锤式破碎机结构设计【三维图】【机械毕业设计论文CAD图】.zip
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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat1.txtSW三维上箱体.dwg下箱体.dwg传动轴.dwg圆盘.dwg总图.dwg皮带轮.dwg销轴.dwg锤头.dwg锤式破碎机结构设计.doc隔套.dwg飞轮.dwg摘要锤式破碎机，属于破碎设备的一种，它采用锤头击打物料的形式对需要破碎的物料进行破碎。由于在矿山、水泥、建筑等相关企事业，每年都有大量的原料需要破碎，如在矿山等企业，需要对大块矿石进行破碎，以方便对矿石中的有用矿产进行进一步的筛选；在水泥生产等行业，需要将大块的原料进行破碎，从而方便熟料的加工；而在建筑等行业，需要将大块的石块等破碎成石子等，以完成作业要求标准。在这二十多年里，随着房地产产业和我国基础建设的快速发展，使破碎设备的也得到了迅速的发展，随之而来的是加大了国内的破碎设备行业的竞争，目前国内破碎设备行业在低端产品面临着国内同行竞争，在高端产品面临国际同行的垄断的场面，而自身的研发和创新能力又比较弱，关键零部件又面临进口的尴尬情形，所以这一系列的难题也对我国破碎设备行业做大做强造成一定的阻碍。面临这种窘况，国内破碎设备企业开始加大设备研发能力，并与相关高校合作，逐步研制出一批具有市场竞争力的破碎设备，比较有代表性的就是锤式破碎机。锤式破碎机具有结构简单、效率高效、破碎比值比较大，所破碎产品外形规则均匀，能够长期稳定工作且更换零件方便的特点。但是由于破碎机工作特性决定其主要零部件直接与工作件进行工作，所以造成工作部件容易损坏，这也是锤式破碎机等相关破碎设备的主要缺点。本次设计的任务是完成锤式破碎机的结构设计，由于市场上已经锤式破碎机的技术已经成熟，本文在完成锤式破碎机的结构设计之于，对锤式破碎机的结构和材料进行一定的改进或探讨，通过相关设计，力争增强锤式破碎机主要工作部件的使用寿命，提高锤式破碎机在日益激烈的供方市场的竞争力，最为重要的是，这次设计是一次毕业设计，希望在本次设计任务完成以后，能够综合运用并熟练掌握几年来的学习知识，为以后的学习工作奠定一个基础。关键词：破碎设备；锤式破碎机；破碎比值；冲击破碎AbstractThe hammer crusher belongs to a kind of crushing equipment. It breaks up the material that needs to be broken in the form of impact. Because of the mining, cement, building and other related enterprises and enterprises, a large amount of raw materials need to be broken every year. For example, in the mine and other enterprises, it is necessary to break the bulk ore so as to facilitate the further screening of the useful minerals in the ore. In the cement production industry, it is necessary to break the bulk of the raw material, so as to facilitate the crushing of the bulk material. The processing of clinker, and in construction and other industries, it is necessary to crush large pieces of stones into stones and so on, so as to complete the standard of operation requirements.In the last more than 20 years, with the rapid development of the real estate industry and Chinas infrastructure construction, the broken equipment has also been developed rapidly, which is followed by increasing the competition in the domestic crushing equipment industry. At present, the domestic crushing equipment industry is facing the domestic competition in the