生活垃圾振动筛设计_带图纸
生活垃圾振动筛设计学院机械工程学院[20191210110753]
摘要
本文所设计的直线振动筛，是针对实际问题“生活垃圾”对其进行筛选。该振动筛采用振动电机激振。直线振动筛一般是水平安装，占用空间小，承载能力高，具有结构简单、操作方便、易于维修等优点。考虑到筛分机械寿命比较低，则采用高强度的钢结构螺钉作为各零件间的链接件。这样不仅符合筛选的强度要求，且易于维修。本次选用的三维制图工具为Solid Edge，严格的遵照振动筛设计的规范准则进行设计，同时完成各零件间的装配以及对其真实产品的形态进行模拟。
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关键字:生活垃圾直线振动筛振动电机自同步
目录
1. 引言 1
1.1 生活垃圾的产生和分类 1
1.2 生活垃圾的分类回收 1
1.3 国内外筛分机械的发展现状 2
1.3.1国外发展现状： 3
1.4 筛分机械发展方向 4
1.5 筛分机械的筛分原理 5
2. 总体设计 6
2.1 设计总则 6
2.2 总体方案的确定 6
2.3 基本结构及工作原理 6
2.3.1 基本结构 6
2.3.2 振动电机介绍及其工作原理 7
2.3.3 直线振动筛的动力学分析 9
2.4 筛面规格的确定和处理量的计算 10
2.4.1 筛面规格的确定 10
2.4.2 处理量的分析 10
3. 运动学参数的设计与计算 12
3.1 运动学参数的确定 12
3.1.1 筛箱振幅A 12
3.1.2 振动频率f 12
3.1.3 筛面倾角α 12
3.1.4 振动方向角β 13
3.1.5 振动强度k 13
4. 动力学参数的基本计算 14
4.1 参振质量的计算 14
4.2 弹簧刚度的计算 14
5. 主要零件的设计计算与校核 16
5.1 电动机的计算选择 16
5.1.1 电机的选择 16
5.1.2 电动机所需激振力的计算 16
5.1.3 电机的安装 16
5.2 弹簧的选型与强度校核 17
5.2.1 橡胶弹簧的选择与计算 18
5.2.2 弹簧校核 19
5.3 筛箱的结构设计 20
5.3.1 筛面规格的确定及固定方式 20
5.3.2 侧板的设计 22
5.4 振动筛的solid edge 三维结构建模 23
6. 生活垃圾的其它分选技术 25
6.1 光电分选 25
6.2 电力分选 25
6.3 惯性分选 25
7. 振动筛的使用与维护 28
7.1 振动筛的安装、调整与试运转 28
7.2 振动筛的操作、维护与检修 28
7.3 振动筛的安全技术 29
8. 现代设计方法在振动筛设计中的应用 30
8.1 概述 30
8.2 振动筛筛箱质心的计算 31
8.3 振动筛的结构强度分析 32
参考文献 33
致谢 33
1 引言
1.1 生活垃圾的产生和分类
对于不同的国家，生活垃圾分类的标准也不尽相同，一般是根据垃圾的组成成分来进行分类，同时还要结合所在地的垃圾回收利用率以及处理生活垃圾的方式。例如，在德国，生活垃圾一般情况下可以分为以下几种类别：纸、玻璃、金属、塑料等等。
一、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。
1、废纸：主要有废弃的报纸、过期的杂志刊物、书籍、包装用的纸、办公用纸、纸箱等等。
2、塑料：主要有废弃塑料袋、塑料包装壳、一次性塑料产品、日常生活塑料制品等。
3、玻璃：主要有各种玻璃瓶、镜子、破碎灯泡、水瓶内胆等。
4、金属物：主要由易拉罐、罐头盒等组成。
