机械毕业设计（论文）-Ф1000×1000可逆式锤式破碎机设计【全套图纸】

I I 摘 要 破碎粉磨机械是冶金、矿山、电力、轻工、陶瓷、水泥、建筑和筑路等工 业部门广泛应用的重要设备。破碎粉磨作业在国民经济中占有重要的地位，每 年有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎粉磨机械进行加工处理，且逐年 增加。 因此，随着现代工业和科学技术的不断发展，同时也促进了破碎粉磨机械 的发展，相继研制出了细碎、超细碎破碎机、惯性振动破碎机、振动磨机和立 式搅拌机等高效新型破碎粉磨设备。 为了使破碎粉磨机械更有效的使用和促进其进一步发展，本次设计对它 们的机构、工作原理和参数进行了设计计算。该破碎机的规格为 10001000，破碎物料为煤,最大破碎颗粒直径 80mm。 关键词关键词：破碎机；粉磨；煤；矿山；机械 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II II Abstract Broken powder mill machinery is the important equipment of industry department extensive uses such as metallurgy, mine, power, light industry, pottery and porcelain, cement, building and builds a road etc。 The broken powder mill school assignment owns the important position in national economy, and has mass raw material and waste material which used again all to need process the processing with broken powder mill machinery in every year, and just increases year by year。 Therefore along with constantly developing of modern industry and science and technology, also promoted at the same time the development of broken powder mill machinery, and developed out in succession in small, broken bits and the new broken powder mill equipment of machine and vertical mixer effect equal in height are ground in super in small, broken bits crusher, inertia vibration crusher and vibration。 In order to make broken powder mill machinery more actively uses and promotes his to develop further, and the organization, work principle and parameter to them of this design has carried on the design counting。 The specifications of this crusher is expected for the coal for 10001000, thing smashing something to pieces, fully broken anything small and roundish diameter 80mm。 Keyword：crusher；powder；Broken；crusher；min ehill；machinery IIIIII IVIV 目 录 第 1 章 绪论1 第 2 章 破碎机概述2 2.1 破碎及力学特性.2 2.2 破碎产品的粒度分析.3 2.3 锤式破碎机的发展状况.4 2.4 破碎机的分类及应用.4 2.5 锤式破碎机的工作原理及特点.6 第 3 章 可逆锤式破碎机主要参数的设计与计算8 3.1 可逆锤式破碎机结构设计.8 3.1.1 总体结构设计8 3.1.2 篦条和冲击板的设计10 3.1.3 转子的平衡问题11 3.1.4 安全保护装置11 3.1.5 锤头与篦条间隙调整机构12 3.2 主要结构参数的选择与计算.12 3.2.1 转子直径与长度12 3.2.2 给料口宽度与长度12 3.2.3 排料口尺寸13 3.2.4 锤头质量的计算13 3.3 主要工作参数的设计计算.14 3.3.1 转子转速的计算14 3.3.2 生产率的计算14 3.3.3 电机功率的计算15 第 4 章 可逆锤式破碎机的设计计算16 4.1 轴的设计.16 4.2 轴承的设计.18 4.3 联轴器的设计.20 4.4 键的选择.20 4.5 电动机的选择.21 4.5.1 根据使用负荷情况，选择电动机的功率21 4.5.2 根据工作机械的转速要求以及传动方式选择电动机21 V V 4.5.3 根据电动机的铭牌选择电动机22 4.5.4 根据电动机安装地环境来选择电动机的防护型式22 4.5.5 电动机的安装23 