石英砂单段锤破碎机3.

机电与车辆工程学院毕业设计（说明书）题目石英砂单段锤破碎机的设计专业：机械设计制造及其自动化班级：2008级4班姓 名：程响学号： 1303080203指导教师：李慧日期：2012年5月目录0引言 11 石英砂单段锤破碎机发展现状及应用前景 11.1石英砂单段锤破碎机的发展现状 11.2石英砂单段锤破碎机的应用展望 12. 单段锤破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型 22.1单段锤破碎机的类型 22.2单段锤式破碎机的工作原理 23. 石英砂单段锤式破碎机主要参数计算 43.1锤式破碎机的转子的参数计算 44传动方式的选择与计算 74.1传动比的计算 74.2传动方式的选择 74.3带传动优点 84.4带传动参数计算 94.5大带轮的结构设计 115.石英砂单段锤式破碎机的主要零件结构设计 115.1锤头设计 115.2主轴的设计与强度计算 135.3轴的弯扭合成强度计算 165.4提高主轴疲劳强度的途 185.5轴承的选择 186单段锤式破碎机的主要结构设计 206.1机架 206.2打击板 216.3圆盘锤架 21结论 21致谢 22参考文献 23石英砂单段锤破碎机的设计机械设计制造及其自动化专业：程响指导老师：李慧摘要：本次毕业设计是关于石英砂生产线上石英砂单段锤破碎机的设计，本文对石英砂单段锤 破碎机的国内外发展现状以及发展前景做了简要介绍。单段锤破碎机主要由传动装置、主轴、 转子、打击板等组成。通过对原始数据的分析、方案的论证比较和有关数据的分析计算，主要 完成了单段锤破碎机的总体设计，电动机的选择以及传动方案的分析、比较与选择等内容。在 此基础上对单段锤破碎机的结构尺寸进行计算说明。关键字：单段锤；破碎机；带传动0引言目前世界上流行和占主导地位的破碎机，大多数都是在美国纽维尔公司的基础上衍生出 来的，占有量近七成，德国的林德曼、日本的富士车辆、中国的湖北力帝【。物料的破碎是冶金、矿山、建筑、化工、电力、和筑路等工业部门应用广泛的一种工艺过程，每年都有大 量的原料和再利用废料都需要进行破碎处理 【2】。物料的破碎是许多行业（如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等）产品生产中不可缺 少的工艺过程。由于物料的物理性质和结构差异很大，为适应各种物料的要求，破碎机的品 种也是五花八门的。就金属矿选矿而言，破碎是选矿厂的首道工序，为了分离有用矿物，不但分为粗碎、中碎、细碎，而且还要磨矿。因为磨矿是选矿厂的耗能大户（约占全厂耗电的50% ），为了节能和提高生产效率，所以提出了“多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细 碎、粉碎和高效节能方向发展。另外随着工业自动化的发展，破碎机也向自动化方向迈进（如 国外产品已实现机电液一体化、连续检测，并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力等）。随着开采规模的扩大，破碎机也在向大型化发展，如粗碎旋回破碎机的处理能力已达 6000t/h【3】。至于新原理和新方式的破碎（如电、热破碎）尚在研究试验中，暂时还不能用 于生产。对粗碎而言，目前还没有研制出更新的设备以取代传统的颚式破碎机和旋回式破碎 机，主要是利用现代技术，予以改进、完善和提高耐磨性，达到节能、高效、长寿的目的。 细碎方面新机型更多些。总的来看，值得提出的有：颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎 机和辊压机【4】。1. 石英砂单段锤破碎机发展现状及应用前景1.1石英砂单段锤破碎机的发展现状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。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，提咼自主开发水平。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【5】。1.2石英砂单段锤破碎机的应用展望物料的破碎是许多行业（如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等）产品生产中不可缺 少的工艺过程。由于物料的物理性质和结构差异很大，为适应各种物料的要求，破碎机的品 种也是五花八门的。就金属矿选矿而言，破碎是选矿厂的首道工序，为了分离有用矿物，不 但分为粗碎、中碎、细碎，而且还要磨矿。因为磨矿是选矿厂的耗能大户（约占全厂耗电的50%为了节能和提高生产效率，所以提出了 “多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细碎、 粉碎和高效节能方向发展。另外随着工业自动化的发展，破碎机也向自动化方向迈进（如国外产品已实现机电液一体化、连续检测，并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力等）。随着开采规模的扩大，破碎机也在向大型化发展，如粗碎旋回破碎机的处理能力已达6000t/ h。