机电一体化毕业设计（论文）-振动筛的减速器的设计 (2).doc

扬州市职业大学 毕业设计（论文） 设计设计（ （论论文）文）题题目目：振动筛的减速器的设计 系 别：汽车与电气工程系 专 业：机 电 一 体 化 班 级 05 机电（2）班 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间：08 年 4 月 目录 目录目录.2 摘要摘要.5 第一章第一章 筛机的用途、筛分方法及其特点筛机的用途、筛分方法及其特点 .6 1.1 筛筛机的用途及其任机的用途及其任务务.6 1.2 筛筛机的种机的种类类.7 1.3 筛筛机在各工机在各工业业部部门门中的中的应应用用.8 第二章第二章 直线振动筛直线振动筛激振器激振器9 2.1 直直线线振振动筛动筛的的类类型及特点型及特点.9 2.2 激振器的激振器的结结构、构、类类型及其工作原理型及其工作原理 10 2.3 箱式激振器的箱式激振器的组组成、特点及其工作原理成、特点及其工作原理 11 2.4 筒式激振器的筒式激振器的组组成、特点及其工作原理成、特点及其工作原理 14 2.5 其它种其它种类类激振器的激振器的简简述述.16 第三章第三章 电动机的选型与设计电动机的选型与设计 .25 3.1 选择电动选择电动机机.25 3.1.1 传动传动效率的效率的设设置：置：.25 3.1.2 电动机所需功率：.25 3.1.3 选择电动机的型号：.25 3.2 总传动总传动比及其分配比及其分配.25 3.2.1 滚筒轴工作转速：.25 3.2.2 总传动比：.26 3.2.3 传动比分配：.26 3.3 运运动动参数和参数和动动力参数的力参数的计计算算.26 3.3.1 各轴转速：.26 3.3.2 各轴上的功率：.26 3.3.3 各轴上的扭矩：.26 第四章第四章 总体的设计总体的设计27 4.1 齿轮强齿轮强度的度的设计设计.27 4.1.1 选材.27 4.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计.27 4.1.3 齿面接触疲劳强度校核.29 4.1.4 齿根弯曲疲劳强度校核.30 4.1.5 齿轮结构尺寸.31 4.2 轴轴的的设计设计.32 4.2.1 精确校核危险截面.32 4.2.2 计算危险截面应力.32 4.2.3 确定影响系数.33 4.3 键强键强度校核度校核.34 4.3.1 齿轮与轴连接处.34 4.3.2 偏心块轴连接处.34 4.4 地脚栓地脚栓强强度校核度校核.35 4.4.1 螺栓材料及性能系数 m36 35 4.4.2 螺栓受力分析计算.35 4.5 螺栓疲螺栓疲劳强劳强度校核度校核.36 4.6 轴轴承寿命承寿命计计算算.36 4.6.1 计算轴承支反力.36 4.6.2 轴承所受的轴向载荷.37 4.6.2 轴承寿命.37 4.7 激振器激振器润润滑与密封滑与密封.38 小结小结.39 参考文献参考文献41 摘要 机械设计主要是培养机械设计能力。本次设计主要是对振动 设计。 在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿进行预先筛 分、检查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级， 它对提高精矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结 矿和冷烧结矿进行筛分，前者称为热矿筛，而后者成为冷矿筛。 此外，也用于焦碳的筛分。 在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛 应用，用来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介， 有时也用于除泥等工作。 在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛 分；在砂轮厂，筛机用于磨料的分级。 在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行 预先筛分；在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。 在轻工和化工部门，轻工和化工原料及产品的筛分工作中， 振动筛是一种不可缺少的设备。 在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。随着四化建设 的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前它正处在 迅速发展过程中。 第一章第一章 筛筛机的用途、机的用途、筛筛分方法及其特点分方法及其特点 1.1 筛筛机的用途及其任机的用途及其任务务 在工业部门中，筛机的种类很多。例如固定筛、滚轴筛、筒筛、摇 动筛和振动筛等，其中以振动筛（包括普通振动筛、共振筛、概率筛和 等厚筛）应用最为普遍. 