锤式破碎机说明书

吉林化工学院本科毕业设计锤式破碎机The design of hammer crusher性 质: R毕业设计 毕业论文教 学 院： 机电工程学院系 别：机械电子系学生学号：11410135学生姓名：徐桂清专业班级：机自1101指导教师：田爱华/申东辉职 称：教授/助教起止日期：2015.3.22015.6.19吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院本科毕业设计说明书摘要锤式破碎机大量应于水泥厂，电厂和各个部门。所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴经验。本文通过对破碎机的设计同时介绍了破碎机的发展历史、种类、工作原理及其主要参数。并详细的分析了破碎机的构成、以及破碎机的日常维护和基本安全操作规程，并分析了破碎机的日常检修及其常见故障分析。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。通过自身的实践，更加的认识到对破碎机专业理论知识的学习，提高操作技能，了解破碎机的内部构造，大概了解破碎机的客观运用，叙述了利用传统的方法 、结合先进的知识、科学的逻辑思维方法来客观的阐述分析破碎机出现的一般事故以及设计的心得体会。并对破碎机的未来发展前景有着很好的憧憬。关键词： 破碎机；锤头；轴AbstractHammer type breakers are applied such each department as the cement plant,power plant,etc.in a large amount,so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference.This article through to the design of the crusher and introduces the development history of the species, crusher, the principle and the main parameters. And detailed analysis of the composition of the crusher, and crusher daily maintenance and basic safety operation procedures, and analyzes the daily maintenance and the crusher common failure analysis. Its design essence is, formerly after total conceptual design,a design which points each main spare part,question of installing and making a reservation etc.,and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematics parts,analysis of comparing question that the life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail. Through their own practice, more understanding of crusher professional theory knowledge to the study, improve skills, understand the internal structure of the crusher, probably understand crusher objective, describes the use of traditional method, combining advanced knowledge, science of logic thinking method to objective this paper analyzes the general accident and appear crushers design experience. And the future development prospects of crusher has a good prospect.Keywords: crusher; hammer; Axis- I -目 录 摘要I第1章 绪论11.1破碎机的发展史11.2破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型21.2.1破碎机的类型21.2.2锤式破碎机的工作原理31.3锤式破碎机的优缺点41.3.1锤式破碎机的优点41.3.2锤式破碎机的缺点51.4破碎机的目的和意义51.4.1破碎机的目的51.4.2破碎机的意义51.5矿石的力学性能与锤式破碎机的选择5第2章 单转子锤式破碎机的工作原理及结构分析72.1单转子锤式破碎机的工作原理72.2锤式破碎机的结构分析7第3章 锤式破碎机的转子的参数计算123.1转子直径123.2转子速度123.3转子长度设计133.4锤头质量的计算：133.5功率的计算143.6给料口的宽度和长度143.7排料口的尺寸14第4章 单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计154.1垂头的设计与计算154.1.1锤头的形状确定154.1.2锤架的结构设计与计算194.2 主轴的设计与强度计算204.2.1主轴的强度校核224.2 飞轮的计算与设计244.3 篦条的计算与设计254.4轴承计算与选择264.5传动方式的选择与计算274.5大带轮的结构设计294.6箱体的结构设计294.7打击板的结构设计31第5章 锤式破碎机的操作和维修325. 