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型砂处理机破碎机构的设计【13张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 型砂处理机破碎机构设计 cad图纸

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型砂处理机破碎机构的设计

35页 16000字数+说明书+中期报告+开题报告+13张CAD图纸【详情如下】

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板锤dwg

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型砂处理机破碎机构的设计

摘　要

　　　本设计为反击式破碎机的设计，主要研究内容：转子的机构设计；板锤的结构设计；板锤的固定方法。

本设计由转子型号入手，初步确定转子的转速，从而确定线速度、板锤大小、数量等相关数据。在保证生产率和破碎粒度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的破碎机各个主要零部件的设计。

在主要零部件的设计中，主要包括带轮的设计计算、轴的结构设计、轴承的选择、转子部件的设计计算、板锤的结构和固定、破碎腔的设计等，其中最重要的就是转子部件的设计。转子形状采用铸钢板做成的圆盘叠合而成，板锤采用楔块固定，并使用新型材质以提高其的耐磨性和利用率。

　　本设计能进一步提高其破碎性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。　

关键词：反击式破碎机；研究内容；结构；计算

Sand Processor Crushing Mechanism Design

Abstract

　　　The specification of the design is impact crusher design, the main research contents: the institutional design of the rotor plate hammer; structure design; plate fixation hammer

　　　The design consists of a reference rotor model, a preliminary determination of the rotor speed, speed, size, number plate hammer and other related data to determine In ensuring the completion of the overall structure of the design productivity and particle size under the premise, then according to the overall structure, so as to determine the design of crusher to each of the major components of the design

　　　The design of the main components, including pulley design calculation, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the rotor components, board structure and a fixed hammer, crushing cavity design, design is the most important part of the rotor The shape of the rotor adopts cast steel made disc which are laminated plate hammer, the wedge block is fixed, and the use of new materials to improve their wear resistance and utilization

　　　The design of crushing performance, simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management

KeyWords：Impact Crusher；content；structure；calculation

1 绪论1

11 研究的目的与意义1

12 反击式破碎机的特点与发展现状2

121反击式破碎机的特点 2

122反击式破碎机的破碎机理4

123反击式破碎机发展现状4

13 反击式破碎机主要零部件7

131反击板7

132 调整装置7

133 转子7

2 反击式破碎机总体结构设计8

21 破碎机的主要工作参数的确定8

22 板锤数目和生产率9

23 转子部件的设计计算9

231 转子结构设计9

232 板锤结构设计及作用10

24 电动机的选择11

3 传动方案的选择及部件的设计计算13

31 传动方案的选择13

32 v带及带轮的设计计算14

4 轴的结构设计及轴承的选择17

41 轴的结构设计17

42 轴承的选择18

5 反击式破碎机破碎腔的设计 20

6 转子轴强度计算校核24

7结论27

参考文献28

致谢29

知识产权声明30

独创性声明31

1 绪论

11 研究的目的和意义

　　铸造车间砂处理系统是砂型铸造生产过程中的一个重要环节，其任务是为铸造生产提供各种合格的型砂和芯砂。本课题设计的砂型处理机是在铸造生产过程中，能够实现结块型砂自动化粉碎，能较大的提高生产效率、降低工人劳动强度。

　　随着国内基础建设的发展，而且我国当前大力扶持制造业发展，对铸件的需求也大大增加，为提高生产效率。型砂破碎机构势必对铸造生产效率有很大的提高，而且还能节省劳动成本，提高型砂的利用率。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6000th。

　　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。而反击式破碎机（属于冲击式破碎机）随着技术的日益成熟愈加应用广泛反击式破碎机性能特点：

a 进料口大、破碎腔高、适应物料硬度高，块度大、产品石粉少；

b 反击板与板锤间隙能方便调节，有效控制出料粒度；

c 结构紧凑、机器刚性强、转子具有大的转动惯量；

d 高铬板锤，抗冲击、抗磨损、冲击力大；

e 无键连接，检修方便，经济可靠；

f 破碎功能全、生产率高、机件磨耗小、综合效益高等优点,所以在工业上得到广泛应用。其缺点是板锤和反击板磨损较快，运动时噪声大、粉尘大，产品粒形不易控制。

反击式破碎机零部件的互换性强，易损件品种少，便于备件的采购和管理。

　　液压开启装置用于机壳的启闭，可以有效地降低维护劳动强度，提高维护工作效率，缩短维护工作时间。

　　反击式破碎机的监测系统可以对破碎机的运行状况进行随时监测，监测信号可以与主控制系统联锁，保证机器的安全、可靠运行。

　　反击式破碎机的驱动系统采用电动机+带轮+V型皮带+破碎机的方式，能有效改善电机启动性能，使电机能平稳启动运行。皮带传动方式可起到双重的过载保护的功能，驱动系统所要求的电机功率低，大大降低运行成本。此驱动方案是经济实用、性能优良、安全可靠的驱动方案。

(3)．使用效果　　　

反击式破碎机具有独特的工作机理及结构设计特点。在使用性能特点上，反击式破碎机与锤式破碎机相比具有明显的技术优势：

1）出料粒度均匀，出料呈立方体形状，细粉料和粉尘含量低，特别适合立磨的运行。

2）运行成本低，投资成本低，反击式破碎机整机总重较锤式破碎机轻，外形尺寸小，动静荷载值低，可以有效地降低土建费用。同时，所需要的电机功率低，可以有效降低设备耗电量，降低设备运行成本。

3）反击式破碎机易损件使用寿命长，长期运件恶劣情况下运转的，除了必须严守操作规程和维修保养制度外，还必须及时发现并修复被磨损的零部件，这是提高机器作业性能的重要措施。

1.2.2反击式破碎机的破碎机理

a. 自由冲击破碎

物料进入破碎腔内受到高速板锤的冲击以及物料之间的相互冲击，同时还有板锤与物料的摩擦。使物料在腔内在自由状态下沿其脆弱面破碎。反击式破碎机，产生粉尘也是料块群在空间撞击产生的。

b. 反击破碎

受高速旋转的转子上的板锤的冲击作用，使物料获得很高的运动速度，然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的破碎。从反击板上反弹回来的物料流向是由反击板曲线所决定。

c. 铣削破碎

物料进入板锤破碎区间，大块物料被高速旋转的板锤一块一块铣削破碎并抛出。另外经上述两种破碎作用还未破碎大于出料口尺寸的物料，在出料口处也被高速旋转的板锤铣削破碎。

上述三种破碎方式，以自由冲击破碎为主导。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，充分准备是很难的，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，未考虑拆卸，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，所以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，可行性进行分析还有外观，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网络外，还需要查阅图书亲身实践，但最主要的还是老师的指导，不仅仅是具体内容上还有思路上的认识问题角度等各个方面，我都收益匪浅4年的大学生活最终以毕业设计的结束而告终，所以我一定要加倍努力，画一个圆满的句号，力求在毕业设计的成果上更上一层楼。

　　　参考文献

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[18] Abrate Serge A.Amethod for selecting impact dynamics models,N97-2724.

