立轴式破碎机的设计【全套包含CAD图纸三维建模】
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包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 轴式破碎机的设计 摘 要 在制造建材产品的过程中，不论从基础材料到成品的工序中，都需要通过破碎，研磨的工艺使得表面积增大达到加快熵变的产生。均匀的接触，流动性的提升，不仅能使反应速度提高，也能方便运输跟贮存。精细的研磨可以在不改变原料的质量的前提下，轻松地提升成品的质量。这不仅仅节省产品在生产过程中的损失，也为低碳于优质生产提供了保障。 对于一般使用研磨技术的行业来讲，通过使用机械零件来冲击粉碎原材料是普遍采用的方式。并且机械设备的效率高，经济效益好。而在目前机械设备中，研磨破碎的设计仍是主要改进和设计 目的。 而相较于在矿物跟建筑行业，各种机械破碎机都或多或少存在功耗过高，却产能不高的问题。对比于目前行业“以破代磨”的技术来说，通过提高破碎效率，降低研磨物质的颗粒大小，提升研磨效率，减少功耗。 本论文是通过分析得来的数据库信息，分析问题所在，并横向比较其优缺点。 关键词 立轴式；研磨；破碎机；物料； 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 n of no to in we to to to up of of of of in to of to of is a In is to of or is to by of In we of 含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 录 摘要 . I . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 1 轴式破碎机设计概述 . 1 析设计及所需要求 . 1 内外现状 . 2 第 2 章 破碎机方案选择 . 4 作原理概述 . 4 碎机构造 . 4 定生产 . 5 型选择 . 5 章小结 . 6 第 3 章 传动机构的设计 . 7 取电动机 . 7 动装置的设计 . 7 章小结 . 10 第 4 章 整体参数的设定 . 11 构参数 . 11 作参数的选择 . 13 子的结构设计 . 15 承键的选取 . 24 章小结 . 26 第 5 章 其他零件相关 . 27 击板的设计 . 27 的设计 . 27 封装置 . 28 承 . 28 架 . 29 章小结 . 29 结论 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 附录 A . 33 附录 B . 38 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 论 轴式破 碎机设计概述 好的机械组件可以为水泥生产提供有效的保证。通过产能提升，降低劳动力损失，从而保证高效生产。纵看国内外有关水泥的机械装备可知，整体机械的发展趋势可由三方面组成： 机械装备大型化是水泥行业的一大发展方向。通过大型化的机械，能够有效降低成本较少消耗，使得生产效率有效提升。 采用自动化技术提高水泥工业工作效率。自动化可方便劳动力以及 节省资源。 纵观整体行业的生产来说，机械组件整体消耗主要分成两大类。一类是燃料消耗的主要燃烧部分，一类是通过使用电能的研磨部分。所以为了做出节能效果，必须通过这两 部分入手。所以以破碎为主的机械组件是节能方向上的重要的一步。也是必须的一步 1。 析设计及所需要求 在开始经过简单处理的物料，一般粒径为 1000 ，但是研磨机允许进入的颗粒物为 右，因为过大的不规则颗粒物导致研磨机的负担增加，功率消耗增大。并且我们可以得知物料的大小对其破碎所需的能量为正相关。即 )w (1式中 d 进料粒径 D 出料粒径 所以要求在研磨前增加一次粉碎步骤，达到降低颗粒物的直径，从而降低功效，以便节能。 锤头在做圆周运动所获得的动能使得物料击碎，是整机运行的原理。颗粒物受到冲击后撞击破碎板，使得小颗粒的排出，而颗粒大的再次反复，直到 颗粒直径合格。 对物料反复震动使得其反复在反冲版与物料撞击，而物料自身的相互碰撞也会使其粉碎。 立轴式运行时通过高速转子将入料口的物料破碎，后将受力后的物料获得动能加速继续撞击衬板二次破碎。并且物料间相互冲击 2。从而进一步把物料直径降低。在第二破碎腔内通过提高挤压力跟冲击力，超出物料包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 受力的极限，从而粉碎颗粒。 