ZG-200型振动给料机结构设计

  ZG-200型振动给料机结构设计目录 绪论………………………………………………………………………………1 1 ZG系列电机振动给料机的特征概括 1.1用途………………………………………………………………………2 1.2特点………………………………………………………………………2 1.3分类………………………………………………………………………2 1.4主要组成部分……………………………………………………………2 1.5选型说明…………………………………………………………………3 2. 工作原理和结构分析 2.1结构分析……………………………………...

  目录 绪论………………………………………………………………………………1 1 ZG系列电机振动给料机的特征概括 1.1用途………………………………………………………………………2 1.2特点………………………………………………………………………2 1.3分类………………………………………………………………………2 1.4主要组成部分……………………………………………………………2 1.5选型说明…………………………………………………………………3 2. 工作原理和结构分析 2.1结构分析…………………………………………………………………4 2.2工作原理…………………………………………………………………4 3. 振动参数的确定 3.1运动学参数………………………………………………………………5     3.1.1振幅A……………………………………………………………5       3.1.2机械指数K………………………………………………………5       3.1.3激振频率………………………………………………………6 3.1.4振动方向角……………………………………………………6 3.1.5抛掷指数D………………………………………………………6 3.2振幅………………………………………………………………………6 4. 物料在槽体上的运动情况分析 4.1运动分析…………………………………………………………………9 4.2常有振动机的振动参数…………………………………………………11 4.3物料的平均速度…………………………………………………………12 5. 槽体尺寸参数的确定 5.1给料能力与给料槽体尺寸的确定………………………………………14 5.2槽体型式和刚度要求……………………………………………………14 5.2.1槽体的结构………………………………………………………14 5.2.2槽体刚度的计算…………………………………………………15 5.2.3槽体尺寸的确定…………………………………………………19 5.2.4物料的等效参振质量和等效阻尼系数的确定…………………19 6  悬挂

  （弹性元件选取和弹性系统的计算）   6.1弹簧元件的类型和用途…………………………………………………21   6.2弹簧元件的组合刚度……………………………………………………22       6.2.1螺旋弹簧…………………………………………………………23   6.3圆柱形螺旋弹簧的自振频率……………………………………………26       6.3.1未受载荷的自振频率……………………………………………26       6.3.2受载荷的弹簧自振频率…………………………………………26       6.3.3圆柱螺旋弹簧的许用应力………………………………………27       6.3.4螺旋弹簧的校核计算……………………………………………28   6.4设计计算振动给料机的弹簧……………………………………………31       6.4.1振动系统的质量计算……………………………………………31 7  振动电机的选取及其确定 7.1激振力和功率……………………………………………………………35     7.2传动基础的动载荷………………………………………………………36 8  安装、使用及维护条件 8.1安装及调试………………………………………………………………37 8.1.1安装前的准备……………………………………………………37 8.1.2安装………………………………………………………………37 8.1.3试运转……………………………………………………………37 8.2操作使用要点……………………………………………………………38   8.3维护和检修………………………………………………………………38 8.3.1日常维护…………………………………………………………38 8.3.2按时进行检查…………………………………………………………39 8.3.3修理………………………………………………………………39 9  结束语………………………………………………………………………40 10 致谢…………………………………………………………………………41 11 参考文献……………………………………………………………………42 摘    要 ZG系列电机振动给料机是一种新型的运输设备。它大范围的应用于矿山、冶金煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、化工、机械，粮食等各行各业中。 本课