1 锤式破碎机的基本操作法325.1.1启动锤式破碎机前应做好的准备工作：325.1.2启动操作的注意事项325.1.3停车注意事项325. 2 安全操作技术325. 2. 1保持保护装置和报警装置的完好325.2.2操作和检修时应注意事项335.3 锤式破碎机的维修保养法335.3.1润滑335. 3.2巡冋检查和日常维护33结 论3435第1章 绪论1.1破碎机的发展史第一代的破碎机械是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相继创造出来的。1806年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机；1858年，美国的布莱克发明了破碎岩石的颚式破碎机；1878年美国发展了具有连续破碎动作的旋回破碎机，其生产效率高于作间歇破碎动作的颚式破碎机；1895年，美国的威廉发明能耗较低的冲击式破碎机。1美国人E.W.布莱克（Black）设计制造的世界上第一台颚式破碎机。其结构形式为双肘板式（简单摆动式）颚式破碎机。由于颚式破碎机具有结构简单、制造容易、工作可靠、维护方便，体积和高度较小等优点。至今仍然被广泛应用于破碎坚硬、中硬、软质矿石和各种物料，如各种矿石、溶剂、炉渣、建筑石料、大理石等。 通常使用的颚式破碎机的破碎机为46，而小型颚式破碎机有时可达到10.大、中型破碎机的给料力度可达10002000mm，其产品粒度可达20250mm，小型破碎机和新型细碎用颚式破碎机所得产品可以更细一些。颚式破碎机即可用于粗碎作业，也可用于中、细作业。特别是被用于井下破碎作业和中、小型移动式破碎装置。颚式破碎机的工作原理是借助于活动颚板周期性地靠近或离开固定颚板的摆动运动，使进入破碎腔的物料受到挤压、劈裂、弯曲和冲击作用而破碎。破碎后的物料靠自重或颚板摆动时的向下推力从排料口排出。按照其颚板的运动轨迹、结构形式、动颚悬挂以及动颚肘板支撑方式不同，颚式破碎机是利用两颚板对物料的挤压和弯曲作用 ，粗碎或中碎各种硬度物料的破碎机械。其破碎机构由固定颚板和可动颚板组成，当两颚板靠近时物料即被破碎，当两颚板离开时小于排料口的料块由底部排出。它的破碎动作是间歇进行的。这种破碎机因有结构简单、工作可靠和能破碎坚硬物料等优点而被广泛应用于选矿、建筑材料、硅酸盐和陶瓷等工业部门。 到20世纪80年代，每小时破碎800吨物料的大型颚式破碎机的给料粒度已达1800毫米左右。常用的颚式破碎机有双肘板的和单肘板的两种。前者在工作时动颚只作简单的圆弧摆动，故又称简单摆动颚式破碎机；后者在作圆弧摆动的同时还作上下运动，故又称复杂摆动颚式破碎机。 郑州一帆机械设备有限公司（由山德技术（北京）有限公司控股）作为国内领先的破碎筛分设备成套设备制造商及骨料加工全面方案提供者，潜心研究出的一种高效，节能的破碎设备。其中大中型颚式破碎机是我公司的拳头产品之一，尤其在设计和生产大型颚式破碎机方面，在国内外已处于绝对领先水平。颚式破碎机是工矿生产中最常用的破碎设备之一，主要用于抗压强度不超过320兆帕的各种物料的中碎、粗碎作业，具有破碎比大、产量高、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简便、运营费用经济等特点。近年来，一帆机械公司开发的移动式破碎站、高性能立式冲击破碎机（制砂机）、液压圆锥破碎机、大型颚式破碎机、大型反击式破碎机等产品已达到国际先进水平，获得几十项国家专利，国家、省市科技奖项。产品已被广泛应用于矿山、建材、冶金、交通、水电、煤炭、化工、环保等领域。我国破碎机械制造业总体规模已进入国际生产大国行列，但总体竞争和发展后劲仍无法与发达国家相抗衡，目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要依靠进口，随着出口贸易磨擦的加大，势必要受到国外竞争对手和供应商的制约。2因此破碎机械今后振兴发展的重心应放到基础技术和基础部件上来，提高自主开发水平。大型机械设备，其中锤式破碎机,破石机，颚式破碎机，大型磨粉机等设备已经远销哥伦比亚，美国，沙特等地区取得了客户的好评，特别是制砂机，碎石机设备得到了外商的大力赞赏。目前，我国破碎制造行业市场非常广泛，包括化工、矿山、建筑、水利、冶金、煤矿、玻璃等各个行业。在中国最重要的应用领域是水泥行业、铺路和矿山，应用在这两个行业的破碎机各约占整个行业的30%左右。1.2破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型1.2.1破碎机的类型常见的锤式破碎机有单转子和双转子两种，按照锤子在转盘上的排列，还有单排锤和多排锤等，转子的转向有可逆式和不可逆式两类。此外还有一些简易型锤式破碎机，如十字锤粉碎机，链环式碎煤机等。其中，使用最广泛的是单转子多排锤式破碎机。锤式破碎机一般适用于含水量小于12%，抗压强度小120MPA的脆性物料，如石灰石，油母页岩，矿渣，煤块等。 锤式破碎机的工作部分是许多按一定规律铰在转盘上的锤子，当转盘高速旋转时，锤子因离心力和旋转力，打击装入机内的物料，使之破碎，同时，受到打击的石块彼此之间以及与机器内板，蓖条之间相互撞击，也促使物料破碎。