立式冲击粉碎机的结构设计_毕业论文.doc

摘要 i 毕业设计 立式冲击粉碎机的结构设计 摘 要 本课题是立式冲击粉碎机的结构设计。首先介绍了一下国内外粉碎机生产技 术的发展状况以及各种不同的粉碎机设备，然后在这些粉碎机的基础上对本设计 进行整体方案的确定。 本设计主要包括粉碎、分级和传动部分。粉碎部分包括粉碎盘和齿形衬套。 粉碎盘为销棒式结构，锤体圆周排列，出料粒径小，适用于热敏性与韧性材料的 粉碎；齿形衬套为圆弧形，空气极易形成局部高速涡漩流场，使物料产生高速震 颤，加剧了物料间的碰撞；分级机构可以使物料避免过度粉碎，达到所需粒径时 在气流粘滞力的作用下及时排出；其传动系统采用带传动，可以缓冲吸振，传动 平稳无噪声，且适用于较大距离间两轴的传递。设计过程中的很多数据都是采用 以往的经验值，选材部分也是通过以往的经验来选择。通过查阅相关的技术手册 来确定一些标准件。 设计的过程中首先分析立式粉碎机的结构以及粉碎机的工作原理，粉碎的方 法。知道各部分的功能及组成。其次查阅相关紧固件的尺寸，理论联系实际确定 各部件选用的制作材料。最后运用 cad 画出总的装配图及主要部件的零件图。 关键词关键词：立式冲击粉碎机；结构设计；二维图。 abstract ii abstract the issue is the structural design of vertical impact crusher. first introduced the look at home and abroad crusher manufacturing technology development and a variety of mill equipment, and then on the basis of these mill the determination of the overall program design. the design includes crushing, classification and transmission part. some, including crushing and grinding plate gear bushing. crush plate structure for the pin bar, hammer circle arrangement, the material particle size, suitable for grinding heat sensitive materials with toughness; toothed, rounded bush, the air can easily form a local high- speed vortex flow field, so that materials produce high-speed tremor, increased collisions between the material; rating agencies can make the material to avoid excessive grinding, to achieve the required particle size in the air when the effect of viscous forces to discharge the waste; its transmission system with belt drive, you can buffer absorber, transmission stable noise-free and suitable for large distance between the two axes of the transfer. many of the design process the data are based on past experience the value, selection in part by past experience to choose. through access to relevant technical manuals to determine the number of standard parts. the process of analyzing the design of vertical mill of the structure and working principle grinder, grinding method. know the functions and composition of the various parts. second, the size of access-related fasteners, theory with practice to determine the production of materials of all parts used. finally, we use cad to draw general assembly drawing and part drawings for the main components. key words: vertical impact crusher; structural design; two-dimensional map 目录 目 录 1 1引言引言11 1.1 该课题的目的和意义1 1.2 国内外粉碎设备2 1.3 粉碎设备类别及其特点3 1.4 粉碎原理.4 1.4.1 机械粉碎设备5 1.4.2 纯气流粉碎设备.8 1.4.3(机械+气流)所形成的粉碎机设备.11 2粉碎机的整体结构设计粉碎机的整体结构设计.13 2.1 整体方案的确定.13 2.2 设计要求及分析课题.14 2.4 立轴式破碎机的构造.15 3 3 总体方案论证总体方案论证.17 3. 