4.5.6 电动机的安全操作23 4.5.7 电动机的维护24 第 5 章 可逆锤式破碎机的安装与维护26 5.1 可逆锤式破碎机的安装.26 5.2 可逆锤式破碎机的试车.26 5.3 可逆锤式破碎机的使用与维护.27 5.3.1 使用与致意事项27 5.3.2 作好开车前的准备28 5.3.3 运转中的使用和定时检查28 第 6 章 经济分析29 结 论30 致 谢31 参考文献32 VIVI CONTENTS Abstract.I Abstract.II Chapter1 Introduction1 Chapter2 Crusher overview.2 2.1 Crushing and mechanical properties .2 2.2 The crushed product size analysis.2 2.3 The development of crusher3 2.4 Classification of crusher and its application4 2.5 Hammer type crusher working principle and characteristics5 Chapter 3 Reversible hammer crusher design calculation of main parameters.7 3.1 Reversible hammer crusher structure design.7 3.1.1 The overall structural design7 3.1.2 The grate and impact plate design9 3.1.3 The balance problem of rotor.9 3.1.4 Safety protection device.9 3.1.5 The hammer head and the grate bars gap adjusting mechanism10 3.2 Main structure parameter selection and calculation10 3.2.1 Rotor diameter and length10 3.2.2 Feeding mouth width and length10 3.2.3 Outlet size.10 3.2.4 The hammer mass calculation11 3.3 Main parameters design calculation11 3.3.1 Rotor speed calculation11 3.3.2 Productivity calculation12 3.3.3 Motor power calculation 12 Chapter 4 Reversible hammer crusher design and calculation14 4.1 Shaft design.14 4.2 Bearing design.15 4.3 Coupling design.16 4.4 Bond option.17 4.5 The choice of motor 17 VIIVII 4.5.1 According to the use of load conditions, the selection of motor power17 4.5.2 According to the working machine speed requirements and transmission mode selection of motor18 4.5.3 According to the motor nameplate selection of motor.18 4.5.4 According to the motor installation environment to the selection of motor protection type.19 4.5.5 The motor mount19 4.5.6 Motor safety operation .20 4.5.7 The maintenance of motor20 Chapter 5 Reversible hammer crusher installation and maintenance.22 5.1 Reversible hammer crusher installation22 5.2 Reversible hammer crusher test 22 5.3 Reversible hammer crusher maintenance22 5.3.1 Use and salutations matter23 5.3.2 Make preparations before driving 23 5.3.3 The use and timing check.23 Chapter 6 Economic analysis.25 Conclusion.26 Thanks.27 Reference.28 1 1 第 1 章 绪论 破碎粉磨机械是冶金、矿山、电力、轻工、陶瓷、水泥、建筑和筑路等 工业部门广泛应用的重要设备。破碎粉磨作业在国民经济中占有重要的地位， 每年有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎粉磨机械进行加工处理，且逐 年增加。 因此，随着现代工业和科学技术的不断发展，同时也促进了破碎粉磨机 械的发展，相继研制出了细碎、超细碎破碎机、惯性振动破碎机、振动磨机和 立式搅拌机等高效新型破碎粉磨设备。 