1000立軸錘擊式破碎機的設計

1、目錄摘要1關鍵詞：1AbstractlKeywordsl1 .引言21.1 目前破碎機的開展現狀21.2 設計立軸錘擊式破碎機的目的和意義22 .立軸錘式破碎機的結構和工作原理32.1 立軸錘式破碎機的結構32.2 立軸錘式破碎機的工作原理43 .動力局部的設計與計算44 .傳動局部的設計與計算44.1 V帶輪的設計44.2 計算帶白根數z64.3 飛輪直徑的設計與計算64.4 聯(lián)軸器的選擇與計算74.5 鍵的強度校核75 .工作局部的設計與計算85.1 主軸的設計與強度計算85.1.1 主軸直徑和長度的設計計算85.1.2 主軸轉速的計算85.1.3 主軸受力分析95.1.4 主軸強度校核1

2、05.1.5 按彎扭合成應力校核軸的強度105.2 錘頭的設計115.3 錘架的結構設計125.4 蔗條的設計135.5 還擊板白設計135.6 筒體體結構以及其相關設計145.7 防護門的設計146 .生產率的計算157 .結論15參考文獻16致謝17100位軸錘擊式破碎機的設計機械電子專業(yè)學生林長清指導老師閆冰潔摘要：本文先對如今破碎機的開展狀況進行了簡單的表達,再對市面上現存的各種破碎機的破碎原理進行了介紹,并對各種破碎方法過程中的優(yōu)缺點進行了分析,集合了各種破碎機的優(yōu)點而設計了立軸錘式破碎機,并對其的工作原理、各種零件如轉子、軸、錘頭、電機、飛輪的設計方案、尺寸、主要參數進行了詳細的說

3、明和計算,簡單說明了裝配方法,最后對設計的立軸錘式破碎機的性能進行了總結.關鍵詞：破碎機；轉子；軸TheDesignofPhi1000VerticalShaftHammerCrusherStudentmajoringinMachineryandelectronicslinchangqingTutorYanBingjieAbstract:Firstintroducedthedevelopmentofthecrushersimplenarrative,existingonthemarketavarietyofcrushercrushingprinciplewereintroduced,andall

4、kindsofcrushingtheadvantagesanddisadvantagesofthemethodprocess,acollectionofcrusheradvantagesofdesignverticalshafthammercrusher,anditsworkingprinciple,allkindsofpartssuchastherotorshaft,hammer,motor,flywheeldesign,thesizeofthemainparametersofthedetaileddescriptionandcalculation,abriefdescriptionofth

5、emethodofassembly,andfinallyasummaryoftheperformanceofthedesignverticalshafthammercrusher.Keywords:crusher;singlerotor;axis引言機械式沖擊破碎物料是一直以來破碎的主要方法,其破碎效率是重要的經濟和技術指標.如今對破碎機的研究主要是對原有的機型進行改良.本文對立軸錘擊式破碎機的設計主要是在原來破碎機的根本原理的根底上,研究了市面上現有的各種機型,并對其優(yōu)缺點進行總結,從而集各類破碎機的優(yōu)點而進行的設計.1 .破碎機的開展與作用1.1 目前破碎機的開展現狀目前錘式破碎機的種類很

6、多,根據結構特征的不同,可進行如下分類：按回轉數的數目可分為單軸式和雙軸式；按轉子的回轉方向可分為定向式和可逆式；根據錘頭的排數可分為單排式和多排式；按錘頭的放置方式不同,還可分為固定錘式和活動錘式兩種1.破碎機既能破碎生物料,也能破碎熟料,能破碎水泥熟料、石灰石、粒狀高爐礦渣、頁巖、煤肝石、砂巖、煤塊、金礦石、鋁礦石、鋁塊石等物料.它廣泛應用于建材、冶金、化工、電力、礦山、煤炭等部門1.目前市面上現存的破碎機主要有三種2:(1)還擊式破碎機,其結構有還擊板、打擊板、轉子組成；它將物料反復地沖擊,同時,物料之間也互相撞擊而得到破碎.(2)錘式破碎機,其結構有錘頭、轉子、篦條篩、內壁襯板、機架、