1 机型的确 定17 32 产品的确定.18 4 4 传动装置的总体设计传动装置的总体设计.18 411 立式冲击式秸秆的设计参数.19 412 功率的确定19 4.2.1 确定计算功率 pca.19 4.2.2 选择 v 带型号119 4.2.3 确定带轮直径dd1，dd2.20 4.2.4 确定中心距a和带的基准长度 d l .20 4.2.5 验算主动轮上的包角 1 .20 4.2.6 确定 v 带根数z21 4.2.7 计算单根 v 带初拉力 f.21 4.2.8 计算对轴的压力 fq21 5 5 立轴式破碎机主要参数的确定立轴式破碎机主要参数的确定.22 5.1.1 转子的直径与长度7.22 5.1.2 基本结构尺寸1122 目录 5.1.3 锤头质量的确定11.22 5.2.1 转子的速度.24 5.3.2 轴的强度计算1.26 5.3.2.1 破碎力的确定.26 5.3.2.3 判断危险剖面.28 5.3.2.4 轴的弯扭合成强度校核.28 5.3.2.5 轴的疲劳强度安全系数校核29 5.3.3.1 锤头的设计11.33 5.3.3.2 安装334 5.4 轴承和键的选用8.34 6 6 相关零件的设计相关零件的设计.36 7 7 辅助零件的设计辅助零件的设计38. 8 8 结论结论.39 太原理工大学本科毕业论文（设计） 1 1. 引言引言 农作物秸秆是农业产品的剩余产物，它不仅是宝贵的粗饲料资源，同时也是 具有良好燃烧性能的生物质燃料，已成为当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气 的第四大能源。我国每年秸秆产量约为 6 亿吨,可相当于 3.1 亿吨标准煤。 “十二五”计划到 2015 年生物质固体成型燃料、生物质乙醇、生物柴油和 航空生物燃料的利用量将分别达到每年 1000 万吨、350 万吨、100 万吨和 10 万 吨，而目前的利用量仅为生物质固体成型燃料 50 万吨/年，生物质乙醇 20 万吨/ 年。因此，开展秸秆压缩成型技术研究，加快制造生物质成型燃料生产设备，对 推进秸秆资源综合利用，实现秸秆商品化和资源化，对于节约资源、减轻污染、 增加农民收入，加快建设资源节约型和环境友好型社会，将具有重大的现实意义。 1.1 该课题的目的与意义 我国是农业大国，农作物秸秆产量大、分布广、种类多，长期以来一直是农 民生活和农业发展的宝贵资源。但是，以前处理秸秆的主要方法就是焚烧，这样 做产生的危害十分巨大：一是污染大气。焚烧秸秆使得空气中烟尘、颗粒物和其 他污染物的浓度急剧增加，空气质量迅速下降，不利于人体健康；二是生活中燃 烧散煤做饭、取暖，对环境的污染也很严重。散煤中含有大量的灰份、硫等污染 物，直接燃烧由于温度低，燃烧不充分，产生大量的颗粒物、二氧化硫、一氧化 碳等污染物，尤其是低空排放，会对周边环境产生严重污染。因此，推进秸秆资 源综合利用，实现秸秆商品化和资源化，节约资源、减轻污染、增加农民收入， 加快建设资源节约型和环境友好型社会，将具有重大的现实意义。 生物质能源作为一种能够进行物质生产的可再生能源正日益受到世界各国的 青睐和重视，发展生物质能源对于缓解能源危机、保护国家平安等都有着极其重 要的意义。 本课题研究的是立式冲击粉碎机的结构设计，粉碎是用机械力的方法来克服 固体物料内部凝聚力，使之破碎的单元操作。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 2 粉碎操作的种类（按细度分） 粗粉碎：原料粒度在 401500mm 范围内，成品粒度若 550mm 中粉碎：原料粒度在 10100mm 范围内 ，成品粒度若 510mm 微粉碎：原料粒度在 510 mm 范围内 ， 成品粒度若 100m 以下 超微粉碎：原料粒度 0.55mm 范围内，成品粒度 1025m 以下。 粉体原料最重要的质量指标之一是粒度和粒度分布，而粒度和粒度分布决定 了分体产品的许多技术性能和实际应用范围。例如，物料的比表面积、化学反应 速率、吸附性、堆积性、补强性、在液相介质中的沉降速度、溶解性光学性能、 电性、磁性等，都与应用范围有直接关系。而诸多产品的应用领域对物料的粒度 及粒度分布均有严格的要求1。 粉碎是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节，粉体技术被看做 是高技术工业最重要的基础技术之一现代工程技术的发展要求呈粉体状态的原料 和制品具有细而均匀的粒度和尽可能低的污染程度，颗粒粒度细化后，比表面积 增大，可在各种场合，如填料、染料、颜料、医疗、催化剂、磁记忆组件高、级 磨料固、体润滑剂、精细陶瓷、化妆品等方面都表现出很好的性能。