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1 矿山机电毕业论文1 矿山机电毕业论文25 矿山机电专业毕业论文大纲45 带式输送机设计49 矿井通风设计31 矿山机电专业毕业综合实践报告46 MG300/700WD 交流电牵引采煤机截割部传动设计 82 矿山机电毕业论文矿山机电毕业论文 目 录 第一章 概述 1 1.1 采煤机发展的历史采煤机发展的历史 1 1.2 我国采煤机我国采煤机 30 多年的发展进程多年的发展进程 2 1.3 采煤机的发展趋势采煤机的发展趋势4 1.4 采煤机的类型及主要组成采煤机的类型及主要组成 6 第二章 总体方案的确定8 2.1 MG400/900-3.3D 型采煤机简介型采煤机简介8 2.2 摇臂结构设计方案的确定摇臂结构设计方案的确定9 2.3 截割部电动机的选择截割部电动机的选择9 2.4 传动方案的确定传动方案的确定9 第三章 传动系统的设计12 3.1 各级传动转速、功率、转矩的确定各级传动转速、功率、转矩的确定12 3.2 齿轮设计及强度效核：齿轮设计及强度效核： 13 3.3 轴的设计及强度效核轴的设计及强度效核 24 3.4 截割部行星机构的设计计算截割部行星机构的设计计算 31 3.5 轴承的寿命校核轴承的寿命校核53 3.6 花键的强度校核花键的强度校核54 第四章 采煤机的使用与维护56 4.1 采煤机使用过程中常见故障与处理采煤机使用过程中常见故障与处理56 4.2 大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 57 4.3 采煤机轴承的维护及漏油的防治采煤机轴承的维护及漏油的防治 58 4.4 煤矿机械传动齿轮失效的改进途径煤矿机械传动齿轮失效的改进途径60 4.5 硬齿面齿轮的疲劳失效及对策硬齿面齿轮的疲劳失效及对策64 2 摘 要 G300/700-WD 型采煤机适用于 1.6-3.3m 中煤层的开采。它采用了当今国内外的一些比较先 进的技术，例如变频技术、机载操作站操作等。这款采煤机的的设计生产和使用，能大大 的提高采煤的效率，对降低工人工作的强度，提高年产量都有很大的帮助。采煤机截割部 主要由箱体、原动机、输出轴、减速部分、除尘及冷却系统。润滑系统等组成，采煤机截 割部减速器主要是由固定减速器和摇臂行星减速器两部分组成，截割部承担截煤和装煤任 务，是采煤机的主要部件之一，通过对截割部设计的完善，从总体上提高了我国对中煤层 的开采效率 关键词：截割部；采煤机；减速箱； 3 前言 在 20 世纪 70 年代初期，国外部分厂商开始在煤矿机械上使用电气调速技术，用于改进采 机械设备的牵引方式。美国 JOY 公司研制成功了 1LS 多电机横向布置直流电牵引采煤机， 此后又陆续研制了 2LS-6LS 等型多电机横向布置电牵引采煤机。7LS5 采煤机总功率 1940kW,牵引速度 30m/min,采用 JOY Ultratrac2000 型强力销轨无链牵引系统,加大销轨节距 和宽度,并采用锻造销排,装备了与 6LS5 型通用的 JNA 机载计算机信息中心,具有人机通讯 界面、故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功能。 波兰在与中国合作研制成功 KSE-344 型薄煤层交流电牵引采煤机的基础上，陆续开发了 KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S、KSE1000 型等交流电牵引采煤机。采 煤机截深有 630mm 提高到 8001000mm。 采煤机发展的历史 1、我国采煤机的发展历史 从上世纪八十年代开始，我国进入了采煤机发展的兴旺时期，在 广泛吸取国外先进技术的 同时，不断的实践创新，锐意进取，重视采煤机成系列的开发，不断矿大使用范围，同时 推广使用无连牵引，是采煤机工作更平稳，使用更更安全。在九十年代，电牵引技术逐渐 成熟，多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机发展的主流，为提高生产效率立 下了汗马功劳。 随着科技的进步，开发高产高效矿井综合配套设备已成为我国煤炭科技发展的主流：大功 率、大截深电牵引采煤机被广泛的开发和使用，一些世界前沿的先进技术也被用到了采煤 机的开发应用中，如变频技术，远程监控、无线遥控等等，为更好的服务我国煤矿事业奠 定了坚实的基础。 1991 年 ，煤炭科学总院上海分院与波兰合作，在国内率先研制成功了我国第一台交流 变频调速技术的薄煤层爬底板采煤机后，上海分院又先后研制成功了截割电机纵向布置的 交流电牵引采煤机、截割电机横向布置的适用于中厚和较薄煤层的交流电牵引采煤机，并 成功应用于晋城、淮南、徐州、大同等矿务局。 到目前为止，国内采煤机生产厂家均对交流电牵引采煤机进行了大量的研究开发。上海 分院研制的 MG 系列电牵引采煤机已形成 9 大系列共几十个品种，现正在开发装机功率达 1800kw 的交流电牵引采煤机；太原矿上机器厂与上海分院合作，将 AM500 液压牵引采煤 机改造成 MG375/830-WD 型交流电牵引采煤机后，又与兖州矿业集团合作，研制成功了 MGTY400/-3.3D 型交流电牵引采煤机；鸡西煤机厂与上海分院合作将 MG2300-W 型液 压牵引采煤机改造 MG300/360-WD 型交流电牵引采煤机后，又开发了 MG200/463 型、 MG400/985 型交流电牵引采煤机；辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功了我国首台应 4 用电磁转差离合器调速技术的 MG668-WD 型电牵引采煤机；无锡采煤机厂与中纺机电研 究所合作，开发研制成功了国内首台应用开关磁阻电机调速技术的 MG200/500-CD 型电牵 引采煤机。 