5、布料：主要有废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包等。
二、厨余垃圾
主要有菜根、剩饭、瓜壳果皮和其它食物垃圾等。
三、有害垃圾
主要包括：废旧的电池、废弃的日光灯管以及废水银温度计和过期的药物等。
四、其它垃圾
除了上面所描述的几类垃圾之外的废弃物，比如废弃的砖瓦、陶瓷以及土渣和厕纸等。这些生活垃圾往往很难进行回收。
1.2 生活垃圾的分类回收
发展是当今社会的主题，环境治理同样也不可小觑。在自然资源日益短缺的今天，人们越来越重视垃圾的再回收、循环再利用，因为垃圾是放错了位置的资源。人们利用有限的资源，进行无节制的生产，从而产生数量巨大的废弃物。随着全球经济的迅速发展，城市里的生活垃圾总的数量也越来越多；如何回收再利用，将其资源化，有效化，其中对垃圾的分类回收是最好的方法之一。
振动机械已经运用到很多行业中，其中矿用振动机械最为普遍。生活垃圾不同于煤矿，所以，需要我们设计出一套新的用于分选生活垃圾的分选设备。
生活垃圾按尺寸大概可以被划分为三个范围。第一个范围在0mm到40mm之间；第二个范围为40mm到80mm之间；第三个范围在大于80mm。所以本课题设计的振动筛采用80mm的间隔。
理论上我们可以设计制造出这样的振动筛，但实际操作中会遇到许多意想不到的问题。所以我们需要将理论与实际相联系，从而达到一个让人满意的结果。
1.3 国内外筛分机械的发展现状
现如今，筛分机械已经被大量应用到各个领域，本文所设计的直线振动筛是用于对生活垃圾的筛分。
生活垃圾在处理过程中其分选包括滚筒筛、振动筛、弹跳筛等多个环节，振动筛主要用于生活垃圾的前级分选。本文针对生活垃圾的一般特性，通过间隔80mm的指形筛板对生活垃圾进行粗分选。该生活垃圾的直线振动筛是由侧板、入料挡板、出料挡板、指形筛齿等部分组成。筛体下支撑用槽钢，具备质量轻、强度高、安装方便的优点。本筛的工作要求为日处理量80吨，一天工作8小时，即10t/h。
振动筛分机械的弊端是：传给筛体、支撑架的振动较大；零部件寿命比一般机械零件短，噪声大；一些振动机械振幅不稳定性仍然存在；调整复杂等。
1.3.1 国外发展现状：
国外筛分机械起步比较早，大概在欧洲工业革命时期就开始起步了。发展到现在，各个方面已经比较完善。
1.3.2 国内发展现状：
我国筛分机械设备的发展是近几十年来的事情。之所以这么晚，是因为我国工业发展起步较晚，技术上也落后于国外一些国家。
1.4 筛分机械发展方向
综合了国内外筛分机械的发展情况，筛分机械大概向以下几个方面发展。
第一：由于现在各个公司的规模都在不断扩大，生产能力较以前也有了较大的提高，所以重型化、大型化是以后的一个不可避免的发展趋势。
第二：生产的首要准则是，在保证机器质量良好的情况下，尽量降低生产的成本，简化生产的步骤，提高企业的生产效率。所以，提高筛分机械零部件的三化水平，是现如今筛分机械发展的又一个重大的趋势。
第三：现在生活垃圾的种类越来越复杂，不光是生活垃圾，各个行业都在制造各式各样的生产和生活垃圾。这就使得筛分机械的种类需要多样化，这样才可以筛分难筛分物料。
第四：将各种新技术运用到筛分机械中去，例如自同步技术、共振技术等。
相信在不久的未来，我国筛分机械的发展会取得更大的进步。
1.5 筛分机械的筛分原理
筛分机械是一种利用振动、旋转、往返等运动将被筛物料在筛面上运动的一种机械。由于物料的粒度大小不同，大于筛孔尺寸的物料就留在了筛网面上，小于筛孔尺寸的物料就透过筛孔落下。