在各种金属 非金属、化工原料及建筑材料的加工过程中，粉碎作业是抵消作业，要耗费巨大 的能量，物料在粉碎过程中，由于产生发热，振动和摩擦等作用，使能源大量消 耗。因而多年来，技术人员一直在研究如何达到节能，高效地完成粉碎的过程。 从理论研究到创新设备(包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程2。 1.2 国内外粉碎设备 我国自八十年代以来，粉碎工程学术界较为活跃，其主要目标在于提高粉碎 过程的效率和满足工业上某些物料产品的粒度要求。对粉碎机研究的大规模兴起， 始于八十年代中期，当时主要注意力在两方面：其一是湿式超细粉碎机、搅拌球 磨机和塔式磨机的研究；其二是干式气流粉碎机的研究，而后逐渐展开。当时， 我国主要以引进国外先进的设备和技术为主，很多企业引进了各种类型的气流磨、 高速冲击磨、振动磨、搅拌磨和相应的分级技术。这对满足国内市场的需要起到 了积极作用。与此同时，国内技术人员以消化吸收为主，进行了大量研究开发工 作，并取得了很多的成绩。经过十几年的努力，国内已能生产各种气流磨、高速 冲击磨、振动磨、搅拌磨，有的设备在性能上已接近国外同类设备的水平。但总 的来说，与国外的先进技术设备相比，我国的粉碎技术仍存在一些主要问题：(1)已 研制出的各种型号规格的粉碎设备中，有些在结构设计、材质及加工精度等方面， 太原理工大学本科毕业论文（设计） 3 与国外先进设备相比还有一定差距；(2)产品的深加工档次低、系列少，对用户 的需求针对性差；(3)缺少高效的超细分级设备与粉碎设备配套。 目前国外研制生产的超细粉碎设备种类繁多，其中能用于生产的主要有气流 磨、高速冲击磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、离心磨和滚筒研磨机等。根据被研 磨物料的性质，产品的质量要求不同，各种设备都有不同的特点。国外最新研究 动向表明，设备的大型化、系列化、自动化、精细化是超细粉碎的发展方向。 随着科学技术的发展，对新材料的要求越来越高。一些物质以其特有的物理 化学特性，越来越受到人们的重视，成为许多高新技术领域不可缺少的重要原材 料来源。对其深加工技术之一的超细粉碎及其分级技术领域也就越来越受到人们 的重视。超细粉碎技术是近代科学高新技术发展的产物，在发达国家,随着电子 精、细化工、高新陶瓷生、物工程、宇航固体颜料、磁性材料、复印粉、塑料、 橡胶、造纸、等工业赫尔尖端技术的发展，对原材料的超细微、提纯和改性等方 面，提出了越来越高的要求。要求以粉末状态存在的固体物料，应具有超细颗粒， 严格的颗粒分布，规整的颗粒外形和极低的污染。 1.3 粉碎设备类别及其特点 粉碎机一般分为机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机和低温粉碎机四个大类。 1 机械式粉碎机 机械式粉碎机是以机械方式为主，对物料进行粉碎的机械，它又分为齿式粉碎 机、锤式粉碎机、刀式粉碎机、涡轮式粉碎机、压磨式粉碎机和铣削式粉碎机。 （1）齿式粉碎机：由固定齿圈与转动齿盘的高速相对运行，对物料进行粉碎（ 含冲击、剪切、碰撞、摩擦等）的机器。 （2）锤式粉碎机：由高速旋转的活动锤击件与固定圈的相对运动，对物料进行 粉碎（ 含锤击、碰撞、摩擦等）的机器。锤式粉碎机又分活动锤击件为片状件 的锤片式粉碎机和活动锤击件为块状件的锤块式粉碎机。 （3）刀式粉碎机：由高速旋转的刀板（ 块、片）与固定齿圈的相对运动对物 料进行粉碎（ 含剪切、碰撞、摩擦等）的机器。 刀式粉碎机又分为 ： 刀 式 多 级 粉 碎 机：主轴卧式，刀刃与主轴平行并具 有单级或多级粉碎功能的机器；斜刀多级粉碎机：主轴卧式，倾斜刀式并具有单 级或多级粉碎功能的机器；组合立刀粉碎机：主轴卧式，多层立刀组合的粉碎器； 立式侧刀粉碎机：主轴立式，侧刀转盘运动并带有分级功能的粉碎机器。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 4 （4）涡轮式粉碎机：由高速旋转的涡轮叶片与固定齿圈的相对运动，对物料进 行粉碎（ 含剪切、碰撞、摩擦等）的机器。 （5）压磨式粉碎机：由各种磨轮与固定磨面的相对运动，对物料进行碾磨性粉 碎的机器。 （6）铣削式粉碎机：通过铣齿旋转运动，对物料进行粉碎的机器。 2 气流粉碎机气流粉碎机是通过粉碎室内的喷嘴把压缩空气（ 或其他介质）形成 气流束变成速度能量，促使物料之间产生强烈的冲击、摩擦进行粉碎的机器。 3 研磨机研磨机是通过研磨体、头、球等介质的运动对物料进行研磨，使物料研 磨成超细度混合物的机器。它又分为： （1）球磨机：由瓷质球体或不锈钢球体为研磨介质的机器。 （2）乳钵研磨机：由立式磨头对乳钵的相对运动，对物料进行研磨的机器。 （3）胶体磨：由成对磨体（ 面）的相对运动，对液固相物料进行研磨的机器。 （4）低温粉碎机低温粉碎机是经低温（ 最低温度 ）处理，对物料进行粉碎的 机器。 1.4 粉碎原理 粉碎方法3主要有五种： (1)压碎。如图 1-1-a 所示，物料在两平面之间受到缓慢增长的压力作用而 被粉碎。对于大块物料，第一步采用此法处理。