可逆反击锤式破碎机的设计毕业论文.doc

本科生毕业设计（论文）反击锤式破碎机的设计 Design of the Counter-hammer Crusher中国矿业大学2017年6月摘 要 可逆反击锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。本文叙述了破碎机的发展历史、分类，锤式破碎机的原理、分类、结构和特点，主要部件的参数设计，传动装置的选择与计算，轴及其零件的的设计计算，零件的安装、定位，并对个别的零件进行强度、寿命的计算，包括零件材料的选择，并对锤式破碎机的机架进行设计。本文还对反击锤的结构、尺寸和材质进行局部的改进，并且对反击板进行了一定的优化设计，优化设计后的反击板能充分利用破碎能，而且便于更换，减少维护成本。本次的设计的破碎机在实际生产中使得破碎装备的使用寿命，生产能力和安全系数得到大幅度的提升。该论文有图28幅，表5个，参考文献26篇。关键词：反击锤式破碎机；锤头；反击板；破碎；设计计算AbstractCyclonic static micro-bubble flotation is a new column separation method and device with China self-owned intellectual property. Reversible counter hammer crusher used in a large number of cement plants, power plants and other departments, so its design has a wide range of prospects and a wealth of experience can learn from. In this design, the development history, classification, hammer crusher principle, classification, structure and characteristics of the crusher are described. The parameter design of the main parts, the selection and calculation of the transmission, the design of the shaft and its parts Calculation, the installation of parts, positioning, and the strength of individual parts, life of the calculation, including the choice of spare parts, and hammer crusher rack design. In this paper, the structure, size and material of the counter hammer are improved locally, and the counterattack plate is optimized. The optimized counterattack plate can make full use of the crushing energy, and it is easy to replace and reduce the maintenance cost. The design of the crusher in the actual production makes the use of crushing equipment,Production capacity and safety factor has been greatly improved. There are 28 figures, 5 tables and 26 references in this article. Keywords: Counterattack hammer crusher; Hammer ; Counterattack plate; Crushing; Design and calculation 目 录摘要目录III1绪论11.1课题研究的目的和意义11.2破碎机的国内外研究概况11.3碎煤行业发展状况31.4反击锤式破碎机目前的国内外研究水平81.5矿石的力学性能与破碎机的选择92总体结构设计112.1主要部件的介绍112.2方案的确定设计132.3给定的原始数据152.4结构创新与改进153机器的主要参数设计计算163.1 主要参数的选择和相关设计163.2主要工作参数的设计计算184反击锤式破碎机主要结构的设计204.1V带及带轮的设计204.2飞轮的设计计算254.3主轴的设计检验及其上零件设计264.4部分零部件上的公差和配合344.5锤头的设计364.6锤子架与转盘尺寸415反击锤式破碎机破碎腔与箱体425.1破碎腔的设计425.2蓖条位置调整弹簧的选择445.3箱体的结构设计445.4 