物料的粒度大小决定了该物料的去向，所以筛分机械的筛分原理是根据物料的粒度大小决定的。
2 总体设计
2.1 设计总则
（1）设计前，需要对机械制图中相关的公差与配合、形位公差等基础标准有一定的了解，然后才能开始设计。
（2）设计时，需要明白设计的振动筛是用来筛分什么样的物料；筛分此类物料，强度上需达到何种要求；结构上需要注意哪些。
（3）拼装各个板件时需注意图纸上所注要求，尽量减少工作量。
（4）易损件、备用件、通用件和外购件等，在同一品种规格中，应该有一定的标准使其能够互换并且应该符合一定的规定与准则。
2.2 总体方案的确定
（1）运动学参数的设计与计算
运动学参数的设计与计算一般包括选取振动频率f、振幅A、以及筛面的倾角α和振动方向角β。
（2）动力学基本参数的设计计算
动力学基本参数的设计计算一般为粗略估算，简化为单自由度力学模型，包括参振质量的计算、弹簧刚度的计算、激振力的总幅值。
（3）筛箱与电机的设计与计算
主要包括选择振动电机的型号、筛箱的设计。
（4）弹簧的选择与强度校核
2.3 基本结构及工作原理
2.3.1 基本结构
该振动筛主要有筛箱侧板，指形筛板，振动电机，弹簧，筛箱支座等组成。筛面是主要易损件，根据物料品种，本次设计考虑了悬臂指型筛板筛面，满足筛分效率高，寿命长，不堵孔的要求。
2.3.2 振动电机介绍及其工作原理
普通的振动筛一般采用电机带动激振器从而使筛箱振动，但这样设计出的振动筛结构会比较复杂，需要选择轴承、激振器等。
本设计采用振动电机激振，即利用振动电机的自同步原理来激振筛箱，从而达到筛分物料的要求。选用振动电机，就意味着不需要轴承和激振器，工作量大大减小。
振动电机与其它的普通的电机在结构上没什么太大的区别，主要就是输出轴上多了两个偏心块。
如下图所示，当偏心块旋转时做圆周运动，圆周运动会产生离心力，这时，偏心块的作用就相当于激振器，产生的离心力就相当于偏心块产生的激振力，从而带动整个筛箱振动。
振动电机产生的激振力可以分解为两个方向。一个方向上振动相互抵消，另一个方向上振动则叠加，加强了所需方向上的振动效果。
图2.3.1 振动电机工作原理
振动电机产生的激振力通过电机安装板传递给筛箱侧板，从而传递给整个筛箱。筛面振动，带动物料向出料口做抛射运动。小的物料透过筛孔落下，大的物料则一直向前从出料口流出。
由振动电机驱动的振动筛与普通振动筛相比，不在需要轴承、激振器等零部件，所以结构相对简单，不需要复杂的联接。
振动电机的激振力与一般激振器产生的激振力相比，具有很多优点。比如利用率相比于一般激振器较高、其所耗的能源也较小同时还具有噪音特别低和寿命较长等优点。
振动电机对使用环境有一定的要求：
1、其所在地的海拔高度最好不要超过1000米，其工作环境的温度也不超过40℃，不然功率的使用效率会有所降低。
2、振动电机的激振功率以及运行电流最好不要高于其额定的值，不然激振力的使用效率会有所降低。
2.3.3 直线振动筛的动力学分析
直线振动筛振动系统比较复杂，在这里，我们将其简化。一般来说，直线振动系统可被简化成两种模型，第一种是单自由度振动系统，第二种是具有两个自由度的振动系统。我们在计算时，通常按单自由度振动系统来分析计算。
由于影响阻尼系数的因素较多，所以忽略阻尼。按单自由度无阻尼系统分析计算。
如图2.3.2所示是直线振动筛的振动系统，可简化为单自由度无阻尼振动系统。
图2.3.2 直线振动筛系统
振动电机的激励为简谐激励，系统运动的微分方程为：
(2-1)
式中： 、X是X轴的加速度和位移；
M是振动筛的参振质量；
K是振动系统的弹簧刚度；
t是振动的时间；
是激振力幅值；