挤压粉碎适用于脆性物料，食品 加工中常用的是对辊粉碎机，如对辊的线速度相等，则为纯粹的挤压过程。 (2)劈碎。如图 1-1-b 所示，物料受到楔状刀具的作用而被分裂。多用于脆 性，韧性物料的破碎，能耗较低。 (3)剪碎。如图 1-1-c 所示，物料在两个破碎工作面间，如同承受载荷的那 个支点(或多支点)梁，除了在外力作用点受劈外，还发生弯曲折断。多用于较大 块的长或薄的硬脆性物。 (a) (b) (c) 太原理工大学本科毕业论文（设计） 5 (d) (e) 图 1-1 物料粉碎方法示意图 (4)击碎。如图 1-1-d 所示，物料在瞬间受到外来的冲击力而被破碎。冲击 的方法较多，如在坚硬的表面上受到外来冲击体的打击，高速运动的机件冲击物 料，高速运动的物料冲击到固定坚硬物体上，物料块之间的相互冲击等。此种方 法多用于脆性物料的粉碎，粉碎范围很大。 (5)磨碎。如图 1-1-e 所示，物料在两工作面或各种形状的研磨之间受到摩 擦，剪切作用而被磨削成为细粒。多用于小块物料或韧性物料的粉碎。 在粉碎操作上，所使用的粉碎方法应根据物料的物理性质，块粒大小以及需 要粉碎的程度而定，实际操作时常常采用两种或两种以上的方法组合进行。 1.4.1 机械粉碎设备 1)机械冲击式粉碎机 机械冲击式粉碎机是指：利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转转子上的冲 击组件(锤头、叶片、棒体等)对物料进行撞击，并使其在定子与转子间、物料颗 粒与颗粒间产生高频度的相互强力冲击、剪切作用而粉碎的设备。这种粉碎机型 式很多，按冲击组件的结构形式的不同有高速锤式、高速棒式、高速刀片式等多 种类型。按转子的布置方式可分为立式和卧式两种类型。其特点是粉碎比大，运 转稳定，适合于中软硬度物料的粉碎。冲击式粉碎机借助于转子上锤头对物料的 以 50100m/s 的高速打击而将其粉碎，处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反 弹到粉碎室内与后续飞来的颗粒相撞，是粉碎过程反复进行。定子衬圈和转子端 部锤刃之间形成强有力的高速湍流场，其中产生强大压力变化可使物料受到交变 应力而破碎和分散。粉碎成品颗粒细度和形态由转子上锤头的运动状态和定子间 间隙来决定，低速冲击可得细长的颗粒，而高速冲击则易得物料结晶状态相同的 颗粒。 2)齿爪式粉碎机 齿爪式粉碎机可用于谷物等的粉碎。它主要由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、 太原理工大学本科毕业论文（设计） 6 包角为 360的环筛和排料口等组成。定齿盘上有两圈定齿，齿的断面呈扁矩形。 工作时动齿盘上的三圈齿在定齿盘的两圈齿的圆形轨迹间运动。 当物料从喂料斗轴向喂入时，受到定，动齿和筛片的冲击，碰撞与搓擦等作 用，最终被粉碎成粉粒状排出体外。动齿和定齿之间的间隙为 3.5mm。齿爪式粉 碎机的特点是结构简单，粉碎室比较窄，筛片包角为 360，生产效率比较高， 但噪声和粉尘比较大。国产齿爪式粉碎机有 ffc 型系列产品。 3)涡轮式粉碎机 涡轮式粉碎机由进料口、叶轮、齿板和排料口等部分组成。叶轮是由多个叶 片及叶片与其侧面的隔板形成的多个室组成。机壳的内表面装有许多带有沟槽的 齿板。叶轮高速回转时产生高速涡流，从而形成高频振动区。物料在粉碎室内受 到反复粉碎不仅有冲击和剪切作用，又以无数的超高速涡流加剧颗粒之间的相互 摩擦，以及由于高频振动产生的挤压作用等，使物料得到充分粉碎后，排出机外。 涡轮式粉碎机主要有 t-400 型和 t-800 型两种。 粉碎室内径分别为 400mm 和 800mm，配用动力 11-30kw 和 30-75kw。生产率 分别 30800kg/h 和 1002500kg/h。该粉碎机的特点是粉碎物温升比较低，适合 于粉碎脱脂大豆、米、小麦粉、食盐、矿物质添加剂和颜料等。80%以上的粉碎 物可以通过 100-150 目的筛孔。 4)立式锤片粉碎机 立式锤片粉碎机是一种高效的超微粉碎设备，与卧式锤片粉碎机相比，效率 高又节能，且可省去辅助补风系统和冷却系统，加上其换筛方便等特点，有望成 为粉碎机的更新换代机型。 小型立式超微粉碎机5主要由转子、粉碎盘、锤片、筛框、机体、供料装置 及排料装置等组成，如图 12 所示。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 7 1.电机 2.联轴器 3.上箱体 4.主轴 5.筛框 6.粉碎盘 7.锤片 8.下箱体 9.机架 图 1-2 装配体结构及三维实体图 粉碎盘底部装有刮片，可使沉积在底筛上的物料刮起，并随转子的离心力甩 向粉碎区域继续粉碎。刮片又起到补风的作用，旋转时产生一定的风量，形成粉 碎室内外的气压差，有利于细粉的排出，且可降低粉碎室内外的温度差，有利于 粉碎加工。刮片产生的风压可以改善粉碎室内的气流状况，有利于负压吸进物料 和正压排料，并破坏整个粉碎室内的环流层，使粉碎合格物料能及时排出，避免 重复、无效的过度粉碎。 物料从进料口加入，其运动轨迹与旋转锤片的运动轨迹垂直相交，因而物料 击中率较高。由于物料与锤片两者之间的速度相差很大，在锤片冲击作用下，物 料颗粒内部迅速产生向四方传播的应力波，并在内部缺陷、裂纹和晶粒界面等处 产生应力集中，物料将首先沿着这些脆弱界面破碎。