摘要水平振动输送机是一种实现水平振动输送的惯性振动机械,在建材、化工、煤炭等行业均有广泛应用。
在钢铁企业中,利用惯性振动输送机为电弧炉输送物料。
本次毕业设计就是根据炼钢企业改造电弧炉后所使用的一种新的工艺而提出的。
对于现有的电弧炉,加料时必须首先打开电弧炉盖,添加钢料后再将电弧炉盖合上。
这种进料方式灰尘大,工人的作业环境差,而且不能实现连续输送与冶炼。
针对这些缺点,意大利德兴公司构想在电弧炉的侧壁上建个孔,利用惯性振动给料机将钢料直接送入炉内,在这过程中,同时电弧炉产生的高温烟气进入到给料机封闭的料槽内,可将钢料预热,从而设计出了一种新型的电弧炉废钢预热水平输送系统。
这样就省略了电弧炉的开合动作,节省了人力,改善了工作环境。
本说明书主要针对该废钢预热系统的水平振动输送机进行研究设计,本文主要工作包含以下内容:(1)水平振动输送机的原理分析,确定输送机方案,绘制输送机原理图;(2)水平振动输送机的动力学分析,并利用运动学仿真软件MATLAB进行动力学响应分析;(3)确定水平振动输送机的主要结构参数,包括激振器、悬挂系统、小车等结构,最终完成输送机总装图与主要零部件工程图。
关键词:水平振动输送机;惯性激振器;四轴;数值计算AbstractThe conveyor with horizontal vibration is a kind of inertial vibrating machine which could realize level vibrates to feed material, and is widely used in building materials, chemical, coal and other industries. In the iron and steel enterprise, the conveyor with horizontal vibration was used to conveying material for electric arc furnace. This graduation design is according to the new process and proposes which was used after reforming electric arc furnace in steelmaking enterprise. For the existing electric arc furnace, the feeding must open the cover of electric arc furnace firstly; after adding steel material the arc furnace cover was closed together. The way of this incoming material follows a large of dust; and the workers’ work environment is poor. According to th ese shortcomings, the company of italy dexing conceives to built a hole on the side of electric arc furnace. By using the inertial vibrating feeder, the steel materials will be sent into the charging directly, and a new type of electric arc furnace smelting system-Consteel system is designed. This way could omitted electric arc furnace’s opening time of action, save the manpower, improve the working environment; At the same time, the high temperature flue gas which was produced by the electric arc furnace goes into the feeder’s closed material groove, and preheats steel material.This manual mainly for the scrap preheating system level design vibrating conveyor research, this article contains the following main tasks:(1) The level of vibration conveyor principle analysis to determine the conveyor solutions, conveyor schematic drawing;(2) The level of vibration conveyor analysis, and the use of kinematics simulation