肋板的设计456机器安装维护466.1反击锤式破碎机的安装466.2锤式破碎机的使用与维护477设计优化497.1锤子问题497.2反击板的优化问题50参考文献51翻译部分52 ContentsAbstractContentsIII1 Introduction11.1 Purpose and significance11.2 Research situation of crusher11.3 The development status of coal mining industry31.4 Research situation of reversible counter hammer crusher81.5 Mechanical properties of ore and selection of crusher92 The design of overall structural112.1 Introduction of crusher112.2 Design132.3 Raw data152.4 Structural innovation and improvement153 The main parameters of the machine design163.1 Parameter selection and related design163.2 Design of operating parameters184 The design of main structure of the hammer crusher204.1 The design of V belt and pulley204.2 Flywheel design254.3 The design of spindle and part264.4 Tolerance and coordination344.5 The design of hammer364.6 The size of hammer frame and turntable415 The design crushing chamber and box425.1 The design of crushing chamber425.2 The choice of poles position adjustment spring445.3 The design of box445.4 The design of ribs456 The installation and maintenance466.1 The installation of the hammer crusher466.2 The maintenance of the hammer crusher477 Design optimization497.1 Hammer497.2 Counterattack board50References51Translation52VII1 绪论1 绪论1 Introduction1.1课题研究的目的和意义（Purpose and significance） 破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。根据工艺要求，煤的粉碎通常采用反击式破碎机或可逆锤击式破碎机，但是根据一些焦化厂的调查，反击式破碎机往往细度达不到生产要求，可逆锤击式破碎机由于设置筛条极容易发生堵塞现象，严重影响破碎产量以至影响生产。焦化厂家急需一种细度、产量都能达到要求的新型破碎机，来保证新的焦炭生产线上工艺流程畅通、焦炭产量稳定和质量优良。根据这种情况，破碎机行业研制出一种新型破碎机一可逆反击锤式破碎机（PCFK）,该机综合了前两种机型的优点，它具有设计方案先进、结构紧凑、出料均匀且不堵料、产量稳定等优点。本机适用于破碎中等硬度脆性物料，如原煤及其他脆性物料等，进、出料颗粒可根据用户条件和要求进行调整。主要用于电厂循环硫化床锅炉、炼焦厂、钢铁厂等进行煤的破碎。但是，目前可逆反击锤式破碎机还缺凡理论研究和理论分析，没有理论指导的产品，很难在现有基础上共性能有较大提高和改进。 综上所述，本课题为进一步设计更高性能的可逆反击锤式破碎机提供了理论依据。1.2破碎机的国内外研究概况（Research situation of crusher） 现代工程将需要越来越多的高纯超细粉碎，超细粉碎技术在高技术研究开发中将起着越来越重要的作用。虽然一些高纯超细粉体可以通过化学合成法制备，但成本过高，至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械粉碎方式，用机械粉碎方式制取超细粉体所依赖的超细粉碎与分级技术的难度不断增大，其研究深度永无止境1。超细粉碎技术是多方面技术的综合，其发展也有赖于相关技术的进步，如高硬高韧耐磨构件的加工，高速轴承，亚微米级颗粒粒度分布测定等4。因此，发展和研究主要是以下儿个方面。1.提高和改进粉碎设备，以提高效率，降低能耗。 因为粉碎技术的关键是设备，因此，要提高粉碎技术，首先要开发新型粉碎设备。