振动筛毕业设计开题报告

安徽理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 姓 名 陈 坤 专业班级 矿物加工05-1 指导教师 张东晨教授

一、课题的名称、来源

1.课题名称 2ZD-1556型自定中心圆振动筛设计

2.课题来源 生产 科研 √ 教学 其他

二、研究意义、研究现状、研究内容、拟采用的研究思路与方法

2.1 筛分设备的研究意义

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。在选煤行业，筛分对煤炭进行粒度分级、脱水、脱泥和脱介。就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位。筛分工艺的技术水平的高低和筛分设备性能质量的优劣，直接关系到工艺效果的好坏和生产效率的高低。

筛分是许多部门不可缺少的条件。我国生产的原煤一半以上是动力煤，不同用户对动力煤的粒度要求是不同的，尤其是化工、发电等部门，对煤炭产品粒度的要求很严格，如果超过规定限度，不但直接影响这些部门的正常生产，还会照成不小的浪费，例如，在煤炭气化生产中，若使用煤粉含量过高的块煤，不仅影响炉内气流畅通，降低造气量，严重时还导致气化炉填塞；机车和船舶由于锅炉通风强、烟筒短，如燃用含有较多粉煤的块煤时，粉煤不仅燃烧不完全，而且还随烟气飞走，造成浪费和环境污染；大型火力发电厂，绝大部分使用煤粉锅炉，若供应原煤和块煤，显然是不经济的。总之，将原煤筛选成多种粒级的产品，对路供应给各种用户，对合理利用煤炭资源是十分必要的。

筛分可以为其他选煤方法创造条件。目前的各种选煤方法和分选设备往往都受粒级的限制。不同的选煤方法都有一定得入选粒度，过粗的大块不能分选，而粒度过细也难于回收。在选煤厂主要是将原煤分成块煤与末煤两种粒级，分别进行跳汰选或重介选。重介选煤对入料中的煤泥含量很敏感，它直接影响到重介系统的正常工作和重介分选的效果。通过筛分脱除细泥，减少煤泥对介质系统的污染，以及高灰细泥对精煤产品的污染；也可使跳汰机戏水粘度降低，有利于洗煤泥的分选，从而提高分选效率。

筛分还可以提高矿物加工的经济效益通过筛分可使重介分选产品与重介质的加重质分离，以回收加重质。通过筛分还可以脱除和降低选煤产品的水分，提高煤炭质量和价格，减少运输量以及高寒地区冬季装卸车的困难。此外，在某种情况下，筛分还能起到分选的作用.由于煤炭中的灰分及硫分等杂质在不同粒级中的分布不同，通过筛分，在按粒度分级的同时，使得某个粒级的灰分或硫分降低。

在动力煤选煤厂，通常将小于6mm 的干粒煤粉供应发电厂或其他用户，而大于6mm 的每送入跳汰机分选，这也是依靠筛分作业来完成的。

总之，在煤炭的加工中，筛分作业不仅关系着动力煤产品对路供应，关系着动力煤、炼焦煤洗选产品质量的提高，也关系到煤炭资源的合理利用、环境保护和生产部门的经济利益。

基于以上原因，筛分设备在煤炭行业得到广泛应用。在选煤厂的生产系统中，很多作业需要筛分机去完成。例如：煤的准备筛分、检查筛分以及煤的脱水、脱泥、脱介质、分级等。由于振动筛的结构简单、性能稳定、维修方便，因此世界各国对振动筛分技术的研究很重视。

我国是一个产煤大国，煤炭产量处于世界第一位.同时我国也是一个煤炭消费大国，煤炭在我国能源构成中占有四分之三的份额，即使最近几年煤炭在我国能源消耗中的比重有所下降，但仍占能源消耗总量的70%左右.在最近完成的《中国可持续能源发展战略》研究报告中，20多位中科院院士和工程院院士一致认为，到2010年煤炭在依次能源生产和消费中将占60%左右；到2050年，煤炭所占比例不会低于50%.可以预见，在未来几十年中，煤炭仍将是我国的主要能源和重要的战略物资，具有不可替代性，煤炭工业在国民经济中的基础地位，将是长期的和稳固的。

最近几年由于煤炭行业整体形势较好，煤炭行业利润较高，使得煤炭行业蓬勃发展，日新月异，同时，由于国家对洁净煤发展的支持和出于环保的目的，以及用户对煤质的要求，使得煤炭行业得

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到了较快的发展。1980年全国只有选煤厂110座，到2000年已有选煤厂1584座。选煤行业的发展促进了选煤机械的研制与发展，这些选煤机械就包括我所设计的振动筛设备。因此，研究振动筛的原理、结构以及作用和设计方法，在我国的选煤行业有重要的现实意义。