在转子上层，由较短的锤片 与筛片形成的预粉碎区内，大部分物料得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的细物料 迅速通过周围环筛孔排出粉碎室。半粉碎和未粉碎的物料继续下降，落入下层主 粉碎区域。由于下层锤片末端线速度更高，与筛片的间隙更小，锤片除对物料继 续施加剪切力和冲击力外，且伴有研磨力等联合作用，使物料得到进一步粉碎， 并借助粉碎室内气流正压力，迅速通过环筛和底筛筛孔排出，完成粉碎加工。 5)卧式粉碎机 太原理工大学本科毕业论文（设计） 8 这是一种水平轴、双室、气流分级式粉碎机，主要依靠冲击粉碎原理工作，在粉 碎的同时能够进行分级和清除杂质。它是由水平轴上安设的两个串联的粉碎分 级室和风机组成。粉碎分级室由带撞击叶片的转子和定子衬套以及分级叶轮组 成。第一二转子的叶片分别为 30、40倾角，旋转时形成风压而相应的第一、二 分级轮为径向叶片，旋转时形成风阻，两者旋转时便形成旋循气流，使颗粒反复 地受强烈的冲击、剪切、摩擦作用而粉碎。两串联的粉碎分级室之间用隔环分 隔，因第一、二级转子的圆周速度分别为 50m/s、55m/s（第二转子直径大） ，故 第二粉碎室粉碎力更强，成为细磨区，产品粒度达数微米。细粉随气流由风机排 出机外捕集。此机的特点是采用两极串联粉碎装置，故粉碎效率高，能耗较低； 产品粒度细（平均粒径 3100m） ；机内设有排渣装置，可将难予粉碎的杂质排 出，故产品纯度高；负压操作，可减少粉尘对环境的污染。适用于莫氏硬度低于 5 级的物料，例如涂料、颜料、非金属矿、化工原料、农药等的微粉碎。 1.4.2 纯气流粉碎设备 气流粉碎原理简介：压缩空气由流化床四周相对的超音速喷管加速后进入流 化床，在流化床粉碎机内相互撞击形成粉碎腔。物料由加料口进入流化床粉碎机 内，在气流的带动下，物料于粉碎腔中部相互碰撞、摩擦而粉碎。合格的细粉由 上升气流携带进入流化床上部的涡轮分级机，分级机对合格的物料进行分级后进 入旋风收集器（如需要几个粒径段的产品，则加设多台立式涡轮分级机） 。更细 的尾料部分则由气流携带进入布袋除尘器，经布袋过滤后，尾料进入除尘器下部 的出料口，纯净的空气排空。应用范围：气流粉碎分级机的粉碎机理决定了其适 用范围广、成品细度高等特点，典型的物料有：超硬的金刚石、碳化硅、金属粉 末等，高纯要求的：陶瓷色料、医药、生化等，低温要求的：医药、pvc。通过 将气源部份的普通空气变更为氮气、二氧化碳气等惰性气体，可使本机成为惰性 气体保护设备，适用于易燃易爆、易氧化等物料的粉碎分级加工。就气流粉碎主 机个体而言，主机没有任何运动部件，也没有任何电机等传动装置，空压机产生 的高压空气通过粉碎机的气流喷嘴瞬间释放到粉碎主机内部，粉碎主机内部没有 传统的“磨环” 、 “磨球” 、 “磨轨”等粉碎介质与物料接触，物料通过高压空气带 动，在粉碎主机内部相互碰撞，达到粉碎目的。整个粉碎过程没有传统的长时间 施压及磨擦作用，物料受自身相互的碰撞力而粉碎，粉碎过程与设备材质没有联 系，适合高硬、高纯、热敏性物料的粉碎，且没有传统的设备磨损问题。 1)扁平式气流粉碎机 此机亦称全盘式气流磨。如图 1-3 为结构示意图。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 9 1.粉碎带 2.研磨喷嘴 3.汾丘里喷嘴 4.推料喷嘴 5.铝补垫 6.外 壳 图 1-3 扁平式气流磨工作原理示意图 该机是 90 年代，世界上最先进的机型。该机器内衬有刚玉陶瓷、不锈钢供 用户选择，不污染物料，细度5m ，最细 0.5m。是超微粉碎的理想设备。 原料从加料投入，经汶丘里喷咀加速到超音速，导入粉碎腔，经粉碎喷咀喷出的 气流形成物流，相互碰撞、摩擦而获得微粉，微粉被导入中心，随气流排出收集， 粗粉因离心力被甩到粉碎区继续粉碎。 2)流化床气流粉碎机 流化床气流粉碎机是通过高速气流将粉体颗粒加速，并使高速运动的粒子相 互碰撞、相互摩擦及瞬间破裂来达到粉碎，再通过适当分级机构循环而达到超微 粉碎的目的。纯气流超微粉碎设备的特点是利用瞬间撞击而粉碎，粉碎力大，细 度高，无污染和极微磨损，适用于高纯度、高硬度及有一定粘度的中药材超微粉 碎。同时，药材粉体在气流膨胀状况粉碎，不会升温，也可适用于热敏性、低熔 点、含糖分及易挥发的中药材超微粉碎。其缺点是对适用进料粒径的范围有要求， 一般要求为 60120 目。 3) qlm 系列气流粉碎分级机的工作原理 太原理工大学本科毕业论文（设计） 10 流化床气流粉碎机是一种高速气流来实现干式物料超微粉碎的设备，它由粉 碎喷嘴分级转子、螺旋加料器等组成。物料通过螺旋加料器进入粉碎室，高压 空气通过特殊配置的超音速喷嘴向粉碎室高速喷射，物料在超音速喷射中加速， 并在喷嘴交汇处反复冲击，碰撞，直到粉碎。被粉碎物料随上升气流进入分级室， 由干分级转子高速旋转，粒子既受到分级转子产生的离心力，又受到气流粘性作 用产生向心力，当粒子受到离心力大干向心力。即分级径以上的粗粒子返回粉碎 室继续冲击粉碎，分级径以下的细粒子随气流进旋风分离器、捕集器收集，气体 由引风机排出。 