锤式制砖原料粉碎机的设计

摘要 制砖原材料的粉碎是砖坯生产过程中的关键工序，随着科学技术的不断发展，以 及市场需求的变化，各行各业也起着日新月异的变化，锤式粉碎机可将制砖用原材料 经过粉碎后达到制砖粒度的要求。本设计提出的锤式制砖原料粉碎机适用于页岩、煤 矸石等制砖原材料的粉碎精选处理。 我所设计的制砖原料粉碎机是在原通用设备的基础上通过革新改进、现场观察后 完善研制而成的一种新型粉碎设备。其特点是：结构合理，性能可靠，锤头采用高耐 磨性和韧性的高锰材料铸造并经热处理工艺，可调整使用最大四次角面。主轴密封性 良好。筛体采用破碎轴形式单独设计，更换方便、维修便利、出料利落、不易赌塞， 可确保整条生产线其他设备正常工作，达到机械设备设计产量要求，是砖瓦生产过程 中的理想配套设备。 这次我所设计锤式粉碎机是单转子的、不可逆的、多排的、带铰接锤头的粉碎机。 关键词：制砖原料、锤式、转子、粉碎机isofofasasofalabetoofisIisinonofonofaofbeofatoisaisaa1章 绪论.4式粉碎机的工作原理及其应用.4式粉碎机的工作原理.4式粉碎机的应用.5式粉碎机的类型.5碎机的特点.6碎机的优点.6式粉碎机的缺点.6第2章 锤式粉碎机的主体构造.6架.6子.6碎轴.7板和衬板.7封防尘装置.7第3章 锤式粉碎机的结构参数和工作参数的选择和计算.8本结构参数的计算与选择.8子的直径和长度.8要工作参数的计算.8子速度.8产率.8机功率.9子转速与锤头重量.9第4章 锤式粉碎机主要零件的设计计算.12轴的相关设计、计算与校核.12轴的设计.12轴的强度校核.14的强度校核.17架.18头.19头的打击平衡计算.20轮的计算与设计.23轮.24碎轴的计算与设计.24碎轴.25承计算与选择.25第5章 锤式破碎机的主体结构设计.26架.26击板.27盘锤架.28动轴承.28第6章 锤式粉碎机的操作和维修.29式粉碎机的基本操作法.29动操作的注意事项.29车注意事项.30全操作技术.30持保护装置和报警装置的完好.30作和检修时应注意事项.30式破碎机的维修保养法.31滑.31回检查和日常维护.31结 论.31参考文献.32致谢.33第1章 绪论 式粉碎机的工作原理及其应用式粉碎机的工作原理 锤式粉碎机的基本结构如下图所示。主轴上装有锤架2，在锤架之间挂有锤头3， 锤头的尺寸和形状是根据粉碎机的规格和物料径决定的。锤头在锤架上能摆动大约120的角度。为保护机壳，其内壁嵌有衬板，在机壳的下半部装有破碎轴4，以卸出 粉碎合格的物料。主轴、锤架和锤头组成的回转体称为转子。物料进入锤式粉碎机中， 即受到高速旋转的锤头 3 冲击而被粉碎，粉碎的矿石从锤头处获得动能以高速向机壳 内壁冲击，向破碎轴、反击板冲击而受到第二次粉碎，同时还有矿石之间的相互碰撞 而受到进一步的粉碎。粉碎合格的矿石物料通过破碎轴 4 排出，较大的物料在破碎轴 4 上继续受到锤头的冲击、研磨而粉碎，达到合格粒度后即从缝隙中排出。为了避免 破碎轴缝的堵塞，通常要求物料含水量不超过10%。 11式粉碎机示意图式粉碎机的应用 锤式粉碎机是利用高速回转的锤头冲击矿石，使矿石沿其自然裂隙，层理面和节 理面等脆弱部分而破裂。它适应于脆性，中硬，含水量不大的物料的粉碎。在建材工 厂中，它主要用来粉碎石灰石，煤，页岩，白垩，石膏及石棉矿石等。一般锤头重， 锤数较少，转速较慢，有破碎轴以及采用锤盘结构的锤式粉碎机，可进入较大粒径的 物料，宜作为中碎或者一定范围的细碎。 式粉碎机的类型锤式粉碎机的种类很多，根据结构特征的不同，可进行如下分类：按回转数的数目可 分为单轴式（或单转子）和双轴式（或双转子）；按锤头的排数可分为单排式和多排 式；按转子的回转方向可分为定向式和可逆式；按锤头的装置方式不同，还可分为固 定锤式和活动锤式两种。