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一、課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展方向
1、目的
該振動(dòng)篩的篩分物料為球磨機(jī)產(chǎn)品。該產(chǎn)品的大小不是很平均，為了做出更符合要求的物料就需要用振動(dòng)篩來將球磨機(jī)產(chǎn)品進(jìn)一步細(xì)分，將不符合要求的物料從新用球磨機(jī)磨小。經(jīng)過這樣的反復(fù)處理最終將物料全部做成符合要求的產(chǎn)品[1]。
2、意義
礦山機(jī)械產(chǎn)品屬于小批量、多品種、使用面廣的機(jī)械設(shè)備，按用途可分為采掘設(shè)備、提升設(shè)備、礦用車輛、破碎粉磨設(shè)備、篩分設(shè)備、洗選設(shè)備及焙燒設(shè)備等七大類[2] 。礦山機(jī)械為重機(jī)裝備，是為基礎(chǔ)原材料工業(yè)服務(wù)的，是我國(guó)機(jī)械工業(yè)中的一個(gè)重要分支。長(zhǎng)期以來，礦山機(jī)械在開發(fā)我國(guó)礦業(yè)資源、促進(jìn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)現(xiàn)代化的進(jìn)程中起著十分重要、不可替代的支撐作用。而礦業(yè)資源的開發(fā)、利用主要是通過礦山機(jī)械來實(shí)現(xiàn)、完成的。因此，礦山機(jī)械的先進(jìn)性與現(xiàn)代化，在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化水平?？梢?，礦山機(jī)械對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的地位和作用[3] 。篩分設(shè)備在礦山機(jī)械中占有重要地位，它的發(fā)展不僅僅代表著中國(guó)礦山機(jī)械的發(fā)展，它還代表著中國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)，著一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)的實(shí)力和工業(yè)科技水平[4]。
3、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)篩機(jī)產(chǎn)品種類有圓振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩、橢圓振動(dòng)篩、高頻振動(dòng)篩、弧形篩、等厚篩、概率篩、冷礦篩、熱礦篩、節(jié)肢篩等，旋振篩和各種振動(dòng)給料機(jī)械，多達(dá)50多個(gè)系列近1000種規(guī)格，產(chǎn)品已在冶金、礦山、煤炭、輕工等許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，基本上滿足了國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要[5]。據(jù)2002年行業(yè)調(diào)查了解，全國(guó)篩分機(jī)械制造企業(yè)已多達(dá)300余家，從所有制來看，除國(guó)營(yíng)、集體、股份制外，還有外資和合資企業(yè)，特別是股份制、民營(yíng)企業(yè)發(fā)展很快。全國(guó)篩分機(jī)械市場(chǎng)年產(chǎn)值約為5億元左右，今年又有大的增長(zhǎng)，年產(chǎn)值超過1500萬元以上的企業(yè)有10余家[6] 。由于我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，篩分機(jī)械制造企業(yè)也主要分布在東北、華北、華東和中南地區(qū)，尤其是鞍山新鄉(xiāng)地區(qū)，這兩個(gè)地區(qū)的篩分機(jī)械產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的50％左右，可是在西部地區(qū)，還沒有一家像樣的篩分設(shè)備制造企業(yè)。我國(guó)篩分設(shè)備制造企業(yè)雖然很多，但是真正具備實(shí)力的很少。目前全國(guó)具有獨(dú)立研究開發(fā)新產(chǎn)品能力的企業(yè)不多，大約有3～4家，每年能創(chuàng)新開發(fā)幾個(gè)新產(chǎn)品，而大多數(shù)企業(yè)仍是生產(chǎn)常規(guī)較為陳舊的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造水平上，全國(guó)大約只有4～5家企業(yè)的機(jī)械裝備和工藝水平真正具備制造較大篩分機(jī)械的能力[7]。德國(guó)申克和K H D公司是國(guó)際著名的篩分機(jī)械制造企業(yè)，他們的新產(chǎn)品開發(fā)是和工程設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行的：首先要對(duì)被篩物料的物理、化學(xué)性質(zhì)以及在工藝流程中所需達(dá)到的要求進(jìn)行分析，選擇合理的技術(shù)參數(shù)、進(jìn)行模擬樣機(jī)試制、進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算、工作圖設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試制、檢驗(yàn)、服務(wù)、工藝試驗(yàn)、跟蹤服務(wù)、產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)、定型等一系列程序，最后實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程[8]。