如日本的MICRO超细磨，它是一种利用射流冲击的高压均化器和射流粉碎机，该种设备已经在非金属矿行业中得到应用2。这类设备利用高压射流的强大冲击力，使得被粉碎物料沿层间解离或在缺陷处爆裂，达到超细剥片的目的。 因此这类设备适用于云母，高岭土等脆性、低硬度和层状结晶的非金属矿的超细粉碎或剥片，其特点是能耗低，噪音小，处理能力大，占地面积小。其次是引用先进的技术手段进行传统设备的改造，如气胎离合器、动FD压轴承、机械手段等6。 在我国，机械冲击式超细粉碎设各发展较快3，部分设备在性能方面与国外同类设备和近，甚至还有其新特点，但目前机械冲击式超细粉碎设备品种和机型还较少，设备易磨损件的寿命与国外同类设备相比仍有一定差距，主要因素是材质和加工精度的问题4。为适应具体行业的需要。耐磨、耐高温、少污染的冲击粉碎机颇受欢迎，为此，首先应加强材料性能的研究，以解决耐磨、耐冲击、耐高温等材料的选择；其次是提高工作转速和处理能力，保证在较小的空间内产生弧烈的粉碎作用:再次与分级技术相结合，以缩短成品物料在机内的停留时间，控制产品细度;同时重视超细粉碎技术的基础研究，加强机型设计.结构尺寸计算，材料选择等墓础性研究.最后注惫强化降温冷却，以适应热敏性物料的粉碎。2.设备与工艺研究开发一体化。 超细粉碎与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标，规格型号多样化，而不存在对任何物料都是高效万能的粉碎设备。3.开发研究与超细粉碎技术相关的粒度检测和控制技术。 超细粉碎的破碎粒度检测和控制技术，是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。粒度测试仪器及测定与控制技术.是与超细粉碎技术密切相关的，必须与这些领域的专家联合攻关。超细粉碎在朝着纳米级方向进军，与此相关的低污染、耐磨材料和纳米级粉体的分散及评价将成为巨大的技术障碍，在这方面的研究将会受到重视。4.重视超细粉碎基础理论的研究。 基础理论的研究对于超细粉碎技术的开发和应用极为重要。其内容包括:微细粉体粒子的粒度与表面物埋化学特性，对粉碎过程的描述，不同超细粉碎方法在不同粉碎环境中的能耗规律，粉碎效率，产品细度与能量利用率，以及对粉碎物料的晶体结构和物理化学性能等的影响。粉碎时的物理化学环境以及助磨剂、分散剂等产品细度，物化性能以及粉碎效率的影响等。根据不同超细粉碎方法对物料晶体结构及物化性能的影响不同，给合物料的用途，选择合适的超细粉碎工艺设备，可以避免因超细粉碎加工给物料的使用性能带来不利的影响，或利用超细粉碎加工技术对粉体物料进行选择性的机械激活，例如，通过适度地添加助磨剂，有目的地改善超细粉碎的物理化学环境。以提高粉碎效率并降低能耗等等。 近年来，由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展，促使国外研究人员对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃。在先进的工业化国家，微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期，而进入成熟、配套、完善的阶段，设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主耍表现在产品微细化、微粉功能化、设各自动化、节能新工艺和新设备及低污染高弧度材料的应用等方面。我国自20世纪80年代以来，人们对粉碎工程的研究较为活跃，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。80年代中期，对粉碎机的研究大规模兴起，当时主要注意力在两方面一方面是对湿式超细粉碎机、搅拌球磨机和塔式磨机的研究:另一方面是对干式气流粉碎机的研究。当时，我国土要以引进国外先进的设备和技术为主，同时，国内技术人员进行了大量研究开发工作，经过十几年的努力，国内已能生产各种气滞磨、高速冲击磨、搅拌磨、振动磨，有的设各在性能上己接近国外同类设备的水平。但总的说来，与国外的先进技术设各相比，我国的粉碎技术仍存在一些问题： 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。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各与粉碎设各配套。1.3碎煤行业发展状况（Current situation of coal mining industry）1.3.1碎煤作业主要有以下要求 1.适应入选粒度的要求 精选机械所能处理的煤炭粒度是有一定的范围的超过这个范围的大块要经过破碎后才能洗选。例如，目前我国的跳汰机一般要求入选粒度在50mm以下，大于这个级别的块煤都要先经过破碎使煤料粒度达到50mm以下。 2.处理夹研 煤有些煤块是煤与砰石夹杂共生的夹研煤，为了从中选出精煤，需要将它破碎成更小的粒度，使煤和砰石分离。最常见的情况就是把主选机选出的中煤破碎到13mm或6mm以下，然后送入再选机再选。 3.