滚筒式破碎机设计说明.doc

毕业（论文） 0 目 录 前 言3 1 破碎机的分类和使用及滚筒式破碎机的工作原理.4 1.1 破碎机的分类 .4 1.2 破碎机的使用.8 1.3 滚筒式破碎机的工作原理 9 2 滚筒式破碎机的设计11 2.1 滚筒式破碎机的构造11 2.2 主要参数的确定14 3 滚筒式破碎机传动部分设计18 3.1 滚筒式破碎机的传动选择18 3.2 机械传动系统的设计程序19 3.3 电动机的选择20 3.4 标准减速器的选择21 3.5 计算传动装置的运动和动力参数23 3.6 传动件的设计计算24 3.6.1 齿轮传动的设计.24 3.6.2 轴的分类、用途及设计计算.35 3.7 键的校核40 3.8 滚动轴承的寿命验算41 4 破碎机的使用与保养维护43 4.1 使用与操作43 4.1.1 起动前的准备工作.43 4.1.2 起动.43 4.1.3 使用.43 毕业（论文） 1 4.2 润滑44 5 其它几种破碎机的介绍45 5.1 辊 式 破 碎 机45 5.2 鄂 式 破 碎 机46 5.3 锤 式 破 碎 机50 5.4 反 击 式 破 碎 机.51 结 论53 参考文献56 毕业（论文） 2 前前 言言 本次毕业设计是走向工作岗位之前对大学学习的一次综合检验，是复习、巩固、 综合大学期间所学的所有专业知识.。它是大学学习中的最后一次设计，也是能够 在很大程度上提高我们设计能力的一次设计，它是实现工科大学生培养目标的实践 性，综合性教学的必经环节。因此，认真的作好这次毕业设计，无论是对于我们步 入社会，投身于生产一线；还是以后继续深造都有着非常重要的意义。 本次设计的主要内容是规格为(dl)30006000 滚筒式破碎机的传动部分,因 此本说明书对破碎机做了系统的介绍,滚筒式破碎机传动部分包括电动机、减速器、 传动轴、联轴器、齿轮等。其中减速器、轴、齿轮是这次设计的主要任务，用滚筒 碎选机代替人工拣矸，实现选矸作业机械化，对解放工人笨重的体力劳动和提高处 理能力，是有重要意义的。 在本次设计过程中多次在宋老师的指导，在此深表谢意，并道一声：老师，您 辛苦了！ “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！”这次设计使我又一次深深体会到了它 的含义。在设计的过程中发现了一些问题，通过问老师和工厂的有经验的师傅以及 查资料、和同学交流弥补了以前的不足，但由于本人水平有限，时间仓促，在设计 中难免有不少缺点和错误，恳切的希望各位老师和读者提出宝贵意见，给予批评指 正！ 毕业（论文） 3 1 1 破碎机的分类和使用破碎机的分类和使用及滚筒式破碎机的工作原理及滚筒式破碎机的工作原理 1.11.1破碎机的分类破碎机的分类 （1） 颚式破碎机 19 世纪 40 年代，北美的采金热潮对颚式破碎机发展有很大的 促进作用。19 世纪中叶，多种类型的颚式破碎机研制出来并获得了广泛的应用。上个世纪末 ， 全世界已有 70 多种不同结构的颚式破碎机取得了专利权。 1858 年埃里布雷克(elblake)取得专利权，制造双肘板颚式破碎机，现在 最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机。 颚式 破碎机最大的弱点之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。 （2） 新型颚式破碎机 其工作原理是：物料由进料斗落入机内，经分离机构将物料分散到四 周下料。 电动机经三角皮带带动偏心轴，使动颚上下运动而压碎物料，达到一定粒度后进入 回转腔。物料在回转腔内受到转子及定颚的研磨而破碎，破碎的物料从下料斗排 出。该机通 过松紧螺栓和加减垫片可调整进出料粒度。采用圆周给料，给料范围 比颚破机大，下料速度 快而不堵塞。与同等规格的颚破机相比，其生产能力大、 产品粒度小、破碎比大，该机已正式生产。 （3）颚辊破碎机 将高效节能的鄂式破碎机和对辊破碎机有机的结合在一起， 研制出了颚辊破 碎机，该设备采用单电机或柴(汽)油机驱动。当 整机放在拖车上被牵引拖动时， 便成为移动式颚辊破碎机。颚辊破 碎机的工作原理是：电机或柴(汽)油机驱动下 部对辊破碎机主动辊部，主动辊部经过桥式齿 轮带动被动辊部反向运转。同时， 主动辊部另一端经胶带传动带动上部颚式破碎机工作。通 过调整对辊破碎机的安 毕业（论文） 4 全调整装置，调整两辊间的间隙，可得到最终要求的粒度。peg1 50250400 及 peg250400600 颚辊破碎机的规格及技术性能如表 1 所示。颚辊 破碎机具有破 碎比大(i1516） 、高效节能、体积小、重量轻、驱动方式多样 和移动灵活、可 整机也可分开单独使用等特点。特别适于深山区中小型矿山和建筑工地材料 的破 碎，也可作为“移动式选厂”的配套破碎系统。 （4）大传动角颚辊破碎机 一种大传动角颚辊破碎机克服了复摆颚辊破碎机 的抬矿、机体高、主轴承受 力大等缺点，它具有如下优点：用较小的偏心距能得到较大的水 平行程，因而可 降低能耗，动颚与给料口方向一致，从而排出复摆颚辊破碎机的抬矿 作用。