物料由进料斗进入破碎机，经分料器将物料分成两部分，一部分由分料器中间进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数百倍重力加速度，然后以60-70米/秒的速度从叶轮三个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡支腔内物料衬层上，被物料衬层反弹，斜向上冲击到涡动腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，从叶轮流道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次机率撞击、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。和循环筛分系统形成闭路，一般循环三次即可将物料破碎成20目以下。在整下破碎过程中，物料相互自行冲击破碎，不与金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、磨擦而粉碎，这就减少了角污染，延长机械磨损时间。涡动腔内部巧妙的气流自循环，消除了粉尘污染锤式破碎机的种类很多，可以按照下述特征进行分类：按转子的数目，分为单转子和双转子两类。按转子的回转方向，分为不可逆式和可逆式两类。按锤子的排列方式，分为单排式和多排式两类。前者锤子安装在同一回转平面上，后者锤子分布在好几个回转平面上。按用途的不同，分为一般用途和特殊用途两类。按锤子在转子上的连接方式，还可以分固定锤式和活动锤式两种。固定锤式主要用于软质物料的细碎和粉磨。用于粉磨的称为粉磨机。1.2.2锤式破碎机的工作原理1. 单转子锤式破碎机单转子锤式破碎机。他主要由机壳，转子，篦条，和打击板等部件组成。机壳由上下两部分组成，分别用钢板焊接，各部分用螺栓连接成一体。顶部有喂料口，机壳内壁有高锰钢衬板，衬板磨损后可以拆换。为了便于检修，调整和更换篦条，机壳的上下两面均有检修孔。为了检修更换锤子方便，两侧也开有检修孔。破碎机的主轴上安装数排挂锤体。在其圆周的销孔上贯穿着销轴，用销轴将锤子铰接在各排挂锤体之间。锤子磨损后可调换工作面。挂锤体上开有两圈销孔，销孔中心至回转轴心之半径距离是不同的，用来调整锤子与篦条之间的间隙。为防止挂锤体和锤子的轴向串动，在挂锤体两端用压紧锤盘和锁紧螺母固定。转子两端支承在滚动轴承上，轴承用螺母固定在机壳上。主轴和电机用皮带联接。圆弧状卸料篦条筛安装在转子的下方，篦条的两端装在机壳上，最外面的篦条用压板压紧，篦条排列方向与转子运动方向垂直。篦条间隙由中间凸出部分形成。为了便于物料排出，篦条之间构成向下扩大的筛缝，同时还向转子回转方向倾斜。当转子转动时，锤子在离心惯性力的作用下，作辐射状向四周伸开。进入机内的料块，受到锤子打击而破碎。小于篦缝的物料，通过篦缝向下卸出，少部分尚未达到要求尺寸的料块，仍留在筛面上继续受到锤子的冲击和磨削作用，直到达到要求尺寸后从篦缝卸出。这种锤式破碎机的转子只能沿一个方向运转进行破碎，故称不可逆式。锤式破碎机主要以冲击兼磨削作用粉碎物料。由于设置有篦条筛，不能破碎粘物料。物料水分超过15%时就要出现堵塞现象。2锤子和转子锤子是锤式破碎机的主要零件。垂头的质量，形状和材质对破碎机的生产能力有很大影响。而锤子的形式，尺寸和质量的选择，主要决定于材料物理的性质和尺寸。在锤式破碎机中料块受到高速旋转的锤子冲击而粉碎。当转子的圆周速度一定时，锤子质量愈大则其动能愈大，才能将大块和坚硬物料粉碎。实践证明，锤子的有效质量，不但要能对料块产生碎裂的冲击，而且还要在冲击时不产生向后偏倒。否则将大大降低破碎机的生产力，而且增加能量消耗。所以，在粉碎大块而坚硬的物料时宜选用重型的锤子，但个数不要求很多。在粉碎小块而松软的物料时，宜选用轻型的锤子，这时锤子的数目不妨多些，宜增加的物料的冲击次数，从而更有利于物料的粉碎。锤子用高碳钢或锻造，也可以用高锰钢锻造。用高碳钢锻造锤子时，以锻造的质量较高。为了提高锤子的耐磨性，有时在他的工作面上，涂焊上一层硬质合金或焊上一薄层高锰钢，或者进行热处理。用高锰钢锻造的锤子，最好经过水硬热处理以提高锤子的质量，延长使用时间。锤头磨损后，可以采用高锰钢堆焊进行修补，这样可以大大节省金属的消耗。锤式破碎机的转子是一个回转速度较高的部件，质量又大，平衡问题就显得非常重要。为了使破碎机能正常工作，首先必须使它的转子获得平衡。如果转子的重心偏离转轴的几何中心时，则产生静力不平衡现象；若转子的回转中心线和其主惯性轴中心线不重合而成交叉状态时，则将产生动力不平衡现象。转子产生不平衡时，则破碎机的轴承除了承受转子质量之外，还受到其离心惯性力，离心惯性力矩作用，以致轴承很快磨损，功率消耗增加，机械产生振动。因此，转子制造与修理后，还要精确地进行平衡。通常当锤子磨损以后，破碎机的破碎效果显著降低，生产力下降，此时则需要更换其中一部分锤子。当锤子磨损而需要调换工作面，或更换新锤子时，更要把锤头的质量选配好。更换新锤子时，在径向要对称成对地更换，使破碎机运转起来平稳，减少振动。1.3锤式破碎机的优缺点1.3.1锤式破碎机的优点、构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。、生产率高，破碎比大（单转子式的破碎比可达i=1015），产品的粒度小而均匀，成立方体，过度破碎现象少。、工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。1.3.2锤式破碎机的缺点、主要工作部件，如：锤头、蓖条、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象十分坚硬时，磨损更快。