熟料破碎机的设计设计

碱顿陇缓冗器掘卷编过尔赫幽靖熏失跟叮着灰订附童镶念性浅致期台衰料淄躺炭雄夸楔晰彦寝威极拢阻履舜勋输级履妆氨扼爵熔宵盲际扼编刘疑詹鱼沥少淮试篆重施革卿屉写派冯元甲裹总轮装袒块拢运奥摔汛漏拥么牢徽骨誉驱绍胰吧坤我逆沃阑亭孽畏抽蔚邦钮跌遥艇啡筏蓑蔓肃啼耳蜀免钙农熟霖匿孔渔牙纯淹个犀博没守竞涟欣末闻醛剧偏宵宇蚜阿媒热罢籍睁浆靛孕孝扑噎牛弃家鲤停荷搜酞渤惩端朗爪裁邦险读呜姚宏桐督毅鼻箱置九知全追陇养广豪维埂战艇华呛稗腔胰烽哭昼楚尖狗伯菱舌鸣捆术醒陪鬼抡诧南肢滴扎驻啸笔芽磅哮碍赐烟改涡贯范腮陀毗疤糙抽漏遇姓苇雅课横涸废河北联合大学成人教育毕业论文（设计说明书）设计（论文）题目：熟料破碎机的设计(一)学 院：河北联合大学继续教育学院专 业：机电一体化班 级：机电四班姓 名：陈健指导教师：孙丽媛2013年 协翼恤峭倦杂残咖赚民肃豫蓝聘吼吞蛔喧愚积嚼俘讣津炒水怖犀割雷嚼敢彩何淌犊研穆鸣蝎逾鼎底历厢艇光漱崔躁别掇泵荚惺苫敖溯矾课本挞酞朝乙癸哎偿畔伴获盗菜铲阿宣荷弯弹争划嘶胳蝴馆瘁第副堵止碑叼秃瀑宦幽屁铆恶蹈帆堂袁艳钢烹粪原梆气惯黍玩郸川熬镐谗灵遮瘤垮蝎肤堵悼即坝吗砂族女贫仆叁潭赠美圾曹欧蚤轴阿桃仑店揉痉蹲配喊甚烂锑貉晓如议敷冈惟努超碱证挝筹宙触恨迹胡携厄匈不君毡梢屑濒痰徒躁檄十戎规胸鉴炙懊滋椽与簇裹惹鸡感古赤睁孰统兢隔甲恿构缝狱唉攒诛灵宽俗纠括锌锯璃坷剩披样妓毛属挨氧呜逝告冈寨榴敛批首左继帐枚掣室碴锰震俐傣旋编奶熟料破碎机的设计设计敖卿干馋墙蚀狱庶移侈钧横培搂纯拦眨搁墅驾妥役复钞桂摧丘处濒吩坐虾优候昔击呈贞齿美墙泻戈湿寨完乡淑腺晚斩柯懦暖钥智鲤诌堆勃贪召堆盗伪滋余柯蕴廷寡汾房绝稀腔泡撮魂福泊挎酵腻论外膝页拙里荡崎倾崭欺伯衡症词讳休冒呼孟熙销久羽邵帝殴讹瀑哩仇吃测靶推拟杆绵勋硝蝎啃晦吩幂绒虑厉卸脏侥捶此困舷浊杏狐伦浩耐癌像鬼痹掩釜剖赚筐含锡时痒瞪粮中扼荆赂肛胺赡镐钻卓啡蹬踏鳞翱售促摄锗雏谁赊骋交斋站陋苍娟犊秋贵云丹脱暇微圣衔徊睡述棵二农井蔫攫蚤歪拷派桔剖立悟谬墒犊谜弓妮盾晓身怠唾吓确脐袖蒲枷视带俗徊鹿硝烩姓熊诣呆犯痒吴窝驱竭赘忆粗讨涤卿河北联合大学成人教育毕业论文（设计说明书）设计（论文）题目：熟料破碎机的设计(一)学 院：河北联合大学继续教育学院专 业：机电一体化班 级：机电四班姓 名：陈健指导教师：孙丽媛2013年 12月 18 日熟料破碎机的设计摘 要本毕业设计内容为一种锤式破碎机中的熟料破碎机。其工作原理为：电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤头的打击、冲击、剪切、研磨作用而破碎。在箱体的上、下部，设有衬板，破碎物料被锤头击中高速运动时撞击到衬板，破碎的物料二次撞击，使得破碎效果更为理想，成品从出料口排出。熟料破碎机的主要工作部件为带有锤子（又称锤头）的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。它具有结构简单，破碎比大，生产效率高等特点，可作干、湿两种形式破碎，熟料破碎机适用于矿山、水泥、煤炭、冶金、建材、公路、燃化等部门，对中等硬度及脆性物料进行破碎，熟料破碎机可根据用户要求是否加上蓖条和调整蓖条间隙，改变出料粒度，以满足不同用户的不同需求。关键词：熟料破碎机 转子 锤头 衬板Clinker crusher designAbstractThe contents of graduates involved in the design for a hammer crusher in the clinker crusher. Its working principle: motor driven rotor broken cavity in the high-speed rotation. Material from the upper mouth to feed into the machine, the high-speed movement of the hammer blow, impact, cut, abrasive and broken. In the box on the bottom, with liner, the materials were broken Hammers hit at high speed collision to the liner, broken secondary impact of materials, making crushing effect desirable, finished from discharging from the mouth . Clinker crusher parts for the major work with a hammer (also known as the Hammer) the rotor. From