  主要完成了ZG200型振动给料机的总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分在机体结构上的位置设计、激振源的确定及计算、悬挂弹簧的设计和机械结构的动力学分析，包括机械运动学参数的确定、物体在槽体上运动情况的分析、动力学模型的确定等任务。另外本课题还介绍了它的安装使用及维护等技术条件 关键词：振动给料机  总体设计  动力学分析 Abstract   ZG series of electrical vibration feeder is a new type of transport equipment. It widely used in mining, metallurgy, coal, thermal power, fire-resistant, glass, building materials, light industry, chemical industry, machinery, food, etc. in all walks of life.   The completion of the main topics of vibration feeder ZG200 the overall design, including the size of mechanical design, mechanical parts and the main component of the body structure on the location of the design, and identify the source of excitation, the design and the hoisting of spring Dynamic Analysis of mechanical structure, including mechanical parameters of kinematics, object in the slot on the movement of an analysis of the situation, the dynamic model of the set tasks. . Also in this issue also introduced its installation and maintenance, and other technical conditions.  Keywords: vibration feeder    overall design    dynamic analysis 绪论 本次设计是在毕业之前所有的专业课程结束的前提下进行的，课题的提出是有老师下发设计题目，学生自主选择的原则下进行，经学生和指导老师协商，确定为本次的设计认务为ZG系列振动电机型振动给料机的设计，解决能力是每小时200吨。 导师付靖老师从事振动给料机和筛分机设计工作多年，有较深厚的设计经验。新乡-学校坐落的美丽的城市，在振动机械方面处于领先水平，并在这里起草了中国振动机械设计手册的编制工作。基于以上原因，我们把毕业设计定格为振动机械的设计。 本次设计是在专业课程结束的基础上，对所学习的理论知识应用和总结，能用来实际的设计工作之中，为以后我们走向工作岗位打下坚实的理论基础和实践经验。 本次设计主要完成振动给料机总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分及在机体上结构位置设计、激振源的确定及计算（振动电机）、悬挂弹簧设计、机械结构的动力学分析，包括机械的运动学参数确定（振动方向角、振幅、振动圆频率等）、物体在槽体上的运动情况分析、动力学模型确定及动力学分析、安装、使用及维护、技术条件等任务。 在设计过程中首先完成振动给料机的总体设计，依据处理量和工作原理，确定机械参数、槽体设计几何尺寸、振动电机功率的计算和型号的选取、悬挂弹簧的设计和槽体、弹簧强度的校核；最后，完成振动给料机的安装、使用、维护等技术条件的说明。 