[机械设计自动化精品] 锤式破碎机设计 任务书与开题报告.doc

毕业设计任务书学 院、系：机械工程与自动化学院机械工程系专 业：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：学 号：设计(论文)题目：锤式破碎机设计起 迄 日 期: 2011年2 月23 日 2011年 6月10 日设计(论文)地点:指 导 教 师:专业负责人:发任务书日期:2011 年 1 月 15 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1毕业设计（论文）课题的任务和要求：1. 了解国内外有关选矿设备的发展动态;2. 了解一般选矿工艺流程;3. 了解软、中、硬等各类矿物的物理性质;4. 熟练掌握机械结构设计及其机械加工工艺，设计重型锤式破碎机；5. 翻译科技英文文献一篇（不少于3000字）。2毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1. 转子直径为800mm、工作宽度为600mm；2. 转子工作转速600r/min;3. 出料粒径分别为30、50mm;4. 电机为y系列 55kw-4。5. 绘图软件采用auto cad。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：1完成重型锤式破碎机的机械设计；2. 打印总装配图（0号）一张、主要零部件图（不少于20张）。并交付全部电子版图一套；3完成设计说明书的撰写工作。4毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2011年 2月 18 日-3 月5日 3月 6 日-5 月20日5月21日-6 月5 日技术资料的收集以及方案制定和开题报告撰写。完成图纸的设计和审核工作。完成设计说明书的写作、打印及装订定工作。论文答辩学生所在系审查意见：系主任： 2011年2月15日 毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：机械工程与自动化学院机械工程系专 业：机械设计制造及其自动化设 计 题 目：锤式破碎机设计指导教师: 2011 年 3 月 1 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.选矿机械设备的发展动态从矿山开采出来的矿石多为品位较低的矿石，为了满足冶炼上的要求，对于品位较低的贫矿石在冶炼前必须进行选矿。这种选矿的主要目的就是用物理方法将矿石中的脉石和有害的杂质尽可能得除掉，提高矿石的品位，以达到冶炼的要求和提高冶炼产品的质量；此外，选矿还可将几种有用矿物相互分离，使之不因冶炼一种金属而使另一种金属损失掉；其次，选矿还可大量节约矿石的运输费用，特别是对品味较低的矿石1。选矿是采矿和冶炼的一个中间环节。它在提高矿石品位使之符合冶炼要求以及合理利用国家资源方面，成为国民经济中一个不可缺少的组成部分。在选矿厂中，生产过程的主要作业，都是借助于选矿机械（破碎机、筛分机、磨矿机、分级机、选别机械和脱水机械）来完成。这类机械设备依靠皮带运输机、给料机、砂泵以及其他辅助设备联系起来，使选矿的生产过程实现综合机械化。在选矿厂中，其中任一机器停止运转，都将引起选矿厂的生产停顿。所以正确的设计和选择选矿机械，加强机械设备的保养和维修工作，保证每台设备正常运转，对提高选矿过程的技术经济指标有着很大的意义2。新中国成立以来，随着选矿工业的发展，选矿机械经历了从无到有、从小到大、从单个品种和规格到多个品种和规格的发展过程。各种选矿机械产品已形成系列。现在生产的各种型式和规格的破碎机、磨矿机和选别机械，基本上能满足国民经济建设的需要，同时，在自磨机、液压破碎机、反击式破碎机、离心选矿机梯形跳汰机、重介质振动溜槽、永磁磁选机等新产品的研制和新技术的应用发面都取得了一定的成果。但是，根据我国矿藏资源的特点（贫矿多、共生矿物多、细粒嵌布矿物多），选别机械的品种还不能完全满足新的选矿工艺的需要，特别需要发展一些适用于对难选矿物分别得选别机械。