采煤机发展到现在，随着各项技术的掌握，我国将在以下方面进行攻关研究，力争赶上世 界先进水平： 1.1 大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究； 1.2 大功率采煤机的工况监制。故障诊断于控制系统的研究； 1.3 为最大限度的利用我国能源，着力研制发展薄煤层采掘机； 1.4 应用高新技术，严格管理，提高可靠性. 在电牵引采煤机的研制领域，我国虽然取得了一些客观的成绩，但与目前与国外先进的 采煤机相比，再总体参数性能方面尚有较大差距，某些关键部件的性能、功能、适用范围 还亟待完善和提高，尤其是线监控、故障诊断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感 器等智能化技术和机械部件的可靠性、寿命与国外的相比差距很大，此外，我国在采煤机 的机械结构参数设计、加工制造和材质性能上与国外先进水平也有较大的差距。因此，为 提高产品质量，采煤机的机械传动系统理论设计尚需加大研究力度。 2、采煤机的发展趋势 80 年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能参数、可靠性和易维修性上都有很大的改进。归 结起来，滚筒式采煤机有以下特征和发展趋势： 2.1 增大功率和能力 为了适应综采工作面高产、高效和在不同地质条件下快速截割煤岩的需要，不论厚、中厚 和薄煤层的采煤机均在不断增大装机功率和生产能力。 2.2 电牵引采煤机已成为主导机型 目前电牵引采煤机已成为德国、英国、美国、日本和法国等主要生产国的主导机型。 2.3 增大牵引速度和牵引力，并改进无链牵引机构 为了适应综采高产高效的要求，近代采煤机的牵引速度和牵引力都有较大的增大。 2.4 机器的结构布置有新的发展 近年来不断发展和研制出了多机横向布置、部件可侧面拉装的整机箱式机身、纵向布置 采煤机的牵引部和截割部合为一个部件、破碎机采用单独电动机传动、改进挡煤板传动装 置、无底托架或不用整体底托架等新的结构布置方式。 2.5 截割滚筒的革新和改进 截割滚筒的改进是围绕增大截深、减低煤尘、增大块煤率和提高寿命等目标进行的其主 要改进有增大截深、采用强力截齿、增大块煤率和减少煤尘生成、滚筒设计 CAD、高压水 射流喷雾降尘和助切、加固滚筒结构等方面。 2.6 扩大采煤机的使用范围，不断开发难采煤层的机型 薄煤层、厚煤层、硬粘并有夹矸煤层、大倾角、破碎顶板等难采煤层的机型的发展有， 开发出了薄煤层、厚煤层、大倾角、短机身、窄机身等机型。 2.7 提高采区工作电压 80 年代以前，各国采区工作面设备电压多为 1000V 左右。随着综采设备向大功率发展， 目前采煤机最大功率达 1220kW ，截割电机最大功率达 6000kW，刮板输送机最大功率达 1125kW，驱动电机最大功率达 525 kW，加上工作面长度的不断增长，所以必须提高采区 的供电电压，目前各国生产的大功率采煤机，其供电电压一般为 2300、3300、4160 和 5000V 等几档。 2.8 采用微电子技术，实现机电液一体化的采集、工况监测、故障诊断和自动控制 现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控 5 制，这是代表采煤机水平的重要标志。现代采煤机的微处理系统除了工况监测，还可以对 其采集信息进行分析处理，再输出显示、存储、控制和传输等，以实现检测、预警、保护、 健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等多种功能。 2.9 贯彻标准化、系列化和通用化原则，加速开发适合不同地质条件的新机型。 目前各主要采煤机生产厂家都十分重视三化原则，将采煤机各主要部件 （如电动机、截割部固定减速箱、摇臂、滚筒、牵引部、截牵箱、行走箱、牵引机构等） 制定标准，作为适合不同条件的通用部件，各部件间的连接尺寸一致。这样，就可以根据 不同的地质条件的要求，很容易用积木式方法将各部件组合成新机型，以扩大采煤机的系 列和加速研制过程。 10）提高采煤机的可靠性和寿命，提高易维修性，缩短井下更换部件时间，延长大修周期， 提高机器的使用率和开机率。 3、采煤机牵引部概述 行走机构由机械传动系统和变频调速系统组成。 行走机构牵引特征表 牵引功率（KW） 240 50HZ83.4HZ电动机转速（r/min） 14722455 牵引速度（m/min）7.3412 牵引力（KN）570350 3.1 截割电动机的选择 由设计要求知，截割部功率为 3002KW，即每个截割部功率为 300KW。