低噪聲高頻振動篩結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目： 低噪聲高頻振動篩結(jié)構(gòu)設(shè)計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、班 級： 學 生 姓 名教師（職稱）： 1、選題依據(jù) 1.1 論文（設(shè)計）題目 低噪聲高頻振動篩結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.2 研究領(lǐng)域 振動篩分機器 1.3 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 高頻振動篩簡稱高頻篩，高頻振動篩(高頻篩)由激振器、礦漿分配器、篩框、機架、懸掛彈簧和篩網(wǎng)等部件組成。 高頻振動篩(高頻篩)效率高、振幅小、篩分頻率高。與普通篩分設(shè)備的原理不同， 由于高頻振動篩(高頻篩)采用了高頻率，一方面破壞了礦漿表面的張力和細粒物料在篩面上的高速振蕩，加速了大密度有用礦物和析離作用，增加了小于分離粒度物料與篩孔接觸的概率。從而造成了較好的分離條件，使小于分離粒度的物料，特別是比重大的物粒和礦漿一起透過篩孔成為篩下產(chǎn)物。 高頻振動篩采用筒體式偏心軸激振器及偏塊調(diào)節(jié)振幅，物料篩淌線長，篩分規(guī)格多，具有結(jié)構(gòu)可靠、激振力強、篩分效率高、振動噪音小、堅固耐用、維修方便、使用安全等特點，高頻振動篩廣泛應(yīng)用于礦山、建材、交通、能源、化工等行業(yè)的產(chǎn)品分級。 高頻振動篩結(jié)構(gòu)：主要由篩箱、激振器、懸掛（或支承）裝置及電動機等組成。電動機經(jīng)三角皮帶，帶動激振器主軸回轉(zhuǎn)，由于激振器上不平衡重物的離心慣性力作用，使篩箱獲振動。改變激振器偏心重，可獲得不同振幅。高頻振動篩具有以下特點： 1、無轉(zhuǎn)動零件，無需加潤滑油； 2、結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，經(jīng)久耐用，故障率低； 3、振動器運用了共振原理，雙質(zhì)體臨界共振狀態(tài)工作，所需驅(qū)動功率小，在啟動時無大的啟動電流，噪聲低； 4、振動器啟動后，振幅瞬時即可達到工作穩(wěn)定值。停車時，它的振幅瞬時即可消失，平且允許在額定電壓、電流和振幅下直接啟動和停車。 5、篩體的激振或振幅可調(diào)，可以通過改變篩體的激振力(調(diào)節(jié)激振)來控制篩下產(chǎn)品粒度,對于保證不同結(jié)晶粒度礦石的精礦品味是非常有益的； 6、在篩體振動的同時，篩片的篩條之間也產(chǎn)生相對的顫動，篩片縫隙不易堵。鑒于以上特點，高頻振動篩在實際生產(chǎn)中有著較大的應(yīng)用。 1.4 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 早在 20 世紀 50 年代初期 , 國外就已研發(fā)出高頻振動篩。在冶金行業(yè)中 , 用作選礦廠細粒鐵礦石分級;在煤炭加工中, 用于煤泥脫水、脫介和分級等 。目前, 國外擁有該項技術(shù)的國家有美國 、澳大利亞 、德國、法國和芬蘭等。其產(chǎn)品也呈現(xiàn)出多樣化 ,如德瑞克公司生產(chǎn)的德瑞克高頻振動篩、林納特克斯公司生產(chǎn)的維爾科脫水篩 、康威德公司生產(chǎn)的 SD 型高頻振動篩 、約翰芬雷公司研制的 VSW 型高頻振動脫水篩 、申克公司生產(chǎn)的 SLV 型高頻振動脫水篩 、諾德伯格公司生產(chǎn)的 HF 型高頻振 動篩等 。目前,從所查閱的文獻來看 ,國外設(shè)計的高頻振動篩的振動參數(shù)彼此相差很大 ,綜合起來 ,振動頻率 24 ～ 60 Hz, 振動強度 5 ～ 11 gn。國外生產(chǎn)的高頻振動篩具有處理量大、效率高、性能穩(wěn)定、壽命較長等優(yōu)點 ,但缺點主要是價格昂貴 、處理量小 、性價比不高等 ,目前 ,其跨度最大只有 1.8 m。 在我國 ,對高頻振動篩的技術(shù)的開發(fā)進展比較晚, 直到 20 世紀 70 年代末期, 也僅在冶金系統(tǒng)內(nèi)開始少量引進高頻振動篩 。我國研制 、試驗高頻振動篩是從 20 世紀 80 年代初開始的 ,其比較典型的研究如下。(1)冶金部長沙礦冶研究院在 1982 年試制的 GPS-900 -3 型高頻振動細篩 ,在有色金屬礦進行了試驗, 取得了比較理想的效果, 又于 1986 年 9 月開始在密云鐵礦進行了工業(yè)性試驗 , 與原有的弧形篩相比,其篩分與分級效率提高 1 倍以上。