛机性能的优劣不仅直接影响碎煤机的工作效率、磨耗、工耗等 ，而且还影响输煤系统的安全运行和费用消耗。
1。2 各筛型优缺点比较
从目前掌握的资料来看 ，国内尚没有一种非常适合电厂工况要求的筛煤机 ，在输煤系统中煤的筛分仍然是一个簿弱环节 ，所以筛煤机在机械结构设计和性能方面有待于进一步研究.下表是各种筛型的优缺点比较。
表1-1各种筛型优缺点比较
固
定
筛
优
点
结构简单坚固,制造容易,造价便宜，安装方便,工作较可靠
缺
点
占用空间越大，单位面积生产能力低，
只有15 ％-30 ％。煤水份大时易堵筛
共
振
筛
优
点
结构较简单,工作较可靠，若两级振动筛串联使用，可达到较大出力
缺
点
基础的动载荷较大，单位面积的生产能力较低，分离的程度与筛孔的尺寸相接近

概
率
筛

优
点
透筛性好，生产能力高,筛分效率高，运行稳定,结构简单紧凑，对煤的水分、颗粒组成不敏感，金属与功率消耗小,便于安装，密封防尘效果好,维护量小
缺
点
是一个近似的筛分，有时发生堵塞,由于材质问题，常发生断轴、电动机地脚螺丝及地脚板振裂等事故
滚
轴
筛
优
点
对煤种的适应性好,运行平稳，无噪音，筛分效率高,不易堵塞，生产能力较高
缺
点
重量大,消耗钢材多，有时出现卡轴甚至断裂现象
波
动
筛
优
点
体积小,筛分效率高,出力大,能自清理筛面，不堵筛，对煤种的适应性好,无振动，无粉尘,噪音小
缺
点
机械传动装置故障较多

根据上表提供的信息，针对上述情况，参阅国外资料和国内几个制造筛机的厂家资料 ,在等厚筛分的工作原理基础上，设计出一种较为先进的新型煤筛 ——-香蕉形滚轴筛.