大学的振动筛设计，是我们对大学四年学习的知识的总结与运用，更加深了我们对知识的理解。

2.2 筛分设备的研究现状

近年来, 国内外在筛分设备的研制上也有了很大发展, 特别是对- 13mm 难筛煤炭的筛分设备上, 国内外先后开发了十几种新型筛分设备。

国外方面，德国申克公司（SCHENCK）制造了处理能力达1200t/h,烧结矿温度高达1000o C的热矿振动筛，其宽度为4m，长度为7.3m,重量达50t.更换一台筛子只需4min.申克公司制的脱水筛的宽度达 4.5m.德国筛子技术公司（SIEB TECHNIK）单轴振动筛的有效宽度最大为2400mm,长度为6000mm;而双轴振动筛的有效宽度最大为5500mm,长度达11000mm.最大振幅单轴振动筛为12mm,双轴振动筛为16mm:物料的输送速度一般为0.3--0.4m/s,也有高于这种速度的。日本和美国的大型圆振动筛,采用双偏轴激振,用同步皮带传动,应用情况比较好。英国阿斯特朗姆研制的旋转概率筛, 利用旋转离心透筛概率原理进行分级。西德海因、莱罗公司于70 年代研制的托维尔弛张筛, 采用弹性筛面筛分, 筛面的振动强度可达50g, 外在水分7%～ 10% 时, 分级粒度为6mm , 处理能力150 t , 筛分效率达80% , 但筛面的开孔率较低, 约30% , 筛面材质问题目前没有很好解决。我国也生产制造, 但工业应用较少。日本近机工业公司研制的立式圆筒筛是利用离心力、振动力和重力的综合作用进行筛分的筛分设备。前苏联研制的螺旋分级筛也是专用于潮湿原煤的筛分, 主要筛分+13 mm 物料, 入料粒度上限可达300～ 400mm。法国布尔斯特莱因设计的等厚筛分机由于形状与香蕉相象, 也叫香蕉筛,筛面第一段采用大倾角, 使物料流速增大, 料层等厚度筛分的一种筛分方法。

国内大型筛分机的研制及存在的问题从上世纪70年代开始,国内在大型筛分机的研制方面,做了大量工作,取得了很大成绩.中信重机在80年代引进了日本神户制钢的大型筛分机系列,其最大规格为27m2（2ZK3675，ZK3675）,这种筛分机实际上是一种轻型振动筛。双层筛2ZK3675分级能力为500--2500t/h,重量只有27t;单层筛ZK3675脱水能力达500t/h。从设计思路分析,其以美国LOW HEND 振动筛的振动器为基础,参考了德国KHD公司的USK,USL型筛子的结构特点设计的。目前国内在制造工艺和制造手段上尚存在一些问题。我国研制XGS22400 旋转概率筛, 外在水分14% 时, 分级粒度6mm , 限下率20%～ 25% , 处理能力150t , 由于筛分精度等问题在工业应用较少。我国生产制造的15m 2ZSD1894 等厚筛, 外在水分7% 以下, 分级粒度为6mm , 处理能力160 t , 筛分效率达70%。

国内在大型筛分机方面还有一些创新,中国矿大机电设备制造有限公司的CWS3660超静定网梁激振的大型振动筛,面积为21.6m2,脱水脱介处理达100t/h,机重为19.5t,它通过多组振动器的组合,满足了大型振动筛的大激振力的要求,网梁包容体构成了大截面几何体的激振元,提高了筛体的稳定性和整体刚度.QSL30120强力筛,面积约30m2的低频大振幅振动筛,13mm煤炭分级,处理量达500t/h,机重26t,它成功地把大型振动筛参振质量化大为小,分段组合。

目前我国大型筛分机存在的问题:(1)大型筛分机的结构强度仍是一个值得重视的问题。我们希望筛子的寿命能达到3--5年,目前大都是1--2年;(2)大型筛分机的另一个值得研究的问题是减轻机器的重量,确定筛面的合理长度,即大型筛分机的优化轻型结构;(3)提高大型筛分机的制造精度，从而提高大型筛分机的制造质量，延长大型筛分机的使用寿命。

2.3筛分机械的发展方向

工业的发展对筛分机械的品种和质量要求愈来愈高，从而使筛分机械的发展提高到了一个新的的阶段.综合国内外筛分机械状况，筛分机械向以下几个方向发展：

（1）向大型化发展

工业的现代化进程促使企业规模增大，生产能力大大提高，如从前我国选煤厂生产200--300万t/n就是大的,而现在需要1200万t/a选煤厂,跳汰机达5.5m宽,需要大型筛分机与之配套。德国KHD 公司生产的 USK 筛分机已达4500mm*6000mm筛面达 27m2 同是德国的筛子技术公司生产有5500mm*