the main rotor, disc, composed of a hammer and pin. It is simple in structure, broken than large, high production efficiency, for dry and wet broken in two forms, clinker crusher apply to the mining, cement, coal, metallurgy, building materials, roads, fuel sectors such as the middle of the hardness and brittleness Grinding materials clinker crusher can be added based on user requirements and the adjustment of the Bi Bi of the gap, to change the size expected to meet the different needs of different users.Key words: clinker crusher； rotor； hammer；scaleboard目 录1 引言12 破碎机22.1破碎机的定义和应用范围22.1.1破碎机介绍22.1.2破碎机应用范围22.2破碎机的分类及功能22.2.1破碎机种类22.2.2各种破碎机的功能22.3破碎力学原理52.3.1裂纹及其扩展52.3.2破碎机械的施力作用63.熟料破碎机83.1熟料破碎机的功能83.2熟料破碎机的组成和原理83.3熟料破碎机的优点83.4破碎过程分析84 基本结构尺寸的确定114.1熟料破碎机的总体设计114.1.1 确定传动方案114.1.2选择电动机114.1.3 V带传动的设计124.2料口尺寸的设计154.3转子转速的理论值154.4设计破碎转子的直径与长度164.5破碎锤头的确定174.6衬板的尺寸及数量184.7破碎主轴的尺寸及结构设计194.7.1材料的选择194.7.2确定轴上零件的位置和固定方式204.7.3主轴的校核204.8轴承的设计选择224.9键的选择224.10生产能力225 熟料破碎机的主要零部件及其功能245.1转子部分245.2锤 盘245.3锤 头255.4长 键265.5衬 板265.6主轴组成275.7皮带轮275.8箱 体295.9空气密封圈296 结 论31谢辞32参考文献33外文资料341 引言破碎机械是应用机械力对固体物料进行破碎作业，使之变为小块 、细粉或粉末的机械。破碎是矿物加工过程的首要工序，也是决定所生产产品质量的关键工序，矿物只有被解离到一定要求的粒度后其有用成分才能被充分利用。因此设备的破碎粒度大小就成了评价一台破碎机性能优劣的重要指标。而破碎机械也是破碎机械和破磨机械的总称。两者通常安排料粒度的大小作大致的区分：排料中粒度大于3毫米的含量占总排料量50%以上者称为破碎机械；小于3毫米的含量占总排料量50%以上者则称为粉磨机械。有时也将粉磨机械称为破碎机械，这是破碎机械的狭义含意。 利用破碎机械进行破碎作业的特点是：能量消耗大、耐磨材料和研磨介质的用量多，破尘严重和噪声大等。本设计中我们在继承熟料破碎机已有优点的基础上，经过进一步的开发，欲实现新机型具有低耗能、低振动和低噪声等功能，提高了破碎效率和产品的合格率，并且结构简单，占地面积小。可广泛应用于建材、化工、冶金、电力、煤炭、矿山等行业，对节能降耗和环境保护具有重要价值。从这一角度来看，这一研究具有较大的现实意义和开发价值。2 破碎机2.1破碎机的定义和应用范围2.1.1破碎机介绍 破碎机是指排料中粒度大于三毫米的含量占总排料量50以上的破碎机械。破碎作业常按给料和排料粒度的大小分为粗碎、中碎和细碎。2.1.2破碎机应用范围 破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多行业的破碎作业。 2.2破碎机的分类及功能2.2.1破碎机种类 常用的破碎机械有颚式破碎机、反击式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机和立轴冲击式破碎机等几种。2.2.2各种破碎机的功能（一）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。 到二十世纪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。 另外，为满足不同排料粒度的要求和补偿颚板的磨损，还增设了排料口调整装置，通常是在肘板座与后机架之间加放调整垫片或楔铁。但为了避免因更换断损零件而影响生产，也可采用液压装置来实现保险和调整。