反击式破碎机设计说明书正文【煤矸石专用二级破碎机设计】

西南科技大学 1 of 科毕业设计（论文） 煤矸石专用二级破碎机 学 院名称 西南科技大学 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 刘伟 学号 20085558 指导教师 曹剑 二 一二 年六月 西南科技大学 2 目 录 摘要 4 5 第 1 章 绪论 6 6 6 碎机的分类 6 击式破碎机的优缺点 6 6 击式破碎机的缺点 6 击式破碎 机的规格和型号 6 第 2 章 反击式破碎机的工作原理及破碎实质 8 击式破碎机的工作原理 8 反击式破碎机的破碎实质 8 碎的目的和意义 . 8 . 9 碎过程的实质 . 9 第 3 章 反击式破碎机的 主要 参数设计 11 11 子转速的计算 11 产 率 的计算 12 功率 12 第 4 章 反击式破碎机转子设计 14 转子结构设计 14 板锤结构形式与数目 15 转子轴与轴承 15 轴承的选择 17 电机选择 18 带及带轮 18 第 5 章 反击式破碎机破碎腔设计 19 碎腔结构参数 19 击板设计 21 击板悬挂装置 22 第 6 章 其他零件的选择 25 电机旋转 25 键的选择 25 密封与防尘设计 25 机架设计 25 润滑 25 第 7 章 部分零部件上的公差和配合 26 配合的选择 26 合的类别的选择 26 西南科技大学 3 26 一般公差的选取 26 形位公差 26 26 27 27 结论 29 致谢 30 参考文献 31 西南科技大学 4 煤矸石专用二级破手机设计 摘要 ： 反击式破碎机是在反击式破碎机基础上发展起来的，大量应用 于石灰石，砂岩，水泥熟料，烧粘土，石膏及煤等矿石的破碎使用，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。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。并在相关专题中，对反击式破碎机转子锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程 以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。 关键词 反击式破碎机 转子 强度 公差 西南科技大学 5 he is on a of in of it is to a of of in of to in to In of to of of to of of In of to of a on to to of of of of in to of of 南科技大学 6 第 1 章 绪论 击式破碎机和破碎机的分类 击式破碎机的分类： 、按结构特征分为：单转子和双转子。 、按是否带篦板分：带匀整篦板和不带匀整篦板。 、按旋转方向分：同向旋转双转子、两转子相向旋转双转子和反向旋转双转子 、按板锤的紧固形式分：螺栓紧固法、嵌入紧固法和楔块紧固法 碎机的分类： 、按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。 、按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟式破碎机、反击式破碎机、反击式破碎机。 击式破碎机的优缺点 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=10 15） ,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 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，板锤和反击板磨损较大，运转时噪音较大，产生粉尘大。 击式破碎机的规格和型号 反击式破碎机的规格用转子的直径 来表示： 表 转子反击式破碎机技术参数 型号 转子尺寸D L/大给料尺寸/料粒度/理能力/t 电动机功率 /子转速 第一转子 第二转子 第一转子 第二转子 西南科技大学 7 250650 350 2 68 17 70 2 70 15 69 ，因此导板倾角 就是一个重要参数。 