1.ZG系列电机振动给料机的特征概括 1.1用途： ZG系列电机振动给料机大范围的使用在矿山、冶金、煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、机械、粮食等行业中，用于把粉状、颗粒状及粉体物料从贮料仓或其他贮料设备中均匀或定量的给到受料设备中。例如向破碎机、分选设备、筛分设备、运输机械等输送散料。并可用于自动配称、定量安装、自动控制的流程中，实现流水作业自动化。 1.2特点： ZG系列电机振动给料机是一种新型给料设备，其它给料设备相比具有以下特点： （1）体积小、重量轻、结构相对比较简单、安装便捷、维修少，费用低； （2）利用特制振动电机自同步原理，工作稳定、启动迅速，停车平稳； （3）物料按抛物线轨迹连续向前跳跃运动。因此给料槽磨损较小； （4）因为能瞬时的改变和启闭料流，所以给料量有较高的精度； （5）本系列电机振动给料机不适合于有防爆要求的场合。 1.3 分类： 按照不同的分类

  ，可以将振动给料机分成许多类型。 按照物料输送方向的不同，可分为水平型振动给料机和垂直型振动给料机两大类。 按照其驱动方法不一样，可分为电磁、气力、液压和机械振动给料机；机械振动给料机使用较多，又可分为惯性振动给料机和偏心连杆振动给料机。 1.4 主要的组成部分： 激振器----振动给料机的振源，它产生激振力的大小直接影响着承载体的振幅。 承载体----在振动过程中，将能量传给物料，又是参振质体，其质量是振动系统中的重要参数，承载体还一定要有足够的刚度和强度。 减振支承--既是整机的支承装置，又作减振用。 1.5 选型说明： （1）使用条件 海拔高度不超过1000m；环境和温度不超过，在环境和温度为时，周围介质的相对湿度不大于85%，周围没有严重腐蚀及影响电气绝缘的介质。 （2）生产效率  振动给料机的生产效率常以松散密度1.6t%的河沙为

  物料，当所运物料的松散密度和粒度大于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计算，当所运物料的松散密度和粒度小于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计算成绩的0.8～0.9倍，当所运物料为颗粒或粉末状时，其生产效率与松散密度成正比来计算成绩的0.5～0.7倍。 （3）物料的最大进料粒度 正常的情况下，为防止造成堵塞，物料的最大线尤其对封闭的槽体更要注意。 （4）起跳频度  所谓频繁起动，一般指每两次起动时间间隔小于2min，如果小于2min，应选择1号或2号的振动电机。 2.工作原理和结构分析 2.1 结构分析：   ZG系列电机振动给料机有给料槽1 传振体2 振动电机3 减震装置4 四部分所组成。见图2-1 图2-1 振动给料机的组成部分 2.2工作原理 ZG系列电机振动给料机给料过程是利用特制的振动电机驱动给料槽沿倾 方作用周期直线往复振动来实现的，当给料槽振动的加速度垂直分量大于重力加速度时，槽中的物料将被抛起，并按照抛物线的轨迹向前跳跃运动。抛起或下落在1/50秒内完成。由于振动电机的连续激振动，给料槽连续振动，槽中的物料则连续向前跳跃，以达到给料的目的。其给料过程如图2-1所示： 图2-2 给料过程 3.振动参数的确定     说明：在重有色金属冶炼过程中，所产生的高温物料采用振动输送、筛分和给料，是行之有效的方法之一。它具有工作可靠，结构相对比较简单，能耗低等一系列优点。通常在工程设计中，除采用单质体振动设备外，还有采用双质体的呈抛掷状态的振动设备。振动参数有运动学参数和动力学参数。 3.1  运动学参数     运动学参数有激振频率、振幅、振动方向角、机械指数、抛掷系数和运动速度等。 3.1.1  振幅A A的取值范围因激振机构不同而异，通常对于惯性驱动机构（偏心块激振器）宜采用中频中幅，即A=0.5-6mm，我们在这里取5mm。 3.1.2  机械指数K 机械指数亦称动力强度指数，它是承载槽体运动的最大加速度 与重力加速度的比值，即 式中 ，为使设备运行可靠及延长其常规使用的寿命，对于常用惯性振动设备取K=3～5，较为适当。由于机械指数受材料强度与起决定性作用的惯性力大小限制。所以本次设计选取机械指数K=4。 输送物料的运动情况主要根据垂直加速度的大小。槽体最大垂直加速度与重力加速度的比值称为抛料指数D。               抛料指数与机器指数有如下关系：               周期性跳跃过程的抛料指数D在1.0～3.3之间。     3.1.3  激振频率 当机械指数K和振幅A值确定以后由求出激振频率。推荐取值范围为：=10～25Hz相当于600-1500次/min.有K=4,A=5mm得到 Ｈz 3.1.4  振动方向角 振动方向角大小取决于设备用途和物料性质。为提高输送速度，最佳振动方向角与机械指数相对应： 当K=3时， 当K=4时， 对于惯性驱动机构或振动频率大于1000次/min，取。本次设计取。由，K=4可得D=2.83 3.1.5  抛掷指数D 它是承载槽体最大加速度垂直分量与重力加速度g之比即： 式中是振动设备的倾角。 为使输送物料呈微抛物状态滑行。一般取1