11000mm的筛机,面积达60.5m2。

(2)向标准化、系列化、通用化发展

这是便于设计,组织专业化生产、保证质量和降低成本的途径。德国KHD的公司的USL、USK筛机的宽度以200mm为一档,长度以750mm为一档组成了两个系列的45种规格产品。其筛网、横梁、传动轴、进料板、出料板均实现标准化、通用化、振动器也只有三种。同时德国的申克公司等厚筛只通用两种振动器,可见三化程度之高。

(3)振动强度增大

筛机的振动过程逐渐强化，即提高筛机的振动参数，以取得较大的速度和加速度，从而提高生产能力和筛分效率,如日本,德国的筛机所采用的振次为980r/min，振动强度为(4.5-7)g。

(4)降低生产噪音,提高环境质量

采用双电机自同步技术以代替齿轮强迫同步,降低噪音,简化结构。

(5)采用新材料、新技、新工艺

对现有的筛分机械进行运动分析和结构改进,引入现代化设计手段,采用优化设计、计算机辅助设计,用计算机对筛分结构强度进行计算,提高设计的可靠性；建立振动筛试验台,对筛分机械产品进行检测。全面推广使用新材料、新技、新工艺。对振动机械的钢材、轴承、弹簧、筛网等进行专门研究,筛面方面应积极研究橡胶筛板、聚氨脂筛网和弹性杆筛面技术。支撑元件应积极研究开发橡胶弹簧和复合弹簧。不断规范筛分机械制造行业管理,严格工艺制度,提高筛粉机械制造水平。

2.4 研究内容

毕业设计我研究题目为2ZD-1556型自定中心圆振动筛设计。自定中心圆振动筛是选煤厂使用比较多的一种振动筛，和其他振动筛相比，圆振动筛结构简单、造价低、维修工作量少。我设计的这台圆振动筛用于煤炭的最终筛分。

自定中心圆振动筛，所谓的自定中心，既是指在筛子工作的时候，筛箱上传动皮带轮的中心线在空间的位置不变，筛箱皮带轮中心线不与筛箱一起振动。根据激振器的结构不同，这种筛子可以分为轴承偏心式和皮带轮偏心式，本设计采用皮带轮偏心式，因为它的结构简单，所以，我国煤用自定中心圆振动筛定型为这个结构圆振动筛的筛箱做圆形（或近似于圆形运动），筛面要有较大的倾角，煤用圆振动筛的筛面倾角一般采用12.5o--20o。

根据圆振动筛原理的不同，圆振动筛可以分为3种：

（1）简单惯性式圆振动筛，如我国早期的WK型圆振动筛；

（2）自定中心式圆振动筛，如DD和ZD型煤用圆振动筛；

（3）偏心式圆振动筛。

就我国目前选煤厂使用的情况来说，自定中心式圆振动筛用得最多，简单惯性式圆振动筛使用较少，偏心式圆振动筛已经被完全淘汰。

本次所要设计的2ZD-1556型振动筛即为自定中心式圆振动筛。其要求的主要参数有：振幅3-4mm,频率1020次/分，倾角12.5-17o。

2.5 研究方法与思路

在老师的指导下，根据设计任务和设计大纲的要求，查阅、收集、整理资料并对设备及有关零部件的设计进行计算以及选型分析。振动筛原理和结构并不复杂.但振动筛的设计却不同于一般的机械设计，要求设计人员要有一定的理论基础和丰富的振动筛设计实践经验.在本次设计之前，我们认真的复习了以前的课本知识，并仔细观察了老师给的振动筛设计图纸.有了这些基础之后，我们确定了这次设计的思路与方法。下面简要介绍一下我们的思路与方法。

（1）了解振动筛基本知识。设计振动筛之前，要认真复习以前学过的知识，如：筛分的概念，筛分设备的作用，筛分作业的种类，筛分机设计的意义等，这些知识的复习对于我们以后的设计至关重要。

（2）了解设计目的、依据及说明。毕业设计大纲对本次毕业设计的目的做了具体说明,通过了解

这些目的，并依据《振动筛设计规范》，对本次毕业设计进行初步了解。

（3）振动筛基型的确定。所谓基型，就是指振动筛的结构形式。振动筛的结构形式很多，需要了解每种结构形式并分析对比后确定。在这里，有以下几个地方需要比较与确定：纯振动筛与自定中心式远振动筛的比较；皮带轮偏心式与轴承偏心式的比较；激振器轴上不平衡重块的分配方式的比较；激振器在筛箱上的结合方式；激振器与筛箱的装配方式；轴承的选择及其与轴颈的结合方式；激振器的润滑与密封等。通过比较选择最优的组合方式。

