直线振动筛的设计

目 录

摘 要 ...................................................................................................................... 1

关键词 ...................................................................................................................... 1

1前言 ....................................................................................................................... 2

1.1课题研究背景及意义 ........................................................................................ 2

1.2振动筛的研究发展现状 .................................................................................... 2

1.3振动筛的特点及发展趋势 ................................................................................ 3

1.4振动筛在实际生产中的应用 ............................................................................ 3

1.5振动筛的工作原理、分类及特点 .................................................................... 3

1.5.1振动筛的工作原理 ......................................................................................... 3

1.5.2直线振动筛的工作原理 ................................................................................. 4

2总体方案的确定 ................................................................................................... 5

2.1设计任务分析 .................................................................................................... 5

2.2.1设计要求 ......................................................................................................... 5

2.2.2任务分析 ......................................................................................................... 6

2.2总体方案的设计 ................................................................................................ 6

2.2.1支撑形式与隔振装置 ..................................................................................... 6

2.2.2传动方案的设计 ............................................................................................. 7

2.2.3电动机的选用 ................................................................................................. 8

2.3总体结构简图 .................................................................................................... 8

3双轴直线振动筛的设计计算 ............................................................................... 9

3.1振动筛上物料的运动分析和工艺参数的选择 .............. 错误！未定义书签。

3.1.1直线振动面上的物料运动分析 ................................... 错误！未定义书签。

3.1.2工艺参数的选择 ............................................................................................. 9

3.2.1计算振动筛筛面面积 ................................................................................... 10

3.2.2振动次数的计算 ........................................................................................... 10

3.2.3物料运动速度的计算 ................................................................................... 11

3.2.4验算生产率 ................................................................................................... 11

3.2.5估算振动筛的重量 ....................................................................................... 11

3.2.6激振器偏心块的质量及其偏心距的确定 ................................................... 11

3.2.7隔振弹簧刚度的确定 ................................................................................... 12

3.2.8筛箱的设计 ................................................................................................... 12

3.2.9电动机的选择 ............................................................................................... 12

4主要零部件的设计和计算 ................................................................................. 13

4.1筛面的设计和选择 .......................................................................................... 13

4.1.1筛面的功用及结构特点 ............................................................................... 13

4.1.2筛面的选择及加工要求 ............................................................................... 14

4.1.3筛面的固定 ................................................................................................... 15

4.1.4筛板的设计 ................................................................................................... 15

4.1.5橡胶弹簧的设计 ........................................................................................... 16

4.2激振器的设计 .................................................................................................. 17

4.2.1激振器的特点分析 ....................................................................................... 17

4.2.2轴的计算与设计 ........................................................................................... 18

4.2.3轴承的选用和设计 ....................................................................................... 21

4.2.4圆轴法兰的设计 ........................................................................................... 21

4.3底座的设计 ...................................................................................................... 22

4.3.1底座的功用 ................................................................................................... 22

4.3.2底座材料的选择 ........................................................................................... 22

4.3.3焊接时应注意 ............................................................................................... 22

4.4轴承压盖的设计计算 ...................................................................................... 22

4.5密封件的设计计算 .......................................................................................... 23

4.6偏心块的设计 .................................................................................................. 23

4.6.2偏心块的安装要求 ....................................................................................... 24

4.7联轴器的设计 .................................................................................................. 24

4.7.1联轴器的类型选择 ....................................................................................... 24

4.7.2规格的选择与计算 ....................................................................................... 24

4.8键的选择 .......................................................................................................... 24

4.8.1轴与偏心块连接处键的选择与校核 ........................................................... 24

4.8.2轴与联轴器的连接处键的选择与校核 ....................................................... 25

5筛箱的结构设计 ................................................................................................. 25

5.1筛箱的结构 ...................................................................................................... 25

5.2筛箱的设计 ...................................................................................................... 26

5.2.1筛箱材料的选择和结构设计 ....................................................................... 26

5.2.2筛箱部件的连接 ........................................................................................... 27

5.2.3筛箱的支撑 ................................................................................................... 27

5.2.4物料流向控制 ............................................................................................... 28

6齿轮箱的设计 ..................................................................................................... 28

6.1齿轮的布置 ...................................................................................................... 28

6.2齿轮的设计 ...................................................................................................... 28

6.2.1齿轮的设计参数 ........................................................................................... 28

6.2.2齿轮的材料及热处理及传动方式 ............................................................... 28

6.2.3齿轮的模数和齿数 ....................................................................................... 28

6.3齿轮的校核 ...................................................................................................... 29

6.4齿轮的润滑 ...................................................................................................... 29

