建筑垃圾破碎机设计概述

噬石建筑垃圾破碎机设计摘 要在国民经济建设中，旧建筑拆除过程中，必然会产生大量钢筋混凝土。钢筋混凝土内的钢筋可以回收利用，混凝土破碎后，也同样可以回收利用，钢筋混凝土的破碎工艺和机械设备成为一个国家社会发展水平和综合实力的重要衡量指标。我国经济正处于高速发展期，基础设施建设成为国内投资最主要的方式。因此，水泥作为最主要的原材料之一，必然也处于扩张阶段水泥生产过程中，大部分原料要进行粉碎，如石灰石、黏土、铁矿石、煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此建筑垃圾破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。破碎过程要比粉磨过程经济方便，合理选择破碎设备非常重要，物料入磨前，尽可能将大物料破碎至均匀、细小的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高磨机产量，同时也有利于物料的均匀化，提高配料的准确性。破碎机种类包括：颚式破碎机，反击式破碎机，冲击式破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、旋回式破碎机、复合式破碎机等。反击式破碎机由转子，上盖，底座，后架四大部分组成，上盖既是破碎机的外壳，又是与内部结构相辅相成的组成部分，上盖内部的衬板对于石料破碎的粒度和破碎机的工作效率起到至关重要的作用。上盖的设计既要要求外形的美观又要具有实用性，一台机器外观设计过于花俏会造成加工工艺复杂、制造成本上升，过于臃肿，会造成运输困难的同时也增加了制造的成本。我在设计过程中着眼于功能性，节约材料，机身轻便，外形大方几个方面，特别是制作材料的选取，选择的材料要兼具经济性和耐用性。关键词：破碎机；噬石建筑垃圾；工作效率；外观AbstractInnationaleconomicconstruction,cementistheindispensablebasisofrawmaterials.Asanimportantbasicindustry,cementindustrydevelopmenthasbecomeanationalandsocialdevelopmentlevelandcomprehensivestrengthisimportantmeasureindex.Theeconomyofourcountryisintheperiodofrapiddevelopment,infrastructureconstructionhasbecomethemainmodeofdomesticinvestment.Therefore,thecementasthemainrawmaterialalsointheexpansionphase.Intheprocessofcementproduction,mostoftherawmaterialtobecrushed,suchaslimestone,clay,ironore,coalandother.Limestoneistheproductionofcementdosageisthebiggestrawmaterial,afterminingoflargesize,highhardness,thereforelimestonecrusherincementplantmaterialcrushingoccupiesafairlyimportantposition. Crushingprocessthangrindingprocessiseconomicalandconvenient,reasonableselectionofcrushingequipmentisveryimportant,thematerialintothegrinding,asfaraspossiblethelargecrushingtouniform,finegranularity,soastoreducethegrindingequipmentload,improvemilloutput,butalsoconducivetothematerialuniformity,highaccuracyofbatching.Categoriesinclude:crusherjawcrusher,impactcrusher,impactcrusher,conecrusher,hammercrusher,gyratorycrusher,compoundcrusheretc. Strikebacktypecrushingmachineiscomposedofarotor,cover,abase,arearrackfourparts,theuppercoverisbrokenmachineshell,andisassociatedwiththeinternalstructureofcomplementcomponent,theinsideoftheuppercoveroftheliningboardforstonecrushinggranularityandthecrusherworkefficiencyplaysanimportantrolein. Coverdesignnotonlytorequesttheappearanceandpracticability,amachinedesigntoofancywillcausecomplexprocessingtechnology,manufacturingcostrises,bloated,willcausethetransportationdifficultyalsoincreasesthecostofmanufacture.Iaminthedesignprocess,focusingonthefunctional,materialsaving,lightbody,generousappearanceaspects,especiallyinmakingtheselectionofmaterials,materialsselectedtobotheconomyanddurability.Keywords:cement,limestone,strikebacktypecrushingmachine,theuppercover 目录摘要2Abstract3目录4第一章绪论51.1 破碎机的发展状况71.2 建筑垃圾破碎机的应用81.3 各种建筑垃圾破碎机的特点91.4 基于建筑垃圾的反击式破碎机发展方向91.5 建筑垃圾破碎机的优缺点10第二章建筑垃圾破碎机的总体方案及结构设计122.1 建筑垃圾破碎机的工作原理122.2建筑垃圾破碎机的结构和布置形式152.3破碎的目的和意义16第三章建筑垃圾破碎机的设计计算183.1动力系统转子转速的计算183.2 传送带的设计与计算183.3 液压缸设计与选型223.4生产率的计算13.5主电动机的选择及传动比的分配13.6主轴的设计23.7 V带传动的设计计算23.8 后反击部的设计5第四章 各主要零件强度的校核计算84.1 主轴的强度校核84.2滚动轴承的校核及寿命计算94.3 键联接的设计与校核10第五章 基于ANSYS的关键零部件有限元分析115.1关键零部件有限元模型的建立115.2关键零部件有限元模型网格划分125.3关键零部件载荷和约束的确定145.4求解和后处理155.5结果分析15致谢19参考文献20第一章 绪论 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械设备的用途广泛，因结构功能的不同而不同，现在社会是工业社会，各种各样的设备层出不穷，从而来代替繁杂的手工作业，达到高效率，高精度的适应现代化生产的要求。人类在发展，科技在进步，这样就迫使机械设备面临着严峻的挑战，需要有技术，有能力能够不断地开发新的设备，新的项目来满足现代化大生产的需求。这样就对我们的设计人员，开发人员有着严格的要求和需要面对严峻的挑战，只有这样，才能满足当下社会化大生产的需求，通过团队的合作，开发出一系列满足现代化工业发展的设备，从而提高我国在世界上发达工业国家的地位。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断现有设备，从而不断地创新，不断地研发，从而来满足现代化工业大生产的需求，为国家的工业发展做出贡献。 机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。机械工程学是一门历史悠久，不断创新不断进取的学科，随着时代的变更和人员的更替，机械工程的发展十分迅猛，并且随着社会主义的进步和发展，机械工程学也在不断地随着完善，不断地进取，就目前来说，机械工程学科知识覆盖面广，内容丰富，符合当代工业发展的需求。通过研读机械工程学中所涉及到的内容，可以使读者对机械工程系统有一个系统的认识，能够让人真正体会到机械行业里的知识覆盖范围之广，发展之迅猛，能够让读者们更加切实地体会学习机械工程学的必要行和必然行，为以后进入社会参加工作打下牢固的基础，同时，也可以满足工作以及社会主要的发展的需求。所以学习机械工程学，是每一个志愿从事机械行业事业的学生和读者的必要选择，通过研读机械工程学，能够使学生们对机械工程的发展和现状有一个系统的认识，能够切实地体会到机械工程学的博大精深，进而为以后参加工作，和设计开发设备打下牢固的基础。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 随着社会的进步，原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位31%、锰矿石品位22%。绝大多数的原矿需要破碎和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备研究的主题，“多碎少磨”是节能、降耗的重要措施，其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。