为了适应钢铁工业高速发展的需要，加速实现社会主义的四个现代化，必需不断地改进现有产品的结构，提高制造质量，加强耐磨材料的研究，延长易损零部件和机器的使用寿命，充分发挥机器的生产能力，搞好产品的标准化、系列化、通用化，努力提高选矿过程的机械化和自动化水平，研制大型、高生产率和高效率的选矿机械。随着经济的增长，各种金属与非金属矿、水泥厂、建筑、沙石冶金等行业声场规模的扩大，其加工设备破碎机在其发展中占有十分重要的地位和作用，成为行业的支柱设备3。由于近几年煤炭形势的好转及市场良好运行，与之紧密相关的煤机制造业取得了令人瞩目的成就，作为现代化高产高效矿井综采配套设备之一的破碎机在其中发挥着重要作用。破碎机的设计和制造水平也获得了快速的发展。煤矿井下用破碎机主要可分为锤式破碎机和颚式破碎机2种，而又以锤式破碎机应用更为广泛4。锤式破碎机由于破碎比大（单转子式的破碎比可达i=1015）、耗能少、出料均匀、适合破碎各种物料，又具有重量轻、操作维修方便等特点，被广泛用于矿山、冶金、建材等行业5。其产品的粒度小而均匀，呈立方体，具有过度破碎现象少、工作连续可靠，维护修理方便，易损零部件容易检修和拆换等优点。锤式破碎机主要用于煤矿井下顺槽内，与转载机配套使用，对通过转载机的大块原煤进行破碎6。锤式破碎机是利用高速旋转的锤头冲击物料，使其沿物料的自然裂隙、层理面和节理顽等脆弱部分而破碎的破碎机械7。另外随着近几年的经济发展，重工成为我国的栋梁行业，政府为了扶持破碎机行业的发展帮助其顺利度过金融危机，规定财政部对大型非公路矿用自卸车及其关键零部件和原材料进口税收政策进行调整。对进口核心零部件的进口关税和进口环节增值税实行先征后退，用于企业新产品的研制生产以及自主创新能力建设。从目前的经济形势分析，越来越多的矿山开始使用机械化作业，提升矿山的开采率，尤其是在煤炭、铜矿、锌矿等矿山的机械化程度已大大提升，而这些产品对成品的质量和成型的粒度要求也在不断的提高。2.一般选矿工艺流程选矿的工艺流程是由选前的准备作业、选别作业和选后的脱水作业等组成。开采的矿石先由破碎机进行初步破碎，在破碎至合理细度后经由提升机、振动给料机均匀送入球磨机，由球磨机对矿石进行粉碎、研磨。经过球磨机研磨的矿石细料进入下一道工序：分级。螺旋分级机借助固体颗粒的比重不同而在液体中沉淀的速度不同的原理，对矿石混合物进行洗净、分级。经过洗净和分级的矿物混合料再经过磁选机时，由于各种矿物的比磁化系数不同，经由磁力和机械力将混合料中的磁性物质分离开来。经过磁选机初步分离后的矿物颗粒再被送入浮选机，根据不同的矿物特性加入不同的药物，使得所要的矿物质与其他物质分离开。在所要的矿物质被分离出来后，因其含有大量水分，须经浓缩机的初步浓缩，再经烘干机烘干，即可得到干燥的矿物质。选矿原工艺流程简介8：1) 老选矿厂工艺流程碎矿作业为三段一闭路加洗矿流程，pef600900颚式破碎机粗碎，pybl200圆锥破碎机中碎，pydl650及pydl200圆锥破碎机细碎，与ya2148振动筛构成三段一闭路碎矿流程。粗碎产品给入2zkxl236洗矿筛，筛上产品进人中碎，筛下产品进入h一1200洗矿螺旋分级机，分级机反砂进入粉矿仓，溢流去4 000td重选作业。磨矿流程为一段闭路磨矿：采用mqg2721、mqg27002450球磨机各一台和2flc一1200螺旋分级机构成闭路，分级机溢流去4 000td 2浮选作业。2) 新选矿厂工艺流程碎矿采甩三段一闭路工艺流程，pjl215粗碎，pyb2200圆锥破碎机中碎，pyd2200圆锥破碎机和h6800破碎机细碎，2dys3073振动筛作检查和控制筛分，上层筛孔为30ram x45mm，下层筛孔为16ram26mm。磨矿采用2台mqy4060球磨机，一段分级为筒00旋流器4台(3用，1备用)，控制分级为筇00旋流器2台，与球磨机构成一段闭路磨矿，分两个系列。浮选流程为一次粗选、三次扫选、四次精选、中矿顺次返回前段作业，粗选及扫选用xcf iikyf 1124浮选机，精选用xcfllkyf-4浮选机。3.了解软、中、硬等各类矿物的物理性质每种矿物都以其固有的物理性质与其他矿物相区别，这些物理性质从本质上来说，是由矿物的化学成分和晶体构造所决定的。