为了使破碎粉磨机械更有效的使用和促进其进一步发展，对它们的机构、 工作原理、参数的设计计算做进一步的实践学习是十分必要的。特别是随着计 算机科学技术的发展，应用现代设计理论与方法，对破碎机粉磨机械进行动态 设计，是保证设备质量、提高产品档次、增强其市场竞争力的重要措施。 项目的研究意义。目前，国内还缺乏比较完整、定型的中小企业不同矿种、 不同产品细度要求的破碎工艺生产线。其原因除生产厂家多、产品品种多、选 型比较困难外即使是同一规格机械因不同厂家生产，则实际生产能力也有差别。 还有重要一点，许多用户在设备选型时，对各种破碎机了解不全面，往往要自 己选型，结果生产工艺开通时，不是不能及时达产，就是浪费能耗，造成生产 成本加大。因此中小型破碎机是目前国内开发、生产的热点。 国内外破碎机械的发展状况及前景。国内外破碎机械发展趋势是向大型、 高效、节能、降耗、大破碎比和自动控制方向发展。采场作业破碎机械发展大 型设备可以体现规模效益，生产能力大，单位能耗低的效果；发展低矮型设备， 可以降低设备高度和整机重心低，便于装在可移式破碎机组上，提高设备运移 过程中的稳定性。对安在井下破碎机调试，由于空间受到限制，低矮型设备显 得更为适用。 2 2 第 2 章 破碎机概述 2.1 破碎及力学特性 机械破碎是用外力施于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使 大块的物料分裂成若干小块。任何一种破碎机都不是只有一种力破碎物料，通 常是以某种力为主，配合其他种类力的作用，因此破碎机械施于物料的力是复 杂的。破碎机械的施力方式有以下几种。 1、 压碎 将矿石放在两个挤压平面之间，施加压力 F 后，矿石因压力达到其抗压 强度极限而破碎。 2、 劈裂 将矿石放在一个平面和一个带有尖棱的工作表面之间挤压，当施加挤压 力 F 后，矿石将沿挤压力 F 作用线方向劈裂长两半。根据实验和理论分析， 矿石劈裂成两半的原因，是由于其劈裂平面上的拉应力达到的被破碎物料的抗 压强度极限。 3、 折断 将矿石放在带尖棱的挤压面之间，或放在两弧面之间受挤压，施加力 F 后，当其弯曲应力达到弯曲强度限时，矿石被折断。 4、 磨碎 矿石同时受挤压力 F 和剪切力 F 后，矿石内的剪应力达到剪切强度限时， 矿石即被破碎。 5、 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎。由于施加力的瞬间作用的， 变形来不及扩展到被撞击的各部位，就只在撞击处发生相当大的局部应力，沿 着内部的微观裂纹破碎。所以动载荷的破碎作用较静载荷的大。 实际上，任何一种破碎机都不是以某一种施力形式进行破碎的，一般都 是两种或两种以上施力形式联合进行破碎。由于颚式的破碎机工作表面是交错 布置的齿形衬板，因此其破碎作业有前三种破碎形式。当破碎机两工作面方向 的相对运动位移加大而加强磨碎作业时，粉碎效率低，能耗大，机件磨损严重， 将会降低破碎机的破碎效果。 3 3 2.2 破碎产品的粒度分析 矿块的大小称为粒度。矿块的形状一般是不规则的几何体，需要用几个 尺寸来表示它的大小。但是，通常用一个尺寸平均直径或等值直径来表示 块的大小。 平均直径d 对于较大的单个矿块，其平均直径用矿块的三维尺寸长、宽、厚的平均 值来表示。单个矿块的平均值可用式（2-1）来计算 （2- 3 hbl d 1） 式中： 矿块长度，； lmm 矿块宽度，； bmm 矿块厚度，。 hmm 等直径d 矿块的粒度很小时，可用等直径来表示。等直径是将细粒物料作为球体 来计算的。耽搁矿粒的等直径可用式（2-2）来计算 （2-3 3 24. 1 6 mV d 2） 式中： 矿粒体积，； V 3 m 矿粒质量，Kg； m 矿粒密度，Kg/m。 粒级的平均直径 对于由不同粒度混合组成的粒度群，通常用筛分的方 来确定矿粒群的平 4 4 均直径。例如上层筛孔尺寸为，下层筛孔尺寸为，通过上层筛孔而留在 1 d 2 d 下层筛面上的物料，其粒度既不能用表示，也不能用表示。当粒级的粒 1 d 2 d 度范围很窄，上下层筛孔尺寸之比不超过时，则此粒级的平均直径 414. 12 可用式（2-3）来计算 （2- 2 21 dd d 3)也可以用 或 -来表示粒级的粒度。 21 dd 21 dd 2.3 锤式破碎机的发展状况 锤式破碎机是利用高速回转的锤头冲击物料，使其沿自然裂缝、层理面 和节理面等薄弱处而破裂的破碎机械。锤式破碎机被广泛地用于水泥、选煤、 化工、电力、冶金等工业部门中，主要用来对石灰石、煤、焦碳、页岩、石膏、 炉渣等中硬和软物料进行中、细破碎。 锤式破碎机生产率高、破碎比大、构造简单、尺寸紧凑、功率消耗较少、 产品粒度均匀、过粉碎现象少、维护简单、修理和更换易损件容易。但是锤头、 衬板、转子圆盘磨损较快，特别是在破碎较硬的物料时，磨损更快；当被破碎 物料的水分含量超过 12时或含有黏土时，它的蓖条缝隙容易堵塞，生产率 显著下降，且增加能量消耗和锤头等零件的磨损。这些缺点和不足都需要我们 再设计过程中进行认真的分析和研究来克服，在发展过程中我们也可以借鉴国 内外先进技术，如 MAMMMUT 锤式破碎机便是我国引进外国技术自行制造 的一种锤式破碎机。 不管那种锤式破碎机，它们主要都是靠冲击作用来破碎物料的。物料给 入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头 处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和蓖条上冲击而被第二次粉碎。