、破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。、含水量12%的物料，或较多的粘土，出料篦条易堵塞使生产率下降，并增大能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。1.4破碎机的目的和意义1.4.1破碎机的目的在冶金、矿山、化工、水泥等工业部门，每年都有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理，如在选矿厂，为使矿石中的有用矿物达到单体分离，就需要用破碎机将原矿破碎到磨矿工艺所要求的粒度。3磨机再将破碎机提供的原料磨至有用矿物单体分离的粒度。再如在水泥厂，须将原料破碎，以便烧成熟料，然后在将熟料用磨机磨成水泥。另外，在建筑和筑路业，需要用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃工业、粉末冶金等部门，须用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。1.4.2破碎机的意义在化工、电力部门，破碎粉磨机械将原料破碎，粉磨，增加了物料的表面积，为缩短物料的化学反应的时间创造有利条件。随着工业的迅速发展和资源的迅速减小，各部门生产中废料的再利用是很重要的，这些废料的再加工处理需用破碎机械进行破碎。因此，破碎机械在许多部门起着重要作用。1.5矿石的力学性能与锤式破碎机的选择矿石都由许多矿物组成，各矿物的物理机械性能相差很大，故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时，才会有好的破碎效果。对硬矿石，采用折断配合冲击来破碎比较合适，若用研磨粉碎，机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石，采用劈裂和弯折破碎较有利，若用研磨粉碎，则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。常见的软矿石有：煤、方铅矿、无烟煤等，它的抗压强度是24Mpa,最大也不超过40Mpa。普式硬度系数一般为24，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是120150Mpa，普式硬度系数一般为1215，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为1520。可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式，以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。第2章 单转子锤式破碎机的工作原理及结构分析2.1单转子锤式破碎机的工作原理电动机靠皮带带动主轴4，主轴将动能传递给锤架3，锤架上固结销轴，销轴铰接锤头，带动锤头一起运转。物料进入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而第二次破碎。此后，小于篦条缝隙的物料，便从缝隙中排出，而粒度较大的物料，就弹回到衬板和篦条上的粒状物料，还将受到锤头的附加冲击破碎，在物料破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。41.筛条 2.锤头 3.锤架 4.主轴图 2-1 锤式破碎机示意图2.2锤式破碎机的结构分析1-筛架 2-锤头 3-锤架 4-销轴 5-主轴 6-筛架调节装置 7-检修门图 2-2 锤式破碎机的总体结构示意图本毕业设计课题是单转子、多排锤头、不可逆式锤式破碎机，型号为 pc-8008 00的执行系统设计。它主要由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、衬板等组成。（1）机壳如图2-2所示，机壳由上机体、下机座组成，机体和机座是焊接体，上机体开有进料口，内部镶有高锰钢衬板，磨损后可以更换，机壳和轴之间漏灰现象十分严重，为了防止漏灰，设有轴封。机壳下部直接安放在混凝土基础上，并用地脚螺栓固定。为了便于检修、调整和更换蓖条，下机座的左右两侧面都开有一个检修孔。为了便于检修、更换锤头方便，上机座前后面也对称的开有检修孔。（2）转子如图2-3所示，转子由主轴、圆盘、锤架、销轴、锤头等组成，圆盘上开有6个均匀分布的销孔，通过销轴将66个锤头悬挂起来。为了防止圆盘和锤子的轴向窜动。销轴两端用锁紧螺母固定。转子支承在两个调心滚动轴承上。此外，为了使转子在运动中储存一定的动能，避免破碎大块物料时，锤头的速度损失不致过大和减小电动机的尖峰负荷，主轴的一端用带轮连接电动机，同时作为飞轮，储存能量。图2-3 转子结构示意图（3）主轴主轴是支承转子的主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求其材质具有较高的韧性和强度，所以我选择35SiMn，其断面为圆形，且有平键和其他零件连接。示意图如2-4所示。图 2-4 主轴示意图（4）打击板.打击板的作用是承受被锤头击出的物料在其上破碎，同时又将碰撞破碎后的物料重新弹回破碎板，再次破碎。因此，板的形状、结构，对破碎率影响极大。打击板表面有折线形和渐开线形等，折线形结构简单，但不能保证最有效冲击破碎，而渐开线形冲击板，物料都是垂直方向进行冲击，破碎效果最好。但是由于渐开线板制造困难，而折线又无法达到最佳效果。为达到排料面积大、成品率高、低能耗，我将打击板设计成如图2-5示。