根据矿下电机的 具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气 中绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂 生产的三相鼠笼异步防爆电动机 YBC3300,其主要参数如下： 额定功率：300KW； 额定电压：1140V 额定电流：176A; 额定转速：1472P/m 额定频率：50HZ; 绝缘等级： H 接线方式：Y 工作方式：S1 质量： 1502KG 冷却方式：外壳水冷 螺孔： 19-18 输出轴： EXT21Z3m 30P 该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力 传递给摇臂的齿轮减速机构。 3.2 牵引电动机的选择 由设计要求知，截割部功率为 402KW，即每个截割部功率为 40KW。根据矿下电机的具 体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中 绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生 产的三相鼠笼异步防爆电动机 YBCS440B,其主要参数如下： 额定功率：40KW； 额定电压：380V 额定电流：100A; 额定转速：1472P/m 额定频率：50HZ; 绝缘等级： H 接线方式：Y 工作方式：S1 质量： 802KG 冷却方式：外壳水冷 螺孔： 4-18 输出轴： EXT17Z2.5m 30P 6 该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力 传递给摇臂的齿轮减速机构。 轴 min/9206 . 1/1472 3 rn 轴 43014 . 2 /920/ 234 inn min/r 轴 min/19916 . 2 /430/ 346 rinn 4、我国薄及较薄煤层分布广泛，全国多处矿井都赋存有薄及较薄煤层。薄及较薄煤层可采 储量 61.5 亿吨，约占煤炭总开采量的 19%。为了充分实现较薄煤层的高效开采，充分利用 煤炭资源，可以对较薄煤层采取长壁开采方式，本设计就是较薄煤层长臂开采的配套设备 中采煤机的设计。在设计过程中得到了高峰老师的亲切指导。 从采煤机选型到参数确定过 程中，高峰老师给于多次指导，最初的设计也是数易其稿。 本文设计的采煤机主要有以下特点： 4.1 针对脚脖煤层赋存特点，结构紧凑，过机空间、人员操作、行走空间相对较大；顶梁为 变断面薄型、前翘整体顶梁，结构简单，对前部顶板的支撑效果好，并具有较高的可靠性； 4.2 平衡千斤顶采用两个 125mm 缸径千斤顶，增加了平衡千斤顶作用可靠性以及连接装 置的可靠性； 4.3 采用前单、后双连杆机构，支架稳定性好，纵向尺寸小，搬家、运输方便； 4.4 底座采用整体刚性底座，即可保证推移机构能顺利出煤，又可提高支架整体刚度； 4.5 推移机构为短推杆机构，结构可靠，拆装方便，利于实现快速移架； 根据现有支架的结构和特点，设计出了顶梁、底座、四连杆、立柱等重要部件的结构。在 此基础上，对各个结构件的强度进行了校核，均满足强度条件。 在设计中，利用三维制图软件绘制了采煤机。先绘制支架的主要的结构件：顶梁、掩护梁、 前后连杆、底座、立柱、平衡千斤顶，并进行装配成整体支架。通过绘制完整三维采煤机 加深了设计过程中对采煤机的结构设计和参数设计的理解。在结构确定和参数确定过程中 参阅了大量的资料，并参考了在实习中看到的采煤机的实体，最终确定最后结构形式和具 体参数。在进行最后的强度校核时，选取了众多方法种的一种，主要以建立支架力学模型 和受力分析为主，目前，出现了一些新的方法来研究支架的结构强度，有限元法，薄壁箱 型截面组合强度的计算机辅助算法以及采煤机强度的概率设计法是当前计算机辅助程度较 高的方法，这些新的技术和知识都有待于在今后的工作和学习中进行研究。 结 论 本文中写述了采煤机的历史和发展趋势，电牵引采煤用的双开关磁阻电动机并联传动系统。 在矿区使用的开关磁阻电动机调速系统驱动的新型采煤机大大降低了采煤机的故障率，提 高采煤机的运行可靠性能直接提高煤矿的经济效益。 驱动型的双重开关磁阻电动机并联驱动系统相比驱动型的单一开关磁阻电动机调速系统也 有助于提高运行可靠性。 7 致 谢 两年多的学习时光已经接近尾声，在此向我的老师和同学们表达我由衷的谢意。在这两年 学习生活的最后阶段，我们按照学校安排，完成了毕业设计，这不仅是对两年多所学知识 的全面系统的总结和检验，也是今后学习和工作的开始。在这里，我要感谢我的毕业设计 指导老师董迈迎老师。在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的 确定，论文图纸的修改，后期论文的调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月 以来，董老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此 谨向董老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在设计过程中，同组的各位同学给了我很大的 帮助，再此向他们表示真心的感谢。 参考文献 1 徐灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2003， 817 2 谭恩鼎、瞿龙祥，电工基础，北京：高等教育出版社，2001 3 王崇林，供电技术，北京：煤炭工业出版社，1997 4 张学成，工矿企业供电设计指导书，徐州：中国矿业大学出版社，1998 5 顾永辉等，煤矿电工手册第二分册 矿井供电（下） ，北京：煤炭工业出版 8 社，1999 6 程居山.