振动筛是利用振动的多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进 行分级的机械,这种分级作业叫做筛分.筛分工作一般适合用于尺寸为 1300 毫米或更细物料（达 0.05 毫米,甚至更小）的分级.当用于分级时,一 层筛面可获得两种产品;用 n 层筛面分级,可得到 n+1 种产品。 振动筛除了用于分级之外,还常用于物料的脱水,即除去物料中的水分; 脱介,即在筛机中用水清洗并回收重介质微粒(在重介质选煤工作中,选别 后的精煤和矸石常常粘附着重介质,通常用水清洗并回收);振动筛也常用 于清洗物料表面的污泥. 根据筛分任务的不同,筛分作业可分为以下几种: 1) 独立筛分. 筛分后的产品成为成品的筛分称为独立筛分.例如在选 煤厂中,将原煤分成几种不同粒度级别的产品而直接供消费者使用,就是 采用独立筛分的方法来完成的. 2) 预备筛分.为下一步加工而进行的筛分作业称为预备筛分.在选矿 石有一定的粒度范围,因而,在选别之前,须将矿石分成若干级别,以利选 别作业有交地进行. 3) 辅助筛分.这种筛分作业是和破碎作业联合在一起的.其目的是当 矿石进入破碎机之前,将已符合要求的而不需要破碎的合格产品筛出;或 是对经破碎机破碎后的产品进行检查,筛出过大的不合格产品送回破碎机 中继续进行破碎.前者称为预先筛分,而后者称为检查筛分.如果一台筛机 同时执行预先筛分和检查筛分的任务,则称为预先检查筛分.这三种筛分 方式的示意图如图 1 所示。 4) 其它筛分.例如脱水、脱介和脱泥等。 图一 1.2 筛筛机的种机的种类类 筛机的种类很多，按筛分方法可分为普通振动筛与共振筛、薄料层振 动筛、概率筛、自然分层等厚筛和概率等厚筛等。 筛机按其结构特点可分为以下几种： 1、惯性振动筛。利用惯性激振器激振，这种筛机通常在远超共振状态 下工作，分单轴圆运动振动筛和双轴直线振动筛两种。 2、惯性式共振筛。通常由单轴惯性激振器驱动，机器在近共振状态下 工作。根据弹性元件的形式分为线性和非线性两种共振筛。 3、弹性连杆式共振筛。 4、电磁振动筛。通常由电磁激振器激振，机器在近共振情况下工作。 这类筛机分筛体振动式和筛网振动式两种。 1.3 筛筛机在各工机在各工业业部部门门中的中的应应用用 在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿石进行预先筛分、检 查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级，它对提高精 矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结矿和冷烧结矿进行 筛分，前者称为热矿筛，而后者称为冷矿筛。此外，也用于焦炭的筛分。 在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛应用，用 来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介，有时也用于除泥 等工作。 在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛分；在砂 轮厂，筛机用于磨料的分级。 在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行预先筛分； 在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。 在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。 随着四化建设的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前 它正处迅速发展过程中。 第二章 直线振动筛激振器 2.1 直直线线振振动筛动筛的的类类型及特点型及特点 直线振动筛是靠两根带偏心块的主轴作同步反向旋转而产生振动的筛 机，其运动轨迹为直线，故称之为直线振动筛，又因其筛面呈水平或微 倾斜安装，故又称之为水平振动筛。 直线振动筛属双轴振动筛，是利用同步异向旋转的双不平衡重激振器 使筛箱振动的筛子。其筛面水平或缓倾斜安装，筛面运动轨迹为直线。 直线振动筛适合煤炭脱水、脱泥和脱介，也适合中、细粒级物料分级， 是选煤厂广泛使用的一种设备。 直线振动筛具有以下的优点： 1）该种振动筛的运动轨迹为直线，物料在筛面上的运动情况较为良好， 因而有较高的筛分效率； 2）筛面可以水平安装，因而降低了筛机的高度； 3）由于筛箱有较大的振动加速，且常安装成水平，所以特别适合于 煤炭的脱水，脱泥与脱介，也可用于物料的分级。 国外的不平振动筛绝大部分都作直线运动，如西德的 usl 型，美国的 ss 型、sg 型和 low-head 型，法国皮克双偏心轴型，波兰 wp 型等。但是， 也有个别水平振动筛作椭圆运动，如日本古河 e 型振动筛。 自同步式直线振动筛 前述的采用齿轮传动的强迫联系的激振器，虽然其结构很紧凑，成本 也较大，所以齿轮的线速度大，齿轮需要比较好材质，较高的制造精度。 