角西南科技大学 21 在 45 间，这完全符合实际情况。 角越大，物料沿导板下滑的速度越快；角越小，物料沿导板下滑的 速度越缓慢，甚至产生堆料现象。 角大，破碎机高度增加， 角小，破碎机高度降低。在其他条件允许的情况下，以取 角小为宜。选择导板倾角还应考虑物料滑出导板与板锤相遇的关系；若物料滑出导板（离开卸载点）而板锤尚未来到（板锤滞后现象）；若物料尚未滑出导板而板锤刚好到位，又未与物料相遇（板锤超前现象）。最好是物料滑出导板后同时与板锤相遇，此时破碎效果最好。 表 45 532 76 、导板 卸载点 及反击板悬挂位置 从上表数据可知，导板卸载点 =30 ，一般 角小，破碎机高度相对低一 些，能降低机高和减轻机重。对移动式破碎机降低高度很有益。所以，在其他条件允许的情况下，还是以 最合适。此外， 角小还可增加破碎腔圆弧长度。 反击板悬挂点由图中 x 和 y 尺寸确定，但 和进料口尺寸有关，最后 又决定于 和 大小。 表 0 二、破碎腔其他参数 角是板锤外圆切线，也就是物料冲向反击板的运动方向与反击板垂线之间的夹角，一般 左右。它是建立在以下观点基础上，即物料与反击板的表面应是垂直冲撞，这样破碎效果较好，衬板磨损又少，若 ，即物料与反击板垂直冲撞，这样的反击板曲线应该是一条渐开线，但渐开线又难制造，故反击板的形式主要有 圆弧 和弧线两种。 第一级反击板的排料口处一段反击板的位置是由 和 表数 据可知， ，其余两种规格 。这是因为第二级反击板排料口都偏向转子水平中心线，故 图 所示是具有 圆弧 反击板，若是有 圆弧 的反击板，而第三段 1值也各不相同，这主要是由反击板悬挂点和反击板本身结构所决定。 西南科技大学 22 对于第二级反击板来说 2 应尽可能靠后，而且下端排料口接近转子水平中心线，就是说一般 ，尽量选择 较大值，这会增加细碎效果。第一级反击板第三段与第二级反击板第二段之间相互位置是由 角确定， 。当 和 确定后，结合 角大小便可确定第二级反击板第二段的位置，这样第二级反击板位置也基本确定，从而最后完成了反击式破碎机破碎腔设计。 从表中还可以看出，四种不同规格破碎机，破碎腔所对应的圆弧长度都不 同，即转子对应的角度 不同，其中以 大，所对应的圆弧长度较长为好。 最后将破碎腔主要结构参数归纳为下表 表 ( ) /( ) /( ) /( ) /( ) l 47 30 1 60 15 45 30 2 60 15 60 6 反击板的作用是承受被板锤击出的物料在其上冲击破碎，将破碎后的物料重新弹回到破碎区，再次 冲击破碎。反击板的形状和结构对破碎效果影响很大。鉴于这种情况，首先从物料破碎效果说起。 根据理论力学碰撞原理，物料以正碰撞（垂直碰撞）效果最佳。但是板锤是旋转运动，若保证在破碎腔内物料被抛射到反击板上都呈正碰撞（ 垂直碰撞），则反击板曲线必须是一条渐开线。因为渐开线的特点是，在反击板各点上物料都是以垂直方向冲击，即入射角 因此可获得最佳的破碎效果。但是，由于渐开线反击板制作困难，以及物料在腔内相互干扰，其运行轨迹也不规则，加上料块形状等影响，实际上也不能实现正碰撞，故常常是采用接近渐 开线的 圆弧 反击板。 下图所示的反击式破碎机具有两段反击板，该机给、排料口尺寸较大、 角也较大，所以反击板与渐开线离得较远。反击板 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反击板，但从中可以找出特点。以卸载点 本上与第一段反击板呈垂直方向，即。当反击板大约转过 25 左右被抛出的物料与第二段反击板呈正碰撞状态 。 图 南科技大学 23 下图所示为中细碎反击式破碎机，该机有三段 圆弧 反击板，其排料口较小 角也较小，所以反击板与渐开线离得较近，第二段反击板更接近渐开线，从 本上与第一段反击板呈垂直方向 。当板锤大约转动 20，物料被抛射的方向与第二段反击板正碰撞；当板锤大约转过 40，物料被抛射的方向与第三段反击板正碰撞。 