2 滚轴筛的机械结构设计
2。1 滚轴筛的设计思想
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滚轴筛的主要设计思想是:滚轴筛煤机利用多轴旋转推动物料前移, 并同时进行筛分.它的工作机构是一排排的筛轴 ， 各筛轴按照同一方向旋转 , 使物料沿筛面向前运动 , 同时搅动物料 ， 小于筛孔尺寸的颗粒受自重及筛轴旋转力的作用从筛孔落下 ， 大于筛孔尺寸的颗粒留在筛面上继续向前运动并进入碎煤机进行破碎。它由电机、件速器、旁路机构、筛轴、机罩、堵煤报警器等组成。工作时,电机通过减速器、传动链条驱动筛轴作同向转动，推动物料在筛面上向前滚动。物料在滚动过程中,小块物料落下，大块物料从筛面滚过,进入碎煤机。本系列设备具有如下特点：1)全部采用链条传动，结构简单，寿命长，便于维护。2）设有多组筛片清扫器，筛面清洁，筛分效率高，不易堵煤。3）设有堵煤报警器，确保设备安全运行。4）全密封结构，无粉尘泄漏，脊形顶面，便于冲洗。
2。2 滚轴筛的工作原理
筛机是利用多轴旋转推动物料前移，并同时进行筛分的一种机械。它由电动机经减速器减速后,通过传动轴上的伞齿轮分别传动各个筛轴,其筛轴转速可通过变频调速器改变电机转速而实现无级调速。筛机，可在滚轴筛的入口端增装电动推杆机构控制切换挡板。煤流既可经筛筛分,又可经挡板切换流向旁路通过。
依据等厚筛分法原理进行设计，等厚筛分法是在入料端给予料层一个比普通筛分法大的加速度 ,使物料运动速度加快 ，则料层迅速变薄并分层.在整个筛分过程中 ,不管小于筛孔的颗粒在入料中所占百分比是多少 ,筛上料层厚度从入料端到出料端基本保持不变或递增 ，经过分层后 ，小于或等于30 mm的物料利用物料的自重及筛轴旋转力的作用 ,沿筛孔落下 ，大于 30 mm的筛上物料 ,继续向前滚动 ,并落入碎煤机。如果入料粒度小于或等于 30mm，可由筛机旁路直接进入系统.等厚筛分法是建立在料群运动的理论基础上。
物料在筛面上的筛分过程包括 2 个阶段:第 1 阶段是分层阶段 ，物料在大的加速度作用下 ，按粒度大小分层；小于筛孔的颗粒透筛。第2 阶段是透筛阶段 ,在这个阶段物料已基本成层 ，小颗粒物料与筛面充分接触 ，上层的大颗粒又有助于下层小颗粒的透筛.经过这样处理的筛分系统 ,小颗粒和筛面接触的概率大大增加 ,平均单位透筛能力显著提高 ,可达到筛面实际透筛能力的80 ％。
香蕉形滚轴筛正是依据这个原理 ，通过将筛面分成3 种角度的折面布置 ,创造等厚条件 ,并充分利用滚轴转动产生的扰动力 ，增大筛面的抛掷强度 ，从
而大大提高了筛机的筛分效率。
2。3 总体结构
筛机由2 部分组成：筛机主体和传动机构。筛机主体由筛轴装配、筛箱、底座和翻板装置组成；传动机构由电机、减速器及联轴器组成。筛机的筛轴部件分别坐落在机座两侧的轴承座支架上 , 每根筛轴都直接连接着1 组传动机构。为便于制造和维修 ，筛箱与机座、电机底座与机座、筛箱侧板组件和盖板之间靠螺栓连接。在筛机入料端设置了1 个利用电动推杆机构控制的旁路翻板装置 ，不仅可以用于系统中出现意外故障时临时卸料 ,而且当来煤粒度较小时也可直接从旁路通过。因此 ，煤流既可经筛面筛分 ，又可以经旁路通过。
具体如图2—1 所示 ，筛机的机械结构图。

图2—1 　筛机的机械结构图
2。4 筛面结构
香蕉形滚轴筛有几根装有数片梅花形筛片的筛轴 ，并列安装在机体上构成香蕉形筛面 ，采用机械传动与电机相连。每根筛轴由小功率电机单独传动 ,利于检修和维护。筛机的滚轴按3 种不同角度顺筛机纵向排列 ,并按同一方向旋转 ,以使物料不仅在筛面上不断向前运动 ，而且不断搅拌。
2。5 筛片结构
物料在筛面的运行状况主要依靠筛片控制。因此 ,筛片是筛机的主要零件 ,而筛片的几何形状是运行的重要因素。经过多年不同工况的实践和试验证明 ，当物料为煤质时 ，采用梅花形状的筛片对多边形块状煤将会产生最佳的拔动作用 ，对大于 1/3 筛孔尺寸的煤块还具有抛射作用 ，从而使筛面上的物料获得了增速 ,提高了筛机的筛分效果。
2。6 滚轴结构
每套滚轴筛包括若干根独立驱动的滚轴 (见图2-2) ， 它们自进料端至出料端以一定的下降坡度布置 , 中间破碎区呈阶梯状与破碎轮外圆相匹配。

图2-2 滚轴筛布置图
滚轴有筛分轴和破碎轴2 类。筛分轴是在钢管上焊制三角形凸盘 （见图 2-3） ， 相邻轴凸盘应错开。破碎轴是在钢管上焊制方形凸块 ， 它们布置在滚轴筛中间、破碎轮下方的破碎区 , 方形凸块起到良好的挤压作用.在破碎轴两边布置的都是筛分轴， 每根筛分轴下装有 1 个清扫刮板 ， 清除滚轴上粘附的煤。