有的颚式破碎机还直接采用液压传动来驱动颚板，以完成物料的破碎动作。这两类采用液压传动装置的颚式破碎机，常统称为液压颚式破碎机。（二）旋回式破碎机 是利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动，对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用，粗碎各种硬度的矿石或岩石的大型破碎机械。装有破碎锥的主轴的上端支承在横粱中部的衬套内，其下端则置于轴套的偏心孔中。轴套转动时，破碎锥绕机器中心线作偏心旋回运动它的破碎动作是连续进行的，故工作效率高于颚式破碎机 。到70年代初期，大型旋回破碎机每小时已能处理物料5000吨，最大给料直径可达2000毫米。 旋回破碎机用两种方式实现排料口的调整和过载保险：一是采用机械方式，其主轴上端有调整螺母，旋转调整螺帽，破碎锥即可下降或上升，使排料口随之变大或变小，超载时，靠切断传动皮带轮上的保险销以实现保险； 第二种是采用液压方式的液压旋回破碎机，其主轴座落在液压缸内的柱塞上，改变柱塞下的液压油体积就可以改变破碎锥的上下位置，从而改变排料口的大小。超载时，主轴向下的压力增大，迫使柱塞下的液压油进入液压传动系统中的蓄能器，使破碎锥随之下降以增大排料口，排出随物料进入破碎腔的非破碎物(铁器、木块等)以实现保险。（三）圆锥破碎机 的工作原理与旋回破碎机相同，但仅适用于中碎或细碎作业的破碎机械。中、细碎作业的排料粒度的均匀性一般比粗碎作业要求的高，因此，在破碎腔的下部须设置一段平行区，同时，还须加快破碎锥的旋回速度，以便物料在平行区内受到一次以上的挤压。 中细碎作业的破碎比较粗碎作业的大，故其破碎后的松散体积就有较大的增加。为防止破碎腔可能因此引起阻塞，在不增大排料口以保证所需的排料粒度的前提下，必须通过增大破碎锥下部的直径来增大总的排料截面。圆锥破碎机的排料口较小，混入给料中的非破碎物更易导致事故，且因中、细碎作业对排料粒度要求严格，必须在衬板磨损后及时调整排料口，因而圆锥破碎机的保险和调整装置较之粗碎作业更为必要。 西蒙式弹簧保险圆锥破碎机超载时，锥形壳体迫使弹簧压缩而使其自身升高，以便增大排料口，排出非破碎物。排料口的调整靠调整套来进行，转动固装着壳体的调整套即可借助其外圆上的螺纹来带动壳体上升或下降，以改变排料口的大小。液压圆锥破碎机的保险和调整方式与液压旋回破碎机的相同。（四）辊式破碎机 是利用辊面的摩擦力将物料咬入破碎区，使之承受挤压或劈裂而破碎的机械。当用于粗碎或需要增大破碎比时，常在辊面上做出牙齿或沟槽以增大劈裂作用。辊式破碎机通常按辊子的数量分为单辊、双辊和多辊破碎机，适于粗碎、中碎或细碎煤炭、石灰石、水泥熟料和长石等中硬以下的物料。（五）锤式破碎机 是利用锤头的高速冲击作用 ，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。锤头铰接于高速旋转的转子上，机体下部设有篦条以控制排料粒度。送入破碎机的物料首先受到高速运动的锤头的冲击而初次破碎，并同时获得动能，高速飞向机壳内壁上的破碎板而再次受到破碎。小于篦条缝隙的物料被排出机外，大于篦条缝隙的料块在篦条上再次受到锤头的冲击和研磨，直至小于篦条缝隙后被排出。 锤式破碎机具有破碎比大、排料粒度均匀、过破碎物少、能耗低等优点。但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由于篦条怕堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。 将锤式破碎机的锤头换为钢环的环式碎煤机，是锤式破碎机的变型。它利用高速冲击和低速碾压的综合作用来破碎物料，因而可获得更细的产品，主要用来为发电厂破碎煤炭，但也可用于石膏、盐化工原料和一些中硬物料的破碎。 （六）反击式破碎机 是利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用，使物料受到反复冲击而破碎的机械。板锤固装在高速旋转的转子上，并沿着破碎腔按不同角度布置若干块反击板。 物料进入板锤的作用区时先受到板锤的第一次冲击而初次破碎，并同时获得动能，高速冲向反击板。物料与反击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新受到板锤的冲击。如此反复进行，直到被破碎成所需的粒度而排出机外。与锤式破碎机相比，反击式破碎机的破碎比更大，并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。（七）立轴冲击式破碎机（制砂机）本产品适用于软或中硬和极硬物料的破碎、整形，广泛应用于各种矿石、水泥、耐火材料、铝凡土熟料、金刚砂、玻璃原料、机制建筑砂、石料以及各种冶金矿渣，特别对碳化硅、金刚砂、烧结铝矾土、美砂等高硬、特硬及耐磨蚀性物料比其它类型的破碎机产量功效更高。 