特点:能耗低，与其他类型气流粉碎机相比节能 30%-40%;磨损小，由于主要粉 碎作用是粒子相互冲击碰撞，高速粒子与壁面很少碰撞，可适用粉碎莫氏硬度九 级以下的物料;粉碎范围广，在 d97=2-15um 范围选用;设备结构紧凑，内部组成闭 路粉碎;设备检修方便，采用进口变频仪操作，设备运转实现自动化控制;对易燃， 易爆物料可用情性气体作工质粉碎。 适用范围: 该机广泛应用于制药、中药、农药、化工、冶金、非金属矿、滑石、 重晶石、高岭土、石英、石墨、阻燃材料、高级材料、陶瓷等干粉类物料的超细 粉碎。本系列制砂设备用途广泛，其性能已达到国际先进水平，是目前最行之有 效、实用可靠的碎石机器，特别适用于制作磨料、耐火材料、水泥、石英砂、钢 砂、炉渣粉、铜矿石、铁矿石、金矿石、混凝土骨料、沥青骨料等多种硬、脆物 料的细碎与中碎，是一种高效，节能的碎石设备。 性能特点： 1, 自击式破碎，超低的使用费用 。自击式破碎机的精粹在于“自击”，石料 与石料在破碎腔中自行高速撞击粉碎，并在破碎腔中产生自然堆积形成保护层， 保护周护板不受磨损。在自击式破碎机中周护板由易损件变成为等同于机器寿命 的结构件，避免了在冲击破碎中每月必须更换一次重达 1.5 吨的周护板，从而大 大降低了用户的使用成本，显著提高了用户的经济效益。 2 高转速，卓越破碎比由于独特的轴承安装与先进的主轴设计，使得本机兼 有重负荷和高速旋转两个特点。物料在破碎腔中具有高达 70-80 米/秒线速度。如 此高的线速给用户带来了生产的高效率，在装机功率为 264kw 的 1050 机型上， 原料为80 吨。机制砂 (4.75mm 以细)40 吨,其破碎率50%。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 11 3 低廉的易耗件费用。由于本机的物料自行相互撞击粉碎，故在易耗件数量 及消耗时间上有着反击破、冲击破不可比拟的优势。破碎抗压强度在 180-300 兆 帕的中硬及超硬岩石(如花岗岩、玄武岩、河卵石、刚玉等)易损件寿命为 100 小 时-300 小时，与国内其他破碎机相比易损件费用创记录的降低为=0.75d 时，粉粒就比较难过筛。同时由于重力和离心力的关系，有一层较粗颗 粒贴在筛面上不能及时粉碎，而细粉难以透过筛面料层从筛孔排出。 (2)立式冲击式粉碎机： 1) 本机是目前开发的新型中、细碎石设备，也是目前世界上广泛用于替代 锥碎机、对辊机、球磨机的机型。 ； 2) 结构新颖、独特、运转平稳。 3) 能量消耗小、产量高、破碎比大； 4) 设备体积小、操作简便、安装和维修方便； 5) 具有整形功能、产品成立方状、堆积密度大 6) 生产过程中，石料能形成保护底层，机身无磨损，经久耐用。 7) 少量易磨损件用特硬耐磨材质制成，体积小、重量轻、便于更换配件。 通过以上比较立式冲击式粉碎机不仅占地面积小，设备运转费用低，而且打 击率较高，独特的分级装置可以避免过粉碎现象的发生。立式冲击粉碎机工作原 理：物料由机器上部垂直落入高速旋转的叶轮内，在高速离心力的作用下，与另 一部分以伞状形式分流在叶轮四周的物料产生高速撞出粉碎，物料在互相撞击后， 又会在叶轮和机壳之间料层形成涡流多次撞击、摩擦而粉碎，从下部排料斗排出。 形成闭路多次循环，由筛分设备控制成品粒度。 2.2 设计要求及分析课题 物料在经过粗碎、中碎以后，一般粒径为 30100mm，而进入磨机的粒径一 般为 30mm 左右，由于进入磨机的粒径仍很大，且不均衡，不但增加了磨机的负 太原理工大学本科毕业论文（设计） 15 荷，而且也增加了磨机的功耗，根据邦德理论，粉碎物料所消耗的能量，与物料 产生的裂缝长度成正比，而裂缝又与物料粒径的平方根成反比。即：w=k(1/-d 1/),d 为进料粒径，d 为出料粒径，因此，设计的要求是经过一级破碎的物料d 进入球磨机之前增加一级破碎，以均衡和降低物料的入料粒度，从而显著地降低 功耗，达到节能降耗的目的。 锤式破碎机的结构由锤头转子篦条筛内壁衬板机架等组成；它是通 过物料进入破碎机中,受到高速回转的锤头冲击而破碎,物料从锤头处获得动能, 以高速冲向破碎板进行第二次破碎,粒度小的从篦条筛中排出,粒度大的物料在篦 条筛上再经过锤头的冲击研磨铣削而破碎,合格粒度由篦条筛排出。 反击式破碎机的结构由反击板打击板转子组成；它将物料反复地冲击, 同时,物料之间也互相撞击而得到破碎。 立轴式破碎机的结构由机体主轴转子衬板进出料口组成；物料进入 第一破碎腔,受高速回转的转子上的板锤的冲击破碎,获得动能的料块抛击到筒体 的衬板上进一步破碎,料块群在机腔中互相撞击而得到第一次破碎；物料进入第 二破碎腔受第二转子的挤压冲击,把料层压紧而变密实,随着挤压冲击力的上 升,当应力超过颗粒所承受的强度时,物料被粉碎。 本课题设计的破碎机是兼以上三者之优点进行破碎,因此,确定为立轴式破碎 机。 2.3 立式冲压式秸秆粉碎机的工作原理简介 粉碎机体内研磨介质运动状态分为二部分，其一为在筒体内旋转，其二为带 到一定高度后抛落，即抛落运动状态。前者粉碎的主要形式为研磨，而后者为冲 击。磨内物料随着研磨和冲击的综合作用而使物料粉碎。立式冲压式秸秆粉碎机 的粉碎部分主要由锤击部分和反击部分两部分组成，物料由进料口进入破碎腔， 经过锤头的冲击、剪切、劈碎、折断，使得物料粒径降低，然后再经过反击破碎， 通过反击破碎中反击板的冲击、剪切和物料的自撞破碎，进一步降低和均衡物料 的粒径，从而实现了物料粉碎的目的。 