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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、毕业设计题目汽车废旧钢板（3mm）锤式破碎机设计二、毕业设计提供的原始数据资料破碎材料：汽车废旧钢板（3mm）技术要求：锤头中心旋转直径为0.5-1m，转速范围为300-800r/min,生产能力30吨/小时。三、毕业设计应完成主要内容：1.开题报告包括：1）完成本题的目的和意义；2）国内外研究动态；3）主要研究目标和内容；4）准备工作情况和主要工作措施；5）进度安排及预期达到研究成果。2.毕业设计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、毕业生应提交的毕业设计资料要求1.开题报告按照指导设计任务书要求撰写，符合学院教务处和系部相关要求，须做到内容完备，格式正确。2.毕业设计1）任务书一份；2）设计说明书一份包括：电动机的选用，锤头的设计，传动系统的机械结构设计，关键部位的强度校核，小结；3）折合A0图纸4张。五、毕业设计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周毕业设计答辩六、主要参考文献资料1、参考书：1 濮良贵等编.机械设计.北京：高等教育出版社，2013；2 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学.北京：高等教育出版社出版，2009；3 孙桓等编.机械原理(第八版).北京：高等教育出版社，2013；4 成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2008；5 林艳华.机械制造技术基础.化学工业出版社，2010；6 吴宗泽等编.机械零件设计手册第2版.北京：机械工业出版社，2013；7 吴宗泽等编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2012；8 韩变枝等编.机械制图.机械工业出版社，2015。2、参考资料：1 魏宗辉.锤式破碎机的改进设计.中国高新技术企业，2013；2 武东卫等编.废钢破碎机的理论研究与设计计算.矿山机械，2012；3 周天津.浅谈锤式破碎机.砖瓦，2018；4 张建国等编.先进的废钢加工设备废钢破碎生产线.冶金设备，2011；5 李正峰等编.锤式破碎机锤头磨损对碰撞中心位置影响的研究.煤矿机械，2015；6 胡俊宇.锤式破碎机静动态性能分析及锤头改进设计.大连理工大学，2017；7 骆铁楠.锤式破碎机的载荷分析与优化设计.煤矿机械，2013；8 董金波等编.提高锤式破碎机锤头寿命的途径.煤矿机械，20059 杨宣义.锤式破碎机的改进和要注意的问题.砖瓦，2013；10 刘剑雄.基于虚拟制造技术的报废汽车回收金属破碎过程研究.昆明理工大学，2006；11 胡晓龙等编.废钢破碎机调试与改造.科技创新与应用，2014；12 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；七、审核签字签 字 栏学生姓名刘庆专业机械设计制造及其自动化班级对口一班撰写工作起止日期2019年3月25日2019年6月02日教师审核指导教师（签字）日期2019年 月 日教研室主任审查（签字）日期2019年 月 日系部负责人（签字）日期2019年 月 日其他需要说明的情况：第3页 共 3页一、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 张建国等编.先进的废钢加工设备废钢破碎生产线.冶金设备，2011；6 胡晓龙等编.废钢破碎机调试与改造，科技创新与应用，2014；7 周天津.浅谈锤式破碎机.砖瓦，2018；8 濮良贵等编.机械设计.北京：高等教育出版社，2013；9 吴宗泽等编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2012；10 赵卫兵等编.材料力学.成都：电子科技大学出版社出版，2016；11 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（1）.北京：高等教育出版社出版，2009；12 杨宣义.锤式破碎机锤子材质和质量的选择.砖瓦，2013；13 庄红峰等编.浅谈锤式破碎机的保养与维修.砖瓦，2018；14 李正峰等编.PC600400锤式破碎机锤头的改进设计.煤矿机械，2014；15 魏宗辉.锤式破碎机的改进设计.中国高新技术企业，2013；16 武东卫等编.废钢破碎机的理论研究与设计计算.矿山机械，2012；17 李正峰等编.锤式破碎机锤头磨损对碰撞中心位置影响的研究.煤矿机械，2015；18 胡俊宇.锤式破碎机静动态性能分析及锤头改进设计.大连理工大学，2017；19 刘剑雄.基于虚拟制造技术的报废汽车回收金属破碎过程研究，昆明理工大学.2006；20 Matthew D. Sinnott,Paul W. Cleary. Simulation of particle flows and breakage in crushers using DEM: Part 2 Impact crushersJ. Minerals Engineering,2015,74.21 骆铁楠.锤式破碎机的载荷分析与优化设计.煤矿机械，2013；22 董金波等编.提高锤式破碎机锤头寿命的途径.煤矿机械，2005；23 Paul W. Cleary,Matthew D. Sinnott. Simulation of particle flows and breakage in crushers using DEM: Part 1 Compression crushersJ. Minerals Engineering,2015,74.24 P.W. Cleary,M.D. Sinnott,R.D. Morrison,S. Cummins,G.W. Delaney. Analysis of cone crusher performance with changes in material properties and operating conditions using DEMJ. Minerals Engineering,2017,100.25 Zhang Jun-ming, Zhao Fang, Wang Wei, Ze Xiang-bo, Su Dong-ning. Dynamic Analysis of Tip Set Extra Hard Load of Vertical Shaft Impact CrusherP. Measuring Technology and Mechatronics Automation, 2009. ICMTMA 09. International Conference on,2009.26 J H Yang, H Y Fang, M Luo.Load and wear experiments on the impact hammer of a vertical shaft impact crusherJ.IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2015, 103(1).27 杨宣义.锤式破碎机的改进和要注意的问题.砖瓦，2013；28 李奕晓.可逆式反击锤式破碎机研究现状及发展趋势探讨.科技经济市场，2017；29 孙桓，陈作模.机械原理(第八版).北京：高等教育出版社，2013；30 席伟光等编.机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社出版，2003；31 吴宗泽等编.机械零件设计手册第2版.北京：机械工业出版社，2013；考核组对报告人的专业技术文献情况的查阅评价查阅内容查阅结果评价记录1.查阅与本题目专业相关的专业技术文献数量是否达到25篇（其中至少有外文5篇，10篇近两年内的参考文献）？2.查阅的文献是否全面？3.查阅的文献是否反映本题目所涉及专业的最新动态？4.文献综述能否概括文献的创新点？5.请对文献综述进行综合评价并给成绩（按合格、不合格）考核组负责人（签字）： 0 年 月 日开 题 报 告 会 记 录 卡参加报告会成员： 报告会日期： 地点： 0 记录人： 0报告会记录及考核意见：记录： 0 0建议： 0结论（按同意、不同意）： 0负责人（签字）： 0 年 月 日所在系的意见：（按同意、不同意） 负责人（签字）： 0 年 月 日指导教师确认签字：（签字）： 0 年 月 日10汽车废旧钢板（3mm）锤式破碎机设计摘 要废钢破碎机可以将各种汽车驾驶室、小型轻薄压块、摩托车架子自行车架子、电冰箱铁皮、电视机铁皮、洗衣机铁皮、易拉罐、油漆桶、油桶、彩钢瓦、烟筒皮、等壁厚在8mm以下各种废钢破碎。废钢破碎加工即利用破碎机对废旧钢板进行破碎，利用分选系统对破碎后的废钢进行分选来得到纯净的优质废钢的加工方法。其工作原理就是进料机把废铁自动运转到破碎机腔内，在高速、大扭矩电机的连续驱动下，破碎机转子上的锤头和刀片轮流击打进入容腔内的废钢。