常见的可用来区分不同矿物的物理性质主要有颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、密度和相对密度等。下面主要介绍一下材料的硬度、解理、断口。硬度: 矿物抵抗外来机械作用（刻划、压入、研磨）的能力称为硬度。它和矿物的化学成分及晶体构造有关。在肉眼鉴定矿物时，通常采用刻划法确定其硬度，并以“摩氏硬度计”中所列举的十种矿物作为对比的标准（表1）。例如某矿物能被石英所刻动，但不能被长石所刻动，则矿物的硬度必介于6-7之间，可以确定为6.5。但必须指出，摩氏硬度只是相对等级，并不是硬度的绝对数值，所以不能认为：金刚石比滑石硬十倍。另外，有些矿物在晶体的不同方向上，硬度是不一样的。例如蓝晶石，沿晶体延长方向的硬度为4.5，而垂直该方向的硬度为6.5。大多数矿物的硬度比较固定，所以具有重要的鉴定表1 摩氏硬度计硬度12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石解理: 很多晶质矿物在受打击后，常沿着一定的方向裂开，这种特性称为解理。裂开的光滑面叫做解理面。解理面常平行于一定的晶面发生。各种矿物解理方向的数目不一，如云母有一个方向的解理；长石有二个方向的解理；方解石有三个方向的解理；萤石有四个方向的解理；闪锌矿有六个方向的解理。根据解理面的完善程度，可将解理分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理。1) 极完全解理:解理面非常平滑，矿物很容易裂成薄片，如云母。2) 完全解理:解理面平滑，矿物易分裂成薄板状或小块，如方解石。3) 中等解理:解理面不甚平滑，如角闪石。4) 不完全解理:解理面不易发现，如磷灰石。不同的晶质矿物，解理的数目、完善程度和解理间的交角都不一样，例如正长石和斜长石，都有两组完全解理，但正长石的两组解理交角为90斜长石则为8624-8650，正长石和斜长石因此而得名。所以解理是鉴定矿物的重要特性。断口: 矿物受打击后，沿任意方向发生不规则的断裂，其凹凸不平的断裂面称为断口。断口和解理是互为消长的，解理越完善，则断口越难出现。断口可分为贝壳状断口、参差状断口和锯齿状断口。贝壳状断口:即破裂后具有弯曲的同心凹面，与贝壳很相似，如石英。参差状断口:断裂面呈粗糙不平，参差不齐，绝大多数矿物，具有此种断口，如黄铁矿。锯齿状断口:断面尖锐如锯齿，凡延展性很强的矿物，常具此种断口，如自然铜。参考文献：1周恩浦矿山机械（选矿机械部分）北京：冶金工业出版社，19791-5，76-892张永忠，苏斯华矿山机械制造工艺学江苏：中国矿业大学出版社，19893 刘海谈锤式破碎机的改造河南建材.2009,1.424武旭彦，卫丽.锤式破碎机可靠性分析与改进. 煤矿机械.2009,30(5).1535龚荷仙.锤式破碎机的安装及使用中注意事项. 城市建设. 2010(11).1536赵四海,李国平,骆铁楠.锤式破碎机三维建模与仿真研究.煤矿机械. 2008,29(8).347任小中,陈新建,苏建新.锤式破碎机转子主要技术参数的确定. 煤矿机械. 2008,29(2).268韩旭选矿工艺流程及设备的改进黄金，2007,11（28）.379郑鸣皋.破碎机综述. 机械工业出版社，2001.1-310北方交通大学材料系编.金属材料学. 中国铁道出版社,198311邓文英.金属工艺学.人民教育出版社，1981.20-2512许镇宇.机械零件.高等教育出版社，1983.30-3413陈兰芬.机械工程材料与热加工工艺.机械工业出版社，1985.35-3614王中发.实用机械设计.北京理工大学出版社，1998.41-4415机械设计手册编辑组.非标准机械设备设计手册.航空工业出版社，1990.2-1016孙成林.破碎机的新发展.硫磷设计与粉体工程，2001.18-2017许秉权.论破碎产品粒度与磨矿能耗的关系.破碎工程，1997.31-3218孙长泉.降低破碎产品粒度势在必行. 破碎工程，1997.37-39 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：锤式破碎机是利用高速回转的锤头冲击矿石，使其沿自然裂隙，层理面和节理面等脆弱部分而破碎。