矿山机械.徐州：中国矿业大学出版社，2000， 77117 7 雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，1998， 812 8 甘永立.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，2001， 1265 PC800*600 锤式破碎机锤式破碎机 级 别 专 业 矿山机电 函授站点 班 级 2011 姓 名 霍有生 指导教师 2013 年 4 月 18 日 山西大同大学继续教育学院毕业论文开题报告 姓名 霍 有 生班级2011 题目PC800*600 锤式破碎机 课题背景（参考资料、撰写意义） 本说明书主要介绍了锤式破碎机的工作原理，破碎机参数的选择和计算，锤式破碎机的操作方法， 锤式破碎机的维修保养法，加大了锤式破碎机的使用空间和更多人对该机器能够正规操作，提高了 锤式破碎机的使用周期，以便能更好的发挥该工作性能，达到最佳工作效果。 课题计划（撰写步骤、过程、时序安排） 首先，通过了解锤式破碎机的工作原理，熟悉锤式破碎机类型及主要组成。 9 其次，通过了解锤式破碎机的操作方法，能够规范正规操作 最后，深刻学习锤式破碎机的维修保养法 完成初稿时间 最后定稿时间 指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日 该表前五项由学生填写，后三项由指导教师填写，最后与毕业论文一同交成教部归档。 PC800*600 锤式破碎机 作者：霍有生 指导老师： 摘要 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。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部 件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对 锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸 的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校 核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进 行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题， 最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济 性和可靠性。 关键词 锤式破碎机：锤头：强度：公差 X 目 录 摘要I 一 绪 论1 （一） 锤式破碎机和破碎机的分类 1 1 锤式破碎机的分类1 2 破碎机的分类1 （二）锤式破碎机的规格和型号1 二 锤式破碎机的工作原理及破碎实质1 （一） 锤式破碎机的工作原理 1 （二）矿石的力学性能与锤式破碎机的选择2 三 破碎机的参数的选择和计算 3 （一） 型号为 800mm600mm 锤式破碎机的基本结构参数的计算与选择3 1 转子的直径和长度3 2 基本结构尺寸的确定4 （二） 主要工作参数的计算4 1 转子速度4 2 生产率4 3 电机功率5 4 转子的转速与锤头重量5 四 锤式破碎机的结构设计7 （一） 锤头设计与计算7 XI （二） 圆盘的结构设计与计算 8 （三） 篦条的设计计算8 1 轴的材料的选择10 2 轴的最小直径和长度的估算10 3 结构设计合理的选择性11 4 主轴的设计11 （四）轴承的选择12 1 材料的选择12 2 轴承类型的选择12 3 轴承的游动和轴向位移13 4 轴承的安装和拆卸13 （五）传动方案的选择与计算14 （六）飞轮的选择与计算15 （七）棘轮的选择16 （八）蓖条位置调整弹簧的选择17 （九）箱体结构以及其相关设计17 1 铸造方法18 2 截面形状的选择18 3 肋板的布置18 五 锤式破碎机的操作和维修19 （一） 锤式破碎机的基本操作法19 1 启动锤式破碎机前应做好的准备工作19 2 启动操作的注意事项19 XII 3 停车注意事项20 （二） 安全操作技术 20 1 保持保护装置和报警装置的完好20 2 操作和检修时应注意事项20 （三） 锤式破碎机的维修保养法21 1 润滑21 2 巡回检查和日常维护21 参考文献23 13 一 绪 论 （一）锤式破碎机和破碎机的分类 1、锤式破碎机的分类 （1） 、按回转轴数分为：单转子和双转子。 （2） 、按转子的回转方向分：不可逆式和可逆式。 （3） 、按锤头的排列方式分：单排式和多排式。 （4） 、按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。 2、破碎机的分类 （1） 、按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。 （2） 、按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟 式破碎机、 锤式破碎机、反击式破碎机。 （二） 、锤式破碎机的规格和型号 锤式破碎机的规格用转子的直径 D 和长度 L 来表示，如 1000mm1200mm 的锤式破碎 机，表示转子的直径 D=1000mm，转子的长度 L=1200mm。 