在强大的冲击力作用下，废钢被撕裂和挤压成一定规格的破碎钢，再经分选设备处理，就可得到纯度较高的优质破碎钢。随着国民经济不断发展，人们的生活水平和消费水平逐渐提高本，从往年我国的汽车销量来看，势必带来很多报废汽车垃圾，对报废汽车钢板的处理是一个亟待解决的问题。课题旨在设计汽车废钢锤式破碎机的锤头及其传动系统的机械结构，并进行强度校核；另外，进行传动系统关键元件选择与参数匹配设计。关键词：废旧钢板；破碎机；锤头；转子iDesign of Hammer Crusher for Automobile Waste Steel Plate (25m/s，则因带绕过带轮时离心力过大，使带与带轮之间的压紧力减小，摩擦力降低而使传动能力下降，易产生打滑；而且离心力过大，离心应力也大，使最大应力加大，降低了带的疲劳强度和寿命。而当v5m/s时，在传递相同功率时，带所传递的圆周力会较大，使带的根数增加。对于窄V带，v不应大于355m/s。通过上式，n=300 r/min时，v212.7 m/s，满足正常取值范围；n=800 r/min时，v233.5 m/s，超出正常取值范围；n=500 r/min时，v221 m/s，满足正常取值范围；故前面题设，转子转速取500 r/min，从动轮直径取0.8m满足要求。主动轮带速：当n=990 r/min，D=0.4m时，主动轮皮带速度v120.7 m/s35m/s，满足要求。4、初选中心距由于带是中间挠性件，故中心距可取的大些或小些。中心距增大，单位时间内绕转次数将减少，可延长带的疲劳寿命，同时也有利于增大包角，提高传动能力；但中心距太大则使结构外廓尺寸增加，还会因载荷变化引起带的颤动，从而降低其工作能力。参照魏兵主编机械设计基础12，P212页。根据经验值，中心距取值范围如下：0.7（d1+d2）a02（d1+d2）（6-5）式中，d1取400mm，d2取800mm，得出中心距取值范围为8402400mm，取a0=1600mm。5、计算V带基准长度和中心距参照魏兵主编机械设计基础12，P212页。V带的初步长度计算公式：L02a0+2（d1+d2）+（d2-d1）24a0（6-6）根据上式计算V带的初步长度为5110mm，参照标准去基准长度L为5000mm。V带中心距的计算如下：aa0+L-L02（6-7）计算的V带中心距a约为1445mm。考虑到安装调整和补偿张紧力的需要，中心距的调整范围为（a-0.015L）(a+0.03L)，即13701595mm之间。6、小轮包角a1小轮包角a1过小时，带与带轮接触弧减小，摩擦力也减小，使传动能力下降，故在确定中心距后要验算小轮包角。参照魏兵主编机械设计基础12，P212页。小带轮包角计算公式如下：a1=180-d2-d1a57.3（6-8）一般应使a1120；否则，可通过加大中心距或增设张紧轮来增大包角。验算得a1164.1120，满足极限包角要求，小带轮包角合适。7、确定带的根数z参照魏兵主编机械设计基础12，P212页。V带根数计算公式如下：z=PcP0KaKL（6-9）式中，Pc为计算功率，为406.25KW；P0为单根V带额定功率，查表得P0=20.88KW；Ka为包角修正系数，查表得Ka=0.96；KL为带长修正系数，查表得KL=1.07。综上，计算的z18，取z值为18根。带的根数z应圆整为整数，通常z300mm时可采用轮辐式(见图6(d)图 6 V带轮的结构形式d1=(1.82)d0，L=(1.52)d0，S取值通过查表确定，S11.5S，S20.5S，h1=2903Pnmmm，式中，P为传递功率，单位是KW，n为带轮转速，单位是r/min，m为轮辐数，h2=0.8h1，a1=0.4h1，a2=0.8a1，f1=0.2h1，f2=0.2h。根据表所给数据，确定小轮辐板厚度S值取34mm，槽数取9个，定为辐板轮；大轮槽数取9个，定为六椭圆辐轮。小轮下图所示：图 7 小轮图纸大轮图纸下图所示：图 8 大轮图纸6.4 转子结构设计及强度校核在设计破碎机的工作中，最主要的工作就是对转子主轴的计算和校核，具体来说就是对主轴和销轴的设计和刚度校核，主轴的设计效果将直接决定设备的使用性能及使用寿命。接下来就是对其轴和销在要求条件下进行设计计算和校核。6.4.1 主轴强度校核轴是组成机器的重要零件之一。用于支承作回转运动或摆动的零件来实现其回转或摆动，使其有确定的工作位置。本文所设计的大型破碎机装置中，轴的作用主要是带动锤头高速旋转，把石料击碎。结构设计：主轴的结构应从它的功用性进行分析，它必须同时满足工作时的技术要求。因此在设计结构时，要考虑到大小、长度、键槽等各个要素。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位、固定和轴的制造工艺性等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和结构尺寸，包括轴各段的长度和轴径的确定，以保证轴的工作能力和轴上零件工作的可靠性在设计轴之前应先完成轴上零件的主要参数和结构设计，并进行受力分析。由于轴上零件的轮毂尺寸和轴承尺寸需根据轴径来定，而计算轴径所需的受力点和支点位置又与轴上零件和轴承尺寸位置有关。因此轴的设计过程常常是先估算轴径，再进行轴的结构草图设计，然后进行轴的强度计算。根据材料力学14及理论力学15知识先假设轴的最小处直径为300mm，根据电动机输出的功率计算其提供的有效圆周力F:F=1000Pv=1000203.1321=9.7KN分析可知，主轴在工况下既要承受驱动力和惯性力作用下的扭转力矩又要承受皮带和轴承座共同作用下的弯矩。所以，主轴必须同时满足扭转应力及弯曲应力对材料的刚度要求。1）主轴扭转强度校核选取主轴材料为42CrMo，其许用应力在186310MPa之间，屈服强度930MPa。42CrMo强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。计算外力偶矩，直接引用公式：Me=9550pn=9550203.135003879.8计算主轴抗扭截面系数：Wt=D316（6-12）计算轴的扭转应力：=MeWt=38316=0.7Mpa故主轴轴径大小满足材料本身抗扭强度要求。2）对轴的弯矩校核主轴材料为42CrMo，其许用应力在186310MPa之间，屈服强度930MPa。弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种。通俗的说法：弯矩是一种力矩。它的标准定义为：与横截面垂直的分布内力系的合力偶矩。要求确定主轴的弯曲强度是否满足要求，就必须先弄清楚主轴的弯曲受力情况。分析可知，主轴弯曲受力情况如下图所示：图 9 主轴弯曲受力图P为锤头给主轴带来的均布载荷；F1为两次轴承支撑力；F2为两侧电机的拉力。分析可知，V带轮连接处为最脆弱、需要校核的位置。计算该处弯矩：M=FL=97000.4=3880Nm计算弯矩截面系数：W=D332（6-13）计算轴的扭转应力：=MW=38803.140.23321.46Mpa由此可知，所选轴的弯曲强度满足材料刚度要求。6.4.2 锤轴、锤盘、锤头的设计和校核1）锤轴的设计和校核锤轴在使用过程中，结构上起到了将锤头连接在锤盘上的作用。在惯性力作用下，锤头跟随锤轴转动。锤轴从其受力分析上讲，在与废旧钢板的打击过程中，受到了锤头与物料之间的相互挤压作用。对于销轴的校核过程主要是对其受压强度的校核。在做对销轴校核的工作时可以进一步来校核锤头及圆盘的厚度是否能达到其对材料挤压不失效的强度要求。首先锤头的受力是通过电动机提供的有效圆周力(9.7kN)来平衡的。本课题设有6根锤轴，每根锤轴对称分布6个锤头，共计有锤头36个，由此，分配到每个锤头上的挤压力约为269.4N。锤轴选用中碳调质结构钢45钢，挤压许用应力bs =100MPa计算轴孔挤压强度：z=Fhd=824053.5Pabs=100Mpa由此可知，销轴直径满足设计要求。2）锤盘的设计圆盘根据锤头厚度选取辅面厚度80mm，中心孔300mm，锤轴孔80mm。参照机械设计手册16 ，查表平键键槽的尺寸与公差(GB/T1095-2003)，所主轴长度2000mm，轴径300mm ，根据表中数据选择键的尺寸bh=7036mm，轴和毂采用正常连接，键宽度b的公差取值为b-0.0620。根据要求所选键的长度L10b的要求，选取键长500mm。根据所用位置确定键的类型为B型，即用键为B7036500。键强度的校核：锤盘材料选用合金结构钢35CrMo锻件，屈服强度835MPa，低于主轴材料屈服强度，故按照锤盘材料进行平键强度校核。根据工况条件，此处链接方式为动连接，代入公式：p=2TDkl=23879.810003001418010.3故键链接满足强度要求。3）锤头质量的确定和校核锤式破碎机锤头可分为五种：复合高锰钢锤头高锰铬钢铸造锤头合金钢锻造锤头复合铸造的高铬铸铁锤头组合式锤头一般认为90125kg的锤头为大型锤头，25kg以下的为小型锤头，其余为中型。锤头磨损失效方式多以冲击凿削为主，伴有冲刷显微切削磨损。选择适宜的材质制造锤头：根据锤头大小不同及使用的工况条件不同，选择适宜的材质制造锤头。对于1kg以下锤头，应选择有一定韧性，以硬度大为主导的材料；对于50kg级锤头，应选择高韧性超强高锰钢制造锤头，其屈服强度要达到450/mm2，初始硬度要达到HB260300；对于大型破碎机90kg和125kg锤头，必须选用高韧性材料，并辅以其它综合性能。