因为要采用稀油润滑，回转轴的密封装置结构要求也比较高，着就给生 产和维修带来不少麻烦。此外，由于偏心轴的动力作用，齿轮在运转中 要产生强烈噪声。为了克服这些缺点，近十多年来，国外已出现了双电 动机驱动的双轴直线振动筛。 双电动机驱动的双轴直线振动筛，其激振器的双轴分别由两台异步电 动机驱动，其间并无强迫联系。两轴的同步运转完全依靠动力学的关系 来保证。双电动机驱动的直线振动筛具有以下一些优点： 1）利用振动同步原理（或称自同步原理）代替了强制同步直线振动筛中 的齿轮传动，简化了传动部的结构； 2）由于取消了齿轮传动，而使机器的润滑、维护和检修等经常性工作大 为简化； 3）可以减小启动停车通过共振区时垂直方向与水平方向的共振振幅，但 在一些自同步直线振动筛中，通过共振区时的摇摆振动的振幅有时会显著增 大； 4）双机驱动自同步振动机虽然增加了一个电动机，但目前工业中应用的 自同步直线振动筛，不少是采用激振电机直接驱动，使它的结构相当简单； 5）自同步直线振动筛的两根主轴，可以在较大距离的条件下安装； 该种直线震动筛便于实现三化（标准化、系列化和通用化） 。 6） 双电动机驱动的直线振动筛的缺点是耗电量较大，同时筛机占地面积 也较大（除激振电动机驱动的直线振动筛外） 。 2.2 激振器的激振器的结结构、构、类类型及其工作原理型及其工作原理 直线振动筛的激振器也分为箱式和筒式两种。这两种激振器的主要区 别是轴的长短和偏心块的型式。箱式激振器采用带偏心块的短轴；筒式 激振器则采用长偏心轴。 箱式激振器的优点是：结构紧凑，所占空间小；可将两个激振器并联 安装。缺点是：安装在大断面的横梁上，重量大；高度大；激振力集中 在一个位置，而且其安装精度不容易保证，安装误差会直接影响筛箱上 各点的振幅。 筒式激振器的优点是：高度小，不必另设横梁，故筛箱重量轻；激振 力相当于沿整个筛宽均匀分布的载荷，安装精度容易保证。缺点是：偏 心轴的制造比偏心块困难；皮带轮与齿轮在筛箱外，所占面积和空间较 大。 国外的直线振动筛采用箱式激振器的较多。 目前，国内外直线振动筛的发展趋势是采用双电机驱动的自同步式激 振器，其优点是取消了齿轮同步器及其润滑装置，简化了结构与维修工 作，并且便于实现三化（标准化，通用化，系列化） 。 图 2 直线振动筛激振器的工作原理图 直线振动筛激振器的工作原理如图 2 所示，两偏心块质量 m1=m2，离心 力 f1=f2=f，偏心块作同步反向回转，在各瞬时们置中，离心力沿 k 向 （即振动方向）的分力总是相互叠加，而与 k 向相垂直的方向，离心力 的分力总是互相抵消，因此，形成了单一的沿 k 向的激振力，驱动筛机 作直线振动。 在图 2 中，1，3 位置离心力叠加，激振力最大（2f） ，2，4 位置离 心力完全抵消，激振力为零。 下面介绍箱式激振器直线振动筛,筒式激振器直线振动筛和自同步式直 线振动筛的构造。 2.3 箱式激振器的箱式激振器的组组成、特点及其工作原理成、特点及其工作原理 图 3 为 2ds1256 型双轴直线振动筛的构造.筛机由双层筛面的筛箱 1、 激振器 2 和吊挂装置组成.吊挂装置包括钢丝绳 3、隔振弹簧 4 和防摆配 重 5.倾斜装设的激振器由电动机 6 带动,产生与筛面呈角的激振力.筛 45 箱在激振力的作用下,作振动角为的往复运动.被筛物料从左边加入, 45 在筛面上跳跃前进，筛下产品从下部排出，收集在筛下漏斗中，而筛上 产品从右侧排出。 图 3 2ds 1256 型双轴直线振动筛 1-筛箱 2-激振器 3-钢丝绳 4-隔振弹簧 5-防摆配重 6-电动机 图 4 箱式激 1-主动轴 2-从动轴 3-偏心块 4-皮带轮 5-齿轮 图 4 表示了箱式激振器的构造。激振器的箱体由 zg35 铸钢制成，箱体 内装有主动轴 1 和从动轴 2，轴上各有一对重量相同的偏心块 3，皮带轮 4 带动主动轴回转，通过齿轮 5 使从动轴作方向相反速度相等的同步旋转， 利用偏心块回转产生的离心力使激振器产生定向的激振力。 ds 型直线振动筛的箱式激振器具有以下特点： 1）偏心块成对布置在激振器箱体外，这样的的布置，使箱内结构紧 凑，便于调整偏心块上面的调整柱塞，以改变筛箱的工作振幅，同时也 可避免偏心块回转时碰击箱体内的润滑，从而引起箱体发热。齿轮对安 装在箱体内，使其润滑可靠，传动平稳。 2）箱体做成整体式，没有剖分面，在承受激振力上比较合理，制造 也简单，但拆装上比较困难。 激振器采用人字齿轮传动，齿轮和传动轴的材料均用钢，并经调cr40 质处理。由于激振器所产生的激振力很大，因此必须把它牢固地用双头 螺栓固定在筛箱的主横梁上，为了避免激振器偏置而引起筛箱幅不稳定， 激振器需要正确地安装在横梁上，位置调整好后，用两个定位销将位置 固定。 ds 型直线振动筛是用钢丝绳和隔振弹簧组成的吊挂装置悬挂起来的。 通过钢丝绳和弹簧隔振后，筛机传到机架上的动负荷很小。 隔振用的金属螺旋弹簧是用抗冲击强度较好的弹簧的技术性能应当相 同。 在吊挂钢丝绳上装有防摆配重（图 3） ，它的作用是防止钢丝绳出现横 向振动，而悬吊钢丝绳也有固有频率，当筛机的工作频率等于钢丝绳的 固有频率时，就要发生共振，钢丝绳产生强烈的偏摆，筛箱振动就会不 稳定。