后來又于 20 世紀 90 年代初采用 GPS-1400 -3 型高頻振動篩在馬鋼南山鐵礦凹山選礦廠進行工業(yè)試驗, 并利用計算機建立高頻振動篩工藝參數(shù)之間的數(shù)學模型, 為高頻振動篩的最優(yōu)化控制提供了依據(jù) 。(2)為了適應(yīng)煤泥回收和細粒脫水分級的需要, 煤炭科學研究總院唐山研究院負責研究設(shè)計的GPS-1025 高頻振動脫水篩 ,通過在 1990 年在遼寧阜新海州礦選煤廠的工業(yè)性試驗表明 :該篩機達到國內(nèi)同類篩機的先進水平。又于 2004 年研制成功了 QZK-1833 和QZK-2041 曲面篩 ,現(xiàn)場取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟指標。(3)在原煤炭部“七五 ”科技項目中 , 由原平頂山選煤設(shè)計研究院在 1989 年 3 月研究設(shè)計出第 1 臺具有可調(diào)幅頻特性的 GZ-631 型高頻試驗篩, 在 1990 年 5 月在林西礦選煤廠完成了振動參數(shù)試驗和研究,研究了其振動參數(shù)與篩分工藝指標之間的關(guān)系 。目前 , 高頻振動篩在我國選煤行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛 。從市場反映的情況來看 , 每年需求約有 100 臺高頻振動脫水篩 , 其經(jīng)濟和社會效益十分顯著。因此 ,國內(nèi)的許多大型的振動篩制造廠商也緊跟市場的需求 ,研制出了許多類型的高頻振動脫水篩。如北京華宇工程有限公司(原平頂山選煤設(shè)計院 )·106·總第 401 期 金 屬 礦 山 2009 年第 11 期研制的 GZ系列濾層脫水式高頻篩;煤炭科學研究總院唐山研究院研制的 QZK 系列曲面篩、GPS 系列高頻篩和 DZSM系列電磁振動高頻篩 ;唐山匯力振動機械公司生產(chǎn)的 JKS 系列階梯式高頻振動篩 ;唐山陸凱科技有限公司研制的 MVS 系列電磁振動高頻振網(wǎng)篩;河南太行振動機械股份有限公司生產(chǎn)的 TSS 系列脫水篩;江蘇博后選煤機械有限公司生產(chǎn)的 GBHS 型高頻篩和 BHKS 系列高頻煤泥脫水篩 ;山西賽德篩分技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 GPS系列高頻振動脫水篩和 GZ 系列高頻篩等, 從而使國內(nèi)高頻振動篩市場競爭更加的激烈。 2.1 重點解決的問題 低噪聲高頻振動篩結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.2 擬開展研究的幾個主要方 2.2.1 振動篩的概述 [1] 振動篩在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 [2] 振動篩的工作原理、分類及特點 [3] 高頻振動篩的工作原理 2.2.2 總體方案的確定 [1] 篩機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 [2] 篩面的設(shè)計 [3] 激振器的設(shè)計 [4] 支撐形式與隔振裝置 2.2.3 振動篩的設(shè)計 [1] 振動篩上物料的運動分析和工藝參數(shù)的選擇 [2] 總體設(shè)計計算 [3] 電動機的選擇 [4] 齒輪傳動的設(shè)計 [5] 激振器的設(shè)計 [6] 帶輪傳動設(shè)計計算 [7] 軸承的設(shè)計計算 [8] 密封件的設(shè)計計算 [9] 工作參數(shù)的選擇 2.2.4 日常維護保養(yǎng)以及故障排除 [1] 日常維護保養(yǎng) [2] 潤滑 [3] 檢修周期以及大小修 [4] 故障分析以及排除 2.3 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 開題報告、設(shè)計論文、結(jié)構(gòu)參數(shù)等等。 3、論文（設(shè)計）工作安排 3.1 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 本課題主要是查閱有關(guān)資料，根據(jù)相關(guān)要求，對偏心軸振動篩的生產(chǎn)加工的過程進行分析以后，對偏心軸式振動篩從整體布局到個別零件的選用都進行設(shè)計。 