现有锤头的延寿方法：1、在锤头工作面上涂焊一薄层硬质合金，可提高锤头耐磨性。2、锰钢制的锤头磨损后,可用锰钢焊条堆焊。在锤头顶部堆焊过程中，可向堆焊金属中引入成分为1.21.5mm不等轴篦粒状列立特加固硬质合金，而基础合金为专用的高铬铸铁。添加列立特时，沿锤头顶部填入，使锤头顶部获得较多硬质篦粒。也可采用堆焊膏(堆焊膏是由铬铁、碳和铁的粉末依靠塑性结剂制成的一种新型耐磨材料)堆焊。即在堆焊表面敷上一层厚度为5mm的堆焊膏，经512h的干燥后，用中10mm的镀铜碳极使之熔化，锤头接正极，用直流正接法堆焊，电流为400450A,堆焊层厚度为2.53.5mm3、对破碎机转子部的端部圆盘和中间圆盘进行改进，提高锤头的利用率，相对延长锤头的使用寿命。以PC800800型锤式破碎机为例,可在端部圆盘和中间圆盘上配钻6个中4mm铰制销轴孔，均布在中450m的圆周上，与原销轴孔错开30圆心角布置，把经过正反两次交替使用后不能在原来位置上继续工作的全套锤头、销轴及间隙套拆下，与新配钻的6个中40mm轴孔组装起来，以保证转子平衡。重新调整锤头与筛条、破碎板和筛条与筛条之间的间隙后继续使用，此时锤头顶点位置在中820mm圆周上，锤头线速度略高，打击力略降，但可通过调整进机物料度加以解决。即将入料粒度由120mm调至100mm就可以正常工作。据介绍，改进后锤头可正反交替使用4次，锤头寿命延长13d，年锤头耗用量节约2/5。最后卸下的锤头，用合金钢焊条堆焊或整形处理后可继续使用。锤子是以铰链方式装在销轴上，由于是自由悬挂的，在高速旋转时锤子向外张开，当遇上难碎物件时能沿销轴回转，从而避免机件损坏，起着保护作用。由于锤式破碎机的锤头是通过铰接悬挂在锤盘上，所以正确地选择锤头质量对破碎效率和能量消耗都有很大作用。如果锤头质量选得过小，则可能满足不了锤击一次就将物料破碎的要求。若是选得过大,则无用功率消耗过大。锤头磨损后可用合金焊条堆焊修复后继续使用，但堆焊应对称均衡，否则会引起设备运转不平衡而导致剧烈振动。锤头的更换一定要按相对位置成对更换，否则会引起转子旋转的不平衡。锤盘的主要受力件如隔板、锤头、锤柄等均为铸造件，组装时要特别注意仔细检查。一旦发现关键受力部位有气孔或沙眼等铸造缺陷，应报废处理。锤头一般材料为铸钢Mn13。根据工况分析，锤头在打击废旧钢板时会造成一定的速度损失，一般允许这个速度损失不超过40%60%17。分析可知，锤头撞击废旧钢板，撞击后会造成钢板断裂失效，碎料从母板脱离。不考虑撞击过程中电机给锤头的动量补充的前题下，根据动量守恒定律：mv1=（m+Q）v2（6-14）式中，m为锤头打击质量，单位kg；Q为最大碎料质量，单位kg；v1为锤头撞击前速度，m/s；v2为锤头撞击后速度，m/s。由此可知，锤头质量越大，锤头的速度损失越小。这里考虑设定v2=（0.40.6）v1的条件可知，m=（0.71.5）Q。最大碎料体积为1.210-3m3，废旧钢板材质考虑为普通碳素结构钢Q235,材料密度7830kg/ m3，计算可知碎料质量约为9.4kg。由此，锤头质量在6.5814.1kg之间便可以满足速度损失要求。分析可知，锤头的打击质量的转动惯量应和锤头的实际质量m1的转动惯量相等。（6-15）m1=m（rr1）2（6-16）式中，r为锤头打击中心到悬挂点的距离，单位为m；r1为锤头重心到悬挂点的距离，单位为m。根据动量定理，可知F=m（v1-v2）t（6-17）式中，F为锤头作用在物料上的打击力N；t为锤头撞击物料至物料完全撕裂的作用时间，一般取值0.0010.0015s，这里取0.0015s。废旧钢板撕裂的过程也就是在外力作用超过钢板内聚力的结果，钢板内聚力计算：F1=A（6-18）式中，为废旧钢板断裂失效强度，单位为Pa；A为垂直于击打方向的废旧钢板断裂面面积，单位m2。此时，F=F1。但是考虑到废旧钢板材质的不均匀性、打击过程不准确性以及废旧钢板撕裂碎片的不规整性，这里引入修正系数，即F=F1。该系数由经验获得，取值0.210.28。此处取值0.28。综上，锤头打击质量计算如下：m=Atv1-v2=2Atv1=20.282350.0030.240.001510657.68.2kg由于废旧钢板在进入破碎机破碎腔前经过棍轴挤压成厚度不大于3mm钢板（任务书中规定厚度），锤头与钢板接触点为锤头前沿厚度的一条楞线，此处近似认定打击中心为该条楞线到锤头回转中心的距离，约为304mm，锤头重心约为132mm。所以锤头质量计算如下：m1=m(rr1)2=8.2（304132）243.5kg取锤头质量为43.5kg。4）确定锤轴中心和打击中心由于锤头可以通过销轴孔在锤轴上自由旋转，锤轴孔的确定直接影响到打击效果及锤头和整个破碎机的使用寿命。因此这个步骤十分重要。参照任小中等于2008年发表在矿山机械上的文章锤式破碎机转子主要技术参数的确定和于鹏军于2002年发表在矿山机械上的文章锤式破碎机锤头销轴孔位置的确定两篇文章，锤轴孔的位置计算公式如下：X=a3-b26a+d416a2b17-18（6-19）L=a-X（6-20）式中，a为锤头长度，取400mm；b为锤头宽度，取300mm；d为锤头销孔直径，取80mm，X为沿长度方向锤头回转中心到最近锤头棱边的距离，L为打击中心。由此：X=4003-30026400+80416400230096mmL=400-96=304mm锤头结构如图10所示：图 10锤头6.4.3 转子直径的校核参照任小中等于2008年发表于矿山机械杂质上的文章锤式破碎机转子主要技术参数的确定17，转子直径计算公式如下：D=60vn=60v500（6-21）式中，n为转子转速，为500r/min；v为转子圆周速度，单位为m/s，通常，锤式破碎机转子的圆周速度v=1870m/s。故，D的取值范围在0.672.67m之间。此次课题选取转子直径为2.168m。转子布局参照彭海兰于2017年发表在水泥技术杂志上的浅谈双转子锤式破碎机结构特点及选用原则19一文及南京航空航天大学硕士毕业生江腾于2016年所做的硕士毕业论文废金属破碎机破碎性能及关键部件疲劳寿命预测分析20，完成转子结构设计。6.4.4 转子结构的校核根据任务书要求，废旧钢板为220.003m，破碎机破碎板料最大尺寸03m，初步估算需要10排锤头可达到破碎目的。考虑设备的冗余设计及提高生产效率，现将锤头做成12排。考虑锤头加工成本、维护成本、大转动惯量下电功率损耗及轴与轴承的损耗情况，现将12排锤头在相邻锤头上交错布置。转子结构为主轴上有13排锤盘，在锤盘1.5m直径圆周上均布六根锤轴，每根锤轴上间隔布置6个锤头，间隔用套筒分开。转子的布局对于提高破碎机生产率、降低能耗具有十分重要的意义。转子上的锤头既要保证破碎破碎物料的条件又要保证碰撞后不变形、能量损失最小的条件。物料破碎过程需同时满足能量条件和力学条件，即锤头释放的能量需满足破碎物料所需功，同时环锤破碎物料的碰撞力要大于破碎过程所需的力。6.4.2节，我们通过力学条件计算出了锤头质量，因而此处不再考虑力学条件。参照太原理工大学硕士毕业生李骏的毕业论文环锤式破碎机动力学研究及优化设计21中P16-P17页所引用的公式，破碎所要满足的能量条件为：ErA（6-22）式中，Er为破碎功，N.m；A为物料断裂失效所需要的功，N.m。其中，破碎功Er的计算公式为Er=1-k2mMr2m+MrV2Zn60（6-23）式中，n为主轴旋转速度，取值为500r/min；k为恢复系数，当V20m/s时，k=0.1；m为物料质量，此处取值为9.4kg，参照本章6.4.2节；Mr为环锤折算到撞击点的质量，此处取值为8.2kg，参照本章6.4.2节；V为环锤撞击点的速度，取值为57.6m/s，参照本章6.4.2节；Z为销轴上锤头个数，根据之前估算取值为6。综上，计算出Er=1-29.4+8.857.62650060347768.7N.m另，物料断裂失效所需功A的计算公式为：A=b2nL12000E(Z1dmax21-Dd2）（6-24）式中，b为破碎物料的抗压强度，此处取值为235106Pa；n为主轴旋转速度，取值为500r/min；L为主轴工作长度，取值2m；E为进给料弹性模量，此处取值为196109Pa；dmax为进给最大粒度，此处取值为2m；d为出料粒度，此处取值为0.2m；Z1为主轴系统环锤排数，此处取值为12；D为转子直径，此处取值为2.2m；1为进料过程的不均匀系数，1=0.10.3，此处取值为0.3；2为排料过程的不均匀系数，2=0.10.15，此处取值为0.1。综上，计算出：A=2352500210312000196(12220.3-）334824.8N.m即Er=347768.7N.mA=334824.8N.m。综上，本课题所设置的转子布置结构满足破碎能量条件。6.4.5 轴承的选择滚动轴承是一种精密的机械支承元件，轴承用户深切希望装在主机上的轴承能够在预定的使用期内不致损坏并保持其动态性能，但客观事实有时并非尽如人意，突发的轴承失效事故会给用户造成重大损失。通过大量的滚动轴承失效分析研究表明，轴承短寿或过早的丧失精度，有的是由于材料缺陷或制造不当所致，但在相当大的程度上是由于没有严格按照轴承使用要求进行安装、维护，或者是轴承选型不当或实际载荷超过轴承本身的额定载荷等原因造成轴承的非正常损坏，例如，轴承零件的疲劳剥落在很大程度上就是因为润滑油中混有杂质引起的。