锤式粉碎机的规格，是以回转体的外端直径和其长度尺寸表 示的。 粉碎机的优点 构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。 生产率高，破碎比大（单转子式的粉碎比可达i=1015）,产品的粒度小而均 匀，呈立方体，过度粉碎现象少。 工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。 主要工作部件，如：破碎轴 、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象 十分坚硬时，磨损更快。 粉碎腔中落入不易粉碎的金属块时，易发生事故。 含水量12%的物料，或较多的粘土，出料破碎轴堵塞使生产率下降，并增大 能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。 第2章 锤式粉碎机的主体构造 本次所设计的是一台可逆，多排铰接锤头的锤 式粉碎机。该粉碎机适应于页岩、煤矸石的粉碎，被粉碎物料的表面不超过8%的水 分。这种粉碎机主要由传动装置、转子、破碎轴、衬板和机架等几部分组成的。 架 机壳由下机体、后上盖衬板和右衬板组成，各部分用螺栓连接成一体。上部开一 个加料口，机壳两壁全部镶以锰钢衬板，衬板磨损后可以更换。下机体由20和40毫 米普通钢板焊接而成，两侧为了安放轴承以支持转子，用钢板焊接了轴承支座。机壳 和轴之间，漏灰现象十分严重，为了防止漏灰，在机壳上通常都会安置一种叫轴封的 装置。机壳的下部直接安放在混泥土的基础上，并用地脚螺栓固定（螺栓规格1000，数量为12）。为了便于检修调整和换破碎轴，下架体的前后两面均开有一个检 修孔。左侧壁、右侧壁和后上盖，也都用钢板焊接而成。为了防止漏灰，和下机体一 样，在与主轴接触的地方，两侧壁也都设有轴封装置。为了检修时更换锤头方便，两 侧壁对称地开有检修孔。 子 转子是锤式粉碎机的主要工作部件，转子是由主轴，锤架组成。锤架上用锤头轴 将锤头分了三排悬挂在锤架之间，为了防止锤架和锤头的轴向窜动，锤架的两端用压 紧锤盘和锁紧螺母固定。转子支承在调心滚子轴承上，轴承用螺栓固定在下机架的支座上，除螺栓外，还有两个定位销钉固定着轴承的中心距。此外，为了使转子在运转 中储存一定的动能，在主轴的一端装有飞轮。 碎轴 锤式粉碎机的破碎轴的排列方式是与锤头运动方向垂直，与转子的回转半径有一 定的间隙的圆弧状。合格的产品可以通过破碎轴缝，大于破碎轴缝的物料由于不能通 过轴缝而在破碎轴上再受到锤头的冲击和研磨作用继续被粉碎，如此循环直至体积减 少到可以通过破碎轴缝。破碎轴和锤头一样，受到很大的冲击和磨损，是主要的容易 磨损的零件之一。破碎轴受到硬物料块或金属块的冲击，容易弯曲和折断。如图所 示，1000800 锤式破碎机的破碎轴，其形状是圆断面，材质为，具有较高的耐磨性，能承受一定的冲击负荷。 板和衬板 锤式粉碎机用锤头高速锤打矿石，在瞬间矿石具有了极大的速度，为了防止机架 的磨损，在机架的内壁装有锰钢衬板。 由托板和衬板等部件组装而成了打击板。托板是用普通钢板焊接而成的，上面的 衬板都是高锰钢铸件的，与锤头和破碎轴的材质相同。组装好后用两根轴架于粉碎机 的架体上，其进料的角度，可用调整丝杠进行调整，磨损严重时可进行更换，以保证 产品的质量。 含钼2%的高锰钢，用于高屈服强度而又不降低韧性的高锰钢铸件，如初次破碎的 护板，经弥散处理的含钼2%的高锰钢，具有足够的韧性，其使用寿命比常规的热处理 的含钼2%的高锰钢要高25%。但是弥散处理生产成本高，限制了它的使用。含钼1%， 含碳 高锰钢具有较高的韧性和强度，采用正火加表面淬火的热处理成本 不高。