肘板 置于动颚给料口后部，使机器高度降低，适于井下移动式破碎机上。 （5）双动颚式破碎机 沈阳黄金学院与 辽宁红透山机械厂联合研制的 sep25 型双动颚式破碎机， 其破碎比可达 12，与同规格旧 型颚式破碎机对比，生产能力提高 60%100，电 耗降低 3050。北京矿冶研究总 院也生产双动颚式破碎机。 （6）双腔颚式破碎机 另一种双腔颚式破碎机具有两个破碎腔，可在双工作行程状态下运行，不存在 空行程的能量消耗，因而大大提高了处理矿量，单位功率大幅度降低，金属消耗也 明显下降。 （7）单齿辊破碎机 针对用于粉碎煤的单齿轮破碎机存在效率低、结构复杂、受力 不均匀等特点， 华北工学院开发了新一代 915 单齿辊破碎机。这种破碎机 有两种结构型式：第一 种结构型式是将原来的拉力弹簧改为推力 弹簧，弹簧弹力为 490kn；拉杆铰接在 颚板上，两端带有 m1004 螺纹，分别装有两个旋 紧螺母；左端螺母用于调整颚 板位置，即出料口间隙，右端螺母用于调整弹簧弹力，拉杆插 在装于机体上的支 座上，支座孔为上下可调的长方形，用以调整产品的粒度。这种结构降低 了机体 毕业（论文） 5 高度，缩短了拉杆长度，使结构更为紧凑。第二种结构型式是 利用颚式破碎机的 楔形调整机构和双辊破碎机的主动辊轴相结合，吸收了两者的优点，如： 进料口 大，辊子表面可装有不同尺寸的破碎齿板，颚板上镶有可更换的耐磨衬板，出料口 大 小可通过推力板上的长方形螺孔调整。与同规格的颚式破碎机或双辊破碎机相 比，这类设备 的破碎能力可增大几倍，效率可提高 30。现已调试出 f9151000 单齿辊破碎机，生产能 力达 140th，最大进料口尺寸为 500mm，出料粒度为 50100mm，产品粒度比较均匀 。同时，由于这种结构的破碎机有预碎和破碎两个 区域，破碎后的物料受齿辊拨动而被强制 排出机体外，所以更适用于处理较粘的 潮湿物料。 （8）振动式破碎机 随着振动 理论和实践的发展，各种利用振动力进行工作的机构设备得到普遍 应用。近年来有人研究利 用惯性振动力对矿物进行破碎或粉磨的设备，这类设备 的优点如下： 1、破碎力为非刚性 力，运动件的止点由力的大小和破碎物料的性质决定，是 可变的，因而，易损件的磨损对出 料粒度影响很小。更重要的是，当铁块等难破 碎物入机时，不会对机器造成损坏，若尺寸不 是很大，不用停车，难碎物可随机 器的运转自动排出机外。 2、由于可以通过调整惯性力 的大小，使设备获得足够的破碎力对物料实施破 碎，而基本不提高物料与易损件的切向速度 ，因而特别适合对水泥熟料、金矿石 等磨琢性强和中硬以上物料的破碎。 3、机器在共振 点工作，装机功率仅相当同等产量其他机型的 1215， 可大幅度降低运转费用。 （9）立轴式破碎机 立轴式破碎机由于构造简 单、耗能少、维修方便、出料粒度又能满足一定的 需求，故有一定的需求市场。立轴式破碎 机可分为立轴锤式破碎机、立轴反击式 毕业（论文） 6 破碎机、立轴复合式破碎机和立轴冲击式破碎机，立 轴破碎机的发明最初是受锤 式破碎机的启示，把主轴竖起来安装，这样筒体就可以制成圆形 ，四周安装衬板 以保护筒体，而筒体制作简单，因是圆形，其受力情况很好，故先问世的是 立轴 锤式破碎机，后来其他几种都是在立轴锤式破碎机基础上的衍生物。 立轴锤式破碎机 的工作原理是利用高速回转转子上锤头(板锤)的冲击、挤压 等的产生的冲击动能被迅速转变 为变形功，瞬间在物料内部产生应力波，并飞快 地向四周传播，使物料在其内部的缺陷、裂 纹和晶粒界面处产生很大的应力集中， 促使物料沿这些脆弱面裂开而破碎。 主轴通过向心 调正滚动轴承安装在机体上，其轴向力由球面滚珠推力轴承承 受，主轴上一般用键联接 若干排锤架，锤架上装有锤头。立轴反击式一般只有两 排锤，中间有隔盘，把破碎机分成上 下两个破碎腔，即破碎腔和挤压破碎腔。筒 体内壁装有斜形齿的反击板。块状物料由进料口 进入第一破碎腔落到锤架上，被 高速旋转的转子加速，使物料获得足够的动能，在离心力的 作用下，飞向周边， 撞击在筒体的反击板上，被冲击破碎及反弹，又被高速旋转的板锤撞击 粉碎。部 分物料与高速旋转的转子一起作回转运动，在回转运动中，物料相互碰撞，挤压后 而被进一步粉碎后自然下落到隔盘上，在落到第二排锤架上，再次发生上述冲击、 撞击、挤 压，作者认为该机是属通过式粉碎。 （10）回转式破碎机 回转式破碎机最初见于 60 年代的联邦德国，由于国外大型矿山要求大型机械， 而刚刚问 世的回转破碎机没有得到发展。80 年代初期，由于中小型矿山的迅速发 展，我国有些研究工 作者开始对回转破碎机进行进一步的研制。 众所周知，破碎设备的好坏主要是取决于破碎 腔的设计，破碎腔能够体现设 备的生产能力、功耗、钢耗及破碎产品质量等重要性能指标。 回转式破碎机主要 由回转辊、悬挂装置、保险装置、调整机构、拉紧装置、转动系统及机架 组成， 其破碎腔由固定凹面破碎板和破碎回转辊组成。物料的破碎是通过回转辊的偏心运 毕业（论文） 7 转 来完成的，其破碎腔啮角具有静态和动态变化功能。