2.4 立式冲压式秸秆粉碎机的构造 立式冲压式秸秆粉碎机由筒体、转子、机盖附件、底座等部分组成，筒体由 机壳、门、隔板、反击板组成，各部件分别用焊接螺栓、螺钉连结成一体；转子 由主轴、锤架组成。锤架上偏心销轴将锤头分 4 排悬挂在锤架之间，为了防止锤 架和锤头的轴向窜动，锤架一端用轴套轴向固定，一端用止退垫圈和锁紧螺母固 定，转子支承在三个滚动轴承上，机壳内部有反击板，反击板磨损后可以更换， 机盖与轴之间漏灰现象严重，为了防止漏灰，设有轴封。主轴是破碎机支承转子 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硬度和韧性， 太原理工大学本科毕业论文（设计） 16 如用 45 钢。主轴断面为圆形，锤架用 36mm 宽的平键与轴连接，锤架是用来安装 锤头的，但破碎机在逆转时，锤架与物料接触，易造成磨损，所以选择的材料要 具有一定的耐磨性。该锤架的销轴孔都为 6 个孔，可以在销轴孔磨损后，把锤头 安装在另一个位置，在锤架中，上面一个圆盘用以减少偏心销轴的磨损程度。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。锤头动能的大小与锤 头质量成正比，动能越大，即锤头质量越大，破碎效率愈高，但能耗佷大。因此， 应根据不同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。锤头耐磨性是其主要质量指标之 一，提高锤头的耐磨性，可以缩短破碎机的检修停车时间，就能大大的提高立轴 式破碎机的利用率和减少检修费用。 机盖部件由机盖、滚动轴承、圆锥套、上轴承盖、上密封环、圆螺母以及直 通式油杯组成，用螺栓连接在一起，轴承盖用于轴承的外圆定位，轴承盖内的内 油毡槽用以安装油毡起密封油的作用，轴承盖外面有凸起的环体，挡住外面的灰 尘进入轴承盖内，圆螺母和止退垫圈使轴承的内圈得以定位，上密封环挡住筒体 内的灰尘进入到机盖内，即采用迷宫密封来挡灰。轴承的润滑采用直通式油杯油 润滑，轴承间隙的调整可通过调整垫片得以实现。 底座部件由支承套、滚动轴承、下轴承盖、下密封环、轴套、垫片、注油装 置、底座等组成，用螺栓连接在一起，底座用于整个转子轴的定位，支承套用来 支承两个滚动轴承和下轴承盖，调心滚子轴承主要用来承受轴向力，推力调心滚 子轴承主要承受径向力，在两个轴承之间增加一块垫片，隔开两轴承以避免两轴 承直接接触，影响两轴承的寿命。上轴承盖用来定位，推力调心滚子轴承的外圈 定位，两轴承之间的垫片用于保证两轴承的内圈定位，轴承盖内毛毡用来保证润 滑油的密封，下轴承盖和下密封环组成的环形密封用来挡住筒体内的灰尘进入到 轴承中。 进料口由法兰、钢板焊接而成，用螺栓连接在机盖上。 出料口由法兰，钢板焊接而成，用螺栓连接在底座的加强筋上。 机盖部分与筒体,筒体与底座均用螺栓连接在一起，转子与底座之间用轴承 来支承。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 17 立式冲压式秸秆粉碎机结构模型如图 2-1 所示 图 2-1 立式冲压式秸秆粉碎机结构模型图 3 总体方案论证 3.1 机型的确定 立式冲压式秸秆粉碎机结构如图 3-1 所示 太原理工大学本科毕业论文（设计） 18 图 3-1 立式冲压式秸秆粉碎机结构图 1-机械传动部分，2-反击破碎部分，3-锤击破碎部分 该机由三个主要部分组成：（1）机械传动部分（2）反击破碎部分（3）锤 击破碎部分。起主要作用的是锤击破碎部分和反击破碎部分，皮带传动部分传递 所需的动力。 该机采用立轴式上下安置，充分利用物料自身的重量。减少物料运输过程所 消耗的动力。通过反击破碎和圆锥破碎，从而达到降低粒径的目的。 32 产品的确定 该机的产量需满足下列要求 a.年产 10 万吨以上； b.不是全日制工作，每年工作为 300 天，每天工作 816 小时。 在此基础上，该机的设计产量为 2530t/h。 4 传动装置的总体设计 太原理工大学本科毕业论文（设计） 19 4.1 电动机的选择10 411 立式冲压式秸秆粉碎机的设计参数 本次设计的内容为立式冲击式粉碎机，其主要设计指标如下： 粉碎方式：冲击式；主轴转速 4800r/min；粉碎粒径最小可达 700m。 412 功率的确定 由邦德理论 n=k(1/1/) （4-dd 1） 式中：d出料粒径，um； d进料粒径，um； q产量，t/h； 得 n=185(1/1/)x4010000150000 =57kw 由电机功率,查手册: 选电机型号为 y280m-6 功率为 55kw 转速为 980r/min 外形尺寸为 1198555640(长宽高)。 42 传动部分的设计10 4.2.1 确定计算功率 pca 考虑到载荷的性质、原动机的不同和每天工作时间的长短等，计算功率 pca 比要求传递的功率 p 略大，即 （4-pkp aca 2）式中： ka工作情况系数， 1.45577 caa pk pkw 4.2.2 选择 v 带型号1 根据计算功率 77 ca pkw 1 980 /minnr 太原理工大学本科毕业论文（设计） 20 由机械设计手册图 12-1-1 确定选用 d 型带。 