为了避免这种情况，可以变化防摆重在绳上的高度，这样就能改 变钢丝绳的国有频率，消除共振现象，并达到防摆的目的。防摆配重的 位置，一般偏于钢丝绳的上方，其高度视实际情况而定。如果钢丝绳很 短，也可以不用防摆配重。 zk 型直线振动筛由筛箱、支承装置、激振器、联轴器、电动机和电动 机架组成。 图 5 激振器（图 所示）采用外置式块偏心结构，加微调配重板，振幅可 在一定范围内调整。激振器对称于筛侧布置，并固定在侧壁上。其优点 是激振力直接作用在侧壁上，与箱式振动器相比，无须大型横梁作为支 承并传递激振力。筛子采用双电机，自同步，两组激振器分别由电动机 通过挠性联轴器直接传动形成振源，避免了三角带传动时因张紧程度不 同、激振器转动件间传动阻尼的差异而对自同稳定性造成影响。这种传 动形式的缺点是工作频率受电动机转速制约，不能调整，另外轴承只能 用干油润滑。 2.4 筒式激振器的筒式激振器的组组成、特点及其工作原理成、特点及其工作原理 图 6 为 zs 型筒式激振器直线振动筛，它分单层双层两种。筛箱支持在 支承装置上，支承装置共四组，包压板、座耳、弹簧和弹簧座。座耳为 铰链式，便于调整筛的角度。更换弹簧座可以把筛箱倾角调整成 0、2.5 和 5 位置。 图 6 zs 型座式筒式激振器直线振动筛 1-隔振弹簧；2-皮带轮；3-筒式激振器；4-筛箱；5-三角皮带；6- 电动机 该种振动筛的筒式激振器的构造如图 7 所示。在带三角型侧板的扁圆 筒形外壳 1 上装有轴承座 2，两根偏心轴 3 和 4 通过一对列向心球面滚柱 轴承 5 固定在轴承座上，皮带轮 8 带动偏心轴 3 回转，通过齿轮 6 带动 从动偏心轴 4 反向而同步回转，从而产生定向的激振力，激振力直接作 用在筛机的侧板上。 图 7 筒式激振器 1-外壳； 2-轴承座； 3-主动偏心轴； 4-从动偏心轴； 5-滚柱轴承； 6-齿轮； 7-金属罩； 8-皮带轮板上。 在齿轮 6,侧有金属罩 7 内充润滑油，同时润滑齿轮与同侧的滚动轴承， 皮带轮侧的轴承各成封闭油腔，用润滑脂润滑。齿轮侧滚动轴承和皮带 侧滚动轴承都用迷宫式密封。激振器通过三角形侧板上的螺栓固定在筛 箱上，并用较孔螺栓定位。 筒式激振器采用直齿齿轮，材料为钢，经渗碳淬火热处理；偏心cr20 轴用号优质钢制成，并经调质处理。45 与箱式激振器比较，筒式激振器具有以下特点： 1）高度小，重量轻。由于筒式激振器直接安装在筛箱上，不必采用结构 笨重的共字横梁，所以整个筛箱的高度较小，重心降低，重量减轻， 增加了座式筛机工作的稳定性。 2）激振力相当于沿整个筛宽的均布载荷，安装精度较易保证，其误差 对于筛箱各点振幅影响较小。 3） 皮带轮在圆筒侧壁之外，便于布置传动的电动机。 筒式激振器的缺点：是由于皮带与齿轮放在圆筒侧壁之外，筛机宽度 尺寸增大；在两侧均需要留有一定检修操作位置。 2.5 其它种其它种类类激振器的激振器的简简述述 一、齿轮传动激振器 sg 型振动筛使用的齿轮传动激振器如图 所示 。它与同步激振器一 样，也是由两根偏心轴组成，所不同的是只用一台电动机，两根偏心轴 靠一对斜齿轮作异向旋转，从而使筛子作直线运动。 该激振器用双列球面滚柱轴承支撑两根偏心轴。用合金钢制成的斜齿 轮是用螺栓安装在锥形轴上的，所以它容易拆卸。齿轮的下部浸在润滑 油内，旋转时可将油带到齿轮上部。轴承装在外壳内，用油脂润滑。 二、同步激振器 ss 型振动筛使用林克-贝尔特公司创制的同步激振器。该激振器由 两根同步旋转的偏心轴组成，利用增减偏心轴上钢板的数量调整激振强 度。 该激振器为双电动机传动。电动机采用较短的三角皮带传动，以减少 皮带的振动、跑偏、磨损和起动力矩，并能充分利用电动机的功率。 激振器采用双列球面滚柱轴承，能承受偏心轴造成的强大离心力。采 用迷宫密封有利于保持油脂的润滑性能，并能保护轴承不受灰尘及脏物 的污染。这种同步振动器没有齿轮传动，故只有轴承需要润滑。 三、国外采用激振器的结构特点及工作原理 1、美国 low-head 水平振动筛的激振器 美国阿利斯-恰尔默斯公司的 low-head 水平振动筛是五十年代初问世 的，现在仍然广泛应用。法国、日本、波兰和苏联等国的箱式激振器直 线振动筛大多属于此种基型。它所用的激振器的轴和偏心块如图 所示。 这种激振器的结构特点如图 8 所示。 图 8 在图 中，各数所表明的特点如下：1 采用短轴承；2 采用大直径轴； 3 同一激振器可用于不同规格的筛子，因为改变偏心块大小即可调整振 幅和频率；4 球面滚柱轴承安放在轴承盒内，允许轴在发热时沿轴向有 一定量的膨胀；5 采用硬质钢齿轮；6 采用迷宫密封方式可防尘防水；7 采用深槽皮带轮防止皮带脱落；8 筛箱两侧均可安装 激振器外壳分为两部分，用螺钉组装；同时用八个螺钉将激振器安装 在筛箱横梁中部，其下部凸起的部分与横梁上的槽相配合（见 9 图 ） 。 图 9 为了防止筛子在通过共振区时振幅急剧增大，筛子附设一套电动机反 接制动控制装置。