至于新原理和新方式的破碎（如电、热破碎）尚在研究试验中，暂时还不能用于生产。 对粗碎而言，目前还没有研制出更新的设备以取代传统的颚式破碎机和旋回式破碎机，主要是利用现代技术，予以改进、完善和提高耐磨性，达到节能、高效、长寿的目的【4】。2. 单段锤破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型2.1单段锤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勺脆性物料，如石灰石，油母页岩，矿渣，煤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。2.2单段锤式破碎机的工作原理 2.2.1.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。如图1,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。单段锤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%寸就 要出现堵塞现象。222锤头和转子锤头是单段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。在单段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【6】。单段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。锤式破碎机的动能存储形式，按不同方式的不同而不同，如果传动方式采用皮带轮或者三角皮带轮，可以不必另外配置飞轮，皮带轮本身就起到了存储动能的作用，如果传动方式 采用电动机直接带动，则就应该考虑另外配置飞轮来增加动能的储备。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【6】。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。2 口带轮辽击板垂图1单段锤式破碎机示意图223给定的原始数据是：破碎能力为40t/h。单段锤破碎机的最大物料给料粒度为：小于 350mm单段锤破碎机的最大排料粒度不能超过：20mm单段锤破碎机的破碎程度为：中、细。单段锤破碎机的应用场所是：水泥厂、选煤厂、火力电厂等。破碎机的破碎对象是：石 英砂。3. 石英砂单段锤式破碎机主要参数计算3.1锤式破碎机的转子的参数计算3.1.1转子直径公式转子直径可按最大料块尺寸来确定，转子直径根据D =（1.25）Dmax式中Dmax 最大进料粒度。Dmax二350由于我所设计的锤式破碎机属于中型，可选系数为2.7，取中间值所以D=350X 2.7=945mm6#3.1.2转子转速锤式破碎机的转子转速可按圆周速度来设计，根据公式：n = 60v/二 D式中v转子圆周速度，m/s；D 转子直径，m【8】。转子圆周速度应偏低选取转子圆周速度一般在1870m/s之间选取。对中小型破碎机，取v=2570m/s,而转速在 7501500r/min。对大型破碎机 v=1825m/s,而转速为 200300r/min。速度越高，产品粒度 越小，锤头、衬板和筛条磨损也越快，功率消耗也随之增加，对机器零件的加工，安装精度 要求也随之增高所以在满足产品粒度的情况下，转速v取40m/s,则n=808r/min。3.1.3转子长度设计生产率与锤式破碎机的规格、转速、排料 料性质等因素有关【6】。根据公式QL 二 KDP式中QD条间隙的宽度、给料粒度、给料状况以及物生产率，t/h ；转子的直径，物料的密度,31.6t/ m。#K=38;得:40L =38 0.945 1.63.1.4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，7离心力也大，对其他零件会有影响并易损坏【6】。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雅U 60% （根据实践经验）即：【9】V2 -（0.4 0.6）Vi式中V2 锤头打击物料后的圆周线速度（m/s）Vl 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:m = mv2 mmv2myV2由上式可知，式中 mmmm mm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，m=（.71.5）mm但是，m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，mr2 mb厂r。式中 r 锤头打击中心到悬挂点的距离（m）r0 锤头质心到悬挂点的距离（m）最大物料质量4343mm R30.1753 1.6 1000 = 35.9kg33锤头折算到打击中心处的质量：m = 1. 2 4 3 5. 9 kg 4.3.1.5电动机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。一般根据 实践经验和实验数据，根据经验公式进行计算：P=KD2L n kw系K取值在0.1到0.2之间。