7、等組成,它是通過物料進入破碎機中,受到高速回轉的錘頭沖擊而破碎,物料從錘頭獲得動能,以高速沖向破碎板進行第二次破碎,粒度小的篦條篩中排出,粒度大的物料在篦條篩上再經過錘頭的沖擊、研磨、銃削而破碎,直至粒度合格.(3)立軸式破碎機,其結構有機體、主軸、轉子、襯板、進出料口組成；物料進入第一破碎腔,受高速回轉的轉子上的板錘的沖擊破碎,獲得動能的料塊拋擊到筒體的襯板上進一步破碎料塊群在機腔中互相撞擊而等到第一次破碎；物料進入第二破碎腔受第二轉子的擠壓、沖擊,把料層壓緊而邊密實,隨著擠壓、沖擊力的上升,當應力超過顆粒所承受的強度時,物料被粉碎.本課題設計的破碎機是兼以上三者之優(yōu)點進行破碎.因此,確定為

8、立軸錘擊式破碎機.1.2 設計立軸錘擊式破碎機的目的和意義科學技術的高速開展,使得各行各業(yè)發(fā)生著巨大的變化.如今,錘式破碎機在水泥、化學、電力部門、冶金產業(yè)普遍用來破碎各種各樣的物料,如爐渣、焦炭、石灰石、煤、和中等硬度的礦石.建材產業(yè)白生產中,從燃料,原料都需要進行破碎及粉磨,這樣會使粉碎對象的比表面積加大,從而能使物理和化學反響的速度大大加快,使物料更加均勻混合,使物料的流動性增強,從而更加方便貯存和運輸.由于我國經濟的快速增長,各種各樣的化工礦物等物料的需求量和生產規(guī)模的不斷擴大,對破碎機的性能提出了更加苛刻的要求,與建筑、高等級公路,橋梁,水壩和礦業(yè)的開展息息相關的各種規(guī)格破碎機的開發(fā)

9、與開展,使破碎機的用途越來越大,越來越廣.改善和提升破碎機的性能,從減少能量消耗,降低造價,具有重要意義.2 .立軸錘式破碎機的結構和工作原理2.1立軸錘式破碎機的結構本次設計的是單轉子、多排錘、不可逆式立軸錘式破碎機,其根本結構如圖2-1所示.1機殼2錘頭3錘架4銷軸5主軸6防護門7調整螺釘圖2-1破碎機的結構破碎機主要由三局部組成：動力局部、傳動局部、工作局部.動力局部主要是電機；傳動局部是V帶輪、聯(lián)軸器和飛輪；工作局部由主軸、錘頭、錘架、蔗條、還擊板、筒體、防護門組成.2.2立軸錘式破碎機的工作原理物料進入錘式破碎機中,即受到高速旋轉的錘頭沖擊而被破碎,破碎的礦石從錘頭處獲得動能以高速向

10、機殼內壁、篦條、還擊板沖擊而受到第二次破碎,同時還有物料之間的相互碰撞而受到進一步的破碎.破碎合格的礦石物料通過篦條排出,不合格的物料在篦條上繼續(xù)受到錘頭的沖擊、研磨直至破碎,到達合格粒度后即從中篦條排出.其中起主要作用的是錘擊部分和還擊局部.在錘架上的錘頭能擺動角度能到達120.為了保護破碎外殼,在其內壁嵌有襯板,在機殼的下半部裝有篦條,用來卸出破碎合格的物料.該機采用立軸式豎直安置,充分利用使物料下落的重力.從而減少物料運輸過程所消耗的動力.機殼由上機體、后上蓋、左側壁和右側壁組成,各局部用螺栓連結成一體,上部開有進料口,內部鑲有高鎰鋼襯板,磨損后可以更換,機殼和軸之間漏灰現象十分嚴重,為