3.1.1 總體方案的確定 [1] 篩機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 [2] 篩面的設(shè)計 [3] 激振器的設(shè)計 [4] 支撐形式與隔振裝置 3.1.2 振動篩的設(shè)計計算 [1] 振動篩上物料的運動分析和工藝參數(shù)的選擇 [2] 總體設(shè)計計算 [3] 電動機的選擇 [4] 齒輪的設(shè)計 [5] 帶輪的設(shè)計計算 [6] 軸承的設(shè)計計算 [7] 密封件的設(shè)計計算 [8] 鍵的選擇 3.2 論文（設(shè)計）進度計劃 第 1---3 周 查找收集資料，完成開題報告 第 4---6 周 方案設(shè)計，包括傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 7---11 周 繪制轉(zhuǎn)配圖、主要零件圖 第 11---12 周 撰寫說明書 第 13---14 周 翻譯外文資料 第 15 周 修改整理論文，再由指導老師審核，指導老師對論文提出最后修改意見 第 16 周 準備答辯 4、需要閱讀的參考文獻 [1] 肖輝呂.高頻振動篩. 煤田地質(zhì)與勘探，1983 年 8 月 [2] 趙環(huán)帥.大型高頻振動篩動態(tài)特性及內(nèi)部應(yīng)力分布特點分析 .礦業(yè)研究與開發(fā)， 2013 年 10 月 [3] 白學勇，孫偉.大型同步高頻振動篩故障分析及改進.現(xiàn)代礦業(yè)，2014 年 4 月 [4] 付萬金.GPS1025 高頻振動篩與選煤廠洗水閉路循環(huán) .選煤技術(shù)，1993 年 8 月 [5] 馬思宇.GPS2445 型高頻振動篩的優(yōu)化設(shè)計與力學分析 .安徽理工大學， 2015 年6 月 [6] 趙環(huán)帥.高頻振動篩主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值模擬分析. 煤炭科學技術(shù)，2012 年 10 月 [7] 濮貴良，紀名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社，2006 年 5 月第 8 版 [8] 趙環(huán)帥，王振年.國內(nèi)外高頻振動篩的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .金屬礦山，2009 年 11 月 [9] 張卡德，黃致建，郝艷華.振動篩機架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.華僑大學學報，2010 年 7 月 [10] 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理第七版.高等教育出版社，2006 年 5 月第 7 版 [11] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學.北京：高等教育出版社，2002 年 8 月 [12] 王正浩，范改燕.振動篩結(jié)構(gòu)強度研究的現(xiàn)狀 沈陽建筑工程學院學報，1997 年7 月 [13] Boitumelo Ramatsetse; Khumbulani Mpofu; Olasumbo Makinde;Failure and sensitivity analysis of a reconfigurable vibrating screen using finite element analysis.2017 [14] Yong Jun Hou; Pan Fang; Lian Zeng;Finite Element Analysis of Dual-Frequency Vibrating Screen. 2012 [15] Song Yan; Jiang Xiao-hong; Song Juan; Zhang Jian-xun;Dynamic analysis of a chaotic vibrating screen.2009 5、文獻綜述 5.1 選題背景及研究意義 近年來，我國振動篩行業(yè)發(fā)展迅速，在礦山、煤炭、化工、冶煉、建材、食品加工等行業(yè)被得到了廣泛的應(yīng)用，用于物料的篩分、選別、脫水、脫介、冷卻等各種工藝生產(chǎn)過程。振動篩分設(shè)備有不同的類型，運用于不同場合不同行業(yè)振動篩的類型也不同，這些振動篩有著不同的運行軌跡、不同的工作方式、不同的結(jié)構(gòu)特點，總之， 振動篩已經(jīng)被廣泛運用于國民經(jīng)濟的各個行業(yè)。煤炭行業(yè)中使用的振動篩分機械主要有等厚篩、直線振動篩、圓形振動篩、概率篩等類型，其主要用于對采掘的精煤、粗煤和末煤等進行脫水、脫介和分級等工作。