low end products and facing the high end products. The monopoly of the colleagues, and their own R & D and innovation ability is relatively weak, the key parts and parts are facing the awkward situation of import, so this series of problems also make a certain obstacle to the bigger and stronger of Chinas crushing equipment industry.Facing this situation, domestic breakage equipment enterprises began to increase the capacity of equipment research and development, and in cooperation with relevant colleges and universities, a batch of crushing equipment with market competitiveness was developed, and the more representative was the hammer crusher. The hammer crusher has the characteristics of simple structure, efficiency, high crushing ratio, uniform shape of broken product, stable work and convenient replacement of parts. However, because of the working nature of the crusher, the main parts of the crusher are easy to be damaged, which is also the main drawback of the hammer crusher.The task of this design is to complete the structure design of the hammer crusher. As the technology of the hammer crusher is mature in the market, the structure and material of the hammer crusher are improved or discussed in this paper, and the main parts of the hammer crusher are used. Life, improve the market competitiveness of the hammer crusher, the most important thing is that through the completion of this design task, the comprehensive use of learning knowledge for several years, to lay a foundation for the future study.Keywords: crushing equipment; hammer crusher; crushing ratio; impact crushing.目录第一章绪论11.1锤式破碎机简介11.1.1 锤式破碎机的分类11.1.2 锤式破碎机的优点和缺点11.2锤式破碎机发展现状21.3本次设计研究目的31.4本次设计研究方法3第二章锤式破碎机的方案设计42.1锤式破碎机主要设计参数42.1.1转子转速的计算52.1.2生产率的计算62.1.3电机功率的计算62.1.4锤头的计算62.2锤式破碎机主要结构参数82.2.1转子的结构参数82.2.2给料口的结构参数82.2.3排料口的结构参数82.2.4锤头的结构设计82.2.4圆盘的结构设计92.3传动轴的设计92.3.1轴的结构设计102.3.2轴的强度计算112.3.3传动轴的疲劳强度校核142.4轴承寿命的校核162.5传动方式的设计172.6飞轮的设计182.7反击板及调整弹簧的选择192.8蓖条结构的选择202.9箱体结构设计20第三章锤式破碎机结构改进223.1 锤头使用寿命研究223.2 单颗物料最大破碎力研究233.2.1单颗物料破碎力学模型的建立233.3 锤头结构改进243.4 锤头材料的研究25总结26参考文献27致谢28学士学位论文摘要锤式破碎机，属于破碎设备的一种，它采用锤头击打物料的形式对需要破碎的物料进行破碎。