可见，要想实现滚动轴承具有更长的寿命和精度保持期，除要求轴承制造厂家提高产品质量外，轴承用户也必须用科学的方法和程序使用轴承，否则，再好的轴承也会在恶劣的随意的使用条件下夭折。能否正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命；对企业能否缩短维修时间，减少维修费用，提高机器的运转率，都有着十分重要的作用。因此，不论是设计制造单位，还是维修使用单位，在选择滚动轴承时都必须高度重视。一般来说，选择轴承的步骤可能概括为：1、轴承工作条件(包括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等)，选择轴承基本类型、公差等级和游隙；2、的工作条件和受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命；3、所选轴承的额定载荷和极限转速。选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。各类滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用情况。选择轴承类型时，通常应考虑下列因素。一般情况下：对承受推力载荷时选用推力轴承、角接触轴承，对高速应用场合通常使用球轴承，承受重的径向载荷时，则选用滚子轴承。总之，选用人员应从不同生产厂家、众多的轴承产品中，选用合适的类型。轴承所占机械的空间和位置：在机械设计中，一般先确定轴的尺寸，然后，根据轴的尺寸选择滚动轴承。通常是小轴选用球轴承，大轴选用滚子轴承。但是，当轴承在机器的直径方向受到限制时，则选用滚针轴承、特轻和超轻系列的球或滚子轴承；当轴承在机器的轴向位置受到限制时，可选用窄的或特窄系列的球或滚子轴承。轴承所受载荷的大小、方向和性质：载荷是选用轴承的最主要因素。滚子轴承用于承受较重的载荷，球轴承用于承受较轻的或中等载荷，渗碳钢制造或贝氏体淬火的轴承，可承受冲击与振动载荷。在载荷的作用方向方面，承受纯径向载荷时，可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。承受较小的纯轴向载荷时，可选用推力球轴承；承受较大的纯轴向载荷时，可选用推力滚子轴承。当轴承承受径向和轴向联合载荷时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。轴承的调心性能：当轴的中心线与轴承座中心线不同，有角度误差，或因轴的两支轴承间距较大而轴的刚性较小，容易受力弯曲或倾斜时，可选用具有良好调心性能的调心球或调心滚子轴承，以及外球轴承。此类轴承在轴稍微倾斜或弯曲情况下，能保持正常工作。轴承调心性能的好坏，与其允许的不同轴度有关，不同轴度值愈大，调心性能愈好。轴承的刚性：轴承的刚性，是指轴承产生单位变形所需力之大小。滚动轴承的弹性变形很小，在大多数机械中可以不必考虑，但在某些机械中，如机床主轴，轴承刚性则是一个重要因素，一般应选用圆柱和圆锥滚子轴承。因为这两类轴承在承受载荷时，其滚动体与滚道属于点接触，刚性较差。另外，各类轴承还可以通过预紧，达到增大支承刚性的目的。如角接触球轴承和圆锥滚子轴承，为防止轴的振动，增加支承刚性，往往在安装时预先施加一定的轴向力，使其相互压紧。这里特别指出：预紧量不可过大。过大时，将使轴承摩擦增大，温升增高，影响轴承使用寿命。轴承的转速：每一个轴承型号都有其自身的极限转速，它是由诸如尺寸、类型及结构等物理特性所决定的，极限转速是指轴承的最高工作转速(通常用rmin)，超过这一极限会导致轴承温度升高，润滑剂干枯，甚至使轴承卡死。用节圆直径D乘以轴旋转速度(单位r/min)得出一极限转速因素(DN)，DN在选择轴承类型和尺寸时十分重要。大多数轴承制造厂家的产品目录都提供其产品的极限转速值，实践证明，在低于极限转速90%的状态下工作是比较好的。润滑方式的影响：脂润滑轴承的极限转速比油润滑轴承的极限转速低，轴承的供油方式对可达到的极限转速有影响。必须注意，对脂润滑轴承，其极限转速一般仅是该轴承采用一个高质量的重复循环油系统时的极限转速的80%，但对油雾润滑系统，其极限转速一般比相同的基本润滑系统高50%。保持架的设计和结构也影响轴承的极限转速，因为滚动体与保持架表面是滑动接触，用比较贵的、设计合理的、以高质量和低摩擦材料制成的保持架，不仅可将滚动体隔开来，而且有助于维持滑动接触区的润滑油膜。但像冲压保持架之类价格低廉的保持架，通常只能使滚动体保持分离。因此，它们存在着易出事故和令人苦恼的滑动接触，从而导致更低的极限转速。一般来说在较高转速的工作场合下，宜选用深沟球轴承、角接触轴承、圆柱滚子轴承；在较低转速工作场合下，可选用圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承的极限转速，一般约为深沟球轴承的65%，圆柱滚子轴承的70%，角接触球轴承的60%。推力球轴承的极限转速低，只能用于较低转速的场合。对于同一类轴承，尺寸愈小，允许转速愈高。在选用轴承时，应注意要使实际转速低于极限转速。轴承游动和轴向位移：通常情况下，一个轴用两个轴承相隔一定的距离给予支撑。为了适应轴和外壳不同程度的热涨影响，安装时应将一个轴承在轴向固定，另一个轴承使之在轴上可以游动(即游动支撑)，以防止因轴的伸长或收缩引起的卡死现象。游动支承通常选用内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承(原2000型、32000型)和滚针轴承，这主要是此类轴承内部结构允许轴与外壳有适当轴向位移的缘故。此时，内圈与轴，外圈与外壳孔可采用紧配合。当采用不可分离型轴承做游动支承时，如深沟球轴承、调心滚子轴承，在安装中必须允许外圈与外壳孔，或内圈与轴采用较松配合，使之轴向可自由游动。圆锥滚子轴承、调心滚子轴承和深沟球轴承基本上属于定位型，当用作非定位时则采用松配合安装。所有推力滚子轴承均属定位型轴承。便利于轴承的安装和拆卸：选用轴承类型时，对轴承安装拆卸是否方便，亦必须考虑周全，特别是对大型和特大型轴承的安装和拆卸尤为重要。一般的外圈可分离的角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承，安装拆卸比较方便，它们的内圈和外圈可分别装于轴上或壳体孔内。此外，内径带圆锥孔的，带紧定套的调心滚子轴承、双列圆柱滚子轴承和调心球轴承，也比较容易安装拆卸。除上述因素外，还应考虑轴承的工作环境温度、轴承密封及对摩擦力矩、振动、噪声等的特殊要求。1） 基本额定动载荷的计算本课题选取轴承使用寿命20000h，主轴转速500r/min。机械设计手册13P7-232页，滚动轴承基本额定动载荷的计算公式如下：C=fhfmfdfnfTPCr（或Ca）（6-25）式中，式中C为基本额定动载荷计算值，单位为N；P为当量动载荷，单位为N；fh为寿命因数，按表7-2-23选取，此处取值为3.42；fn为速度因数，按表7-2-24选取，此处取值为0.405；fm为力矩载荷因数，力矩载荷较小时fm=1.5，力矩载荷较大时f=2，此处取值为2；fd为冲击载荷因数，按表7-2-25选取，破碎机的取值范围为1.83.0之间，此处取值为2.0；fT为温度因数，按表7-2-26选取，工作稳定小于120摄氏度，此处取值为1；Cr为轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，单位为N；Ca为轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动载荷，单位为N。参照机械设计手册13P7-235页，当量动载荷P的计算公式如下：P=XFr+YFa（6-26）式中，P为当量动载荷，单位为N；Fr为径向载荷，单位为N；Fa为轴向载荷，单位为N；X为径向动载荷系数；Y为轴向动载荷系数。此处仅考虑V带传动带来的径向载荷，径向动载荷系数为1。即近似认为轴向载荷为零。在计算V带传动时算得径向动载荷为21.6kN，即：P=21.6kN综上，得：C=3.42220.405121.6729.6kN2） 基本额定静载荷的计算参照机械设计手册13P7-236页，滚动轴承基本额定静载荷的计算公式：C0=S0P0Cor（或C0a）（6-26）式中，C0为基本额定静载荷的计算值；P0为当量载荷，单位为N，此处取值为21600N；S0为安全因数，静止轴承和缓慢摆动或转速极低的轴承S0见表7-2-30；旋转轴承S0见表7-2-31，此处考虑转动轴承，轴承会受到较强的冲击载荷，S0取值范围为1.52.0，此处取值为2.0；C0r为轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，单位为N；C0a为轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定静载荷，单位为N。故：C0=221.6=43.2kN参照机械设计手册13P7-271页，表7-2-63，本课题选取调心滚子轴承组合，轴承内径200mm，查表7-2-89，选取轴承型号为22240，其中C0r=1740kN，Cr=920kN，满足要上计算结果要求。