11、了預防漏灰,設有軸封.機殼下部直接安放在混凝土根底上,并用地腳螺栓固定.為了便于檢修、調整和更換蔗條,下機體的前后兩面都開有一個檢修孔.為了便于檢修、更換錘頭方便,兩側壁也對稱的開有檢修孔.轉子由主軸、錘架、銷軸等組成,錘架上開有6個均勻分布的銷孔,通過銷軸將68個錘頭懸掛起來.為了預防圓盤和錘子的軸向竄動.銷軸兩端用鎖緊螺母固定.轉子支承在兩個滾動軸承上.此外,為了使轉子在運動中儲存一定的動能,預防破碎大塊物料時,錘頭的速度損失不致過大和減小電動機的尖峰負荷,在主軸的一端還裝有一個飛輪.3 .動力局部的設計與計算電機設計計算參數：(1)進料粒徑DW100mm(2)出料粒徑dw20mm(3)產

12、量Q=50t/h(4)板錘的線速度為v=3040m/s(5)主軸的轉速n=320r/min.功率由邦德理論確定1:(3-1)由電機功率,查手冊6:選電機型號為Y250M-4,功率為100kw.4 .傳動局部的設計與計算4.1 V帶輪的設計V帶輪的結構型式,主要由帶輪的基準直徑選擇.其基準直徑又與相連接的電動機的型號有關.前面選用電動機的滿載轉速為1480r/min,額定轉速1500r/min,計算功率Pca來確定帶輪的基準直徑并驗算帶速V.電機的計算功率為：；(4-1)Pca計算功率；KA工作情況系數；P所需傳遞的額定功率；破碎機空載啟動,每天工作不超過10小時,KA取1.3,kw由V帶最小基

13、直徑表,查的D型V帶小帶輪應不小于355mm.按公式驗算帶的速度4(4-2)由于一般推薦5m/s<v<25m/s,最高帶速Vmax小于30m/s,故帶速適宜.計算大帶輪的基準直徑.根據公式,計算大帶輪的基準直徑=i=1.59355=564.45mm(4-3)選圓整為二560mm.確定v帶的中央距a和基準長度,根據公式,初定中央距二1500mm,計算帶所需的基準長度(4-4)選帶的基準長度=4500mm.計算實際中央距a(4-5)驗算小帶輪上的包角4.2 計算帶白根數z計算單根V帶的額定功率Pro由二355mm和n1=1480r/min,查得p0=15.63kw根據n1=1480r/

14、min,i=1.59和D型帶,查得=4.45kw.查得得于是7(4-6)由之前計算知電機計算功率為113.1千瓦,每根V帶承受功率為18.5千瓦,那么應取7根.4.3 飛輪直徑的設計與計算飛輪的作用是在運動中儲存一定的動能,預防破碎大塊的物料時,轉子速度損失過大和減小電機的尖峰負荷.當破碎機正常運轉時,飛輪便存儲一定的能量,電動機也不致過負荷,當破碎機給料過多或者進入大塊難以破碎的物料時,飛輪便將儲存的動能放出,增強破碎水平,使電動機不致超載運行,起到了一定的保護作用,保持破碎機在工作中的效率,減輕破碎機的動力消耗,其結構采用腹板式.飛輪設計的根本問題是在保證機器運轉的不均勻系數8在許用范圍內

15、的前提下,求出飛輪的轉動慣量J從而最后定出飛輪的主要尺寸.飛輪轉動慣量確實定：設錘式破碎機在空行程和局部無負載的工作行程時間t1秒內的功率消耗為P1,轉子在工作行程的破碎時間t2秒內的功率消耗為P2,電動機的額定功率為P并且P1<P<P2.轉子在t1秒時間內,P>P1的情況下,多余的功率就使飛輪的能量增加,如果在空轉階段開始時,飛輪的角速度等于wmin在空轉階段終結時,飛輪的角速度增加為max在有載運轉時P2>P,飛輪就輸出能量,飛輪的角速度就由max降到wmin列出空轉時的平衡方程式2(4-7)或那么飛輪儲存的能量為：設空轉的功率消耗p稱損失系數故YT慮摩擦損失的機械