反击式破碎机的生产效率高，排料粒度小而均匀，可将矿岩从350mm破碎到10mm以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。 破碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。1.1 破碎机的发展状况反击式破碎机的发展史可以追溯到19世纪50年代，当世界上第一颚式破碎机诞生于美国时，不久以后随着生产力的发展，颚式破碎机已经不能满足破碎技术的需要，于是在颚式破碎机的基础上，人们又设计出了反击式破碎机。到目前为止，破碎机行业已经走过了相当长的一段时间，中国的破碎机行业也日渐成熟。也有很多的机械设备制造厂家不断的崛起，为中国机械的发展做着巨大的贡献。 河南红星机械设备是一家专业从事研究-生产-销售为一体的制砂机、砂石生产线、破碎机等制砂设备专业制造供应商。红星机械有先进研发生产设备，在科技研发方面有骄人的业绩，公司所研发的破碎机、砂石生产线、制砂机、砂石设备深受用户的好评，远销国内外。我厂长期坚持质量兴业的创业思想，奉行“用户满意”的服务宗旨，以“诚实信用、实事求是”为经营之本。多年来，红星机械的破碎机都是行业内的畅销产品，我们做破碎机也越来越专业。近年来，红星机械对于国内外破碎机行业进行了分析，得出国内外反击式破碎机存在这技术差别。从本质意义上来说，未来破碎机的发展趋势离不开一下几个方面。1） 由于现代工业加工设备的限制，有些零件原来加工不出来，所以破碎机的整体精度跟不上，这样就要求未来破碎机的零部件的加工精度需要保证，需要通过高精度的加工设备来加工破碎机的零部件，这样便于保证精度。2） 必须不断地研发出新型的板锤以及反击部，从而来适应不同物料的需求3） 综合运用PLC控制技术，通过程序来控制破碎机的运行以及代替人工繁杂的劳动，提供生产效率4）破碎机的结构不能太过单一，需要不断地研发新机型来满足不同客户群的需要。5）必须研发属于我们国家的自主产品，对必要的结构进行不断地创新和完善才能满足现代工业的需要。 我国的工业发展正在蒸蒸日上，迫切需要有技术有实力的团队来研发新型的破碎机，相信通过国家的支持，和我们的努力，技术创新的篇幅一定会不断扩大。1.2 建筑垃圾破碎机的应用 反击式是破碎机主要应用于水泥，矿山等的生产开采过程中。此类设备破碎能力强，生产效率高，通过大功率的三相电机带动V带轮实现转子的高速旋转，从而带动转子上面板锤的高速旋转，从而对倒进腔体的物料进行高速的破碎。该设备运行平稳，破碎能力强，可以根据不同的物料选择不同的速度来进行破碎，是水泥生产，矿上开采的首选设备。1.3 各种建筑垃圾破碎机的特点 现在工业中应用的破碎设备种类繁多，其分类方法也有多种。破碎设备可按工作原理和结构特征划分为：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、冲式破碎机和磨碎机等。 1. 颚式破碎机破碎工作是靠动颚板周期地压向固定颚板，将夹在两颚板之间的物料压碎。 按照动颚运动的轨迹，可分为简单摆颚式破碎机与复杂摆动颚式破碎机。颚式破碎机俗称老虎口，是历史悠久的破碎机之一，至今仍是破碎硬物料最有效的设备。 2. 圆锥破碎机 圆锥破碎机是借助于旋摆运动的圆锥面，周期地靠近固定锥面，使夹于两个锥面产品物料受到挤压和弯曲而破碎。它可以分为用于粗碎的旋回破碎机和用于中细碎的圆锥破碎机。 3. 辊式破碎机 辊式破碎机的工作部分是两个相对回转的辊子。辊子表面可以带齿牙，称为齿辊式破碎机。它以劈裂破碎为主兼有挤压的断破碎，按齿辊数目又可分为单齿辊、双齿辊与多齿辊破获碎机。 4. 冲击式破碎机 锤式破碎机和反击式破碎机都是冲击式破碎机。这种破碎机，有一个高速旋转的转子，上面装有冲击锤，当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤子击碎或从高速旋转的转子获得能量，高速抛向破碎机壁或特设的硬板而被击碎。 5.磨碎机 磨碎机是一个两端带有中空轴颈的空心圆柱筒，物料从圆筒一端进入，产物从另一端排出。筒内装有磨碎介质（钢球、钢棒或砾石），根据磨碎介质的不同，磨碎机分为球磨机、棒磨机或砾磨机。筒体转动时将介质带到一定高度而下落，对物料产生冲击与磨剥作用，使物料粉碎。1.4基于建筑垃圾的反击式破碎机发展方向 纵观破碎机的发展历程，反击式破碎机的发展史可以追溯到19世纪50年代，当世界上第一颚式破碎机诞生于美国时，随着生产力的发展，不久以后颚式破碎机就已经不能满足破碎技术的需要，于是，在颚式破碎机的基础上，人们又设计出了反击式破碎机。 纵观近年来我国反击式破石机的总体状态，发展前景可谓非常广阔，总的来说，未来国内外反击式破碎机的发展方向主要表现在以下几个方面： 第一，需要对现有的反击式破碎机结构进行改进，提高反击式破碎机的对中硬矿石的破碎能力和设备维护的方便性，其主要集中在板锤、转子结构的改进以便于板锤的更换和装卡;反击架(破碎腔形)的结构优化，提高矿石的一次破碎率和能量的利用率。 第二，应用现代机电一体化技术和现代控制方法（如液压技术、电子技术），不断提高反击式破碎机的自动化程度，减少工人的劳动强度，提高生产率。