1、常见的型号有： 不可逆式的： 800mm600mm，1000mm800mm，1300mm1600mm，1600mm1600mm， 2000mm1200mm。 可逆式的：1430mm1000mm，1000mm1000mm。 二、锤式破碎机的工作原理及破碎实质 （一） 、锤式破碎机的工作原理 锤式破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破碎机的规格和物料颈决定的。锤头在锤架上摆动大约 1200 的角度、为保护机壳，其内壁镶有衬板，在机壳的下半部装有箆。 4、以卸出破碎合格的物料。主轴，锤架和锤头组成的回转体称为转子。物料进入破碎机中， 即受到高速运转的锤头 3 冲击而被破碎，破碎的矿石从锤头处获得动能以高速向机壳内壁 冲击，向箆条和破碎板冲击而受到第二次破碎，同时还有矿石之间的相互碰撞而受到进一 步的破碎。破碎合格的矿石物料通过箆条 4 排出，较大的物料在箆条 4 上继续受到锤头的 冲击而破碎，达到合格力度后即从缝隙中排出。为了避免箆缝的堵塞，通常要求物料含水 不超过 10. 14 图 1-1 1轴：2-锤架：3-锤头:4-篦条 （二） 、矿石的力学性能与锤式破碎机的选择 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。 三、破碎机的参数的选择和计算 （一） 、型号为 800mm600mm 锤式破碎机的基本结构参数的计算与选择转子的直 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 4-8，大型破碎机则近似取为 2.由于 800mm600mm 锤式破碎机为中型破碎机，所 以直径与给矿块尺寸之比取 7，而加工物料粒度120mm。 所以转子直径 D=6120=720mm，取 D=800mm （1）转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度的比值一般 0.7-1.5，矿石抗冲击 力较强时，应该选取较大的比值。由于 800mm600mm 锤式破碎机加工的矿物为石灰 石，煤或者石膏这样一些低等硬度的矿石，所以比值取 0.8. 转子长度 L=D0.8=8000.8=560mm，取 D=600mm 2、基本结构尺寸的确定 （1） 、给矿口的宽度和长度：锤式破碎机给矿口宽度 B3d，d 表示最大给矿块的尺寸。 B3d=3120=360mm，取 B=400mm，而给料口的长度与转子的长度相同，故取给料口长 度 L=600mm。 （2） 、排矿口尺寸：锤式破碎机的排矿口有箆条间隙尺寸控制，一般按入粒度要求来 确定。 15 （3） 、给矿方式与给矿导板的仰角，锤式破碎机要求给矿块有一定的垂直下落速度， 故给料口设置在机架上方。 （二） 、主要工作参数的计算 1、 转子速度： 转子转速可按下式进行计算： n=60v3.14D r/min 转子的圆周速度 v 可根据待破矿石的性质计算： V=001（9.8/r.）0.5G-5/6/E1/3 m/s 知： n=60v3.14D (此处 V 取 50m/s) =6050/3.140.8 = 1194.28 r/min 为了减少磨损和功率消耗，取 n=1200 m/s 2、生产率：我们以破碎低等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率： 经验公式： Q=（30-45）DL （吨/小时） 式中： D-转子的直径，m; L-转子的长度，m； -矿石的松散比重， t/m3 由于本次设计中 D=800mm=0.8m； L=600mm=0.6m； 所以 取 1.62； 式中的系数取 38； 则 Q=380.80.61.62=29.548 吨/小时 根据计算结果，可以确定出 800mm600mm 破碎机的生产率为 30 吨/小时。 3、电机功率：根据经验选择电动机功率：N=KQ kw（取 K=2 千瓦/吨） ， Q=30 吨/小时； 则 N=KQ=302=60 KW 查表选择 Q 系列（IP）三相异步电动机（JB/T 52711991 5272-1991）.型号为 Y280S-6.电动机效率为 92额定电流为 143A。 4、转子的转速与锤头重量 锤式破碎机转子转速 n 和锤头重量 G 是相互关联的。锤式破碎机是靠锤头的动能做的 功来完成物料的破碎。锤头的动能 E 为： E=mv2/2（3-1） 式中 E-锤头的动能，J； m-锤头的质量，kg； V-锤头的圆周速度，m/s； V=（3.14Dn）/60（3-2） 式中 n-转子转速，r/min； 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（2 代入式（1）中，得 E=（3.142mD2n2）/7200 N.m （33） 如公式（3）所示： 转子上全部锤头每次转一次所产生的动能 Ea 为 Ea=KaKbE=（3.142mD2n2KaKb）/7200 N.m（34） Ng=Na=（3.142nmD2n3KaKb）（1200607200） kw m=（438105Ng）（D2n3KaKb）N（36） 16 m=3.2kg 从动能相等的原理出发，可得： GV=(Ga+Gb)Vb N.m/s Vb=G/(Ga+Gb)V（37） 式中： G-锤头折算到打击中心处的重量，N； Ga-最大物料块的重量，N； V-锤头开始打击时的圆周速度，m/s； 公式（7）的系数等于 0.60.4 即 Vb=（0.6-0.4）V m/s（38） 由式（7）得： GV=GVb+GaVb 得: G=GaV2/(V-V2) (3-9) 把式（8）代入式（9）中得： G=（0.71.5）Ga 其中，最大物料块质量 m=pv=3.63123=6.273kg Ga=mg=6.2739.8=61.47 取 Ga=61N 锤头重量 G=（0.71.5）Ga=42.7-91.5N G 取 80 四、锤式破碎机的结构设计 （一）锤头设计与计算 锤头形状大体分轻型、中型、重型。