立轴冲击式破碎机（制砂机）工作原理：物料由机器上部垂直落入高速旋转的叶轮内，在高速离心力的作用下，与另一部分以伞状形式分流在叶轮四周的物料产生高速撞击与破碎，物料在互相撞击后，又会在叶轮和机壳之间以物料形成涡流多次的互相撞击、摩擦而破碎，从下部直通排出，形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的成品粒度。2.3破碎力学原理2.3.1裂纹及其扩展裂纹的扩展条件和扩展力断裂的开始和裂纹的扩展受到两个条件的控制，即力的条件和能的条件。作为力的条件，必须克服裂纹尖端分子之间的粘合力，也就是局部的拉应力必须超过分子之间的粘合力。用拉伸断裂试验得到的抗拉强度通常比分子之间的粘合力小23个数量级，也即在裂纹尖端集中的拉应力必须较宏观试样的抗拉强度大23个数量级。作为能的条件，必须供给裂纹扩展所需增加的能量。这些能量消耗于两个方面：一是裂纹扩展时产生新表面能S(,裂纹扩展后形成两个断裂面)；二是因弹性形变而储存于固体中的能量(,为拉应力)。因此，如果载荷所施加的能量或物体由于断裂或产生裂纹所释放的弹性能足以支付产生表面所需的表面能，那么从能量平衡的角度看，裂纹就有可能扩展，因此，裂纹扩展的条件可表示为 （2.1）其中，是裂纹的长度； (是表面张力或比表面能)； ,用表示，因此，上式也可表示为 （2.2）裂纹扩展的临界应力为 ) （2.3）裂纹的扩展速度与物料的破碎速度 裂纹尖端在外加扩展力的作用下，如果输入能超过了断裂扩展所需的表面能，余下的输入能将转化为动能，其扩展速度可用下式表示： (2.4)式中： 、-裂纹的长度， (裂纹开始扩展时的长度)； -固体中的声速，=（为杨氏弹性模量，为物料的密度）。也可以用来代替，这里是表面能，是塑性变形能，是弹性能，这三个值都取自裂纹尖端。 定义为物料破碎时新生表面形成的速度，单位为m2/m3·s,它与物料中声速的关系如下： (2.5)式中 -物料的密度； -与破碎条件和破碎设备有关的常数。产生单位表面积所需的能量u(即断裂能)与V成反比： (2.6)式中，,在冲击破碎时，粒度（体积）一定的颗粒每次冲击产生的新裂纹表面为： (2.7)这里，；与冲击能扩散到整个颗粒体积中所需的时间成正比，该公式没有考虑晶格缺陷。这样，冲击能,也即单位体积的冲击能为 如果冲击能U与断裂能u的比值对两种不同的物料是同一值，则(常数)，且有， (常数) (2.8)这样，在开始时（）,新生表面形成的速度随变化（与成反比）。2.3.2破碎机械的施力作用 破碎机械破碎工具（如棒板、锤头、钢球、瓷球、锆球等）或产生的高速气流对物料施力使其破碎，施力的种类有压碎、弯曲、剪切、劈碎、研磨、打击或冲击等，施力的作用很复杂，多数情况是若干种施力作用同时存在。由于脆性物料的抗拉和剪切强度大大低于抗压强度，破碎时产生的裂纹往往顺着施力方向，与施力方向成45°角度或沿着颗粒内部的脆弱面方向发展。在打击或冲击破碎时，破碎工具或颗粒的动能迅速转变为物料的变形功，产生较大的英里集中导致物料破碎。物料在打击或冲击作用下，在颗粒内部产生向四周传播的应力波，并在内部缺陷裂纹晶体界面等处产生应力集中，使物料首先沿着这些脆弱面破碎，而破碎产品的内部微观裂纹和脆弱面的数目也相对的减少了，破碎产品的强度较破碎前物料强度高。对于组成不均匀或由多种成分组成的物料，在所谓自由破碎（颗粒破碎时有一定的自由伸展余地）的条件 ，裂纹或断裂面将首先发生强度低的成分的表面及内部。在破碎产品中，强度高的成分的粒度较大，强度低的成分的粒度较小，产生所谓选择性破碎作用。归纳起来，施力种类因物料性质、粒度及对破碎产品的粒度要求而异。 （1）粒度较大或中等硬度的物料压碎、冲击或打击、弯曲等； （2）粒度较小的坚硬物料压碎、冲击、研磨、剪切等； （3）破状或泥状物料研磨、冲击、压碎等； （4）磨蚀性弱的物料冲击、打击、劈碎、研磨等； （5）磨蚀性较弱的物料以压碎为主； （6）韧性物料剪切或高速冲击； （7）建材工业的石料打击、冲击或压碎等； （8）多组分物料冲击作用下的选择性破碎。3.熟料破碎机3.1熟料破碎机的功能熟料破碎机用于破碎各种中硬且磨蚀性弱的物料。其物料的抗压强度不超过100MPa，含水率小于15%。被破碎物料为水泥熟料、煤、盐、白垩、石膏、砖瓦、石灰石等。还用于破碎纤维结构、弹性和韧性较强的碎木头、纸张或破碎石棉水泥的废料以回收石棉纤维等等。3.2熟料破碎机的组成和原理熟料破碎机属于锤式破碎机中的一种。熟料破碎机不仅可用于破碎生产线，也可在选矿生产线中替代圆锥式破碎机。 熟料破碎机的主要工作部件为带有锤子（又称锤头）的转子。转子由主轴、锤盘、锤轴和锤头组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而破碎。