4、發(fā)展方向
(1)深入研究新的篩分理論和技術(shù)
2002年，中國(guó)礦大機(jī)械廠為解決大型振動(dòng)篩強(qiáng)度問題，提出了超靜定網(wǎng)梁結(jié)構(gòu)理論并使用成功，獲得國(guó)家專利。最近，新鄉(xiāng)威猛集團(tuán)將12臺(tái)2m×3m的節(jié)肢篩組合在一起，形成了目前國(guó)內(nèi)最大的7.2m振動(dòng)篩，用于選煤系統(tǒng)的分級(jí)和脫水、脫介，效果很好。同樣，中國(guó)科技大學(xué)為鐵法礦務(wù)局曉青礦研制了篩框不動(dòng)、篩網(wǎng)振動(dòng)的大型振動(dòng)篩 [9]。
(2)引入現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，采用新材料、新技術(shù)、新工藝
對(duì)現(xiàn)有的篩分機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，引入現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，用計(jì)算機(jī)對(duì)篩分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，提高設(shè)計(jì)的可靠性；建立振動(dòng)篩試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)篩機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。全面推廣使用新材料、新技術(shù)新工藝。對(duì)振動(dòng)機(jī)械用的鋼材、軸承、彈簧、篩網(wǎng)進(jìn)行專門研究，篩面應(yīng)從金屬篩網(wǎng)向非金屬篩網(wǎng)發(fā)展，應(yīng)用橡膠篩板、聚氨酯篩網(wǎng)、彈性桿篩面；支承元件應(yīng)采用橡膠彈簧和復(fù)合彈簧；推廣環(huán)槽鉚釘和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接[10]。
(3)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展
提高三化水平，這是便于設(shè)計(jì)、組織專業(yè)生產(chǎn)和保證質(zhì)量的途徑。有些零部件如標(biāo)準(zhǔn)化、通用化了，組織專業(yè)化生產(chǎn)，可大大降低成本，提高企業(yè)效益。4.5強(qiáng)化篩機(jī)技術(shù)參數(shù)根據(jù)不同用途研制新篩機(jī)。發(fā)展大型、重型、超重型篩分設(shè)備，篩機(jī)振動(dòng)篩強(qiáng)度可達(dá)5.4以上，篩分面積向27m2以上發(fā)展(德國(guó)一家篩子技術(shù)公司曾生產(chǎn)5m×llm、篩分面積達(dá)55m的篩機(jī))，提高篩機(jī)的處理能力和承載能力[11]。
(4)不斷擴(kuò)大篩機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域
根據(jù)不同用途，研制出各種不同型式的篩機(jī)，目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于細(xì)和超細(xì)物料的分級(jí)，含水分7％-13％粘性物料的分級(jí)還存在問題。重機(jī)網(wǎng)曾聯(lián)系國(guó)內(nèi)外需要100目以下，生產(chǎn)能力為15t/h的細(xì)篩，國(guó)內(nèi)就沒廠家能接，我們應(yīng)發(fā)展特殊用途篩分設(shè)備，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，并擔(dān)當(dāng)對(duì)外出口的任務(wù)[12]。
二、課題主要研究?jī)?nèi)容
1、振動(dòng)篩分的基本原理
直線振動(dòng)篩(直線篩)工作原理：振動(dòng)篩工作時(shí)，兩電機(jī)同步反向放置使激振器產(chǎn)生反向激振力，迫使篩體帶動(dòng)篩網(wǎng)做縱向運(yùn)動(dòng)，使其上的物料受激振力而周期性向前拋出一個(gè)射程，從而完成物料篩分作業(yè)[13]。
2、振動(dòng)篩總體方案的比較與確定