由于在矿山、水泥、建筑等相关企事业，每年都有大量的原料需要破碎，如在矿山等企业，需要对大块矿石进行破碎，以方便对矿石中的有用矿产进行进一步的筛选；在水泥生产等行业，需要将大块的原料进行破碎，从而方便熟料的加工；而在建筑等行业，需要将大块的石块等破碎成石子等，以完成作业要求标准。在这二十多年里，随着房地产产业和我国基础建设的快速发展，使破碎设备的也得到了迅速的发展，随之而来的是加大了国内的破碎设备行业的竞争，目前国内破碎设备行业在低端产品面临着国内同行竞争，在高端产品面临国际同行的垄断的场面，而自身的研发和创新能力又比较弱，关键零部件又面临进口的尴尬情形，所以这一系列的难题也对我国破碎设备行业做大做强造成一定的阻碍。面临这种窘况，国内破碎设备企业开始加大设备研发能力，并与相关高校合作，逐步研制出一批具有市场竞争力的破碎设备，比较有代表性的就是锤式破碎机。锤式破碎机具有结构简单、效率高效、破碎比值比较大，所破碎产品外形规则均匀，能够长期稳定工作且更换零件方便的特点。但是由于破碎机工作特性决定其主要零部件直接与工作件进行工作，所以造成工作部件容易损坏，这也是锤式破碎机等相关破碎设备的主要缺点。本次设计的任务是完成锤式破碎机的结构设计，由于市场上已经锤式破碎机的技术已经成熟，本文在完成锤式破碎机的结构设计之于，对锤式破碎机的结构和材料进行一定的改进或探讨，通过相关设计，力争增强锤式破碎机主要工作部件的使用寿命，提高锤式破碎机在日益激烈的供方市场的竞争力，最为重要的是，这次设计是一次毕业设计，希望在本次设计任务完成以后，能够综合运用并熟练掌握几年来的学习知识，为以后的学习工作奠定一个基础。关键词：破碎设备；锤式破碎机；破碎比值；冲击破碎AbstractThe hammer crusher belongs to a kind of crushing equipment. It breaks up the material that needs to be broken in the form of impact. Because of the mining, cement, building and other related enterprises and enterprises, a large amount of raw materials need to be broken every year. For example, in the mine and other enterprises, it is necessary to break the bulk ore so as to facilitate the further screening of the useful minerals in the ore. In the cement production industry, it is necessary to break the bulk of the raw material, so as to facilitate the crushing of the bulk material. The processing of clinker, and in construction and other industries, it is necessary to crush large pieces of stones into stones and so on, so as to complete the standard of operation requirements.In the last more than 20 years, with the rapid development of the real estate industry and Chinas infrastructure construction, the broken equipment has also been developed rapidly, which is followed by increasing the competition in the domestic crushing equipment industry. At present, the domestic crushing equipment industry is facing the domestic competition in the low end products and facing the high end products. The monopoly of the colleagues, and their own R & D and innovation ability is relatively weak, the key parts and parts are facing the awkward situation of import, so this series of problems also make a certain obstacle to the bigger and stronger