参考文献 ................................................................................................................ 29

致谢 ........................................................................................................................ 30

直线振动筛的设计

摘 要:振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备，是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。ZS系列振动筛用途 ZS系列直线振动筛广泛应用于冶金、建材、化工、耐火、水泥、陶瓷、粮食、食品等各行各业中，用于对各种物料不同程度的分级作业。它可用于流水线作业中，实现自动化。

本文首先介绍了振动筛的原理，简述了国内外振动筛的研究现状，分析了各种振动筛的特点，综合运用机械设计、制造等知识提出了新型2ZSM1230型双轴振动筛的设计思路。

其次，讨论和确定了双轴振动筛的总体结构，并对其总体设计、主要零部件的计算、技术指标性能以及底座等部件进行了详细的分析和设计，对其主要零件进行了设计、分析和计算。最后，分析了振动筛还可以改进优化的地方。

关键词：双轴式；直线；振动

The Design of Linear Vibrating Screen

Abstract:Vibrating Screen is a level suitable for wet fine-grained materials difficult to screen vibration sieving dry screening machinery and equipment, [18]is difficult to screen materials handling vibration mechanical equipment screening. ZS series for single-axis shaker mining, metallurgy, coal, building materials industry for black, non-ferrous metals, as well as supporting non-metallic mining operation or an independent screening of middle-size classification of materials with a smooth running, reliable operation, simple structure , less wearing parts, screen replacement, as well as to facilitate efficient screening and screening effective and so on [17] .

This paper first introduces the principle of the vibrating screen, vibrating screen at home and abroad on research, analysis of the characteristics of various vibrating screen, the integrated use of mechanical design, manufacturing, and other knowledge to a new single-axis shaker 2ZSM1230 type of design ideas.

Secondly, the discussion and determination of the single-axis shaker of the overall structure and its overall design, the calculation of the main components, technical indicators such as performance, and the base components of the detailed analysis and design, its main components for the design, analysis and calculation. Finally, the analysis of the vibrating screen can also be optimized to improve the place.

Keywords：Dual-axis; Linear; Vibrating Screen

1 前言

1.1 课题研究背景及意义

随着工业的发展，筛分在国民经济各行各业中的应用越来越广泛，在冶金、矿山、煤炭、水电等部门的工艺流程中[1]，筛分起着分选、分级、脱泥、脱水和脱介等作用。筛分设备技术水平的高低和质量的优劣，关系到工艺效果的好环，生产效率的高低和能源节省的度，从而直接影响企业的经济效益。

1.2 振动筛的研究发展现状

建国50多年来，我国的筛分设备走过了一个从无到有，从小到大，从落后到先进的发展过程，前后经历了测绘仿制，自行研制和引进提高3个阶段[13]。

目前国内筛机产品种类有圆振动筛、直线振动筛、椭圆振动筛、高频振动筛、弧形筛、等厚筛、概率筛、冷矿筛、热矿筛、节肢筛等，旋振筛和各种振动给料机械，多达50多个系列近1000 种规格，产品已在冶金、矿山、煤炭、轻工等许多行业得到广泛的应用，基本上满足了国内国民经济建设的需要。

由于我国东部经济发展较快， 筛分机械制造企业也主要分布在东北、华北、华东和中南地区，尤其是鞍山、新乡地区，这两个地区的筛分机械产值约占全国总产值的50％左右，可是在西部地区，还没有一家像样的筛分设备制造企业[2]。我国筛分设备制造企业虽然很多，但是真正具备实力的很少。

筛分是矿物加工工程的重要组成部分，在煤炭、冶金、化工、建材等部门广泛应用。潮湿细粒级粘性物料的干法筛分是当今国内外研究筛分技术的难点，是筛分作业中急需解决的重大课题。我国煤炭筛分作业中,尚不能有效进行6mm潮湿细粒级粘性物料的筛分，煤炭的深度筛分难度很大。由于采煤机械化程度的提高,煤粉量增加，加上环保要求的洒水除尘，使得井下原煤水分迅速提高，有些矿区原煤水分已达12%~14%，造成井下原煤又湿又粘。这都给选煤厂和筛选厂的筛分作业带来极大困难，用普通筛分方法即使是以13mm分级也有相当难度[2]。

1.3 振动筛的特点及发展趋势

振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备，是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。ZS系列双轴振动筛适用于矿山、冶金、煤炭、建材等行业用于黑色、有色以及非金属矿山的辅助或独立筛分作业中等粒度物料的分级，具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点。

