（终稿）自定中心振动筛设计（全套完整有CAD）

皮带速度用.米秒比较适当。

三角皮带的计算长度毫米按传递功，查机械零件设计手册表取型带轮再按表，采用标准值毫米的皮带。

皮带绕转次数为由于.次秒次秒，所以不会造成皮带寿命的显著下降。

皮带实际中心距为安装皮带必需的.毫米补偿皮带伸长的.毫米小皮带轮包角为а三角皮带根数按下式计算式中千瓦.查表.查表.千瓦查表，以上查表均引自机械零件设计手册。

于是得到圆整取，即采用三根的三角皮带。

皮带作用在轴上的拉力为.中心轴强度刚度以及轴承寿命验算中心轴是连同激振轮起转动的，轴内应力基本上不作周期性交变，所以，中心轴只作静应力强度验算。

在筛箱内部装有中心轴的轴套，护套直径稍大于月牙部分的直径，验算中心轴刚度的目的，是在检验它在动载荷作用下产生挠度后是否碰到他外层护套。

道床清筛机每天净作业时间不会超过三小时，每年按三百天作业计算，年作业时间最多小时，所以轴承寿命取小时也就足够了。

验算轴承寿命所用轴承载荷，应该是中心轴强度计算中所求的最大轴承反力。

将中心轴取出，其上下受力见图.图.中心轴受力图激振重的离心力千克激振重的离心力千克沿长度.米的分布力千克米激振重的离心力与皮带拉力和千克由静力平衡条件分别求得轴承反力千克千克并按弯矩概念求得千克•毫米.千克•厘米千克•毫米.千克•厘米千克•毫米.千克•厘米千克•毫米.千克•厘米，得毫米，.千克•毫米.千克•米按功率计算转矩公式，求得电动机通过皮带传动而作用在大皮带轮上的转矩为.千克•毫米.千克•厘米所以动力的输入端端的扭矩为.千克•厘米作出弯矩图和扭矩图如图.所示，由图可见，最大弯矩值为千克•厘米。

按毫米等截面轴考虑，截面抗弯模量厘米考虑到弯矩及扭矩基本上不是周期变化的，即使变动，因其变动量较小，所以只需验算此轴的静力强度。

轴的材料采用号刚，强度极限千克•厘米，查燃料工业出版社年出版的机械设计手册表，酌取其弯曲应力千克厘米。

上层筛面每小时每米宽筛面上通过的石渣量.吨米•小时，按此查表，得.。

筛面长为.米。

这样，即可由三式，分别计算出上层筛面石渣流速全部石渣重量参振石渣重量各为毫米秒.吨.下层筛面每小时每米宽筛面上通过的石渣量.吨米•小时，按此查表，得.。

筛面长为.米。

这样，即可由三式，分别得毫米秒.吨.全部参振石渣重量为，设计时圆整取。

.选择中心轴轴承和确定中心轴轴径以箱体重与参振石渣重相加，再乘以机械指数，就得振动时作用在两侧筛箱板轴孔的总的离心惯性力，这个力就是选择轴承所必要的轴承载荷，再结合中心轴转速按机械零件的原则，即可选择中心轴轴承。

轴承选定后，即可按轴承内圈直径确定出中心轴轴径。

考虑到清筛机要在弯道作业，轴承需要有定的承受轴向载荷的能力而且两侧轴承孔的同心度又较差，轴承内外圈轴线需要有定的相对偏斜另外为了减小轴孔单位面积上的压力，这里采用了中宽系列的双列向心球面滚子轴承。

初估参振重量为，作业时离心惯性力为.。

两侧各用相同轴承，故每个轴承所受的名义径向载荷为查冶金工业出版社年版机械零件设计手册表，取动负荷系数.，顾实际径向负荷为.而实际的轴向负荷，所以，即当量动负荷称为频率比，系大于的数，由图可见，在比较大的情况下，振幅的变化比较小。

即筛子作业时的稳定性比较好，般。

因而得到激振频率为小时，由高等教育出版社出版的机械设计式得.毫米为使前后支承弹簧在工作过程中受力能接近相等二在作业过程中，由于箱体实际上除作前述振动外，还作绕中心轴的“点头”振动。