该机破碎腔的啮角是自上 而下逐渐减小 的，这可有效地防止排料口堵塞，使排料顺畅，并可实现高频破碎， 且破碎过程又是渐进的 ，因此，破碎功率高、能量集中、磨损小。 ph 型回转式破碎机的破碎作用发生于 破碎回转辊偏心位置附近，偏心轴的偏 心转到破腔一侧时，破碎腔中的物料由上至下依次被 破碎。物料的破碎主要靠挤 压、劈裂、弯曲、磨削等作用。当偏心转离破碎腔时，已被破碎 的合格物料由排 料口排出。排料过程，一是靠重力自然排料，二是靠“强制排料” 。 破碎辊可相对于偏心轴自由回转，根据作用力矩的大小和方向，辊筒有正转 (与偏心轴旋转相同)、不转和反转 3 种状态，转速也有快慢之分，这样可有效地使 破碎辊面磨损 均匀。回转式破碎机具有变啮角、高密度破碎、依次渐进破碎、高 频破碎和强制排料等特点。 1.21.2 破碎机的使用破碎机的使用 正确地作用与维护破碎机，对提高处理能力、延长其作用寿命是很重要的， 也是安全生产所必须的。 破碎机的类型及工作条件不尽相同，因而，使用时应注意以下几点： （1）破碎机的起动。首先应开动油泵与冷却系统，经过 35 后，待油路畅通再 启动破碎机电动机。因为破碎机是重负荷设备，所以无论何种类型，均应空载起动。 对一些大型破碎机，有时还须借助外力起动。 （2）破碎机的操作。对已起动的破碎机，应先空转几分钟，空转时可以检查 基座、防护板链等，如无异常，可开始给料。若是新安装的破碎机，应使其空转时 间长上些，可空转两到三个工作班后给料。破碎机的给料必须连续均匀，防止过载， 而且在整个给料口宽度上给料量应一致，这样可使破碎机受到的磨损均匀，相对地 延长易磨损零件的寿命。 对于进一步地破碎，入料水分不能过高，如锤式破碎机；湿法破碎时，则须保 持适当水量，防止因冲水不足而堵塞，降低处理能力。 毕业（论文） 8 还应防止运载硬物体如钎头、锤头及角铁之类落主机内。在操作时，应遵循操作规 程，防止违章造成人机事故。 （3）破碎机工作时的检查及看护。在破碎机工作时，应检查破碎产物粒度是 否符合要求，如发现超过规定粒度的颗粒过多，应找出原因，如筛条缝隙过大、排 料口过宽、锤子、颚板或齿辊等磨损过度或是保险装置松动等，并采取适当的措施 加以消除。同时注意洗油箱，排除污染物。如系干油润滑，应定期检查并注入新油。 （4）破碎机停机前，应先停止给料，并将机中物料排净，然后顺序关闭主电 动机及润滑电动机。如果带料停机，很容易造成机件损坏。万一出现事故停机，也 应将机中物料清除后，方能重新启动。 （5）破碎机的维护。破碎机停机时，要检查紧固螺栓是否牢固和易磨损部分 的磨损程度，是否需要更换。对齿辊破碎机，还应当除掉夹在齿牙间的木料。检查 破碎机保险装置，使之保持良好状态。除去日常维护工作外，还应对破碎机及其附 属设备如润滑冷却系统进行定期，例如小修、中修、大修等，这对延长破碎机的服 务期限是很重要的。 除去以上五点之外，对破碎机的安装，既要保证牢固可靠，位置正确，又要注 意防振要求，并把可调部位调至适当位置。详细要求可参照破碎机安装使用说明书。 1.31.3 滚筒式破碎机的工作原理滚筒式破碎机的工作原理 滚筒式破碎机的工作原理是利用煤和矸石可跌碎性的不同，靠圆柱形筒筛内侧 的提升板将煤提升到一定高度后，使其自行落下受冲击而破碎，或将煤与矸石解离， 粒度小于筛孔的煤块同时经过筛分而与大块分离（参见图 1.1） 。最后大块矸石或 金属杂物等从圆柱筛筒的另一端排出。所以使用滚筒碎选要则有条件的，只有当煤 和矸石可跌碎性差别显著，产物不要求保留大块时，才能考虑使用碎选机。使用碎 毕业（论文） 9 选机时，大于 300mm 的特大块矸石须预先分出，以免进入破碎机后砸坏筛板。如果 选煤工艺流程中，块煤采用重介选或大于 500mm 的矸石含量占该粒级总量不足 30%，则不宜使用滚筒碎选机。滚筒碎选机在选煤工艺过程中，主要是用来处理经 准备筛分后的块煤，国外也有用它来处理原煤的。 图 1.1 毕业（论文） 10 2 2 滚筒式破碎机的设计滚筒式破碎机的设计 2.12.1 滚筒式破碎机的构造滚筒式破碎机的构造 参照图 1.1 各种滚筒破碎机的结构基本类似，都是由滚筒、支承装置、传动装 置和机架四部分组成。 2.1.12.1.1、 滚筒滚筒 带预筛段的滚筒结构如(1.1)所示，它由滚圈、型钢组合梁、筛板和提升板组 成。 滚筒的滚圈是铸钢整体件，沿两滚圈的圆周，每隔 30用槽钢组合梁及角钢 组合梁交替排列，铆接成一筒形框架。没筒形框架。弧形筛板与框架用埋头螺栓固 定，构成圆筒筛。筛板采用耐磨的高锰钢或高强度钢板制成，钢板厚度约 2040mm。筛孔在 30150mm 之间。在圆筒筛内壁每隔 60（根据所需提升数目 而定）沿轴向安装六块提升板。提升板高度为 300500mm，为使物料顺着滚筒向 前转动、调节物料在筒内的下落次数及停留时间，提升板安装有几种形式：一种是 提升板与滚筒轴平行，筒体轴线和水平面有一定夹角（一般为 3左右）；另一种 是提升板与筒体轴线有一定夹角，排列成螺旋状，而筒体轴线可与水平面平行，也 有一定夹角；再一种是提升板与筒体轴线在一平面内，但筒筛制成圆锥状，入料端 直径小，排料端直径大。