当激振器逐渐减小至工作转速的 1/3 以后，电动机反 接，使传动装置产生一个反力矩，强制筛子迅速通过共振区，从而缩短 了共振跳动。筛子停下后电动机自动切断电源。 2、日本古河椭圆振荡筛的激振器 日本古河矿业株式会社制造的 e 型振动筛子可用于中小粒级煤的干式 或湿式筛分以及脱水，脱泥，脱介。 古河 e 型振动筛是一种椭圆运动振动筛。一般用于分级时水平安装， 脱水时筛面倾角为 0，处理大块煤时筛面倾角则为 。 65 8 图 10 图 10 所示是 e 型单层振动筛的激振器。该激振器主要由两根偏心轴、 四个滚柱轴承、一对斜齿轮组成。三角皮带轮带动主动偏心轴旋转，并 通过齿轮带动从动偏心轴与其异向同步旋转，从而产生定向的激振力。 由于两根轴的偏心质量不相等，故激振器带动筛箱作椭圆运动。 图 11 激振器的工作原理图 激振器的工作原理如图 11 所示。在图中，两根轴的偏心质量不相等（ ） ，故离心力。在 1、3 位置，离心力抵消一部分，作用在筛 21 mm 21 ff 箱上的力为，在椭圆上为短轴；在 2、4 位置，离心力迭加，作 21 ff b 用在筛箱上的力为，在椭圆上为长轴，相当于筛子的双振幅。e 21 ff a 型振动筛的椭圆长短轴之比为 1/6。 3、日本横山椭圆振荡筛的激振器 日本横山株式会社制造的椭圆振荡筛可作为煤炭、矿石、化学制品等 物料的干式或湿式筛分。这种筛子是为解决细粒物料粘结堵塞筛网而设 计的，具有较大的振动强度（双振幅 11 毫米，频率 1100 次/分） 。 激振器的结构如图 所示。它主要由两根回转轴组成，每根轴上安装有 四个不平衡重块，并分别装在筛箱侧板的两边。这样设计的目的，是使 不平衡重块对筛箱侧板（即滚柱轴承处）产生相等的弯矩，这对筛箱受 力时有利的。两主轴之间采用链轮传动，为保证两主轴反向回转和链条 正常工作，增设两个张紧链轮，因此结构较复杂，不如齿轮传动简单可 靠。 为了获得椭圆振动，激振器两根主轴上的不平衡重块重量不等，即 m1m2。椭圆振动筛的椭圆长短轴之比选择在 1/51/6 之间。这样可使 振动筛在正向回转或反向回转时椭圆振动的形状相同。 椭圆振动筛可以做正向或反向回转。正向回转时处理量大，反向回转 时筛分效率高。电动机安装在特制的电动机座上，如图 所示。它可使三 角皮带自动保持合适的张紧程度。 日本横山工业株式会社还生产另一种椭圆振动筛，与前一种比较，仅 激振器结构不同，采用偏心长轴式，两偏心轴之间用齿轮传动，结构较 为简单。 4、苏联 cji 型振动筛的激振器 苏联巴尔霍敏科煤矿机械厂制造的 cji 型振动筛是一种直线振动筛， 主要用于煤的脱水、脱泥、脱介和湿式筛分。该系列有 cji-42 型、 cji-62 型和 cji-72 型三种型号。这三种的型号结构相同，仅筛面尺 寸不同。目前，cji 型振动筛已在苏联选煤厂广泛应用。 cji 型振动筛的结构与法国皮克公司制造的四偏心轴式振动筛相似， 它也是双激振器并联使用，但支承方式是座式的。图 12 是 cji 型振动 筛，它主要由筛箱 1、振器 2、缓冲弹簧支座 3 和传动装置 4 组成。 图 12 在图中，两激振器并联安装在筛箱横梁上（与筛面夹角为 50） ，由电 0 动机通过三角皮带传动。两激振器之间用套筒滑销离合器连接。每个激 振器有一封闭的铸造外壳和两根轴，两轴上成对的固定四个不平衡重块。 主动轴的一端皮带轮，主动轴通过齿轮使从动轴旋转。激振器不平衡重 块旋转产生惯性力，从而使筛箱振动. 5、法国皮克双偏心轴式振动筛的激振器 法国皮克公司制造的双偏心轴式振动筛是属于 low-head 基型的直线振 动筛，筛面倾角为 0，物料抛射角为，双振幅约为 815 20 45 50 毫米，频率平均约为 800 次/分，它适合于 0100 毫米物料的分级、脱 介、脱泥和脱水。这种振动筛已广泛用于法国选煤厂。 激振器的结构如图 13 所示。在两根平行轴上各有两个偏心块。两根轴 各装一个齿轮，并相互啮合。电动机带动皮带轮旋转，从而使两对偏心 块作异向回转，筛箱产生直线振动。改变可调偏心块内的铅或钢块数量 即可改变激振器的静力矩。齿轮采用飞溅润滑。为防止内部压力引起漏 油，箱体装有通气管。 图 13 激振器的结构和特点 皮克双偏心轴式振动筛的工作原理如图 14 所示 图 14 双偏心轴式振动筛工作原理图 在图中，两根振动轴和互相平行，以相同的速度作反向旋转。每 1 o 2 o 根振动轴上的两个偏心块产生的离心力为和。离心力沿筛子纵向截 1 r 2 r 面方向的分力和方向相反，互相抵消；与筛子纵向截面 1 t 2 t0 21 tt 相垂直的分力和方向相同，互相迭加，从而使筛箱直线 1 n 2 n 21 nn 振动。直线振动的方向垂直于两根振动轴构成的平面，改变激振器与筛 面的夹角能改变筛箱振动方向。 6、西德 usk 型振动筛的激振器 国外圆运动振动筛一般都采用筒式（长轴）激振器，只有西德近期设 计的 usk 型振动筛采用箱式（短轴）激振器。就工作原理而言，usk 型振 动筛属于简单惯性振动筛，但它不用皮带轮传动，而用电动机通过万向 联轴节带动激振器，这样就克服了皮带寿命不长的缺点。 usk 型振动筛的激振器由一根支承在两个滚柱轴承上的短轴组成。