图2—3 筛分轴和破碎轴
1. 筛分轴 2. 破碎轴
2.7 滚轴驱动
滚轴驱动如图2—4 所示 ， 每根轴由独立的齿轮马达驱动.轴本身由2个自调心滚子轴承支撑 ,马达、锥齿轮减速器通过联轴器与滚轴相连 , 考虑到滚轴数量较多 , 运行工况恶劣 ， 联轴器采用蛇簧联轴器 , 许用精度低 , 结构简单。各个滚轴功率不同 , 马达功率分 912 kW、715 kW、515 kW 3 种分别配给破碎轴、进料筛分轴和出料筛分轴。滚轴配电为分组设计 , 23 根滚轴共分 4 组 ， 起动时可以按物料流向的逆序分组起动 , 避免过高的起动电流 ， 也可适应重载停止后重新起动时滚轴筛上有余煤的情况。1 组滚轴中 ， 如果有 1 个滚轴过载动作 ， 只发出报警信号; 当1 组滚轴中有超过 2 个以上的滚轴发生故障时系统停机。这在确保系统正常运行的同时减少了停机次数。

图2—4 滚轴驱动

3 筛机主要参数的确定
3.1 筛面选择
从图3—1 可知 ,每根筛轴上的筛片均同向等速旋转;相邻筛轴的筛片呈交错排列以构成滚动筛面.筛面的宽度主要根据单位时间内进入筛机的原煤数量确定 ，筛面的长度选择主要取决于筛分效率。根据一些电厂的实际运行经验 ，为了防止大块物料在筛中卡住 ,筛宽一般不得小于最大块度 dmax的 3 倍 ，筛子的长度一般为筛宽的(2~4)倍。如图3—1 所示 ,筛轴中心线间距投影距离 L (一般L = D + （0～15)mm) ，筛片的直径 D ,厚度δ及相邻2 个筛片侧面间隙 a 和筛孔最大长度 b 均应按筛下物粒度的要求而定 ，也可根据《火力发电厂运煤设计技术规定》5.04 条确定 ，但不宜过大。
3。2 筛轴的转速 n
筛机的筛分速度与筛轴上的筛片直径有关 ，同时与筛轴转速计算公式有关.
n ≥60V/πD
式中：V---筛机的筛片线速度，单 位m/min;
D—-—筛片直径，单位m.
由于物料在筛分过程中相互碰撞产生的阻力作用 ，影响物料的运行速度 ,因此应使筛片工作线速度V ≥1。2~2.4V料 。而筛机上的物料前行速度 V料 为假设筛机上部输送机给料全部未筛下时 ，由筛机使物料产生的运行速度。由于筛机物料流断面较皮带机物料流断面大,故V料远小于V皮带。
3。3 筛机的生产率
3。3.1筛面上1 个筛孔的工作面积 S
如图3—2 所示 ，S = ab
式中 a ——-相邻2 个筛片侧面间隙 ，单位m;
b ———筛孔最大长度 ，m。
图3—2 　筛机的筛面布置图
3.3。2每根筛轴轴向间的筛孔数 Z
Z =2( Zp — 1)
式中 　Zp ———每根筛轴上的筛片数。
当Zp=3时带入上式得:Z=2（30-1)=58
3。3。3筛面的筛孔总数 ZQ
ZQ = ZZK =2（ Zp - 1) ZK
式中 　ZK ———筛机的筛轴总数。
3.3。4筛机的筛孔总面积 SQ
SQ = SZQ =2abZK( ZP — 1）
3.3.5筛机每转的透筛量 Q′
由于原煤呈粉、块松散混合状态 ,同时在筛分中因布料不均匀 ,故不能按全筛孔透筛 ，应考虑一个松散及排料不均匀系数μ。其每转透筛量为：
Q′= SQ2πRγμ=4πRabγμZK（ ZP — 1）
式中 　R —-—筛片的半径 ,m；
　　　 γ —-—物料的松散密度 ，t/m ；
　　　 μ —--松散排料不均匀系数 ，μ= 0。2～0。3。
3.3。6筛机每 h 的生产率Q
Q =60n Q′η=240πRnηabγμZK·（ ZP — 1）
式中 　Q ———滚轴筛的生产率 ，t/ h；
n -——筛轴转速 ，r/min;
η——-物料与筛面阻力影响系数 ,η=0。95～0。98。
3.3.7根据以上的公式 ,可计算出力为1 354.067 t/ h.
3.4 筛机的电动机功率
因为筛机每 h 处理量由筛机的宽度及筛轴的数量来决定 ,通过筛轴筛片的动力作用使物料在筛面上运行 ,所以根据单位时间内通过每根筛轴的处理量 ，即可确定筛机的功率.
3。4。1筛机每 min生产率 Q分
Q分 = Q/60
式中 　Q ———生产率 ，t/h。
把Q=1500t/h代入上式得：Q分==25t/min
3。4。2筛机每转的生产率 Q转
Q转 = Q分/ n = Q/60n =Q/6n
式中 　n —-—筛轴转数 ，r/min;
Q转———筛机每转的生产率 ,N/ r。
带入数值的Q转==625 N/r
3.4.3驱动每根筛轴所需的扭矩 T
T = Q转 D/2 = 10 DQ/12n
式中 　D —--筛片直径D ,m；
φ———筛分效率修正系数 一般取 0。3～0.5 。
带入φ=0.5， D=0。35 Q=1500t/h n=400r/min得
3。4.4驱动每根筛轴所需功率 N1
N1 = Tn/9 550 = DQ/114。6 带入数值
得 N1==2。3
3。4。5筛机每根筛轴驱动电机功率 N0
N0 = N/η=φDQ/114.6η
式中 　η———设备机械传动总效率 ,η= (0。 86～0.95） 。
带入数据求得
N0==2.5kw
3。4。6筛机工作所需功率 N
N = ZKN0 = ZKφ·D·Q/114.6η
式中 　ZK -—-筛机的筛轴总数。
带入ZK=10 N0=2。5kw
得N==25kw
具体技术参数如下表所示
表3—1技术参数
入料粒度
＜300mm
筛下粒度
≤30mm
处理量
1500t/h
筛面尺寸
4000×1800（mm2)
筛孔尺寸
38×130（mm2)
外形尺寸
4710×3270×2090
筛片线速度
1。48m/s
透筛率
28.9％
传动型式
行星摆线针轮减速器加伞齿轮传动
筛分效率
≥85％
运行噪声
≤80dB
旁路要求
带旁路
驱动型式
直联式
筛