总之，在保证物料跌落次数的同时，使物料尽快排出筒外。 滚筒碎选机筒体转数较慢，在 1025r/min 之间。 2.1.22.1.2 支承装置与传动装置支承装置与传动装置 滚筒破碎机的支承装置是两对固定在工字钢机架上的托辊，其中一对托辊间的 毕业（论文） 11 距离可以调整图(2.1)，调节调整螺杆，可使两托辊的轴间距变小或变大，从而使 筒体轴线与水平面 图 2.1 的夹角增大或缩小。 滚筒破碎机如系磨擦传动，则筒体一侧的两个托辊还起主动 磨擦轮的作用，由电动机通过减速器及一长轴带动，主动磨擦轮通过磨擦力带动滚 筒转动，如图（2.2）所示。 毕业（论文） 12 图 2.2 若滚筒较长，也可用两个电动机分别通过两个减速器带动两个托辊，使其摩擦传动。 除此之外，滚筒破碎机还有两种传动方式，一种是齿轮传动，电动机通过减还器带 动小齿轮，小齿轮与装在滚筒上的大齿圈啮合，使滚筒转动（图 1.1）。另一种是 链轮传动，电动机通过减速器带动小链轮，通过链条再带动固定在滚筒上的大链轮， 使筒体一起转动。 以上三种传动方式，以磨擦传动方式苗头为简单，易于加工制造。齿轮传动可 靠，但大齿圈加工较困难。国内使用的滚筒破碎机两种传动方式都有。 破碎机工作时，预筛段的作用是对原煤进行准备筛分，对不带预筛段的破碎机， 可在给料槽上装一段固定筛，将末煤筛出。随着滚筒转动，给入煤块被提升板提起， 转到一定角度，为块顺着提升板从高处自由落下。滚筒不断转动，煤块反复被提起 落下，在此过程中，煤块被撞击而破碎，并透筛排出，而未被破碎的大块矸石、金 属杂物及木块等，则经筛上从排料漏斗排出。国产滚筒破碎机技术特征见表 2.1。 毕业（论文） 13 表 2.1 滚筒破碎机技术特征 规 格 260040003000600033005000 处理能力，t/h 12016080120160 直径，mm 260030003300 长度，mm 400060005000 倾角， （） 033.5 滚 筒 转数，r/min 141212.1 筛孔尺寸，mm 505050 提升板高度，mm 350300450 电动机功率，kw 303017 电动机转数，r/min外形尺寸 长宽高，mm500028002800 712258004574 机重，t 14 2037 2.22.2 主要参数的确定主要参数的确定 滚筒碎选机的结构参数主要包括筒体的直径、长度、转数和倾角。当然提升板 的高度、个数与排列方式，筛孔直径等也影响破碎机的性能。但所有这些参数的选 取，均要根据对煤进行碎选试验后加以确定。 2.2.12.2.1 碎选试验碎选试验 碎选试验的目的是考查煤块在特定的跌落条件下，需多大高度，经多少次跌落， 才能使煤与矸石充分解离。试验方法如下： （1）准备好试验工具和条件。要有一或两块 1020mm 厚的钢板和一个放置煤 样的试验台。试验台的架子最好制成 5 幅活动架，其中一副高架的高度为 2m，其 余 4 副低架高度均为 250mm，以便根据试验的要求，从 2m 起到 3m 止，逐渐升高或 降低台加架。试验台位于钢板一端。其它工具有手摇分级筛及磅秤等。 （2）到未经手选的块原煤（一般为大于 50mm 级）试样 200500kg。 （3）将试样在碎选试验台上从 2.5m 高处自然落下试验，试样跌落后过筛，筛 毕业（论文） 14 孔尺寸根据工艺破碎要求确定。筛上物再进行第二次跌试验，依次类推。每次试验 的筛下物都要称量并记录。每份块原煤试样作跌落的次数一般在 20 次以内，一直 到获得可废的弃矸石为止。如跌落次数在 5 次以内就把试样破碎并获得可弃矸石时， 需另外取样，进行跌落高度为 2 或 2.25m 的碎选试验，方法同上。如跌落 20 次后 仍不能获得可弃矸石，也要另外取样，再进行跌落高度为 3 或 2.75m 的碎选试验。 如 3m 高的跌落次数达 20 次后仍不能获得可弃矸石，说明这各种原煤不宜采用流筒 碎选机。注意，进行碎选试验时，必须使试样自然下落，不得施加任何外力。 （4）将筛上物和筛下物分别收集在一起，并进行筛分分析、浮沉试验以及化验 灰分。 （5）根据碎选试验结果，就可以判断应用滚筒破碎机的可能性。如果这种煤可 以用破碎机，则试验结果可作为确定破碎机参数的依据。 2.2.22.2.2 主要参数的确定主要参数的确定 1）滚筒的直径和长度 滚筒的直径和长度，是滚筒破碎机的主要结构参数，它们取决于入料量的多 少、粒度组成及煤的硬度等因素。还与滚筒转数、物料在滚筒内的磨擦系数有密切 关系。如何用数学形式准确地描述上述关系，还有待继续研究。目前在选用或设计 碎选机时，滚筒直径和长度是按经验公式估算的。滚筒 直径 d 与碎选试验时的跌 落高度 h 有关，可按下式估算： d=h+0.5, m 滚筒长度 l 则与跌落次数 n 有关，其关系是 当 n10 时，取 l=44.5m； 当 n=1115 时，取 l=4.65.2m； 当 n=1620 时，取 l=5.36.0m。 一般滚筒长度是滚筒直径的 1.52.5 倍。 