满足用户对物料粒度的要求，把选后产品或煤块破碎到客户要求的粒度根据破碎产品的粒度，破碎作业可以划分为粗碎(把物料破碎到知50mm以上)、中碎(把物料破碎到6mm-25mm)、细碎(把物料破碎到1mm - 6 mm)、粉碎(把物料破碎到1mm以下) 。破碎作业还可根据其在生产系统中的地位分为准备破碎和最终破碎。准备破碎是为下一作业要求的粒度进行破碎的作业:最终破碎是将煤破碎到商品煤要求粒度的作业。物料破碎主要采用机械方法。基本的破碎方式有以下几种： 1.压碎。当两个进行破碎的工作面靠近时，使夹在其间的物块因受挤压而破碎口此法多用于硬度较大的物块(如硬煤及流入的研石)的破碎。图1-1 压碎Figure 1-1 Crush 2.劈碎。将物块放在两个帝有尖棱的工作面之间，当两个工作面靠近时产生劈力，尖棱劈入物块，使其裂开。此法适用于脆性较大硬度较小的物块的破碎口。图1-2 劈碎Figure 1-2 Split3.折断。使物块因受弯曲作用而断开。此法适用于破碎脆而硬的物块。图1-3 折断Figure 1-3 Broken 4.击碎。物块受冲击力作用而破碎。此法适用于破碎脆性物块。 图1-4 击碎Figure 1-4 Shattered5.磨碎。当破碎工作面在物块上相对滑动时，物块表面受研磨作用，并被逐渐磨剥掉而成碎末。此法用于要求破碎产品是粉末的情况。在各种破碎机中，往往是以一种破碎方式为主，同时伴有其他破碎方式。图1-5 磨碎Figure 1-5 Grinding 1.3.2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（1.1）来计算 （1.1） 式中：矿块长度，mm 矿块宽度，mm 矿块厚度，mm 等直径矿块的粒度很小时，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（1.2）来计算 （1.2） 式中：矿粒体积，m3； 矿粒质量，kg； 矿粒密度，kg/m3 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下层筛面上的物料，其粒度既不能用d1表示，也不能用d2表示。当粒级的粒度范围很窄，上下层筛孔尺寸之比不超过1.414时，则此粒级的平均直径可用式（1.3）来计算 （1.3） 也可以用d1d2或 -来表示粒级的粒度。1.3.3碎煤行业常用设备1.颚式破碎机 颚式破碎机工作原理:颚式破碎机尽管有多种结构形式，但其工作原理是基本相同的，即通过动颚周期性运动来破碎物料。颚式破碎机在动颚绕悬挂中心轴向固定颚摆动的过程中，位于两颚板之间的物料便受到压碎、劈裂和弯曲等综合作用，当压力超过物料所能承受的强度时，即发生破碎。反之，当动颚离开固定颚向相反方向摆动时，物料则靠自重向下运动。动颚的第一个周期性运动就便物料受到一次压碎作用，并向下排送一段距离。经若干周期后，被破崐碎的物料便从排料口排出机外。颚式破碎机的构造:颚式破碎机的结构比较简单，主要由机架、工作机构、传动机构、调节装置、保险装置和润滑系统等部分组成。复摆颚式破碎机与简摆颚式破碎机相比，其优点是结构更简单、紧凑；动颚及机架的轴承采用滚动，轴承摩擦小，此外动颚上部水平行程大，可以满跳矿石破碎时所需的压缩量，而且动颚向下运动时有促进排矿之作用，故其生产率比简摆型高30%左右。缺点是动颚的下部垂直行程大，使破碎板磨损加快，而且加重了产品的过粉碎现象，使非生产能耗增加。图1-6颚式破碎机Figure 1-6 Jaw crusher颚式破碎机的优点是工作可靠，能进行坚硬物料的破碎。共缺点是由于间断工作、靠自重进行排料，所以该机型的处理能力较低:在进行煤的破碎时，粉煤比齿辊式破碎机要多。颗式破碎机适用于砰石含量大而硬或黄铁矿较多的原煤的破碎。2.齿辊破碎机 齿辊式破碎机适用于煤炭、冶金、矿山、化工、建材等行业更适用于大型煤矿或选煤厂原煤(含矸石)的破碎。齿辊式破碎机破碎能力大，电动机与减速器之间用限距型液力偶合器联接，防止动力过载，传感器过载保护，安全可靠。齿辊间距液压调整，齿辊轴承集中润滑。齿形优化设计，拉剪力选择破碎，高效低耗，出粒均匀。齿辊式破碎机具有体积小，破碎比大，噪声低，结构简单，维修方便的优点,生产率高(比我国现在2PGC齿辊式破碎机生产率高-2倍)，被破碎物料粒度均匀，过粉碎率低，维修方便，过载保护灵敏，安全可靠等特点。图1-7齿辊破碎机Figure 1-7 Roller crusher3.锤式破碎机 锤式破碎机是利用高速回转的锤头的打击作用进行破碎的。适用于破碎脆性材料，可将煤破碎到13mm-3mm以下。而且保证产物中不混入过大粒度的颗粒，在选煤厂多用于中煤的中碎和细碎作业。锤式破碎机按转子数目分为单转子式和双转子式两类。单转子锤式破碎机又分为可逆转式和不可逆转式两种。选煤厂多使用单转子锤式破碎机。 锤式破碎机的工作原理是:当转子高速回转时，由于离心力的作用，锤头呈放射状，当物料由破碎室上部给入后，受到高速锤头的打击并被抛向机体内壁的破碎板上，在破碎板上物料经再次碰击破碎后落到下面蓖条上，小于蓖条间隙的细粒物料从蓖条间隙中排出，蓖条上面的物料继续被锤头打击、挤压或磨剥，直至全部透过蓖条为止。