摘要
本文所设计的直线振动筛，是针对实际问题“生活垃圾”对其进行筛选。该振动筛采用振动电机激振。直线振动筛一般是水平安装，占用空间小，承载能力高，具有结构简单、操作方便、易于维修等优点。考虑到筛分机械寿命比较低，则采用高强度的钢结构螺钉作为各零件间的链接件。这样不仅符合筛选的强度要求，且易于维修。本次选用的三维制图工具为Solid Edge，严格的遵照振动筛设计的规范准则进行设计，同时完成各零件间的装配以及对其真实产品的形态进行模拟。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:生活垃圾直线振动筛振动电机自同步
目录
1. 引言 1
1.1 生活垃圾的产生和分类 1
1.2 生活垃圾的分类回收 1
1.3 国内外筛分机械的发展现状 2
1.3.1国外发展现状： 3
1.4 筛分机械发展方向 4
1.5 筛分机械的筛分原理 5
2. 总体设计 6
2.1 设计总则 6
2.2 总体方案的确定 6
2.3 基本结构及工作原理 6
2.3.1 基本结构 6
2.3.2 振动电机介绍及其工作原理 7
2.3.3 直线振动筛的动力学分析 9
2.4 筛面规格的确定和处理量的计算 10
2.4.1 筛面规格的确定 10
2.4.2 处理量的分析 10
3. 运动学参数的设计与计算 12
3.1 运动学参数的确定 12
3.1.1 筛箱振幅A 12
3.1.2 振动频率f 12
3.1.3 筛面倾角α 12
3.1.4 振动方向角β 13
3.1.5 振动强度k 13
4. 动力学参数的基本计算 14
4.1 参振质量的计算 14
4.2 弹簧刚度的计算 14
5. 主要零件的设计计算与校核 16
5.1 电动机的计算选择 16
5.1.1 电机的选择 16
5.1.2 电动机所需激振力的计算 16
5.1.3 电机的安装 16
5.2 弹簧的选型与强度校核 17
5.2.1 橡胶弹簧的选择与计算 18
5.2.2 弹簧校核 19
5.3 筛箱的结构设计 20
5.3.1 筛面规格的确定及固定方式 20
5.3.2 侧板的设计 22
5.4 振动筛的solid edge 三维结构建模 23
6. 生活垃圾的其它分选技术 25
6.1 光电分选 25
6.2 电力分选 25
6.3 惯性分选 25
7. 振动筛的使用与维护 28
7.1 振动筛的安装、调整与试运转 28
7.2 振动筛的操作、维护与检修 28
7.3 振动筛的安全技术 29
8. 现代设计方法在振动筛设计中的应用 30
8.1 概述 30
8.2 振动筛筛箱质心的计算 31
8.3 振动筛的结构强度分析 32
参考文献 33
致谢 33
1 引言
1.1 生活垃圾的产生和分类
对于不同的国家，生活垃圾分类的标准也不尽相同，一般是根据垃圾的组成成分来进行分类，同时还要结合所在地的垃圾回收利用率以及处理生活垃圾的方式。例如，在德国，生活垃圾一般情况下可以分为以下几种类别：纸、玻璃、金属、塑料等等。
一、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。
1、废纸：主要有废弃的报纸、过期的杂志刊物、书籍、包装用的纸、办公用纸、纸箱等等。
2、塑料：主要有废弃塑料袋、塑料包装壳、一次性塑料产品、日常生活塑料制品等。
3、玻璃：主要有各种玻璃瓶、镜子、破碎灯泡、水瓶内胆等。
4、金属物：主要由易拉罐、罐头盒等组成。
5、布料：主要有废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包等。