6.5 筛板及箱体结构设计6.5.1 筛板结构设计1、生产能力理论计算公式：参照唐敬麟主编的破碎与筛分机械设计选用手册8P137页，得生产能力理论计算公式：Q=60nqLb2dKn1n（6-27）式中，Q为锤式破碎机生产能力，t/h，此处取值为30 t/h；nq为排料筛条的缝隙个数；L为筛条格的长度，m，此处取值为0.2m；b2为筛条的缝隙宽度，m，此处取值为0.003m；d为排料粒度，m，此处取值0.2m；K为物料不均匀系数，一般取K=0.0150.07，小型破碎机取小值，大型破碎机取大值，此处取值为0.015；n1为转子圆周方向的锤子排数，一般取n1=36，此处取值为3；n为转子转速，r/min，此处取值为500r/min；为物料密度，kg/m3，此处取值为7830kg/m3.由上式得：nq=Q/(60Lb2dKn1n)=301000/(600.20.0030.20.0735007830)24从以上的理论计算中得出排料筛条的缝隙个数为24个即可满足生产能力要求。但本课题考虑金属板的塑形变形和差异性，以及碎料尺寸等条件影响，选取排料孔为直径0.3m的圆孔。 6.5.2 箱体结构设计箱体选用Q235材料，加工方式为板料焊接。结合以上计算数据，对箱体进行了结构设计。结 论对锤式破碎机的设计以及相关的研究，是我对大学所学的知识进行整合和总结，运用的一个尝试，这不仅提高了我的独立思考，动手实践，研究创新的能力，还培养了团结协作，大胆尝试等良好的习惯。一台机器的完整设计是要涉及到各个方面的知识的，在大学最后这段有限的时间，迅速积累，充分准备是很难的。我们只有不懈的努力，尽力的改正不足,使其尽可能完善，在许许多多的零件中，即使是最小的，哪怕是一个小小的螺钉，焊缝之类的，如果因为强度不够、材料选取不当、寿命比较短、结构工艺性方面有缺陷、配合不能满足要求、未考虑拆卸、修整问题等等，最终都会使机器工作性能下降，出现故障甚至报废。所以，在这方面我做的工作还是很不够的。另外，一台机器真正推广使用，还要对其成本，也即经济性、可行性进行分析；还有外观对环境的污染、对工作环境的要求、维修的技术难度、方便程度等等，所以，我的设计只能是理论上的一个尝试。在具体的工作中，我除了需要借助最新的信息工具网络外，还需要查阅图书，亲身实践，但最主要的还是老师的指导。不仅仅是具体内容上，还有思路上的，认识问题角度等各个方面，我都收益匪浅。4年的大学生活最终以毕业设计的结束而告终。所以，我一定要加倍努力，画一个圆满的句号。49参考文献1中国报告网2018年中国汽车俱乐部行业分析报告-市场深度分析与发展前景研究EB/OL2018-09-08；2韩翔华废钢破碎生产线在我国的应用现状存在问题及建议中国废钢铁，200927(6):40 -42；3宋协春，王东废钢破碎机发展情况综述J中国重型装备，2009(1):4143；4刘剑雄，杨邦成，李自良等轻薄型金属材料破碎模式研究机械工程报，2011，47(12):48-55；5汤安民，王静几种金属材料断裂形变化规律的试验分析实验力学2003，18(4): 440-444；6赵明君轻薄型金属撕裂机理研究D 昆明理工大学，2013；7宋协春，王东废钢破碎机发展情况综述J中国重型装备，2009（1）：41-43；8唐敬麟破碎与筛分机械设计选用手册化学工业出版社，2001；9实用电工电子技术手册编委会实用电工电子技术手册机械工业出版社；10成大先机械设计手册化学工业出版社，2008；11李延明电工、电子计算手册工业出版社出版，2009；12魏兵，杨文堤机械设计基础华中科技大学出版社， 2003；13成大先机械设计手册化学工业出版社，2007；14刘鸿文材料力学高等教育出版社，2011；15哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学北京：高等教育出版社出版，2009；16卜炎实用轴承技术手册机械工业出版社2003；17任小中，陈新建，苏建新锤式破碎机转子主要技术参数的确定矿山机械，2008；18于鹏军锤式破碎机锤头销轴孔位置的确定矿山机械，2002；19彭海兰浅谈双转子锤式破碎机结构特点及选用原则J 水泥技术，2017(06):25-29；20江腾废金属破碎机破碎性能及关键部件疲劳寿命预测分析D 南京航空航天大学，2016；21李骏环锤式破碎机动力学研究及优化设计D太原理工大学，2013；22J H Yang, H Y Fang, M Luo.Load and wear experiments on the impact hammer of a vertical shaft impact crusher J.IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2015, 103(1).23Paul W. Cleary,Matthew D. Sinnott. Simulation of particle flows and breakage in crushers using DEM: Part 1 Compression crushersJ. Minerals Engineering,2015,74.24Matthew D. Sinnott,Paul W. Cleary. Simulation of particle flows and breakage in crushers using DEM: Part 2 Impact crushersJ. Minerals Engineering,2015,74.25P.W. Cleary,M.D. Sinnott,R.D. Morrison,S. Cummins,G.W. Delaney. Analysis of cone crusher performance with changes in material properties and operating conditions using DEMJ. Minerals Engineering,2017,100.26Zhang Jun-ming, Zhao Fang, Wang Wei, Ze Xiang-bo, Su Dong-ning. Dynamic Analysis of Tip Set Extra Hard Load of Vertical Shaft Impact CrusherP. Measuring Technology and Mechatronics Automation, 2009. ICMTMA 09. International Conference on,2009.外文文献Development of roll crusher, impact crusher and hammer crusherRoller crusher, impact crusher and hammer crusher are widely used in crushing, medium crushing and fine crushing of materials with different hardness, viscosity and humidity. It is especially worth pointing out that these crushers have high crushing efficiency and low energy consumption. At present, some new progress has been made in the design, manufacture and application of roll crusher, impact crusher and hammer crusher.The British company Babitless (GB) has manufactured a Dragon impact crusher with high crushing ratio and low energy consumption. The series products of the machine are PS10.05 (rotor is 1m x 0.5m), PS10.10 (1m x 1m), PS12.13 (1.2m x 1.3m).The impact crusher manufactured by the company can be used to crush dolomite, siliceous limestone and other ores, but can not crush materials with high humidity and viscosity. The feed size is 65-150 mm. In fact, the machine is most suitable for crushing massive materials, not for crushing flaky materials. The size of crushed product is less than 40 mm, and the production capacity is 15-150t/h.The company also manufactures 13 