短 轴和轴承安装在高强度轴承座内。轴承座采用双迷宫密封方式。在轴的 两端固定着不平衡重块（如图 15 所示） 。 图 15 轴端不平衡重块由两部分组成：主要不平衡重块固定在轴上；可调不 平衡重块用螺栓固定在主要不平衡重块上（如图 16 所示） 。改变可调不 平衡重块的位置，可使惯性力的调整范围为最大惯性力的 15。这100 就可根据实际生产需要，把筛子调整到适当的工作条件，而不必改变筛 子的转数。 图 16 usk 型振动筛激振器的结构特点是： 1、产生惯性力的不平衡重块装在一个刚性极大的短轴上，因此可采用 承载能力极大的滚柱轴承。 2、采用滚柱轴承可简化润滑系统，因为其它轴承需要用昂贵的循环油 润滑，而滚柱轴承只需通过润滑孔或集中注油器加油，或是用油脂润滑， 简单而便宜。在一般工作环境中，轴承的迷宫密封方式是安全可靠的； 在含尘量大时，还需附加密封，对迷宫也要采用自动注油。 3、激振器直接装在筛箱两侧，可简化筛箱结构，而且使其受力状况良 好。 4、激振器是可拆卸的。当轴承损坏时，可拆下整个激振器更换。 第三章第三章 电动电动机的机的选选型与型与设计设计 3.1 选择电动选择电动机机 3.1.1 传动传动效率的效率的设设置：置： 543 2 21 式中：为三角带的传动效率，取=0.96；为两队滚动轴承的效率，取 1 1 2 2 =0.99；为一对圆柱齿轮的效率，取= =0.98；为弹性柱销连轴器的 2 3 3 4 效率，取= =0.99；为运输滚筒的效率，取= =0.96。 4 5 5 所以，= 2 99 . 0 96 . 0 96 . 0 99 . 0 98 . 0 88 . 0 3.1.2 电动电动机所需功率：机所需功率： p=p= = =（kw） 1000 f 88 . 0 1000 8 . 14500 2 . 9 3.1.3 选择电动选择电动机的型号：机的型号： 根据工作条件，选择一般用途的 y 系列三相异步电动机，根据电动机所需功 率，并考虑到电动机转速越高，减速器的尺寸也相应增大，所以选用 y- 160l-6 型电动机。其额定功率为 9.2kw 满载转速 n=970r/min。 3.2 总传动总传动比及其分配比及其分配 3.2.1 滚滚筒筒轴轴工作工作转转速：速： n n = =()=(r/min) 4 106 d 4 106 )400( 8 . 1 86 3.2.2 总传动总传动比：比： = = = n n 28.11 86 970 3.2.3 传动传动比分配：比分配： gb 为使三角带传动的外廓尺寸不致过大，取带传动比=3，减速器传动比b 76 . 3 3 28.11 b g 3.3 运运动动参数和参数和动动力参数的力参数的计计算算 3.3.1 各各轴转轴转速：速： i i 轴：轴： (r/min)n323 3 970 1 b n 轴：轴：(r/min)86 76 . 3 3231 2 g n n 滚筒轴：滚筒轴： (r/min)86 2 nn 3.3.2 各各轴轴上的功率：上的功率： i i 轴：轴：(kw)61 . 3 96 . 0 76 . 3 11 pp 轴：轴：(kw)5 . 398 . 0 99 . 0 61 . 3 3212 pp 滚筒轴：滚筒轴：(kw)43 . 3 99 . 0 99 . 0 5 . 3 422 pp 3.3.3 各各轴轴上的扭矩：上的扭矩： 电动轴：电动轴：(n)58.90 970 2 . 995509550 0 n p tm i i 轴：轴：)(74.106 323 61 . 3 9550 9550 1 1 1 mn n p t 轴：轴：)(66.388 86 5 . 39550 9550 2 2 2 mn n p t 滚筒轴：滚筒轴：)(89.380 86 43 . 3 9550 9550 mn n p t 第四章 总体的设计 4.1 齿轮强齿轮强度的度的设计设计 按齿根弯曲疲劳强度设计 4.1.1 选选材材 选用 40cr 调质后表面淬火 4.1.2 按按齿齿根弯曲疲根弯曲疲劳强劳强度度设计设计 确定齿轮传动精度等级 7，估取=18m/s t v 参考表 8-14、 表 8-15 选取 齿轮法向模数 mn 由式（8-79）得 m 3 2 1 2 2 f safa dz cos 齿宽系数 查表 10-7=0.3 按齿轮相对轴承为对称布置，取齿 d d 数为 60。z 载荷系数=k a k k v k a k 使用系数查表 10-2 严重冲击 a k a k75 . 1 动载系数查图 10-8 得=1.24 v k v k 齿向载荷分布系数 k 从表 10-4 中的调质齿轮栏查得小齿轮相对支承对称布置，7 级精度. =1.12+0.8 k67 . 1 1441023 . 0 8 . 012 . 1 1023 . 0 3333 b d 齿间载荷分布系数由式 8-55 及 =10 a k = + r a =1.75 a 10 60 1 60 1 2 . 388 . 1 cos =1.01 10tan3 . 