例如:应用现代计算机辅助设计优化反击架的结构参数，提高对能量的利用率和矿石的一次破碎率。 第三，为适应市场和客户的需要，反击式破碎机正向系列化规格化，大型化发展。第四，坚持技术创新，逐渐摆脱对产品的单一引进和模仿。1.5建筑垃圾破碎机的优缺点反击式破碎机的优点：、构造简单、尺寸紧凑、能量利用充分，简化生产流程，单位产品的功率消耗小、生产能力大。、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，可以选择性破碎，大块物料受到较大程度的粉碎，而小块物料则不致被粉碎得更小。、在相同的喂料粒度和生产能力的条件下，其质量系数远比其它破碎机大、转子的速度灵敏影响产品粒度。、制造维修方便，工作室无显著不平衡震动，无需笨重的基础1.5.2反击式破碎机的缺点：、不设下蓖条的反击式破碎机不能控制产品粒度，同时难于生产单一粒度的产品，产中有少量大块。、作粗碎和单机破碎时，需严格控制最大进料粒度。、防堵性能较差，不适宜破碎塑性和粘性物料，在破碎硬质物料时，板锤和后反击部磨损较大，运转时噪音较大，产生粉尘大。第二章建筑垃圾破碎机的总体方案及结构设计2.1 建筑垃圾破碎机的工作原理反击式破碎机的工作原理是通过不断旋转的板锤，对送入破碎腔内的物料产生高速冲击而破碎，且使已破碎的物料沿切线方向以高速抛向破碎腔另一端的后反击部，再次被破碎，然后又从后反击部抛射到转子上面的板锤，这种循环周而复始，不断地进行。在这个过程中，物料与物料之间也会相互碰撞，这样就在双重力的作用下，完成了物料的破碎过程。下图为PF-1010的反击式破碎机工作原理图。进料口调节装置防护罩转子板锤后反击部反击式破碎机在工作时，物料从进料口进入破碎机的内腔体后，会落在高速旋转的转子上面，通过转子上面的板锤，把物料向反击部上面抛出，这样物料在大力的撞击的情况下，就会变得细小，从而从出料口抛出。如果物料颗粒比较大的情况下，那么物料就会在破碎机内部高速旋转，随着板锤的撞击而慢慢破碎，变得细小。为了使需要进行破碎的物料能够顺利落入破碎机的内壁，我们把进料部分做成与水平面有一定夹角的形式，具体结构见上图。物料的主要破碎过程是在转子的上部进行的，见上图。物料受到第一次冲击后，在机内反复地来回抛掷。以上是单转子反击式破碎机的工作原理，双转子破碎机的工作原理是一致的，只是双转子反击式破碎机对物料的破碎过程更缴烈。双转子反击式破碎机内有两个平行安装的转子，两转子由单独的电机带动作相向旋转对（也有同相旋转的）物料进行破碎。反击式破碎机对物料的破碎过程见下图。反击式破碎机按其结构特征可分为单转子反击式破碎机和双转子反击式破碎机。按转子转向，单转子反击式破碎机分可逆式转动和不可逆式转动两大类型。双转子反击式破碎机可分为同向转动式、反向转动式和相向转动式三种类型。按内部结构，单转子反击式破碎机又分为带匀整算板和不带匀整算板两种形式。双转子反击式破碎机可分为转子位于同水平和转子不在同水平两种形式。单转子反击式破碎机有下列三种。（1）不带匀整筛板反击式破碎机，见下图（a）、（b）、（c）。（2）带匀整筛板反击式破碎机，见下图（d）、（e）。此种机型可控制产品粒度，因而过大颗粒少，产品粒度分布范围较窄，产品粒度较均匀。这由于匀整筛板起着分级和破碎过大颗粒的作用。双转子反击式破碎机分类（3）可逆式单转子反击式破碎机，见下图：转子可以反向、正向旋转，进料口布置在机体的正上方，在破碎腔内对称布置两套后反击部，双转子反击式破碎机有以下三种。a.两转子同向旋转的双转子反击式破碎机，见上图（a）、（c）。相当于两台半转子反击式破碎机串联使用，破碎比大，粒度均匀，生产能力大，但电耗较高。可同时作为粗、中和细碎机械使用。这种破碎机可以减少破碎板数，简化生产流程。b.两转子反向旋转双转子反击式破碎机，见上图。相当于两台单转子反击式破碎机并联使用，生产能力大，可破碎较大块物料，作为大型粗、中碎破碎机使用。c.两转子相向旋转的双转子反击式破碎机，见图上图（d）。主要利用两转子相对抛出物料时的自相撞击进行粉碎，所以破碎比大，金属磨损较少。2.2建筑垃圾破碎机的结构和布置形式 2.2.1反击式破碎机的结构 反击式破碎机的组成部分主要有机体部分，转子，板锤子，反击部，主传动装置等部分组成。 2.2.2布置方式反击式破碎机利用三相异步电动机通过带传动带动转子转动，于是高速旋转的转子上的板锤，对送入破碎腔内的物料产生高速冲击而破碎，且使已破碎的物料沿切线方向以高速抛向破碎腔另一端的后反击部，再次被破碎，然后又从后反击部反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料间还有互相碰击作用。由于物料受到板锤的打击、与后反击部的冲击以及物料相互之间的碰撞，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于后反击部与板锤之间的缝隙时，就被卸出。具体布置方案图如下：进料口调节装置防护罩转子板锤后反击部2.3破碎的目的和意义2.3.1破碎的目的 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。