针对振动筛目前所存在的强度低、使用寿命短、噪声大、共振振幅大、工作动负荷大、轴承温升大等问题[3]，多年来国内外研究人员一直在进行研究，但却没有从根本上得到解决，为降低噪声，采取在侧板上加阻尼或约束阻尼板等，这样处理造价昂贵，实际应用的不多，为抑制共振，采用橡胶弹簧。使共振有了明显的抑制，但由于橡胶弹簧的高阻尼，散热性能差从较大压缩量使横问题稳定性能差，引起了振动筛能耗大、弹簧寿命低及振动筛产生了较大的横向摆动，所以实际上应用橡胶弹簧的不多，大多采用阻尼消振装置，这又使振动筛结构复杂，造价提高。对于工作动负荷问题，更是无法解决，如果采取两次隔振系统，又引起高的造价。再者，如何提高振动筛的筛分效率也是今后的研究内容。如何从根本上消除或减少振动筛所存在的这些问题，应该是今后振动筛研究的发展趋势[3]。

1.4 振动筛在实际生产中的应用

当今社会很多行业中都会应用到振动筛，大部分的振动筛的作用是对物品的分级或者脱水。

像冶金，机械，水利，建筑和建材，铁路等部门，经常为了提高物品的精度，常常利用振动筛对其物品进行分级。

在煤炭工业部门，振动筛的作用不仅是分级，好多振动筛还用于对煤炭的脱水或者脱介，甚至用于除泥。

随着社会的发展,对筛分机的品种与质量提出了更高的要求,目前它正处在迅速发展过程中。

1.5 振动筛的工作原理、分类及特点

1.5.1 振动筛的工作原理

将颗粒大小不同的碎散物料群,多次通过均匀布孔的单层或多层筛面,分成若干不同级别的过程成为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上,称为该筛面的筛上物,小于筛孔的颗粒透过筛孔,称为该筛面的筛下物。

碎散物料的筛分过程,可以看作由两个阶段组成:一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面；二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程,必须具备最基本的条件,就是物料和筛面之间要存在着相对运动。为此,筛箱应具有适当的运动特性,一方面使筛面上的物料层成为松散状态；另一方面,使堵在筛孔上的粗颗粒闪开,保持细颗粒透筛之路畅通。

实际的筛分过程是:大量粒度大小不同,粗细混杂的碎散物料进入筛面后,只有一部分颗粒与筛面接触,而在接触筛面的这部分物料中,不全是小于筛孔的细粒,大部分小于筛孔尺寸的颗粒,分布在整个料层的各处。由于筛箱的振动,筛上物料层被松散,使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大,小颗粒乘机穿过间隙,转移到下层或运输机上。由于小颗粒间隙小,大颗粒并不能穿过,因此,大颗粒在运动中,位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了分离,即按颗粒大小进行了分层,形成了小颗粒在下,粗颗粒居上的排列规则。到达筛面的细颗粒,小于筛孔者透筛,最终实现了粗、细粒分离,完成筛分过程。然而，充分的分离是没有的，在筛分时，一般都有一部分筛下物留在筛上物中。

细粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难。 振动筛一般分为三大类为圆运动振动筛、直线运动振动筛和共振筛。

1.5.2 直线振动筛的工作原理

本直线振动筛是采用惯性激振器来产生振动的，其振源为电动机带动激振器，激振器有两个轴，每个轴有一个偏心重，而且以相反的方向旋转，又称双轴振动筛，由齿轮啮合以保证同步。当两个偏心重的圆盘转动时，两个偏心重产生的离心力F，在x轴的分量总是抵消，在y轴的分量相加，其结果在y轴方向产生一个往复的激振力，使筛箱在y轴方向上产生往复的直线轨迹振动[8]。

Py m0r 2sin t （1）

2 mr sin t 0

Psin t

式中 ，m—不平衡重的质量和，

T—转动时间，单位为s； m m0，单位为Kg； P—不平衡重块所产生的激振力，单位为N；

r—不平衡重质心回转半径, 单位为m；

—不平衡重的回转角速度，单位为rads；

Py—在振动方向上的激振力, 单位为N；

m0—每个偏心块的质量，单位为Kg。

由上式可见，双轴惯性激振器，当作同步反向回转的时候，产生定向的简谐力，此力通过筛箱的质心，使筛箱作定向往复直线振动。

直线振动筛的筛面倾角通常在8以下，筛面的振动振动角度一般为45，筛面在激振器的作用下作直线往复运动。颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，从而使物料在筛面的振动过程中不断向前运动，物料的抛射与下落都对筛面有冲击，致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。筛子的筛分效率及生产能力同筛面的倾角，筛面的振动角度，