此后， 小于蓖条缝隙的物料，便从缝隙中排出，而粒度较大的物料，弹回到衬板和蓖 条上的粒状物料，还将受到锤头的附加冲击破碎，在物料破碎的整个过程中， 物料之间也相互冲击粉碎。 5 5 2.4 破碎机的分类及应用 物料的破碎机是冶金、矿山、建材、化工、电力、陶瓷和筑路等工业部 门应用广泛的一种工艺过程，每年有大量的原料和再利用的废料都需要破碎处 理，且随着工业的迅速发展逐年增加。由此可见，破碎设备在国民经济发展中 占有极其重要的地位。目前在生产中广泛使用的破碎机按破碎作业的粒度要求， 分为粗碎破碎机、中碎破碎机和细碎破碎机。粗碎破碎机一般将 1500500mm 的物料破碎到 350100mm。中碎破碎机一般将 350100mm 的物料破碎到 10040mm。细碎破碎机一般将 10040mm 物料破碎到 3010mm。 按结构和工作原理不同，破碎机械可分为下列几种类型： 反击式破碎机 锤式破碎机 辊式破碎机 圆锥破碎机 旋回破碎机 鄂式破碎机 破碎机 在工业部门中使用的磨机种类繁多，按结构和工作原理不同，粉磨机械 可分为下列几种类型： 气流粉磨机 离心磨机 塔式磨机 振动磨机 自磨机 球磨机 磨机 按粉磨产品粒度不同，磨机分为粗磨、细磨和超细磨。粗磨将物料磨至 0。060.1mm；超细磨将物料磨至 0.0040.02mm 或更细。 6 6 1机壳 2冲击板 3锤头 4锤头轴 5蓖条 图 2-1 MAMMUT 锤式破碎机 锤式破碎机械被广泛的应用于水泥、选煤、化工、电力、冶金等工业部 门中，主要用来对石灰石、煤、焦碳、页岩、石膏、炉渣等中硬和软物料进行 中、细破碎。 锤式破碎机结构类型很多，按回转轴的数目，可分为单转子和双转子两 类；按转子的回转方向，可分为不可逆式和可逆式两类；按锤头的排列方式， 可分为单排式和多排式两种；按锤头在转子上的连接方式，可分为固定锤式和 活动锤式两类；按用途不同，分为一般用途和特殊用途两类。 2.5 锤式破碎机的工作原理及特点 锤式破碎机是利用高速回转的锤头冲击物料，使其沿自然裂缝、层理面 和节理面等薄弱处而破裂的破碎机械。物料给入破碎机中，立即受到高速回转 的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁 7 7 的衬板和蓖条上冲击而被第二次粉碎。此后，小于蓖条缝隙的物料，便从缝隙 中排出，而粒度较大的物料，弹回到衬板和蓖条上的粒状物料，还将受到锤头 的附加冲击破碎，在物料破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。 锤式破碎机的特点如下： 优点：生产率高、破碎比大、构造简单、尺寸紧凑、功率消耗较少、 产品粒度均匀、过粉碎现象少、维护简单、修理和更换易损零件容易。 缺点：锤头、蓖条、衬板、转子圆盘磨损较快，特别是在破碎较硬的 物料时，磨损更快；当被破碎物料的水分含量超过 10或含有黏土时，它的 蓖条缝隙容易堵塞，生产率显著下降，且增加能量消耗和锤头等零件的磨损。 8 8 第 3 章 可逆锤式破碎机主要参数的设计与计算 3.1 可逆锤式破碎机结构设计 3.1.1 总体结构设计 考虑到上章所述的可逆锤式破碎机的特点和应用范围，故采用如下设计 方案： 它有机壳 37、转子 28、蓖条 30、打击板 26 和轴承 15 等部分组成。 机壳由下机体、后上盖、左侧壁和右侧壁组成，各部分用螺栓连接成一 体。上部分开一个加料口，机壳内部镶有锰钢衬板，衬板磨损后可以更换。机 壳和轴之间，漏灰现象十分严重，为了防止漏灰，设有轴封。机壳的下部直接 安放在混凝土基础上，并用地脚螺栓固定。为了便于检修、调整和更换蓖条， 下机体的前后两面均开有一个检修孔。为了检修、更换锤头方便，两侧壁也对 称地开有检修孔。 本次设计以主轴 3 为设计中心，转子 28 和主轴 3 以平键 7 联接，约束四 个自由度，为防止转子沿主轴方向主轴窜动，转子两端由主轴两端的挡盖 2 紧 固，以约束其它两个自由度。转子有各圆盘 17 组成，各圆盘沿主轴 3 均匀排 列，每两个圆盘，通过销轴 1 悬挂锤头 27。主轴 3 两端支撑在滚动轴承 15 上。 减速机 18 通过弹性联轴器 12 直接带动转子回转。此外，为了使转子在运动中 储存一定的动能，避免破碎大块物料时，锤头的速度损失不致过大和减小电动 机的尖峰负荷，在主轴一端还装有一个飞轮 6。 排料蓖条 30 安装在对称于转子两边的弧形侧板上。弧形侧板的上端，悬 挂在固定于机壳两侧壁的心轴 38 上，下端支撑在偏心轮 32 上。转动机器两侧 的传动丝杠 23，使偏心轮 32 转动某一角度，就可以调节锤头于蓖条间的间隙， 从而保证所需要的产品粒度。调整时可不必停车。为保证侧板与偏心轮在机器 工作时经常接触，在侧板下端装有拉紧弹簧 31，借弹簧的拉紧力，可防止物 料冲击蓖条而引起侧板在偏心轮上跳动。 为防止锤头将未被破碎了的物料或非破碎物带到转子的另一边去，而引 起事故，可使左右侧板下端相距一定的距离。在这段距离内没有蓖条。而在下 端安装一个可左右摆动的可调式笼筐 33，未被破碎了的物料，就落到此筐内。 9 9 操作者定期拉动露在机壳外面的拉杆，便可使积存于笼筐内的未被破碎了的物 料排出去。 机器使用一段时间后，锤头工作的一面已经磨损，转子一侧的衬板与蓖 条也有一定磨损。这时，可以停车把电动机反转，使转子逆转，锤头未磨损的 一面就变成工作面，并利用另一侧未磨损的蓖条与衬板。 锤头用优质碳钢锻制。蓖条由钢板切割而成。 锤式破碎机安装好后，需进行 2 小时的空载试运转。 主轴是支撑转子的主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求主轴的材 质具有较高的强度和韧性。