图 据反击板实际磨损情况可知，破碎腔从 别是在反击板排料口附近更主要。综合以上分析不难找到 圆弧 反击板设计方法；对具有两段反击板的，根据和给料口尺寸 5，再取 ，以及考虑第一级反击板最小排料口尺寸 和 以及 便可确定第二段反击板位置。 第二级反击板位置的确定方法是：过第一级反击板排料口作一条水平线与第二段反击板表面相垂直，并根据第二段反击板最小排料口尺寸 . 便可确定第二级反击板位置。 反击式破碎机反击板悬挂装置也是排料口调整装置，同时又能起保险作用。这种装置有三 种形式： 1） 拉杆自重式。破碎机工作时，反击板借自重保持正常位置，当破碎腔有非破西南科技大学 24 碎物时，反击板被抬起，非破碎物排出后，又重新返回原位。其间隙大小可通过悬挂螺栓进行调整。 2） 拉杆弹簧式。反击板在工作时的位置是通过弹簧的预压力保持的，当非破碎物进入破碎腔时，可克服弹簧预压力后，从破碎腔排出。弹簧采用螺旋式，也可采用组合式，后者可用较小的压缩变形量获得较大通过非破碎物间隙。 3） 液压式。利用油压装置调节反击板位置，同时也作为保险装置。一般用于大型反击式破碎机，与液压启闭机壳油缸共同使用一个油压系统。 反击式破碎机工作时， 反击装置的正常工作位置是靠其重力、弹簧预压力或液压力来实现的。对于这种重力、弹簧预压力或液压力大小的确定，可以通过反击装置工作时的平衡条件来计算。 此处选用拉杆自重式。 根据动量定理，物料块撞击在反击板表面上所产生的冲击力 （ N）可按下式计算： 5中 板锤端点的线速度， m/s； 0 1；若考虑物料块与板锤产生斜碰撞，可取 = t 冲击时间， s； R 矿块半径； 表 5.6 m v t R 一级破碎 5 级破碎 5 2454 撞击在反击 板上的物料块质量，可按下述假设确定；物料块受板锤冲击与反击板碰撞时的破碎过程是以自身等分的形式进行的，如下图。设第一块接触反击板的物料快质量是最大给料块质量的一半，即 ，第二块为第一块 1/4，即 ，以此类推。为了计算方便，取其平均值： 式中 n 沿反击板高度方向上的物料块数。 西南科技大学 25 图 块反击板上承受的冲击力可按下式计算： 5中 形间的差异的修正系数，其值为 不均匀系数， ； j 撞击在反击板程度方向上的质量为 的料块数； 其他符号同上 根据反击装置平衡条件，即可求得所需的反击板的自重 W（ N）为； 5中 l 反击板悬挂轴心到其下端点的距离， m； e 反击板悬挂轴心到其重力作用线的距离， m 。 表 5 一级破碎 8 72 24356 级破碎 806 15467 南科技大学 26 第 6 章 其它零件选择 线转子三相异步电动机，电动机有良好 的密封性，广泛用于粉尘多，环境较恶劣的场所，考虑到破碎机工作的环境，故选用。电动机冷却方式为自扇冷却 工作条件： 1 定子绕组 联接，转子绕组 2 海拔不超过 1000m 3 额定电压为 380v，额定频率为 59 环境温度不超过 40 5 工作制为持续工作制（ 表 机型号 一级破碎 级破碎 由于工作环境是高速，承受变载荷，冲击的场所，用于转子与轴的联接，故用平键 表 级破碎轴 键 28 500 键 B 20 140 二级破碎轴 键 25 250 键 B 14 140 公差带 尘设计 采用油封密封，一种橡胶唇形密封，适用于低压润滑系统的旋转密封，带金属骨架和螺旋弹簧的双唇型 。 箱壳式机架，采用 钢板焊接 采用石墨钙基润滑脂 0369点 80，水分 2% 西南科技大学 27 第 7 章 部分零部件上的公差和配合 合的选择 合的类别的选择 在该机器中，有几处配合需要进行选择，根据选择的原则，工作时，零件之间有相对运动，必须用间隙配合。如滚动轴承的外圈与轴承座的配合就是有相对运动，属于间隙配合。如果零件之间 无相对运动，用过盈或者过渡配合，在内圈与主轴的配合中，就属于这种情况，所以，该处选择过渡配合。还有一种情况，若零件之间无相对运动，但有键等紧固件连接时，采用间隙配合，这样的情况，在该机器中就比较多了。 合的种类的选择 在确定了配合的类别之后，就需要进一步的确定这类配合中采用哪一种具体的配合，这往往是比较困难的事情。