立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子畢業(yè)論文

1、. . . . s畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目立軸沖擊式同步破碎機(jī) 閉式轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)機(jī)械工程與自動 班 級 機(jī)自0702學(xué) 生 路陽學(xué) 號指導(dǎo)教師 方 二一一年五月二十九日11 / 121前言 破碎機(jī)在現(xiàn)代社會的發(fā)展中有著重要的作用，建材、工程產(chǎn)品的生產(chǎn)，從其原料、燃料到半成品都需要進(jìn)行破碎和粉磨。 立軸沖擊式同步破碎機(jī)就是在原先的立軸破碎機(jī)基礎(chǔ)上，增加一同步技術(shù)，這樣不僅提高了石料的破碎效果，同時(shí)還降低了能耗和磨損，實(shí)現(xiàn)了高效、低能耗的目的，擁有很強(qiáng)的市場競爭力。1.1國外立軸沖擊式同步轉(zhuǎn)子破碎機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀立軸沖擊式同步破碎機(jī)起步于國外，我國在這方面還比較落后。立軸沖擊式同步破碎機(jī)

2、的原理是基于普通立軸破碎機(jī)的“石打石”和“石打鐵”改進(jìn)而來。發(fā)展趨勢主要向以下幾個(gè)方面發(fā)展：(1)降低破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸大小，但又不影響破碎效果，同時(shí)對破碎產(chǎn)量沒有影響。 (2)向整體機(jī)器的大型化發(fā)展，即在外部碰撞板設(shè)計(jì)研究，滿足滿足各種不同用戶的需要，滿足更大的產(chǎn)量要求。 (3)破碎機(jī)轉(zhuǎn)子型式多樣化 目前立軸沖擊式破碎機(jī)已發(fā)展成開式轉(zhuǎn)子和閉式轉(zhuǎn)子兩大類，每一大類又分為帶反擊襯板和不帶反擊襯板。且每一規(guī)格的機(jī)器中又有幾種不同的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，幾種不同的電機(jī)功率和幾種不同轉(zhuǎn)子出口數(shù)。從而組合成不同的通過能量，不同的破碎效應(yīng)，即配置的多樣性和靈活性得出充分體現(xiàn)。 （4）全自動控制 采用計(jì)算機(jī)或PLC控制，

3、運(yùn)行中可遠(yuǎn)距離顯示工作狀態(tài)下的機(jī)器各種參數(shù)，如軸承的溫度，機(jī)器的振動，瞬時(shí)的通過量，潤滑油的質(zhì)量情況等等。1.2立軸沖擊式同步轉(zhuǎn)子破碎機(jī)的工作原理立軸沖擊式同步轉(zhuǎn)子破碎機(jī)工作原理：物料由入料口進(jìn)入，由分料錐平均分向3個(gè)導(dǎo)料板，物料順著導(dǎo)料板運(yùn)動，從裝有拋料頭的出料口甩出，獲得第一次加速，物料運(yùn)動一段時(shí)間后，與外圍的碰撞板發(fā)生碰撞，產(chǎn)生第二次加速，從而使物料完全甩出，與破碎腔的鐵砧或者石頭相撞，便完成了破碎。（具體可分為“石打石”和“石打鐵”兩種情況）2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)。 參考數(shù)據(jù)：最大入料直徑：60mm 功率：264kw-320kw 轉(zhuǎn)子

4、轉(zhuǎn)速圍：850-1450r/min 處理量：160-300 t/h 具體步驟： 1 確定轉(zhuǎn)子的選用材料 2 轉(zhuǎn)子的重要數(shù)據(jù)：尺寸大小. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 .拋料口距反轉(zhuǎn)子的距離 3 主軸裝置的選擇:包括主軸 上軸承 上軸承座，下軸承， 下軸承座。 4 拋料頭與碰撞轉(zhuǎn)子角度的選擇3立軸沖擊式同步破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的總體設(shè)計(jì)3.1立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子是立軸沖擊式破碎機(jī)中的重要部件，它大體可分為兩種類型的轉(zhuǎn)子，即開式平板轉(zhuǎn)子和閉式破碎腔型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子本體、導(dǎo)料板、分料錐、拋料頭、耐磨板塊以與上下耐磨襯板組成，一般具有三個(gè)出料口，轉(zhuǎn)子示意圖如圖1所示。轉(zhuǎn)子的部結(jié)構(gòu)可以使轉(zhuǎn)子部形成物料墊，防