在冶金行業(yè)部門，使用直線振動篩和圓形振動篩，主要對各種礦石進行檢查篩分和預(yù)先的篩分，例如采用火法冶金工藝過程的產(chǎn)物在冷卻后，還需要對產(chǎn)物進行雜質(zhì)的篩選，這樣所需要的有用金屬才能被提煉， 雜質(zhì)的篩選就少不了這種特制的冶金振動篩。在建筑行業(yè)，振動篩主要用于砂石的篩分，例如在沙石廠對沙石進行破碎后的分級，河砂幵采后的清沙和除泥等。除此之外， 在化工行業(yè)對化工原料和產(chǎn)品進行分級和篩分，垃圾處理站對垃圾盡心篩分分類等。由此可見，振動篩在經(jīng)濟發(fā)展的各行各此都有廣泛的運用，伴隨著工業(yè)的發(fā)展振動篩的運用領(lǐng)域也越來越廣。振動篩，特別是高頻振動篩工作時振動頻率比較高，其承受的動載荷也較大。在工作過程中，主要組成部件的篩箱會受到篩分物料的重力和物料振動產(chǎn)生的慣性力作用，尤其在高頻振動下慣性力會成倍增加，所以振動篩的篩箱在實際工作中受力狀況非常惡劣，因疲勞強度低、可靠強度不夠造成的篩箱側(cè)板裂開、振動器粱斷裂、底梁彎曲等問題頻頻出現(xiàn)，這些問題嚴重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)。在振動篩的設(shè)計上，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足時代的要求，在設(shè)計的初期不能很好地發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量缺陷。基于上述出現(xiàn)的問題，采用先進的設(shè)計方法和分析手段，對振動篩進行預(yù)先的仿真模擬，這對提高振動篩的質(zhì)量和穩(wěn)定性尤為重要?；幢笨圃吹V山機器有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)制造振動機械設(shè)備的企業(yè)，在振動篩的設(shè)計上可以借鑒該公司多年來振動篩的設(shè)計經(jīng)驗，同時在新的設(shè)計方法和分析方法運用上將會給振動篩的設(shè)計開辟一個高效的路徑，尤其在振動仿真分析和有限元分上的運用，對預(yù)先發(fā)現(xiàn)振動篩的設(shè)計缺陷，校核零部件的安全強度有很重要的作用。 本課題來源于該公司 GPS2445 高頻振動篩研發(fā)項目，通過在該企業(yè)近一年的實習和工作，參與該機型振動篩的設(shè)計與制造過程，最后成功生產(chǎn)出 GPS2445 振動篩，照 片如圖 1 所示（底座未安裝）。 圖 1 GPS2445 振動篩實物照片 5.2 振動篩的分類及工作原理 5.2.1 振動篩的分類 （1） 振動篩分設(shè)備根據(jù)其重量和使用場合不同可以分為：實驗型振動篩、礦用振動篩，精細輕型振動篩。 （2） 按照物料在振動篩內(nèi)的運動軌跡可以分為：物料直線運動的直線振動篩 和物料橢圓運動的棉圓振篩。直線振動篩在物料篩分過程中，篩面上的物料在篩面上向前做直線運動；橢圓振動篩，物料在篩分過程中，篩面上的物料在振動篩箱內(nèi)做橢圓型運動。其中，橢圓振動篩應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛。 （3） 振動篩分設(shè)備按照根據(jù)激振器的型式來分為：單軸驅(qū)動的單軸慣性振動篩、雙軸驅(qū)動的雙軸慣性振動篩，以及由多個激振軸驅(qū)動的多軸慣性振動篩。單軸慣性振動篩由單串激振器驅(qū)動篩箱。如圖所示，激振器產(chǎn)生的激振力沿圓周方向變化，帶動振動篩運轉(zhuǎn)進行篩分物料。偏心軸兩端偏心塊的安裝相位角可以進行調(diào)節(jié)，當兩者不同的相位角時，可以產(chǎn)生沿圓周方向的激振力偶。 雙軸慣性振動篩由雙軸慣性激振器進行驅(qū)動，可以調(diào)整偏心軸兩側(cè)偏心塊的安裝 相位角，當兩個相位角不同時，可以產(chǎn)生定向周期變化的激振力偶。當兩個激振器的轉(zhuǎn)動速度和方向相同時，激振力的方向與參振質(zhì)量的質(zhì)心重合，物料在振動篩內(nèi)實現(xiàn)橢圓軌跡運動。雙軸圓振動篩的激振力相比同類型的單軸圓振動篩激振力較大。在振動篩的質(zhì)心與力心重合時，振動篩篩箱即可實現(xiàn)橢圓軌跡運動。對于不同的工作情況， 可以在不引進新的振動篩的情況下，通過調(diào)整偏心軸兩端偏心塊安裝的相位角來實現(xiàn)其工作性能的改變。多軸慣性振動篩由多軸慣性激振器進行驅(qū)動篩分。 (4)振動篩按照動力學特性分為：線性非共振類振動篩、線性近共振類振動篩、非線性振動篩。 