综合上诉所概括的方式，破碎机最终选择立轴式。 内外现状 立轴式破碎机即立式冲击式 破碎机 ，俗称制砂机 图 1 是国内现在较成熟的立轴式破碎机 工作原理 物料由制砂机进料斗进入破碎机，经分料器将物料分成两部分，一部分由分料器中间进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数百倍重力加速度，然后以 60 /秒的速度从叶轮三个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡支腔内物 料衬层上，被物料 衬层反弹，斜向上冲击到涡动腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，从叶轮流道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次机率撞击、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。和循环筛分系统形成闭路，一般循环三次即可将物料破碎成 20 目以下。 性能特点 1、制砂机是九十年代开发的新型中、细碎石设备，也是目前世界上广泛用于替代圆锥破碎机、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。 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 、具有整形功能、产品呈立方状、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。 图 2 是国内成熟度立轴式破碎机 本系列制砂机适用于软或中硬和极硬物料的破碎、整形，广泛应用于各种矿石、水泥、耐火材料、铝凡土熟料、金刚砂、玻璃原料、机制建筑砂、石料以及各种冶金矿渣，特别对碳化硅、金刚砂、烧结铝矾土、美砂等高硬、特硬及耐磨蚀性物料比其它类型的破 碎机产量功效更高。 在工程领域，是机制砂、垫层料、沥青混凝土和水泥混凝土骨料的理想生产设备。 在矿业领域，广泛地应用于磨矿前段工艺，它能产生大量的粉矿，减少高成本的磨矿负荷。 由于本系列制砂机优良的低磨耗特性，该设备也为高磨蚀性和二次解体破碎生产所采用。除此之外，由于对产品的零污染，冲击式破碎机能很好地适应于玻璃石英砂和其他高纯度材料的生产中， 10h 的生产能力范围，冲击式破碎机几乎可以满足任何生产要求 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 2章 破碎机方案选择 作原理概述 机箱内的物料运动形式有两种 ，一重在桶内圆形运动，一重做抛物运动。前者主要通过研磨，后者使用冲击力破碎。通过研磨及冲击力作用将物料粉碎。机件的破碎部分主要由锤子的横向撞击、粉碎、切向力，将物料冲击破碎，再由物料的反向作用于撞击版上，进而使得物料研磨程度更高，获得的物料更小，方便后续加工。 碎机构造 立轴式破碎机通过上下底盖跟桶套与门组成外壳，内部由锤头转子与中心轴组成。各组件连接方式使用焊接连接，转子通过主轴，支架构成。为防止锤支架偏移，整体通过轴套跟垫圈固定，机壳内部的反击板可以随时更换，为防止加工时内部物料外泄，并添加密 封组件。 机体示例如图 2示 图 2维模型图 作为重要机构，主轴通过支撑转子所受的冲击力，不过这样会加重主包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 负担，所以要求主轴的硬度和韧性。 锤头通过锤支架支撑，在运行过程中与物料碰撞，难免出现磨损现象。这就要求材料的抗磨性要好，若所安装的销轴孔磨损时，将锤头换另一侧安装。在整体结构里，圆盘可用来帮助降低磨损疲劳程度。 而在选取锤头时，过大质量的锤头需要更大的功率带动，从而动能更大，对机件的磨损程度也会增加。因此选择合适的锤头，在机件的运行中很重要。并且提高锤头的受磨性，可减少修理时间，增加利 用率缩小维修费用。 机盖在整体构成中主要起到封闭作用，机盖中的大部分组件通过螺栓连接在一起，轴承盖内的油槽可安装密封圈封油，外部凸起部分可用来阻挡灰尘入内。轴承整体采用直通式油润滑，且轴承中的垫片可调节。 底部组件通过下轴承盖、轴套、底座、底座部件由支承套、滚动轴承等组成，通过螺栓连接，并用于转子轴位置的确定 3。滚动轴承跟下轴承盖通过支承套支撑。两种轴承承担两种不同发现的力，而为防止两轴磨损，通过在两个轴承间添加垫片的方式，使两轴分开，保证使用寿命。 定生产 破碎机需达到如下要求： 1 年产最 少 10 万吨； 2 工作 300 天，每天 168 小时左右。以此为前提，所需设计产能为30t/。 