因此，在本次设计中我选用含钼1%，高锰 钢作为衬板。 封防尘装置 密封的目的在于防止灰尘，水分等进入轴承和相对运动的部件之间，如齿轮滚子 齿啮合处，同时又起到防止润滑油流失的作用。密封的好与坏直接影响到滚 （1） 粉碎能力为25到45吨。 2） 粉碎机转子的转速在900和1100r/间 （3） 粉碎机的最大物料给料粒度为：小于150） 粉碎机的最大排料粒度不能超过：105） 粉碎机的物料容许湿度小于9%。 6） 粉碎机的破碎程度为：中、细。 （7） 粉碎机的应用场所是：制砖厂。（8） 粉碎对象：页岩、煤矸石。 第 3 章 锤式粉碎机的结构参数和工作参数的选择和计算 本结构参数的计算与选择 子的直径和长度 （1） 转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的 尺寸之比为48，大型破碎机则近似取为2。由于1000800锤式粉碎机为中型粉碎 机，加工物料粒度150毫米。 所以转子直径D=50=975m，取D=10002） 转子长度视机器生产能力而定。 石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于1000800锤式粉碎机加工的矿物为 页岩、煤矸石这样一些中低等硬度的矿石，则转子长度L=D00000取L=800m。 要工作参数的计算 子速度 为了简化设计，锤式粉碎机不设变速箱。因此粉碎机转子的速度和所安装的电动 机的额定转速相同。转子转速用锤头的圆周速度来控制。转子的转速是锤式式粉碎机 的重要参数，转子转速可按下式进行计算：2n=60v/（31） 式中 v转子的圆周速度；D转子的直径； 由于上式没有反映出粉碎比这一因素， 所以按上式计算的转子圆周速度只作为 转子转速的参考。目前，锤式粉碎机的转子圆周速度的使用范围是1580m/s，通常， 粗碎时取1540m/s，细碎时取4080m/s。虽然转子速度越高，粉碎比越大，但锤头 磨损也越快，功耗也大。因此，在满足力度要求的情况下，转子的圆周速度应偏低。 由上分析可知： n=60v/由于是细碎此处v取52m/s）=6052/=虑到功率损耗取n=980r/产率 目前，锤式粉碎机还没有一个考虑了各种因素的理论计算公式，因此我们选用 经验公式来计算。 我们以粉碎中低等硬度物料来计算锤式粉碎机的生产率： 经验公式：Q=（3045）（32） 式中：D转子的直径，单位：m；L转子的长度，单位：m；矿石的松散比重，单位：t/m3由于本次设计中D=1000m；L=800m=矿石的松散比重取公式中的系数取中间值35； 则Q=351时。 根据计算结果，我们可以确定出1000800锤式破碎机的生产率为40吨/小时左右。 机功率 锤式粉碎机的功率消耗与很多因素有关，但主要取决于矿石的性质，转子的圆周 速度，粉碎比和生产能力。 目前，锤式粉碎机的电动机功率尚无一个完整的理论计算公式，一般是根据生产 实践或者实验数据而采用经验公式选择破碎机的电动机功率。 根据生产实践的实际来选择电动机功率N=（33） 式中：Q机器的生产能力，吨/小时K比功耗，千瓦/吨，比功耗视待粉碎物料的性质、机器的结 构特点和粉碎比而定。对中低等硬度的页岩锤式粉碎机取K=。粗碎时偏小取，细碎时偏大取。 本次设计要求将矿物细碎，因此比功耗偏大选取 （取K=），Q=时； 则N=W。 根据计算电动机功率的结果，综合各种要求，查表选择相异步电动 机（52711991、52721991）。型号为。电动机效率为92%，额定电 流为143A。 子转速与锤头重量锤式粉碎机转子的转速 n 和锤头的重量 m 是互相关联的。锤式粉碎机不是靠回转 不见的全部能量来粉碎物料的，而仅是靠锤头的动能做的功来完成物料的粉碎。