大粒度的物料在锤头的作用下被抛射到上腔打击板上，进撞击后粉碎，部分粉碎后符合粒度要求的物料可直接排出，因此增加排料面积，避免了物料在机器的过度粉碎，提高了成品率，又减少其在机器中停留的时间，减少了机器的运行负荷，降低能耗。图 2-5 打击板的装配和结构（5）锤头.锤头是主要的工作部件。其质量、形状、和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。因此，根据不同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。锤头是易损件，经常需要更换，为减少更换所需时间和劳动强度，我采用组合式锤头。可以采用如图2-2所示的锤头。锤头用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性，有的锤头表面涂上一层硬质合金，有的采用高铬铸铁。（6）蓖条蓖条的排列形式是与锤头的运动方向垂直的。与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状，合格的产品通过蓖缝排出。其断面形状为梯形，常用锰钢铸成。蓖条多为一组尺图 2-6 筛架示意图寸相等的钢条，且截面形状用梯形。安装时，插入蓖条架上的凹槽。（7）蓖条和锤头间隙用螺杆装置调节。（8）给定的原始数据是： 设计（论文）主要条件及技术参数：（1） 破碎能力：1824TH。（2） 破碎机转子转速 ：980rmin。（3） 最大物料粒度：200mm。（4） 排料粒度；13mm。（5） 破碎物料容许湿度；9。（6） 破碎程度：中，细破碎。（7） 用途：用来破碎煤，石灰石等。第3章 锤式破碎机的转子的参数计算3.1转子直径转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为48，大型破碎机则近似取为2。由于锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取4，而加工物料粒度200毫米。所以转子直径D=4200=800，取D=800mm3.2转子速度为了简化设计，锤式破碎机不设变速箱。因此破碎机转子的速度和所安装的电动机的额定转速相同。转子转速用锤头的圆周速度来控制。转子的转速是冲山式破碎机的重要参数，转子转速可按下式进行算：n=60v/3. 14D r/min式中v-转子的圆周速度；D-转子的直径；转子的圆周速度v可根据待破矿石的性质来计算：v=0.01 ；式中： g-重力加速度，g=981； r-矿石比重，； -矿石的抗压强度，； E-矿石的弹性模数，；由于上式没有反映出破碎比这一因素，所以按上式计算的转子圆周速度只作为转子转速的参考。目前，锤式破碎机的转子圆周速度的使范围是1580m/s，通常，粗碎时取1540m/s，细碎时取4080m/s。里然转子速度越高，破碎比越大，但锤头磨损也越快，功耗也大。因此，在满足力度要求的情况下，转子的圆周速度应偏低。由上分析可知：n=60v/3. 14D (此处 v 取 40m/s)=6044/3. 140.8=987. 7r/min为了减少磨损和功率消耗，取n=980r/min3.3转子长度设计转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度的比值一般0. 71. 5，矿石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于锤式破碎机加工的矿物为石灰石、煤或者石膏这样一些屮等硬度的矿石，所以比值取1。转子长度 L=D1=800l=800mm，取 L=800mm。3.4锤头质量的计算：因为铰接在转子上，所以正确选择锤头质量对破碎效率和能耗都有很大影响，如果锤头质量选得过小，则可能满足不了锤击一次就将物料破碎的要求。若选得过大，无用功耗过大，离心力也大，对其他零件会有影响并易损坏。根据动量定理计算锤头质量时，考虑到锤头打击物料后，必然会产生速度损失，若损失过大，就会使锤头绕本身的悬挂轴向后偏倒。降低生产率和增加无用功的消耗。为了使锤头打击物料后出现偏倒，能够通过离心力作用而在下一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以，要求锤头打击物料后的速度损失不宜过大。一般允许速度损失40%到60%（根据实践经验）即： 式中 锤头打击物料后的圆周线速度(m/s) 锤头打击物料前的圆周线速度(m/s)若锤头与物料为了弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为0，根据动量定理，可得： 由上式可知， 式中 锤头折算到打击中心处的质量(kg) 最大物料块的质量(kg)综上所述， 但是，只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量的转动顺序和锤头的转动惯量求得，式中 锤头打击中心到悬挂点的距离(m) 锤头质心到悬挂点的距离 (m)最大物料质量： kg锤头折算到打击中心处的质量：3.5功率的计算电机功率的消耗取决于物料的性质、给料的圆周速度。破碎比和生产率。目前，尚无一个完整的计算公式，一般根据实践经验和实验数据，根据经验公式进行计算，根据公式得 系数K取值在0.1到0.15之间，取系数K取0.14。根据计算电动机功率的结果，综合各种要求，査表选择Y系列（IP23)三相异步电动机(JB/T 52711991、52721991)。型号为Y280S-6。电动机效率为92%，额定电流为143A。3.6给料口的宽度和长度锤式破碎机的给料口的长度与转子直径的相同，所以L=D=800mm。