取 K=0.14 ,P =0.14 0.94520.6 808 =60.6kw选用丫系列的三相异步电动机，其额定功率75KVy型号是丫280S-4【10】3.1.6基本结构尺寸的确定1）锤式破碎机的给料口的长度与转子直径的相同， 所以L=D=945mm其宽度B 2D=700mm, 则取 B=700mm。.2）排矿口尺寸：锤式破碎机的排矿口有蓖条间隙尺寸控制，一般按入磨粒度要求来确3）给矿方式与给矿导板的仰角，锤式破碎机要求给矿块有一定的垂直下落速度，故给矿口设置在机架上方【11】。9#4传动方式的选择与计算4.1传动比的计算根据前面对电动机功率的计算，以及转速的要求，选用型号是丫280M-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808r/min，所以,传动比瑶834.2传动方式的选择根据论文所提供的原始参数可设计出不同的方式达到要求，以下两种传动方式选择图3传动方案一1电动机2减速器3工作系统方案一：电动机直接与减速器通过联轴器连接，传动图如图3所示52rn图4传动方案二1电动机 2小带轮3 V带4大带轮5工作系统方案二：采用电动机通过皮带轮直接与工作系统相连接。这种传动比较简单，各项安排也比较好，而且其传动比在1到5之间，刚好符合本次设计传动。其传动简图如图4所示。4.3带传动优点带传动适用于中心距较大的；传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；结构 简单，制造和维护方便，成本低。缺点是传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力 较大；作中有性滑动，不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系；带的寿命短；传动效 率降低；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合。综上所述，我们选择第二种传动方案【12】。4.4带传动参数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。根据前面对电动机功率的计算，以及转速 的要求，选用型号是丫280M-4的电机。满载转速1480r/min ,额定转速1500r/min。(1) 确定计算功率比1111查得工作情况系数Ka=1.4，故FCa 二 KaP =1.4 75 =105kW(2) 选择V带的带型根据Pea、n1选用D型。(3) 确定带轮的基准直径dd并验算带速v1) 初选小带轮的基准直径ddi。取小带轮的基准直径dd|=355mm2) 验算带速V。按公式验算带的速度二dd n 1 二 3 5 510 006 0 1 0 0 0 60因为5m/sv300,有6根V带，所以采用轮辐式，铸造成型。女口图5：二IT图5大带轮5.石英砂单段锤式破碎机的主要零件结构设计5.1锤头设计由于锤式破碎机的锤头是铰接地悬挂在转子上，所以正确地选择锤头的重量对破碎效果 和能量消耗有很大作用。如果锤头的重量选得过小，则可能满足不了锤击一次就将矿块破碎 的要求；若是选得过大，则无用的功率消耗过大，这也是不经济的。因此，锤头重量一定要 13满足锤击一次使矿块破碎，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。锤头是锤式破碎机中最易磨损的零件。它是以高速回转时产生的冲击能来击碎矿石的， 因而自身也受到矿石的撞击和研磨作用而磨损。 锤头的磨损与很多因素有关，如锤头的结构、 材料、制造质量、矿石的性质、处理量、转子的圆周速度等。锤头的材料通常采用高锰钢或冷硬铸铁， 这对破碎中等硬度的矿石是适用的， 但对硬矿 石来说，则使用寿命较短。目前，国外为了延长锤头的使用寿命，采用马氏体高铬铸铁制作 锤头，取得了较好的效果。锤头的形状有很多型式，常用的几种形状见图 6中的板关和块状锤头用于锤式破碎机。 它们都是通过销轴悬挂在转子上。 块状锤头较板状锤头重，它主要用于破碎块度和硬度较大 的物料。锤式破碎机的锤头数目是根据被破碎物料的块度、硬度和转子长度而定。被破碎物料的块度和硬度较大时，锤头的重量应选用重一些，但数目要少一些；反之，锤头的重量应选用 轻一些，数目可多一些。通常，沿圆周方向有 36个头，沿转子长度方向有620个锤头。图6锤头类型5.1.1锤头的形状确定一端圆螺母加止动垫片，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。在之前已经计算出转子直径，转子的直径为945mm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600mm厚度取为25mm如图7。（1）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。5.2主轴的设计与强度计算5.2.1主轴的设计与强度计算通常轴的设计包括两个部分，一个是结构设计，一个是工作能力计算。后者主要是指强 度计算。