型选择 如图可知，整体通过 个部分构成主要部分。运行主要由锤击与破碎两个部分为主。所需传动的力由皮带提供。 整体结构通过垂直立轴式安装。充分利用投入后 颗粒所受的万有引力，降低运输物料产生的消耗损失。并采用冲击破碎跟圆锥破碎，减小物料的直径。 破碎机整体结构如图 2示 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 23图 2轴式破碎机结构图 章小结 本章通过研究整体机构的工作原理的结构构造，确定整体机构的运行原理，完成征集方案的确定 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 3 章 传动机构的设计 取电动机 1 设计参数 进料粒径 150 出料粒径 10 2 功率计算 通过邦德理论得 )11(k (3式中 d 出料粒径 D 进料粒径 Q 产量 t/h ； 0 0 0 011 0 0 0 011 8 5 ）（N 通过查询 : 选型号为 6 功率为 转速为 980r/ 外形为 高）宽（长 64 055 511 98 。 动装置的设计 1 计算功率 由于实际运行时所受到外界因素影响，计算功率所得结果要大于传动功率 4，所以 (3 1 . 4 5 5 7 7c a P k w (3包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 中 运行状况系数， 2 带型号选取 通过计算所得 77 1 9 8 0 / m 使用机械设计手册得，使用 D 型带。 3 确定带轮直径 取小带轮直径 551 带的转速 100060 1100060 1 m a 2100060 9803553. 14 转速合格 (普通 V 带 30 045a x ) 从动轮直径2d2d 111 29 8 0 3 5 5 4 0 1 . 0 5870d m 通过机械设计手册查得 400 4 中心距和带长度 )da）7 （. 21021 (3取 1200 根据 02120 1 202 24d a d d a (3 24 0 0 3 5 53 . 1 42 1 2 0 0 ( 4 0 0 3 5 5 )2 4 1 2 0 0 根据机械设计手册选取， 3550dL 含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 0 3 5 5 0 3 5 8 5 . 81 2 0 0 1 1 8 222a m m 5 主动轮包角 根据整体设计机构所得，主动轮包角： 00 0 0 0 02104 0 0 3 5 51 8 0 6 0 1 8 0 6 0 1 7 7 . 7 1 2 01182dd a 6 确定根数 通过基本计算取得额定功率 0P 0 2 7 . 5 7 2 6 . 2 12 7 . 5 7 ( 7 6 4 7 0 0 ) 2 8 . 4 48 0 0 7 0 0P k w 且功率增量 P 包角系数 K 长度系数 V 带根数 z ： 1 (3 由机械设计手册表得 1 kw 4 . 8 90 . 8 90 . 9 91 . 3 2 )( 1 6 . 1 5 77pZ 取 5z 根 7 初拉力 202 . 55 0 0 1 m vK v z (3 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 0 2 . 5 7 75 0 0 1 0 . 6 2 1 8 . 2 8 5 0 . 70 . 9 9 5 1 8 . 2 8 对轴压力 20Q (3 1 6 7 9 0 7 . 7s i 0 4622az s i 10Q 章小结 本章主要计算个数据的数值以及电机的选取，在确定功率转速后，确定各传动方案的设计要求，并且能够分别确定各机 构的设计要求以及相应数值 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 4 章 整体参数的设定 构参数 1 转子长度和直径的选取 根据入料大小设定转子直径。且转子直径与入料尺寸比 ，且大型破碎机取最小值。 1000 。 转子轴的直径与其比值为 2由于物料撞击力大则选 取较大值。 2 88 0m 1410 001. 142. 结构尺寸设定 1)入料口要大于两倍的物料尺寸，取 300 、 310 ,为使得物料能获得一定速度，取 560 ,在入料口的导板倾角应为 60 ，不然料块会堆积。 2)卸料口尺寸：由入料口颗粒决定卸料口尺寸。且卸料口能保证物料卸载时通畅。 3)进料方式：为使物料有进入后一定初速度，一般入料口设在机架上方。 3 锤头质量的确定 为使得锤头可以一次击碎物料，需要对锤头进行深入的研讨 5，过小并不会击碎物料，过大则会引发更大离心力，从而导致消耗过大。