ZKB2448直线振动筛的设计.pdf

文章编号10032079420000920007203 ZK B2448直线振动筛的设计 张建勋1,宋彦1,孙启龙2,杨善国1 1 1 中国矿业大学,江苏 徐州221008; 21 山东煤矿泰安机械厂,山东 泰安271000 摘要对ZK B2448振动筛的工作原理、 结构设计、 动力学方程及工作参数等进行了说明。 关键词直线振动筛;自同步;结构设计;参数选择 中图号 TD452文献标识码 A 1 前言 近年来随着煤矿开采能力和入洗原煤量的提 高,作为物料分级筛选的主要设备 振动筛也不 断向大型化发展,为了开发大型筛分设备,我们总结 以往的设计经验,与晋城矿务局合作,成功地设计出 了ZK B2448直线振动筛。 2 工作原理 本振动筛采用双电机拖动,两串偏心质量m1 和m2作反向旋转,产生30 t的激振力,带动筛箱剧 烈运动,当m1和m2存在相位角差Δ α时,可依靠 自行产生的不平衡力ΔF和力矩ΔM使筛箱产生附 加的移动和摆动,并导致m1和m2互相追逐,使相 位角差Δ α趋于零,形成自同步反向旋转,自同步形 成的过程就是两串偏心质量互相追随运动的过程, 是一种动态的平衡过程。 3 结构设计 ZK B2448振动筛是由筛箱、 激振器、 减振弹簧、 支承座、 电动机、 传动部分等组成。 311 筛箱结构 ZK B2448的筛箱为板梁组合结构,由主副侧板、 管梁、 入料挡板、 出料板、 筛板等组成,侧板选用20 g 锅炉钢板,强度高、 可焊性好,周边折弯,并在振动方 向及沿纵向连接多根角钢,使侧板刚度大大增强。 管梁由法兰盘、 无缝钢管、 加强槽钢等组成,重量轻、 强度大,便于制造安装,具有互换性。加强槽钢上有 T形孔,使用专用T形螺栓,便于筛板的安装维护。 筛板选用聚胺酯冲孔筛板,实际应用证明这种筛板 具有耐冲击、 耐磨损、 无锈蚀、 寿命长等特点,对磁介 质无吸附作用,脱水效果好,由于本身的弹性对惯性 力有缓冲作用,对管梁的冲击力小,因而也提高了筛 机的寿命。聚胺酯筛板具有以上优点,美中不足是 价格偏高,但由于其性能价格比高,维护工作量减 少,故在大型选煤厂得到广泛应用。 管梁与侧板之间使用精制螺栓紧固,这种紧固 方式不仅使被紧固件之间利用静摩擦传递振动力, 而且利用螺杆与钢板孔的过盈配合,直接传递振动 力,联接强度高,使用防松螺母,联接可靠不松动,将 筛箱联接成一个刚性箱体结构,是目前最为有效的 联接方式。 312 激振器的选择 激振器是振动筛的心脏,其工作频率高,工作时 间长,润滑效果差,振动冲击力大,故障多,因而选用 径,其公差和极限偏差通过计算便可求得,但是需要 注意的是,计算出的公差值可能非常小,也就是说, 要求轴径和孔径的加工精度太高,不能经济地被加 工。为了解决这一矛盾,此时将轴和孔的公差适当 放大,然后反算出短圆柱滚子的直径公差和偏差值。 作者简介潘玮,1953年生,高工,1979年毕业于山西矿业学院 机制系,从事掘进机、 连续采煤机研究设计工作。 收稿日期2000205230 The design of planet gear bearing in planet reducer for cutting mechanism on heavy roadheader PAN Wei Taiyuan Branch of Coal Research Institute ,Taiyuan 030006 ,China AbstractAn operating charactersof planet reducer for cutting mechanismof heavy roadheader was detailed and also a so2 lution to minor diameter planet gear bearing in reducer was given. Key wordsheavy roadheader ;planet gear ;planet bearing 7 2000年第9期 煤 矿 机 械 合适的激振器是筛机稳定运行的保证。自同步块偏 心式激振器具有结构简单、 成本低、 激振力可调、 油 脂润滑不漏油、 迷宫环密封摩擦阻力小及易于实现 通用化、 标准化、 系列化等优点。