锤头 的动能E=/2(34)式中 E锤头的动能，J；m锤头的质量，V锤头的圆周速度，m/s。V=(Dn)/60(35)式中 n转子转速，r/D转子旋转时，由于离心力的作用，锤头作辐射状，这时转子的外 端直径就以D（m）表示。 将式（35）代入式（34）中， 得E=（D2n2）/7200 （36） 锤头动能的大小与锤头的重量成正比，即锤头越重，锤头的动能越大，粉碎效率 越高，但是锤头的重量越大，旋转起来的离心力也越大，对锤式破碎机的转子的其他 零件都要产生影响，并且加快损坏，因此，锤头的重量不应该过重也不应该过轻，要 适中。正确的选择锤头的重量对粉碎效果和能量消耗有很大的影响。所以选择的锤头重 量一定要满足锤击一次性使物料块粉碎，并使无用功率消耗达到最小，同时，还必须 不使锤头向后偏倒。为此，必须使锤头运动起来产生的动能等于粉碎物料所需要的打 击功。如公式（36）所示： 转子上全部锤头每转一次所产生的动能Ea=D2n37200（37） 式子中转子圆周方向的锤头排数转子横向每排锤头的个数 转子每分钟a为：(100060)=(D2n3(1000607200)38)由于给料的不均匀和物料的松散比，实际，并不是全部锤头都能打着物料，其 中有些锤头空过。因此，公式（38）不必再乘以给料不均匀和物料松散系数。 全部锤头每分钟所产生的动能使式（38）与电动 机每分钟所发出的功率可认为全部锤头所产生的打击能够击碎加工物料。 亦即:72060100 21322 = = kknDN ag p2132510438 kknD Nm g = (39)式子中：锤式粉碎机的电动机功率，75D锤式粉碎机的转子直径，m，（D=1m）；转子圆周方向的锤头排数,；转子横向每排锤头的个数,；n锤式粉碎机的转速，n=980r/将上述数据代入，则： 194.0639801 75104381043832 52132 5 = = kknD Nm g 式（39）还只是考虑全部锤头运动起来产生的动能能够粉碎物料，而并没有考虑锤 头打击物料后，它的速度损失的大小，如果打击物料后，其速度损失过大，这会使锤 头饶自己的悬挂轴回转而不破碎物料，因而会降低锤式粉碎机的生产能力和增加无用 功。当然，锤头的打击物料产生的偏斜由于离心力而能够恢复到原来的位置，但必须 在第二次打击物料前恢复正常位置。所以，锤头打击物料后只能允许速度损失40%60%，据动量定理，可得：m1+m2）v2m1+v (310)式中：锤头重量，2最大物料块的重量，kgv锤头打击开始所具有的圆周线速度，m/10）.4）v1m/s （31） 由式（310）得：1 221 vvvmm - = （312） 把式子（31）代入（312）中211 121 m5.07.0)4.06.0( 4.06.0m ） （ ） （ = - = = vv vm其中，最大物料块质量m=v=53=5g/)锤头重量.5）8 4 章 锤式粉碎机主要零件的设计计算 轴的相关设计、计算与校核 轴的设计 对于只传递转距的圆截面轴，其强度条件为：=T/(06P)/n （41)式中： 轴的扭切实力，N/T转距N/极截面系数，d3对圆截面轴：d3/160.2d3P传递的功率，kwn主轴转速。r/许用扭切应力，N/T=9550000p/n=955000075/980730867（42） 对于既传递转距又承受弯距的轴，可用上式初步估算轴的直径；但必须把轴的许用扭切应力适当降低，以补偿弯距对轴的影响。将降低后的许用应力代入上式，并改 写为设计公式33 3.2.0105.9 npAnpd = t （43） 式中A=98107因为本设计中主轴的材料为35承受大载荷，大弯距。