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。2.3.2破碎的意义在化工、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。第三章建筑垃圾破碎机的设计计算3.1动力系统转子转速的计算 转子转速n（r/min）可按下式计算：n=60V/D;式中D-转子直径，m；V-转子线速度，m/s。转子的转速根据板锤所需要的线速度来决定。板锤的线速度与物料的性质，粒度，破碎比，机器结构，板锤的磨损诸多因素有关。通常粗碎时转子线速度为15-40m/s；细碎时为40-70m/s。因为转子转速高增加细粒含量，但同时能耗增加，板锤磨损加快，对破碎机制造工艺精度要求也较高，故转子速度不宜太高。 反击式破碎机板锤冲击物料不同于锤式破碎机仅是锤头质量和速度产生的动能，而是靠整个转子产生的动能通过后反击部冲击物料。所以，当输入功率一定时，转子转速和转子质量如何优化组合是最关键的问题。根据经验，碎煤时板锤线速度v=50-60m/s比较合适；破碎石灰石时，板锤线速度v=30-40m/s比较合适。如果是双转子反击式破碎机，则第一级转子的线速度V1较第二级转子的线速度V2低，一般V1=3050M/S,V2=3545M/S; 3.2传送带的设计与计算选择电动机容量工作机所需功率=7.98kw=80.7r/min电动机的输出功率=10.4kw=*.*=0.82*0.98*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77确定电动机的额定功率Ped=Pd选择电动机的转速同步转速 1500r/min。确定电动机型号选择 Y160M-4 额定功率 11kw 转速 1460r/min计算传动装置的运动和动力装置参数各轴转速: 电动机轴 =1460r/min 减速箱输入轴 =486.7 r/min 高速轴 =235.1 r/min 低速轴 =58.8 r/min各轴输入功率:=11kw=*0.95=10.45kw=*0.98*0.97*0.98=9.73KW=*0.98*0.97*0.98=9.07KW带传动设计3.3.1带轮直径工作情况系数 =1.1计算功率 =1.1*11=12.1kw选带型号 A型3.3.2计算带长求= (+)/2 =198.5mm求=(-)/2=98.5mm2(+)=a=0.7*(+)初取中心距 a=600mm带长 L=Dm+2*a+=1839.5基准长度 =2000mm求中心距和包角中心距a= + =344.18+337.06=681.24120z=/(+)*)=12.1/(1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根求轴上载荷张紧力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N轴上载荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6/2)=2656.5N输送带的强度验算（1）输送带的计算安全系数由式。（2）输送带的许用安全系数表2基本安全系数与表带芯材料工作条件基本安全系数m0弯曲伸长系数cw有利3.2织物芯带正常3.51.5不利3.8有利2.8刚绳芯带正常31.8有利3.2可知=3.0，=1.8，取=1.2，=0.95，得（3）输送带强度脸算因mm，故所选输送带满足强度要求。通过以上的计算结果可知，；故ST1000是满足要。 表3钢丝绳输送带技术规格 输送带型号 ST1000钢丝绳最大直径/mm4纵向拉伸强度N/mm1000钢丝绳间距/mm12带厚/mm16上覆盖胶厚度/mm6下覆盖胶厚度/mm6输送带质量kg/m223.1表3可知,ST1000钢绳芯带中钢绳直径为。3.3 液压缸设计与选型主要性能参数与性能要求如下：力F=N；重量G=N；快速空载下降速度=0.023m/s，工作下压速度=0.012m/s，快速回程速度=0.052m/s，快速空载下降行程=0.21m，工作下压行程=0.03m，快速回程：H=240mm=0.24m；启动制动时间，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用V型密封圈，其机械效率。由式 式中工作部件总质量 快进或快退速度运动的加速、减速时间求得惯性负载 再求得阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 表一 液压缸在各工作阶段的负载值 (单位:N)工况负载组成负载值F推力起动46005055加速25702824快进23002527工进19023002113667快退23002527注:液压缸的机械效率取负载图和速度图的绘制负载图按上面数据绘制，如下图a)所示。速度图按己知数值,快速回程负载图和速度图a)负载图 b)速度图由表可知，液压系统在最大负载约为211KN时工作压力 。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率cm=0.91。 