当硬杂物进入破碎腔时，在锤头的打击下，硬杂物排至筛板的末端，定期由特设的孔中取出，以防锤子和筛板损坏。与其他类型破碎机比较，锤式破碎机的优点是结构简单、机构紧凑、生产能力大，破碎比大和动力消耗少等。主要缺点是物料水分高时蓖条易堵塞:锤头和蓖条的磨损也较快;此外，如果转子没有进行平衡，在高速回转时将产生有害的振动:如果锤头不符合打击平衡的要求，也将产生有害作用力，额外地消耗能量和降低轴承的寿命。图1-8锤式破碎机Figure 1-8 Hammer crusher4.反击式破碎机 反击式破碎机也是利用冲击破碎的原理进行破碎的机器。反击式破碎机从结构形式看，有些像锤式破碎机，但有许多重要区别:1)反击式破碎机的锤头刚性地固定在转子上，破碎时能充分利用整个转子的能P,有利于破碎大块物料。2)反击式破碎机有反击装盟和较大的破碎腔，物料的破碎不仅靠锤头冲击，而且也利用物料与反击板的冲击以及物料在破碎腔内的相互碰撞。3)破碎机的底部没有蓖条，破碎产物的粒度由反击板和锤子间的间隙决定，所以能够避免潮湿物料堵塞蓖条的现象。 转子反击式破碎机，该机主要由上机体、下机体、转子和反击板等部分组成。电动机通过三九胶带传动驱动转子高速回转:转子上固定着3个锤头。转子用键固定在主轴上，主轴两端借助滚动轴承支承在下机架上。反击板一端通过悬挂轴铰接于机架上部，另一端用吊环螺栓通过球面垫圈支承在机架上的锥面垫圈上。反击板呈自由悬挂状态:置于机休内部。调节吊环螺栓上的螺母。可以改变反击板和转子的间隙。当不能破碎的物料(如铁块)进入机器时，反击板受到较大的压力，使羊眼螺栓向土及向后移开，并将铁块等物排出，以保护机器不被损坏。然后，反击板在自重作用下，又恢复到原来位置，以此作为保险装置.反击式破碎机的破碎过程如下:物料由给料口给入破碎腔，受到锤头的冲击并以很大速度抛向第一反击板，再次受到冲击破碎，然后又从反击板弹回到睡头打击区，继续重复上述破碎过程。经过多次反复冲击后的物料就进入第二反击板与转子形成的破碎腔，再经过数次反复冲击。物料在锤头和反击板间的往返途中，还有相互碰撞的作用。物料在多次冲击下，沿本身的节理界面产生裂缝而碎成小块，最后由机体下部排出这种破碎机的优点:利用冲击原理进行破碎，使物体沿脆弱面碎裂，破碎效率高，能量消耗少，产量大，产品粒度均匀;破碎比大，可将33mm的入料破碎到3mm以下;结构简单，制造方便:具有选择性破碎的特点，即密度大的物料破碎后粒度小，密度小的物料破碎后粒度较大。反击式破碎机的主要缺点是锤头磨损较快，而且粉尘较大。反击式破碎机可用作物料的粗、中、细碎，在选煤厂可用在原煤和中煤的破碎上。图1-9反击破碎机Figure 1-9 Counterattack crusher1.4反击锤式破碎机目前的国内外研究水平（Research situation of the counter hammer crusher） 物料的破碎是许多行业(如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等)产品生产中不可缺少的工艺过程。由于物料的物理性质和结构差异很大，为适应各种物料的要求，破碎机的品种也是五花八门的。二十世纪八十年代初，针对焦化、煤气、电力工程的需要，机械制造行业对煤的细碎设备进行了更新改造，产生了第一代PCK可逆锤式破碎机，解决了八十年代煤的细碎问题;进入九十年代，由于焦炭行业捣固焦工程和电力行业环保型循环硫化床锅炉建设的需要，对煤的破碎粒度曲线提出了更高的要求。针对新的市场需求，国内外研制出了各种类型的可逆反击锤式破碎机。 河南红星矿山机器有限公司生产的立式复合破碎机主要适用于建材、矿业、冶金、化工工业破碎石灰石、熟料、煤及其它矿石，其抗压强度不超过140兆帕湿度不大于15%。生产能力大:破碎比高，能耗低:密封性能好，运转平稳;维护方便，但是该设备对于破碎物料湿度的要求较高，在破碎物料湿度不能满足要求时。其破碎将不能进行或影响生产效率。洛阳天信矿山机械制造有限公司生产的PFCD, PFCH、PFC系列破碎机适用于破碎中等硬度以下物料。如石灰石、煤、石膏等，物料水分应小于15%。主要用于水泥厂、焦化厂、电厂的物料粉碎。它具有高效、节能、维修简单、易损件少、寿命长、整机可靠性高，并具有反击式、锤式和环锤式的多重优点。 我国榆林煤炭公司开发研制的PFCH和PFC系列复合式破碎机是在原有锤式、环锤式、反击式破碎机的签础上研发并经过工业鉴定的新型专利。山东山矿机械有限公司经过与德国奥贝玛公司、德国法姆公司、美国宾夕法尼亚破碎机公司、日木晋机公司和韩国仁川制铁机械公司的交流，吸取了国外同类型破碎机的技术特点，研制开发一种新型PCFK破碎机(可逆反击锤式破碎机)，该机综合了反击式破碎机和锤式破碎机的优点，它具有设计方案先进、结构紧凑、产P高且稳定、破碎粒度调节范围大、对物料水分适应性强、出料均匀、排料畅通等特点;另外，该机型还可配各减振装置、加热装置、温度及振动监控盘、变频调速系统，整机性能有了较大改善和提高.是目前国内碎煤效果较好的破碎机。