滚筒破碎机主要参数的取值范围： 毕业（论文） 15 直径 d：一般为 25003500mm； 长度 l：一般为 40006000mm； 筛孔直径：根据入选上限而定，一般为 50 或 100mm，也可根据特殊需要制成 25、75 或 150mm。 2）处理能力 处理能力与煤的性质、筛孔直径等因素有关，表 2.2 列出的经验数据可供参考。 表 2.2 滚筒破碎机的处理能力 不同筛孔直径（mm）的处理能力，t/h 名称 255075100150 块原煤2030507080100120150170200 原煤6090 150200240300350450500600 理论上计算处理破碎机能力的公式，由于推导时对主要影响因素进行了简化处理， 所以只能用于近似计算。带预筛段的碎选机对原煤的处理能力可按下式计算： q=720 式中 -滚筒内煤流的堆密度（一般取 0.8t/m3）； n-筒体转数，r/min； rp-预筛段平均半径，m； h-滚筒内煤层厚度，m； a-预筛段倾角，（）。 3）功率 滚筒破碎机功率消耗由两部分组成，一部分是物料在筒体内完成破碎过程时提升和 跌落所消耗的功率 n1，其值等于克服带煤滚筒转动时受到的阻力矩所需功耗；另 毕业（论文） 16 一部分是在滚筒内完成筛分过程时按滚筒筛计算的功率 n2。 n1 可用下式近似计算： 式中 q-对块煤的处理能力，t/h； n-筒体转数，r/min； n-物料在筒内的抛落次数； t-物料每提升和抛落一次的时间，s； r-筒体半径，m； r-筒内物料层的内半径，m； -筒内物料层重心的圆心角，（）； n2 按如下经验公式计算： 0 2 29200 n rgg nkw 式中 g、g0-分别 为筒体与筒体内物料的重量，kg； -传动效率（一般取 =0.7）。 其它符号同前。 所以，滚筒破碎机的总功率为 n=n1+n2， kw 毕业（论文） 17 3 3 滚筒式破碎机传动部分设计滚筒式破碎机传动部分设计 3.13.1 滚筒式破碎机的传动选择滚筒式破碎机的传动选择 1、工况特点 （1）滚筒式破碎机是一种大功率、低转速、重载荷的工作机，功率常在 3505000kw 之间，最大功率有达 10000kw 者，工作转速通常在 1115r/min 之间， 匀速运转，不需变速，如用 1470r/min 电动机驱动，传动系统的总传动比 u 在 60130 之间； （2）长期满载荷，连续运转； （3）惯性很大，负载起动时，其最大起动转矩约为工作转矩的 1.11.5 倍； （4）大多尘环境下运行； （5）传动事故会造成整个工厂或大部分停产； 2、选择传动时考虑的几点因素 （1）大功率、低转速、不需变速，大都采用交流电动机圆柱齿轮传动，总传 动比大时采用平行轴减速器； （2）重载荷； （3）大功率、长期满载荷、连续运转，要求尽量高的传动效率，以节省电耗，降 低运费用；故不能采用蜗杆、摆线针轮、谐波传动； （4）质量和尺寸大，价格昂贵，要注意减低初始费用，并考虑运输的可能性和安 装，检修的方便； （5）动力机和传动装置都应运行可靠、安全、寿命长； 3、传动形式的选择 毕业（论文） 18 齿轮是机械设备的重要基础零件，它与带、链、摩擦、液压等机械传动相比， 具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、安全可靠等特点，因此 它己成为许多机械产品不可缺少的传动部件，齿轮传动有以下主要优点： （1）瞬时传动比恒定，工作平稳性较高； （2）采用非圆齿轮，瞬时传动比可按所需变化规律设计； （3）传动比变化范围大，特别是采用行星传动时，传动比可达 100200（单级） ； （4）速度范围广，齿轮的圆周速度约为 0.1200r/min，转速约为 120000r/min （5）传递功率范围大，承载能力高，高速齿轮的传动功率可达 p=50000kw 或更大， 低速重载齿轮的输出转矩可达 1400000nm 以上； （6）传动效率高，特别是精度比较高的圆柱齿轮副，其效率可达 0.99 以上； （7）结构紧凑，如使用行星齿轮传动，少齿差传动或谐波齿轮传动，可使其体积 更为缩小； （8）维护方便。 考虑到齿轮传动的诸多优点因此本次设计选用齿轮传动。 4、齿轮传动的类型 齿轮产品按大类划分，主要有圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆与行星传动齿轮等 四大类，其中圆柱齿轮在机械设备中的应用极为广泛，约占齿轮产品总量的 90%左 右。各种通用与专用的齿轮减速器、以及机床、车辆、农机等大量采用圆柱齿轮。 在齿形结构上，圆柱齿轮主要采用渐开线齿形。这种齿形通用性强，技术成熟，生 产装备完善，因而使用较多。在承载能力和寿命要求高的场合，常采用硬齿面的渐 开线圆柱齿轮。本设计的齿轮传动选用渐开线圆柱齿轮传动。 