为此，需要了解到各种配合的特点，并对零件的功能要求、结构特点、工作条件等各个方面进行全方位的分析。 我们可以选用标准手册中的一些优先配合。而且手册中对选用也有了比较具体的说明。 般公差的选取 线性尺寸的一般公差是指在车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可以保证的公差。在正常维护和操作情况下，它代表经济加工精度，所以一般可以不检验。它主要应用于精度比较低的非配合尺寸和功能上允许或大于一般公差的尺寸。国标中有规定，采用一般公差的线性尺寸不单独注出极限偏差，而在图样上、技术文件上做总的说明。 在我的两张零件图上，带轮和主轴的零件图。根据国标中规定的四个公差等级，选用中等级，这个公差等级相当于 以精度并不是很高，这种尺寸的极限偏差可以从表中查取，主要是根据尺寸分段， 另外，倒角和圆角的半径、高度的大小都可以从表中查取。 位公差 位公差项目的选择 选择形位公差项目要根据要素的几何特征，结构特点以及零件的功能，并要尽量考虑检测方便和经济效益。 在形位公差的众多项目中，有单项控制的，有综合控制的。这也很好理解，前者有圆度、平面度、直线度等。后者有圆柱度等，标注形位公差有一个原则，就是：应该充分发挥综合控制的公差项目的职能，原因很明显，一是减少图样上的形位公差项目，二是相应的减小形位误差的检测工作。 西南科技大学 28 就拿该主轴零件图为例，对于与滚动轴承内径配合的轴颈，为了保 证滚动轴承的装配精度和旋转精度，应规定轴颈的圆柱度公差和轴肩的端面跳动公差。对于轴类零件来说，规定其径向圆跳动或全跳动公差，这样，既能控制零件的圆度或圆柱度误差，又能控制同轴度误差，这是为了检测方便。同理，端面对轴线的垂直度公差可以用端面全跳动公差代替，端面圆跳动在忽略平面度误差时，也可代替端面对轴线的垂直度要求。 差原则的选择 在选择公差原则时，应该根据被测要素的功能要求，充分发挥给出公差的职能和采用这种原则的可行性和经济性。比如独立原则，尽管它是处理尺寸公差和形状位置公差最基本的公差原则，应 用也最广泛。但这有一个前提，就是对零件有特殊功能要求时才可采用。 但实际设计中，为了保证零件的配合性质，即保证配合的极限间隙和极限过盈，满足设计要求，对重要的配合通常要采用包容要求。例如轴承内孔与轴的配合等，都是为了保证最小的间隙。 对于仅仅需要保证零件的可装配性，而为了便于零件的加工制造时，可以采用最大实体要求。通常用于间隙配合，适用的要素仅仅限于轴线或中心平面。例如轴承端盖上孔的位置度公差。 位公差值的选择或确定 在对形位公差值进行选择时，应考虑的几个问题和原则： 形状公差、位置公差、尺寸公差的关系 确定形位公差值时，应考虑它们与尺寸公差的协调，其一般原则是： 形状公差值大于位置公差值，而位置公差值大于尺寸公差值。 对于有配合要求的形位公差与尺寸公差的关系 有配合要求并要严格保证其配合性质的要素，应该采用包容要求。一般来说，形状公差通常为尺寸公差的 25%到 65%。圆度、圆柱度公差一般按同级选取。 形状公差与表面粗糙度的关系 通常，对于中等尺寸段和中等精度的零件，表面粗糙度的值可以占形状公差的 20%到 25%。 需要考虑零件的结构特点 对于刚性较差的零件（比如说细长轴）和具有某种结构特点的要素，因为其工艺性不好，加工精度会受到影响，此时，对主轴来说，就得选取较大的形位公差值。 基准的选择 选择基准时，主要考虑，要根据设计和使用要求，并兼顾基准统一和结构特征。一般考虑以下几点： 应根据设计时要素的功能要求以及要素间的几何关系来选择基准。比如说，对旋转轴，通常都以装滚动轴承的轴颈表面作为基准。 从加工、测量的角度考虑，应该选择在夹具、量具中定位的相应基准做基西南科技大学 29 准。 从装配关系考虑，应该选择零件相互配合、相互接触的表面做各自的基准，以保证零件的正确装配。 结合设计的主轴零件图，具体分析如下： 两个直径为 75 的轴颈与调心滚子轴承的内圈相配合，两个轴头分别与皮带轮、飞轮相配合。为了满足给出的标准配合性质要求，所以采用了包容要求。又由于与滚动轴承相配合的轴颈，按规定应对形状精度提出进一步的要求，所以，提出圆柱度公差 要求。