通常主轴断面为圆形，有的主轴断面为方形，锤架 活套在主轴上面，不用平键联结。 锤架是用来悬挂锤头的，但破碎机在运转时，锤架要与物料接触，因此 造成磨损，所以选择的材料要具有一定的耐磨性，并具有较好的焊接性能，局 部出现磨损时，可进行补焊。 锤头是锤式破碎机的主要工作零件。锤头的质量、形状和材质对破碎机 的生产能力有很大的影响。锤头功能的大小与锤头质量成正比，功能越大，即 锤头质量愈大，破碎效率愈高，但能量消耗也愈大。因此，应根据不同进料尺 寸来选择适当的锤头质量。常用的锤头形式如图 3-1 所示。 图 3-1 锤式破碎机的锤头形式 图 3-1 中的（a）,（b）,（c）是轻型锤头，质量通常为 3。5Kg，多用来 1010 破碎粒度为 100200mm 的软质和中等硬度物料，其中（a）、（b）两种两端 带孔，磨损后可以调换 4 次使用，而（c）只能调换 2 次使用。图 3-2 中的 （d）为中型锤头，质量为 3060Kg，用来破碎 800mm1000mm 的中等硬 度物料。图 3-3 中的（e）,（f）是重型锤头，质量达 50120Kg，主要用来破 碎大块和坚硬物料。锤头用高碳钢锻造或铸造，也可用高锰钢铸造，为了提高 耐磨性，采用高锰低合金钢 ZG30MnSiTi,有的在锤头工作表面上涂焊上一层硬 质合金。近来有的用高铬铸铁锤头复合铸造，即锤柄 ZG45 钢，而锤头采用高 铬铸铁，而耐磨性比高锰钢锤头提高数倍。 蓖条的排列形式是与锤头运动方向垂直，与转子的回转半径有一定间隙 的圆弧状，合格产品通过蓖缝排出。蓖条也是破碎机中的易损件之一。蓖条的 断面形状有三角形、矩形和梯形三种，常采用锰钢铸成，本次设计采用梯形端 面。 锤式破碎机的安全装置有弹性联轴器 12 组成。破碎机的主轴和电机轴由 弹性联轴器 12 连接，主轴和联轴器有销钉 40 紧固，销钉同时起保护过载作用， 当破碎机内进入金属物或过负荷时，销钉即被剪断而起保护作用。销钉的材质 应按规定或经过实践验证，不能用强度过大的材料作销钉，以防止进入金属物 后销钉不断裂，损坏其他零件和造成大的事故。 3.1.2 篦条和冲击板的设计 1、 篦条的设计 锤式破碎机的篦条排列形式是与锤头的运动方向垂直，与转子的回转半 径有一定间隙的圆弧状，合格产品通过篦条缝隙排出，大于缝隙的物料在篦条 上返回再受锤头的冲击和研磨作用被破碎，直径通过缝隙排出，篦条和锤头一 样，受到物料的很大磨损，也是破碎机中易磨损零件之一，篦条受硬料物块和 金属块冲击，易弯曲和折断。篦条断面形状有三角形、矩形、梯形三种。篦条 也是由锰钢铸成的，也有锻造成的，锻造可增加耐磨个性和韧性。本设计考虑 到篦条的耐用性选梯形。 2、 冲击板的设计 冲击板在锤式破碎机破碎过程中，冲击板作用是承受被锤头击出的物料 在其上破碎，同时又将碰撞破碎后的物料重量重新弹回破碎板，再次破碎。因 1111 此，板的形状，结构，对破碎率影响极大。为获得好的破碎效果，料与板表面 应呈垂直碰撞。冲击板表面有折线行和渐开线形等。折线形结构简单，但不能 保证最有效冲击破碎。渐开线形破碎效果最好，因在冲击板各点上，物料都以 垂直方向进行冲击。由于渐开线板制造困难，故采用折线冲击板。 3.1.3 转子的平衡问题 转子的不平衡主要由于零件的制造质量和装配精度不良造成的，同时工 作过程中锤头的偏制和磨损不均匀，也影响转子不平衡因素。因此为保证机器 平稳而可靠地运转应注意以系几个问题： 转子零件的几何形状应简单、规则。 保证加工精度。 提高锤头的耐磨性，及时更换，换时最好全部更换或沿圆盘圆周方向对 称更换。锤头重量要一致。 保证给料的均匀性。 转子装配必须进行平衡实验，对于长度较小转数在以下转子， min/800r 只需静力平衡，其他还要动力平衡实验。 3.1.4 安全保护装置 安全防护装置主要有三个笼筐 33，弹性联轴器 12 及飞轮 6。 为防锤头将为被破碎的物料或非破碎物带到转子的另一边去，而引起事 故，可使左右侧板下端相距一定距离。在这段距离内没有篦条，而在下端可安 一右摆动的可调式笼筐，未破碎物料就落入此筐，操作定期拉动露在外面的拉 杆，便可排出碎料。 破碎机的主轴和电机轴由弹性联轴器 12 连接，主轴和联轴器有销钉 40 紧固，销钉同时起保护过载作用，当破碎机内进入金属物或过负荷时，销钉即 被剪断而起保护作用。销钉的材质应按规定或经过实践验证，不能用强度过大 的材料作销钉，以防止进入金属物后销钉不断裂，损坏其他零件和造成大的事 故。 在本设计中还用到了飞轮这一部件。为了使破碎机的速度不均匀系数不 超过允许值，所以在破碎机主轴的一侧加一飞轮。飞轮有很大的转动惯量，以 1212 调节破碎机的周期性速度波动。飞轮之所以能调速，是利用了它的储能作用。 这是由于飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化，就需要较大的 能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小的上升，即可将多余的能 量吸收存储起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢，飞轮又可以作小 幅度的下降。 因此可以说，飞轮实际上是一个能量储存器，它可以用动能的形式把能 量存储或释放出来。破碎机在一个工作周期中，工作时间长，而峰值的载荷也 很大，就利用了飞轮的存储能量的功能。 3.1.5 锤头与篦条间隙调整机构 对于此 10001000 可逆锤式破碎机，可以不用停车，只在机壳外面扳 手旋转销轴，就可以调节锤头与篦条筛的间隙。 