本型号的锤式破碎机主要是设计中型的 锤头。其形状 如前面的图 3-1 所示。并有相关的计算。 图 4-1 锤头示意图 如果锤式破碎机的转子已经达到静力和动平衡，但由于锤头悬挂得不正确，则伴随着 锤头与物料的冲击，在锤头销轴转子圆盘，主轴及主轴承上产生打击反作用力， 锤头打击物料块时，在锤头打击点上将作用着打击力 N0 如果锤头悬挂得不正确，即 锤头是非打击平衡锤，则在锤头销轴想产生打击反作用力 Ny0 根据作用力等于反作用力的 原理，该力也将作用在转子圆盘的销孔上，该力用 Ny、表示，其方向与 Ny 相反。如果转 子已经达到静力和动平衡，则作用在转子圆盘销孔上的打击反力 Ny 也将传给转子轴上， 该力用 N 表示，则 N 的反作用力 N、 将作用在转子中心孔上。Ny、和 N、在转子圆盘上 形成逆圆盘回转的打击力偶，因而额外的多消耗了能量，作用在转子轴上的打击反力 N 将 17 传给轴承，使轴承在工作中受到与打击次数相同的连续冲击，而显著的缩短了轴承的使用 寿命。 （二）圆盘的结构设计与计算 根据设计的要求，每根销轴上需要有 8 个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，一共需有 9 个圆 盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另一端用轴肩定位。所用的螺 母为 GB-812-85，这样每个圆盘均匀分布 6 个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头， 锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连接，还有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或 尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计 大小的依据。因为，该型号的破碎机，光凭其型号就可以知道，转子的直径为 800mm，所 以，圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨取做 560 mm，圆孔沿径向的距离也是依 据起承受载荷的能力和强度，尽可能取整数；圆孔的大小和锤头的圆孔的大小近似相等即 可。 （三）篦条的设计计算 锤式破碎机的篦条的排列方式是与锤头的运动方向垂直,与转子的回转半径有一定的间隙的 圆弧 .合格的产品可以通过篦条缝,大于篦缝的物料由于不能通过篦条缝而继续受到冲击破 碎,如此循环.篦条和锤头一样,受到很大的冲击和磨损.如下图所示,是本次设计的篦条,其形状 基本是梯形断面,材质为高锰钢. 图 4-4 篦条示意图 设计篦条时，我们假设其倾角 篦孔为方形，边长为 L，筛丝直径为 a 颗粒直径为 d，颗 粒与篦条方向倾斜 角投落到筛面，当不考虑重力对颗粒运动的影响，则可以认为颗粒作 直线运动，可写出矿物的颗粒通过篦缝的概率 ： 8 P（A）= 2 4 )()cos()4 () cos() LdLada La （ = (1) 2 4(4) (1)(1)() (1) cos() dqqLqd COS LLLLL q L 若筛面水平放置，即 =0，则不考虑颗粒投落到筛条后弹起来落到筛孔的可能性，可改写 为 P（A）= 2 ()()cos () cos LdLaad La =(2) ()cos()()( ) ()cos LaabadLd LaLd 18 从（1） （2）两式不难看出，颗粒倾斜于筛面运动时比垂直于筛面运动时的透筛概率靠近一 些。 由式（1）可以看出，如果令分子中带括号用为 O，则理论透筛概率 P（A）也为 O，这样 可以计算出各颗粒材料不能透筛的筛面临界倾斜角 oe 0)4()cos()(LdaL 则= oe arccos (4) dLa La 当 =0 时，即物料从垂直方向落到倾斜筛面上，则= oe arccos (4) dLa La 由以上可以绘出下面关系曲线， 它反映了倾角与筛面的相对粒度关 系，从中可以看出，在具有大倾斜 筛面的筛分机中，可以用筛孔尺寸 较大的筛面来处理相对粒度小的颗 粒群，这就是概率筛之所以可以采 用大筛孔筛面的一个理论依据。 图 4-5 筛面临界角与相对粒度关系曲线 图 1、轴的材料的选择 轴的材料主要是碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。有的则直接用圆钢。 碳素钢比合金钢低廉，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方 法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛。最常用的是 45 号钢。 2、轴的最小直径和长度的估算 零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后，轴的形状便大体确定了，因为对该主轴来说， 其安装顺序为：先安装中间的转子部分，然后放置在箱体上，再安装轴承端盖，接着是轴 承、外轴承座。最后两端分别是带轮和飞轮。确定主轴的各段的长度，尽可能使其结构紧 凑，同时还要保证，转子以及带轮、飞轮、轴承所需要的装配和调整的空间，也就是说， 所确定的轴的各段长度，必须考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要 的间隙。前面已经通过设计计算，得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可 大致确定了。 图 4-6 轴 3、结构设计合理的选择性 对于轴的结构必须满足： （1）主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置； （2）轴上的零件便于安装和拆卸、调整。 （3）轴应有良好的制造工艺性。 4、主轴的设计 相对粒度 19 对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为： T=T/ZP=(9.55106P)/0.2d3n38.85 mm 考虑到破碎机承受的转矩变化和冲击载荷变化很大，则取轴的最细处 dmin=70 mm ，而细轴处的强度条件为： T=16.92 N/mm2 查表得 35SiMn 许用扭切应力 T =4052 N/mm2 T=16.92 N/mm22.51.21.21.11.11.0 表 2.6 F 托辊回转部分质量 托辊形式带宽（mm） i. 8 500650800100012001400160018002000 铸铁座111214222547507277槽形 承载 托辊 冲压座89111720 铸铁座81012172039V42V61V65V回程 托辊、 V 形 托辊 冲压座79111518 直径 （mm） 89108133159 托辊 轴承型 号 204305406407 2.5 带式输送机线路阻力计算 2.5.1 基本参数的确定计算 （1）输送带线质量 d q 根据 DT手册表 4-5。PVC 整体带 1000s 规格及技术参数查得。 mKgqd/15 （2）物料线质量 q 设计运输能力，输送带运行速度，物料线质量 htQ/900 smv/2 式（2.3） mKg v Q q/125 26 . 3 900 6 . 3 式中 q输送带每米长度上的物料质量，kg/m； Q每小时运输量，t/h； v运输带运行速度，m/s。 由公式(2.3)得 mKgq/125 26 . 3 900 （3）托辊转动部分的线质量： 式（2.4） mkg l G q t t /08.42 2 . 1 5 . 50 “ i. 9 式（2.5） mkg l G qt/625 . 8 4 . 2 7 . 20 “ “ “ 式中 、分别为承载分支和回程分支托辊组的线质量，kg/m； t q “ t q 、分别为承载分支和回程分支的托辊组质量，kg； G “ G 、分别为承载分支和回程分支的托辊组间距，m。 t l “ t l 由公式（2.4）得 mkgqt/08.42 2 . 1 5 . 50 由公式（2.5）得 mkgqt/625. 8 4 . 2 7 . 20 “ 2.5.2 计算各直线区段阻力 对于承载分支：承载分支阻力系数取 0.04 式（2.6） sincos)( ddtZ qqqqqgLW 对于回程分支：回程分支阻力系数取 0.035 “ 式（2.7） sincos)( “ ddtk qqqgLW 式中 承载分支直线运行阻力，N； Z W 回程分支直线运行阻力，N； K W 重力加速度， m/s g 输送长度，m L 输送倾角； 输送带在承载分支运行的阻力系数，见表 2.7； 输送带在回程分支运行的阻力系数，见表 2.7。 i. 10 表 2.7 输送带沿托辊运行的阻力系数 （槽形） “（平行） 工作条件 滚动轴承含油轴承滚动轴承含油轴承 清洁、干燥0.020.040.0180.034 少量尘埃，正常湿度0.030.050.0250.040 大量尘埃，湿度大0.040.060.0350.056 由公式（2.6）得 =9.8497.5（125+42.08+15）0.04cos10.6（125+15）sin10.6 Z W =90655N 由公式（2.7）得 =9.8497.5（8.625+15）0.035cos10.615sin10.6 K W =17416N 2.6 输送带张力计算 用逐点法计算输送带关键点张力： F V 图 2.2 输送带设计示意图 输送带张力应满足两个条件： （1）摩擦传动条件，即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输送带 打滑现象发生。传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表 6 选取，对于塑面带应相 应减少。 