reversible impact crushers. The allowable feed size is 380 mm and the production capacity is over 600t/h.The company also produces six kinds of roll crushers with a production capacity of 35-195t/h and a product size of 6-50 mm.Rotopactor crusher manufactured by British Groft Barmac Company is a unique three-stage impact crusher. The material is transported from the hopper through the central distributor to the rapidly rotating rotor in the crushing chamber. The crushed product falls into the discharge trough. The wear of the crushing chamber is very small, but special wear-resistant protection should be applied to the crushing area. The passage of the rotor should be lined with tungsten carbide guide plate, so that the upper and bottom of the crushing chamber should be fitted with cast liner plate. The surface hardness requirement of the rotor is very high. The rotor of this crusher can be made up of two or three parts.The crusher series produced by the company has five specifications. The driving power is 75-500 horsepower and the production capacity can reach 250t/h. The driving machine of the crusher can be modified. The structure of the crusher can be divided into closed and open type.Groft recently installed and used a MII crusher with dual drive and two 200 horsepower motors. Its productivity exceeded 200t/h. MI crusher is a small crusher with a productivity of 50t/h.Maxim multi-cage crusher manufactured by Eagle Company, USA, is used to crush mixtures. In each multi-cage crusher, there are 2, 4 or 6 concentric cages rotating in opposite directions (along straight lines and central feeding points). Each cage chamber has a row of impact crushing rods. The granularity of crushed products ranges from 20 mm to 200 meshes. The crusher has three specifications, the crushing productivity is 7-30t/h, 15-60t/h and 30-110t/h.Dyad twin-rotor pendulum hammer crusher manufactured by British GEC Company has a capacity of up to 1000t/h.Hazemag impact crusher manufactured by Hazemag Company of West Germany. App2030 crusher and APKM1630 medium crusher are two large impact crushers, which have been delivered to quarries in Britain. The contract price for the two equipment is 125 (including the supply of electric drive units, dedicated speed control equipment and energy recovery equipment).Hundreds of Hazemag impact crushers have been used in limestone and other mines. Most of the crushing capacity exceeded 500t/h.Hewitt-Robins is producing twin-roll and three-roll crushers, impact crushers and hammer crushers. The twin-roll crusher is used for the operation with large capacity, and its production capacity exceeds 810t/h. It adopts hydraulic crushing roll device, overload protection spring and rubber wheel drive mode. The companys 24-inch x 48-inch three-roll crusher for coal washing at both ends has smaller crushing roll hydraulic device and pulley drive device. The production capacity (when the particle size of crushed product is 2 inches) can reach 320t/h.Hewitt-Robins impact crusher is an impact crusher with high efficiency and large crushing ratio. The specifications are 36 inches X54 inches and 48 inches X66 inches, respectively. The production capacity of the machine depends on the size of the through hole of the screen. When the through hole size of the screen is 3.5 inches, the production capacity can reach 900t/h.The company also manufactures two types of hammer crushers, 36 inches x 32 inches and 48 inches x 32 inches, with adjustable grids and spacing. The production capacity of this hammer crusher can reach 190t/h and the rotational speed is 1350 r/min. The rotational speed of the special high-speed large hammer crusher is 1800r/min.KHD Humboldt WedagAC, West Germany, manufactures a variety of impact crushers. PEG impact crusher is used to crush minerals such as limestone and gypsum. The machine has nine specifications, its production capacity can reach 1650t/h, the feed size can reach 