K物料的抛射系数有关。为了保证筛分效率高，筛子的生产能力大，必须选择合适的y

值。

图1为直线振动筛的工作原理图，筛面上的颗粒产生的抛射条件是ay gcos ，令此时的角 为开始抛射角 L，则

2A sin Lsin ( ) gco s （2）

00

图1 直线振动筛的工作原理

Fig. 1 principle of linear vibrating screen

2 总体方案的确定

2.1 设计任务分析

2.2.1 设计要求

本设计双轴振动筛的设计应达到如下技术要求：

(1) 适用于粉状、颗粒状物料的筛选和分级；

(2) 具有运转平稳、工作可靠结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效

率高和筛分效果好；

(3) 设备操作简单，维护方便；

(4) 根据技术要求选定以下主要参数：

筛面尺寸：长度3000mm，宽度1200mm；

筛面层数：2层；

根据设计任务要求可将本设计的直线振动筛命名为2ZSM1230型直线振动筛。

2.2.2 任务分析

该课题要求我们设计一款双轴直线振动筛，该机主要适应于粉状和颗粒状物料的分级，该机的自动化程度较高，效率高、结构简单；该机价格便宜、经济实惠，而且占地面积小。综上所述，该设计题目的完成需要解决以下几个主要的问题：

(1) 确定何种总体结构方案，以达到结构简单轻巧、满足加工条件而效率高的目的。

(2) 如何设计底座及机身部分，使它们能承受必要的重量，工作时能保持整个机器的平衡,使振动筛能平稳的工作。

(3) 如何使筛箱的重量较轻，节省用料，选择适宜的偏心块使振动筛达到预期的振动振幅。

(4) 激振力的计算及其参数的计算和选择。

2.2 总体方案的设计

2.2.1 支撑形式与隔振装置

振动筛的支撑方式[9]有吊式和座式两种。吊式采用的吊挂装置包括螺旋形压缩弹簧，钢丝绳，防摆锤，吊环，钢绳卡等零部件。

筛子通过四组吊挂装置吊挂在上层楼板上。改变钢丝绳的长度可以调整筛面倾角。防百锤安装在钢丝绳的上方，起作用是防止筛箱产生横向摆动。筛子工作时产生横向摆动是难免的，这是因为钢丝绳有其自振频率，当筛子工作频率等于钢丝绳的自振频率时，就要发生共振，此时钢丝绳就会产生强烈的偏摆，筛箱发生不稳定的共振。为了避免此现象，可以改变防摆配重在绳上的位置，来改变钢丝绳的自振频率，防止共振现象产生，达到防摆目的。如果钢丝绳的长度比较短，即在1250mm以内时，也可不设防摆锤。

座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧，它的作用有：

（1）系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动的

固有频率就取决与弹簧的刚度。因此弹簧的刚度决定着弹性系统的工作状态和筛分机工作的稳定性。

（2）弹簧刚度大，传给基础动负荷亦大。因此，适当的选择弹簧的刚度，可以减小传给基础的动负荷。

隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧，橡胶弹簧，符合弹簧和充气弹簧等多种形式。

采用座式的固结方式能够克服吊式结构的产生的根本问题，采用落地式地脚螺钉固定，其比较简单实用，适用的场合较广，且耐用。综上所分析比较，选用座式的总体支撑方案[5]。

2.2.2 传动方案的设计

1 筛网 2 万向联轴器 3 激振器 4 轮胎联轴器 5 齿轮箱 6 电动机 7膜片联轴器

1 screen 2 universal coupling 3 vibration exciter 4 tire coupling 5 The gear box

6 motor 7 diaphragm coupling

图2 传动方案图

Fig. 2 transmission scheme

对于联轴器，选择以下三种结构形式，即万向联轴器、轮胎联轴器、膜片式联轴器。

1、万向联轴器：由两个叉形接头，中间连接件和轴销、十字型块等组成。这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可以按标准选用。其具有优点：承载能力高 与其它型式的万向联轴器比较，在回转直径相同的条件下，能传递更大的扭矩，这对于回

转直径受到严格限制的机械设备更为重要；传递效率高 传递效率高达98.7-99.9%，用于大功率传动节能显著，可降低电耗5-15％；传动平稳、噪音低 用于轧机传动，可提高轧材质量，提高机器性能，改善操作者的劳动条件。一般噪声为30-40db（A）；结构合理，使用安全可靠，寿命长；许用倾角大，可达35°-45°但是一般情况下用于成对的选用，因在两轴的径向距不一，这样能减少附加动载荷,主要用于交错轴之间的传动联接。