16、效率Y=0.85那么,而d一飛輪的直徑,米；3一飛輪的平均角速度,即主軸的角速度,8度不均勻系數,8=0.030705,錘式破碎機可取8=0.04t1空轉時間取t1=t2=30/n.由以上理論計算公式可得本次設計飛輪的直徑為645mm,取飛輪直徑D=650mm.4.4 聯(lián)軸器的選擇與計算聯(lián)軸器是用來連接軸與軸的,使它們一起回轉并傳遞轉矩.聯(lián)軸器有彈性和剛性兩類,剛性聯(lián)軸器能補償兩軸的相對位移,并具有吸收振動和緩和沖擊的水平,錘式破碎機由于破碎礦石,要產生沖擊和振動.當有金屬物進入破碎機時,錘頭的強烈碰撞而未能將其破碎將使得電機的轉矩迅速上升,當超過電機最大轉矩1.8KN.m時,為了保護電機和轉

17、子等重要部件,應使用剪切銷平安聯(lián)軸器,聯(lián)軸器上的平安銷釘會被剪斷而預防部件損壞造成事故.銷釘材料采用45鋼,其抗剪強度tb=80Mpa由公式4-8式中：T電機最大轉矩,N.m；D銷釘中央圓直徑,mm；°b第釘抗剪強度,Mpa;Z銷釘個數.每個銷釘的直徑為：偏于平安考慮,最后確定銷釘直徑為10mm.4.5 鍵的強度校核平鍵聯(lián)接最易發(fā)生的失效形式是磨損和壓潰,此處針對耐磨性條件和擠壓強度進行校核.擠壓強度條件44-9耐磨性條件式中T轉矩,N.mm;d軸徑,mm;h鍵的高度,mm;l鍵的工作長度,mm；對A型鍵l=L-b;許用擠壓應力,MPa此處為60-90;許用壓強,MPa此處為30.求

18、得三處鍵聯(lián)接處的擠壓強度和耐磨性強度分別為：28.96MPa、11.61MPa,均小于其許用擠壓應力和許用壓強,故平安.5 .工作局部的設計與計算5.1 主軸的設計與強度計算軸的設計包括兩個局部,一個是結構設計,一個是工作水平計算.后者主要是指強度計算.主軸是支承轉子的主要零件,沖擊力由它來承受.因此,要求其材質具有較高的韌性和強度,采用的是35號硅鎰鋼鍛造,其斷面為圓形,且有平鍵和其他零件連接.示意如下圖.圖5-1主軸結構圖5.1.1 主軸直徑和長度的設計計算主軸直徑設計計算根據公式5(5-1)式中Dmax為最大進料粒度,Dmax為200mm.取系數0.5,那么D=100mm.主軸長度設計計

19、算(5-2)式中Q生產率,t/h;D轉子的直徑,m；P物料的密度,1.6t/.取K=38;得5.1.2 主軸轉速的計算錘式破碎機的主軸轉速可按圓周速度來設計,根據公式(5-3)式中v主軸的圓周速度,m/s;D轉子直徑,m.主軸圓周速度在1870m/s之間選取.對中小型破碎機,取v=2570m/s,轉速在7501500r/min.對大型破碎機v=1825m/s,轉速為200300r/min.速度越高,產品粒度越小,篦條、襯板和錘頭磨損也越快,功率消耗也越大,對機加工、安裝的精度要求也隨之增高,所以在滿足產品粒度的情況下,主軸圓周速度應偏低選取.轉速v取40m/s,那么n=931r/min.5.1

20、.3 主軸受力分析軸上受的載荷是由軸上的零件產生的,所以在計算時可以將主軸上的分布載荷情況簡化為集中力.其作用點可以一律簡化,取為分布載荷的中點,作用在軸上的扭矩,一般從傳動件輪轂寬度的中點算起,通常把當作置于錢鏈支座上的梁,支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關.圖5-2主軸受彎矩、力矩圖從軸的載荷分析圖5-2可看出C處軸所承受的載荷最大,所以此處就是最危險截面.作用在主軸上的相當彎矩：(5-4)式中一一作用在主軸上的彎矩,；轉子總重量；作用在主軸上的扭矩；質量屬性計算得轉子重量=10.9>N;所以1.36>N.m.由公式得：923XN.m.作用在主軸上的相當彎矩：=1.49N