1.5矿石的力学性能与破碎机的选择（Mechanical properties of ore and selection of crusher）矿石都由许多矿物组成，各矿物的物理机械性能相差很大，故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时，才会有好的破碎效果。对硬矿石，采用折断配合冲击来破碎比较合适，若用研磨粉碎，机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石，采用劈裂和弯折破碎较有利，若用研磨粉碎，则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。常见的软矿石有：煤、方铅矿、无烟煤等，它的抗压强度是24Mpa,最大也不超过40Mpa。普式硬度系数一般为24，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是120150Mpa，普式硬度系数一般为1215，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为1520。可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式，以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。 破碎过程，必须是外力对被破碎物料做功，克服它内部质点间的内聚力，才能发生破碎。当外力对其做功，使它破碎时，物料的潜能也因功的转化而增加。因此，功率消耗理论实质上就是阐明破碎过程的输入功与破碎前后物料的潜能变化之间的关系。为了寻找这种能耗规律和减小能耗的途径。许多学者从不同的角度提供了若干个不同形式的破碎功耗学说。目前公认的有：面积学说，体积学说，裂缝学说。我们只做简单的介绍：1面积学说：1867年，外国人提出的，破碎消耗的有用功与新生成的物料的表面积成正比。2体积学说：1874年，俄国基尔皮切夫与18885年的基克先后独立提出，外力作用于物体发生变形，外力所做的功储存在物体内，成为物体的变形能。但一些脆性物料，在弹性范围内，它的应力与应变并不严格遵从虎克定律。变形能储至极限就会破裂。可以这样叙述：几何形状相似的同种物料，破碎成同样形状的产物，所需的功与她们的体积或质量成正比。3裂缝学说：1952年，Bond和中国留美学者王仁东提出的。外力使矿块发生变形，并贮存了部分变形能，一旦局部变形超过了临界点，则产生垂直与表面的断裂口。断裂口形成后贮存在料块的内部的变形能就释放，裂口扩展成新的表面。输入功一部分转化为新的生成面的表面能，另一部分因分子摩擦转化为热能释放。所以，破碎功包括变形能和表面能。变形能和体积成正比，表面能和面积成正比。三个学说各有一定的适用范围，实验研究表明：粗碎时，体积学说比较准确，裂缝学说与实际相差很大。细碎时， 面积学说比较准确，裂缝学说计算的数据较小。粗碎、细碎之间的较宽的范围，裂缝学说较符合实际。只要正确的运用它们，就可以为分析研究破碎过程提供理论根据和方法。442 总体结构设计2 总体结构设计2 The design of overall structural2.1主要部件的介绍（Introduction of crusher） 考虑到上章所述的可逆反击锤式破碎机的特点和应用范围，故采用如下设计方案：图2-1机壳示意图Figure 2-1 Case diagram它有机壳、转子、筛条、反击板和入料口等部分组成。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。本次设计以主轴为设计中心，转子和主轴以平键联接，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紧固，以约束其它两个自由度。转子由各圆盘组成，各圆盘沿主轴均匀排列，每两个圆盘，通过销轴悬挂锤头。主轴两端支撑在滚动轴承上。电动机与小带轮连接，带动主轴转动。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。排料筛条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上。侧板下端装有拉紧弹簧，借弹簧的拉紧力，可防止物料冲击筛条，起到减震的作用。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，未被破碎了的物料，就落到此筐内。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衬板。锤头用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性，有的锤头表面涂上一层硬质合金，有的采用高铬铸铁。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。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。