轴
电动机
辊道用电动机 JG252-12型 380V 400r/min 2.5kW
减速器
圆柱齿轴减速器 HL150 i=4.668
轴数
10
翻

版
电动机
电磁式制动电动机 YEJ-905-4型
380V1500r/min 1.1kW
开启速度
56mm/s
堵
煤
信
号
水银
开关
触点容量
≤380V 2A
触头数量
常开或常闭 1对
由2个水银开关组成
自重
16194kg

3。5 物料的滑动
式中 φk为正向滑.
令—b=cos（φk +u),则：

式中bd称为正向滑动系数。由撒谎能够使式得知,正向滑动系数bk〈1
当bk=1时，可以求得使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动时最小转数应该为：

为了使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动，必须取筛子转数n≥nmin。
物料跳动条件的确定
颗粒产生跳动的条件是颗粒对筛面法向压力N=0
即mgcos=may,或者gcosa=Aw2sinφd。
由此可以得到：

式中：bd——物料跳动系数
Φd ——跳动起始角
K-—震动强度，
Kv—射强度，它表明物料在筛面上跳动的剧烈程度。
上式可以写成：
当bd〈1或者kv〉1，则颗粒出现跳动。
当bd=1或kv=1时，则可以求得物料开始跳动时的最小转数为：