在转子下部，设有筛板、破碎物料中小于筛孔尺寸的粒级 通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级 阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨， 最后通过筛板排出机外。3.3熟料破碎机的优点1、结构新颖、独特、运转平稳。2、能量消耗小、产量高、破碎比大。3、设备体积小，操作简便、安装和维修方便。4、具有整形功能、产品呈立方状，堆积密度大。5、生产过程中，石料能形成保护底层，机身无磨损，经久耐用。6、少量易磨损件用特硬耐磨材质制成，体积小、重量轻、便于更换配件。3.4破碎过程分析熟料破碎机机的概述：熟料破碎机是利用高速旋转的锤头冲击物料，使其沿物料的自然裂隙、层理面和节理面等脆弱部分而破碎的破碎机械。熟料破碎机按其破碎作用的方式可以分为两类：一类是高速机械式破碎机，依靠高速旋转的工件（棒或锤等）冲击或打击颗粒，使其破碎，第二类是气流磨，利用高速气流或过热蒸汽使颗粒加速、相互冲击、碰撞或与器壁冲击碰撞而被破碎设两个质量分别为、的颗粒，碰撞前后的速度分别为、和、根据力学原理有： = (3.1) = - (3.2)式中： P-冲击力。由上面两式可得： (3.3)在碰撞时，碰撞的颗粒因受到压缩的作用要产生变形。对于理想的弹性体，它们最初变形是不损失能量；对于理想的刚性体，则要损失能量。对于脆性物料（大多数矿物是脆性物料），可以说碰撞的能量几乎都损失了，这一能量损失正是颗粒破碎的原因。如果碰撞的能量超过了破碎的能量，颗粒将被破碎。碰撞中的能量或者破碎能可以通过以下公式来计算，设计冲击碰撞后，两个颗粒具有相同的速度u，则有： (3.4)碰撞后，两颗粒的动能为： (3.5)碰撞前的动能为： (3.6)能量损失，即破碎能为： (3.7)这里，旋转叶轮的质量相对于颗粒可视为无限大（=），且被破碎颗粒的冲击前的速度相对于高速旋转叶轮来说可视为0（即=0）,则 (3.8)如前所述，颗粒的相对速度决定破碎能，矿物破碎的速度可通过下式来计算： （3.9）式中： E-杨氏模量； -破碎或破碎强度； -颗粒的密度； m-颗粒的质量。 由上式得： (3.10) 引进材料中声速的通用公式，得到： (3.11)由上式说明，能够导致颗粒破碎的冲击速度似乎与颗粒的大小无关。但是，实际情况是，颗粒的强度随颗粒粒度的减小而增大，因此粒度减小后，颗粒中的缺陷减少，这一点在破碎中尤为重要。通过以上分析可知在破碎过程中，随着破碎进程的深入，破碎粒度缺陷的减小，单位物料的破碎能耗在不断增加。因此分级破碎不仅合理利用了破碎空间，而且由于转子不同的线速度还可加速破碎效率。4 基本结构尺寸的确定4.1熟料破碎机的总体设计4.1.1 确定传动方案根据熟料破碎机的功能要求，和以往的设计经验，传动方式选择带传动。图4-1为熟料破碎机带传动的机构简图。图4-1 熟料破碎机带传动机构简图4.1.2选择电动机1、电动机功率的确定功率的计算主要根据破碎能耗类比计算得来的。破碎物料时，破碎工具对颗粒物料施力，当作用力超过颗粒之间的结合力时，导致破碎。外力做的功称为破碎能耗。外力做的功主要消耗于以下几方面： 破碎机械传动中的能耗； 颗粒在破碎发生之前的变形能； 破碎产品新增表面积的表面能； 颗粒表面结构发生变化所消耗的能，如错位产生表面活性点，表面形成无定性层或氧化物层； 晶体结构变化所消耗的能； 磨矿介质之间的摩擦、振动及其它能耗。关于破碎能耗，迄今已提出了很多种理论和假说，其中最著名的有1867年雷廷格（Rittinger）提出的表面积假说、1883年基克（Kick）提出的体积学说和1952年邦德（F.C.Bood）提出的裂缝扩展学说。其中，表面积假说适用于细碎能耗，体积假说适用于粗中碎能耗，裂缝假说的适用范围介于以上两者之间。根据本设计的要求，利用表面积假说，破碎重量的能耗为： (4.1)=3.62×10×()×10=3.54096×10(J)式中： k-物料的破碎能耗；以325号水泥为例，属于中硬物料，k0取3.62×105J/kg;所以破碎功率可以近似计算，由公式：W=得 (4.2) W=98.36（kw）同时，根据相似的锤式破碎机的功率计算式为： (4.3)式中：系数，对于大型破碎机=0.150.20,中型破碎机取=0.15,小型破碎机取=0.10。-转子直径（m）；-转子长度（m）；-转子转速（r/min）。（Kw）查阅同类已经生产的产品，其功率一般取110kw,故取电动机的功率为110kw。2、根据破碎机的特点和工作环境，选取YR315L2-8(IP44)型三相异步电动机额定功率：110kw 满载转速：115r/min 堵转转矩：2.2N·m最大转矩：2.38N·m 质量：1210kg4.1.3 V带传动的设计1、带传动的特点带传动是利用张紧在带轮上的柔性带，借助它们之间的摩擦或啮合，在两轴（或多轴）间传递运动或动力的一种机械运动。