每个激振器由壳 体、 轴、 轴承、 主副偏心块、 迷宫端盖等组成,通过铰 制孔用螺栓固定在侧板上。激振力直接由侧板传递 到各个部件上,省去工字大梁,降低了筛箱重量和成 本,但对筛箱结构设计提出了较高的要求,为此我们 对筛箱强度、 刚度、 重心、 空间结构进行了优化设计。 313 传动方式 ZK B2448振动筛每串激振器之间采用重型万向 传动轴联接,能够自动补偿角度和长度的误差,降低 了激振器对安装精度的要求,有利于激振器的稳定 运行。 振动筛电机和激振器之间采用轮胎式挠性联轴 器传动,这种联轴器由半联轴节、 挠性片、 压环等组 成,挠性片由夹布橡胶输送带剪成。由于挠性片具 有弹性,切向刚度远大于径向刚度和轴向刚度,能够 承受较大的扭矩而不能承受径向力、 轴向力和弯矩 作用,因而恰好适合振动筛工作的要求,与三角带相 比,既能传递较大功率,又最大程度地减少了振动对 电机的影响,成本极低,易于更换。在物料突然增加 时,不会失步,易于实现自同步运转。 4 动力学分析 411 力学模型分析 振动筛水平放置,在稳定工作状态下激振力作 用线通过筛体质心o,振动筛沿激振力合力方向作 平面平移运动。为便于分析,简化出振动系统力学 模型如图1所示。 图1 力学模型图 Fig. 1 Dynamic model drawing 以质心o为坐标原点,水平方向为x轴,铅垂 方向为y轴,设筛体、 附件及物料等总质量为M,且 集中在质心o,因筛体作平面平移运动,该坐标系完 全可以决定它的运动,则根据达朗伯原理,系统的振 动微分方程为 M 2mxCxxKxx 2mω 2 rsinωtcosθ M 2myCyyKyy 2mω 2 rsinωtsinθ 1 式中M 所有参振质量之和,kg; m 单串偏心块质量之和,kg; Cx、Cy x、y方向弹性阻尼系数; Kx、Ky x、y方向弹簧总刚度; r 偏心块质心回转半径,m; ω 回转角速度,radΠs; t 时间,s; θ 振动方向角 , 。 412 求解微分方程 惯性振动筛工作用于强迫振动状态,自由振动 部分由于阻尼作用,在启动后不久得到衰减,设微分 方程的特解为 xAx sin ωt-α yAy sin ωt-α 2 式中Ax、Ay 筛机在x、y方向的振幅; α 位移滞后激振力的相位角。 对式2求导得筛箱运动的速度和加速度 xAxω cos ωt-α yAyω cos ωt-α 3 x -Axω 2 sin ωt-α y -Ayω 2 sin ωt-α 4 由于弹性阻尼较小,可以忽略,将式2、 式3、 式 4代入式 1 , 整理后可得 Ax 2mω 2 rcosθ Kx - M 2mω 2 5 Ay 2mω 2 rcosθ Ky - M 2mω 2 6 由于振动筛工作于超共振状态,Kx≈KyνM 2m ω 2 ,忽略刚度值的影响,得 A≈- 2mω 2 r M 2mω 2 - 2mr M2m 7 可见振幅与mr值成正比,与ω无关,振幅与激振力 方向相反,即位移滞后约180 。 5 主要工作参数的选择 该筛总参振质量为7 100 kg包括物料的作用 , 电机转速为970 rΠmin ,用途为跳汰后脱水分级,因此 ZK B2448振动筛工作参数选择如下 1振幅A/ mm315～5 2振动频率fΠHz1612 3激振力F/ N292 589 4安装角根据使用情况调整 α Π 0 5振动方向角θ / 45 6抛射强度Kv216～3172 7物料在筛面上的运动速度vΠms - 1 01173～01247 8 煤 矿 机 械 2000年第9期 8电机功率 P Tn 9 550 经计算,单电机功率PdPΠ2 1314 kW。 由电机手册选用Y180L6电机,功率为15 kW ,转速970 rΠmin。 经验证起动转矩系数Kq 114 2 ,满足起动 要求。 9弹簧刚度 ① 计算刚度值 本筛机选用8个金属螺旋弹簧,取静压缩量 ΔH 315～415 cm ,则每个弹簧刚度 KM/ 8ΔH 19712～25316 kgΠcm 现有弹簧K 225 kgΠcm ,在刚度计算范围内。 ② 验算隔振比λ 当K 225 kgΠcm时,筛机固有频率 ω0KΠM15176 radΠs 筛机工作圆频率 ω1 2nπ/ 60 101. 5 radΠs ,隔 振比λω1/ω0 6.44 ,符合λ 5～7的要求。 6 测试检验 振动筛工作振幅和激振器温度是直接影响工作 可靠性的两项指标,按照 矿用振动筛技术条例 规 定当A 4 mm时,振动筛工作振幅,同侧前后相差 不大于016 mm ,两侧对称点相差不大于015 mm ,激 振器温度不高于75℃,温升不大于35℃。 筛机制成后,我们对其进行测试,振幅测试选点 如图2所示,测试值如表1所示。 135 煤流方向 → 246 图2 测试选点图 Fig. 2 Testing points 表1 振幅测试值 Tab. 1 Testing value of amplitude 测点123456 振幅413412411411410319 由表1中数据可知,筛机两侧对称点振幅差为 011 mm。同侧前后振幅差为012 mm ,明显优于 矿 用振动筛技术条件 的规定值,且入料端略大于出料 端,有利于物料的快速分散,筛分效率高。 在筛机运行8 h后,测量激振器轴承温度最高 为48℃,室温为20℃,温升为28℃,低于 矿用振动 筛技术条件 的规定值。 7 结语 ZK B2448振动筛的设计研制作为我厂开发大型 振动筛的起步,具有承前启后的关键作用,并使我们 积累了设计制造经验,该筛采用自同步原理工作,选 用块偏心式激振器、 万向传动轴、 挠性联轴器、 精制 高强度螺栓、 聚胺酯筛板等先进高可靠性部件,筛箱 结构设计合理,具有整体刚度大、 参数选择合理、 维 护方便、 筛分效率高等优点。经测试表明该机工作 性能良好,振形稳定,可推广使用。 参 考 文 献 [1]严峰 1 筛分机械[M]1 北京煤炭工业出版社 [2]闻邦椿 1 振动机械的理论及应用[M]1 北京机械工业出版社 [3]张恩广 1 筛分、 破碎及脱水设备[M]1 北京煤炭工业出版社 作者简介张建勋,1967年生,工程师,1991年毕业于中国矿业 大学,现为在读硕士,主要从事筛分机、 跳汰机等洗选设备及锚杆钻 机的研制设计工作,发表论文6篇,获奖2项,专利1项。 收稿日期2000206207 Design of ZK B2448 linear vibrating screen ZHANG Jian-xun1,SONGYan1,SUN Qi-long2,YANG Shan-guo1 1 1China University of Mining and Technology ,Xuzhou 221008 ,China ; 2. Tai’an Machinery Factory of Shandong Coal Mine ,Tai’an 271000 ,China AbstractThis paper analyses working principle ,structure design ,dynamic equation and working parameters of ZK B2448 vibrating screen. Key wordslinear vibrating screen;synchrodrive ;structure design;parameter selection 长寿命托辊工艺研究效果佳 近几年来,兖州煤矿机械厂开展了长寿命托辊的工艺研究,在正确安装和操作的条件下,托辊的寿命达到了50 000 h。 托辊是带式输送机用量最多的旋转部件,托辊的质量特性及使用寿命对带式输送机的运行效率和可靠性有着很大的影 响。普通的迷宫式密封托辊在淋水、 粉尘比较大或露天运转的工况下,极易损坏,维修更换工作量大。因此,国内外长运距、 大 运量的带式输送机都倾向配置长寿命托辊。这种托辊采用全密封焊接结构,具有良好的防尘、 防水性能。该厂针对托辊的径 向跳动、 旋转阻力和防水性能等重点质量指标的工艺控制,综合考虑了影响指标的各种因素,通过试验来确定各零件的配合 公差,并将托辊按轴与轴承、 轴与密封圈、 不同的密封圈材料分组测试,绘制散布图,从中找出了最佳工艺方案。 李剑锋 供稿 9 2000年第9期 煤 矿 机 械