（4）振动筛结构参数的确定。振动筛的结构参数包括振动筛的长度与宽度；振动筛的侧壁、横梁以及筛框；振动筛的筛面及张紧装置；缓冲弹簧和消振装置的选择.由于选择了2ZD1556型圆振动筛，因此，其筛面长度为5.6m，宽度为1.55m，采用的消振装置为电机反接自动。

（5）振动筛工艺参数的确定，包括振动筛的生产率，振幅与频率，振动筛的倾角等。我所设计的振动筛的振幅为3-4mm,频率1020次/分，倾角12.5--17o。

（6）振动筛参振质量的确定。计算振动力和轴承选型都需要知道振动筛的振动质量，而振动质量在图纸未完成之前式未知的，因此，只能初步估算，按估算出的参振质量来计算振动筛所需的激振力以及轴承，从而首先完成振动器设计，待全部图纸完成后，精确计算出参振质量，并对原先估计进行修正。

（7）动力学分析及参数确定。这里包括了上面所说的振动筛参振质量的计算。同时需要对振动筛进行动力学分析，确定主振弹簧刚度以及振动器偏心质量、偏心轮主要尺寸以及调整块的质量、调整块的厚度等等。

有了以上的这些步骤之后，便可以设计激振器了。在激振器的设计中，要注意振动器的强度计算;合理选择轴承;合理其额定偏心块和偏心轴的参数;注意公差配合和密封性能;同时要做到结构合理，整齐美观.要注意吸收前人的经验，并经过分析对比、反复修改，最终完成振动器的设计。

（8）功率的计算及电机的选择。功率的计算包括振动筛在负荷工作状态下所需功率N；振动消耗功率N1；摩擦消耗N2，N,N1,N2的关系满足下式：

N = （N1+N2）/η

式中，η为电动机的传动效率

通过N值选择合适的电动机（在本设计中电动机的型号为Y180M-4），并根据相关公式验算电动机的起动转矩.由于目前Y系列电动机启动转矩较大，一般M起<1.5M H时，筛子起动都没有问题。

（9）零部件的选择计算。主要包括弹簧的计算、三角皮带轮的计算、轴的强度计算和轴承的寿命验算。

由于振动筛的工作环境比较恶劣，因此，在设计过程中要时时考虑振动筛的可靠性问题，这其中特别要注意的是轴承的选择，材料的选择以及粗糙度的控制等。在对其特殊性认识的基础上，有针对性的采取措施和制定对策。可见，振动筛设计式一门比较专业的技术，它要求设计人员有比较扎实的专业基础和丰富的实践经验，否则很难设计成功一台振动筛。

综上，对振动筛的设计需要全面的知识，包括机械设计及制图，金属工艺学，矿物加工机械，筛分机械，动力学分析以及各种工艺参数的选择，就零部件计算和选型而言，需要参照国家标准选择和查阅相关的技术手册。

三、主要参考文献

[1]安徽理工大学材料学院编，筛分破碎及脱水设备，淮南；安徽理工大学，2008

[2]机械设计手册编委会，弹簧（单行本），北京；机械工业出版社，2007

[3]机械设计手册编委会，滚动轴承（单行本），北京；机械工业出版社，2007

[4]杨可帧、程光蕴、李仲生主编，机械设计基础，北京；高等教育出版社，2006

[5]朱龙根主编，简明机械零件设计手册(第二版)，北京；机械工业出版社,2005

[6]解京选、刘建容主编，选煤厂破碎与筛分，徐州；中国矿业大学出版社，2004

[7]董怀武、刘传慧主编，画法几何及机械制图,武汉；武汉理工大学出版社，2001

[8]谢广元等，选矿学，徐州；中国矿业大学出版社，2001

[9]洛志斌主编.金属工艺学.北京；高等教育出版社，2000

[10]严国彬编，选煤厂机械设备安装使用与检修，北京；煤炭工业出版社，1996

[11]振动筛设计参考图纸，洛阳矿山机械研究所；1976

[12]Mining Science & Technology,china university of mining & technology

四、进度安排

第一阶段：第6 — 7周，设计准备阶段；

第二阶段：第8 —10周，草图绘制阶段；

第三阶段：第11—14周，正式图绘制阶段；

第四阶段：第15—16周，说明书编制阶段。

五、指导教师意见

指导教师签名：日期：年月日六、所在系意见

负责人签名（签章）：日期：年月日