内容简介：: 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）中期报告题目：型砂处理机破碎机构的设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 0 3 月 20日一设计（论文）进展状况1.完成反击式破碎机关键技术参数的确定，包括：（1）：转子直径与长度的确定转子直径一般与入料尺寸有关。由经验公式 a=0.54D-60 （1）式中 a-最大给料粒度，mm D转子直径，mm上式用于单转子计算，其计算结果还得乘以2/3根据转子长度L与转子直径的关系：L/D=0.51.2 转子长度L选取时坚硬物料选小值，而型砂具有高的溃散性所以取L时取大值。转子由于直径较大,故采用轮辐结构,节省材料亦可增加转动惯量,材料得到充分使用,减轻重量,转子如1图示图1转子示意图（2）:转子转速的计算转子转速n(r/min)可按下式计算： n=60v/D （2）式中D-转子直径，m； V-转子线速度m/s。转子的转速根据板锤所需要的线速度来决定。板锤的线速度与物料的性质，粒度，破碎比，机器结构，板锤的磨损诸多因素有关。通常粗碎时转子线速度为15-40m/s，细碎时为40-70m/s，因为转子转速高增加细粒含量，但同时能耗增加，板锤磨损加快，对破碎机制造工艺精度要求也较高，故转子速度不宜太高。因型砂破碎是细碎且型砂有高溃散性故V取40m/s（3）;板锤数目的确定板锤数目与转子直径有关，转子直径越小，板锤数目越少。通常转子直径D1m.可装三个板锤；直径D=1.5-2m的可装6-10个，宗上所述；选择转子上安装三个板锤。板锤是破碎机易损件，因此它的耐磨性能或者说它的使用寿命是非常关键。早年都是采用高锰钢材料，所以反击式破碎机不能破碎硬岩。反击式破碎机板锤形状多种多样有长条形，I形，T形，S形和斧形。选择板锤形状的原则是：易于制造和紧固，增加使用寿命。板锤在转子上的紧固方法有以下几种如图2所示图2：1 螺栓紧固法 2 嵌入紧固法 3 楔块紧固法以上几种紧固法，以螺栓紧固法的板锤利用率较高，通常达到50%左右，但是它更换费事，也不适宜高冲击载荷，故一般用于规模小的破碎机。嵌入紧固法和楔块紧固法虽然更换方便，工作也较可靠，但其金属利用率普遍较低。综上所术，选择每个转子三个板锤，板锤形状为长条形，靠一个螺栓和转子伸出端一条边固定。2：破碎腔结构参数反击式破碎机破碎腔是由进料导板，两级反击板以及由导板卸载点到第二级反击板排料口的圆弧所构成的空间组成的。它所包括的结构参数如图3所示。图3破碎腔结构示意图（1）给料口宽度和长度反击式破碎机给料口宽度B0.7D，D为转子直径。给料口长度L1与转子长度L相同。（2）排料口尺寸反击式破碎机的排料口尺寸为:1s min0.1D，2smin0.01D（3）给料方式与给料导板的倾角反击式破碎机的工作特点是要求入料块沿导板滑入。因此，给料导板的倾角不应小于50，否则会引起料块的堆积。给料导板的卸载点通常位于板锤回转30左右处（与水平线夹角），冲击效果较好。角度过小，即卸载点过低时，料块易堆积，从而导致板锤和转子体的磨损加剧。（4）反击板的悬挂位置反击板的悬挂位置直接影响设备的处理能力，角小，则料块在锤击区的冲击破碎次数增多，可以获得较大的破碎比。通常065,r=(0.170.2)D,=5565，=12。（5）反击板的形状反击板的形状通常为圆弧型和折线型。弧线形反击板，它能使物料由反击不能弹出之后，在圆心形成激烈的相互挤压而破碎，其效率较高，但加工成本高。折线容易加工且能满足一般的工业要求。考虑到本次设计的反击式破碎机为小型破碎机选择折线型反击板。（6）反击板的悬挂装置反击式破碎机反击板悬挂装置也是排料口调整装置，同时又能起到保险作用，这种装置有以下三种形式：a. 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。 b. 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。 c. 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。本设计，属中小型反击式破碎机，对于其反击板的悬挂装置，综合考虑经济性，最终确定选择拉杆自重式为反击板的悬挂装置。3：存在问题及解决措施（1）反击板设计时，根据力学原理物料以正碰撞效果最佳，但是板锤是做旋转运动，若保证在破碎腔内物料被抛射到反击板上都是正碰撞，则反击板必须是一条渐开线，但由于渐开线加工困难且成本高，故可采用折线形状的代替圆弧形状的，因为多段折线可以近似代替圆弧线，且成本底易加工。（2）反击板悬挂方式由于有多种方式，在拉杆弹簧式与拉杆自重式中无法抉择，综合考虑经济性切拉杆自重式也能满总本次设计的要求故选择拉杆自重式。4：后期工作安排（1）周完成传动机构的设计。（2）完成破碎机构的计算校核。（3）绘制零件图和装配图。（4）撰写毕业论文。（5）准备答辩指导教师签字： 2013 年 03 月 20 日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目：型砂处理机破碎机构的设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012年 12 月 23 日一毕业设计综述1.课题的目的与意义背景和意义:铸造车间砂处理系统是砂型铸造生产过程中的一个重要环节，其任务是为铸造生产提供各种合格的型砂和芯砂。本课题设计的砂型处理机是在铸造生产过程中，能够实现结块型砂自动化粉碎、，能较大的提高生产效率、降低工人劳动强度。随着国内基础建设的发展，而且我国当前大力扶持制造业发展，对铸件的需求也大大增加，为提高生产效率。型砂破碎机构势必对铸造生产效率有很大的提高，而且还能节省劳动成本，提高型砂的利用率。2.破碎机的国内外相关研究情况破碎机按给料和产品的粒度可分为三大类：粗碎破碎机(由1500500mm破碎至350 一l00mm)；中碎破碎机(由350一l00mm破碎至10040mm)；细碎破碎机(由100- 40mm破碎至30l0mm)。破碎机按工作原理和结构特征的不同可分为：1颚式破碎机：其工作部分由固定颚板和可动颚板组成。当可动颚板周期性摆动，并靠近固定颚板时，对破碎腔中的石料产生挤压作用进而将石料破碎。由于固定颚板和可动颚板上的破碎板表面具有锯齿状牙齿，因此，对石料也有劈碎和折碎作用。颚式破碎机以进料口的长度和宽度来标定机器的规格，国内制造商基本上按行业标准制造约8种规格粗碎系列产品。国际上主要制造商的产品有更多的规格。此外还有产品性能和设计制造工艺的差距。2旋回破碎机和圆锥式破碎机：其破碎部件是由两个不同心的圆锥体组成固定的外圆锥和可动的内圆锥组成破碎腔。内圆锥以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动，石块在两锥体之间受挤压、折断而破碎。国内市场上的圆锥式破碎机产品与国际上先进水平相比，性能上的差异主要有进料小、排料大、处理能力低和机器重等几个方面，在腔形设计、动力学与运动学的设计等方面，均落后于国际先进水平。3辊式破碎机：石块处在两个平行的圆柱形相向运动的辊于之间，靠石块与辊的摩擦力将石块带入辊子中。对光面辊石块受挤压，对齿辊石块受劈裂和挤压而破碎。4冲击式破碎机：利用同转子体高速旋转的板锤的冲击作用和石块本身以高速向固定不动的反击板上冲击而使石料破碎，反击板用羊眼螺栓固定在机架上。在以上四种破碎机中，颚式破碎机工作部分的运动形式是往复运动，在回程过程中，不能参与破碎，所以其工作特点是间歇式的。