所以A取107又因为P=75n=980r/以 50980751073 = d 虑到破碎机所承受的转矩变化和冲击载荷变化很大，则取轴的最细处00细轴处的强度条件为：= ndP362.01055.9 = 980102.0 75105.9 36 =查表得35=4052N/=即细轴1004式粉碎机轴示意图 图4式粉碎机主轴图 主轴是锤式粉碎机支撑转子的主要部件，承受来自转子、锤头的重量、冲击力， 因此要求主轴的材质具有较高的强度和韧性，设计中采用的是35号硅锰钢锻造。主轴 的端面为圆形， 最大的直径为120毫米， 轴承处为110毫米。 锤架用bhL=3218750毫米的平键与轴连接。 轴的强度校核 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，由于锤式粉碎机在工作中承受冲击载 荷，而这种冲击载荷主要集中在打击物料的锤头处，为了计算方便，现将载荷简化为 作用于转子上的均布载荷。假设物料以某一角度与锤头碰撞（n=980 r/满 足。 第 5 章 锤式破碎机的主体结构设计 架 一台机器的结构对机器很重要，好的结构设计可以提高机器的生产率，延长机器 的寿命等等。机架是一台机器的骨架，它支持着所有的零件进行工作。由于锤式粉碎机是很容 易磨损零件的机器，它需要经常更换零部件。所以我们采用上下机架的结构。而上下 机架又分别用钢板焊接而成，然后再用螺栓将上下机架联结起来。上机架的上方留有 一个给矿口，给矿口应该向反击板一边靠近。因为这样可以使物料进入机体后便能在 锤头和反击板的作用下迅速的破碎。由于转子是在旋转下工作的，所以，矿物也会磨 损机架，那么我们就给机架的内壁加上衬板，衬板是用螺栓联结在机架内壁上的。如 下图所示，这样磨损严重的衬板就可以得到更换。最后在设计中，还在上下机架的两 侧靠了两个检查门，便于检修，调整和更换破碎轴。 图 5板示意图 击板 反击板和锤头一样都是锤式粉碎机中的工作部件。由于它承受着矿石的冲击，所 以很容易磨损。所以选择材料时也应该用反击板在粉碎矿物时，应该和下落的矿物有一定的角度，这样更有利于矿石的粉 碎。因为如果反击板和矿物下落速度方向一致，则矿物最多只受锤头打击以及锤头和 反击板的挤压，粉碎不足。而粉碎板有了一定的角度后，矿石的粉碎就充分多了。此 外反击板倾斜后，机内的容量增大，提高了生产率。当然，倾斜角度不易过大，根据 经验倾斜角度一般为30度，反击板本身不厚，但是为了防止反击板断裂在下面加固了 一层厚的铸铁。盘锤架 锤架是用来悬挂锤头的，它不起粉碎物料的作用。但粉碎机在运转时，锤架要和 物料接触造成磨损，所以锤架的材质也要求有一定的耐磨性，本设计中采用的是优良 的铸钢材质有较好的焊接性，局部出现磨损时，可进行补焊。 锤架在转子上起着连接主轴和锤头的作用。锤架是装在主轴上的，它是通过平键 与轴刚性地联在一起。圆盘锤架间装有间隔套、为了防止圆盘锤架的轴向窜动，两端 用圆螺母固定。销轴两端用开口销定位。每根销轴上装有 6 个锤头，所以锤头总数为 18。为防止锤头轴向窜动，锤头用锤靶连接。整个组成一个转子。 另外，主轴、锤头、锤架、锤头轴、飞轮以及压紧锤盘和滚动轴承组成了转子。 如下图所示 图 5子示意图 动轴承 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈装在轴径机座或 零件的轴承孔内。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。 保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。 滚动体与内外圈的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧 性。一般用合金钢制造。经热处理后硬度可达 5，工作表面须经磨削和抛光。 