锤式破碎机的给料口的宽度，表示最大给矿块的尺寸。=3200=600mm取B=600mm。3.7排料口的尺寸 该尺寸由蓖条间隙来控制，而蓖条间隙由产品的粒度的大小来决定。对该破碎机来说，产品的平均粒度为间隙的1/5到1/3。第4章 单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计4.1垂头的设计与计算a.轻型；b.组合式；c.整体中型；d.轻型板式图 4-1 锤子形状4.1.1锤头的形状确定1一般锤头的设计如图4-1所示，是各种锤头的结构形状。图a所示锤子是用于可逆式锤式破碎机，它属于轻型锤子，被破碎的物料粒度大约在100左右。PCZ式单转子锤式破碎机采用图b的锤子是一种组合式，由锤柄锤帽和销轴等组成。锤帽由耐磨材料铸造而成，可方便更换。锤柄可用高碳钢制造并在侧面焊有耐磨合金，其寿命很长。这样的锤子增加打击中心的质量，增加物料与锤头撞击几率。PC和PCX系列锤式破碎机采用图c所示锤子。其头部质量较重，可以得到较细产品，整体式锤子结构简单。反击式锤式破碎机采用图d所示的锤子。其结构很简单，此外，无蓖条锤式破碎机采用长柄组合式锤子。由于锤柄较长，对同样规格破碎机，其转盘直径就比较小增加破碎腔空间，可减小其鼓风效应而产生的不必要的电能损耗。这种锤子用于PCKW无蓖条可逆式锤式破碎机。5锤式破碎机锤子的形状与破碎物料性质和粒度有关，即与被破碎物料硬度、脆性、粒度等因素有关。因此，锤子的形状有各种各样的，如破碎金属切削的锤子就像镰刀形，一是加大打击力度；二是延长锤子的使用寿命。2组合式锤头设计1-圆柱销 2-锤体 3-锤柄 4-六角螺栓 5-自锁螺母图4-2 锤头免锤式破碎机的锤头是直接打击进入破碎腔矿石的关键部件，要求锤头的结构设计首先应当满足碰撞平衡条件。考虑到锤头容易磨损，磨损后就需更换，而且更换周期短，为使维修师傅操作简单，节省时间，节约材料，减少成本。我就将锤头设计为组合式，如图4-2。锤头由圆柱销（1）、锤体（2）和锤柄（3）组合而成。我所设计的锤头区别于一般组合式锤头，锤体成球台状，球台中心线上设有圆透孔，球台下端方透孔与锤柄上部空心杆外圆相配，圆柱销穿过垂体圆透孔，与空心杆内孔相配，并由螺栓和自锁螺母固定，形成组装式球台状锤头结构。它满足碰撞的平衡条件，从而减少无用能量消耗，延长转子轴承使用寿命和避免避损坏销轴；由于锤柄可连续使用，只需更换磨损的锤体，从而用提高了材料利用率；又由于更换锤体时，锤柄不用从销轴上拆下，可降低维修操作难度。由于锤式破碎机锤头是铰接悬挂在转子体的销轴上，锤头打击矿石时，在锤头碰撞点上将作用着冲击力，由理论力学知，如果冲击力通过离销孔中心距离为h的碰撞中心上，则销轴上的碰撞反力为零；如果冲击力未通过碰撞中心，则冲击力会在转子的销轴上产生碰撞反力。由于先有技术锤式破碎机锤头锤体打击面一般为矩形或梯形，在进行碰撞平衡计算时，先有两种设计理论：一是建议锤头的碰撞中心取在锤头允许磨损高度的中心，二是建议将碰撞中心取在锤头的最外端。但与实际情况都有出入，因为打击面的每个点都有可能实施对物料的打击，冲击力作用线常常会偏离设定的碰撞中心，导致在销轴上产生碰撞反力，其后果是产生有害阻力矩，缩短转子轴承使用寿命。甚至会损害销轴。而我所设计的球形锤头就能避免以上不足。因为圆弧面与物料碰撞所产生的作用反力都会经过球心，则销轴上的碰撞反力为零。由于锤式破碎机锤头是铰接悬挂在转子体的销轴上，锤头打击矿石时，在锤头碰撞点上将作用着冲击力，由理论力学知，如果冲击力通过离销孔中心距离为h的碰撞中心上，则销轴上的碰撞反力为零；如果冲击力未通过碰撞中心，则冲击力会在转子的销轴上产生碰撞反力。由于先有技术锤式破碎机锤头锤体打击面一般为矩形或梯形，在进行碰撞平衡计算时，先有两种设计理论：一是建议锤头的碰撞中心取在锤头允许磨损高度的中心，二是建议将碰撞中心取在锤头的最外端。但与实际情况都有出入，因为打击面的每个点都有可能实施对物料的打击，冲击力作用线常常会偏离设定的碰撞中心，导致在销轴上产生碰撞反力，其后果是产生有害阻力矩，缩短转子轴承使用寿命。甚至会损害销轴。而我所设计的球形锤头就能避免以上不足。因为圆弧面与物料碰撞所产生的作用反力都会经过球心，则销轴上的碰撞反力为零。3锤头的改进1-锤头 2-螺母 3-螺栓 4-锤柄图 4-3 改进的锤头如图4-3所示：锤头主要由三部分构成，主要是锤头、锤柄和连杆。三者仅靠普通螺栓连接，主轴高速运转时，能产生很大的离心力，而锤头只靠螺栓接触面产生的摩擦力来抵抗，锤头会上下移动。4延长锤头使用寿命的研究下面重点讨论一下锤头耐磨性提高，使用寿命延长的问题。决定一个板锤的使用寿命，有以下几个因素来评定：1)工作是否可靠。在板锤与物料冲击过程中，不准板锤飞离转子，或因板锤的紧固不良，引起其他的机械故障，故板锤的固定是个值得注意的问题。否则，无“寿命”可言。2)板锤的装卸是否方便，尤其再生产现象，在工作一段时间后，机器的各部件必不能按理想状况进行，比如偏心、局部磨损等，需要及时调整。能否快速装卸是一个很重要的指标。3）板锤的金属利用率是否合理。因板锤的磨损是不可避免的，一块重量一定的板锤，使其不能利用的质量最小，即板锤的形状及空间尺寸如何选择为最佳是值得考虑的问题。4）减少无谓的磨损，以提高板锤的使用寿命，要充分利用转子的能量，提高破碎比，就必须研究最大破碎力，同时也具有很大的理论价值。5）板锤的及时合理调配非常关键。破碎机在使用中运行不稳，震动大，主要原因是，板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的方法合理调配所致。6）板锤的材质，是解决锤头耐磨性，使用寿命的最核心的因素。