图2-2破碎机篦条Figure 2-2 Crusher bar 2.2方案的确定设计（Design）破碎过程大体是这样的:落下的物料进入破碎机后，遇到高速旋转的锤头;中击而被打击到破碎机进口处的可调耐磨齿板上，进行首次破碎，破碎后颗粒基本相同的物料均匀的进入主破碎腔内，进行二次主破碎，在主破碎腔内已被均化的物料颗粒从锤头再次获得动能.高速冲向反击腔内部的锯齿形衬板上，经过锯齿衬板的向上反弹，再次被锤头破碎，与此同时物料还受到彼此间的撞击而破碎，如此反复循环.在反击腔内多次破碎，最后被破碎的物料从出料口排出，细碎了的物料即为产品。2.2.1动力机构 设计采用三相异步交流电动机。1.Y3系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形，散热片呈垂直，水平平行分布，全部采用铸铁结构。另外H63112还兼有铝合金压铸结构。 2.本系列电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁结构，另外H63112还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修，H180及以上增设了不停机的注油装置。 3.接线盒防护等级为IP55。为了减轻电机重量，H63280接线盒用铝合金压铸(也可用铸铁件)，H315355使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置，H160及以上机座考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为加密封盖，另一种为锁紧密封。接线盒一般位于机座顶部，并可以四面出线，另外H80355铸铁机座的接线盒还可以位于机座侧面。2.2.2传动机构各种传动的特点：A：齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。B：带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。三角带传动工作时带放在带轮上相应的型槽内，靠带与型槽两壁面的摩擦实现传动。三角带通常是数根并用，带轮上有相应数目的型槽。用三角带传动时,带与轮接触良好,打滑小,传动比相对稳定,运行平稳。三角带传动适用于中心距较短和较大传动比(7左右)的场合,在垂直和倾斜的传动中也能较好工作。此外，因三角带数根并用，其中一根破坏也不致发生事故。它是由强力层、伸张层、压缩层和包布层制成的无端环形胶带。强力层主要用来承受拉力，伸张层和压缩层在弯曲时起伸张和压缩作用，包布层的作用主要是增强带的强度。三角胶带的截面尺寸和长度都有标准规格。此外，尚有一种活络三角带,它的截面尺寸的标准与三角胶带相同,而长度规格不受限制，便于安装调紧，局部损坏可局部更换，但强度和平稳性等都不如三角胶带。三角带常多根并列使用，设计时可按传递的功率和小轮的转速确定带的型号、根数和带轮结构尺寸。C：链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高;传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小;所需张紧力小，作用于轴上的压力小;能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有:仅能用于两平行轴间的传动;成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。特点与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。 由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。链传动广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。 综上所述选传动方案，选v带配飞轮为传动装置。V带和带轮有两种尺寸制，即有效宽度制和基准宽度制。基准宽度制是以V带的节宽为特征参数的传动体系。普通V带和SP型窄V带为基准宽度制传动用 带。按GB/T11544-97规定，普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，截面高度与节宽的比值为0.7；窄V带分为SPZ、SPA、SPB、SPC 四种，截面高度与节宽的比值为0.9。V带轮的材料和结构制造V带轮的材料可采用灰铸铁、钢、 铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。带轮由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成。V带轮按轮辐结构不同分为四种型式。本文机构设计方案图如下图：图2-3传动简图Figure 2-3 Drive diagram2.3给定的原始数据（Raw data） （1） 破碎能力不小于50t/h。 （2）破碎机的最大物料给料粒度为：小于200。 （3）破碎机的最大排料粒度不能超过：10。 （4）破碎机的物料容许湿度小于9%。 （5）破碎机的破碎程度为：中、细。 （6）破碎机