21、.m5.1.4 主軸強度校核主軸轉矩為(5-5)T一轉距,NmP一傳遞的功率,100kwn一主軸轉速.1500r/min對于只傳遞轉距的圓截面軸,其強度條件為：(5-6).當由的扭切實力一為抗扭截面系數=兀d3/160.2d3t許用扭切應力將公式(5-5)代入公式(5-6),并轉化公式：=mm考慮到破碎機所承受的轉矩變化和沖擊載荷變化很大,那么取軸的最細處dmin=70mm而細軸處的強度條件為：=10.6N/mm2查表6得許用扭切應力t=4052N/mm2t=10.6N/mmNt即細軸70mm處的強度符合要求的強度條件.5.1.5 按彎扭合成應力校核軸的強度根據彎扭合成強度條件進行軸的強度校核

22、計算：進行具體的校核計算時,只需要校核軸上的承受的最大彎矩以及扭矩的危險剖面的強度4.(5-7)查表知對于45號調質鋼,在承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力.故平安.軸上零件的安放順序如下：軸承、錘架、軸套、軸承、套筒、帶輪.根據軸的工作情況,轉子通過軸套利用軸肩定位,動錐軸向也利用軸肩定位,軸與轉子及軸與動錐之間采用平鍵聯(lián)結.1錘架2主軸3銷軸4錘頭圖5-3工作局部裝配圖5.2 錘頭的設計錘頭是主要的工作部件.其材質、形狀、質量和對碎機的生產效率、壽命有很大的影響.因此,要根據物料的尺寸來選擇適當的錘頭質量.由于錘頭是易損件,需要經常更換,為減少更換勞動強度和所需時間,本文采用組合式錘頭.錘頭用

23、高碳鋼鑄造,為了提升耐磨性,錘頭外表涂上一層硬質合金.1錘頭2固定螺母3固定螺栓4錘柄圖5-4錘頭結構錘頭主要由三局部構成,主要是錘頭、錘柄和連桿.三者靠螺栓連接.錘頭動能的大小與錘頭的質量成正比,即錘頭越重、錘頭的動能越大,破碎效率越高.但是錘頭的質量越大,旋轉起來時產生的離心力也越大,對錘式破碎機轉子的其他零部件,都要產生損壞的影響,因此,錘頭的重量要適中.錘頭質量的計算：由于錘頭錢接在轉子上,所以能否正確選擇錘頭質量對破碎能耗和效率都有很大影響,如果錘頭質量選小,那么可能滿足不了錘擊一次就將物料破碎的要求.假設選得過大,無用功耗過大,離心力也大,容易損壞其他零件.根據動量定理計算錘頭質量

24、,錘頭打擊物料后,一局部能量會轉移到被打擊的物料上,錘頭的速度會下降,假設速度下降過大,那么錘頭繞本身的懸掛軸會向后偏倒.那么無用功耗增加,破碎機生產率下降,為了使錘頭的離心力作用而在下一次破碎時物料恢復到原來的工作位置.,那么錘頭破碎物料后能量損失、速度下降不能太大.根據實踐經驗速度損失不能低于40%,一般為60%5即：(5-8)式中一打擊物料后錘頭白圓周線速度(m/s)一打擊物料前錘頭白圓周線速度(m/s)設錘頭破碎物料前的圓周線速度為0,由動量定理得：轉變公式(5-9)式中錘頭質量(kg)最大物料塊的質量(kg)那么但是,只是錘頭的打擊質量.實際質量應根據打擊質量的轉動順序和錘頭的轉動慣

25、量求得,式中錘頭打擊中央到懸掛點的距離(m)錘頭質心到懸掛點的距離(m)最大物料質量錘頭的質量：5.3 錘架的結構設計根據設計,每根銷軸上有8個錘子.圓盤是用來懸掛錘頭的,需有7個錘架和2個圓盤,圓盤的特點是,一側設置了圓螺母和止動墊片,另一端用軸肩定位.每個圓盤均勻分布6個圓孔,通過六根銷軸,來懸掛錘頭,錘頭和錘架之間的間隙通過削軸連接,保護了圓盤的側面,避免側面的磨損.錘架的直徑取決于轉子的直徑.轉子的直徑為800mm,那么錘架直徑為450mm,厚度為20mm.錘架是用來懸掛錘頭的,它不起破碎物料的作用,但在錘式破碎機在運轉的過程中,錘架還是要受到礦石沖擊和摩擦而造成磨損,所以錘架也要求有

