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汽车废旧钢板(＜3mm)锤式破碎机设计,汽车,废旧,钢板,mm,破碎,设计
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一、完成本题的目的和意义：金属循环资源的有效回收利用，可大大减少对自然矿物资源的开采耗用，达到减少土地占用、降低社会总能耗、节约投资、保护生态环境、提高劳动生产效益的目的。特别是在自然矿物资源极度消耗并日趋匮乏的今天，金属循环资源在世界经济可持续发展战略中的地位就愈显突出。目前世界各国都在积极有效地回收利用金属循环资源，以适当抑制矿物资源和能源的长期过渡耗费。此外，随着国民经济的不断增长和人民生活水平的不断提高，人们的消费观念、结构及水平正发生急剧变化，轿车等大型家电设备正迅速步入家庭。随着国内汽车市场不断扩大，报废汽车引发的安全、环保、资源问题以及汽车再制造产业广阔的前景，受到越来越多的重视。未来几年来车辆报废带来的废旧金属会成为金属循环的重要组成部分。如何高效处理这些可用的垃圾成为研究的重要内容。破碎机就是金属循环利用的重要环节。金属破碎过程中的重要设备包括：颚式破碎机、旋转式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、选择性破碎机、齿辊式破碎机等。随着我国经济的持续发展，我国的钢铁工业和矿业得到了快速的发展，各种金属，非金属，化工矿物等物料的社会需求量和生产规模的日益扩大，需要破碎的物料量迅速增加， 因此破碎机的需求也越来越大，各种规格破碎机的开发与发展，与建筑、高等级公路、桥梁、水坝和矿业的发展息息相关，它的使用范围也越来越广。无疑，现行落后的锤式破碎机不能承担新时期的生产任务，必须开发高性能、低能耗的新型锤式破碎机。总结在锤式破碎机设计、使用和测试方面的经验，积累适合我国破碎机结构特点的试验资料和数据，建立破碎机最优化设计的理念与方法并使之推广普及，提高我国锤式破碎机技术性能，赶超国际先进水平。二、国内外研究动态：1、国外发展情况1959年美国Newal公司发明了世界第一台废钢破碎机，不但给废钢加工业带来巨大的利润，也为全世界的废钢破碎处理业务带来了一场产业革命。目前纽维尔公司已经生产及交付使用了400多套废钢破碎生产线，占市场份额居全球之首。在废钢破碎机制造上形成以美国纽维尔公司为代表的美国制造技术、以德国Lindmann公司为代表的欧洲制造技术和以日本富士车辆为代表的日本制造技术。台湾的正合兴重工业股份有限公司也提供废钢破碎机设备和服务。另外，法国亨息尔公司也涉足废钢加工设备及破碎线的生产和服务。国外破碎机的制造企业主要有美国的Newal公司，德国的Lindmann公司、 Hensche公司和日本的富士车辆会社等。从生产规模和先进性看，Newal和Lindemann两公司最具代表性。Newal公司是美国最大的废钢破碎机制造商，它在20世纪60年代首先推出HD型废钢破碎机。Lindemann公司是废钢破碎机生产行业的后起之秀。它最初获得美国Newal公司的特许制造权，与其合作生产废钢破碎机。针对因废钢中混有大块重型构件而导致破碎机本身或其后的输送设备损坏的情况，Lindmann公司在 20世纪80年代末推出了一种新型的废钢破碎机，即ZK型破碎机。 2、国内发展情况随着废钢资源的循环利用的市场需求，国内，对废钢破碎机的需求逐渐增加。深圳市泰瑞克思公司是经营大型废钢破碎机系统设备的公司，从美国Newal公司引进了中国第一台，也是世界上最大功率的7457kW废钢破碎系统。此外，广州亚钢钢铁有限公司也从Newal公司引进了98104型废钢破碎机。目前,国内从事废钢加工设备生产的企业有湖北力帝公司、江苏华宏公司、四川邦立公司和北方重工沈重集团等。湖北力帝机床股份有限公司从美国Newal公司引进了750kW的破碎机与液压双滚筒碾压机及其核心生产技术。