二、厨余垃圾
主要有菜根、剩饭、瓜壳果皮和其它食物垃圾等。
三、有害垃圾
主要包括：废旧的电池、废弃的日光灯管以及废水银温度计和过期的药物等。
四、其它垃圾
除了上面所描述的几类垃圾之外的废弃物，比如废弃的砖瓦、陶瓷以及土渣和厕纸等。这些生活垃圾往往很难进行回收。
1.2 生活垃圾的分类回收
发展是当今社会的主题，环境治理同样也不可小觑。在自然资源日益短缺的今天，人们越来越重视垃圾的再回收、循环再利用，因为垃圾是放错了位置的资源。人们利用有限的资源，进行无节制的生产，从而产生数量巨大的废弃物。随着全球经济的迅速发展，城市里的生活垃圾总的数量也越来越多；如何回收再利用，将其资源化，有效化，其中对垃圾的分类回收是最好的方法之一。
振动机械已经运用到很多行业中，其中矿用振动机械最为普遍。生活垃圾不同于煤矿，所以，需要我们设计出一套新的用于分选生活垃圾的分选设备。
生活垃圾按尺寸大概可以被划分为三个范围。第一个范围在0mm到40mm之间；第二个范围为40mm到80mm之间；第三个范围在大于80mm。所以本课题设计的振动筛采用80mm的间隔。
理论上我们可以设计制造出这样的振动筛，但实际操作中会遇到许多意想不到的问题。所以我们需要将理论与实际相联系，从而达到一个让人满意的结果。
1.3 国内外筛分机械的发展现状
现如今，筛分机械已经被大量应用到各个领域，本文所设计的直线振动筛是用于对生活垃圾的筛分。
生活垃圾在处理过程中其分选包括滚筒筛、振动筛、弹跳筛等多个环节，振动筛主要用于生活垃圾的前级分选。本文针对生活垃圾的一般特性，通过间隔80mm的指形筛板对生活垃圾进行粗分选。该生活垃圾的直线振动筛是由侧板、入料挡板、出料挡板、指形筛齿等部分组成。筛体下支撑用槽钢，具备质量轻、强度高、安装方便的优点。本筛的工作要求为日处理量80吨，一天工作8小时，即10t/h。
振动筛分机械的弊端是：传给筛体、支撑架的振动较大；零部件寿命比一般机械零件短，噪声大；一些振动机械振幅不稳定性仍然存在；调整复杂等。
1.3.1 国外发展现状：
国外筛分机械起步比较早，大概在欧洲工业革命时期就开始起步了。发展到现在，各个方面已经比较完善。
1.3.2 国内发展现状：
我国筛分机械设备的发展是近几十年来的事情。之所以这么晚，是因为我国工业发展起步较晚，技术上也落后于国外一些国家。
1.4 筛分机械发展方向
综合了国内外筛分机械的发展情况，筛分机械大概向以下几个方面发展。
第一：由于现在各个公司的规模都在不断扩大，生产能力较以前也有了较大的提高，所以重型化、大型化是以后的一个不可避免的发展趋势。
第二：生产的首要准则是，在保证机器质量良好的情况下，尽量降低生产的成本，简化生产的步骤，提高企业的生产效率。所以，提高筛分机械零部件的三化水平，是现如今筛分机械发展的又一个重大的趋势。
第三：现在生活垃圾的种类越来越复杂，不光是生活垃圾，各个行业都在制造各式各样的生产和生活垃圾。这就使得筛分机械的种类需要多样化，这样才可以筛分难筛分物料。
第四：将各种新技术运用到筛分机械中去，例如自同步技术、共振技术等。
相信在不久的未来，我国筛分机械的发展会取得更大的进步。
1.5 筛分机械的筛分原理
筛分机械是一种利用振动、旋转、往返等运动将被筛物料在筛面上运动的一种机械。由于物料的粒度大小不同，大于筛孔尺寸的物料就留在了筛网面上，小于筛孔尺寸的物料就透过筛孔落下。
物料的粒度大小决定了该物料的去向，所以筛分机械的筛分原理是根据物料的粒度大小决定的。
2 总体设计
2.1 设计总则