螺旋压紧器用来固定篦条在篦条架一方向的锁紧，以防止篦条在篦条内 来回窜动，保证机器正常运转。 3.2 主要结构参数的选择与计算 3.2.1 转子直径与长度 转子直径一般根据给料块的尺寸来确定。通常转子直径 D 按式（3-1）计 算 max )5 . 12 . 1 (DD 式中： 最大给料粒度。 max D 转子长度根据破碎机生产率的大小而定。转子长度按式（3-2）计算 DL5 . 17 . 0 对于式（3-1） ，大型锤式破碎机取小值。 由于本次设计的锤式破碎机型号为10001000，即转子直径 D=1000mm，转子长度 L=1000mm。 1313 3.2.2 给料口宽度与长度 锤式破碎机给料口长度与转子长度相同，而给料口宽度 B2， max D =80mm 为最大给料粒度，因此取 D=400mm。 max D 给料口长度应约等于转子长度，故取 L=900mm。 3.2.3 排料口尺寸 锤式破碎机的排料口尺寸由蓖条间隙来控制，而蓖条间隙由产品粒度的 大小来决定。中碎时，产品平均粒度为间隙的 ；粗碎时，产品平均粒度 5 1 3 1 为间隙的。 2 1 5 . 1 1 3.2.4 锤头质量的计算 由于锤式破碎机的锤头是通过铰接悬挂在转子上的，所以正确的选择锤 头质量对破碎效率和能量消耗都有很大的影响。如果锤头质量选得过小，则可 能满足不了锤击一次就将物料破碎的要求。若是选的过大，则无用功率消耗过 大，而且旋转起来产生的离心力也很大，对转子上的其他零件要产生影响并且 易损坏。因此，锤头质量一定要满足锤击一次使物料破碎，并使无用功率消耗 达到最小值，同时还必须不使锤头过度向后偏倒。 根据动量定理计算锤头质量时，考虑锤头打击物料后，必然会产生速度 损失。若锤头打击物料后，其速度损失过大，就会使锤头绕本身的悬挂轴向后 偏倒，因而降低破碎机的生产率和增加无用功的消耗。为了使锤头打击物料后 出现的偏倒，能够通过离心力作用而在下一次破碎物料前很快恢复到正常工作 位置，所以，就要求锤头打击物料后的速度损失不宜过大。根据实践经验，锤 头打击物料后的允许速度损失随着破碎机的规格大小而变化，一般允许速度损 失为 4060，即 （3- 12 )4 . 06 . 0(vv 3） 式中 锤头打击物料前的圆周线速度，m/s； 1 v 锤头打击物料后的圆周线速度，m/s。 2 v 若锤头与物料为塑性碰撞，且设物料碰撞前的速度为零，则根据动量定 1414 理，可得 （3- 221 vmmvmv m 4） 有式（3-4） ，则得 m/s （3- m mm mv v 1 2 5） 式中 r锤头打击中心到悬挂点的距离，m； 锤头质心到悬挂点的距离，m。 0 r 故取单个锤头质量 m=8。2Kg，锤头个数 n=54，按圆盘左右面各四个， 均匀交错排列布局。 3.3 主要工作参数的设计计算 3.3.1 转子转速的计算 锤式破碎机的转子转速按所需要的圆周速度来计算，锤头的圆周速度根 据被破碎物料的性质、破碎产品粒度、锤头的磨损、机器结构等因素来确定。 转子转速按式（3-6）计算 740 60 D v n minr 式中 v转子的圆周速度，m/s； D转子直径，m。 转子的圆周速度为 1870m/s。一般中小型破碎机转速为 7501500r/min；圆周速度为 2570m/s；大型破碎机的转速为 200350r/min；转子圆周速度为 1825m/s。速度愈高，破碎产品的粒度愈小， 锤头及衬板、蓖条的磨损也越大，功率消耗也随之增加，对机器零部件的加工、 安装精度要求也随之增高，所以在满足产品粒度要求的情况下，转子圆周速度 应偏低选取。 3.3.2 生产率的计算 锤式破碎机的生产率与破碎机的规格、转速、排料蓖条间隙的宽度、给 1515 料粒度、给料状况及物料性质等因素有关。目前还没有一个考虑了各种因素的 理论计算公式。一般多采用经验公式来计算，常用的经验公式为 Q=KDL t/h （3- 7） 式中 Q生产率，t/h； D,L转子的直径和长度，m； 物料的堆密度，； 3 mt K经验系数。 破碎石灰石等中硬物料时，K=3045，机器的规格较大时，K 取上限， 机器规格较小时，取下限。破碎煤时，K=130150。 3.3.3 电机功率的计算 锤式破碎机功率消耗与很多因素有关，但主要取决于物料的性质、转子 的圆周速度、破碎比和生产率。目前，锤式破碎机的电机功率的电机功率尚无 一个完整的理论计算公式，一般都是根据生产实践或实验数据，采用经验公式 进行计算。 kW （3-LnDKNd 2 0 8） 式中 i破碎比； Q生产率，t/h。 锤式破碎机功率，也可按更为精确的公式（3-9）来计算 =79。52 kW 3 1 32 101088 jKnmR d N 7 . 0101088 00135 . 0 547405 . 02 . 8 3 32 考虑到电动机的型号应取 N =90kW。 d 式中 m锤头质量，kg； R转子半径，m； j锤头总数； 机械效率，=0.70.85； K 修正系数。 1 与转子的圆周速度有关，随圆周速度增加而减小，因为速度愈高，每个 1616 锤头打击物料的机会率愈低。 K 值与转子圆周速度 v 的关系见下表。 1 修正系数 K 值与转子圆周速度 v 的关系 1 转子圆 周速度 v/(m/s) 23 26 30 40 47 修正系 数 K1 0。01000。00800。00300。00150。00125 1717 第 4 章 可逆锤式破碎机的设计计算 4.1 轴的设计 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。