5、止物料與轉(zhuǎn)子的磨損，延長轉(zhuǎn)子的使用壽命降低經(jīng)濟(jì)消耗。轉(zhuǎn)子部的分料錐將進(jìn)入轉(zhuǎn)子的物料平均分給各個(gè)出料口，出料口邊緣有拋料頭，一般采用高耐磨材料制成，減少磨損。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動由于離心力的作用將物料加速到5085m/s之間。圖1 立軸沖擊式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子示意圖1、 入料管；2、入料管套；3、轉(zhuǎn)子主體；4、拋料頭夾塊耐磨板；5、副拋料頭；6、拋料頭；7、下耐磨板；8、端壓板；9、分料盤；10、導(dǎo)料板；11、上耐磨板立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子，則是在上述普通閉式轉(zhuǎn)子外增加一碰撞板，使之進(jìn)行第二次加速（如圖2）。因此，立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子與普通轉(zhuǎn)子相比較，其優(yōu)點(diǎn)是有兩次加速的機(jī)會，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)，可以減小里

6、面轉(zhuǎn)子的半徑，同時(shí)也可以降低主軸的轉(zhuǎn)速。 圖 2 同步轉(zhuǎn)子3.2設(shè)計(jì)方案的選擇3.2.1閉式轉(zhuǎn)子方案選擇 同步轉(zhuǎn)子半徑的確定為：閉式轉(zhuǎn)子半徑r1=300mm 外部碰撞板半徑r2=500mm 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:n=1000r/min 閉式轉(zhuǎn)子出料口與碰撞板夾角確定為15度。3.2.2 主軸與支撐方案的選擇主軸是立軸沖擊式同步破碎機(jī)支撐轉(zhuǎn)子的主要部件，承受來自轉(zhuǎn)子的重量，沖擊力，因此要求主軸的材質(zhì)具有較高的強(qiáng)度和韌性，選用45Cr，調(diào)質(zhì)處理。軸承的選擇，一方面要承受徑向的壓力，另一方面需要承受軸向的壓力，因此需要兩種以上軸承配合使用，可選擇圓柱滾子軸承承受徑向的壓力，推力軸承承受軸向的壓力。4 主要零部件

7、的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算4.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)子作為立軸沖擊式破碎機(jī)的主要工作部件,其結(jié)構(gòu)狀況非常重要，對整個(gè)破碎機(jī)的性能有重要的影響。立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)由部閉式轉(zhuǎn)子和外部碰撞板組成，所以其主要結(jié)構(gòu)由部轉(zhuǎn)子半徑r、碰撞板半徑R、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n、碰撞板與出料口夾角組成。如圖 2 所示為立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由上下兩個(gè)圓盤、和三塊導(dǎo)料板圍起來組成，上下兩個(gè)圓盤分別帶有入料口和軸套孔，三個(gè)導(dǎo)料板負(fù)責(zé)引導(dǎo)物料從出料口甩出，然后與外部的碰撞板發(fā)生碰撞，產(chǎn)生第二次的加速，從而使物料完成破碎。4.1.1 轉(zhuǎn)子半徑的計(jì)算轉(zhuǎn)子的半徑是立軸沖擊式破碎機(jī)上一個(gè)重要的參數(shù), 它與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速組成