在此基础上,设计生产出了破碎机与液压双滚筒碾压机及整条废钢破碎生产线，而且正在设计研发2200kW的重型废钢破碎生产线，以满足冶金行业对大、重型废钢破碎生产线的需求。北方重工沈重集团基于多年设计制造锤式破碎机的丰富经验，自主研发了FPY2026废钢破碎机 总的来说，国内虽能生产制造破碎机，但是还不能生产大型的破碎机，在设备的高效、节能、大型化和自动化上与国外设备还有不小的差距。目前，全球已有700多条废钢破碎线在运行，国内大型的废钢破碎机全部是进口产品，国内只能生产中小型的破碎机和生产线。在国内，废钢破碎线主要以湖北力帝和江苏华宏两公司产品为主。三、主要研究目标和内容：1、研究目标(1)了解及确定锤式破碎机的基本结构。(2)了解及掌握锤式破碎机的运行原理。2、研究内容通过所学内容与搜集的资料(1)设计锤头及其传动系统的机械结构，并进行强度校核。(2)进行传动系统关键元件选择与参数匹配设计。四、准备工作情况和主要工作措施：1、进行毕业设计前的准备(1)查找与搜集关于本课题的相关资料，并将资料进行整理。(2)依据资料进行设计思路确定。2、进行论文的准备(1)对本题进行的设计思路进行完善，确定设计思路。(2)依据设计思路拟定出几个方案，且进行方案论证，确定出最佳方案。(3)依据确定的方案进行理论计算与设计，选取适当的驱动与传动方案及控制方案。3、进行图纸绘制(1)依据论文说明利用相关机械绘图软件进行相关图纸的绘制。4、工作措施(1)上午去图书馆查找资料，翻阅有关方面书籍，学习复习教科书上机械专业方面的知识，在校园网中文数据库中大量下载有关方面资料，包括大量学者的论文，杂志和期刊，以便对自己论文的编写提供所需素材。(2)下午仔细阅读所下载的文献资料，对优秀文章以及所翻阅的相关书籍做出阅读后的总结，以便着手自己的论文设计并进行相关图纸的绘制。(3)每周经导师指导，对其中的错误进行指出并改正。五、进度安排及预期达到研究结果：1、进度安排序号时间周次毕业论文任务完成的内容及质量要求13月25日3月31日第5周熟悉设计任务，收集设计资料，撰写开题报告24月01日4月07日第6周设计方案的分析、讨论34月08日4月14日第7周确定设计方案、总体设计44月15日4月21日第8周结构说明及计算54月22日4月28日第9周结构说明及计算64月29日5月05日第10周中期检查75月06日5月12日第11周绘制工程图85月13日5月19日第12周编写设计说明书95月20日5月26日第13周编写设计说明书105月27日6月02日第14周指导老师检查后修改错误116月03日6月09日第15周打印装订、准备答辩126月10日6月16日第16周毕业设计答辩2、预期达到研究结果(1)完成设计锤头及其传动系统的机械结构，并进行强度校核。(2)完成进行传动系统关键元件选择与参数匹配设计。六、文献综述：本次设计的课题为汽车废旧钢板（3mm）锤式破碎机设计。通过相关文献的阅读，得到以下总结：废金属资源的有效回收利用，可大大减少对自然矿物资源的开采耗用，达到减少土地占用、降低社会总能耗、节约投资、保护生态环境、提高劳动生产效益的目的。特别是在自然矿物资源极度消耗并日趋匮乏的今天，废金属资源在世界经济可持续发展战略中的地位就愈显突出。目前世界各国都在积极有效地回收利用废金属资源，以适当抑制矿物资源和能源的长期过渡耗费。1959年美国Newal公司发明了世界第一台废钢破碎机，不但给废钢加工业带来巨大的利润，也为全世界的废钢破碎处理业务带来了一场产业革命。目前，回收钢破碎机的制造商主要有美国的纽维尔公司，德国的林德曼公司、亨息尔公司、贝克尔公司，日本的手家公司、富士车辆株式会社和俄罗斯的相关企业等。从生产规模和技术先进性来看,纽维尔和林德曼两家公司最具有代表性，亨息尔公司也有一定特色。19著名的破碎机研究专家银金光在自由反击破碎方面做出了杰出成就，他推导出了两个非常重要的公式，一是破碎机内部单颗物料的破碎能耗公式，二是运用数理统计理论在锤式破碎机单颗粒物料反击破碎试验的基础上推导出了锤式破碎机最大破碎力的计算公式。