若摆动幅度会导致锤头向后偏倒。 相比较击碎物料的能量消耗，通过动量原理计算锤头所用功的结果。而第一种在计算中无法得出打击后的速度损失，从而结果更小。依照特定条件特定选取 6。 锤头质量为： 10438 (4 式中 D 转子直径大小， n 转子转速， m/s 1K 转子圆周方向的锤头排数 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 K 转子横向每排的锤头个数 601000 21 2 60中 N 电动机功率， E 锤头动能， J ； m 锤头质量， v 锤头的圆周速度， m/s ； E 锤头每转一次的动能 ,J ； N 21222 (42221545 0 0601 0 0 0104 3 8m 在锤头撞击物料后导 致的动能消失以及轮轴之间的消耗磨损遗失的能量，会造成二次打击时的动力不足。第二次冲击时物料并不会被击碎，从而造成无用功的发生，导致消耗过大。为使得偏倒的轴回复正常位置，就需要消耗动能不多 7，不失速。一般速度范围在： 12 式中 1v 未失速的线速度， m/s ； 2v 失速后的线速度， m/s ； (4包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 中 修正系数， 物料的抗压强度 , 物料边长 , m t 打击所需的时间 ,一般采用 1260. 4 (4 2 0 . 6 k . 0 50 . 50 . 0 0 1101 5 0105 . 8 80 . 2 4 2237 200 式中 0m 锤头质量， 0r 重心距悬挂点长， m ； r 打击中心距悬挂点长， m 。 200 21. 86 2 (4作参数的选择 立轴式破碎机内转子转速决定机体内的整体工作效率 8。 60(4式中 v 圆周速度， m/s ； D 直径， m 。 得： 破碎机转速为 50 ，圆周速度为 m/5 。 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 k 60 (4 式中 L 转子长度， m ； b 卸料篦条间歇， m ； 出料块粒度， m ； Z 篦条 间歇数目， 松散系数 K 圆周方向锤子的排数； n 转子转速， r/ r 石灰石的堆积比重， 3/ k 60 物料性质跟圆周速度影响着整机的功率消耗。 332 101088 (4式中 m 锤头质量， R 转子半径， m ； n 转子转速， r/ 机械效率， ； f 修正系数。 查得 101088(46 6 . 1 k 7101 0 8 8 0 . 0 0 1 2 5248700 . 51 0 . 2 332 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 子的结构设计 1 轴的设计计算及校核 9 1) 轴的材料及热处理 由于对于整机功率不高，对整体机构材质无特殊要求，故材料一般选择 45 钢。 2)初估轴径 设计轴的直径，并查机械设计得 117106 C ，取 110C ，则 3(4式中 C 由材料和承载确定的常数； P 轴的输出功率， n 轴的转速， r/ 0551 1 0 33m i n 轴的设计合理 2 轴的强度计算 图 4的结构尺寸 通过其他零件装配后的尺寸选取轴的规格，也需要由机件配合决定。也需要根据轴承盖有关 10。考虑机体其他部分的客观因素后，再决定尺寸。轴尺寸如图所示。 破碎力的确定 冲击 时间的计算 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 v 4式中 R 料块半径大小， m ； v 转子的圆周速度， m/s 0. 049 6. 52. 48t (4破碎力 P 的计算 式中 P 破碎力， N ； m 料块的质量， 0v 冲击后物料的速度， m/s ； t 冲击时间， s 29637 0 4 9 6 2510000 . 310 . 1 41 . 4 (4计算支承反力。 公式： 32 (4算出 2 5 2 . 5 60505 H 公式： (4算出 3 2 1 4 . 5 2 . 5 5 1 H 在垂直面上 1 4 4 6 5 . 5 V 通过： (4包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 轴的受力简图： 图 4力分析图 计算支承反力。 公式： 32 (4算出 2 5 2 . 5 60505 H 公式： (4算出 3 2 1 4 . 5 2 . 5 5 1 H 在垂直面上 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 4 4 6 5 . 