主轴的结构设计根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造、工艺等方面的要求，合理确 定出其结构和尺寸，轴的工作能力的计算不仅指轴的强度计算，还有刚度、稳定性等方面的 计算，当然大多数情况下，只需要对轴的强度进行计算即可。因为其工作能力一般主要取决 于轴的强度。此时只做强度计算，以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和 受力大的细长轴，还应该进行刚度计算，防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴，还 应该进行振动稳定性计算。以防止产生共振破坏。因此，对该破碎机的主轴来说，只需进行 强度计算。5.2.2轴的材料的选择轴的材料主要是碳素钢和合金钢。 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。 有的则直接用圆 钢。碳素钢比合金钢低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的 方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛，所示选用45号钢。5.2.3轴的最小直径和长度的估算零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后，轴的形状便大体确定了，因为对该主轴来说， 其安装顺序为：先安装中间的转子部分，然后放置在箱体上，再安装轴承端盖，接着是轴承、 外轴承座。最后两端分别是带轮。各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关。在初步确定其直径的同时，还通常不知道支反力的作用点，不能确定其弯矩的大小及分布情况。 因此还不能按轴上的所受的 具体载荷及其引起的应力来确定主轴的直径。但是，在对其进行结构设计之前，通常能求出 主轴的扭矩。所以，先按轴的扭矩初步估计所要的轴的直径dmin【13,o16#式中p 轴传递的功率，kW;n轴的转速，r/min 。由表查得A=126:dmin -126二 57mm还考虑到其它的因素取dmin =65mm5.2.4轴的结构设计对于轴的结构必须满足：1）主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置；2）轴上的零件便于安装和拆卸、调整。3）轴应有良好的制造工艺性。轴上零件的安放顺序如下：轴承、圆盘、轴套、轴承、套筒、带轮因为主轴是阶梯轴，根据阶梯轴的特点，并且轴上零件的安装要求也不高，所以上面提 到的第二条容易满足。至于第三条：轴的制造工艺性，主要是指便于加工和装配轴上的零件。并且生产率高、 成本低。一般来说，结构越简单，工艺性越好。所以应该尽量简化轴的结构。为了便于装配 零件并去掉毛刺，轴端应制出45度倒角。具体分析如下：该主轴有2个轴段有键槽，为了减少装夹工件所需的时间，应在这些不 同的轴段上开的键槽在轴的同一条母线上。 另外，还为了减少加工刀具的种类和提高劳动生 产率，轴上直径近似的地方，圆角、倒角、键槽宽度等都采用相同的尺寸 （1）拟定轴上零件的装配方案确定主轴的各段的长度，尽可能使其结构紧凑，同时还要保证，转子以及带轮、飞轮、轴承所需要的装配和调整的空间，也就是说，所确定的轴的各段长度，必须考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙。前面已经通过设计计算，得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可大致确定了。(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1) 轴的最左端1轴段是装带轮故取d! = dmin = 65mm它的左端用轴端挡圈定位，右端 用套筒轴向定位。2) 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力，而且轴比较长，会产生弯矩， 如果选用一般滚动轴承则会卡死，故选用调心滚子轴承。参照工作要求并根据 d65mm, 选择轴承 22215C/W33 其尺寸为 dxDxT=75mm 130 mm 3 1r故 d 75mm，而 12 =30mm。右边采用轴肩轴向定位，查得 22215C/W33型轴承的定位轴肩高度为 h=4.5mm, 故取d3 =85mm。右端滚动轴承也采用轴肩轴向定位，故取d 75mm，130mm， d5 二 85mm 。3) 取安装在锤架和圆盘处的轴段 4的直径d4 = 100mm ；在4轴段上有8个锤架和左 右2个圆盘，相邻两个用套筒进行轴向定位，转子长度大约是500mm进行初步估算取转子 长度为I4 =700，左端用圆螺母加止动垫片进行轴向定位，右端用轴肩轴向定位，轴肩高度 h0.07d,故取h=10mm则轴环5处直径d 120mm,轴环宽度b1.4h,取l5 =20mm。4) 考虑到锤头与机架壁要保持一定距离，轴承座在安装时要保留一定的安装空间，故取 l3 =16 = 130mm。至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。