060 1 =1.75+1.01=2.76 r 查表 10-3 得=1.1 a k 载荷系数=1.6 当量齿数 =/ =60/=62.4 v 3 cos 3 cos 齿形系数查表 10-5 得 =2.28 fa fa 应力修正系数查表 10-5 得 =1.73 sa sa 重合度系数=0.25+0.75/1.75=0.68 螺旋角系数=1-=1-1=0.92 120 120 10 许用弯曲应力= f xn f f s lim 齿轮弯曲疲劳根限应力查图 6-15 =800n/mm limf limf 工作应力循环次数 n=60nj=60n1（105240） h l =60960120800= 9 10198 . 1 齿轮的工作寿命 面的啮合次数齿轮每转一圈时同一齿 齿轮的转速 h l j n 弯曲疲劳强度的寿命系数查图 6-17 得 =1 n n 弯曲疲劳强度的尺寸系数查图 6-25 得 =1 x x 弯曲疲劳强度的安全系数查表 6-5 得 =1.6 f s f s =500n/mm f 11 6 . 1 800 n m 3 2 2 500 92 . 0 68 . 0 73 . 1 28 . 2 603 . 0 10cos 5 . 29843767 . 2 2 1.92mm 取=2mm n m n m 中心距 a=181.8mm cos zzmn 2 21 102 60602 cos 将中心距圆整为 182 由于轴承外径 d=300mm 中心距 a 太小不符合要求 所以取中心距实际值 a=360mm =6mm z=60 n m 齿轮中心距实际值 a=360mm cos mn 2 21 cos2 1206 分度圆的螺旋角 = a mn 2 arccos 21 0 分度圆直径 d= =360 cos mn 0 606 cos 4.1.3 齿齿面接触疲面接触疲劳强劳强度校核度校核 u u bd t heh 12 2 1 1 齿数比 u=1 齿轮转矩 t1=298437.5nmm 齿宽 b=d=0.8360=288mm d 小齿直径180603 1 zmd n 载荷系数=2.67 弹性系数查表 10-6 =189.8 e e 2 1 mpa 节点影响系数查图 10-30 =2.47 h h 重合度系数 可取=0.750.88,齿数多时,取小值,反之,取大 值. =60,=0.8 螺旋角系数 = 99 . 0 10 cos =189.82.470.680.99 h 2 180288 5 . 29843767 . 2 2 2 = 184.5n/mm 许用接触应力 = h h nwh s lim 齿轮接触疲劳极限应力查图 6-14 =800 limh limh 2 /mmn 安全系数查表 6-5 =1.0 h s h s 寿命系数查图 6-16 =1 n n 齿面工作硬化系数=1 w =n/mm f 800 0 . 1 11800 h f 4.1.4 齿齿根弯曲疲根弯曲疲劳强劳强度校核度校核 许用弯曲应力 = f xn f f s lim 齿根弯曲疲劳极限应力查图 6-15 =800 limf limf 2 /mmn 寿命系数查图 6-17 =1 n n 尺寸系数查图 6-25 =1 x x 安全系数查表 6-5 =1.6 f s f s =500n/mm f 弯曲应力= f n safa mbd t 1 2 根据当量齿数 4 . 62 10 60 33 coscos v 齿形系数查表 10-5 得 =2.28 fa fa 应力修正系数查表 10-5 得 =1.73 sa sa 螺旋角系数 =1-=1-1=0.92 120 120 10 重合度系数=0.68 = =25.2 n/mm f 3180288 92 . 0 68 . 0 73 . 1 28 . 2 5 . 29843767 . 2 2 f f 4.1.5 齿轮结齿轮结构尺寸构尺寸 法向模数=6mm n m 齿数=60 法向压力角=20 n 齿顶高系数 正常齿 =1 na h 顶隙系数 正常齿 =0.25 n c 螺旋角=10 分度圆直径 = cos n m d 5 . 364 10cos 360 齿顶高 =6mm a h na h n m 齿根高 (+)=1.256=7.5mm f h na h n c n m 齿全高 h=+=13.5mm a h f h 齿顶圆直径 =+2=376.5mm a dd a h 齿根圆直径 =-2349.5mm f dd f h 端面压力角 0.329 t cos tan tan n t =18.2 t 基圆直径 346.3mm tb ddcos 基圆柱螺旋角 0.1760.95=0.17 b tb costantan =9.6 b 中心距 9 . 365 10cos2 1206 cos22 1 211 21 zzm dda 4.2 轴轴的的设计设计 校核轴的强度 轴的材料为 20cr2ni4a 调质处理 1250n/mm 则=(0.090.1) 取=118.75n/mm 轴的计算应力为n/mm w mca ca 4 . 85 274400 3 . 23453460 =118.75n/mm根据计算结果可知，该轴满足强度要求. ca 4.2.1 精确校核危精确校核危险险截面截面 危险截面应该是应力较大，同时应力集中较严重的截面，从受载情况 观察，截面 d 上最大，但应力集中不大。