表 2.8 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 运行条件 光滑裸露 的钢滚筒 带人字形沟槽 的橡胶覆盖面 带人字形沟 槽的聚胺基 酸脂覆盖面 带人字形沟槽 的陶瓷覆盖面 干态运行0.35-0.40.4-0.450.35-0.40.4-0.45 i. 11 清洁湿态运行0.10.350.350.35-0.4 污浊湿态运行0.05-0.10.25-0.30.20.35 按摩擦条件确定： 12 05 . 1 SS Z WSS 23 34 SKS 4 4 8 SKS )( 89K WSKS 111 KSS )05 . 1 (K取 n eS SS ) 1( 9 911 经查上表可知，摩擦系数，其中围包角取，摩擦备用系数取 25 . 0 420 ，可解得： 2 . 1n NS84040 1 NS88242 2 NS2413 3 NS2533 4 NS2660 5 NS2793 6 NS2933 7 i. 12 NS3078 8 NS14338 9 NS76852 11 （2）垂度条件。即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值， 或者满足最小张力条件。 对于承载分支输送带最小张力： （式 2.8） cos)(5 mintdZ lqqgS 对于回程分支输送带最小张力： （式 2.9） cos5 “ mintdK lgqS 由公式（2.8）得 minZ S 6 . 10cos2 . 1)15125(8 . 95 N8092 由公式（2.9）得 minK S 6 . 10cos4 . 2158 . 95 N1734 由上面计算的数值可以得知不满足垂度条件。可使分支的最小张力点，则 min3Z SS 根据这一条件 出各点的张力点分别为： NS94045 1 NS98747 2 NS8092 3 NS8497 4 NS8921 5 NS9367 6 i. 13 NS9836 7 NS10328 8 NS29131 9 NS89566 11 2.7 输送带强度校核 计算安全系数来校核输送带强度： 式（2.10） S BS n d 由公式（2.10）得。可知该输送带的选择符合要求。 10 1 . 13 98747 12001080 n 2.8 计算滚筒牵引力与电动机功率 由于满载工作下电动机的运行状态，有可能是电动状态也可能是发电状态，所以在 牵引力和功率计算上有区别。尤其应注意各种阻力的正方向和正常发电状态而空载 电动状态下的功率验算。电动机备用功率一般按 15%-20%考虑。 （1）传动滚筒的主轴牵引力： 式（2.11） sin)2( “ qLgLgqqqqCP ttd 由公式（2.11）得 5 . 497125012 . 0 8 . 9 5 . 497625 . 8 08.42)30125(2 . 1P 6 . 10sin8 . 9 (取附加阻力系数为 C=1.2) N120086 （2）选择电动机 电动机功率由于主轴牵引力为负值所以电机处于发电状态（传动效率为） 0 . 1 式（2.12） PvB 由公式（2.12）得带式输送机驱动装置最常 KWB 2 . 240001 . 0 2120086 用的电动机是三相笼型电动机，其次是三相绕线型异步电动机，只有个别情况下才 i. 14 采用支流电动机。 三相笼型电动机与其他两种电动机相比较具有结构简、制造方便和易隔、运行可、 价格低廉等一系列优点，并且在输送机上便于实现自动控制，因此在煤矿井下得到 广泛的应用。其最大的缺点是不能经济地实现范围较广的平滑调速，起动力矩不能 控制，起动电流大。当驱动装置采用刚性联轴器时，同时在多滚筒传动系统中，难 以调整整个电动机之间的负载分配，这个缺点可通过使用液粘软启动在一定程度上 得以克服。我国带式输送机常用这种电动机的型号有 JO、JO3、JQO2、JS、JB、BJO2。目前，我国已经生产出最新 Y 系列三相异步电动 机，它是一般用途的全封闭自扇冷三相笼型电动机，功率等级和安装尺寸符合国际 电工委员会（英文缩写为 IEC）标准。它与被替代的 JO2、JO3 系列相比较具有高效、 节能、起动转矩大、性能好、噪音低、震动小可靠性高等优点。YB 系列三相电动机 派生的隔爆型三相异步电动机，它除了有 Y 系列电动机的优点外，还有隔爆结构先 进，使用可靠等优点。它相应替代了 BJO2 和 BJO3 系列电动机。 三相绕线型电动机具有较好的调速特性，在其转子回路中串电阻，可以解决输送机 各传动滚筒间的功率平衡问题，不致使个别电动机长时过载而烧坏或闷车；可以通 过串电阻起动以减小对电网的负荷冲击，同时又可以按所需的加速度调整时间断电 器或电流继电器进行电阻的逐步切换，以实现平稳起动。三相绕线型电动机在结构 和控制上都比较复杂，如果带电阻长时运转使电动机发热、效率降低，使用寿命短， 尤其在隔爆方面很难做到，因此煤矿井下很少采用。一般长距离、大功率带式输送 机应用较多，我国 DX 系列带式输送机除隔爆式电动机采用三相笼型电动机外，其余 均使用三相绕线型电动机，主要型号有：JR、JRQ、YR 系列电动机。 直流动机最突出的优点就是调速特性好，起动转矩大，但结构复杂，维护量大。与 同容量的异步电机相比较，重量是异步电机的 2 倍，价格是异步电机的 3 倍，而且 需要直流电源，因此只有在特殊情况（例如调速性能高）下才采用，直流电机在要 求隔爆的场合使用很少。 综上所述，考虑到滚筒驱动，所以电动机选 132KW，查阅有关手册选择 Y315M-4 型 三相异步电动机，其主要技术参数：额定功率为 132KW;转速为