  1时，物料相对槽体的运动状态以抛掷运动状态为主，这样做才能够降低物料运动的阻力和减少物料对槽体的磨损，但抛掷运动过于激烈又易使物料破碎或使输送状态不稳。一般取1

  力学性能， 交货状态 布氏硬度HBS 淬火温度 淬火剂 回火温度 屈服点 抗拉强度 伸长率（%） 收缩率 （%） 1 65 840 油 500 800 1000 9 35 热轧 285 2 70 830 油 480 850 1050 8 30 热轧 285 3 75 820 油 480 900 1100 7 30 热轧 302 4 85 820 油 480 1000 1150 6 30 热轧 302 5 65Mn 830 油 540 800 1000 8 30 热轧 302 6 55Si2Mn 870 油 480 1200 1300 6 30 热轧 302 7 55Si2MnB 870 油 480 1200 1300 6 30 热轧 321 8 60 Si2Mn 870 油 480 1200 1300 5 25 热轧 321 9 60 Si2MnA 870 油 440 1400 1600 5 20 热轧 321 10 70 Si3MnA 870 油 430 1600 1800 20 热处理 302 11 60SiC2rA 870 油 420 1600 1800 6 20 热处理 302 12 65SiMnWA 850 油 420 1700 1900 5 20 热处理 302                               /时                               /时 图6-3 值 6.4设计计算振动给料机的弹簧： 6.4.1 振动系统的计算质量 计算质量       式中m---参振体质量，kg       --物料的质量，kg       --物料的参振系数；     --各弹性元件的参振质量之和，kg; （１）预估参振质量 振动机械设计的主要困难就是未知量太多，首先遇到的问题是参振质量，甚至、全未知，可以从运动学参数中确定。能够准确的通过机体尺寸、振动参数、结构强度预估为500kg，受主振弹簧允许变形量的限制，根据经验值预估/=0.5, =0.5=0.5500=250kg （２）镉振弹簧刚度 选取隔振弹簧的频率比＝４ 激振源频率，隔振弹簧总刚度为： ， 圆后得： 隔振弹簧采用四角均匀布置，每角一只弹簧，一只弹簧的刚度为： =/4=91kN/m 等效阻尼系数：＝ 选取振动给料机的弹簧为圆柱螺旋弹簧，已知参振质体的总质量为m=868kg，振动频率=1500r/min，所需弹簧的总刚度，弹簧数量n=4,则单质弹簧的轴向刚度是：, =91kN/m，在弹簧轴向方向的振幅A=0.005m弹簧轴向静形变。 解：1）选择材料65Mn，按1类载荷考虑，载荷循环次数在106以上，即107，查表6-2和表6-4，得G=10GPa，，根据表6-3，则 2）选择旋绕比 c=6.5。 3）计算钢丝的直径，按照式子（6-2-6）、式（6-2-7）、式（6-2-9）、式（6-2-10）计算、f、F、d                                                                                         m=30mm 取d=32mm 4) 弹簧的中径，按式（6-2-11）计算。                 取=210mm 5)弹簧圈数，按式（6-2-8）计算                 取n=13 总圈数=n+2=15 6）弹簧节距，按式（6-2-13）计算。 =51mm 按手册查取：d=32mm、=210mm、t=51mm、取t=50mm 7) 弹簧自由高度，按式（6-2-14）计算               8）强度较核计算，按式（6-3-4）计算。       