箱体上除了中心轴而外的各点合成轨迹均为长短轴不相同的椭圆。

根据理论推导，当时，入渣端筛面上各点的轨迹为长轴水平短轴铅垂的椭圆见图.。

由于入渣端筛面上的石渣层较厚，需要有教大的铅垂抖动幅度来松开石渣层，所以，让，旨在使清筛效率能进步提高。

整个筛箱有四个支座，每个支座由两个相同的并联的弹簧支承，也就是整个箱体由八个相同的并联弹簧支承。

按而影响筛分效率也不宜过大，否则筛箱受到的动载荷就太大，从而对筛箱结构的强度不利。

在振动筛设计中，采用机械指数来表示单位石渣或箱体重量的离心惯性力，的表达式为可见，机械指数乃是振幅和频率的综合指标。

由式可算出为了充分保证石渣能从筛面跳起，机械指数应为当筛面倾角时，由此可得当时，。

具体计算国产矿用各中自定中心振动筛的机械指数，得到的最大值为.最小值为.，对细粒粒度小于毫米筛分生产能力小每小时吨以内的设备重量较轻不足吨的筛子，值偏高而对中粒粒度最大为毫米筛分生产能力较大每小时处理吨和设备较重吨多的筛子，值偏低。

对道床清筛机的振动筛来说，进入筛子的最大粒度不超过毫米，生产能力最小约为吨小时。

因此建议将机械指数值取在之间，小型清筛机的振动筛取高限，大型清筛机的振动筛取低限。

综合考虑，振动筛的参数选择如下筛面倾角筛箱振幅毫米激振频率由式得次分暂取次分，对应弧度秒。

验算机械指数，由式得机械指数此数接近，稍低。

最后选定次分，对应弧度秒，.。

.自定中心振动筛设计计算.筛子尺寸的确定筛子尺寸主要是根据“要保留石渣的最小尺寸”来确定。

如按规定道床石渣的最小尺寸为毫米，则筛孔尺寸就选毫米之间，筛面倾角大的取高限，筛面倾角小的取低限。

如每小时进入筛子的石渣量较大，为了提高筛分效率，往往采用双层筛，在确定上层筛面筛孔尺寸时，最好先对石渣粒度做大致分析，定出中等粒度的石渣尺寸所谓中等粒度，是指在这个粒度以上和以下的石渣量均约为上层筛面的筛孔尺寸取与中等粒度石渣的尺寸相适应，目的要使上层筛面筛下的石渣重量，约为总石渣量的半。

石渣层数和尺寸，主要根据“单位时间进入筛子的石渣量”来确定每小时清筛百米以上的清筛机，如系采用自定中心振动筛，般为双层为宜。

筛面面积按下式计算米式中每小时筛下的石渣量吨小时每小时每平方米筛面面积能筛下的石渣污土量吨米∙小时。

是与筛孔尺寸有关的量，筛孔尺寸大，也大反之亦然。

设计时，与筛孔尺寸的关系，建议采用下表表与筛孔尺寸关系筛孔尺寸∙考虑到筛分道渣的特点，在用于单层筛时直接用上表中的而用于双层筛时上层筛用上表中的，下层筛则将上表中的乘以系数.。

这样，就可以用式计算筛面面积。

筛面的长度与宽度，般是在.之间。

筛分效率要求高的取高值单位时间清筛的石渣量高的取低值。

设计技术要求为清筛进程为小时，石渣中以上的石渣占总量的，以下的占总量的，每米道床的石渣体积为.变化曲线图则的关系曲线如图.所示。

由图可见，当激振频率由零逐渐加大时，激振振幅先是随之增加。

当，即激振频率等于筛箱系统的自振频率时，振幅要急增到无限大此后激振振幅反随着激振频率的增大而减小。

当激振频率加大到定程度时，曲线趋于水平，即激振振幅的变化趋于稳定。

激振频率等于自振频率激振振幅趋于无限大的现象，称为共振。

由于实际有阻尼存在，即使在共振条件下，振幅也不可能到无限大另外，由于振幅的增加是需要时间的，只要激振频率不长期停留在自振频率附近，而是快速通过共振区，振幅的增加也是有限的。