现今应用比较广泛，也经受了实践的考验。比如有改性高锰钢板锤和锤头，中碳多元合金钢锤头。4.1.2锤架的结构设计与计算根据设计的要求，每根销轴上需要有6个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，一共需有5个锤架和2个圆盘，2个圆盘共有的特点是，一侧设置了圆螺母和止动垫片，另一端用轴肩定位。这样每个圆盘均匀分布6个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和锤架之间的间隙除了通过削轴连接，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。锤架的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是锤架的设计大小的依据。在3.1节中已经计算出转子直径，转子的直径为800mm，所以，圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨将锤架直径取做460 mm，厚度取为20mm。圆盘是通过键与主轴相连接的，而随主轴高速回转的。所以结构中一定有键槽，其厚度也是满足强度要求、工作状况的，不宜过大。考虑到锤式破碎机锤头与物体发生冲击，力的大小时刻变化，最后将套筒与锤架焊接在一起，增加平键的接触面积，从而减小应力。圆盘之间的轴向定位就靠本身。大体结构设计如4-4所示。图4-4 圆盘的结构设计4.2 主轴的设计与强度计算对于只传递转距的圆截面轴，其强度条件为：一轴的扭切实力，N/mm2T一转距 N/mm2Zp为极截面系数，对圆截面轴: P传递的功率，kw n一主轴转速。r/min 一许用扭切应力，对于既传递转距又承受弯距的轴，可用上式初步估算轴的直径；但必须把轴的许用扭切应力值降低，以补偿弯距对轴的影响。将降低后的许用应力代入上式，并改写为设计公式 式中A=98107因为本设计中主轴的材料为35SiMn，且承受大载荷，大弯距。所以A取107又因为 P=75KW n=980r/min所以 考虑到破碎机所承受的转矩变化和冲击载荷载荷变化很大，则取轴的最细处=70mm而细轴处的强度条件为：查表得35SiMn许J4J扭切应力=4052 =10. 65即细轴70mm处的强度符合要求的强度条件。图4-5主轴的结构方案主轴的最小直径是安装飞轮处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，査表10. 1，取K=2. 3,则：=2.3730867=1589994 N.mm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T 5843-86或手册选用剪切销安全联轴器，半联轴器I的孔径=71mm，故取=71mm，半联轴器长度L=132mm，与轴配合的毂孔长度=107mm。为了满足半连轴器的轴向定位要求，1-2轴段左端应制出一轴肩，故取2-3段直径=80mm，=104mm。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，且主轴承受人转矩并受冲击载荷，选用双列的调心滚子轴承，参照工作要求并根据=80mm ，选用滚子轴承22316，dDB=8017058，左端釆用轴肩进行轴向定位，轴肩高度h=5mm，取=90mm，右端与联轴器之间采用套筒定位。其长度=48mm。滚子轴承宽度B=33mm为使套筒可靠的乐紧轴承，取=79mm，轴承箱体宽度120mm，箱体至机壳外壁距离35mm，机壳壁厚20mm，取制造误差s=10mm，故取=133mm。转子圆盘用轴套压紧定位，取轴肩高度h=10mm，则，为了可靠的压紧转子圆盘，取。由于轴承的对称布置，仍取，, ，轴承用套筒和挡圈定位，由于在最左端配置飞轮，飞轮轮毂长度为130mm，为使飞轮不致与机壳接触，取飞轮与轴承箱体的距离160mm，则，取，飞轮左端用轴端挡圈定位，飞轮轮毂直径为70mm，故取，。半联轴器，转子圆盘，飞轮与轴的周叫定位均采平键联结。半联轴器与轴的联结，选用平键为bhL=201290mm (GB1096-79)，半联轴器与轴的配合为H7/k6转子圆盘与轴的周向定位由于长度大于500mm，按GB/T321-1980优先数和优先数系 7的R20系列，选取L=810mm， bh=3218mm；飞轮与轴的联接，选用平键为bhL=2012110mm。4.2.1主轴的强度校核首先先根据轴的结构图作出轴的计算简图，由于锤式破碎机在工作中承受冲布载荷，而这种冲，载荷主要集中在打布物料的锤头处，为丫计算方便，现将载荷简化为作用于转子上的均布载荷。假设物料以某一角度与锤头碰撞（）则有、， ；式中：则有：1827.2N，, ；考虑对于使用应力的余裕系数e=l. 5(所谓余裕系数，即是在补偿载荷的偏差、估计的不准确度、尺寸精度的误差以及计算式的近似性的同时，对于因振动、冲击而产生的难以预测的应力上升，残留应力预测等不准确度进行补偿的系数，则作于每个锤尖上的力分别为：=2740.8 N， 2783.1 N；那么，作用于转子上的合力则为：2192.6.4N，3866.4 N,；将此合力简化为一作用于转子上的均布载荷，其集度分别为：24.4 , ，24.7；则作用于轴上的支反力分别为：水平面内支反力：垂直面内支反力：根据上述简图，分别求出水平面和垂直面内各力产生 图4.6 主轴弯矩图的弯矩为：， 并按结果分别做出水平面上的弯矩图 如图4-6（f） 做出扭矩图4-6（g）所示，根据已作出到的总弯矩图图4-6（h）， 已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面（ 即计算弯矩最大直径可能不足的截面）作强度校核计算。