因此轴的主要功能功用是支撑回转零件 及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承 受弯矩又受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 矩而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 扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。 轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方 面的内容。 轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺方面的要 求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作 能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难 等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定等方面的计算。多 数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度进行计 算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定 性计算，以防止发生共振而破坏。 由第 3 章 3.1 可逆锤式破碎机结构设计可知，主轴的大致形状如下图所 示 图 4-1 主轴 扭矩的计算： 锤头重量（单个）=8.2kg，个数 n=54，转速为 740r/min。 1818 故作用在轴上的扭矩为 T=548.2100.550=2440.8Nm。 由于电机功率 P=90kW，忽略联轴器效率或计=1，则主轴上的功率 P =P=90kW，故转矩为 T =9550000=9550000Nmm1.162 11n P1 740 90 Nmm。 初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为 45#钢，调质处理。取 A =125，于是得 0 d=A=1250.495454=61.932mm。由于轴的最小直径处有一键槽， min 0 3 740 90 且 d100,故 d=（1+7）61.932=66.267。 minmin 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为使其联轴器的孔径相适 应，故需同时选取联轴器型号，同时考虑联轴器有一键槽，联轴器的计算转矩 T=K T ，查表 14-1，考虑到破碎机的转矩变化和冲击载荷较大，故取 ca A 3 K =2.3。则 A T=K T =2.31.16210 Nmm=2.67310 Nmm ca A 3 66 按照计算转矩 T应小于联轴器公称转矩的条件，查标准 GB/T5014-1965 ca 或手册，选用 HL6Y 型弹性柱销联轴器。额定转矩为 T =3150Nm，许用转 n 速为 2800，轴孔直径选为 70mm，轴孔长度 L=142mm，D=280mm，转 minr 动惯量为 15.6J/Kgm ，故主轴轴径细端取 d=70mm。 2 而转子区域主轴为和转子实现键槽联接，故应在主轴区开一键槽，而 d100mm，故 d (1+7)d=10786=92.02，为了挡板的安装，与转子轴 2 区域有一轴肩，取转子区域 d=10292，轴承区域-与转子区域有一轴肩， 且考虑到轴承的选取，故可取 d=86。 32 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有 的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处 理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广 泛，其中最常用的是 45 钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大 动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件 下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不 1919 多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性， 而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在即定条件下，有时也可选择强 度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的方法来提高轴的刚度。 各种热处理以及表面强化处理，对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效 果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉、良好的吸振 性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 4.2 轴承的设计 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚 动接触来支承转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率 消耗少，起动容易等优点。 