保持架一般用低碳钢板冲压制成，高速轴承多采用有色金属或塑料保持架。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，启动灵敏，效率高、润滑简便和易 于互换等优点。所以本设计我们选用滚动轴承。它的缺点是抗冲击能力较差、高速时 出现噪音，工作寿命也不及有液体润滑的滑动轴承。 接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都是与接触角 有关。滚动轴承与套圈接触处的法线与轴承径向平面 l 垂直于轴承轴心的平面 l 之间 的夹角称为公称接触角。径向平面于经轴承套拳传递给滚动体的合力作用线之间的夹 角称为接触角。公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。 滚动轴承按其承受载荷的方向或公称接触角的不同，可分为：（1）向心轴承，主 要用于承受径向载荷，其公称接触角从0 o o C；（2）推力轴承，只要用于承受轴 向载荷，其公称接触角从大于45 o o C。 按照滚动体形状，可分为球轴承和滚子轴承。滚子轴承又分为圆柱滚子、圆锥滚 子、球面滚子和滚针等。 按照工作时能否调心，可分为刚性轴承和调心轴承。能阻抗滚道间轴心线不准位 的轴承称为刚性轴承。一滚道是球面型的，能适应两滚道轴心尖的角偏差及角运动的 轴承称为调心轴承。 设计中我们使用的是调心滚子轴承。 从而查表得到型号为22316 58682003。 为了保证轴承在恶劣的工作环境下正常工作，用两个轴承箱体将轴承密封，在装配时 为了保证两个箱体的同轴度，可以用一组薄钢垫片调节。在相同外型尺寸下，滚子轴 倍。所以，在载荷较大或有冲击载荷时应选用滚子轴 承。由于接触角的存在，角接触轴承可同时承受径向载荷和轴向载荷。 第 6 章 锤式粉碎机的操作和维修 式粉碎机的基本操作法 动锤式粉碎机前应做好的准备工作： 1、粉碎机的主要零件：如锤头、反击板、检查门以及紧固螺栓是否完好。松动。 2、认真检查辅助设备如喂料设备、皮带、电机等设备是否完好。 3、粉碎腔有无杂物、若在粉碎腔中发现有块状物或金属物，应清除。 4、进行润滑油量检查。 5、做好上述工作后，发出开车信号，取得下一步工序同意后方能开机。 动操作的注意事项 1、在做好以上准备工作后，就可以启动粉碎机及电机，这时应控制好电流。2、粉碎机运转正常后，就可以开动喂料设备，向破碎机送入物料，并要根据料块 的大小和粉碎机运转情况，调节喂料机的喂料量，如料块大，粉碎机中物料较多时， 喂料量则要适当减少，反之可增加喂料量，通常粉碎腔中物料高度不要超过粉碎腔高 度的2/3。 3、 操作中必须注意均匀喂料，这样有利于粉碎产量的提高，同时物料的尺寸不 能太大，它们应该控制在150样不会造成锤头失速。 4、喂料过程要防止尖硬的金属物进入粉碎腔， 以免造成锤头和破碎轴等零件的损 坏。 5、电器设备自动跳闸后，若原因不明，严禁强行连续启动。 6、设备运转中要实行巡回检查，如发现以下情况，应立即停止工作 A 轴承温度高于70 o C B 发现不正常声音。 车注意事项 必须按生产流程停车，即先停止喂料，然后等物料全部破碎后停止粉碎机的工作。 停机后要作好清理和检查机器的各个部分的工作，认真作好设备生产记录。 全操作技术 持保护装置和报警装置的完好 一类是保护人生安全，如飞轮和传动装置的安全罩及护栅，进料口周围的栏杆。 另一类是保护机器本身用的，所以常称为锤式粉碎机的保险装置。 作和检修时应注意事项 1、严格按照启动顺序启动设备。 2、动前应先检查设备的情况，周围有无闲杂人员。 3、开车前必须发出启动信号。 4、设备运转时，严禁越过入料口栏杆。 5、设备运转时，不得触摸转动、摆动部件。