通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面（即危险截面转子中截面）的轻度。6由式：可得： ()故安全。此处由于主轴装有过载保护装置，当有大的瞬时过载及严重的应力循环不对称时，安全装置可保护主轴不产生塑性变形，故可略去静强度校核。4.2 飞轮的计算与设计 锤式破碎机在破碎大块矿石时，锤头的速度损失会过大而且会增大电动机的尖峰负荷。为了避免出这些现象，在主轴上就要增加一个飞轮来储备动能。根据理论力学知飞轮矩为：（把飞轮作矩形截面均圆环） 飞轮设计的基本问题是在保证机器运转的不均匀系数在许用范围内的前提下，求出飞轮的转动惯量J从而最后定出飞轮的主要尺寸。飞轮转动惯量的确定：设锤式破碎机在空行程和部分无负载的工作行程时问，秒内的功率消耗为千瓦转子在工作行程的破碎时问秒内的功率消耗为千瓦，电动机的额定功率为N千瓦并且。转子在秒时问内，的情况下，多余的功率就使飞轮的能量增加，如果在空转阶段幵始时，飞轮的角速度等于在空转阶段终结时，飞轮的角速度增加为在有载运转时，飞轮就输出能量，飞轮的角速度就由降到。列出空转时的平衡方程式或则飞轮储存的能量为：设空转的功率消耗 (称损失系数）故 n-考虑摩擦损失的机械效率则 ，而；其中 g-重力加速度，g=9.81 d-飞轮的直径，米； -飞轮的平均角速度，即主轴角速度，； -速度不均匀系数，0.030.05，锤式破碎机可取0.04； -空转时间取。由以上理论计算公式可得本次设计飞轮的直径为645mm，取飞轮直径D=650mm。4.3 篦条的计算与设计篦条是锤式破碎机中和锤头一样受到物料很大的磨损，也是锤式破碎机中易损的零件之一，篦条受到硬物料块或金属块的冲击，容易弯曲或折断。7篦条的形状有多种形式，有三角形，矩形和梯形三种，本设计中釆用的是梯形，它的材料是ZGMnl2的高锰钢。因此有较高的耐磨性，又能承受一定的冲击。设计篦条时，我们假设其倾角篦孔为方形，边长为L，筛丝直径为a颗粒直径为d，颗粒与篦条方向倾斜角投落到筛面，A不考虑重力对颗粒运动的影响，则可以认为颗粒作直线运动，可写出矿物的颗粒通过篦缝的概率： （1）若筛面水平放置，即=0,则不考虑颗粒投落到筛条后弹起来落到筛孔的可能性，可改写为 （2）从上（1）（2）不难看出，颗粒倾斜于筛而运动时比垂直于筛而运动时的透筛概率靠近一些。由式（1)可以看出，如果令分子中带括号用为0，则理论头透筛概率也为0，这样可以计算出綷颗粒材料不能透筛的筛而临界倾斜角 =0d + (L-A)则当旧=0时，即物料从垂直方向落到倾斜筛面上，则由以上可以绘出下面关系曲线，它反映了倾角与筛面的相对粒度关系，从中可以看出，在具有大倾斜筛面的筛分机中，可以用筛孔尺寸较大的筛面来处理相对粒度小的颗粒群，这就是概率筛之所以可以釆用大筛孔筛面的一个理论依据。4.4轴承计算与选择 滚动轴承的尺寸选择取决于疲劳寿命。寿命计算公式式中：C-基本额定载荷（轴承）； P-轴承的当量动载荷； n-轴承的转速； -轴承的寿命指数对称轴承=3，滚子轴承=10/3。当量动载荷额计算：对向心轴承3式中： -实径向载荷；-实际轴向负载；X-径向系数；Y-轴向系数；考虑到机械工作中的冲击，振动以及传动件运转不平稳等所产生的动负载对轴向负载的影响。所以其公式为式中 R-轴承段受名义径向载荷； -轴承段受名义轴向载荷； -动载荷系数，查表得=1.83.0。当量动载荷；预期计算寿命，基本额定动载荷；查表选出轴承22316 GB/T 58682003。e=0.37，=1.8，=2.7，基本额定载荷，极限转速2600r/min。当量动载荷；其寿命。极限转速的校核： 轴承应满足的转速约束条件为 式中 -轴承最大工作转速； -负荷系数； -负荷分布系数； -轴承的极限转速。，。故满足。4.5传动方式的选择与计算该部分的设计主要体现在V带轮的设计上，带轮的结构型式，主要由带轮的基准直径选择。其基准直径又与相连接的电动机的型号有关。8根据前面对电动机功率的计算，以及转速的要求，选用型号是Y280M-4的电机。满载转速1480r/min，额定转速1500r/min。因为要求的大带轮的转速是930r/min，所以，传动比。(1) 确定计算功率查得工作情况系数=1，故 （2）选择V带的带型根据、选用D型。(3) 确定带轮的基准直径并验算带速v1) 初选小带轮的基准直径。取小带轮的基准直径=355mm。2) 验算带速v。按公式验算带的速度 因为5m/sv300，有五根V带，所以采用轮辐式，铸造成型。带轮的结构如图4-7所示。4.6箱体的结构设计一台机器的总重量当中，机座和箱体等零部件的重量占很大的比例。同时在很大程度上影响着机器的工作精度以及抗振性能。9所以，正确合理的选择机座和箱体的材料，并且正确合理的选择其结构形式和尺寸，是减小机器质量、节约金属材料。提高工作精度等重要途径。由于箱体结构尺寸比较大，采用焊接方法制造箱体。焊接成型能化大为小，以小拼大，特适合制造大型的金属结构和机器零件。原料用15mm的钢板。箱体分为机座和机盖，机座主要是承受各零件的重量，机盖主要受物料的打击，通过村板传递到机盖上。机座是由4块长方形板料焊接成一个长方体，上面四周焊接有法兰盘，连接机盖；图4-8 锤式破碎机总体结构图1-筛架调节装置 2-打击板固定装置上。箱焊有与台座相连的耳板。机座两侧壁开有检查盖，此盖可用来检修锤头，更换锤头；还有当机器卡死，坏了，未破碎的物料将堆积在筛条上，锤式破碎机只能空载启动，未免损坏电机，破坏锤头，所以必须将堆积的物料清楚干净，再开机。10机盖和机座的结构基本