为了使物料产生跳动,必须取筛子的转数n〉n0min
3.6 电动机的选择
3.6。1电动机功率计算
滚轴筛的功率消耗主要是由滚轴筛为了克服筛子的运动阻力而消耗的功率N和克服轴在轴承中的摩擦力而消耗的功率来确定。
电动机的功率为：

式中：C—阻力系数，一般C=0.2—0.3。抛掷指数较小时，C=0。25。
d-轴承内圈直径,d=0.1m
n—转动轴转数，n=85。69rmp
η—传动效率，η=0。95。
f-滚动轴承的摩擦系数，f=0.001—0。003。这里对于滚动轴承选取f=0.002.
由上式可求N=2。47KW
3.6.2选择电机
选择传动电动机型号为 JS252—12 型,其额定功率为2.5KW，n=400rmp
滚轴筛启动时，电动机需要克服质量的静力矩和摩擦力矩，启动后由于惯性作用，功率消耗较少，因而选用高起动转矩的电动机.因此，按公式计算的功率，必须按启动条件校核;

式中: Mr—电动机的启动转矩
Mh—电动机的额定转矩
M0-滚轴筛的的静力矩与摩擦静力矩之和

式中：

I=400/85。69=4。668

式中M0为滚轴筛的的静力矩与摩擦静力矩之和
式中:
为轴承的摩擦力矩

式中： F0=mrw.w
将Mf值带入公式得
为静力矩

M0’=4.54+51.72=56.26N。m
M0=34。23N。m
由于
，所以满足,电动机启动校核合格。
3.7 主要零件的设计与计算
轴承的选择
根据滚轴筛的工作特点，应选用援助滚子轴承。
按照基本额定动载荷来选取轴承

式中：C——基本额定动载荷
P——当量动载荷

Fl——寿命系数，fl=2。3-2。8，本次设计选取fl=2.5

Fn——转数系数，
将数据带入公式得，
故选取GB297—84,轴承型号3G3622，内径110mm,外径245mm.
轴承的寿命公式为：
式中：L10的单位106rε——为指数。对于滚子轴承，ε=10/3。
计算时，用小时数表示寿命比较方便.
轴承寿命为：
式中：
C——基本额定动载荷C=125。74KN
n-—轴承转数
P——当量动载荷
选取额定寿命为6000h
带入公式可得Lh=15249h>6000h
因此设计中选用轴承的使用寿命为15249小时。
3.7.1皮带的设计
选用皮带的型号
带的设计功率Pd=KA—-工况系数，得KA=1.3
P—-传动的额定功率，P=2。5KW
根据Pd=3.25KW，小轮转数n1=1460rmp，
传动比
I=n1/n2=1。73
3。7。2带轮的基准直径
选择小带轮的基准直径dd1选取dd1=224mm
选择大带轮的基准直径dd2:dd2=dd1xi=388mm
查表，取dd2=400mm。
带速
带速常在V=5—25m/s之间选取

带入数据得Ld0=1985。1查表选取Ld=2000mm
单根带的基本额定功率P1
根据dd1=224mm，n1=1460rmp查表得P1=1.328KW
考虑传动比的影响,额定功率的增加量△p1由机械设计手册查得△p1=0。226KW
带的根数Z

取3根，带型为B型。
3.8 轴的设计
轴的设计特点
轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩,同时它又通过轴和机架连接。所有轴上零件都绕轴心线作回转运动。所以,在轴的设计中，不能债考率轴本身，还必须和轴系零件、部件的整体结构密切联系起来.
轴的设计特点是：在轴系零件、部件的具体结构未确定下来之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中,必须把轴的强度计算和轴系零件、部件结构设计交错进行,边画图、边计算、边修改.
设计轴时应该考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度、对于高速轴还应该考虑震动稳定性问题。
轴的常用材料
轴的材料种类很多,设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。
轴的常用材料是35、40、45、50优质碳素钢.最常用的是45钢，对于受载较小或不太重要的轴，也可以用普通碳素钢,轴的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。
根据滚轴晒得工作特点对轴进行受力分析
Pr=250kw，n=400r/min
带的传动效率=0.96