颚式破碎机主要用于坚硬石料(抗压强度在100250MPa)的粗碎与中碎加工。而国内产品机壳和转子质量大，反击架质量较小。由于转子的质量小，转动惯量小，拖动的电机功率也小，特别在破碎硬岩用希望获得小颗粒时的处理能力低。此外，此外，在反击腔形设计，不同粒度需求时的反击板调整以及板锤的更换等方面，国内外产品在设计上的差别也十分明显。这些方面的不良设计，不仅影响产品品质，而且给使用、维修也带来诸多不便。国内外破碎机械存在差距的原因很多，其中市场需求不同是造成差距的客观原因，由于国际市场上优秀的破碎设备制造商集中在欧美地区，那里大规模的基本建设阶段已过去，市场对砂石料的需求不多，且环保要求又高，势必形成砂石场高度集中以大规模生产来实现环境保护，帮所需破碎设备规格大、自动化程度高、机动性强。满足这样的市场需求发展的破碎设备与国内产品不大一样，而我们正处于大规模的基本建设时期，各地对砂石料的需求剧增，引起投资砂石场热，遍地开花的砂石场往往规模小，只求上马快、投资少，供不应求的市场使粗制滥造、技术水平低下、耗能高、污染环境严重的产品纷纷进入，而这些设备往往只能以低价来占领市场，因此与国际上先进水平差距明显。二本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施1.主要内容和要求(1)了解铸造完成后型砂的结构特性分析其破碎形式；(2) 根据型砂破碎形式选择合适的破碎方式和破碎机的种类； (3) 破碎机的传动方案的设计； (4) 型砂处理机破碎机构传动方案的设计；(5) 型砂处理机破碎破碎机构的结构设计；(6) 型砂处理机破碎机构的计算校核；要求：对型砂破碎时不能破坏砂粒原结构，破碎粒度要均匀，不影响型砂的后续使用。破碎机技术经济指标做到既合乎质量要求，操作方便，工作可靠又要最大限度节省开支。2.研究方法和步骤型沙处理机破碎机构的低层形态学矩阵表1所示分功能分功能解 1234破碎形式压碎劈碎折碎击碎传动机构齿轮传动连杆链传动带传动驱动机构步进电机直流电动机交流电动机内燃机表11、可能组合方案N=4 X 4 X 4 =64方案一: 选择压碎，传动机构选择连杆，驱动机构选择交流电机。方案二：选择劈碎，传动机构选择带传动，驱动机构选择交流电机。方案三：选择击碎，传动机构选择带传动，驱动机构选择交流电机。我选择最优方案是方案三选择理由有以下三点：1、选择击碎，物料受到冲击后，内部产生较大的冲击应力，而引起破碎。适用型砂的破碎，2、选择带传动，带传动结构简单，传动平稳，能够吸振，可以在大的轴间距和多轴间传递动力且造价低廉、不需润滑、维护简单等。3，驱动机构选择交流电机，交流电机与直流电机相比，有结构简单，制造方便，比较牢固。而且由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。3.重点和难点重点：1、型砂破碎形式的选择 2、破碎机的选择及内部机构设计难点: 破碎机破碎腔的及转子的结构设计 4前期已开展工作1) 我查阅了相关资料，了解了课题的背景和发展状况;2) 学习了常用破碎机械设计的基础知识、并提出初步的原理方案;3) 对传动系统方案进行优化比较，论证并选择最优方案。三完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1-2周：前期准备，查阅资料，了解课题；第3周：了解常用破碎机械设计的基础知识，初步原理方案的提出；第4周：型砂处理机破碎机构原理方案的优化比较，论证并选择最优方案；第5-6周：型砂处理机破碎机构传动方案的优化及其设计；第7-8 周：型砂处理机破碎机构的结构设计；第9-10 周：型砂处理机破碎机构的计算校核设计；第11-13周：绘制相关设计的零件图和装配图；第 14 周：撰写毕业论文；第 15 周：准备答辩参考文献1母福生粉碎新技术概述矿山机械 2004. 2李本仁砂石厂常见破碎机械的国内外差距探讨专题 Review 3高澜庆王文霞马飞破碎机的应用及发展矿山机械，1990 4郎宝贤郎世平国内外破碎机的差距与发展趋势矿山机械 2004.9 5李本仁当前国际破碎机械的动态及破碎技术的发展趋势矿山机械 2002.7 6王宏勋吴建明袁海生粉碎工程及其加工设备的进展金属矿山 2005.8 7沈阳重型机械厂国外粉碎设备发展概论与结构计算北京机械工业出版社，1975 8孙成林连钦明王清发破碎机械回顾与展望有色冶金，2005，7 9濮良贵.机械设计.北京：高等教育出版社，2001 10邱宣怀.机械设计.北京：高等教育出版社，1997 11孙恒.机械原理.北京：高等教育出版社，1996 12李本仁.反击式破碎机的发展矿山机械 2001 13Robert E.McCarty.Explicit solution techniques for impact with contact constraints.N94-13470 14Johnson G.R.High velocity impact calculation in three dimensions.Journal of Applied Mechanics,1977 15Abrate,Serge A.Amethod for selecting impact dynamics models N97-2724指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导老师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：型砂处理机破碎机构的设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级： B090201 学生：左翔学号： B09020137 指导教师：强怀博 2013年05月型砂处理机破碎机构的设计摘要本设计为反击式破碎机的设计，主要研究内容：转子的机构设计；板锤的结构设计；板锤的固定方法。本设计由转子型号入手，初步确定转子的转速，从而确定线速度、板锤大小、数量等相关数据。在保证生产率和破碎粒度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的破碎机各个主要零部件的设计。在主要零部件的设计中，主要包括带轮的设计计算、轴的结构设计、轴承的选择、转子部件的设计计算、板锤的结构和固定、破碎腔的设计等，其中最重要的就是转子部件的设计。转子形状采用铸钢板做成的圆盘叠合而成，板锤采用楔块固定，并使用新型材质以提高其的耐磨性和利用率。本设计能进一步提高其破碎性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。