曾洪茂专家对破碎理论进行分析，最后得出了平均与最大两个破碎力之间的关系。著名专家齐国成先生通过试验研究立式反击式破碎机的破碎机理，认为击碎、压碎、劈碎、研磨与互磨的综合作用是破碎机的破碎工作过程，由此提出了两种破碎理论模型，即体积破碎论和表面破碎论。邓跃红和张智铁则运用分形理论对物料的粉碎问题进行了研究。28我国铁矿业随钢铁产量的快速增长，获得了较大发展。据史资料记载，我国铁矿产量1949年为59万吨,1957年为1937万吨，1962年达到2578万吨，1975年增至9694万吨，1997年猛增到26861万吨，这是近年来产量最高的一年。我国拥有采矿权的铁矿企业5712家，其中重点矿山44座，地方矿山5668家。建国以来累计生产铁矿58.26亿吨，为我们从钢铁大国向钢铁强国迈进打下了坚实基础。但是由于铁矿产量滞后于钢铁生产，因此不得不大量进口铁矿。我国铁矿进口量的剧增，导致国际铁矿市场紧张，已由买方市场转而成为卖方市场。从增加国内自给率，增强市场竞争力,建立安全稳定供给体系方面考虑，我国必须加强回收钢铁的开发利用。19回收钢来源于不同的领域和产业部门,其几何尺寸和物理特性差异甚大，经常是黑色与有色金属混夹，金属与非金属混杂。为了使其更好地被再生利用，必须将其中的垃圾杂物、塑料、橡胶等非金属物质及金属表面的油漆、镀层等清除干净，并符合国标GB/T4223-1996中关于几何尺寸和堆积密度的要求，只有经高质量加工处理的回收钢才能达到上述要求。破碎是回收钢加工处理的主要方法之一，破碎机械的功用是将形态各异的回收钢加工成符合特定要求的块或屑，以便为冶金生产提供合格炉料，或者是作为中间产品为后续生产提供原料。在世界回收钢加工机械总量中，破碎机械占有较高的比例。一般来讲，以破碎机械为主体设备的回收钢综合加工生产线的拥有量、生产能力及技术状态，基本上代表了一个国家回收钢加工业的现代化水平。19如何高效处理这些可用的垃圾成为研究的重要内容，而破碎机就是金属循环利用的重要环节。锤式破碎机主要是靠冲击能来完成破碎物料作业的。具有破碎比大，生产能力高，产品粒度均匀等特点，该破碎机是冶金、建材、化工和水电等工业部门中细碎石灰石、煤或其他中等硬度以下脆性物料的主要设备之一。锤式破碎机工作时，电机带动转子作高速旋转，物料均匀的进入破碎机腔中，高速回转的锤头冲击、剪切撕裂物料致物料被破碎，同时，物料自身的重力作用使物料从高速旋转的锤头冲向架体内挡板、筛条，在转子下部，设有筛板、粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的物料阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，直到破碎至所需出料粒度最后通过筛板排出机体。锤式破碎机具有破碎比大、生产能力高、产品粒度均匀等特点。锤式破碎机的主要工作原理:电动机拉动转子在破碎腔内使锤头高速旋转，腔内的物料受高速运动的锤头的冲击、挤压、研磨作用而粉碎。通过转子下部的筛板，把粉料中粒径小于筛孔尺寸的粒级则通过筛板孔漏出，大于筛孔尺寸的粒级留在筛板上继续受到锤头的冲击和挤磨。13锤式破碎机按转子数量可分为单转子和双转子(还有多转子)；按转向分：单转子锤式破碎机又可分为正向旋转和反向旋转；双转子锤式破碎机又可分为相向旋转和反向旋转(反向旋转这种设计从理论上看不合理，从实际生产上看效果也不好)；按轴的布置又可分为平行布置和高低布置；按锤柄安装方式，又可分为固定锤柄和活动锤柄；按锤柄与锤头的制作，又可分为锤柄一体式和锤柄分体式；按锤头安放位置又可分为迎面安装和顶面安装；按筛板的设计可分为有筛板式和无筛板式；按筛板(含壁板或衬板)布置方式又分为固定式和可调式。7锤式破碎机由腔体、转子、反击衬板、筛板等零件组合而构成的。转子是锤式破碎机的重要部件。转子的主轴是支撑在机壳左右侧壁上的滚动轴承和轴承支座上，每个轴承座上有定位销钉来固定轴承的中心距，以防止轴承移动。