式中i—带的传动比，i=400/224=1。786
所以

由水平方向得：

解得：
由垂直方向得:
Fv=mg=2918。25x10=29182.5N
Fv=Fnv1+Fnv2
Fnv1x754=Fnvx754
解得:Fnv1=14591N
由此可以看出轴的中心表面是危险截面

4 CATIA制作过程
4。1 CATIA简介
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CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写. 是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件。在70年代Dassault Aviation 成为了第一个用户，CATIA 也应运而生.从1982年到1988年，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本,现在的CATIA 软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。V5版本的开发开始于1994年。为了使软件能够易学易用,Dassault System 于94年开始重新开发全新的CATIA V5版本,新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。
CATIA V5版是IBM和达索系统公司在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶.代表着现今这一领域的最高水平，包含了众多最先进的技术和全新的概念，指明了企业未来发展的方向，与其他同业软件相比具有绝对的领先地位。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统设计的CATIA V5版可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可对产品开发过程的各方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计，详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护.CATIA V5版有以下特点：重新构造的新一代体系结构；支持不同应用层次的可扩充性；与NT和UNIX硬件平台的独立性;专用知识的捕捉和重复使用。
4。2 相关零件的制作过程
4。2。1传动系统
此部分由阮浩兴同学负责设计。
4.2.2底座及筛箱设计
底座主要用到以下板材，如下图所示

图4－1 钢板

图4－2 钢板
图4－3 钢板

图4-4钢板
底座是由三十一种零部件组成，大部分是由规格不同的板材组成,这些板材，是先画出要求的规格和样式再进行拉伸和挖孔,完成最终的三维实体.
筛箱主要用到以下零件组装而成,如下图所示,

图4－5钢板

图4－6 L

图4－7 钢板

图4－8 钢板

图4－9 钢板

筛箱主要是由59种零部件组成，大多数是板材，这些板材主要是先画出要求的形状和规格，最后再进行拉伸和挖孔得到，然后再把所有板材拼装起来,得到最后的总体图，如图4－10所示。