如图&轴上零件的轴向定位带轮、锤架与轴的周向定位均采用平键连接。按d4 = 100mm查得平键截面bx h=28mmx 16mm键槽用键槽铣刀加工，长为300,同时为保证锤架与轴配合有良好的对中性，故选择H 7锤架轮毂与轴的配合为 ；同样，带轮与轴的连接，选用平键为18mrX 11mrX 80mm带轮K6与轴的配合为 旦2。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸K6公差为k6【9】。(4)确定轴上圆角与倒角尺寸取轴肩倒角为2X 45图8主轴5.3轴的弯扭合成强度计算前面提到过，多数情况下，轴的工作能力一般主要取决于轴的强度。 此时只做强度计算， 以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应该进行刚度 计算，防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴，还应该进行振动稳定性计算。以防止 产生共振破坏。在进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体载荷和应力情况，采用相应的计算方法， 并恰当的选择其许用应力。根据计算原则，对于传动轴（仅仅或主要承受扭矩）按照扭矩强 度条件进行计算，对于心轴（只承受弯矩）应该按照弯曲疲劳强度进行计算，对于该主轴， 既承受扭矩还承受弯矩，是一个转轴，所以必须进行弯扭合成强度条件进行计算，需要时还 应该进行疲劳强度的精确校核。先按照弯扭合成强度条件进行计算：通过对该主轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上的零件的位置以及外载荷和支反力 的作用位置已经确定。轴上的载荷可以求得，因此可以按弯扭合成强度条件对该主轴进行强 度的校核计算（1）做出轴的计算简图（力学模型）轴上受的载荷是由轴上的零件传来的，所以，计算时，可以将轴上的分布载荷情况简化为集中力。其作用点可以一律简化，取为分布载荷的中点，作用在轴上的扭矩【13】。如图9：18FpF3图9受力分析图(2)计算分析P105T -9.559.551.24KN.mn808有以上受力分析得Fp = F! F2R LF (LL2 L3)由前面已经已知了 Fp、L!、L2、L3的大小由此求的 F, =10588N、F2 =1557N由弯矩图可知在F,处弯矩最大M =Fp Li =1862.1N.m则 Mca =Jm 2 (aT)2其中a查表取1所以 Mca =2.2KN.m已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面(即计算弯矩大而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。由式=归可得W查表的许用弯矩应力极限=65MPca322 10：:.3 332(75 10 ):53MP ：、“= 65MP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。5.4提高主轴疲劳强度的途在零件的设计阶段，除了采取提高其强度的一般措施之外， 还可以通过以下一些设计措 施来提高其疲劳强度：(1) 尽可能的降低该主轴上的应力集中的影响。这是提高其疲劳强度的首要措施和主要 的途径。而主轴的结构形状和尺寸的突变(比如轴肩)是应力集中的结构根源，因此，为了 降低应力集中，应该尽量减小零件(即该主轴的)结构形状和尺寸的突变使其变化尽可能的 平滑和均匀。为此，要尽可能的增大过渡处的圆角半径；同一段轴上相邻截面处的刚性变化 应尽可能的小等等。在不可避免的要产生较大的应力集中的结构处，可采用减荷槽来降低应力集中的影响。(2) 选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法和强化工艺。(3) 提高主轴的表面质量。比如将处在应力较高区域的主轴表面加工得较为光洁。或者,如果，有的轴段，工作在腐蚀性介质中，则要对该轴段规定适当的表面保护。尽可能地减小或消除主轴表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长其疲劳寿命有 着提高材料性能更为显著的作用。因此，对于重要的轴段，在设计图纸上应规定出严格的检 验方法和要求。(5)降温、减载荷，对于发热摩擦副的轴颈采取降温设计，也可显著提高其疲劳寿命。 因为主轴是一个转动件，所以，在低应力下运转一定周数后，再逐步提高到设计的应力水平。5.5轴承的选择因为轴承，尤其是常用的一些轴承，主要是指一些滚动轴承，绝大数都已标准化，因而, 我们需要进行一部分设计内容，根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型和尺寸。另外是 轴承组合的设计，它包括安装、调整、润滑、密封等一系列内容的设计。5.5.1材料的选择轴承的内圈、外圈、滚动体，一般是用轴承铬钢制造的，热处理后，其硬度一般不高于 于HRC60 般这些元件需要150度回火处理以达到减少或消除淬火内应力，防止工件变形 或开裂，获得工艺要求的力学性能。稳定工件尺寸。