8、了破碎機(jī)的主要性能參數(shù)。試驗(yàn)可以得出,在滿足平衡條件要求的情況下, 隨著轉(zhuǎn)子半徑的增加, 物料的通過量增大, 破碎機(jī)的處理能力增大;但伴隨著轉(zhuǎn)子質(zhì)量加大, 轉(zhuǎn)動慣量增大,軸承承受的載荷也增大。轉(zhuǎn)子半徑與破碎機(jī)處理能力和給料最大粒度有關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)利用給料最大粒度來確定轉(zhuǎn)子半徑，一般給料度越大轉(zhuǎn)子半徑也就越大。給出計(jì)算轉(zhuǎn)子直徑D(mm)的公式為：D=600+K(dmax-40) mm式中：K-系數(shù)，K=20；-最大給料粒度，mm。設(shè)給料粒度在=60mm，帶入式（3-1）中，D=1000mm。所以可取外部碰撞板半徑為R=D/2=500mm4.1.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的計(jì)算 立軸沖擊式破碎機(jī)的工作原理就是轉(zhuǎn)

9、子高速旋轉(zhuǎn),將物料在離心作用下拋入破碎腔,完成破碎。確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)考慮兩方面因素:1.速度越大,物料獲得的速度也就越大,從而破碎效果也就越好;2.轉(zhuǎn)子速度太大,引起的震動也就越大,對機(jī)器的損壞影響便很嚴(yán)重。因此，應(yīng)綜合這兩方面的因素，取一合適的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速線速度圍一般取800-1400r/min為宜。結(jié)合同步轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)，它具有第二次加速的效果，因此，所取轉(zhuǎn)速不宜過大。轉(zhuǎn)子切線速度一般在vx在50-85m/s之間，通過下面公式： 得n=9801624r/min。再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取轉(zhuǎn)速n=1000 r/min。式中：v -轉(zhuǎn)子切線速度，m/s；D-轉(zhuǎn)子直徑。4.1.3 碰撞板與出料口夾角的計(jì)算圖4

10、-1物料相對運(yùn)動軌跡圖4-1為物料初次加速后運(yùn)動情況，曲線AD為物料相對轉(zhuǎn)子運(yùn)動軌跡，擋料板在與拋出位置成角度。 有公式： t=/Vt 式中w-轉(zhuǎn)子角速度； Vt-物料切向速度；t-兩次碰撞時(shí)間差。 由圖中幾何關(guān)系得公式： 式中，R=D/2=500mm,得出r300mm,=170mm，=32，=15 所以出料口與碰撞板的夾角為15由此可確定導(dǎo)向板與碰撞板的安裝位置。4.2主軸部分的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算(一) 軸的材料 主軸是立軸沖擊式同步破碎機(jī)支撐轉(zhuǎn)子的重要零件，用來承受轉(zhuǎn)子的重量，沖擊力等。因此所選主軸材料應(yīng)具有較高的硬度，強(qiáng)度和韌性，可選擇45Cr，調(diào)質(zhì)處理。 （二）確定各軸段直徑大小。先按照公

11、式確定軸的最小直徑。式中：P-電機(jī)功率，KW； n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min；n=1000r/min,P=350KW,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取=112，可得80mm確定各軸段的直徑，如下圖所示，軸段和直徑最小，考慮到軸段和上有鍵槽，取d1=100mm，軸段直徑為110;軸段直徑為120;軸段直徑為110;軸段直徑為106；軸段直徑為100。 各段軸的長度分別為：l1=93mmL2=126mmL3=274mmL4=240mmL5=20mmL6=113mm （三） 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 式中：-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa; T-軸所承受的扭矩，Nmm；-軸的抗扭截面系數(shù)，mm

12、； n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min;P-軸的傳遞功率，KW；d-計(jì)算截面處軸的直徑，mm; -許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa，查手冊知45Cr的=35-55Mpa。帶入所有數(shù)據(jù)得：=16.7Mpa 所以 ： 經(jīng)校核可知滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。（2）按彎扭合成強(qiáng)度條件校核 軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：-軸的計(jì)算應(yīng)力，Mpa；M-軸所受的彎矩，Nmm；T-軸所受的扭矩，Nmm；W-軸的抗彎截面系數(shù)，,-軸的許用彎曲應(yīng)力，查表可得，=70Mpa. 其中：b為鍵槽寬； t為鍵槽深度； d 為軸的直徑。 帶入所有數(shù)據(jù)后，經(jīng)過校核，滿足彎扭強(qiáng)度條件。4.3 支撐軸承的選擇校核計(jì)算4.3.1 軸承的選擇破碎機(jī)轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動的情況下，需