.自定中心振动筛的设计条件为了清楚的分析出自定中心振动筛的设计条件，今将筛箱重心激振轮皮带轮以及激振块三者见的侧向相对位置，放大表示在图.上。

当筛箱振动时，其重心是以振动中心即重心的静平衡位置为圆心做圆周运动，此圆周的半径就是振幅。

由于三点是在同激振轮上，所以激振轮心也是以圆心做圆周运动，其半径则为，这里乃是激振轮心对筛箱重心的偏心距见图.和图.。

图.箱体上几点运动轨迹图所以当筛箱振动时，装在筛箱上的皮带轮的轮心也在波动，波动量为。

皮带轮心的波动，则会引起皮带的周期性松弛。

当波动量较大时，还会引起皮带松脱或疲劳折断。

要避免此种现象的发生，种办法是将皮带轮轴固定起来，这样的振动就是前面所谈的固定中心振动筛。

虽然固定中心振动筛能避免皮带产生松脱或疲劳折断现象，但是它具有前面所谈到的缺点，这就推动了自定中心振动筛的出现。

要皮带轮不产生振动松脱的另种方法就是，使筛箱的激振振幅与轮心对筛箱重心的偏心距相等。

为此，在设计时，就要调整式中的和这六个数量关系，使它们满足条件式和则筛箱的激振振幅就与轮心对重心的偏心距相等，这只要将和两式代入式，得就能证明，在后面，我们称轮心对重心的偏心距为筛箱的激振振幅。

和两式，就是自定中心振动筛的设计条件。

遵守这两个条件进行设计，皮带轮心即图.中的轴即可在空间保持不动，这就是所谓的自定中心。

理论上讲，自定中心振动筛的皮带轮心，是不会产生波动的，但事实不然，其原因是多方面的。

主要是条件式，理论上可以满足，而实际上是不可能得到满足的缘故。

因为式中的即包括箱体重量，也包括参振部分石渣的重量。

由于实际时对箱体各部分计算或估算不可能准确工作过程中实际进入筛箱的石渣不可能均匀“带渣”或“无渣”起动情况等种种原因，实际值必然会与理论值有所相差，设此相差量为⊿，则由式可得幅值的对应相差而在国内，只有太行公司鞍山矿山机械股份有限公司上海冶金矿山机械厂等少数几家企业开始大型振动机械的研制开发与生产。

但基于振动机械的工业环境复杂条件恶劣生产企业小，再加上我国振动机械工业起步较晚，我国产品与国外产品还存在较大差距。

但是，随着改革开放的不断发展，我国的振动筛技术要会不断进步，逐步缩短与国外先进的差距。

目前，河南新乡众多厂家生产的系列自定心振动筛，产品标准为.自定中心振动筛和.自定中心振动筛，已具有相当先进水平。

.振动筛设计的基本原理.筛箱系统的自振频率所谓筛箱系统，乃是图.所示振动筛箱体和支承弹簧的统称。

为了便于分析，我们将此系统用图.所示质量弹簧力学模型来代替。

按等效条件，此模型中的质量为式中激振块重量除激振块外筛箱体全部重量包括参振部分的石渣重力加速度模型中弹簧的刚度等于振动筛支承弹簧的合成刚度称总刚度。

图.振动筛弹力模型在图.中，为弹簧的未受力位置为质量的静平衡位置。

若到位置的变形量为，则图中位置，为质量的般位置。

将坐标轴原点放在静平衡位置，质量在位置的坐标即为速度和加速度就分别为和。

这里代表时间。

质量在位置的受力如图.所示，其上为重力为弹簧的反力为运动阻力，设此阻力是与运动速度大小的次方成正比比例常数为，则。

在分析系统的自振频率时，暂不考虑激振力的作用。

这样，按牛顿第二定律可得将式代入，经移项简化得.这是个二阶常系数线性齐次微分方程。

在称小阻尼的情况下，此微分方程的般解为式中和为按其始条件决定的积分常数为自然数对数的底。

由于正弦函数是以为周期的周期函数，可见式所描述的质量的运动，乃是在起平衡位置附近作周期性