图4－10 筛箱总体效果图
最后是螺旋拉紧装置装配图如图4－11所示，主要用到面接触，以及同轴的命令得到

图 4－11 螺旋拉紧装置

5 筛机的主要工作特点
5。1 对煤种的适应性好 ，防堵煤 ,尤其对高水分褐煤更能体现其优越性.
5。2 筛轴旋转采用单机传动 ,便于检修维护 ，且局部筛轴卡死后 ,整机可不停车 ，仍可保持运行状态.驱动电机功率较小 ，整个筛面传动平稳可靠 ,噪音小。
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5.3 筛轴布置根据等厚原理 ，用多角度布置 ，使筛机侧面外型如同一根香蕉 ，故称“香蕉形”滚轴筛。
5.4 各结合面、检查门、出轴端均采取有效可靠的密封。
5。5 筛箱两侧均用活动插板联接,当更换筛片时,只需拆下筛轴两端的活动插板就可以顺利的抽出筛轴,便于维护和检修。
5.6 伞齿轮传动箱由铸铁外壳及传动部分组成
5。7 筛片采用特殊钢 ,坚固耐磨 ,采用新型的高强度耐磨材料ZG75MnCr，比通常的中碳钢寿命大为提高，韧性也有所提高。可提高寿命 2～3倍 ，磨损后可直接更换 ,检修方便。
5.8 保护可靠
5。8。1每根筛轴均设有机械安全保护装置即销钉或过载联轴器。
5.8.2每根筛轴上还装设由霍尔元件组成的力矩过载保护装置，当筛轴卡阻时，保护动作，报警、电机断电。
5。8。3电机采用变频器驱动,无级调速,并可实现过流、过压、欠压、缺相等保护，具有带负荷启动功能.
5。8。4常规的电机过载保护。
5.8.5机内设有堵煤保护，起到安全保护作用,当煤层达到警戒值时，保护动作由控制箱向集控室输出信号，同时声光报警，并与系统联锁。加设防磨板及橡胶式清扫机构 ,可起保护和防堵作用。
5.9 加设筛内旁路 ,可使小颗粒物料直接进入系统 ，旁路翻板可实现就地及远控制。
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5。10 密封性好 ，无粉尘飞扬现象。不但筛机本身密封性能好 ,而且由于筛片的同向、等速旋转作用 ,使其形成一个封闭的绕着筛面的空气环流；同时由于物料下落诱导风的共同作用 ，便构成一道风屏 ，因此挡住了粉尘向筛面方向的扩散 ,没有粉尘外流。消除了尘源 ，工作环境可以得到净化 ，消除了对工人身体健康的危害。
5.11 设计合理 ,检修方便。由于筛箱与机座、电机底座与机座、筛箱侧板间及清扫装置与箱体连接全部是螺栓活动连接 ，筛片与筛轴间为串联结构 ,拆装方便 ，可在不影响其他部件的前提下 ，进行检修更换。并且配有专门电控箱，将前述的保护、启停控制等功能集于箱内一体，方便了系统的设计及运行维护，可实现程控和就地启停。
5。12 筛轴与减速器用过载联轴器联接 ， 采用电机一减速器总成传动，即直联型.电机与减速同轴传动，安装在同一个底座上，整体性好，占地面积小，便于运输及安装.当某根筛轴因混入铁块、铁条、煤矸石等杂物卡住超载时剪断螺钉会自动剪断 ，起到了过载保护作用 ，并保证了筛机的安全运行。同时 ，每台电机采用过电流保护装置 ,当电流过大时 ，驱动电机自动断电 ，也可快速起到过载保护作用。设计的筛机选用了二级保险措施 ，充分有效地保证了筛机的安全可靠运行.

6 筛机运行
6。1 启动前的检查内容
6.1.1机体各部地角螺丝，联接螺丝齐全紧固。
6.1.2行星摆线针轨减速机,伞齿轮箱的油质，油质符合要求。
6.1。3筛轴剪断螺针无异常.
6.1.4挡板位置与运行方式相符。
6.1。5电气回路接线无松动，电气控制箱内变频器等电气件完好。
6.1。6筛面无积煤及杂物。
6.1。7电机接地线良好。
6.1.8就地和程控均无异常指示信号。
6。1.9转换联位置正确。
6.1.10上部检查门应关好.
6。2 就地启停操作
6。2.1将转换开关旋至“就地"位.
6。2.2按下“启动”按钮,滚轴筛即启动。
6。2.3按下“停止"按钮，滚轴筛即停止。
6.3 运行中的注意事项
6.3.1滚轴筛煤机是与运煤系统联锁运行，经过系统除铁后的煤流由3号皮带机头部落入滚轴筛。如果来煤粒度小于30mm，可经过滚轴筛电动挡板控制,煤落入旁路，直接进入破碎机。如果来煤粒度大于30mm，小于300mm时，煤落入滚轴筛,经筛分后小于30mm的煤粒落入筛下漏斗，进入破碎机；大于30mm的煤块落入破碎机,经破碎煤粒小于25mm后落入4号带式输送机.
6.3。2设备周围的垃圾杂物清除干净，现场照明充足，通讯设施完好，通道平整和顺畅。附近不应有易燃、易爆物,并保持良好消防设施。
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6.3.3启动时，应先启动筛煤机，后启动3号带式输送机；停机时先停3号带式输送机，后停筛煤机.
6.3。4运行中要监视和检查运行的工况。例如电机的电流，轴承部分的温度，以及振动、响声、结合面的严密性、连接螺丝的紧固情况等。
6.3.5运行中注意各电气,机械保护装置的动作情况，发现异常，及时处理。
6.4 故障处理
6。4。1电机与行星摆线针轮减速器成直联型，电机采用变频驱动，因此不仅有常规的过载保护,而且利用变频器的功能可实现过流、过压、缺相、欠压、短路、断路等保护。
6.4.2筛轴上设有机械安全保护装置即销钉或过载联轴器,同时设有过载保护装置,当一根筛轴卡阻时,报警，电机断电。
6。4。3主要易损件有菱形筛片、剪断螺钉，如被损坏和剪断,查清故障原因及时处理后，更换菱形筛片或剪断螺钉.
6。4.4在正常运行中,发现电流、响声、振动、温度有异常，则停机处理。
6.4.5发现个别螺丝有松动，应及时紧固。
6.4.6煤筛堵塞的原因有煤过分粘湿或杂物多、落煤管堵塞及煤量过大等，此时应停机清理或减小煤.
6。4.7若电动机或电气线路部分故障,应通知电气处理.