13、要承受的力來自軸向和徑向兩個(gè)方面。因此，所選軸承配合必須能承受軸向和徑向兩方面壓力。因此需要選擇兩種軸承，最終選擇圓柱滾子軸承和推力軸承配合使用。（1） 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承具有較大的徑向承載能力。它的外圈（或者圈）可以分離，故不能承受軸向載荷，滾子由圈（或外圈）的擋邊軸向定外，工作時(shí)允許，外圈有少量的軸向錯(cuò)動。根據(jù)軸的直徑d和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，選擇軸承型號為N2220E.如下圖：推力球軸承能夠承受軸向載荷，高速離心力大時(shí)，鋼球與保持磨損，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低。選擇型號為51412。如下圖：(3)潤滑方式的選擇：潤滑對于滾動軸承具有重要意義，軸承中潤滑劑不能降摩擦阻力，還起著散熱，

14、減小接觸應(yīng)力，吸收震動，防銹蝕等作用。軸承常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類，選用哪一類潤滑方式，這與軸承的轉(zhuǎn)速有關(guān)，一般用滾動軸承的DN值表示軸承速度的大小。本次設(shè)計(jì)采用軸承分別為圓柱滾子軸承和推力軸承，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊所示其用脂潤滑的極限轉(zhuǎn)速分別為3800r/min和4000r/min，故本設(shè)計(jì)可采用脂潤滑。（4）軸承壽命的計(jì)算滾動軸承的壽命計(jì)算公式 式中：C-基本額定動載荷； P-軸承的當(dāng)量動載荷； n-軸承的轉(zhuǎn)速；-軸承的壽命指數(shù)； 對稱軸承=3，滾子軸承=10/3。 當(dāng)量動載荷的計(jì)算：P=xFr+yFa式中：Fr-實(shí)際徑向負(fù)荷； Fa-實(shí)際軸向負(fù)載； X-徑向系數(shù)； Y-軸向系數(shù)；f

15、p-動載荷系數(shù)，查手冊得fp =1.83.0。所選圓柱滾子軸承型號為N220E，潤滑方式采用脂潤滑，查機(jī)械手冊可知 p =F+0.3F(0F/F0.12);P=0.94F+0.8F(0.12F/F0.3)基本額定載荷Cr=318KN，極限轉(zhuǎn)速3000r/min。計(jì)算得： 5700h所選推力球軸承型號為：51412，潤滑方式采用脂潤滑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可以知道：基本額定動載荷Ca=200KN,基本額定靜載荷C=395KN。.極限轉(zhuǎn)速為1000r/min。 計(jì)算得： 16000h結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過對立軸沖擊式同步破碎機(jī)閉式轉(zhuǎn)子，以與對主軸和其支撐的設(shè)計(jì)計(jì)算，對減小破碎機(jī)整體尺寸，降低機(jī)器的整體能耗，提高立軸沖擊式破碎機(jī)的破碎效果有了很好的改善。 立軸沖擊式同步破碎機(jī)是在傳統(tǒng)立軸式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善的，通過分析轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，物料的運(yùn)動情況，對轉(zhuǎn)子的尺寸大小以與結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅提高了破碎機(jī)的效率，同時(shí)也減小了能耗。整個(gè)設(shè)計(jì)論證了此設(shè)計(jì)的可行性： （1）轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)合理，尺寸大小，出料口與碰撞板位置合理，能夠滿足第二次的完全加速，能夠達(dá)到破碎所需要的速度。 （2）主軸支承方案可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可以承受相應(yīng)的