1.6m, and the product size is 0-15mm. The feed size of PEF impact crusher manufactured by the company is very small, up to 0.75m, and the product size is 0 44mm. The company also manufactures PEK impact crusher for coal crushing operation, with 10 medium specifications, maximum production capacity of 2000t/h, feed size of 0.75m. WB25 twin-roll crusher manufactured by KHD Company is suitable for crushing medium hardness materials. The machine is equipped with a double crank (elbow) device connected with the frame, thus ensuring the reasonable distribution of the breaking force. The crusher has a diameter of 1.25m and a width of 3m. It can crush materials with medium hardness. The feed size is 250mm, the product size is 75mm, and the production capacity is 2223t/h. The clearance between grilles and sieves of crushers can be adjusted by mechanical means and equipped with overload protection devices.The impact crusher manufactured by Machinoexport Company of the Soviet Union is used to crush wear-resistant ore with medium hardness. This crusher needs less driving power, but has a larger crushing ratio. The company also manufactures various types of rotor crushers for crushing, medium crushing and fine crushing, including SMD-85A and SMD-86A; MD-75 and SMD-94A. These two types of rotor crushers are single-rotor crushers. Hydraulic devices are used to release non-fragile materials and unload when the crushing chamber is blocked.DDZW-15x12 Double-toothed roll crusher manufactured by the company is used for crushing materials with crushing strength up to 200 MPu. Its crushing capacity is 50-150t/h. Tooth roll can be blunt-edged or flat vertebral shape. The allowable feed size of blunt-edged tooth roll is large. The machine is equipped with clearance adjusting device and roll elastic protection device.Mclanahan has recently produced standard, medium and super large two-stage three-roll crushers. A two-stage three-roll crusher can replace the crushing operation that can be completed by two independent crushers. This crusher can crush raw coal or other materials to less than 15 mm. The single-roll crusher manufactured by the company is particularly effective in crushing rocks, ores, gravel, coal and hard oil shale. For materials with high viscosity or humidity, the product size is finer than that of impact crusher. The crushing roll of the two-stage three-roll crusher has a production capacity of 75-600t/h at the standard speed.Mclanahan Rotary Coal Crusher manufactured by the company is equipped with drilling sieve plate, which is used to crush soft coal with medium hardness. Its production capacity is very large. The characteristic of the machine is that the concentricity between the driving wheel and the cylinder body is very precise. The cylinder body is equipped with a wear-resistant liner, and the two ends of the cylinder body are the non-resistance feeding and unloading ends. The machine can complete both crushing and screening operations in one operation.Mcnally Pittsburg Company of the United States manufactures Gearmatic twin-roll crusher, heavy twin-roll crusher, rotary crusher, two-stage four-roll Gearmatic crusher and single-roll crusher specially for crushing lump coal. Gearmatic crusher is characterized by its high tensile strength gear transmission device developed by Mcnally Company and good sealing device for dust prevention. When the crusher is running, the position of the moving roll can be changed to adjust the particle size of the product. The two-stage four-roll crusher manufactured by the company is assembled by two double-roll crushers.The large Arbed roll crusher manufactured by Mecan-Arbed Company in Luxembourg is used for crushing or medium crushing operations, crushing brittle or medium-hard materials (materials with high humidity and viscosity). The company manufactures 13 kinds of gear roll crusher, the smallest one with driving power of 237 kw, its production capacity