of Chinas crushing equipment industry.Facing this situation, domestic breakage equipment enterprises began to increase the capacity of equipment research and development, and in cooperation with relevant colleges and universities, a batch of crushing equipment with market competitiveness was developed, and the more representative was the hammer crusher. The hammer crusher has the characteristics of simple structure, efficiency, high crushing ratio, uniform shape of broken product, stable work and convenient replacement of parts. However, because of the working nature of the crusher, the main parts of the crusher are easy to be damaged, which is also the main drawback of the hammer crusher.The task of this design is to complete the structure design of the hammer crusher. As the technology of the hammer crusher is mature in the market, the structure and material of the hammer crusher are improved or discussed in this paper, and the main parts of the hammer crusher are used. Life, improve the market competitiveness of the hammer crusher, the most important thing is that through the completion of this design task, the comprehensive use of learning knowledge for several years, to lay a foundation for the future study.Keywords: crushing equipment; hammer crusher; crushing ratio; impact crushing.目录第一章绪论11.1锤式破碎机简介11.1.1 锤式破碎机的分类11.1.2 锤式破碎机的优点和缺点11.2锤式破碎机发展现状21.3本次设计研究目的31.4本次设计研究方法3第二章锤式破碎机的方案设计42.1锤式破碎机主要设计参数42.1.1转子转速的计算52.1.2生产率的计算62.1.3电机功率的计算62.1.4锤头的计算62.2锤式破碎机主要结构参数82.2.1转子的结构参数82.2.2给料口的结构参数82.2.3排料口的结构参数82.2.4锤头的结构设计82.2.4圆盘的结构设计92.3传动轴的设计92.3.1轴的结构设计102.3.2轴的强度计算112.3.3传动轴的疲劳强度校核142.4轴承寿命的校核162.5传动方式的设计172.6飞轮的设计182.7反击板及调整弹簧的选择192.8蓖条结构的选择202.9箱体结构设计20第三章锤式破碎机结构改进223.1 锤头使用寿命研究223.2 单颗物料最大破碎力研究233.2.1单颗物料破碎力学模型的建立233.3 锤头结构改进243.4 锤头材料的研究25总结26参考文献27致谢2829第一章 绪论1.1 锤式破碎机简介锤式破碎机，在功能上属于破碎机的一种，锤式破碎机可以划分为两种结构，主要以转子的数量不同来进行划分，锤式破碎机的主要功能是将大块的物料（直径在600mm到1200mm之间）采用冲击破碎的形式破碎成25mm以下的小块物料。锤式破碎机的这种工作形式，决定了它在国名经济中各行各业中拥有着巨大的市场。锤式破碎机的工作原理如下：锤头通过销轴固定在圆盘上，圆盘又通过平键固定在传动轴上，这样的话锤头的转速与传动轴的转速相等，所以当传动轴高速旋转的时候，锤头也高速旋转，这样高速旋转的锤头带来的动能作用在大块物料上，当外功大于物料内部的凝聚功的时候，会使物料破碎，这样，小块物料在本身的重力作用使小于筛孔尺寸的小块物料颗粒透过筛孔排除机体，而大于筛孔尺寸的小块物料因不能透过筛孔会继续被旋转锤锤击和摩擦，如此反复作用，等到物料被打破到足够小的颗粒尺寸的时候，可以通过筛板排出。