經(jīng)過仔細(xì)的研究后選擇下列性能參數(shù)的方案：篩面尺寸1000X2000，篩面層數(shù)1，網(wǎng)孔尺寸2-200，產(chǎn)量21t/h，能耗0.74kw，振幅2mm。
3、主要零件選擇方案的比較與確定
主要螺栓、防撞擊墊片等均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以減少制作成本。
三、主要問題及解決方案
1、振動(dòng)篩降噪措施
緊固振動(dòng)篩上的所有部件，特別是需要經(jīng)常更換的篩板，避免由于個(gè)別部件的松動(dòng)而產(chǎn)生的額外振動(dòng)；將沖孔鋼篩板更換為彈性模量小、沖擊噪聲低的聚氨酯篩板或者橡膠篩板；在篩箱的側(cè)板、入料給料口、排料口和接料底盤內(nèi)加貼橡膠板，這樣可以有效地抑制側(cè)板的高頻振動(dòng)，減少輻射噪聲；采用柔性輻板齒輪來代替鋼齒輪，即在齒輪的輻板上利用橡膠彈性體傳遞扭矩，吸收齒輪嚙入、嚙出所造成的振動(dòng)；用橡膠彈簧替代鋼制彈簧，以減少?zèng)_擊；在激振器的體外加裝軟式隔聲罩；對(duì)軸承的內(nèi)外套之間加以阻尼處理，軸承的滾動(dòng)體可以制作成空心滾動(dòng)體或者在空心滾動(dòng)體的內(nèi)部加入阻尼材料，這樣能夠減小軸承的振動(dòng)和降低軸承的噪聲[14]。
2、常見故障及處理措施
(1)篩分時(shí)篩子不下料或下料不暢
一是給煤溜槽與篩面之間有落差太小，應(yīng)是其落差在400~500mm之間。二是新更換或新安裝的振動(dòng)篩實(shí)際處理量達(dá)不到理論設(shè)計(jì)時(shí)的處理量，即無法滿足生產(chǎn)要求，這時(shí)應(yīng)提高篩子角度、加大激振力，如果還無法滿足要求，就需要對(duì)篩面進(jìn)行改造：將入料端的篩孔加大。還要注意的一點(diǎn)是給料槽寬度要適中，如果過窄，物料則不能均勻地分布于篩面的寬度方向上，篩子的篩分面積也不能合理有效利用，篩分效果將會(huì)受到影響[15]。
(2)篩框斷裂根
據(jù)斷裂力學(xué)的原理，篩框顫抖容易發(fā)生斷裂，所以解決該問題的最佳辦法就是加厚側(cè)板，或者對(duì)激振器附近的側(cè)板局部增加附板以增強(qiáng)整個(gè)篩體的剛性，這樣篩框就不容易發(fā)顫和斷裂了[16]。
(3)軸承過熱
第一種最常見的原因是由于軸承徑向游隙太小。由于振動(dòng)篩上的軸承承載的負(fù)荷較大，頻率較高，且載荷一直是變動(dòng)的，所以軸承必須采用大游隙。如果使用的是普通游隙的軸承，就必須將軸承外圈再次磨削，使之成為大游隙。再者就是軸承壓蓋頂?shù)锰o，也會(huì)造成這種現(xiàn)象。壓蓋與軸承外圍之間必須有一定間隙，以保證軸承正常的散熱和一定的軸向串動(dòng)。該間隙可以通過端蓋和軸承座之間的密封墊來進(jìn)行調(diào)整[17]。
3、篩分的分級(jí)(根據(jù)篩分的目的)
(1)獨(dú)立篩分
其目的是得到適合于用戶要求的最終產(chǎn)品。例如，在黑色冶金工業(yè)中，常把含鐵較高的富鐵礦篩分成不同的粒級(jí)，合格的大塊鐵礦石進(jìn)入高爐冶煉，粉礦則經(jīng)團(tuán)礦或燒結(jié)制塊入爐[18]。
(2)輔助篩分
這種篩分主要用在選礦廠的破碎作業(yè)中，對(duì)破碎作業(yè)起輔助作用。一般又有預(yù)先篩分和檢查篩分之別。預(yù)先篩分是指礦石進(jìn)入破碎機(jī)前進(jìn)行的篩分，用篩子從礦石中分出對(duì)于該破碎機(jī)而言已經(jīng)是合格的部分，如粗碎機(jī)前安裝的格條篩，篩分其篩下產(chǎn)品。這樣就可以減少進(jìn)入破碎機(jī)的礦石量，可提高破碎機(jī)的產(chǎn)量。
(3)準(zhǔn)備篩分
其目的是為下一作業(yè)做準(zhǔn)備。如重選廠在跳汰前要把物料進(jìn)行篩分分級(jí)，把粗、中、細(xì)不同的產(chǎn)物進(jìn)行分級(jí)淘汰[19]。
(4)選擇篩分
如果物料中有用成分在各個(gè)粒級(jí)的分布差別很大，則可以經(jīng)篩分分級(jí)得到質(zhì)量不同的粒級(jí)，把低質(zhì)量的粒級(jí)篩除，從而相應(yīng)提高了物料的品位，有時(shí)又把這種篩分叫篩選。
(5)脫水篩分
篩分的目的是脫除物料的水分，一般在洗煤廠比較常見。此外，物料含水含泥較高時(shí)，也用篩分進(jìn)行脫泥[20]。
四、日程安排
第4周：查找畢業(yè)設(shè)計(jì)資料及外文翻譯資料并綜述
第5周：外文翻譯
第6周：完成開題報(bào)告
第7周：總體方案設(shè)計(jì)
第8周：運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)的選擇與計(jì)算
第9～10周：裝配圖設(shè)計(jì)
第11周：完成裝配圖
第12～13周：零部件設(shè)計(jì)與修改
第14～15周：撰寫并完善畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第16周：準(zhǔn)備答辯
第17周：答辯
五、參考文獻(xiàn)：
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