2、轮胎联轴器：用橡胶或是橡胶织物制成轮胎状的弹性元件，两端用压板及螺钉分别压在两个半联轴器上。这种联轴器富有弹性，具有良好的消振能力，能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移，而且绝缘性能好，运转时无噪声。缺点是径向尺寸较大；当转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷，主要用于较大的冲击载荷，正反转多变，起动频繁的传动轴系。

3、膜片联轴器：结构比较简单，弹性元件的连接没有间隙，不需润滑，维护方便，平衡容易，质量小，对环境适应性强，发展前途广阔，但扭转弹性较低，缓冲减震性能差，主要用于载荷比较平稳的高速传动。

2.2.3 电动机的选用

由前面的方案比较和联轴器的选用知道，该振动筛为座式结构， 联轴器选为轮胎式联轴器，能减少二级传动。使传动更加简单，同时也能减少电机的转速，选取电动机型号[5]为：Y160M—6型；额定功率7.5kw，同步转速1000r/min，满载转速970 r/min，最大转矩2.0kN·m，质量120kg。

2.3 总体结构简图

本设计双轴直线振动筛的总装配结构简图如图所示，它主要由底座、筛箱、振动器、支撑部件、筛网、联轴器这几个零部件组成。底座用于在地基螺钉的固定；支撑部件（支架和电机支座）用于支撑筛箱和电机；支撑弹簧用于振幅的产生，振动器（激振器）为振动筛上较重要的部件，为振动筛的动力来源，使振动筛达到所要求的振动振幅。其他的辅助零件轮胎联轴器也是此振动的重要组成部件[9]。

1 齿轮箱支架 2 激振器 3 电动机支架 4 电动机 5 筛箱 6筛板 7橡胶垫 8支撑座 1 gear box bracket 2 vibration exciter 3 motor bracket 4 motor 5 screen box

6 plate 7 rubber pad 8 supporting seat

图3 振动筛结构简图

Fig. 3 Sketch of vibrating screen structure

3 双轴直线振动筛的设计计算

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩

3.1.2 工艺参数的选择

（1）处理量要求。生产条件：Q=70吨/小时；

K（2）抛射强度v的确定。实际选择抛射强度KV值时，要根据物料的性质(如易碎

性、粒度、湿度、密度等)。一般振动筛选用中速抛掷运动状态(即KV=2.5～5)。在这种运动状态下，振动筛有较高的产量和筛分效率，对机件的强度和刚度要求不高，对

泥质较多或难筛物料，可采用高速抛掷运动。直线振动筛的KV宜取2.5～4.0。圆振动筛的KV取3～5。总之，难筛物料KV取大值，易筛物料取小值；筛孔小时取小值，反之取大值。

由于所设计是双轴振动筛，所筛物料属于易筛物料，选取KV=3；

（3）振动筛的振幅A的确定。振幅和频率是筛分机重要参数。惯性振动筛振幅值必须足够大，以便将接近筛孔尺寸的颗粒抛离筛面，减少堵孔。但振幅又不宜过大，否则，牵制频率，甚至因其过大会提高振动强度，降低构件使用寿命。通常直线振动筛A=4～6mm，圆振动筛振幅A=3～4mm。对于振动筛，筛孔打者A取大值，筛孔小者A取小值。由于本次设计的是直线振动筛，所以选取A=4mm；

（4）筛面倾角 。筛面倾角的大小决定于要求的生产率和筛分效率。当筛子的其他参数确定后，筛面倾角大，则生产效率高而筛分效率低；筛面倾角小，则生产效率低而筛分效率高。所以当产品质量要求一定时，就应有一个合理的倾角。对于直线振动筛 一般取0 为了适应不同需要可在 10 内选取，所以选取 =0 ；

（5）振动方向角 。直线运动筛分机的抛射角是随激振器的安装角度有关，一般激振器的安装与水平面成45 ，这样实际上力的叠加方向就是与水平成45 方向。

即振动方向角选取 =45 ；

（6）筛下物最大颗粒。筛下物最大颗粒设为d=23mm；

（7）物料层厚度。物料层厚度为100～200mm，本次设计选取的是100mm。

（8）筛分方式。用于末煤最终筛分，筛孔尺寸选用25mm。

3.2 总体设计计算步骤

3.2.1 计算振动筛筛面面积

由《破碎与筛分机械设计选用手册》P461得，末煤单位筛面面积的生产率[4]为q=18~22吨/ 米2·小时。取q=20吨/米2·小时

由煤用振动筛的生产率计算公式：Q=F·q， (7) ∴ F=Q／q m,

代入数据得F=70/20=3.5m由《破碎与筛分机械设计选用手册》一书可知，适合设计振动筛的型号为2ZSM1230型，根据实际的脱水振动筛的型号取筛面面积为3.6m。