1.1.1 锤式破碎机的分类锤式破碎机可以根据其回转轴数、转子回转方式、锤头排列方式以及锤头在转子之上的连接方式进行分类。锤式破碎机的产品规格型号主要通过其转子的直径和长度进行划分，如本次设计的800mm800mm锤式破碎机，所采用的就是转子工作直径为800mm，转子的工作长度为800mm，1.1.2 锤式破碎机的优点和缺点锤式破碎机具有以下优点：1. 锤式破碎机机构简单、总重轻、耗能少；2. 锤式破碎机在破碎设备中属于生产效率比较高的产品，且破碎比很大，物料经破碎后颗粒类似，且一般不会造成过度破坏；3. 锤式破碎机在破碎设备中属于结构可靠产品，设备维保方便，拆卸和更换零部件方便，不会占用大量的时间。锤式破碎机同时具有以下缺点：1. 因工作性质决定，锤式破碎机的工作部件经过长时间的工作运行后会出现磨象，尤其是在面对加工硬度比较大的产品时，这种现象会更加严重；2. 当出现不能破碎的异物时，如金属块等，会造成破碎机犟死现象，使设备造成损坏；3. 当破碎物料含水量比较大的时候，会出现含水混合物堵塞出料篦条，使生产效率降低，进而造成主要工作部件的磨损；1.2 锤式破碎机发展现状锤式破碎机的发展已经经历了一个多世纪，在这一百多年里，锤式破碎机的发展可以说是日新月异，特别是一些工业比较发达的国家，由于其生产需要，对锤式破碎机投入了响当大的精力，并取得了比较满意的产品。比较有代表性的是美国、德国和日本，这三个国家是传统工业比较强的国家，如美国一家公司设计了一款用于破碎多种物料的锤式破碎机，其创新结构是入口尺寸大于回转轴尺寸、入口端内壁安装有一块挡板，以防止在破碎轻型物料时将物料甩出；另有日本一公司发明了一种多转子锤式破碎机，这种类型的锤式破碎机在工作的时候有多个转子进行工作，且这些转子在工作的时候同步进行旋转，所以物料在整个破碎过程中会遭受反复破碎，这种破碎机尤其对轻型物料有很好的破碎比，属于高效节能型锤式破碎机；德国在锤式破碎机也有比较深的研究，他们生产了一种在侧面加料，上部甩料的锤式破碎机，这种结构设计可以有效的减少破碎出现的产物堵塞破碎机底部的现象。在我国，锤式破碎机也得到了一定的发展，但是由于我国第一个锤式破碎机的标准制定时间较晚，所以在发展方面，已经落户国外先进国家，特别是在制造锤式破碎机的主要工作部件方面，由于材料的力学性能的限制，其产品使用寿命比较低，。特别是在大型锤式破碎机方面，更是远远落后于国外先进国家，使相关企业在破碎设备方面受制于人。随着新工艺和新材料的发展，我国破碎设备的发展也迎头赶上，近几年，所生产的锤式破碎机已经接近国际先进水品，并且基本满足国内生产需要，一些产品还成功出口至国外，特别是对坚硬物料的破碎，更是体现出我国破碎设备的优势，并且被相关国家所接受。1.3 本次设计研究目的目前，我国还是一个发展中国家，不论是工业生产和基础建设，乃至至今仍方兴未艾的房地产行业，都离不开破碎设备的参与，特备是锤式破碎机，结构简单、生产效率高、价格合适，受到了消费者的一致认可，可以说，在国民经济的各行各业中，都离不开它的身影。但是锤式破碎机的发展也面临着许多问题，产品结构优化，主要零部件的材料研发，热处理工艺改造等，这一些列的问题制约着锤式破碎机的健康有序发展，而这一切的进行，主要通过设计人员和相关工艺人员的共同努力才能完成。本次设计就是基于这一思想进行的，更重要的是，通过对锤式破碎机的结构设计，掌握机械设计和材料工艺相关技术，并提出和解决相关技术上的问题，通过实际工作的进行，掌握相关设计方法，为以后的工作做好准备。1.4 本次设计研究方法本次设计的内容是锤式破碎机的机构设计，由于此类设备在市场上已经属于成熟产品，所以本次设计主要通过以下方法的进行，完成此次设计任务。1. 搜集资料法：主要通过图书馆搜集相关同类产品书籍、通过各类设计手册完成基础设计计算以及通过网络资源进行搜集同类产品资料，了解相关设计内容。2.调查法：研究市场同类产品，分析其结构特点；3.咨询指导老师及有相关设计经验的人员。第二章 锤式破碎机的方案设计在进行锤式破碎机的方案设计之前，我们需要对锤式破碎机的工作过程，从而进行设计。锤式破碎机的工作原理如下：锤头通过销轴固定在圆盘上，圆盘又通过平键固定在传动轴上，这样的话锤头的转速与传动轴的转速相等，所以当传动轴高速旋转的时候，锤头也高速旋转，这样高速旋转的锤头带来的动能作用在大块物料上，当外功大于物料内部的凝聚功的时候，会使物料破碎，这样，小块物料在本身的重力作用使小于筛孔尺寸的小块物料颗粒透过筛孔排除机体，而大于筛孔尺寸的小块物料因不能透过筛孔会继续被旋转锤锤击和摩擦，如此反复作用，等到物料被打破到足够小的颗粒尺寸的时候，可以通过筛板排出。在整个锤式破碎机工作过程中，大块物料与锤头、与小块物料、小块物料与锤头，以及物料与内壁相互碰撞摩擦，从而完成整个破碎工作。通过上文对锤式破碎机的工作介绍我们可以了解到，锤式破碎机的工作过程就是通过对物料进行做功方法，然后破坏物料本身的整体性，当外功足够大的时候，物料会就会破碎，所以简单来说，锤式破碎机的工作机理就是通过外界做功大于物料本身内部势能而完成工作，所以，如何找到这个关系，对锤式破碎机的方案设计至关重要，这一部分将在锤式破碎机功率计算时进行讨论。