锤式破碎机结构虽然简单，但也有值得注意不能马虎的地方，那就是转子的静平衡和动平衡问题。由于转子的运转速度比较高，为了使锤式破碎机能够平稳地运转和正常地工作，我们制造过程中必须要注意它的静平衡和动平衡。如果转子的重心不在其几何中心线上，则产生静力不平衡现象。如果转子中心线和它的几何中心线不重合，则产生动力不平衡现象。因此,我们在加工制造过程中，一定要确保各组锤子安装在转子上的位置要准确，锤子的质量要几乎一致。否则就会产生不平衡现象。动静这两种不平衡现象，都会产生很大的惯性力和惯性力矩，导致机器运转过程中会产生很大的振动，还会使转子上的主轴、轴承以及箱体等零部件受力情况恶化,从而降低这些零部件的使用寿命。特别是轴承上周期性的冲击负荷，会使轴承发热温升过高造成损坏。综上所述，加工制造锤式破碎机时，它的静平衡和动平衡是一个不容忽视一定得注意的问题。27锤式破碎机有制造简单的优点，除注意静平衡和动平衡外，还要注意锤式破碎机的工作环境恶劣，绝大多数的时候是在跟那些坚硬的煤矸石、页岩等比较硬的物料打交道，因此，它里面的防护衬板、担负破碎工作的锤子以及筛分破碎后物料的筛板都极易磨损。这些零件在很多厂家都是在外单位协作加工的，外协件的质量也是一个值得注意的问题。另外，锤式破碎机还存在着其他问题如：由于工作环境差、零部件磨损快、检修工作量大，要频繁更换磨损和损坏的这些零件；破碎干性物料时扬尘现象较为严重；破碎湿性物料和粘性物料时，它却又易发生堵塞棚料，造成生产率显著降低，电力的消耗也随之增大。27 冶金、建材、矿山、陶瓷、化工、筑路等许多行业的产品生产中都有物料的破碎这个工艺过程，物料的结构及物理性质千差万别，为了满足不同物料破碎的要求，相应的破碎机也是多种多样。以金属矿选矿为例，选矿厂的首道工序就是破碎，在分离有用矿物时，要对矿石进行粗碎、中碎、细碎以及磨矿。由于磨矿工序耗能量大，为节能环保和提高生产效率，因此提出了“多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细碎、粉碎和高效节能方向发展。随着工业自动化的发展以及开采规模的扩大,破碎机向着自动化方向和大型化发展。28综上所述，当前国内外学者对破碎机做了大量的研究工作并取得了一定的成果，但还有许多理论和实际问题有待解决，如物料的自由冲击破碎的机理、转子转速与冲击力、腔型结构设计理论、破碎机实验数据的准确性难以确定等许多方面，且研究范围受到试验装置规模的限制，以至于破碎机在实际工程应用中仍存在锤头、反击板等工作机构磨损过快、破碎率不太理想的问题。这是今后破碎机发展要解决的问题。此外，随着全球矿产贫化现象的出现，在保持或增加各种金属与非金属矿产量的前提下，要求处理的原矿量就大大增加，这对破碎设备提出更高的要求，也面临更大的挑战。无疑，现行落后的锤式破碎机不能承担新时期的生产任务，必须开发高性能、低能耗的新型锤式破碎机。总结在锤式破碎机设计、使用和测试方面的经验，积累适合我国破碎机结构特点的试验资料和数据，建立破碎机最优化设计的理念与方法并使之推广普及，提高我国锤式破碎机的技术性能。在本次的课题设计中，将应用所需知识与所查找到的资料进行方案的拟定与论证，最终确定出合适的方案。对锤式破碎机的结构原理进行了分析、结构参数和工作参数的选择与计算、借助计算机绘图技术来完成结构设计。通过这次毕业设计，可以系统地把大学里的专业知识复习巩固后应用到实际设计和生产中去，提高自己的动手能力和创新能力，锻炼自己的自主能力和查阅资料的能力，以此提高的综合素质来适应社会发展的需求。参考文献1 谢开慧.中国废钢铁加工业的回顾与展望.再生资源与循环经济，2013；2 林加冲.我国废钢加工设备发展中的问题及管理建议.再生资源与循环经济，2008；3 郭晓栋等编.锤击式破碎机主轴结构设计及受力分析.机械工程与自动化，2015；4 宋协春等编.废钢破碎机发展情况综述.中国重型装备，2009；5 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