关键词：反击式破碎机；研究内容；结构；计算 1Sand Processor Crushing Mechanism DesignAbstractThe specification of the design is impact crusher design, the main research contents: the institutional design of the rotor plate hammer; structure design; plate fixation hammer.The design consists of a reference rotor model, a preliminary determination of the rotor speed, speed, size, number plate hammer and other related data to determine. In ensuring the completion of the overall structure of the design productivity and particle size under the premise, then according to the overall structure, so as to determine the design of crusher to each of the major components of the design.The design of the main components, including pulley design calculation, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the rotor components, board structure and a fixed hammer, crushing cavity design, design is the most important part of the rotor. The shape of the rotor adopts cast steel made disc which are laminated plate hammer, the wedge block is fixed, and the use of new materials to improve their wear resistance and utilization.The design of crushing performance, simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.KeyWords：Impact Crusher；content；structure；calculation目录1 绪论.1 1.1 研究的目的与意义.1 1.2 反击式破碎机的特点与发展现状.2 1.2.1反击式破碎机的特点. 2 1.2.2反击式破碎机的破碎机理.4 1.2.3反击式破碎机发展现状.4 1.3 反击式破碎机主要零部件.7 1.3.1反击板.7 1.3.2 调整装置.7 1.3.3 转子.72 反击式破碎机总体结构设计.8 2.1 破碎机的主要工作参数的确定.8 2.2 板锤数目和生产率.9 2.3 转子部件的设计计算.9 2.3.1 转子结构设计.9 2.3.2 板锤结构设计及作用.10 2.4 电动机的选择.113 传动方案的选择及部件的设计计算.13 3.1 传动方案的选择.13 3.2 v带及带轮的设计计算.144 轴的结构设计及轴承的选择.17 4.1 轴的结构设计.17 4.2 轴承的选择.185 反击式破碎机破碎腔的设计. 206 转子轴强度计算校核.247结论.27参考文献.28 致谢.29知识产权声明.30独创性声明.31II1 绪论1.1 研究的目的和意义铸造车间砂处理系统是砂型铸造生产过程中的一个重要环节，其任务是为铸造生产提供各种合格的型砂和芯砂。本课题设计的砂型处理机是在铸造生产过程中，能够实现结块型砂自动化粉碎，能较大的提高生产效率、降低工人劳动强度。随着国内基础建设的发展，而且我国当前大力扶持制造业发展，对铸件的需求也大大增加，为提高生产效率。型砂破碎机构势必对铸造生产效率有很大的提高，而且还能节省劳动成本，提高型砂的利用率。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6000th。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。而反击式破碎机（属于冲击式破碎机）随着技术的日益成熟愈加应用广泛反击式破碎机性能特点： a. 进料口大、破碎腔高、适应物料硬度高，块度大、产品石粉少； b. 反击板与板锤间隙能方便调节，有效控制出料粒度； c. 结构紧凑、机器刚性强、转子具有大的转动惯量； d. 高铬板锤，抗冲击、抗磨损、冲击力大； e. 无键连接，检修方便，经济可靠； f. 破碎功能全、生产率高、机件磨耗小、综合效益高等优点,所以在工业上得到广泛应用。其缺点是板锤和反击板磨损较快，运动时噪声大、粉尘大，产品粒形不易控制。1西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1.2反击式破碎机的特点和发展现状1.2.1反击式破碎机的特点 a. 转子的背板能承受转子极高的转动惯量和锤头的冲击破碎力。 b. 本机经优化设计成低转速、多破碎腔冲击型破碎机，其线速度较一般反击破降低 20%-25% ，以低能耗获得高的生产能力。 c. 本机具有三级破碎以及整形的功能，因而破碎比大，产品形状呈立方体，可选择性破碎等优点。 d. 合理的板锤结构，具有装卸快、多换位等优点，可大缩短换板锤的时间。 e. 以新的制造技术，研制成功一种高耐磨性、高韧性的铬、钼、钒合金材质，解决了硬物料的破碎性难题。大大提高了板锤的使用寿命。 f. 独特的反击齿板、无键联接。 g. PFY1315 硬岩反击破配有多功能液压站，具有液压高速排料间隙，反击板稳定减振以及机体自动开启等多功能。 (1)破碎机理干法水泥工艺石灰石用单段反击式破碎机以冲击动能使物料沿节理层面产生破碎，出料呈均匀的立方体形状。大块物料进入反击板和转子之间的破碎腔后，受转子部分的旋转作用获得动能，在反击板和转子之间反复冲击，分别经第一级反击腔、第二级反击腔及底部研磨腔的逐级破碎，达到要求的出料粒度。反击式破碎机产品粒度大小的调节，主要靠改变转子的转速来实现。转速越高，产品粒度愈细。调整反击板与板锤的间隙，也可以使产品粒度变化，但不明显。 (2)结构特点反击式破碎机的多级反击腔，有足够的破碎空间，适于大块物料的破碎。反击式破碎机的反击板角度可以调整，以保证物料在反击板和转子之间反复冲击时呈合适的角度，可以有效提高破碎效率。逐级反击破碎过程可以有效降低破碎过程中的能量消耗反击破的转子有单转子和双转子两种类型，其详细分类见图示。转子多为钢板通过二氧化碳保护焊焊接在筒体上，最后再堆焊耐磨层。单转子反击式破碎机，其结构简单，适合中、小型厂矿使用。按转子转动分为：单向转动和双向转动。转子下方有带有均整篦板和不带均整篦板两种结构。带有均整篦板的反击式破碎机，可控制产品的粒度，过大颗粒少，产品粒度较均匀。均整篦板的悬挂点能够水平移动，以适应各种破碎工况。它的下端可借调整机构与转子间的夹角，从而补偿因篦板和板锤磨损后而引起卸料间隙的变化。双转子反击式破碎机按转子的回转方向可分为三种形式： 1）两转子同向回转的反击式破碎机，相当于两个单转子反击破碎机串联使用，可同时完成粗、中、细碎作业。破碎比大，产品粒度均匀，生产能力大，但电耗也高。采用这种机械可以减少破碎段数，简化生产流程。 2）两转子反向回转的反击破碎机，相当于两个单转子反击式破碎机并联使用。生产能力大，可破碎块度大的物料，可作为大型粗、中碎破碎机使用。 3）两转子相向回转的反击式破碎机，主要是利用两转子相对抛出的物料互相撞击进行破碎，所以破碎比大，金属磨损量较小。反击破的反击板调整系统同时兼作整机的过载保护装置，当异物(如铁块等)或不可破碎物块进入破碎机后，反击板可以自动回退弹起，让异物通过破碎机，防止异物(如铁块等)或不可破碎物块对设备产生损害。反击板调整系统通常是液压调整或者用螺母调整。