software MATLAB for dynamic response analysis;(3) Identify key structural parameters of horizontal vibration conveyor, including shaker, suspension systems, car and other structures, the final completion of the conveyor assembly diagram with the main components of the drawing.Key words: Horizontal vibrating conveyor; inertial shakers; numerical calculation; four axises目录1.绪论 (4)1.1 振动机械的简介 (4)1.1.1振动机械的组成 (4)1.1.2振动机械的分类 (5)1.1.3 振动机械的应用 (6)1.2 水平振动输送机简介 (7)1.3 选题的背景及意义 (8)1.3.1振动利用工程 (8)1.3.2本课题的研究目的和意义 (8)1.4 水平振动输送机原理分析 (9)1.5 本章小结 (11)2.动力学分析 (12)2.1料槽的运动机理分析 (12)2.2影响振幅的相关参数分析 (13)2.2.1频率比的影响 (13)2.2.2振幅比的影响 (14)2.2.3初相位角的影响 (14)2.2.4角速度的影响 (15)2.3最优参数下的运动学仿真 (17)2.4本章小结 (17)3.惯性激振器的设计 (18)3.1电动机的选择 (18)3.2偏心块 (18)3.3带传动的设计 (18)3.3.1已知条件和设计内容 (18)3.3.2设计步骤及方法 (19)3.3轴的设计 (23)3.3.1.主动低速轴的设计 (23)3.3.2.从动低速轴的设计 (25)3.3.3.高速轴的设计 (25)3.4齿轮的设计 (27)3.4.1已知条件和设计内容 (27)3.4.2齿轮设计 (28)3.5其余附件设计 (30)3.5.1振动框架 (30)3.5.2电机架 (30)3.5.3加固板设计 (31)3.6本章小结 (31)4.悬挂系统 (32)4.1悬挂基座 (32)4.2悬挂螺杆组 (32)4.3支撑小轮 (33)5小车系统 (33)5.1车架 (34)5.2车轮 (34)6总结与展望 (34)6.1工作总结 (34)6.2工作展望 (35)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (38)1.绪论1.1 振动机械的简介1.1.1振动机械的组成振动机械是根据振动的原理来实现各类加工作业的一种机械设备,在20 世纪后半叶,振动机械得到了飞速迅猛的发展。
如振动输送机、振动给料机、振动落砂机、振动破碎机、振动筛分机等均已广泛的应用于各行各业的实际生产中,在各工种的工序上发挥着重要作用。
振动机械主要可以分为三个组成部分:(1)激振器激振器是振动机械的动力源,它利用偏心块或者偏心轴的旋转来产生激振力,使振动载体获得一定形式和大小的周期性变化,从而使振动载体持续振动,实现物件或者物料的筛分、输送、成型、密实和土壤、砂石等的捣固等各种工作。
常见的激振器有气动式、液压式、惯性式、凸轮式、电磁式、弹性连杆式激振器等。
激振器能够产生各式各样的激振力,简谐的或者非简谐的、多项的或者单项的。
(2)振动载体或工作机体振动载体在激振力的作用下做周期性振动,从而完成预定的工作过程。
如筛箱、槽、台面、平衡架体等都是振动载体。
(3)弹性元件或弹簧有隔振弹簧、主振弹簧、连杆弹簧三种。
1)隔振弹簧支撑着振动载体,使振动载体实现所预想的振动,同时,隔振弹簧还能够减小传给结构架或基础的动载荷。
2)主振弹簧也叫做共振弹簧或者蓄能弹簧。
3)连杆弹簧用于传递振动机械中的激振力等。
实际中,一些振动机械中并没有弹性元件。
1.1.2振动机械的分类分析振动机械,找出它们的共同特点与特性,对它们进行分类,以使振动机械得到更好更合理的应用。
振动机械的分类如图 1.1 所示。
图 1.1振动机械的分类这里只对惯性式振动机械做简单介绍,惯性振动机械是利用偏心块旋转产生的激振力工作的振动机械。
惯性振动机械主要由六部分组成,如图 1.2 所示。
图 1.2 惯性式振动机1-激振器,2-工作机体,3-弹性元件,4-偏心块,5-主轴,6-轴承和轴承座惯性振动机械由惯性激振器驱动,偏心块回转产生周期的离心惯性力,从而带动工作机体周期性振动。
偏心块的质量和偏心距决定了振动机体的振幅,偏心块的转速为振动机体的工作频率,改变传动机构的传动比或者改变电动机的转速,就可以改变振动机体的工作频率。
惯性振动机械包含下面几个特点:(1)偏心块对振动载体具有附加质量。
(2)机械的工作频率远大于系统的自然频率。
(3)振动机体的惯性力与偏心块产生的离心力可以相互平衡。
(4)依据工艺的不同需求来调整振动机体的频率和振幅。
1.1.3 振动机械的应用近些年来,社会发展迅速,振动机械的技术也得到了很大的提高,在现代工业生产中得到了广泛的应用。
与其他形式的机械对照,振动机械具有较为明显的优点:结构简单、重量轻、易制造、消耗金属量较少、低成本。