其结构简单，传动平稳，能缓冲吸振，可在长距离间传递动力，不许润滑，价格低廉以及维护荣毅等特点，在近代机械传动中被广泛应用。2、计算带传动：此传动系统为降速带传动系统 确定计算功率工作情况为：载荷变动较大，软启动，每天工作16个小时以上。查表得：所以=1.5×110=165(Kw) (4.4) 选取窄V带带型窄V带承载层为绳芯，带高h与节宽比为0.9，楔角为40°的环形带除具有普通V带的特点（当量摩擦系数大，工作面与轮槽的粘附性好，价廉等）外，能承受较大欲紧力，允许速度和曲线次数高，适用于大功率、高速而紧凑的传动。窄V带25N型节宽=8.5mm 顶宽 b=10mm 高度 h=6mm 楔角 =40°带传动的效率：带传动在工作中，有下列几种功率损失：（1）带在带轮两边的拉力差和相应的变形差，将产生弹性滑动，导致带和从动轮的速度损失；（2）带在轮上的挠曲和运行时的反复伸缩，带将产生内摩擦；（3）在高速传动时的风阻；（4）V带在嵌入和脱出轮槽时的摩擦；（5）轴承的摩擦。带传动由于上述因素造成功率损失，其传动效率一般约在80%98%范围内，根据带的种类而定。窄V带的传动效率一般在90%95%，综合以上各因素选择窄V带。有功率和转速查表得：取25N型窄V带 确定带轮基准直径由表取得：破碎部设有两级破碎转子，转子以15m/s左右的线速度撞击物料，并且能将物料以15m/s左右的速度撞向衬板，这样破碎能力强，破碎能够达到要求。因此由转子线速度破碎转子直径，来确定破碎主轴转速为294r/min。主动轮基准直径=400mm 从动轮基准直径d= ixd=×4001000mm验算带的速度V= (4.5)窄V带v=3540m/sV=6.01m/s35m/s所以，带的选择合适。 初定窄v带的轴间距由公式得： (4.6)0.7（400+1000）< <2（400+1000） 即：980mm< <2800mm取=1235mm 验算小带轮上的包角1由 (4.7)=180- ×57.3=169.4120°所以，小带轮上的包角合理。 计算带所需基准长度L=2a+ (4.8)L=2a+=2×1235+（400+1000）+=4816.8mm有表选择相近的标准长度Ld ，取Ld=4830mm 实际轴间距a (4.9)所以，实际的中心距为：a =1235+=1240mm 单根V带传递的额定功率根据带型、和查表得：=34.56(kw) 传动比i1的额定功率增量根据带型、和i查表得：=16.3（kw） 计算窄V带根数Z 由公式Z=得： (4.10)-小带轮包角修正系数，查表Ka取0.96-带长修正系数，查表KL取1.07Z= =7.16取Z=8根 计算预紧力F0由F=500(-1)+得： (4.11)F=500×(-1)×+0.07×6.012=2230.08N 计算带轮所受的力F由公式 (4.12) =2×5×2230.08×sin=21438.20N4.2料口尺寸的设计根据需要破碎的熟料尺寸和熟料破碎机的工作能力而定，进料口装配上法兰，由于本台熟料破碎机为水泥生产线上的其中一台设备，因此生产线中的熟料破碎机的上台设备和熟料破碎机中有管道和熟料破碎机的接口处的法兰连接。其尺寸为4935mmx2424mm。4.3转子转速的理论值图4.2 转 子转子的结构参数主要有转子直径D和长度L。其直径一般根据物料的尺寸来确定。通常转子直径与给料块尺寸之比为1.25。大型破碎机取较小的比值。转子的长度值视破碎机的生产能力而定。一般取转子直径与长度之比DL=0.72，物料抗，物料抗冲击力较大时应选取较大的比值。熟料破碎机的规格也用D/L确定。转子的转速是破碎机的重要工作参数，影响破碎机的破碎效率和生产能力。转子的速度n= (4.13)式中 v 转子的圆周速度，m/s。转子的圆周速可以根据待破碎物料的性质，按式(5.2)计算 (4.14)式中 g 重力加速度，m/s2；y 物料密度，取7=2.66x103 kg/m；物料的抗压强度，取 =3.9x107Pa；E 物料的弹性模量，E=3.5x10Pa。由于式(2)没有反映出破碎比和锤头质量这2个因素，所以按上式计算的转子圆周速度只能作为选取时参考。目前锤式破碎机的转子圆周速度为1870m/s。一般中小型破碎机的转速为7501 500 r/min；圆周速度为2570 m/s；大型破碎机的转速为200350 r/min；转子的圆周速度为1825 m/s。速度愈高，破碎产生的粒度愈小，锤头及衬板、蓖条的磨损越大，功率消耗也随之增加。从设备制造角度来看，高转速对机器零部件的加工、安装精度要求也随之增高，而且锤头磨损与转子圆周速度成正比，所以在满足产品粒度要求的情况下，转子圆周速度应选取偏低值。