2.1 锤式破碎机主要设计参数如前文所述，锤式破碎机有多种类型，根据本次设计任务要求，本次设计选择的锤式破碎机类型为单转子、多排锤的锤式破碎机，此类锤式破碎机结构类似，主要零部件相同，包括转子（数量1个）、锤头（数量可以几十）、机体（基础装置）、篦条（用于物料过滤）、打击板等零件组成。根据设计要求，锤式破碎机需要满足以下生产条件：1.生产能力：30m/h；2.转子的直径D=800mm,转子的长度L=800mm；3.物料给料的最大粒度：小于150mm；4.排料颗粒的最大粒度：10mm；5.物料物理特性：石灰石、焦炭等软物料锤式破碎机的结构设计主要通过以上参数确定以后才能进行，当以上参数确定后，就可以对锤式破碎机的方案进行设计，在进行方案设计时，需要注意掌握以下两点基本原则：1. 设计的时候采用合理的结构形式，充分利用各个工作部件的工作特性，减少不必要的设计。2. 降低产品的生产成本不能单纯考虑设计时制造成本，还应考虑以后工作部件更换频率的生产成本。2.1.1转子转速的计算锤式破碎机的转子部分主要有三个部分，分别是主轴、销轴、圆盘，还包括用于定位的隔套和圆螺母等。在圆盘结构上有六个销孔，这六个销孔等距分布，锤头穿插在销轴上，销轴穿过圆盘上的销孔上锤头与圆盘之间通过轴套进行定位，圆盘固定在主轴上，圆盘与圆盘之间有隔套，主轴的两端有两个轴承座，在转子结构设计中，为了使转子能够有足够的动能，降低电机工作时候的负荷，可以在主轴的一端安装一个飞轮。在转子转速的计算中，其转动速度与需要破碎物料的物理特性和锤头本身磨损情况来决定的，可以按下式进行计算：式中 锤头的圆周速度（m/s） 转子的直径（m）L 转子的长度（m）在锤式破碎机的设计中，对于转速的选择，一般遵循一个设计标准，为了降低对机体主要零部件的损耗，降低安装要求，在满足产品粒度要求的基础上，转子圆周速度的选择应尽量降低。再圆周速度的选择上，对于此类破碎机，圆周速度为25到70m/s，所以转速一般为750到1500r/min。2.1.2生产率的计算生产率的计算主要与锤式破碎机的产品规格有关，另外，转子运行速率、进料量、出料量等一系列的因素也会对锤式破碎机的生产率产生影响，所以在这一部分的计算中，主要采用的是经验公式：式中 Q 生产率() 物料的密度() 经验系数 转子的直径（m）L 转子的长度（m）在这里，经验系数主要与物料物理特性有关，在破碎材料选择中等硬度的物料时，K值可以取30-452.1.3电机功率的计算锤式破碎机电机功率的计算比较复杂，难以用一个通用的公式进行计算，因为在计算时需要考虑诸多因素，如物料物理特性、送料速度、破碎程度等，所以现在比较通用的是采用一个经验公式进行估算，计算公式如下：式中 n 转子转速 转子的直径（m）L 转子的长度（m）系数取值在0.1到0.15之间。2.1.4锤头的计算在锤式破碎机设计过程中，因为锤头作为直接与物料接触的部分，所以对锤头的设计就格外重要，锤头的设计包括质量和结构，特别是质量设计，锤头质量如果过大，会产生无用功，出现大马拉小车现象，如果锤头质量过小，反而因做功不够大造成物料破碎不彻底，又会出现小马拉大车的现象，所以，锤头的质量非常重要。锤头的质量可以通过简单的动量定理进行计算，由于锤头在工作过程中，速度作用到物料上，根据动量定理，锤头的速度将会产生变化，这时候锤头的动能将会产生损失，如果动能损失过大，使锤头产生了反向速度，而这个反向的作用功会对电机产生而外的功率的损耗，所以在锤头质量计算时，需要考虑这一因素，使锤头的动能损失不宜过大，这一部分的设计可以通过经验公式进行，一般来说，允许速度的素食在40%到60%之间。可以用下式表示：式中 锤头工作后线速度(m/s) 锤头工作前线速度(m/s)在这里假设锤头与物料的碰撞是物理学中标准弹性碰撞，不考虑摩擦等额外损失，而物料在碰撞前假设处于静止状态，根据动量定理计算公式，可得： 由上式可得：式中 锤头打击质量(kg) 物料块质量(kg)综上所述： 但是，在计算时要考虑只是锤头的打击质量。锤头的实际质量可按照下式求得，式中 锤头打击点到回转中心的距离(m) 锤头质心到回转中心的距离 (m)2.2 锤式破碎机主要结构参数2.2.1转子的结构参数转子的机构参数是由本次设计任务提出的，转子的直径选择为800mm，转子的长度选择为800mm，2.2.2给料口的结构参数在锤石破碎机的设计中，给料口的设计一般根据所投物料的尺寸决定，如果给料口过大，容易造成进入机体的物料被甩出，物料口如果太小，会产生进料困难。2.2.3排料口的结构参数排料口的尺寸与蓖条间隙有关，而蓖条间隙又与物料加工后的颗粒大小有关，而蓖条间隙一般采用三到五倍的颗粒大小。2.2.4锤头的结构设计锤头作为锤式破碎机的主要工作部件，它的结构和重量设计前文已经做了相关介绍，锤头的基本外形如图2-1所示。