矿石进入锤式破碎机后，即受到高速回转锤头的冲击而破碎，破碎了的矿石从锤头处获得动能以高速冲向破碎板和筛条，同时还有矿石之间相互撞击而遭到进一步破碎。小于筛条缝隙的矿石从缝隙中排出，个别大于缝隙的矿石在筛条上再经锤头的附加冲击、研磨而破碎，达到合格粒度后即从筛条缝隙中排出。锤式破碎机与其它型式的破碎机相比，具有下列优点：利用冲击原理进行破碎。使矿石沿节理、层里等脆弱面破碎，破碎效率高，能量消耗少，产量大，产品粒度均匀，过粉碎现象少；破碎比大。锤式破碎机一般i=1015,最高可达40左右；机器的构造简单，加工量少，因而便于制造，成本低，操作维修也比较简便；具有选择性破碎的特点，即比重大的矿石，破碎后粒度小，比重小的矿石，破碎后粒度大，有利于矿物的选别；设备自重轻，工作时没有明显的不平衡振动，不需笨重的基础。冲击式破碎机的最大缺点是：锤头的磨损较大，被破碎的矿石愈硬，则磨损就愈快，造成更换锤头的工作频繁。因此，不适用于破碎坚硬矿石，当矿石中的水分大于9%或含有粘性物料时，对锤式破碎机，筛条易堵塞，从而降低生产率，有时也会造成设备事故。因此应跟据设备要求合理的破碎矿石，根据破碎机设备的参数1. 转子直径为800mm、工作宽度为600mm；2. 转子工作转速600r/min;3. 出料粒径分别为30、50mm;4. 电机为y系列 55kw-4。 设计合理的锤式破碎机。拟采用的研究途径：一、确定基本结构参数 （1）转子的直径与长度；转子的直径800mm，工作宽度为600mm。 （2）锤头重量的确定；计算锤头重量的方法有两种：一种是根据使锤头运动起来产生的动能等于破碎矿石所需的破碎功来计算锤头的重量；另一种是根据碰撞理论动量相等的原理来计算锤头的重量，在此设计中我们运用第二种计算方法。v,=（0.60.4）v,锤头打击矿块后的线速度，米/秒；v 锤头打击矿块前的线速度，米/秒。若锤头与矿块为非弹性磁撞，且设矿块碰撞前的速度为零，由此，则根据碰撞理论动量相等的原理可得下列方程式： v，=（）v式中 g锤头折算到打击中心的重量，公斤； q最大给矿块的重量，公斤。 若已知q，则由上面两个公式求得锤头折算打击中心处的重量为： g=（1.50.7）q公斤 （3）基本结构尺寸的确定 1）给矿口的宽度和长度； 锤式破碎机的给矿口宽度b3dmax，dmax表示最大给矿块的尺寸。 2）排矿口尺寸； 锤式破碎机的排矿口尺寸由筛条间隙尺寸控制，一般按入磨粒度要求来确定。 3）给矿方式与给矿导板的倾角； 锤式破碎机要求给矿块有一定的垂直下落速度，故给矿口一般都设置在机架的上方。二、主要工作参数的计算 （1）计算转子的转数； 转子的转数可按下式计算： 转/分式中 转子的圆周速度； d转子直径。 （2）计算生产率； 目前，还没有一个考虑了各种因素的理论计算公式，基本上都是利用经验公式来计算。 破碎中等硬度物料时，锤式破碎机的生产率按下式计算： q=（3045）dl吨/小时 式中 d、l转子的直径和长度，米； 矿石的松散比重，吨/米3。 （3）选定电动机功率。电机为y系列 55kw-4。冲击式破碎机主要零件的计算一、破碎力的确定 冲击式破碎机的工作原理是利用锤头的冲击来破碎矿石的。矿石与高速回转的锤头冲击而破碎，其破碎力的大小可按动量定理求得（设矿块碰撞前的速度为零）： 式中 p破碎力，公斤； m矿块的质量，公斤秒2/米； v0冲击后矿石的速度，米/秒； t冲击时间，秒。 根据弹性碰撞理论，若假设矿块与锤头碰撞前的速度为零，则碰撞后矿石的速度为： 式中 转子的圆周速度（锤头端点线速度），米/秒； k恢复系数，0k1。若考虑矿石与锤头产生斜碰撞，可取k=0.20.3。 冲击时间可按下式计算： 秒 式中 r矿块的半径，米。二、转子轴的强度计算 多年来的实践表明，当转子体发生严重故障时，转子轴仍能保持完整无损。根据西德有关文献推荐，转子轴的强度校核可以按以下简略方法计算。 作用在转子轴上的相当弯矩为： 式中 作用在轴上的弯曲力矩，其值可按下列经验公式计算： 公斤米，（gr为转子的总重量，公斤）； 作用在轴上的相矩， 公斤米。 （n为电机功率，千瓦；n为转子每分钟转数）。三、轴承耐久性的计算 计算轴承耐久性时，作用在轴承上的载荷可以根据下述经验公式确定： 轴承的使用寿命，一般规定为30000小时。