3.2.2 振动次数的计算

对于双轴直线振动筛

[11]2229KVcos n 30 次/分 振动次数2 Asin

将数据代入得： n ≈930次/分 ；

校正[16] A 2 2n2A3.142 9302 0.004Ks 3.87 4~6 g900g900 9.8

通过校验转速满足条件

3.2.3 物料运动速度的计算

由《筛分机械设计手册》知，双轴振动筛的物料运动速度，可按如下经验公式计算 v 0.9 A Ca Cn Cm C cos

Ca 1， Cn 0.9 ，Cm 0.85 ，C 1 （9）

代入数据得 v 0.9 2n 2 4 10 3 1 0.9 0.85 1 0.19 m/s 602

3.2.4 验算生产率

由公式Q＝3600Bh t/h ， (10) 其中， B―筛面宽度，单位为m；

h―筛面上物料层的厚度，单位为mm ―物料运动的平均速度，单位为； 3 γ―物料的松散比重，单位为 m。

将数据代入得：

Q=3600Bhvr=3600 1.2 100 0.198 1=82.08t/h>70t/h

经验算，合格。

3.2.5 估算振动筛的重量

由经验知大中型振动筛：振动筛总重M=振动筛单位面积的重量(550～600kg/m2) 筛面面积(m2) kS,式中kS——单层筛kS=1，双层筛kS=1.2。代入数据得 M 580 3.6 1.2 2500 kg

3.2.6 激振器偏心块的质量及其偏心距的确定

由现场经验，要满足已知工作条件，应取偏心距为60mm，即r=60mm

对于双轴振动筛，有

MA n mr (11) 式中 M——振动筛的参振重量,kg；

m——单个偏心块的重量,kg；

A——振幅,m；

n——偏心块数，n=8；

r——偏心距,m；

代入数据得：

2500 4 10 3

m 20.8 kg 8 0.06

3.2.7 隔振弹簧刚度的确定

振动筛取频率比： Z

4～5 (12)

p

现取Z=5

对于双轴振动筛弹簧刚度的计算公式为：

K M (

z)2 (13)

其中双轴圆振动筛的角速度: ω=2 n2 930

60=60=97.34 弧度／秒，

代入数据得

K 2500 (97.34

5)2 947.5N/mm

每台筛子由4个弹簧支承，则每个弹簧刚度为

KK

1 4

代入数据得

K947.5

1 4= 236.875 N/mm

3.2.8 筛箱的设计

筛箱为Q235钢板制成，其厚度取8mm，采用座式结构

3.2.9 电动机的选择

惯性振动筛工作时的功率消耗，包括振动体动能消耗和轴承内摩擦消耗

N (N1

1 N2)

式中 —传动效率，取0.9；

(1) 动能消耗的功率N1

NCMA2n3

1 1740480 kw

(14) (15)

式中 C—阻尼系数；推荐C=0.2~0.3，取其为0.25；

n—振动次数，r/min；

代入数据得

0.25 2500 (4 10 3)2 9303

N1 4.62 kw 1740480

(2) 轴承内摩擦消耗的功率N2

fmMAn3d N2 kw （16） 1740480

式中 fm——轴承的摩擦系数，fm=0.005；

d——激振器轴的直径，m，d=0.05 m；

代入数据得

0.005 696 4 10 3 9303 0.05N2 1.16 kw 1740480

将N1、N2代入公式(14)得

N (N1 N2)1

6.42 kw

所选用电机静启动转矩应满足：

Mq﹥Mj

式中 Mj——静转矩；Mj 9.8nzmr，N·m；

Mq——电动机的静启动转矩，N·m；

由《机械设计手册》表22-1-28，选取电动机型号[14]为：Y160M—6型；额定功率

7.5kw，同步转速1000r/min，满载转速970 r/min，最大转矩2.0kN·m，质量120kg。 4 主要零部件的设计和计算

4.1 筛面的设计和选择

4.1.1 筛面的功用及结构特点

筛面是筛子的主要工作部件。其性能的好坏不但影响生产率和筛分效率，而且对延长筛分机的使用寿命，提高作业率和降低生产成本有重大意义。

筛分机对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积（筛孔总面积与整个面面积之比），耐腐蚀，耐磨损，有最大的开孔率，筛孔不易堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一种要求影响工作的可靠性和使用寿命，后面三种要求关系