3.23.2 机械传动系统的设计程序机械传动系统的设计程序 1、确定机械传动系统的总传动比 毕业（论文） 19 由己知条件 i=122.5 r c n n 1470 12 2、选择和拟定机械传动系统的设计方案和总体布置 本次设计选用渐开线圆柱齿轮传动，电动机联轴器减速器联轴器传动 轴齿轮 3、分配传动比 i=ii 总减齿 由于总传动比 i=122.5 很大，所以选 i=12.5，则 i=9.8 总减齿 4、计算传动系统的性能参数 机械传动系统的性能参数包括各级传动的转速、效率和转矩等 5、确定机械传动装置的主要几何尺寸 通过各级传动的强度设计和几何计算，确定基本参数和主要几何尺寸 3.33.3 电动机的选择电动机的选择 己知条件： 破碎机技术特征如表 3.1 规格 30006000 生产能力（吨/时）80120 直径（毫米）3000 长度（毫米）6000 倾角（度） 3 滚 筒 转数（转/分）12 由电动机驱动，工作寿命 15 年， （每年工作 360 天）两班制，滚筒式破碎机，转向 毕业（论文） 20 不变，负载功率 24kw 通过中国矿业大学选煤教研组编煤炭工业出版社出版的选煤机械一书得知， 此规格的破碎机选用的电动机： 型号为 bjo 724； 2 功率为 30kw； 转数（转/分）1460 现用新型号电动机代替此旧型号电动机，所选电动机型号及参数如表 3.2 三相鼠笼式异步电动机 同步转速 1500r/min 功率 （kw） 380v 的电 流 （a） 转速 （r/min） 效率 （%） 功率因 数 (cos) y200l4 3056.8147092.20.87 3.43.4 标准减速器的选择标准减速器的选择 该传动选取用两级圆柱减速器，该标准减速器的承载能力受机械强度和热平衡 两许用功率的限制。因此减速器必须按两个功率表及其有关系数来选用。 首选按减速器机械强度许用公称功率选择。如果实用输入转速与承载能力表中 的三档（1500，1000，750）转速之一相对误差不超过 4%，可按该档转速及所需传 动比对应下的公称功率选取适当规格的减速器。如果转速相对误差超过 4%，则应 按实用转速折算减速器的公称功率选取。然后校核减速器热平衡许用功率（简称热 功率） 。如果轴伸除承受转矩外，还承受轴向、径向载荷，应校核轴伸安全系数与 轴承寿命。必要时还应校核尖峰载荷。 毕业（论文） 21 应该特别注意的是，选用时除考虑工况系数 k外，还要按设备的重要性和对 a 负载实际大小掌握的准确程度选择足够的安全系数。 己知电动机的驱动，电动机的转速 n =1470r/min，传动比 i=12.5，负载功率 1 p =24kw,每日工作 16 小时，最高环境温度 t=40,厂房较大，自然通风冷却，选 2 用规格相当，第种装配形式的硬齿面齿轮减速器。 第一步，按机械强度功率表选取； 载荷类别按机械设计标准应用手册26.1-15 选取，滚筒式破碎机为中等冲 击载荷，考虑到减速器失效会引起生产线停产和设备事故，查表 26.1-10，表 26.1-11 得 k=1.5，s=1.5，选用计算功率 p为： aa2m p= p k s=241.51.5=54kw 2m2aa 要求：pp 2m1 按 i=12.5 及 n =1470r/min，从接近的公称转速 1500r/min，查表 26.1- 1 6zly180，i=12.5, n =1500, p =83kw 11 当 n =1470r/min 时，折算功率： 1 p =83=81.34kw 1 1470 1500 p=54kw850 毕业（论文） 25 20cr 渗碳淬火 637 392 5662 20crmnti 渗碳淬火 1079 834 5662 zg310570 正火 570 310 162197 正火 640 340 179207 zg340640 调质 700 380 241269 ht300 250 169255 ht350 290 182273 qt5007 正火 500 320 170230 qt6003 正火 600 370 190270 夹布胶木 100 2535 2、 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 d2.32 1t 3 2 1 1 t e dh kt uz u 1) 确定公式内的各计算数值 （1）试选载荷系数 k =1.3 t （2）计算小齿轮传递的转矩 t =95.510 p /n =95.510 26.43/117.61=2.14610 nm 1 5 11 56 （3）由表 3.5 选取齿宽系数=1 d 表 3.5 圆柱齿轮的齿宽系数 d 装置状况 两支承相对小齿轮作对称布 置 两支承相对小齿轮作不对称布 置 小齿轮作悬臂布 置 d 0.91.4(1.21.9) 0.71.15(1.11.65) 0.40.6 毕业（论文） 26 (4) 由表 3.6 查得材料的弹性影响系数 z=189.8mp ea 12 表 3.6 材料弹性影响系数ze 大轮材料 小轮材料 锻钢 铸钢 球墨铸铁 灰铸铁 夹布胶木 锻钢 189.8 188.9 186.4 162.0 56.4 铸钢 188.0 180.5 161.4 球墨铸铁 173.9 156.6 灰铸铁 143.7 (5) 