5 V 通过： (4aa 剖面左侧 1 9 0 0 02 5 2 . 5R 1 aa 剖面右侧 1 9 0 0 2 . 5R 2 H 在垂直面上 R 1 V 合成弯矩 由式： (4算出 aV?aH?a 2 由式： 2t (4算出，转矩 4 6 3 00t 轴的弯扭合成强度校核 0 . 6100601 0 0 M P a ,6 0 P a , 由式 2d )tb t( (41) 在 aa 截面左侧 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 d )tb t( 323 0 02 13)( 1 0 0 013401 0 0 00 . 1 399746716 W)( 2e (4M P 7 4 67 1 61 44 6 30 0 0)( 0 . 61 09 9 35 5 522 2) bb 截面左侧 38333 10 . 1 bb 截面处合成弯矩 22ab (4 22ab 760 500760( 1099 3555 W(2e (4M P 4 46 300 0)( 0 . 637 60 953 822 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 的疲劳强度安全系数校核 11 0 . 10 . 2 ,1 5 5 M P a ;3 0 0 M P a ,6 5 0 M P a , 11B 。 a aa 截面左侧 2d t)b t( (43323 9 7 4 6 7 1 6 m 3)( 1 0 0 0134010000 . 2 由附表 10 由表 10寸 ；轴经过磨削加工表面质量系数 。 则 ： 弯曲应力 4 0 . 1 1 M P b 应力幅 0 M P 平均应力 0m 应力 式中 T 轴所传递的转矩， W 抗扭截面系数 ,。 0 M P 7 4 6 7 1 61 4 4 6 3 0 0 0 0 . 0 75 M P 1 52 校核危险剖面疲劳强度安全系数安全系数 22(4在弯矩作用下和在转距作用下的安全系数分别为 ： 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 (4 1 8 6300 . 20 . 1 10 . 60 . 9 51 . 83 00 4840 . 0 7 50 . 10 . 0 7 51 . 4 8 40 . 9 5 1 . 8155 422484863 484863222 查得安全系数 ，S 显然 S S , 故 面安全。 b. bb 截面右侧 抗弯截面系数 38333 10 . 1 抗扭截面系数 38323T 0 00 . 20 . 2 弯曲应力 0 . 0 4 M P 0 M P 0m 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 应力 0 . 0 7 MP 4 6 3 0 0 00 . 0 3 5 M P 0 72 过盈配合引起的有效应力集中系数 。 (42 33 600 . 20 . 0 40 . 8 11 . 02 . 63 00 8 1 50 . 0 7 50 . 10 . 0 7 50 . 7 61 . 0 1 . 8 91 5 5 7698152336 8152336222 显然 ，故 面右侧安全。 c. 截面左侧 38333T 0 00 . 20 . 2 截面两侧弯矩跟扭矩一样。 弯曲应力 0. 04M P 0 M P 0m 切应力 0 MP 4 6 3 0 0 0 (40 . 0 35 M P 0 72 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 ， 圆角引起的有效应力集中系数 ， 绝对尺寸系数 0 . 1、0 . 2、1 . 00 . 7 8、0 . 6 326000 . 20 . 0 40 . 61 . 0 1 . 3 8300 (42 2 1 40 . 0 3 50 . 10 . 0 3 50 . 7 81 . 0 1 . 2 91 5 5 183122143260 22143260222 显然 ，故 bb 截面左侧安全。 3 转子的设计 锤头排列方式如图所示。 1234567 图 5 子的安装结构 由图 5知 , 锤头与隔板间为 60 分布。且各个锤头的中心处于同一包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 上。在保证锤
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