因此，改用材料60Si2Mn,其=480MPa 9)疲劳强度安全因数较核计算，查表1-4-6，当量质量 =6944kg 根据式（6-3-3），固有频率                    = Hz                   =25Hz                   /=6.95，=5.95 查图6-3得，      =0.2 按式（6-2-9）计算最大轴向载荷和最小轴向载荷：                   N 最小轴向载荷：                   N                   N                   N                                                                             根据表6-3和6-4得                   根据式（6-3-5）计算，疲劳强度安全系数为                   满足。 经计算比较得：两种弹簧都契合设计要求，但橡胶弹簧更经济、合理、安装方便。因此吊挂应选用橡胶弹簧，弹簧型号为。 7.振动电机的选取及其确定 7.1 激振力和功率 （１）最大激振力之和Ｐ           式中---偏心块质量，kg       r----偏心半径，m C=0.14m=0.140.86889.92=12kns/m     因采用双轴自同步激振器，每一激振器振幅为P/2 即15.5kn。激振器采用四片偏心块其每片偏心块的质量矩=kg.m。 (2)电功功率N 振动阻尼所消耗的功率：           轴承摩擦所消耗的功率：           总功率      式中  ;         ---传动效率，一般取0.95; ---轴承平均直径，＝(D＋d）/2,m; D、d----轴承的外径及内径，m; ---滚动轴承摩擦因数，一般＝0.0050.007; --系数，对于双轴激振系统，＝0.5. 振动阻尼所消耗的功率： =1.46kw 轴承摩擦所消耗的功率：取轴承中径d=0.05m, =0.007则 ＝kw 总功率：  取＝0.95则 7.2 传动基础的动载荷                                 根据上述计算得可知的激振力、总功率、激振频率 总功率： 最大激振力：31.09Kn 激振频率：1500r/min 选取电机型号：YZ-17-4 可满足要求。 8. 安装.使用及维护条件   给料机的品种较多，结构也各有不同，因此要针对不同的给料机进行合理的安装.使用与维护。 8.1  安装及调试 8.1.1安装前的准备 新设备在安装前应该进行认真检查，由于制造的成品库存堆放时间较长，如轴承生锈、密封件老化或搬运过程中损坏等遇到这些问题时需要换新零件。还有如激振其出厂前为防锈注入了防锈油正式投入运行前应更换成润滑油。 安装前应认真阅读说明书做好充分准备。 8.1.2 安装 （1） 安装吊挂装置，安装时要将基础找平，然后按照吊挂装置的部件图、槽体安装图、电机尺寸图，顺序装配各部件。弹簧装配前应按端面标记的实际的刚度值进行选配。 （2） 将槽体在吊挂装置上装好后应按规定倾角进行调整。同时调整槽体倾角和主轴水平，一般先进行横向水平度的调整[5]。然后再调整槽体振动方向角。隔振弹簧的受力应该均匀，其受力情况可通过测量弹簧的压缩量进行判断。一般给料端两组弹簧的压缩量必须一样，排料端的弹簧也应如此。排料端和给料端的弹簧压缩量可以有所差别。 （3） 安装电动机应合理调整振动电机的振动方向，使振动电机的振动方向角与设计的振动方向角一致。 （4） 检查各部件的连接情况。检查传动部件的润滑情况，电动机及其控制部分的接线 试运转 给料机安装完毕后应该进行空车试运转，初步检查安装质量并进行必要的调整。 （1） 槽体空车试运转时间不得少于8小时，在此时间内观察给料机运转是否启动平稳迅速，振动和运行是否稳定、无特殊噪音，通过振幅牌观察其振幅是否符合要求。 （2） 振动电机运转时槽体振动不应产生横摆，如出现横摆其原因可能是两侧弹簧高度过大，转动轴不水平应进行相应的调整。 （3） 开车4小时轴承温度渐升，然后保持稳定最高温度不得超过75度，温升不超过40度。 （4） 如果开车后有异常噪音或轴承温度急剧升高应立即停机，检查轴是否转动灵活及润滑是否良好，等待排除故障后再启动。 （5） 开车２－４小时后停机检查各连接部件是否有松动，如果有松动，待紧固后再开车。 （6） 试车８小时后无故障才可对安装工程验收。 8.2 操作使用要点 （1） 操作人员在工作前应该阅读值班记录应进行设备总检查，检查振动电机中油位情况，检查各部件紧固情况，检查弹簧刚度是否仍符合工作要求。 （2） 给料机启动应遵循工艺系统顺序。 （3） 在工作运转时需要用视、听、觉检查激振器和槽体工作情况，停车后应用手触摸轴承盖附近，检查轴承温升。 （4） 给料机停车应符合工艺系统顺序。除特殊要求外严禁带料停车后，继续向给料槽给料。 （5） 交接班时应把给料机的技术状况和发现的故障记入值班记录，记录中应注明零部件的损伤类别及激振器加换油日期。 （6） 槽体是高速运转的设备，槽体运转时操作巡视人员要保持一定的安全距离，以防发生人身事故。 8.3  维护和检修   振动给料机维护和检修的目的是了解给料机的全面状况，并已处理和更换损坏和磨损的零部件的方法恢复给料机的给料能力。其内容包括日常维修、定检查和修理。 8.3.1 日常维护   日常维护的内容包括振动电机特别是各连接部件的紧固情况，松动时应及时紧固。定期润滑振动电机的轴承，对于漆皮脱落的部件应及时修理、除锈及涂漆。 8.3.2 定期检查 定期检查包括周检和月检[6] （1）周检：检查激振器、悬吊装置等各部件螺栓紧固情况。当松动时应及时加以紧固，检查传动装置的使用情况和连接螺栓的锁紧情况。     （2）月检：检查槽面磨损情况如发现明显的局部磨损，应采取必要措施（如调换位置）并重新紧固槽体。检查整个给料槽主要检查主梁和全部横梁焊缝情况，并仔细检查是否有局部裂纹。检查槽体侧板全部螺栓情况，当发生螺栓与侧板有间隙或松动时应更换新的螺栓。 8.3.3 修理     队给料机进行定期检查所发现的问题应进行修理。     修理内容包括磨损的草体、更换减震弹簧、更换滚动轴承、传动齿轮和米饭、更换磨损螺栓、修理槽体构件的磨损。 槽体侧板及主梁应避免发生应力集中。因此不允许在这些构件上市施以焊接。对于夏粮开列应及时更换侧板发现裂纹损伤 是，应及时在裂纹处钻5mm孔然后在开列部位加补强板。 拆卸后检查滚动轴承磨损情况、检查齿轮面、检查各部件连接情况、清洗各界河面上的附着物更换全部密封件及其他磨损零件。 维修时应特别注意： 激振器及传动装置拆卸应有经验的技术工程进行，严禁野蛮操作，防止损坏设备，装配前保持零件洁净。 结束语 该论文在研究了振动机械的问题上，分析了振动给料机工作原理和物料颗粒在上的运动学分析和动力学分析的基础上，设计了槽体总体尺寸和局部尺寸、槽体隔振弹簧地选型，电动机型号的选取，解决了设计题目提出的处理量每小时200t/min的任务、槽体的总体尺寸、隔振弹簧的选取、槽体强度的校核等问题，均能够满足设计的基本要求，达到了设计的目的，在设计得同时有锻炼拉自己的动手能力和理论应用于实践的能力，使得对振动给料机械方面的设计有了较深的涉足，为以后的学习和工作打下了坚实的基础 。 致  谢 青垂碧荷，三年的大学生活在这个季节即将划上一个句号，可是对于我来说这只是另一个开始。 往事三年如梦，有快乐也有艰辛，有收获也有失落，当毕业设计提上日程的时候，心里突然有点悲伤，毕业设计将是我在大学生涯中的最好一件事，所以我万分努力，希望能给自己的大学生涯画上圆满的句号。 半年的忙碌和工作，毕业设计已接近尾声，在这半年设计过程中，假如没有导师的督促指导，以及一起探讨难题的同学帮助，想要完成设计师很难想象的。 在这里，我首先要感谢我的指导老师——付靖老师，付老师平时工作忙，还要经常出差，但在我们做设计的各个阶段，都在百忙之中抽出时间给我指导，这种严禁的治学态度，对工作认真负责的精神让我深受感动，老师是天底下最阳光的事业，衷心地感谢我的老师！同时也要感谢机电工程系这些一直以来为我们默默奉献的老师，谢谢你们这么多年来的关心和爱护。 同窗的友情也是我这一辈子永远都无法割舍的财富，跟我一起作设计的同学他们在本次设计中勤奋工作，为设计的最终完成做出了很大贡献，我相信毕业设计的这段美好时光将是我值得珍藏一生的记忆。 最后，我感谢我的母校——河南机电高等专科学校三年来对我的大力栽培。祝愿母校的明天更加辉煌！ 毕业设计是一项很繁重的工作，由于经验的匮乏，难免有不妥之处，恳请广大师生和专家批评指正。 参考文献 [1]. 机械化运输设计手册编委会编.机械化运输设计手册[M].北京：机械工业出版社.1997.4 [2]. 成大先主编.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社.2002.4 [3].徐主编.机械工程手册[M].北京：机械工业出版社.1999.6 [4]. 机械工业部弹簧质量监督检测中心编.弹簧标准汇编[M].北京：中国标准出版社.1996.3 [5]. 屈维德等编.机械振动手册[M].北京：机械工业出版社.2000.5 [6]. 唐敬麟主编.破碎与筛分机械设计选用手册[M].北京：化学工业出版社.2001.5 文档已经阅读完毕，请返回上一页！

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