（1）设计前，需要对机械制图中相关的公差与配合、形位公差等基础标准有一定的了解，然后才能开始设计。
（2）设计时，需要明白设计的振动筛是用来筛分什么样的物料；筛分此类物料，强度上需达到何种要求；结构上需要注意哪些。
（3）拼装各个板件时需注意图纸上所注要求，尽量减少工作量。
（4）易损件、备用件、通用件和外购件等，在同一品种规格中，应该有一定的标准使其能够互换并且应该符合一定的规定与准则。
2.2 总体方案的确定
（1）运动学参数的设计与计算
运动学参数的设计与计算一般包括选取振动频率f、振幅A、以及筛面的倾角α和振动方向角β。
（2）动力学基本参数的设计计算
动力学基本参数的设计计算一般为粗略估算，简化为单自由度力学模型，包括参振质量的计算、弹簧刚度的计算、激振力的总幅值。
（3）筛箱与电机的设计与计算
主要包括选择振动电机的型号、筛箱的设计。
（4）弹簧的选择与强度校核
2.3 基本结构及工作原理
2.3.1 基本结构
该振动筛主要有筛箱侧板，指形筛板，振动电机，弹簧，筛箱支座等组成。筛面是主要易损件，根据物料品种，本次设计考虑了悬臂指型筛板筛面，满足筛分效率高，寿命长，不堵孔的要求。
2.3.2 振动电机介绍及其工作原理
普通的振动筛一般采用电机带动激振器从而使筛箱振动，但这样设计出的振动筛结构会比较复杂，需要选择轴承、激振器等。
本设计采用振动电机激振，即利用振动电机的自同步原理来激振筛箱，从而达到筛分物料的要求。选用振动电机，就意味着不需要轴承和激振器，工作量大大减小。
振动电机与其它的普通的电机在结构上没什么太大的区别，主要就是输出轴上多了两个偏心块。
如下图所示，当偏心块旋转时做圆周运动，圆周运动会产生离心力，这时，偏心块的作用就相当于激振器，产生的离心力就相当于偏心块产生的激振力，从而带动整个筛箱振动。
振动电机产生的激振力可以分解为两个方向。一个方向上振动相互抵消，另一个方向上振动则叠加，加强了所需方向上的振动效果。
图2.3.1 振动电机工作原理
振动电机产生的激振力通过电机安装板传递给筛箱侧板，从而传递给整个筛箱。筛面振动，带动物料向出料口做抛射运动。小的物料透过筛孔落下，大的物料则一直向前从出料口流出。
由振动电机驱动的振动筛与普通振动筛相比，不在需要轴承、激振器等零部件，所以结构相对简单，不需要复杂的联接。
振动电机的激振力与一般激振器产生的激振力相比，具有很多优点。比如利用率相比于一般激振器较高、其所耗的能源也较小同时还具有噪音特别低和寿命较长等优点。
振动电机对使用环境有一定的要求：
1、其所在地的海拔高度最好不要超过1000米，其工作环境的温度也不超过40℃，不然功率的使用效率会有所降低。
2、振动电机的激振功率以及运行电流最好不要高于其额定的值，不然激振力的使用效率会有所降低。
2.3.3 直线振动筛的动力学分析
直线振动筛振动系统比较复杂，在这里，我们将其简化。一般来说，直线振动系统可被简化成两种模型，第一种是单自由度振动系统，第二种是具有两个自由度的振动系统。我们在计算时，通常按单自由度振动系统来分析计算。
由于影响阻尼系数的因素较多，所以忽略阻尼。按单自由度无阻尼系统分析计算。
如图2.3.2所示是直线振动筛的振动系统，可简化为单自由度无阻尼振动系统。
图2.3.2 直线振动筛系统
振动电机的激励为简谐激励，系统运动的微分方程为：
(2-1)
式中： 、X是X轴的加速度和位移；
M是振动筛的参振质量；
K是振动系统的弹簧刚度；
t是振动的时间；
是激振力幅值；
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