到筛子的工作效果。筛面的开孔率为筛孔总面积与筛面面积的比值，用百分比来表示。开孔率越大，颗粒在每次与筛面接触时，透过筛孔的机会就越多，从而可以提高单位面积的生产率和筛分效率。开孔率与筛孔的形状，筛丝的直径有关，筛丝直径小，开孔率增大，但筛丝太小，强度不够，影响筛面的使用寿命。

筛面的材质要具有耐磨损，耐疲劳和耐腐蚀的性质。用作大快分级筛面时，采用高碳钢。强烈冲击的筛面，可选用高锰钢制作。应用这些材质制作筛面时必须淬火处理，以提高硬度和耐磨效果。用于脱介，脱水，脱泥等湿式筛分作业时，通常采用不锈钢筛面较适宜。近年来，随着科学技术的发展，聚氨酯橡胶筛面现实了他的优越性，使用寿命长，不易堵筛筛孔，噪音小，但是价值昂贵。

4.1.2 筛面的选择及加工要求

筛面按材料及加工方法不同可以分为：筛板、筛网、条缝筛板、网状丝布。根据筛分工作的需要选筛板和筛网进行比较选择。

(1)筛板。筛板是最牢固的一种筛面，主要用在大块物料的筛分上。根据一般选煤厂使用的经验，筛孔在25毫米以上的大块分级，应当采用筛板，这样筛面的寿命较长，对筛分效率都影响不大。筛板的开孔率一般为40%左右。

（2）编织筛网。筛网的优点是开孔率达，可达总筛面就的70%。但是与筛板比较，牢固性较差，使用寿命较短，所以一般只用在细粒度的分级上。在选煤厂往往用于筛孔小于13毫米的煤炭分级。

由于本设计的直线振动筛用于干煤的筛分所以筛面选择筛板。

煤用筛筛板的材料一般采用As和16Mn、16 MnCr等钢板，钢板厚度常用6毫米，根据工作条件的不同可以适当增厚或减薄，筛板的加工可以用钻孔或冲孔等方法。常用的筛孔形状是圆形，个别情况下也采用长方形。应用长方形筛孔时，其长边应与物料运动方向一致，而且只能用冲孔的加工方法加工方法。为了避免筛孔堵塞、可以将筛孔造成底部扩大的圆锥形，这样，筛孔由颗粒的入口到出口逐渐扩大，有利于物料的透筛。对冲孔的筛板来说，这种扩大在冲制过程中可以自然形成。在一般情况下，冲孔比钻孔简便，所以在有条件是，应采用冲孔方法。

为了使筛板有足够的强度而且开孔率尽可能大，圆形筛孔 几乎总是作菱形的排列。这样排列的筛板，其开孔率可以用下列计算[7]：

D2

A开 0.905 100% （17） 2S D

式中，A开——开孔率，%；

D——筛孔直径，毫米；

S——筛孔间的最短距离，毫米，按照经验，S的大小可以用公式S 0.9D确定。

筛板一般是在筛面两侧用木楔压紧进行固定的。木楔遇水膨胀，可以把筛面压的很紧。这种方法简单可靠。为了防止中间部分发生松动，可用螺栓或V型螺栓压紧。

4.1.3 筛面的固定

为了保证筛面工作的可靠性，筛面固定的方法，也有很大的影响能力，这对金属丝或金属条所制成的筛面表现得尤为突出。归纳起来筛面的固定方法有以下四种：木楔压紧，钩拉张紧，螺栓固定和斜板压紧。本设计采用螺栓压紧和斜板压紧。

（1）螺栓压紧。直接用螺栓将筛面压紧在筛框上的连接方式适用于筛丝较粗大的编制筛网，以及厚度大于8mm的筛板，棒条筛面，橡胶筛面和其他筛面的中部固定。螺栓的形式以前常用U形，这种结构简单，可靠，但拆除麻烦。近年来改用J形螺栓，较U形螺栓使用方便。

(2)斜板压紧。该方法是通过筛框两侧帮上的螺栓、斜板等将筛面两边固定在筛框上通常用于中等粒级筛分的薄钢板冲孔筛面、橡胶和聚安脂筛板的固定。

筛面铺设在框架上，框架可以用角钢或扁钢制成。在框架上可以铺设具有一定刚性的筛面，例如冲孔筛板、条缝筛板、压焊的格条筛板、钢丝编织筛网以及各种形式的塑料筛面等。钢制筛面则与框架铸在一起。筛面的标准长度是3000毫米。宽度是1200毫米。筛板用螺栓夹座固定在横梁上，在螺栓夹座上有硫化橡胶垫。与其它固定筛板的方法相比，这种筛板与横梁的连接方式具有下列优点：