26、一定的耐磨性.因此錘架要用優(yōu)質的鑄鋼ZG35B制作,該材質有較好的焊接性,局部出現磨損時,可以進行焊補.該錘架的結構比擬簡單,容易制作,檢修和更換比擬方便.5.4 蔗條的設計蔗條的安裝方式要與錘頭的運動方向垂直.且安裝成與轉子的回轉外軌跡要有一定間隙的圓弧狀,破碎后合格的產品通過蔗縫排出.其斷面形狀為梯形.圖5-5蔗條示意圖蔗條位置調整彈簧的選擇彈簧的作用是調整錘頭與蔗條間隙.其功能是限制運動方向.根據受載荷的情況的不同,彈簧可分為拉伸、壓縮、扭轉和彎曲彈簧.由于在立軸錘式破碎機中只需要承受拉伸,所以在常用的彈簧當中,根據其應用特點和范圍,我們可以選用普通的圓柱螺旋彈簧.這種彈簧的特性線呈直線

27、,剛度穩(wěn)定,制造方便,結構簡單,應用廣泛,可以選右旋.5.5 還擊板的設計還擊的作用是承受被板錘擊出的物料在其上沖擊破碎,將破碎后的物料重新彈回破碎區(qū),再次進行沖擊破碎.為到達排料面積大、低能耗、成品率高,將還擊板設計成如圖5-6所示結構.大粒度的物料在錘頭的打擊下撞擊到還擊板上,撞擊粉碎,一局部粉碎后到達粒度要求的物料會直接從反擊板上的排孔漏出,預防了已合格的物料留在破碎里機過度粉碎,加快了產料速度,減少了機器的運行負荷,降低了能耗.圖5-6還擊板的結構1還擊板2蔗條3轉子圖5-7還擊板裝配圖5.6 筒體體結構以及其相關設計破碎機的總重量中,機座、箱體等部件的重量占大局部.同時也對機器的工作

28、精度和抗振性能產生影響.因此,選擇正確合理的機座和箱體材料、結構形式和尺寸,是減小機器質量、節(jié)省金屬材,降低造價,提升工作精度的重要途徑.由于大多數機座和桶體受力后會產生振動、彎曲變形現象,當彎曲或扭轉時,截面的形狀對其剛度和強度的影響很大.正確設計合理的機座箱體的截面形狀,可以起到既不增大截面面積,又不增大零件質量的效果.雖然矩形截面的彎曲強度不及工字型截面,扭轉強度不及圓形截面的,但是它的扭轉剛度卻更大.并且采用矩形截面的機座和箱體的內外壁比擬容易安裝其他的機件.所以,選擇矩形截面.5.7 防護門的設計在物料破碎時,不可預防會有硬度較高、粒徑較大的大物料進入破碎機,這時會發(fā)生物料阻塞的情況

29、,為了去除阻塞的物料,保證破碎機繼續(xù)正常破碎,因此加設了防護門.防護門材料為45鋼,組焊件.當發(fā)現破碎機出現阻塞現象時,應先停料再停機,然后開防護門,清出導致阻塞的物料.6 .生產率的計算目前,錘式破碎機生產率的計算還無考慮了各個因素的理論計算公式,因此本文選用經驗公式來計算生產率.本文選用破碎中等硬度的物料來計算錘式破碎機的生產率：根據經驗公式：(噸/小時)7(6-1)式中：D-轉子的直徑,單位：m；&-礦石的松散比重,單位：t/m3其中D=800mm=0.8m;L=900mm=0.9m;8 取1.62;系數取中間值42;那么噸/小時.根據計算結果,我們確定錘式破碎機的生產率是50噸/小時.7.結論(1)由于所設計的破碎機屬于體型緊湊,體積小,結構簡單的二級破碎設備,使用時原有的工藝線不需要改動,只要在原有的破碎機的后面加上立軸錘擊式破碎機再加一條輸送設備即可.所以,具有投資少,見效快且電耗低的特點.(2)由于立軸錘擊式破碎機為180度方向開門,因此操作簡便,維修方便.(3)由于立軸錘擊式破碎機的機體和電機是分開的