从应力系中对轴的疲劳强度 n m 削弱程度观察，截面和处过盈配合引起的应呼集中最严。分析可知 为危险截面。 4.2.2 计计算危算危险险截面截面应应力力 截面左侧弯为 =23452330.37+21(23400122.75-23452330.37)/126=23443629.1 m n/mm 截面上的扭矩 =298437.5 n/mmtt 抗弯截面系数=0.1d=0.1140=274400mmw 抗扭截面系数=552662.037 mm t w 截面上的弯曲应力=23443629.1/274400=85.4 n/mm w m b 截面上的扭转剪应力298437.5/552662.037=0.54 n/mm t w t 弯曲应力幅 a = b =85.4 n/mm 弯曲平均应力=0 m 扭转剪应力的应力幅与平均应力相等即0.27 n/mm 2 ma 4.2.3 确定影响系数确定影响系数 轴的材料为 20cr2ni4a 调质处理. =120 n/mm b =630 n/mm =320 n/mm 1 1 轴角圆角处的有效应力集中系数 ，根据 /d=2/140=0.0143 r d/d=150/140=1.07 由表 4-5 插值后可得=2.50 =1.59 尺寸系数 根据轴表面为圆截面查图 4-18 得 =0.6 =0.16 表面质量系数 根据=1250 n/mm和表面加工为磨削查图 4-19 b 得=0.85 材料弯曲,扭转的特性系数 ,取=0.6 =0.1 由上面结果可 得 95 . 2 02 . 0 4 . 855 . 2 630 1 ma s 3 . 701 27 . 0 1 . 027 . 0 59 . 1 320 1 ma ik s 95 . 2 3 . 70195 . 2 3 . 70195 . 2 2222 ss ss sa 查表 4-19 中的许用安全系数值 可知该轴安全s 4.3 键强键强度校核度校核 4.3.1 齿轮齿轮与与轴连轴连接接处处 根据轴径=148mm 从表 6-1 中查得键的截面尺寸为:宽度=32,高度bb =18h 键与轮毂键槽的接触高度=0.5=8mmkh 键材料 45#钢 许用挤压应力=6090 n/mm p 键的工作长度 =-/2=105-18=87mmllb =298437.5nt =n/mm p drl t2 8 . 5 878148 5 . 2984372 式中-传递的转矩t -键的宽度b -键的工作长度l 强度合格 p p 4.3.2 偏心偏心块轴连块轴连接接处处 键与轮毂槽的接触高度0.5=7 mmkh 键的工作长度 =-/2=81-16=65 mmllb 键材料选 45#钢 许用挤压应力=6090 n /mm p 298437.5 nmmt 轴径=130mmd = n /mm p drl t2 1 . 10 657130 5 . 2984372 强度满足要求 p p 所以两键强度均足够 4.4 地脚栓地脚栓强强度校核度校核 4.4.1 螺栓材料及性能系数螺栓材料及性能系数 m36 材料 45#钢性能等级 6.8 级 =600 n/mm =480 n/mm s 4.4.2 螺栓受力分析螺栓受力分析计计算算 螺栓工作拉力 =37500nf 残余预紧力=1.6=1.637500=60000n 0 f f 总工作拉力= +=37500+60000n=97500 n f 0 f f 相对刚度系数 cm/cm+cn =0.3 螺栓所需预紧力=-(cm/cm+cn)=97500-375000.3=86250n 0 f ff 当量应力=124.6 n/mm 2 1 3 . 14 d f e 拉应力=(237500)/(3.1436)0.3=5.53 n/mm a nm m cc c d f 2 1 2 安全系数取 2s =/=240 n/mm s s 满足要求 a 4.5 螺栓疲螺栓疲劳强劳强度校核度校核 螺栓尺寸系数取=0.65 1a 螺栓材料的应力疲劳极限根据表 5-4 得 =300 n/mm 1 1 应力幅安全系数=3 a s 应力集中系数=3.9 k 螺栓许用应力幅=16.7 n/mm a a a sk 1 =5.53 n/mm a a 地脚螺栓疲劳强度满足要求 4.6 轴轴承寿命承寿命计计算算 4.6.1 计计算算轴轴承支反力承支反力 1）水平支反力 =816.4 n h r1 h r2 2)垂直支反力=75301.73 n v r1 v r2 3)合成支反力 = 1 r 222 1 2 1 73.75301 4 . 816 vh rr =75306.15 n 1 r 222 2 2 22 73.75301 4 . 816 vh rrr r2=75306.15 n 4.6.2 轴轴承所受的承所受的轴轴向向载载荷荷 =289.91/75306.15=0.0038 1 1 r a 根据表 13-5,深沟球轴承的最小 e 值为 0.19,故此时e 1 1 r a 径向动载荷系数=1 轴向动载荷系数=0 1 x 1 y 根据式