同时，该两轴颈上安装滚动轴承后， 将分别与减速器箱体的两孔配合。为了限制轴两轴颈的同轴度误差，以免影响配合性质。所以由给出了两轴颈的径向圆跳动公差 米。 在主轴中间最长的工作的一段，为了保证其工作的准确性，对该段轴颈相对与两个直径为 75 的轴颈公共基准轴线给出了径向圆跳动公差 米。对该主轴有好几处轴肩起定位作用，参照安装滚动轴承处的轴肩的精度要求，给出两轴肩相对于基准轴线的端面圆跳动公差 米。键槽对称度公差是为了保证铣槽时键槽的中心面尽可能的与通过轴线的平面垂直。该轴两出键槽都按八级给出。公差值为 米。 西南科技大学 30 结论 对反击式破碎机的设计 ,是我对大学所学的知识进行整合和总结 ,运用的一个尝试 ,这不仅提高了我的独立思考 ,动手实践 ,研究尝新的能力 ,还培养了团结协作 ,大胆尝试等良好的习惯 . 一台机器的完整设计是要涉及到各个方面的知识的 ,在大学最后这段有限的时间 ,迅速积累 我们只有不懈的努力 ,尽力的改正不足 ,使其尽可能完善 ,在许许多多的零件中 ,即使是最小的 ,哪怕是一个小小的螺钉 ,焊缝之类的 ,如果因为强度不够 ,材料选取不当 ,寿命比较短 ,结构工艺性方面 有缺陷 ,配合不能满足要求 修整问题 最终都会使机器工作性能下降 ,出现故障甚至报废 在这方面我做的工作还是很不够的 . 另外 ,一台机器真正推广使用 ,还要对其成本 ,也即经济性 ,可行性进行分析 对环境的污染 ,对工作环境的要求 ,维修的技术难度 ,方便程度等等 ,所以 ,我的设计只能是理论上的一个尝试 . 在具体的工作中 ,我除了需要借助最新的信息工具 还需要查阅图书 ,亲身实践 ,但最主要的 ,还是老师的指导 还有思路上的 ,认识问题角度等各个方面 ,我都收益匪浅 的 大学生活最终以毕业设计的结束而告终 我一定要加倍努力 ,画一个圆满的句号 ,力求在毕业设计的成果上更上一层楼 . 西南科技大学 31 致谢 随着经济的经济的发展 ,许多行业和部门都对破碎机的需求和要求也日益提高 它在国民经济中的基础行业中有着举足轻重的的地位 对其设计和相关的研究是十分必要和重要的 . 在大学学习的专业知识涉及面很宽 对相关的知识进行整合与总结 ,以便有进一步的提高 也深刻认识到 ,只凭大学所学的知识 ,还不能满足设计的需要 ,也必须依靠老师的指导 ,吸收新知识 ,掌握新技能 ,拓宽新视野 ,对许多方面的知识加以猎取和归纳 论文的起点和内容才会有一个好的升华 . 在具体的设计和学习的过程中 ,也离不开一些同学的帮助 ,尤其是一些计算机基本操作 ,的一些技巧等 ,提高了我的计算机操作能力 ,为了本论文能更完善和更成功 以及热切的关注 ,我对此深深地表示感谢 ,并加倍努力 ,提高论文的质量 ,不辜负老师的期望 . 西南科技大学 32 参考文献 1 郑鸣皋 破碎机综述 机械工业出版社 2001 2 秦邦宪 最新破碎机设计生产实用手册 中国机械出版社 2009 3 曲彩云 机械设计实用手册 机械工业出版社 2008 4 张长森 煤矸石资源化综合利用新技术 化学工业出版社 2008 5 杨明忠 机械设计 武汉理工大学出版社 2009 6 曲彩云 机械设计实用手册 机械工业出版社 2009 7 王玉荣 公差与技术测量，西北工业大学出版社 1993 8 张庆今 硅酸盐工业机械及设备 华南理工大学出版社 1992 9 钱可强，机械制图，第四版，高等教育出版社， 1997 10 陈宏杰，公差与测量技术基础 ，第一版，科学技术文献出版社 1991 11 葛长路，矿山机械磨损与抗磨技术，第一版，中国矿业大学出版社， 1995 12 张恩广，筛分破碎及脱水设备，第一版，煤炭工业出版社， 1991 13 蔡学熙，现代机械设计方法实用手册，第一版，化学工业出版社， 2004 14 曹一中，破碎粉磨机械使用维修，第一版，机械工业出版社， 1991 15 于惠力，机械设计，第一版，科学出版社， 2010 16 刘鸿文，材料力学，第四版，高等教育出版社， 2009 17 鞠鲁粤，工程材料与成型技术基础，高等教育出版社， 2010 西南科技大学 33