液压缸内径： 按GB/T2348-1993，取标准值D=320mm=32cm根据快速下降与快速上升进的速度比确定活塞杆直径d:取标准值d=220mm=22cm4则：无杆腔实际有效面积有杆腔实际有效面积液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表1。表1 各阶段的压力和流量工作阶段计算公式负载F/N工作腔压力p/Pa输入流量/快速下降启动; 2702853 1063等速00_工作下压（折弯）;2113667快速回程启动;50550.17_等速282400951017制动25270.0771_液压缸在工作循环中各阶段的功率计算见表2表2 工作循环中各阶段的功率快速下降启动恒速工作下压（折弯）快速回程启动恒速制动5根据以上分析与计算数据处理可绘出液压缸的工况图：图液压缸的工况图3.4生产率的计算反击式破碎机生产率也可根据转子每转一周所排出的物料体积计算。设转子长为L,板锤与后反击部之间最小间隙为e（相当于排料口）和板锤伸出的高h最大排料粒度d，板锤数目为z，则求得转子每转一周所排出的物料体积V（）为：V=L*（h+e）dZ式中，长度单位为m。若转子转速为n（r/min）则求得生产率Q（）为：Q=60nL(h+e)dZK；该公式没考虑物料是松散体而且排料也是不均匀的，物料中含有小于直径d的产品。因此必须考虑这些因素影响，故乘上系数K。根据已有资料知系数K=0.1，煤矸石堆积密度为1200KG/M,生产能力为每小时5080t,要求单位时间排出的体积为v=30000/1400=22；3.5主电动机的选择及传动比的分配 3.5.1电动机的选择 根据工作要求及工作条件，选用破碎机专用电动机，又根据工况选择YZR280M-10型电动机，额定功率P0=55kw,同步转速n0=556r/min.3.5.2传动比的分配 根据PF-1010型反击式破碎机的实际工作的主轴转数nw=335r/min,得： （3.1）3.6主轴的设计轴是组成精密机械的重要零件之一。一切作为回转运动的零件，都必须在轴上才能传递运动和动力。在本课题所使用的轴，承受的负荷比较大，尺寸也比较大，制造精度高，要求材料具有足够高的机械强度和良好的加工性能。因此，选用材料40Cr，热处理为对轴进行调质处理。由于主电机输出轴径为120mm，连接的联轴器与主轴连接的轴径为140mm，传动的带轮中间孔即为140mm，中间端轴径为180mm，有牙轴端外牙M150。此输入轴大致图形如下：3.7 V带传动的设计计算1.确定设计功率 查参考文献1表5.7得工作情况系数工况系数，查B1表8122 ，取1.2 P传递的功率2.选择带的型号V带型号根据设计功率Pd 和小带轮转速n1确定，查参考文献【1】图5.17可选取A型带。3.确定带轮的基准直径dd1和dd2查参考文献【1】表5.4 V带带轮最小基准直径ddmin，知A型带ddmin=75mm,选取小带轮基准直径：dd1=300mm；因此，大带轮基准直径：dd2=idd1=7.5100mm=750mm。查参考文献【1】表5.4选取大带轮基准直径dd2=750mm。其传动比误差为4.7%5%,故可用。4.验算带的速度由带的速度公式：式中n1为电动机转速；dd1为小带轮基准直径。即v=7.54m/s=25m/s,符合要求。5.确定中心距a和V带基准长度Ld根据0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）初步确定中心距0.7（100+200）=210mma02（100+200）=600mm要求工作平稳，选取中心距a0=300mm。初算带的基准长度Ld：=3360mm式中Ld为带的标准基准长度； Ld为带的初算基准长度；a0为初选中心距。查教材表5.2普通带基准长度Ld及长度系数KL ，确定带的基准长度Ld=3360mm。计算实际中心距a6.计算小轮包角1小带轮包角： = = 7.确定V带根数Z根据下式确定带的根数。z=Pd(P0+P0)KKL式中K为包角修正系数，考虑包角对传动能力的影响，由参考文献【1】表5.9查得K=0.95；KL为带长修正系数，考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响，由参考文献【1】表5.2查得KL=0.91； P0为V带基本额定功率。由教材表5.4查取单根V带所能传递的功率为P0=0.95kW；由式P0=Kbn1(1-1Ki)计算功率增量P0。其中小带轮包角修正系数查B1表8123,取0.96 带长修正系数查B1表818，取0.87ni为小带轮转速，r/min。故得P0=Kbn11-1Ki=0.772510-39401-11.1373=0.08766KW所以Z =所以，选取V带根数z=7。8.确定初拉力单根普通V带初拉力计算公式： = =2360（N）式中 Pd 为设计功率；为V带速度； z为带的根数；K为包角修正系数； m为普通V带每米长度质量，由参考文献【1】表5.1查得m=0.1kg/m。所以9.