7 电器部分设计
交流异步电机在工业与民用建筑系统中应用广泛.在民用范围中运行机械多为连续运行，不调速,操作不频繁的场合,如风机、水泵、冷冻机多为结构简单，易维护的异步电动机。在工矿企业中，不少电动机负荷率低，经常处于轻载或空载状态，功率因数普遍不高。负荷率低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更大，显著地浪费电能。因此对异步电动机采用无功功率补偿以提高功率因数，节约电能，减少运行费用,提高电能质量,符合我国节约能源的国策，同时也给企业带来效益.
7.1 无功功率补偿的种类和特点
7。1。1集中补偿
在高低压配电所内设置若干组电容器，电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率，如图1所示。1.2　组合就地补偿（分散就地补偿)电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上，对附近的电动机进行无功补偿，
7.1.2单独就地补偿
将电容器装于箱内，放置在电动机附近,对其单独补偿.图3为电容器直接接在电动机端子上或保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备，称为直接单独就地补偿。图3a为经常操作者，采用接触器；为非经常操作者,采用空气断路器；为高压电容器直接单独就地补偿，宜采用真空开关。图4为不采用控制设备，由电动机控制开关操作,但电容器必须采用内装熔丝或另装熔断器.如采用控制设备，如图5所示，为控制式单独就地补偿，多用于降压起动或有可逆运行等有特殊操作要求的电动机。
7.2 无功率补偿的作用
7.2。1改善功率因数及相应地减少电费
根据国家水电部，物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，相应减少电费：
（1）高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上。
(2）低压供电的用电单位，功率因数为0。85以上.
(3)低压供电的农业用户，功率因数为0。8以上.
根据“办法”，补偿后的功率因数以分别不超出0。95、0。94、0。92为宜,因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。
7.2。2降低系统的能耗
功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗,则线损减少
ΔP=ΔP1－ΔP2=3R（I12－I22)（1）
比原来损失减少的百分数为
(ΔP/ΔP1）×100％=1－（I2/I1)2·100％（2)
式中,I1=P/（ 3 U1cosφ1）,I2=P/( 3 U2cosφ2)补偿后，由于功率因数提高，U2〉U1，为分析方便，可认为U2≈U1，则
θ=［1－（cosφ1/cosφ2)2]·100%（3）　
当功率因数从0。8提高至0。9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21％左右。在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I1为补偿前变压器的电流,I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1，ΔP2；铜耗与电流 的平方成正比，即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2，认为U2≈U1时，即I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知，功率因数从0。8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80%。
7。2。3减少电流的压降
由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定（轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。
7。2。4增加了供电功率,减少了用电贴费
对于原有供电设备来讲,同样的有功功率下，cos