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =550 mp lim2ha （6）由式=60117. .611（2836015）=6.09610 11 60 h nn jl 8 8 2 6.096 10 6.22 9.8 n 7 x x10 (7) 由图查得接触疲劳寿命系数 12 0.95,0.98 hnhn kk （8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 s=1，由式得： 1lim1 1 2lim2 2 0.95 600570 0.98 550539 hnh h hnh h k mpampa s k mpampa s 2）计算 （1）试算小齿轮分度圆直径 d，代入中较小的值 1t h d2.32=510.23mm 1t 3 2 1 1 t e dh kt uz u 毕业（论文） 27 (2) 计算圆周速度 v sm nd v t /04 . 3 100060 61.11723.510 100060 11 (3) 计算齿宽 b b=d=1510.23mm=510.23mm d 1t (4) 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 m = d/z =510.23/20=26mm t1t1 齿高 b/h=510.23/18.925=28.3 (5) 计算载荷系数 根据 v=3.04m/s，7 级精度，由图查得动载荷系数 k =1.05 直齿轮，假设 kf va /b100n/mm,由表 3.7 查得由表 3.8 查得使用系数 k=1.75 t 1.2 hf kk a 表 3.7 齿间载荷分配系数 khkf kaft/b 100n/mm 100n/m 精度等级组 5 6 7 8 5 级及更低 kh1.2 经表面硬化的直齿 轮 kf 1.0 1.1 1.2 1.2 kh 经表面硬化的斜齿 轮 kf 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4 kh1.2 未经表面硬化的齿 轮 kf 1.0 1.1 1.2 kh 未经表面硬化的斜 齿轮 kf 1.0 1.1 1.2 1.4 表 3.8 使用系数 ka 毕业（论文） 28 原动机工作特性及其示例 工作机 的工作 特性 工作机器 电动机、 匀速转动 的汽轮机 蒸汽机，燃 气轮机液压 装置 多缸内燃 机 单缸内燃 机 均匀平 稳 发电机,均匀传送的带式输送 机或板式输送机,螺旋输送机,轻微 升降机,包装机,机床进给机构,通 风机,均匀密度材料搅拌机等 1.00 1.10 1.25 1.50 轻微冲 击 不均匀传送的带式输送机或板 式输送机,机床的主传动机构,重型 升降机,工业与矿用风机,重型离心 机,变密度材料搅拌机等 1.25 1.35 1.50 1.75 中等冲 击 橡胶挤压机,橡胶和塑料作间 断工作的搅拌机,轻型球磨机,木工 机械,钢坯初轧机,提升装置,单缸 活塞泵等 1.50 1.60 1.75 2.00 严重冲 击 挖掘机,重型球磨机,橡胶揉合 机,破碎机,重型给水泵,旋转式钻 探装置,压砖机,带材冷轧机,压坯 机等 1.751.852.00 2.25 或更 大 由表查得 7 级精度小齿轮相对支承非对称布置时， 223 1.120.18(1 0.6 1 ) 10.23 10168.221.447 h k 由 b/h=28.3，。查图得 k=1.35，故载荷系数1.447 h k f 1.75 1.05 1.2 1.4473.191 avhh kk k kk xxx （6）按实际的载荷系数校正等算得的分度圆直径，由式 mm k k dd t t 725 3 . 1 191 . 3 23.510 3 3 11 （7）计算模数 m m=d /z =725/20=76.25mm 11 毕业（论文） 29 3、 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为： 1 3 2 1 2 () fasa df y ykt m z 1）确定公式内的各计算数值 （1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲 1 500 fe mpa 劳强度极限 ； 2 380 fe mpa （2）由图查得弯曲疲劳寿命系数 12 0.9,0.96 fnfn kk （3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,由式得： 11 1 22 2 0.90 500 321.43 1.4 0.96 380 260.57 1.4 fnfe f fnfe f k mpa s k mpa s （4）计算载荷系数 k 1.75 1.05 1.2 1.352.977 avff kk k kk （5）查表 3.9 取齿形系数 y=2.80,y=2.12 1fa2fa 表 3.9 齿形系数 yfa及应力校正系数 ysa