反击式破碎机的板锤牢固固定于转子上，通常装着六块板锤，板锤用比较耐磨的高锰钢材料铸造而成。转子本身用键固装在主轴上，主轴两端借助滚动轴承支承在下机架上。因此破碎机启动力矩小，转子部分动平衡性能易于控制，运行过程动扰力小。启动平稳。反击式破碎机机架部分为三分体结构，用铁板和型钢焊接而成，在机体内壁装有钢板制成的衬板。机体的前、后、左、右都设置小门，以便于检修和更换易磨损件。必要时只须打开破碎机后部机壳，即可进行更换板锤、反击板、衬板等检修维护作业。反击式破碎机零部件的互换性强，易损件品种少，便于备件的采购和管理。液压开启装置用于机壳的启闭，可以有效地降低维护劳动强度，提高维护工作效率，缩短维护工作时间。反击式破碎机的监测系统可以对破碎机的运行状况进行随时监测，监测信号可以与主控制系统联锁，保证机器的安全、可靠运行。反击式破碎机的驱动系统采用电动机+带轮+V型皮带+破碎机的方式，能有效改善电机启动性能，使电机能平稳启动运行。皮带传动方式可起到双重的过载保护的功能，驱动系统所要求的电机功率低，大大降低运行成本。此驱动方案是经济实用、性能优良、安全可靠的驱动方案。 (3)使用效果反击式破碎机具有独特的工作机理及结构设计特点。在使用性能特点上，反击式破碎机与锤式破碎机相比具有明显的技术优势： 1）出料粒度均匀，出料呈立方体形状，细粉料和粉尘含量低，特别适合立磨的运行。 2）运行成本低，投资成本低，反击式破碎机整机总重较锤式破碎机轻，外形尺寸小，动静荷载值低，可以有效地降低土建费用。同时，所需要的电机功率低，可以有效降低设备耗电量，降低设备运行成本。 3）反击式破碎机易损件使用寿命长，长期运件恶劣情况下运转的，除了必须严守操作规程和维修保养制度外，还必须及时发现并修复被磨损的零部件，这是提高机器作业性能的重要措施。1.2.2反击式破碎机的破碎机理 a. 自由冲击破碎物料进入破碎腔内受到高速板锤的冲击以及物料之间的相互冲击，同时还有板锤与物料的摩擦。使物料在腔内在自由状态下沿其脆弱面破碎。反击式破碎机，产生粉尘也是料块群在空间撞击产生的。 b. 反击破碎受高速旋转的转子上的板锤的冲击作用，使物料获得很高的运动速度，然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的破碎。从反击板上反弹回来的物料流向是由反击板曲线所决定。 c. 铣削破碎物料进入板锤破碎区间，大块物料被高速旋转的板锤一块一块铣削破碎并抛出。另外经上述两种破碎作用还未破碎大于出料口尺寸的物料，在出料口处也被高速旋转的板锤铣削破碎。上述三种破碎方式，以自由冲击破碎为主导。1.2.3发展现状五十年代初，随着新型耐磨材料的应用，德国KHD公司首先推出硬岩反击式破碎机，打破了这种局限，这种机型的改进型目前仍在生产中。我国在五十年代末已有反击式破碎机问世，在八十年代之前，国产的反击式破碎机局限于处理煤和石灰石之类中硬物料。直到八十年代末原上海建设机器厂方引进KHD型硬岩反击式破碎机，填补国内空白。但落后国外二十多年。国产的硬岩反击式破碎机，开始时其核心零件板锤依赖进口，国产化板锤在“八五”期间列为部级科研攻关项目，项目成功之后，国产板锤不仅取代进口，而且已大量出口欧美、日本等国。国内各厂家所制造的反击式破碎机技术水平相差很悬殊，有少数厂家的产品基本接近世界先进水平，而大多数厂家的产品与世界先进水平相比差距较大。综上所述，改善国内反击式破碎机落后的状况，全面提高反击式破碎机技术水平，赶上世界先进水平，创造世界品牌的反击式破碎机是当务之急。耐磨材料的突破，使硬岩反击式破碎机如虎添翼，仅仅上海建设路桥机械设备有限公司（以下简称建设路桥公司）为例：十年间，硬岩反击式破碎机销售增长15倍。出口增长 10倍，为我国的基本建设工程作贡献。例如：交通部为提高我国公路建设质量，曾提出路面混凝土石料破碎站的科研项目，并列入国家“八五”攻关项目。该项目的试制设备在东北某工地使用中失败。而用户改用硬岩反击式破碎机后生产石料，完全符合高速公路防滑路面混凝土要求。于是硬岩反击式破碎机声誉大振。辽宁省交通厅曾把拥有这种设备，作为投标承接公路建设的必备条件。据统计，在全国各省市的公路建设中都已采用硬岩反击式破碎机作为路面石料备制设备，来破碎抗压强度达300MPa的玄武岩、安山岩等坚硬物料，并达到19.6mm以下的级配石料。其针片状百分比含量小于10。目前有400多台在各地使用中，不仅解决了高速公路建设中的一个难题，而且也挡住了进口，作为硬岩反击式破碎机的主导制造企业，上海建设路桥公司也从中得到发展，硬岩反击式破碎机已有三个系列几十个规格。以下主要从3个方面来分析国内外产品差异： a. 德国HAZAMAC公司生产的反击式破碎机既分为粗破、中破、细破三种用途，又分为适合坚硬物料和中硬物料两种不同场合从而组合而为十几种机型。以满足市场方方面面的需求。相比之下，我国的反击式破碎机虽然在硬岩破碎方面有突破，但是品种缺，规格少。从市场需求来看，应加强开发下列类型的产品。 (1) 粗破设备当水泥工业采用管磨机作为生料磨时，单段锤式破碎机是较佳的选择，而目前在2000t/d以上的水泥生产线上，越来越多选用立式磨机来取代管磨机，较佳的配套方案应是选用大型粗破的反击式破碎机，可以方便地随着立磨的需求调整出料粒度，以便立磨压力床的建立，从而提高处理能力，因此，承担粗破的反击式破碎机，将会有相当大的市场； (2) 中细碎设备当高等级公路防滑面层沥青混凝土的级配骨料要求越来越少，并且对玄武岩、安山岩等坚硬物料处理能力要求达到100t/h以上时，目前的硬岩反击式破碎机在出料粒度和处理能力两方面都有些难度。上海建设路桥公司1999年引进美国最新技术作为一种新的机型，在腔形设计和转子结构上对照旧机型有相当大变化。很好地解决上述两方面的问题。其新产品PF1315型，自2000年下半年供应市场后，一直供不应求。这一产品经原国家机械总局鉴定，达到国际上先进水平，满足硬岩、细碎，较大处理量的二破要求。 (3) 制砂设备当长江等地天然砂禁止采挖之后，机制砂成为市场热门商品，可逆反击破碎机在欧洲作为制砂设备使用十分广泛。采用双向包络的反击板配合线速度达40m/s以上的高速双板锤转子，很好地控制排料粒度。在闭路系统中，其排料的制砂可达50以上，高于石打石的立轴冲击式破碎机的制砂率。这种产品必将在机制砂市场上一显身手，以上三个方面将是市场推动反击式破碎机发展的方向。 b. 随着改革开放政策带来的国民经济发展，市场需求推动着反击式破碎机的发展。然而这种发展是在仿照和引进国外技术中进行。虽然，也满足市场需求，但是缺少自主的创造性，而市场经济带来的“急功近利”的负面影响，对破碎理论的研究和对破碎机的实验近年来两者都非常缺乏，没有理论和实验指导产品开发，只能不断地模仿国外设计，往往知其然不知所以然。假如国内有关大学，科研院所和企业，能实现良好的“产学研”三结合，在理论研究和实验工作上多下些功夫，一定能使我国的反击式破碎机达到一个新的水平。 c. 随着新型耐磨材料的问世，反击破的板锤材料的耐磨性能进一步提高，可靠行加强。历来破碎机的发展是以新型耐磨材料的应用为支柱。 1882年首先提出的高锰钢，经水韧处理后，在高冲击载荷和高挤压应力下由于孪晶变形等组织变化引成的表面加工硬化，显微硬度可达HV750，而芯部仍保持良好冲击韧性。使用于颚式的齿板，园锥的动锥、定锥、锤式的锤头等，称为第一代耐磨材料。它不适应低冲击载荷或低应力时使用。 1930年左右出现的硬镍铸铁，硬度可达HRC5560，作为第二代耐磨材料，因为太脆，故只能制作小零件，如砂石清洗机的螺旋叶片板等，且我国镍贵，故应用甚少。