计算作用在轴上的压力FQ压力FQ 等于松边和紧边拉力的向量和，如果不考虑带两边的拉力差，可以近似为按带两边所受初拉力的合力来计算：FQ=2zFcos2=2zF0sin12式中: 为初拉力； z为带的根数；为小轮包角。所以FQ=2zF0sin12=23148.33sin162.112=879.16N10.带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由于铸造而产生过大的应力。 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度）以减轻带的磨损。 带轮的材料为HT200。查B1表8110得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径查B1表8116确定轮辐,具体结构图如下：3.8 后反击部的设计 后反击部是整个反击式破碎机系统的核心部件，它对于物料的破碎与否有着决定性的作用。后反击部一般是装在反击式破碎机的内部，能够在不同方位对抛出的物料进行作用力与反作用力的施加，在反击式破碎机中，起到了至关重要的作用。 根据我们所学习过的力学的知识，我们知道，力的作用是相互的，物料撞击在后反击部的时候，后反击部会施加给物料一个力，但同时，物料也会给后反击部施加一个反作用力，而且由于物料在抛射的过程中，是呈加速度的状态撞向后反击部的，所以这种力的大小直接与物料颗粒的大小有直接关系，物料的颗粒越大，那么施加给反击部的力就越大，物料越小，那么施加给后反击部的力就会越小。 反击式破碎机的内部结构如下图所示：反击式破碎机的结构有着三段后反击部，进料口的角度与抛射的角度都不小，这样就便于物料的进入与抛射，所以后反击部与渐开线离得较远。后反击部圆弧在第一段以下更接近渐开线，但无论如何也无法实现按渐开线制作的后反击部，但从中可以找出特点。以抛射点为参考，因为从抛射点抛射出的物料，都是与第一反击部有着90度夹角的，所以 。当后反击部大约转过25左右被抛出的物料与第二段后反击部呈正碰撞状态。下图所示为中细碎反击式破碎机，该机有三段圆弧后反击部，其排料口较小角也较小，所以后反击部与渐开线离得较近，第二段后反击部更接近渐开线从A点抛射出的物料，基本上与第一段后反击部呈垂直方向 。当板锤大约转动20,物料被抛射的方向与第二段后反击部正碰撞；当板锤大约转过40，物料被抛射的方向与第三段后反击部正碰撞。 下图根据后反击部实际磨损情况可知，破碎腔从A点的射线到后反击部上交点起往下到后反击部排料口这个区段是物料重要破碎段，特别是在后反击部排料口附近更主要。综合以上分析不难找到圆弧后反击部设计方法；对具有两段后反击部的，根据 和给料口尺寸B布置第一段后反击部。从A点板锤转过约25，再取，以 及考虑第一级后反击部最小排料口尺寸 和 以及 便可确定 第二段后反击部位置。第二级后反击部位置的确定方法是：过第一级后反击部排料口作一条水平线与第二段后反击部表面相垂直，并根据第二段后反击部最小排料口尺寸.便可 确定第二级后反击部位置。进料口调节装置防护罩转子板锤后反击部第4章 各主要零件强度的校核计算4.1 主轴的强度校核 主轴是机械设备里的最重要的零部件，它对设备的运转起到了最主要的作用，在不同场合，需要用到不同类型的主轴，并且一定要对主轴的强度进行校核，这样才能使设备的使用更加安全高效，避免不必要的事件发生。主轴的校核是一门含义很深的知识，需要系统地学习和了解及认知才行。对于主轴的校核，只要对轴的危险截面进行校核即可。根据本课题里轴的结构尺寸和当量弯矩图我们可以知道，主轴的截面与电机连接处弯矩最大, 并且截面尺寸也非最大, 属于危险截面；所以根据以上工况，主轴的校核公式如下： （2.13），圆角处的有效应力集中系数，；上式中，Z和Zp轴在截面的抗弯和抗截面模数；M、T轴在计算截面上的抗弯和抗扭截面系数；、有效应力集中系数；疲劳极限；s许用安全系数；表面粗糙度系数；表面状态系数；、绝对尺寸影响系数。D轴径；b键的宽度。查机械设计手册得：s=2.2；为275N/mm；T为7.84N/m； =2.45； =1 =0.91；=1.7； =0.89； t=1.8mm ；=2.5。 =3605.4=1253.6=0.858=1.076M=0.418 N/m 机床允许的最大扭矩6。S=6.89SS 符合安全系数4.2滚动轴承的校核及寿命计算（1）滚动轴承的选择滚动轴承为双列反击式滚子轴承350324B，由文献2表得KN，KN，。（2）寿命验算 轴承所受支反力合力N （4.1）对于双列反击式滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 ，N由文献2表得， ，N （4.2）按轴承B的受力大小验算h （4.3）h=年 由于破碎机的冲击力较大，必须选择较大寿命的轴承，又由于破碎机的冲击力，轴承并不能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。4.3 键联接的设计与校核4.3.1键的选型根据输入轴径和输出大小选取键，输入轴径为20mm，选取键尺寸6X6X45；输出轴径为30，选取键尺寸8X7X25。