4.2.3 确定带轮直径 dd1，dd2 a) 参考机械设计手册带传动设计部分，选取小带轮直径=355。 1 dmm b) 验算带的转速 （4-3） 100060 11 nd v = 100060 11 nd v max /30 2 . 18 100060 98035514 . 3 vsm 带的速度合适 (普通 v 带)smv/4530 max c) 从动带轮直径 2 d = （4-4） 2 d 11 1 2 980355 401.05 870 n d idmm n 由机械设计手册表 12-1-10 查得=400mmd 4.2.4 确定中心距 a 和带的基准长度 d l 根据 0.7(+), 故 aa 剖面安全。 ，5 . 13 . 1 s s b. bb 截面右侧 抗弯截面系数 38333 1010001 . 01 . 0mmmmdw 太原理工大学本科毕业论文（设计） 32 抗扭截面系数 38323 10210002 . 02 . 0mmmmdwt 弯曲应力 mpampa w mb b 04 . 0 10 3760953 8 mpa ba 04 . 0 0 m 切应力 mpampa w t t t 07 . 0 102 14463000 8 mpampa t mt 035. 0 2 07. 0 2 由附表 10-1 查得过盈配合引起的有效应力集中系数。89 . 1 6 . 2 kk、 又。则1 . 02 . 00 . 176 . 0 81 . 0 、 2336 02 . 004 . 0 81 . 0 0 . 1 6 . 2 300 1 ma k s 815 075 . 0 1 . 0075 . 0 76 . 0 0 . 1 89 . 1 155 1 ma k s 769 8152336 8152336 2222 ss ss s 显然，故 bb 截面右侧安全。 ss c. bb 截面左侧 38333 10210002 . 02 . 0mmmmdwt bb 截面左右侧的弯矩、扭矩相同。 弯曲应力 mpampa w mb b 04 . 0 99746716 3760953 mpa ba 04 . 0 0 m 切应力 mpampa w t t t 07 . 0 102 14463000 8 太原理工大学本科毕业论文（设计） 33 mpampa t ma 035 . 0 2 07 . 0 2 ，由附表 10-2 查得圆角引起的有效应力集中系数01 . 0 2 d r r dd 、 ，由附表 10-4 查得绝对尺寸系数29 . 1 38 . 1 kk、 。则。、。又、1 . 02 . 00 . 178 . 0 6 . 0 3260 02 . 004 . 0 6 . 00 . 1 38 . 1 300 1 ma k s 2214 035 . 0 1 . 0035 . 0 78 . 0 0 . 1 29 . 1 155 1 ma k s 1831 22143260 22143260 2222 ss ss s 显然，故 bb 截面左侧安全。 ss 以上计算表明：轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。 5.3.3 转子的设计 本设计参阅了国内市场上对粉碎机的研究资料,结合各类型粉碎机转子的不同 结构 ,锤头排列分布方式如图 5-3 所示。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 34 图 5-3 转子的安装结构 1-键；2-轴套；3-上圆盘；4-中圆盘；5-锤头；6-下圆盘； 7-转子隔套；8、9-偏心销轴；10-键；11-轴套；12-主轴 由图 5-3 可知, 锤头在两隔板之间是按 60的间隔布置着六个锤头,即着六个 锤头中心线处在一个平面上。设计时适当调整锤头间隔套尺寸,保持锤头总数不变， 而如此排布锤头在破碎腔空间上有效利用了锤头的“空间打击”能力，能够显著 提高破碎效率，降低了能耗。 5.3.3.1 锤头的设计11 锤头是锤式破碎的主要工作零件。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。锤头动能的大小与锤头的质量成正比，动能越大，即锤头的 质量愈大，破碎效率越高，能耗也愈大。因此，要根据不同的进料块尺寸来选择 适当的锤头质量。锤头的耐磨性是其主要质量指标，提高锤头的耐磨性，可缩短 破碎机的检修停车时间。从而，提高破碎机的利用率和减少维护费用。传统的锤 头一般是用高碳钢锻造或铸造，也有用高锰钢铸造的。近来有的用高铬铸铁锤头 复合铸造，即锤柄采用 zg310570 钢，而锤头采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰 钢锤头提高数倍。 现在锤头的设计已经由传统的整体式设计转变为组合式的结构设计。另外， 新型材料的研制，特别是高硬度耐磨材料的研制成功也为锤头的设计及锤头性能 的提高提供了保证条件，也为本课题提供了较大的选择余地。在综合考虑了本课 题的技术要求和工作要求后，我们决定采用新型的组合式锤头结构设计（如图 5- 4 所示） 。 太原理工大学本科毕业论文（设计） 35 图 5-4 组合式锤头 5.3.3.2 安装3 转子与主轴之间的配合为间隙配合