对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用退火则软化周期太长，而采用回火软化 则既能降低硬度，又能缩短软化周期。对于未经淬火的钢，回火是没有意义的，而淬火钢不经回火一般也不能直接使用。为避 免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。 所以其通常的工作温度不高于120度，此时，硬度不会下降。5.5.2轴承类型的选择轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要求，调心滚子轴承具有两列滚子， 主要承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于 重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。进行选择。因为该型号的破碎机，其转子 的速度在800到1100之间。所以主轴的轴承的转速很高，负荷很大，且工作时间很长，最 主要的是，经过很长时间工作后，会因为锤头的不均匀磨损而产生不平衡附加作用力(当锤 头的不均匀磨损严重时，此力就成为总负荷中的主要部分)。轴承间距大，轴会产生挠曲，此外，轴承的中心也难保证同心，因此选用调心滚子轴承22215C/W33。5.5.3轴承的校核滚动轴承的尺寸选择取决于疲劳寿命。寿命计算公式Lh=(106/ 60n)(C/p) 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。当量动载荷的计算：用于计算同时承受径向及轴向载荷的轴承而引进的假定负荷，若将此假定负荷作用于轴承所得的寿命与轴承在实际使用条件下达到的寿命相同。对向心轴承P 二 xFr yFaFr -F1 -10588NFa =e Fr = 2330N当量动载荷P 二 xFryFa =0.67Fr Y2Fa = 0.67 10588 4.5 2330 =17.58kN预期计算寿命L h = 4500h，基本额定动载荷106Cr60.17.583 60 808 4500 =61.53kN r106查表选出轴承为 22215C/W33 GB/T 281994。e=0.22,Y1=3.0, 丫2=4.5,Y0=2.9基本额定载荷Cr =162kNLh =(106/60n)(GP)；_(-16?-)360 808 17.58=338395h L h所以该轴承合格5.5.4轴承的游动和轴向位移轴承在实际工作时，工作前后的温差大，为了适应轴和外壳不同热膨胀的影响，防止轴 承卡死。可以使一端的轴承轴向固定（比如用圆螺母、套筒）另一端使之可以轴向位移。这 样，轴承在内外圈的轴向相对位置有不大的变化时，仍然可以正常工作。也可以使外圆与座 孔配合较松，以保证外圆相对于座孔能做轴向窜动 。5.5.5滚动轴承的润滑由于滚动轴承承受的轴向力合径向力都比较大，转速n=945r/mi n，而且轴式细长轴，产生弯矩，所受较大震动，考虑以上原因，滚动轴承采用油润滑轴承座的右端用迷宫密封6单段锤式破碎机的主要结构设计6.1机架一台机架的结构对机器很重要，好的结构设计可以提高机器的生产率， 延长机器的寿命 等等。机架是一台机器的骨架，它支持着所有的零件进行工作。由于锤式破碎机是很容易磨损 零件的机器，它需要经常更换零部件。所以我们采用上下机架的结构。而上下机架又分别用 钢板焊接而成，然后再用螺栓将上下机架联结起来。上机架的上方留有一个给矿口，给矿口 应该向破碎板一边靠近。因为这样可以使物料进入机体后便能在锤头和破碎板的作用下迅速 的破碎。由于转子是在旋转下工作的，所以，矿物也会磨损机架，那么我们就给机架的内壁 加上衬板，衬板是用螺栓联结在机架内壁上的。由于处于工作区的衬板最容易损坏，所以， 我们在工作处去的衬板的面积比其他地方的衬板小，这样工作区的衬板布置得很密， 这样不需要将因某一部分损害的衬板跟换而将全部的衬板跟换，从而节约了材料【15】。最后在设计中，还在上下机架的两侧靠了两个检查门，便于检修，调整和跟换蓖条。6.2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。为达到排料面积大、成品率高、低能耗。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 【7】。如图10。席莘屛帶巒巒e g e a e e m a 岱 a a e e 廊 e 虽/TjjriQjT iQy Tsjy iejj iQyTJljflBki$rjl 1%bujt tQjF Ty TSjy lr BXr tjjr Ijjp ljy ijy Pj CTjr IJr imr rffii /Thpriffii /Hjff打 护iff%；i/T 业护0Jh 仰驾.FT 希jfTjh.prijrijr图10打击板6.3圆盘锤架锤架是用来悬挂锤头的，它不起破碎物料的作用。但破碎机在运转时，锤架要和物料接 触造成磨损，所以锤架的材质也要求有一定的耐磨性。本次设计中采用的是优良的铸钢 ZG35B它材质具有较好的焊接性，局部出现磨损时，可进行补焊【16】。锤架在转子上起着连接主轴和锤头的作用。锤架是装在主轴上的，有8个圆盘锤架，它是通过平键与轴刚性地联在一起。