常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各 种常用规格的轴承。因而本章只讨论如何根据具体工作条件正确选择正确选择 轴承的类型和尺寸、验算轴承的承载能力，以及与轴承的安装、调整、润滑、 密封等有关的“轴承装置设计”问题。 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。 根据载荷的大小选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触， 宜用于承受较大的载荷，承载后的变形也较小。而球轴承中则主要为点接触， 宜用于承受较轻的或中等的载荷，故在载荷较小时，应优先选用球轴承。 根据载荷的方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。 较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力球轴承。 2020 表 4-2 轴的常用材料及其主要力学性能 在承受径向载荷 F 的同时，还有不大的轴向载荷 F 时，可选用深沟球 r a 轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选 用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承 组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。 2121 4.3 联轴器的设计 联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中同一回转而 不脱开的一种装置。此外，联轴器还可能具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振 以及安全防护等功能。 由于本工作环境所需要传递的扭矩较大，转速不高但受较大的冲击，属 大功率低转速的重载传动，且考虑到制造、安装、维护和成本等因素，选用弹 性柱销联轴器。 弹性柱销联轴器利用若干非金属材料制成的柱销置于两半联轴器凸缘上 的孔中，以实现两半联轴器的联接。由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富 有弹性，因而获得补偿两轴相对位移和缓冲的性能。为了改善柱销与柱销孔的 接触条件和补偿性能，柱销的一端制成鼓形。 弹性柱销联轴器的结构简单，制造容易，装拆更换方便，不需润滑，并 有较好的耐磨性。 本次设计选用的联轴器为 Y 型 HL6 弹性柱销联轴器，许用转矩为 T=3150Nm，许用转速为 n=2800r/min，轴孔直径为 d=70mm，轴孔长度为 L=172mm，转动惯量为 15.6kgm，重量约为 53kg，许用位移分别为：径向 、角向、轴向。 mmy2 . 0 030mmx2 4.4 键的选择 -区域 d=70(65,75) 故查机械设计手册第三卷第 21 篇，键 21 公称尺寸 bh=2012，键槽 b=20,取一般键联接，偏差为0.026。键槽深 t=7.5，极限偏差 0 2 . 0 -区域，d=102(95,110)，故键公称尺寸 bh=2816。 43 键槽 b=28,取一般键联接，偏差为。 052 . 0 0 2222 键槽深 t=10mm,偏差为。 0 2 . 0 4.5 电动机的选择 合理选择电动机是正确使用的前提。电动机的规格、品种繁多，性能各 异，选择电动机要全面考虑电动机的电压、频率、负载及使用环境等多方面因 素，必须与电动机的铭牌规定相符。本次设计选用 Y315M4 三相异步电动机。 选择因素如下： 4.5.1 根据使用负荷情况，选择电动机的功率 电动机功率的大小要根据负载功率的大小，即满足负载的需要。一般电 动机的额定功率要比负载的功率稍选大一些，以留有余地，电动机的功率一般 应为生产机械功率的 1.11.5 倍。特别是某些农村，电网电压较低，应特别注 意。但也不宜过大，以免造成“大马拉小车”的现象，因为这样，不仅增加购 置费用，而且使电动机的功率因数和效率降低，造成不必要的能源浪费。而 “小马拉大车”的现象更不可取，这样将造成电动机过载，使绕组发热严重， 若长期运行，将会使电动机绝缘迅速老化，甚至烧毁电动机，缩短电动机使用 寿命。电动机的负载率在 75%100%时，电动机效率最高，运行最经济。 4.5.2 根据工作机械的转速要求以及传动方式选择电动机 以电动机为动力的机械设备都有一定的转速要求，都有各自的额定转速。 转速配套原则是使电动机和生产机械都在额定转速下运行，传动方式两者相同。 选用配套电动机时，应根据机械设备的额定转速，合理地选用转速与之相应的 电动机。 三相异步电动机的极数一般有 2、4、6、8、10 极几种，由于转子转速与 同步转速的转速差为 25，因此上述各种极数的电动机转速分别约为： 299rmin、1450rmin、900rmin、740rmin、580rmin。如果机械设备 的转速正好与电动机的转速一样，这时可用联轴器直接传动。如果两者不一样， 这时可选转速稍高于配套机械转速的电动机。然后用皮带轮或齿轮等变速装置 减速，使之满足额定转速的要求。在功率相同的条件下，电动机转速愈高，体 2323 积愈小，价格也愈便宜，同时效率和功率因数也就高。但是转速高的电动机也 存在启动转矩小、启动电流大等问题，有时会给使用带来不便，且转速高时机 械磨损大，