比硬镍铸铁晚几年出现的高铭铸铁则被称为第三代耐磨材料，在其强韧的马氏体基体上，分布坚硬大块的一次碳化物和一定量弥散性细小二次碳化物，当铬含量超过10后，出现的碳化物呈（Fe,Cr）7C3型。其显微硬度高达HV13001800。目前主要应用于反击式的板锤和立轴式的打击板。高铬铸铁按铬含量分为Cr15,Cr20,Cr26三种，铬含量低则价格低含量高则韧性相对较好,反击式板锤，国内大多数厂家使用Cr20制造，而国外较普遍使用Cr26。高铬铸铁的不足之处是硬脆性和价格偏高。而国内在这方面还是落后。例如福建省顺昌水泥厂购买的德国HAZAMAC公司生产的反击式破碎机的板锤材料在国内找不到，这使维修成本增加不少。 d. 国内在高锰钢板锤的铸造质量方面不如国外。例如在铸造时熔炼温度控制区间波动较大，在加入的合金元素、铸造工艺和热处理方面还是有差距的。 e. 目前，国外大多通过动力学仿真、有限元分析技术、三维建模等技术对反击破进行优化分析，而国内这方面很少有人做。反击破的设计大多还是依靠二维的AUTOCAD，校核计算方面还是依靠经验。这对产品研发和生产造成诸多不便，很可能发生零部件的干涉等问题。国内较先进的反击破采用液压开启装置用于机壳的启闭，可以有效地降低维护劳动强度，提高维护工作效率，缩短维护工作时间；还有反击式破碎机监测系统可以对破碎机的运行状况进行随时监测，监测信号可以与主控制系统联锁，保证机器的安全、可靠运行。1.3主要零部件1.3.1 反击板反击板的作用是承受被板锤击出物料在其上冲击破碎，并将破碎后的物料重新弹回破碎区，再次进行破碎。反击板的形状和结构对破碎效率影响很大。反击板的形式很多，主要有折线形和弧线形两种。折线形反击板结构简单，但不能保证物料得到最有效的冲击；圆弧形反击板能使料块由反击板反弹出来之后，在圆心形成激烈的互相撞击而破碎，其破碎效果高；前进形反击板，反弹路线呈锯齿形，物料向排料口前进，它主要用于粗碎各种易碎的物料；后退形反击板这种形状的反击板使物料在反击过程中以后退方式回到冲击点，这样可增加物料的冲击次数，获得较细粒级产品。反击板目前多采用高锰钢等耐冲击磨损的材料制造。1.3.2 调整装置反击破的反击板调整系统同时兼作整机的过载保护装置，当异物(如铁块等)或不可破碎物块进入破碎机后，反击板可以自动回退弹起，让异物通过破碎机，防止异物(如铁块等)或不可破碎物块对设备产生损害。反击板调整系统通常是液压调整或者用螺母调整。 1.3.3 转子反击式破碎机的转子结构形式有整体式、组合式和焊接式三种。反击式破碎机的转子必须具有足够的质量以适应破碎大块物料的需要。破碎机的转子大都采用整体式的铸钢结构，这种转子转动惯量大，坚固耐用，便于安放板锤，能满足破碎工作的要求。对小型反击式破碎机也可采用钢板焊接结构，这种转子制造方便，容易得到平衡，但强度和耐用性较差。25西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2 反击式破碎机总体结构设计2.1破碎机的主要工作参数的确定转子的圆周速度对破碎机的生产能力，产品粒度和粉碎比的大小起决定性作用，时间证明，随着圆周速度提高，生产能力和粉碎比都显著增加，产品粒度朝着细的方向变化，但随着转速的增加功率消耗也增加，板锤磨损也加快。转子直径一般与入料块尺寸有关。要破碎物料，就需要有足够大的冲击能量，也就是要有一定的转子直径才行。根据实践资料统计，入料块与转子直径的关系可按下列经验公式来确定。 d=0.54D-60 （2.1）式中：d最大给料粒度，mm； D转子直径，mm。 D=(3d/2+60)/0.54=877 上式用于单转子计算，其计算结果还得乘以2/3。本次毕业设计设计的为单转子的反击破，物料的给料粒度为200-300 mm，最大给料粒度d=300mm。故有以上可得： D=(3d/2+60)/0.54=877 （2.2）转子的长度主要根据破碎机生产能力的大小而定。根据统计资料，转子的长度L与直径D之比，一般为0.51.2。L/D比值较小时，机体结构平稳性较差，这种机器只能用于物料硬度小、处理能力要求不高的单转子反击式破碎机上。此处取L=1000 mm。1000/877=1.141.2，可知其机体结构的平稳性可以。根据标准及综合考虑之后取转子转速为680，由此可计算转子的圆周速度V为：V=35.58m/s （2.3）式中：D转子直径，m； n转子转速，m/s。根据计算，可取转子的圆周速度为35m/s。2.2板锤数目和生产率 a. 板锤数目与转子的直径有关，转子直径越小，板锤数目越少。通常转子直径为1m时可取板锤数目为三个或四个，此处选取板锤数为四。 b. 反击式破碎机的生产能力与转子的转速有关，又与转子表面同板锤侧面所形成的空间有关，则其产量Q的计算公式为： (2.4) 式中：e板锤与反击板之间最小间隙，m； L转子长，m； d最大排料粒度，m； z板锤数目； k安全系数；型砂密度，g/。则由经验公式可球的破碎率Po为：=37.63kw （2.5）式中：Q产量，t/h； g重力加速度，m/s； v转子的圆周速度。2.3转子部件的设计计算反击式破碎机转子由主轴、转盘、板锤、板锤紧固装置等组成。有采用整体铸钢结构转子；有采用厚钢板或铸钢板做成的圆盘叠合而成的转子；也有用钢板焊接的空心转子，上海建设路桥机械设备有限公司生产的PF系列反击式破碎机大多数是焊接结构转子。转子质量应尽量集中在外缘，增加转动惯量。主轴与转子使用紧定胀套胀紧，无键连接，这样拆装方便，并有过载保护作用。综合考虑后取铸钢板做成的圆盘叠合而成的转子；2.3.1转子的结构设计转子产生的动能不仅与W还与M有关，而且也与转子结构有关，与转子角速度有关。即。若一定则与转子转动惯量有关。同样M值由于r值不同可得到不同的转动惯量J值，则产生不同的动能W值。由此告诉我们，在强度、刚度允许条件下，在转子结构设计中，应尽量增加r值，从而可用较小的质量产生较大的动能。所以不仅要减小转子质量还要重视转子结构设计。从加大破碎效果和减少板锤磨损的观点看，需朝着着增加转子质量M，减少转子速度方向发展。转子结构如图2.1所示图 2.1 转子结构简图2.3.2板锤的结构设计及作用板锤，又称打击板，是反击式破碎机中最容易磨损的工作零件，要比其他破碎机的磨损程度严重得多。板锤的磨损程度及寿命直接影响反击式破碎机破碎效率以及其工作的连续性，所以选择合适的板锤（形状及材质）至关重要。 a. 板锤的材料反击式破碎机的板锤都是固定在转子上的，它是破碎机的重要部件，要求安装牢固，便于更换，并用抗冲击性能良好的材料制造。板锤是破碎机的易损件，因此它的耐磨性能或者说，它的使用寿命是非常关键的。早年都是采用高锰钢材料，所以反击式破碎机不能破碎硬岩。现在已经采用高铬铸铁制造板锤，一种是KmTBCr26,另一种是KmTBCr20。前者打击物料速度略低于后者，但使用寿命比Cr20的板锤高1/3以上。由于采用高铬铸铁材料，反击式破碎机可以破碎350MPa的各种物料。国内外各种型号破碎机板锤材料的选择，有高锰钢，中碳合金钢，轴承锻造刚，高铬铸铁等等，综合设计要求及国内外同类型反击式破碎机的设计，最终确定选择本设计的板锤的材料为高锰钢ZGn13 b. 板锤的形状反击式破碎机板锤的形状多种多样，常见的有长条形、I形、T形、S形和斧形等，板锤形状的选择遵循的原则是：易于制造和紧固，能够增加板锤的使用寿命。根据采用楔块固定方法及综合考虑选择I形板锤 c. 锤在转子上的紧固方法板锤在转子上的紧固方法大致可分为以下几种： (1) 螺栓紧固法板锤借助于螺栓紧固于转子的板锤座上。板锤座带榫状，可以利用榫口承受工作时的板锤的冲击力，避免螺栓受剪，提高螺栓连接的可靠性。 (2) 嵌入紧固法板锤从侧面插入转子的沟槽中，为了防止轴向窜动，两端用压板定位。由于去掉了紧固螺栓，提高了板锤工作的可靠性。利用板锤回转式产生的离心力与撞机破碎时的反力紧固自锁，对转子易受磨损处都制成可更换的结构形式，因此装卸简便，制作容易。 (3) 楔块紧固法用楔块塞入板锤与转子间的相应槽孔内，使之紧固。这种紧固方法安全可靠，更换简便，维护也方便。以上几种紧固方法，以螺栓紧固法的板锤利用率较高，通常可达50%左右，但是其更换费事，也不适合高冲击载荷，故一般用规格小的破碎机。嵌入紧固法和楔块紧固法虽然更换方便，工作较可靠，但其金属利用率普遍较低。所以综合上述选用楔块紧固法。 d. 板锤的寿命对于板锤寿命的影响主要有材料，以及板锤的紧固方法，除此之外，板锤的个数对于板锤寿命的影响也是至关重要，因为板锤布置直接打击在物料重心上的，而是斜碰撞，这与板锤周期打击的时间差有关，为了减少板锤的磨损，转子上的板锤数目不宜过多，适当得增加板锤的高度，并尽量地把给入物料中的粉料、泥土和水分预先筛除。2.4电动机的选择由手册查得带传动的传递效率为0.96，滚动轴承的传递效率为0.98，由此可计算出电动机的输出功率P为：（2.6）式中：破碎率，kw；带轮的传递效率；滚动轴承的传递效率由输出功率可选择Y225M-4型电动机，其额定功率为45kw，额定转速为1480r/min。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3传动方案的选择及部件的设计计算3.1传动方案的选择在本设计中，我们考虑了四种传动方案，这四种方案如下： a. 电机联轴器齿轮减速器联轴器反击破 b. 电机皮带反击破 c. 电机链条反击破 d. 电机联轴器涡轮蜗杆减速器联轴器反击破在第一种传动方案中，电机为高速电机，齿轮减速器工作时机械性能好，工作可靠，维护方便，传动比恒定，噪音低，传动效率高等优点，但它的安装精度高，价格较贵，抗冲击性能差且无过载保护。在第二种传动方案中，电机不一定是高速电机，带传动结构紧凑，传动平稳，价格低廉和缓冲吸震等特点。而皮带传动的最大优点是可以起到过载保护的效果，防止机械因过载而发生损坏。在第三种传动方案中，链传动具有无弹性滑动和整体打滑的现象，因而能保持准确的平均传动比。链条又不需要像带传动那样张得很紧，因此压轴力较小。链传动具有整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时能在高温和潮湿的环境中工作。它的制造与安装精度要求较低，成本也低。由于链传动的速度并不高，只适用于减速比小且无启动频繁的场合，链传动的缺点是只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，不易在载荷变化很大高速和急速反向的传动中，且无过载保护。在第四种传动方案中，采用的是涡轮蜗杆减速器，这种减速器的最大好处是传动比大，零件数目又少，因而结构紧凑；由于蜗杆齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对较多，故冲击载荷较小，传动平稳，噪声低。但这种传动的最大缺点是在啮合处有相对滑动，当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化，因此摩擦损失较大，效率低。同时也无过载保护。在本次设计中，由于考虑到反击破的工况：载荷变化大且不易控制，传动比要求也不那么严格，同时载荷大对电机的启动性能造成不好的影响，考虑到大功率的电机在转速高低上的价格差异不很明显及整机的成本最低化的原则，我们采用了电机皮带反击破的传动方案。这种方案的最大好处是可以起到过载保护的功能。能有效改善电机启动性能，使电机能平稳启动运行。此驱动方案是经济实用、性能优良、安全可靠的驱动方案。3.2 V带及带轮的设计计算 a. 求计算功率查表机械设计手册得；；故 (3.1) b. 选择V带的类型根据=63，n=1480r/min，查出此坐标点位于D区，所以，选用D型V带进行计算。 c. 确定带轮的基准直径并验算带速V表3.1 V带带轮最小直径Dmin(mm)型号 O A B C D E FDmin(mm) 71 (63) 100 (90) 140 (125) 200 355 500 800 (1) 初选小带轮的直径，由表3.1参照得，取小带轮的基准直径=355mm。 (2) 验算带速V （3.2）因为5V 计算压轴力压轴力的最小值为（3.12）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）4轴的结构设计及轴承选择4.1轴的结构设计 a. 轴上零件的安装位置根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布置以及装配方案按照装配图所示，详见0#装配图。 b. 选择轴的合适材料轴的材料应满足足够的强度及刚度，并满足耐磨，腐蚀性等方面的要求。常见的是碳素钢和合金钢，因碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，且通过热处理，可改善其综合机械性能，所以选用碳素钢，45钢，钢轴的毛坯选用锻件。 c. 确定轴的基本直径和各段长度图 4.1 主轴示意图 (1) 轴-段由大带轮的计算可得直径d-=130mm，取此处圆角为R4，根据带轮宽度，最终取L-=165mm。 (2) 轴-段由圆角可取d-=140mm，根据总体布局，以便轴承座安装紧凑，所以取L-=192mm。 (3) 轴-段同理，由圆角R7取d-=170mm，则根据所选轴承的规格从而确定L-=80mm。 (4) 轴- 取此处圆角为R14，所以d-=200mm，再考虑箱体厚度以及布局要求之后，取L-=115mm。 (5) 轴-段用防尘套防护账套，由其规格可取直径d-=210mm，取L-=60mm。 (6) 轴-段由转子长度L=1000mm，最终确定L-=1000mm，可取直径d-=220mm.轴上零件的周向固定方法常用的有键，花键和销连接及过盈连接和成形连接。滚动轴承的周向固定用过盈配合固定，转子体因其质量大，传动负荷大，转动惯量大，在键连接时，加工精度要求高，大大削弱轴的强度，这就需要增大轴径，胀紧联结套(简称胀套),是当今国际上广泛用于重型载荷下机械联结的一种先进基础部件，在轮和轴的联结中，它是靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生的压力和磨擦力实现负载传送的一种无键联结装置。胀套联结独特的优点，使用胀套使主机零件制造和安装简单。安装胀套的轴和孔的加工不像过盈配合那样要求高精度的制造公差。安装时无须加热，冷却或加压设备，只需将螺栓按要求的力矩拧紧即可。且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置。胀套也可用来联结焊接性差的零件。胀套的使用寿命长，强度高。胀套依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽削弱，也无相对运动，工作中不会产生磨损。胀套在超载时，将失去联结作用，可以保护设备不受损害。胀套联结可以承受多重负荷，其结构可以做成多种样式。根据安装负荷大小，还可以多个胀套串联使用。胀套拆卸方便，具有良好的互换性。由于胀套能把较大配合间隙的轴毂结合起来，拆卸时将螺栓拧松，即可使被联结件容易拆。胀紧时，接触面紧密贴合不易锈蚀，也便于拆开。