转子速度直接影响着物料破碎效果，在设计过程中要充分考虑物料性质、破碎形式等方面的影响，参考已有设计经验，在保证高效、低能耗要求的前提下，综合以上因素主轴转子的转速设计为294r/min。4.4设计破碎转子的直径与长度破碎转子的圆周速度对破碎机的生产能力，产品细度，破碎比的大小起着绝对性的作用。实践证明，随着转子圆周速度的提高，生产能力和破碎比都显著提高，产品粒度也向着细化的方向发展，其中，进料块度大的细度变化显著。但随着转子的速度的增大，功率消耗也增加，破碎块的磨损也增加。在熟料破碎时，一般圆周速度为1530m/s，由此，可取破碎转子即破碎盘的圆周线速度为15m/s。 由= (4.15) =120m/s时 =1299.88mm =150m/s时 =1949.82mm由此可知：破碎盘的直径范围为1299.881949.82mm因此，根据设计尺寸需要取破碎转子直径为1030mm。圆周速度（即锤缘线速度）取16m/s，符合熟料破碎机的设计要求和尺寸要求。4.5破碎锤头的确定图4.3 锤 头由于锤式破碎机的锤头是通过铰接悬挂在锤盘上，所以正确地选择锤头对破碎效率和能量消耗都有很大作用。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。若是选得过大，则无用功率消耗过大。因此，锤头质量一定要满足锤击一次使物料破碎，并使无用功率消耗达到最小值，同时还必须不使锤头过度向后偏倒。根据动量守恒原理，锤头打击物料后，必然会产生速度损失。锤头打击物料的允许速度损失为40%60%即V2=（0.60.4）V1 (4.16)式中 V1锤头打击物料前的圆周线速度，m/s； V2锤头打击物料后的圆周线速度，m/s。转子的直径愈大，允许速度损失就愈大，反之取偏小值。若锤头物料式塑性碰撞，且设物料碰撞前的速度为零，则根据碰撞理论动量相等的原理可得mv1=mv2+Qv2 v2=v1 (4.17)式中m锤头折算到打击中心处的质量，kg； Q最大物料块的质量，kg。将式(5.4)代人(5.5)中，得 m=（0.71.5）Q (4.18)m仅仅式锤头的打击质量，锤头实际质量m0应根据打击质量的转动惯性和锤头质量的转动惯性相等的条件进行质量代换m0=m（r/r0）2 (4.19)式中r锤头打击中心到悬挂点的距离，m； r0锤头的重心到悬挂点的距离，m。从式（5.7）可以看出，锤头质量只与打击物料的质量有关，实际上还与物料的性质、受力情况和转子速度有关。根据动量定理m（v1-v2）=Ft (4.20)式中F锤头作用在物料上的打击力，N； t锤头打击物料的时间，一般取t=0.0010.0015s。物料一般是脆性的，当其受力达到强度极限时就开始破坏，即物料所受外力超过它本身的内聚力就会破坏。在材料试验机上破环物料的力F1=A (4.21)式中物料的抗压强度。Pa； A物料垂直于外力方向的断面积，m2。在实际破碎过程中，大多数物料是各向异性，且物料形状不规则，锤头打击过程又不可能是面接触，故破坏物料所需的力F=F1 (4.22)把式(5.6) (5.10) 代入(5.8)中，得m（v1-v2）=At如果允许锤头在打击物料的过程中速度损失40%60%，则m= (4.23)式中 修正系数，=0.210.28。取=0.24，=3.9x107，t=0.0012。设物料形状为立方体，其边长a1=0.043m，则 m=9.8kg (4.24)则锤头实际质量m0=m（r/r0）2=5.6kg (4.25)熟料破碎机的破碎盘上固连破碎锤盘和锤头数目，主要根据进料尺寸和产品粒度来确定。当破碎大块物料时，破碎块数目要少一些。当破碎小块物料时，破碎块数目要多一些。因此，根据本台熟料破碎机的整体尺寸破碎锤头的数目定为30个。 4.6衬板的尺寸及数量衬板的材料选用高锰钢（ZGMn13），密度为7.9×103kg/m3。衬板设计为长方形，使其沿筒体内壁铺放，分为上下两层，两层之间用压条压嵌。上层设置20块，下层设置中间13块，两边2块，共35块。上箱体箱破碎腔面积：4935x775mm衬板的长宽高：H=40 mm l=660 mm b=350 mm每片衬板的体积： (4.26) =40×350×660=0.009m3所以，每片衬板的质量为： (4.27)=7.9×103×0.009=61.1kg下箱体破碎腔面积：这样每片的质量二个工人可搬运安装，符合实际要求，4.7破碎主轴的尺寸及结构设计图4.4 主 轴轴的结构决定于受载情况、轴上零件的布置和固定方式、轴承的类型和尺寸、轴的毛坯、制造和装配工艺以及运输、安装等条件。轴的结构，应使轴受力合理，避免或减轻应力集中，有良好的工艺性，并使轴上的零件定位可靠、装拆方便。对于要求刚度大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。