4.3.2键的校核材料选用：45钢；许用压强；键校核公式：输入轴键的校核：；输出轴键的校核：；第5章 基于ANSYS的关键零部件有限元分析ANSYS15.0有限元静力分析计算在不变载荷作用下结构响应可进行线性及非线性分析。非线性静力分析包括蠕变、大变形、应力刚化、接触单元等。利用线性静力分析其求解步骤:(1)建模;(2)施加载荷及边界条件，求解；（3）结果评价及分析。反击式破碎机转子、反击板、主轴承受较大冲击载且其设计依据经验，通过类比确定零部件尺寸及形状。经验法逐渐不能满足设计要求，为了克服上述不利因素，有限元静力分析是很有必要的，经过实践与分析我们提出一种新型的CAE分析方法如图所示。5.1关键零部件有限元模型的建立ANSYS 中有两种建立有限元模型的方式：实体建模和直接生成。有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析必须针对一个物理原型建立准确的数学模型。实体建模是先对模型的几何特征进行描述，通过控制单元划分的大小及形状，使ANSYS 自动生成节点和单元，从而生成有限元模型。实体建模有很多优点，大部分用户在通常情况下采用该建模方法。直接建模法是先确定各个节点的位置，以及各个单元的形状，尺寸，再定义实体模型。直接生成法要求在建立网格时记录所有的节点号，需要用户留意网格划分的细节，一般来说比较耗时，也比较容易出错。常见的问题都需要先通过实体建模生成几何模型，然后再对其划分网格生成有限元模型。在实体建立模型时，建立几何模型和生成有限元模型这两个步骤通常是交织进行的。建立几何模型的目的是生成有限元模型，在建立几何模型时要考虑到有限元模型的生成，生成有限元模型时如果出现问题或者单元形状不能满足要求还需要对几何模型进行修改或者简化，因此这两个步骤通常放在一起进行考虑。本研究中，针对反击板、车架、转子、主轴以及铲斗的有限元模型建立如下图所示：5.2关键零部件有限元模型网格划分已经建立的传动滚筒的模型，需要对其划分网格，生成包含节点和单元的有限元模型。ANSYS 为有限元模型的网格划分提供了两种方法，一是自由网格(free)方法；二是映射网格(mapped)方法29。在对模型划分网格之前，甚至在建立模型之前，确定是采用自由网格还是采用映射网格进行分析是十分重要的。自由网格对于单元形状没有限制，并且对几何模型没有特殊的要求。与自由网格相比，映射网格对其包含的单元形状有限制，而且要求几何模型必须满足特定的规律。通常情况下映射网格具有规则形状、排列有规律的单元。几何模型必须生成一系列相当规则的体和面才能对其采用映射网格进行网格划分。因此在确定了选择映射网格，需要从建立几何模型开始就对模型进行比较详细的规划，以使生成的模型满足生成映射网格的规则要求。一般来说映射网格往往比自由网格得到的结果要更加准确，而且在求解时对CPU 和内存的需求也相对要低一些。本文正是采用映射分网，在生成剖面线之后就对每条线的网格划分数进行了限制，使生成的模型能够满足映射网格的要求，划分网格后的反击板、车架、转子、主轴以及铲斗有限元模型如图所示。5.3关键零部件载荷和约束的确定输送带对传动滚筒的压力沿滚筒的圆周方向是连续变化的，在有限单元载荷中不能直接加载连续变化的载荷，所以必须用ANSYS 自带的二次开发语言（APDL）编写载荷函数加载到有限元模型上。由于滚筒表面的利用弧和备用弧的边界很难划分，所以假定在整个滚筒表面，沿圆周方向的整个围包角内的载荷符合欧拉公式，沿滚筒轴向载荷为均布载荷。滚筒表面压力分布可有如下公式表示：则摩擦力为：建立柱坐标系，根据围包角的大小，选择滚筒表面围包角范围内的节点。过去一些研究人员在加载时采用等效或分段函数的方法确定表面载荷，为了更好的模拟滚筒载荷情况，本文通过定义数组、编写符合欧拉公式变化的函数载荷，利用ANSYS 命令方式将载荷加载在节点上。加载后的反击板、车架、转子、主轴以及铲斗如图所示。5.4求解和后处理求解即是用计算机求解由有限元方法建立的联立方程，得到的结果为：节点的自由度解，这是基本解；单元的求解结果，是派生解。ANSYS 提供了几种求解联立方程的方法：直接解法、稀疏矩阵直接解法、雅克比共轭梯度法、不完全乔类斯基共轭梯度法、条件共轭梯度法、自动迭代法。默认采用直接解法。5.5结果分析反击板的应力分布如图所示，可见，反击板的应力较大区域主要分布在反击板的表面以及两侧支撑柱的部位。反击板的变形分布如图所示，可见，反击板的变形较大区域主要分布在反击板支撑柱的区域。架体的应力分布如图所示，可见，架体的应力较大区域主要分布在横梁的中部以及工字钢的焊接点位置。架体的变形分布如图所示，可见，架体的变形较大区域主要分布在横梁的中部。转子的应力分布如图所示，可见，转子的应力较大区域主要分布在转子的轴心以及装夹区域，个别地方应力集中较大。右图为转子的变形情况，主要变形在于外部击板的变形。主轴的应力分布如图所示，可见，主轴的应力主要集中在轴的中部以及两侧的轴径区域。主轴的变形分布如图所示，可见，主轴的变形较大区域主要是主轴的中心，这个区域正是转子的固定区域。铲斗的应力分布如图所示，可