of 150-200t/h and product size of 50 mm, and the largest one with driving power of 2600 kw, production capacity of 2400-3000t/h and product size of 300-400 mm.Mammut crusher manufactured by West Germany QK Company is a single rotor hammer crusher. It is suitable for crushing hard to hard limestone and cement raw materials by single roller. This crusher has 12 specifications: feed size is 0 25mm, driving power is 100 3500kw. The Titan crusher manufactured by the company can crush materials similar to Mammut crusher, but the feed size is 1200-2300 mm, the production capacity is 220-1200t/h, and the driving power is 2170-2900 kw.The impact crusher manufactured by the company has 18 specifications. The maximum feed size is 400-1600 mm, the production capacity is 20-1800t/h, the crushing product size is 0-150 mm, and the driving power is 22-2000 kw.The HBK hammer crusher manufactured by the company is mainly used to crush the gravel (medium to hard) needed for road construction. QKs medium hammer crusher has 10 specifications. It is used for crushing soft, medium and hard materials or crushing cement raw materials. The power of motor is 30-400 kw, and the crushing productivity is 20-280t/h.Czech Pragoinvest company manufactures 8 kinds of OKD impact hammer crusher, which is used for high crushing productivity and high crushing ratio. The structure of OKD crusher is characterized by a huge crushing chamber on the large rotor. By rotating the crushing hammer, the material is projected onto the wall of the crushing chamber, which is crushed by impact. The unbroken bulk material falls on the screen at the outlet and is broken again by impact.The crusher adopts a hydraulic control system, and a screen and a hydraulic device for disassembling and installing the crusher hammer are installed at the outlet of the rear discharging port of the crusher.The single-roll and double-roll crushers manufactured by West Germany PHB-Weserhutte (PWH) Company can be smooth rollers or grooved on the crusher rolls with crushing teeth. This crusher is used to crush hard or soft materials.The PWH single rotor hammer crusher manufactured by the company is also used to crush soft to medium hard materials, and has a high crushing ratio, which can make the particle size of crushed products less than 3 mm.Voest-Alpine Australia manufactures two types of twin-roll crushers. - The utility model is equipped with a mechanical device for adjusting the clearance of crushing rolls and an elastic unloading roll. Both types of crushers can be installed with flat rollers, corrugated rollers and tooth rollers according to different needs. The first type is used for crushing limestone, gypsum, perlite and other materials; the second type is used for crushing hard iron ore, sintered stone, slag and coke and other materials.Sand crusher manufactured by the company is suitable for occasions with large crushing ratio. The company also manufactures heavy crushers for breaking pebbles or refractory rocks.Voest-Alpine also manufactures a Centro crusher with a high-speed turbine rotor. The company also manufactures a Centro crusher for fine Voest-Alpine, which is equipped with a high-speed turbine rotor. It is used for crushing fine gravel with a particle size of 50 mm. The machine centralizes feeding from the upper part, and the material moves towards the rigid crushing chamber wall. The rotor has the structure with the least wear and the best crushing effect. The production capacity is about 50t/h. This crusher is suitable for crushing sand and gravel with 0-5mm grain size of 80%. The machine has two specifications: 1250 mm x 1250 mm and 1600 mm x 1600 mm, and the driving power is 5575 kw.中文翻译辊式破碎机、冲击式破碎机和锤式破碎机的发展概况辊式破碎机、冲击式破碎机和锤式破碎机的应用范围非常广泛，能对各种不同硬度的、粘度和湿度都较大的物料进行粗碎、中碎和细碎。特别值得指出的是这几种破碎机的破碎效率高，能耗小。目前的辊式破碎机、冲击式破碎机和锤式破碎机在设计、制造和应用上都取得了一些新的进展。英国Babitless(GB)公司制造了一种破碎比高、能耗低的Dragon冲击式破碎机。该破碎机机
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