与键连接相比，显然帐套连接会更方便。4.2轴承的选择为了保证反击式破碎机的正常运行，不仅轴承的制造质量良好，而且破碎机的设计必须合理，轴承的装配和使用必须规范。轴承的选择遂于破碎机的正常运转十分重要。 a. 轴承类型的选择反击式破碎机长期在恶劣条件下工作，转子轴承很易损坏，所以正确选择转子轴承是提高轴承寿命的关键。由于调心滚子轴承具有承载能力强，调节性能好的优点，所以国内外多选用这种其作为反击式破碎机转子轴承。大多数滚子轴承的选用计算，主要是防止在预期寿命内发生解除疲劳破坏，但在实际选用轴承时，其工作环境不可能像规定基本额定动载荷那样理想化（基本额定寿命，可靠度90%，空载条件，载荷大小方向恒定），这些差异就要在寿命计算过程中分别注意。故综合考虑之后最终选用调心滚子轴承。 b. 轴承代号的选择根据安装轴承段的轴径为140mm，以及轴承长度及安装考虑，最终选择圆柱孔调心滚子轴承，代号为22228C/W33。其基本尺寸如下：D=250mm，B=68 c. 轴承的校核由设计转子的总重量为20070N，现设计轴承的寿命为30000h。则由轴承寿命公式：（4.1) 式中：C基本额定动载荷，N； P当量动载荷，N；轴承寿命指数。10/3。有上式可以推得：即当量动载荷P为：P=74408.96N20070N,故合适。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）5反击式破碎机破碎腔的设计5.1反击板的结构设计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。 a. 反击板的材料反击板是仅次于板锤的易磨损件，陈寿较大的冲击载荷。它的材质一般用高锰钢铸造。也有用中碳钢棒的。碎煤时，也可以用普通钢板焊接起来。用高锰钢铸造的反击板，根据对反击式破碎机的使用调查，其寿命比较低。需要对反击板的耐磨材料进行研究。国外某些工厂采用耐磨塑料包扎打击板，或将石子镶在反击板的凹槽中，代替金属表面，都是提高反击板使用寿命。我国某化工厂，根据反击板的磨损规律，按其各部分的磨损程度，采用部分分区安装和更换，使用寿命提高一倍以上。 b. 反击板的形状除了反击板的材质方面能提高它的耐磨性外，反击板的形状也是值得注意的。反击板的形状很多，主要有弧线形和折线形两种，这两种形状各有其优缺点，具体如图5.1所示。方案一方案二图5.1 反击板的形状如图5.1所示，方案一为弧线形反击板，它能使物料由反击不能弹出之后，在圆心形成激烈的相互挤压而破碎，其效率较高。如图所示，方案二为折线形反击板，其一部分物料沿切线垂直打向反击板，破碎效果明显，另一部分与反击板有角度（不垂直），且产生滑动，这样就延长这些物料在破碎腔的时间。通过对二者的比较，最终选择方案二为最终设计方案，由于渐开线加工困难且成本高，故可采用折线形状的代替圆弧形状的，因为多段折线可以近似代替圆弧线，且成本底易加工。 c. 反击板的悬挂装置反击式破碎机反击板悬挂装置也是排料口调整装置，同时又能起到保险作用，这种装置有以下三种形式： (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。本设计规格为反击式破碎机，属中小型反击式破碎机，对于其反击板的悬挂装置，综合考虑经济及破碎要求，最终确定选择拉杆自重式为反击板的悬挂装置。 d. 过载时的安全保护反击板一端铰接于机体上，另一端通过拉杆自由悬挂在机体上，拉杆上部通过球面垫圈下垫有锥面垫圈，最后通过大螺母挂起，可调节反击板与转子间隙，来改变产品粒度。当进入大块物料或不能破碎的物块时，因反击板受到较大压力而使拉杆向后移开，使铁块等异物排出，从而保证了机器不受损坏，它在自身重力作用下，又恢复到原来位置，以此作为保险装置。5.2破碎腔的结构参数反击式破碎机破碎腔是由进料板、两级反击板以及由盗版卸载点到第二级反击板排料口的圆弧所构成的空间组成的。它所包括的结构参数如图5.2所示：图 5.2 反击式破碎机腔体 a. 给、排料口及给料导板倾角给料口宽度；排料口尺寸：反击式破碎机物料是沿导板进入破碎腔，因此导板倾角就是一个重要参数。角应在45度到60度之间，这完全符合实际情况。角越大，物料沿导板下滑的速度越快；越小，物料沿导板下滑的速度越慢，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。此外，选择导板倾角还应考虑物料滑出导板与板锤相遇的关系；若物料滑出导板而板锤尚未来到；若物料尚未滑出导板而板锤刚好到位，又未与物料相遇。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。 b.导板卸载点及反击板悬挂位置导板卸载点角在30度至50度之间，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=30度最为适合。此外，角小还可以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y又与y0和进料口尺寸有关，最后又决定于和大小。 c. 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=2度左右。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=0度，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折线和弧线两种。第一级反击板的排料口处有一段反击板的位置是由因为第二级反击板排料口都偏向转子水平中心线，故对于第二级反击板来说，应尽可能靠后，而且下端排料口接近转子水平中心线，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之间相互位置是由r角确定，当和确定后，结合r角大小便可确定第二级反击板第二段的位置，这样第二级反击板的位置也基本确定，从而最后完成反击式破碎机破碎腔的设计。 d. 最后的参数结合破碎机的破碎效率，以及综合考虑各个角度的以及长度尺寸，最终确定破碎腔的尺寸为：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6转子轴的强度计算校核 a. 轴上力、弯矩计算由于作用在转子轴上每一瞬间载荷大小不同，其作用持续时间短，仅为千分几秒，故下面对轴的强度的计算仅供参考。作用转子轴上的力有：转子重力、转子外端的圆周力和板锤的不平衡力。（6.1）（6.2）式中：冲击系数，粗碎=3.0；中碎=1.5；细碎=1.2； n转子转速，r/min； r转子外端半径，m； P电机功率，kw；轴承的摩擦阻力系数，取0.03；轴承滚柱滚动面的半径，m。转子轴受力分析见下图，图中为转子和转子轴热压配合的端点，为轴承支点图 6.1 主轴受力图作用在转子轴上的弯矩为：（6.3）作用在转子轴上的扭矩为（6.4）作用在转子轴上的当量弯矩为（6.5）已知当量弯矩后，既可计算转子轴的几何尺寸。计算结果是否符合破碎机的实际情况，须结合实际进一步验证。作用在轴承上的载荷可根据下述经验公式计算：（6.6）式中：转子所受重力，N。轴承的使用寿命一般规定为30000h。 b. 转子轴静强度安全因数校核计算对于直径为d的圆轴，弯曲应力为：（6.7）扭转切应力为：（6.8）将带入下式，则轴的弯扭合成强度条件为：（6.9）式中：轴的危险截面上所受的最大弯矩和最大扭矩，；分别为危

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