（1）全部固定螺栓从筛板上放入、旋紧。

（2）因为螺栓放在橡胶垫内，可避免磨损。

4.1.4 筛板的设计

根据所筛选的物料——煤炭的特性，2ZSM1230型双轴直线振动筛用于煤的最终筛分，筛分机的生产能力和原料性质、筛分条件及对筛分精度的要求都有关系。振动筛生产能力的计算虽然有不少试验公式，但由于筛分过程的影响因素很多，生产上还是以类似条件下的单位面积生产率来计算[1]。

根据筛子的单位面积生产率，可用下式计算筛子的生产能力[7]：

Q Fq t/h （18）

式中，Q——振动筛的处理能力；

F——筛面工作面积m2，即F BL (B为筛面的宽度，Ｌ为筛面长度。一般筛面的长度是一定的，筛分机的处理能力主要是由筛面宽度来调节)；

q——.单位处理量t/ h m2 。

查表得单位处理量为：18~22t/ h m2 。

计算得：F为3.6m2

Q Fq 3.6 20 72t/h

筛面采用筛板，筛孔尺寸为50mm和25mm。

4.1.5 橡胶弹簧的设计

圆柱形橡胶弹簧几何尺寸如图6

图6 圆柱形橡胶弹簧

Fig. 6 cylindrical rubber spring

h (4~6)A

式中 h——弹簧的最大变形量，m；

本次设计 h 5A 0.02m

h 0.15~0.20

H0

D

H 0.5~1.0

式中 H0——弹簧的自由高度，m；

D——弹簧的外径，m；

根据公式(19) (20)，取H0 0.12m，取D 0.15m

D d

4H

式中 ——受压面积与自由面积之比；

d——弹簧的内孔直径,m ，取d=25mm；

(19) (20) (21)

由公式(21)得 0.15 0.025 0.260 44 0.12

KX 1.2(1 1.65 2)

Ed 1.2Ej

式中 KX——外形系数；

Ed——动弹性模量，N/m2；

Ej——静弹性模量，N/m2。

静弹性模量与邵氏硬度的关系式为：

Ej 3.57 105e0.033HS 1.74 106 N/m2

式中 HS——橡胶弹簧的邵氏硬度，度(°)，通常HS取45 ~50 ；

本次设计取为48° Kd EdKXF 4.47 105N/m2 （22） H0 h

式中 F——弹簧的受压面积，m2。

强度应满足：

j hKd 545.12kP a j （23）F

式中 j——橡胶的压缩应力，kPa；

——橡胶的许用压缩应力， 980 kPa。 jj

4.2 激振器的设计

4.2.1 激振器的特点分析

激振器，是双轴振动筛的主要转动部件，筛子的激振力由它产生，双轴振动筛一般选用简式振动器，其构造简图如图7所示。在振动器中装有偏心轴或是采用直轴加偏心块。根据经验公式，振动器的位置通常在距筛箱进料口约200-300mm处。

1 偏心块 2 套筒 3 轴承盖 4 轴承座 5 轴承 6 轴 7 密封圈

1 eccentric block 2 the sleeve 3 bearing cover 4 bearing 5 bearing 6 shaft 7 seal

图7 振动器简图

Fig.7 sketch of the vibrator

与箱式振动筛比较，筒式式振动器具有以下优点：

（1）高度小、质量轻。由于简式振动器安装在筛箱上，不必采用结构笨重的工字横梁，所以整个筛箱的高度较小，重心降低，质量减轻，增加了座式筛子工作中的稳定性。

（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，其误差对筛箱各点振幅影响较小。

（3）偏心块的加工制造较方便。

（4）方便布置传动的电动机。

在振动器的设计中主要是对轴、偏心块进行设计，对轴承进行选型和校核，其他的一些部件像套筒、加固法兰、加油杯等标准件按要求选用。

4.2.2 轴的计算与设计

(1)初步估算轴的最小直径[11]。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据《机械设计手册》一书查表19.3-2， 取A=110,按公式

d AP n （24）

取联轴器的传动效率 为0.9，轴的转速为970r/min

则 P= P0=0.9 7.5 6.75 kw

则 d=1106.75 21mm 970

轴上有键槽， A值需要增加4%~5%,则d1≥22mm

(2) 轴的分段设计。轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d1,为了使所选的轴的直径d1与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。但由于联轴器在振动过程中容易被损坏，在本设计中连接部位用十字轴式万向联轴器。

联轴器的计算转矩TC

PTC=KT =9550 K KW KZ Kt N·m （25） n

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