線性非共振類振動篩減震彈簧的剛度一般為常數(shù)，此類減震的彈簧剛度一般較 小，固定裝置由振動篩獲得的動載荷較小，因此此類型振動篩的隔振性能較為優(yōu)越。線性非共振類振動篩在正常工作狀態(tài)下共振頻率與工作頻率相差很大，定義工作頻率與固有頻率 w。之比為 z。，則 z。=2-10 的范圍。沖擊式振動機作為非線性振動機的一個特例，它包括常用的振動錘鍛機、振動鉆探機等工程設(shè)備。 線性近共振類振動篩的使用的彈性元件剛度通常為不變的常數(shù)，振動在接近共振狀態(tài)下工作。需要注意的是，振動篩的振動傳遞會影響其他相關(guān)設(shè)備的振動情況，經(jīng)常會使其他設(shè)備發(fā)生共振，所以振動篩隔振系統(tǒng)頻率比。的選取要大于其共振頻率狀態(tài)的頻率比，取值范圍 z。=2-10。 非線性振動篩的彈性減震元件特性是非線性的，減震元件的剛度不是常數(shù)，非線性振動機可以提供比較大的振動加速度。 5.2.2 振動篩的工作原理 在正常工作時，驅(qū)動振動篩的兩電機反向同步轉(zhuǎn)動使激振器產(chǎn)生兩個方向相反的激振力，篩網(wǎng)在振動篩篩箱的帶動下做縱向運動，篩面上的物料在激振力的作用下沿拋射角做周期性的拋射運動，物料被松散分離，粒度小的篩分完成作業(yè)。振動篩主要用于砂石廠的篩分、選煤廠、建材行業(yè)、化工以及電力行業(yè)物料的篩分、脫水、脫介等工作。本文主要對兩種常用的振動篩，即直線型振動篩和圓形振動篩的工作原理進行介紹： (1) 直線型振動篩的工作原理簡介： 直線振動篩由兩臺同型號的電機驅(qū)動，當兩臺振動電機做反向、同步轉(zhuǎn)動時，偏心塊所產(chǎn)生的偏心力在兩個電機軸線連線方向相互抵消，在垂直于電機軸的方向相互 疊加，因此振動篩振動合力方向始終垂直于電機軸的連線。在激振器的作用下，物料在振動篩篩面上做近似直線的拋射運動，振動篩從而實現(xiàn)對物料的篩分和分級等功能。 直線振動篩 ZKB 型直線振動篩是采用雙電機拖動的工作原理，兩串偏心質(zhì)量塊作相對的反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激振力的合力，從而帶動篩箱做劇烈運動，當兩串質(zhì)量塊存在相位角不同時，可依靠自身產(chǎn)生的不平衡力和力矩使篩箱產(chǎn)生附加的移動和擺動，并導致兩個偏心質(zhì)量塊互相追逐，使相位角差值減小并趨向零。其他類型的直線振動篩的工作原理與前描述的直線振動締的工作原理基本相同。 (2) 圓型振動篩的工作原理 圓型振動篩的激振器安裝的位置在篩箱側(cè)板上，由液壓或者電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心慣性力驅(qū)動篩箱振動，振動篩工作的過程中，篩箱上任意點的運動形狀都是近似的圓形。激振器所產(chǎn)生的激振力可以分解在兩個方向上，篩箱的運動軌跡符合下面的公式： 式中，x、y 分別表示振動篩在 x、y 兩個方向上的位移；Ax 和 Ay 分別表示振動篩在 x、y 兩個方向上的位移幅值。 在 Ax≠Ay 的情況下，篩箱上的任意一點都做平面的橢圓運動，稱為補圓型振動篩。如圖 4 所示為圓型振動篩的工作原理圖。 5.3 論文研究的主要內(nèi)容和研究方法 本文結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析振動篩的設(shè)計要點，對淮北科源礦山機器有限公司的 GPS2445 型號高頻振動篩進行設(shè)計和分析，其主要內(nèi)容和方法如下： 1. 分析確定高頻振動篩的主要工作參數(shù)，采用三維設(shè)計軟件軟件對振動篩進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到整機的裝配模型。 2. 根據(jù)建立的振動篩三維模型，采用有限元分析軟件，對振動篩關(guān)鍵部件進行靜力學分析，校核各個零部件的強度和安全性。 3. 采用有限元分析軟件，對振動篩進行動力學研究，從模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析兩方面研究其動力學特性，從而獲得振動篩的動態(tài)特性，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供依據(jù)。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 核 意 簽字： 年 月 日 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章：