圆盘锤架间装有间隔套，为了防止圆盘锤架的轴向窜动， 两端用圆螺母固定。销轴两端用螺母拧紧。每根销轴上装有8个锤头，所以锤头总数为48个。为了防止锤头轴向窜动，销轴上装有销轴套，整个组成了一个转子。结论在这次设计的过程中，我从不了解到深刻的理解石英砂单段锤式破碎机的设计课题，对我们大学四年所学到的知识，特别是对机械设计、机械原理、以及机械制图方面的知识有了 更深的理解和提高。并且从中培养了自己对问题的独立思考能力以及分析问题的能力，对资料和文献的检索能力，也培养了我们将所学基础理论与专业知识运用解决实际问题的能力。 对培养我们的独立工作能力和创新精神具有很重要的作用。当然，在这些过程中也存在许多没有解决好的并有待改进和提高的问题。在这次的设计过程中我遇到了许多的困难， 主要是因为之前的课程都没有好好学习。 导 致了设计起来十分的困难，所以在今后的学习工作中我一定会全心全意的投入进去， 把知识 都牢固的掌握，这对以后的发展很有帮助。在这次的设计中难免会有许多不足之处， 许多待解决的问题，但这次的设计对是我大学四年 学习情况的检验，应用到了许多知识。我想这对以后的学习和工作都有很大的帮助。致谢大学四年要学习的东西很多，知识面很广只靠一个人是无法完全理解透彻的，这就需要团队的配合。在老师的帮助下，我对各门课程进行总结复习，同时也得了许多同学的帮助， 包括计算机方面的应用技巧等。这次毕业设计顺利的完成与李慧老师的细心知道是分不开的，以及一些同学对我的帮 助，在此感谢他们，感谢李慧老师这三个月的细心知道使我顺利完成毕业设计。这次的毕业 设计肯定不是十分完美，存在许多的不足之处，望老师能够给予批评指导，在以后的学习生 活中我会更加努力，谢谢！27参考文献1 柳建国我国破碎机的技术引进与发展.J.中国废钢铁.2005 （4）2 郎宝贤，郎世平著破碎机 M.冶金工业出版社,2008.113 矿山技术.1988.第五期4 H.克勒威塞尔.碎磨技术最新进展” 国外金属矿山，2001（ 1）5 高澜庆，王文霞，马飞，破碎机的发展现状与趋势.J.冶金设备 总第128期银金光.锤式破碎机的锤头材料和质量的研究J.矿山机械,2007,（ 01）7 轻型锤式破碎机J.砖瓦世界，1997,（ 16）8 兰兴明.锤式破碎机的结构改进J.中国设备工程,2002,109 张恩广.筛分破碎及脱水设备M.煤炭工业出版社，199410 机械工程手册第二版M.北京：机械工业出版社,199711 破碎理论和新型破碎设备 -自冲击破碎机J.中国粉体工业,2009,（ 01）12 濮良贵.机械零件设计.M5版.北京：高等教育出版社，199213 刘鸿文主编.材料力学M.北京：高等教育出版社，200414 机械设计实用手册第二版M.北京：化学工业出版社,200315 詹旺明，刘世端，耿昊NPC2025单段锤式破碎机的研发与应用J工艺装备（2007）郑禄庆，彭心敬，刘月兵 单段锤式破碎机设计理论研究.J.郑科研设计28Quartz sand of single stage hammer crusher designMecha nical Desig n , Manu facturi ng and Automati on 084 Class Cheng Xia ngIn structor: Li HuiAbstract: The graduati on project is the desig n sand of quartz sand sin gle stage hammer on the product ion line of quartz crusher. this article gives a brief introduction to domestic and foreign development as well as prospects for the development of quartz sand single stage hammer crusher. The single-stage hammer crusher is mainly composed by the gear, spindle, rotor, and the fight against board. Through the analysis of raw data, the dem on strati on of the program and related data an alysis and calculati on, mainly to complete the overall desig n of the single-stage hammer crusher, the choice of the motor and transmission program analysis, comparison and select ion of content. On this basis, calculati ons show that the structure and size of sin gle-stage hammer crusher. Key words: Single segment hammer; crusher; belt drive;29