z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 yfa 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 ysa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 z(zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 毕业（论文） 30 yfa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 2.06 ysa 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97 注：1）基准齿形的参数为 =20、=0.38m(m 为齿轮模数)； 2）对内齿轮：当 =20、=0.15m 时，齿形系数 yfa2.65，ysa2.65 (6)查取应力校正系数 12 1.54;1.865 sasa yy （7）计算大、小齿轮的并加以比较 fasa f y y 11 1 22 2 2.80 1.54 0.013415 321.43 2.12 1.865 0.015174 260.57 fasa f fasa f yy yy 大齿轮的齿数大。 2）设计计算 mmmmm855.24015174 . 0 201 10146 . 2 977. 22 3 2 6 对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接 触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取 由弯曲强度算得的模数 24.855 并就近圆整为标准值 m=25，按接触强度算得的分度 圆直径 d =725，算出小齿轮齿数 z =29 11 1 d m25 725 算出大齿轮齿数 z =u z =9.829=196.32 取 z =197 212 毕业（论文） 31 这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度， 并做到结构紧凑，避免浪费。 4、 几何尺寸计算 1） 计算分度圆直径 d = z m=2925=742mm 11 d = z m=19725=4908mm 22 2） 计算中心距 mmdda28252/ )4980742(2/ )( 21 3） 计算齿轮宽度 mmdb d 51074268 . 0 1 取mmbmmb500,510 21 5、 验算 mmnmmn b fk n d f ta t /100/75.46 742 10612575 . 1 6125 742 10146 . 1 22 6 6 1 6、 齿轮的外形尺寸及齿轮结构图 名 称 计算公式或查表依据结果 () 模数m 25 毕业（论文） 32 分度圆直 经 d = z m=2925=742mm 11 d = z m=19725=4908mm 22 742 4908 齿顶高 * aa hhm 25 齿根高 * ff hhm 31.25 全齿高 af hhh 56.25 齿顶间隙0.25cm 6.25 齿顶圆直经 11 22 2 2 aa aa ddh ddh 758 4960 齿根圆直经 11 22 2 2 ff ff ddh ddh 726 4856 中心距 mmdda28252/ )4980742(2/ )( 21 2825 齿宽 mmdb d 51074268 . 0 1 mmbmmb500,510 21 510 500 公法线长度 查表 419 至 421 得， 3 l 4 l 628.36 1379.4 9 毕业（论文） 33 夸齿数查表 419 得 24 , 7 2 1 n n 固定弦齿厚 1.387 m c s 34.675 固定弦齿高 0.7476 m c h 18.69 表 3.10 小齿轮结构如图： 毕业（论文） 34 图 3.1 本章设计己经给出部分设计需要的列表，其余没有给出的列表及图均来自西北工业 大学机械原理及机械零件教研室编著的机械设计 （第七版）一书。 3.6.23.6.2轴的轴的分类、用途及设计计算分类、用途及设计计算 1、轴的分类和用途 轴是组成机器的主要零件之一.一切作回转运动的传动零件,都必须安装在轴上 才能进行运动及动力的传递.因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力. 按照承受的载荷的不同,轴可以分为转轴,心轴和传动轴三类.工作中既承受弯 矩又承受扭矩的轴称为转轴.这类轴在各种机器中最为常见.只承受弯矩不承受扭矩 的轴称为心轴.心轴又分为转动心轴和固定心轴两种.只承受扭矩不承受弯矩的轴称 为传动轴. 轴还可按照轴线形状的不同分为曲轴和直轴两大类.曲轴通过连杆可以将旋转 运动改变为往复直线运动,或作相反的运动变换.直轴根据外形的不同,可分为光轴 和阶梯轴两种.光轴形状简单,加工容易,应力集中源少