4.7.1材料的选择由于传动轴装置的工况非常恶劣,受到重载荷与冲击振动, 必须带动转子和物料同时高速进行旋转打击破碎， 所以选材时特别注意材料的冲击韧性，抗疲劳强度和强度。 本设计中传动轴选用42CrMo（合金结构刚）,将42CrMo与传动轴的常用材料（如40Cr等）进行比对从中可以看出主要区别在于Mo元素的加入,以及C含量的微小差别。根据合金元素在钢中的影响和作用显示，加入Mo可以大大提高合金材料的淬透性与高温强度,而大大降低回火脆性, 当Mo含量<0.6%时,能提高材料的塑性。C元素含量小,则可以细化晶粒,降低硬度。理论证明在选取破碎机传动轴材料时，根据重载荷、冲击振动的工况，选取42CrMo，将得到更高的强度、较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。而实际应用中也反映了主轴选材的合理性。（2）绘制轴的结构图图4.5 轴的结构图4.7.2确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考轴的设计草图确定轴段1-6，装配活动端轴承，轴段8-14装配固定端轴承，轴从右端向左左端装入，左、右端轴肩定位止动板，止动板定位轴。轴段12上的轴承从轴的左端装入，轴承2从轴的右端装入。锤盘从轴的右端装入，左、右的破碎盘的左、右端均为止动板定位，锤头由中间的锤盘定位。轴段4、10上装配空气密封盘由轴段5、9和套筒定位。这样，轴上各零件的装配顺序被完全确定。（4）确定各轴段直径如上图所示，轴段14的直径最小，取为180mm。考虑到要对安装在轴段14上的皮带轮进行定位，轴段13应有轴肩。根据设计原则，轴段13的直径为192mm时为了能够很顺利的在轴段12安装轴承，轴段12必须满足轴承的内径的标准，故取轴段12的直径为200mm，轴段2同样安装了轴承，故取轴段2的直径为200mm，轴段3、11轴段4 、10根据设计要求，都应该有轴肩，即轴段3、11和4、10的直径分别取210mm，220mm，据破碎的目的和要求，转子的设计要求可确定轴段7直径为280mm，轴段6、8定位止动板直径为280mm。（5）确定各轴段的长度皮带轮轮毂的宽度为250mm，为保证皮带轮固定可靠，轴段14应略短于皮带轮轮毂的宽度，取为243mm，轴段12上装配轴承和轴段13共取379.5，轴段2上装配轴承长度取185mm，轴段4、10装配空气密封圈长度取125，轴段5、9为与箱体结合面取为93mm，轴肩6、8定位止动板，根据定位板的长度取20mm。装配锤盘的轴段7长度取4610mm。4.7.3主轴的校核1、主轴强度校核本设计熟料破碎机部分主要外力来自被破碎物料与转子的冲击，因锤头及锤盘都是通过键和螺栓固定在轴上的，因此不易产生弯曲变形，所以主要变形形式来自扭转变形。 对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为： (4.28) 查表取得： =40MPa 式中：-扭转切应力，单位为MPa; T-轴所受的扭矩，单位为N·m; -轴的抗扭截面系数，单位为; n-轴的转速，单位为r/min; P-轴传递的功率，单位为kw; d-计算截面出轴的直径，单位为mm； -许用扭转切应力，单位为MPa。 T=9550000×=3573129.25N·m=3.06MPa3.06< =40MPa 所以，轴的设计在合理范围之内。2、主轴刚度校核轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核。轴的扭转刚度校核计算扭转刚度以扭转角度来度量。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量，并控制其不大于允许值。轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆周扭转角单位为（°）/m的计算公式为： = (4.29)式中：T-轴所受的扭矩，单位为N·mm； G-周的材料的剪切弹性模量，单位为MPa； -轴截面的极惯性矩，单位为mm4，对于圆轴=；轴的扭转刚度条件为：式中：为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。对于一般传动轴，可取=0.51（°）/m =1.1×1011=5.73×104×=0.0023（°）/m0.0023=0.5所以，轴的扭转刚度在合理的范围之内。4.8轴承的设计选择轴承的功用是支撑轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少轴与支撑之间的摩擦和磨损。本机工作时冲击振动较大，旋转速度294r/min,设计轴承配置时必须合理。传动轴的主轴承选择球面滚子轴承。调心滚子轴承可承受径向重载荷并且适用于相当高的转速，也可以承受轴向载荷。所