图2-1 锤头结构完成锤头的结构设计以后，需要对锤头的材质进行选择，在锤头结构设计时，我们已经初步了解锤头的工况条件，所以对锤头的材料选择，必须满足它的使用要求，通过锤式破碎机的工作对象可知，这次破碎的物料属于中等硬度，所以在材料的选择上，可以考虑使用高碳钢进行锻造，如果从耐用性考虑，也可以使用高锰钢。所以，在锤头材料的选择上，应该综合考虑，既要考虑锤头的耐用性，也要从经济性考虑，找到两者之间的恰当位置。2.2.4圆盘的结构设计锤头通过销轴悬挂在圆盘之上，在本次设计中，所采用的圆盘数量是九个，而每个圆盘上有六个销孔，这样一共有六根销轴，销轴通过圆盘的圆孔将八个锤头悬挂在圆盘上，在这九个圆盘里，最外侧的两个，也就是第一个和第九个，最外侧的一端全部采用锁紧螺母，保证销轴不产生轴向窜动，另外，为了保证锤头不再两个圆盘之间窜动，锤头与相邻的两个圆盘采用轴套固定，然后再用最外端的锁紧螺母拧紧。圆盘的结构设计需要考虑锤式破碎机结构尺寸，由于本次设计中要求锤式破碎机的转子直径为800mm，又充分考虑到锤头的尺寸，所以在这里取圆盘的外径为560mm，圆盘上销孔的中心距可以根据圆盘的外径尺寸取整数，销孔的大小可以参考锤头圆孔的大小，两者一致就可以了。基于以上原则，设计圆盘的结构如图2-2所示：图2-2 圆盘的结构2.3 传动轴的设计由于传动轴属于锤式破碎机的关键工作零件，所以单独作为一个小章节进行设计。2.3.1轴的结构设计除了锤头以外，传动轴是锤式破碎机的另一个设计的重点，传动轴的结构设计是否符合要求直接关系到锤头的工作状况，进而关系到整机的工作状况，所以在传动轴的设计中，不光要满足结构设计的需求，更重要的是满足强度、刚度等设计的需求，所以在本次传动轴的设计上，主要分两部进行，首先根据锤式破碎机的结构要求，初步确定传动轴的基本结构尺寸，然后再对传动轴进行强度校核。完成以上工作后，可以根据计算数据，在对传动轴安全系数比较高或者比较低的结构部分进行适当的修改，以免传动轴强度不够或者强度设计过于富裕。首先要进行的是轴材料的选择，轴材料的选择一般比较固定，一般采用轧制圆钢或者锻件，然后再通过一定的热处理工艺提高轴的力学性能，最常用的轴材料是45号钢，经调质处理后，可以有比较好的强度和刚度。传动轴的材料确定以后，可以对传动轴的结构外形进行设计，通过对转子结构进行分析，首先要安装圆盘、轴套、锤头部分，这样依次安装结束后，圆盘、锤头、轴套通过锁紧螺母锁紧固定，完成转子工作部分的安装，然后再对转子支撑部分进行安装，转子两端安装轴承，通过轴承座将转子固定在箱体上，最后在传动轴的两端分别安装带轮和皮带轮。通过对转子结构的分析，传动轴的基本结构设计如图2-3所示。图2-3 传动轴基本结构如图2-3所示，传动轴的结构采用阶段轴的形式，中间粗两边细，方便圆盘和轴承等部分的安装，圆盘的径向定位通过平键来实现，皮带轮和飞轮同样采用这种定位方式，所以从加工者的角度来考虑，键槽开在轴的同一个母线上，对于圆角和倒角等部分的设计，可以尽可能的采用相同的尺寸，以方便操作者的加工。2.3.2轴的强度计算完成传动轴的结构设计以后，可以对传动轴进行强度校核，在进行强度校核之前，需要分析传动轴的载荷状况，由于材料的类型和热处理方式已经确定，由于传动轴在工作的时候既承受弯矩，也承受扭矩，所以，在进行轴强度校核的时候，首先需要按弯扭合成强度条件进行计算，其计算步骤如下：1. 做出轴的计算简图传动轴在计算时可以作为一个简支梁，支反力一般在轴承处，具体位置和力的方向与轴承类型有关，如图2-4所示，其中F1，F3分别为从动轮和飞轮的重量，在这里假设两者的重量相等，F2为圆盘、飞轮等的重量，由于其值均布分布在传动轴上。图2-4 受力简图2. 做出弯矩图传动轴轴的受力简图完成以后，可以根据支反力结果计算传动轴上的弯矩图，一般情况下，弯矩计算需要考虑垂直平面弯矩和水平平面弯矩，然后在求出总弯矩,由于传动轴水平面不承受力，所以只需要计算垂直面上的弯矩就可以了，如图2-5所示。图2-5 弯矩图3. 做出扭矩图在本次设计中，扭矩贯穿整个传动轴，所以可以根据扭矩计算公式计算出扭矩值，然后绘制扭矩图扭矩计算公式按下式进行计算。如图2-6所示图2-6 扭矩图4. 做出弯扭合成图当传动轴上弯矩总成和扭矩计算结果出来以后，可以根据计算结果做出弯扭合成图，其计算公式可以按下式求得：上式中，为计算弯扭合成时需要考虑的应力循环特性的悉数，而这个系数的数值只与扭转应力有关，可以通过经验值取得。静应力，；脉动循环变应力，；对称循环变应力，取。图2-7弯扭合成图5. 传动轴强度校核当完成传动轴的弯扭合成计算后，可以根据计算结果对传动轴上危险截面部分进行强度校核，对于此类部件的校核，可以根据第三强度理论进行校核。式中：轴的抗弯截面系数（）。 轴的许用弯曲应力（）。45号钢的=60MPa。由传动轴的截面决定的，对于有键槽的传动轴，其计算公式可以按下式进行：=6. 传动轴相关计算通过前文的各个公式，可以得出传动轴载荷、支反力、弯矩等，其计算结果如表2.1所示。表2.1传动轴计算结构载荷F垂直面V支反力RR=1000N（总重量按200Kg） 弯矩M 总弯矩M 扭矩T计算弯矩 根据以上的计算结果，就可以得出传动轴上危险截面的强度。根据查表可得，在承受对称循环应力的时候许用应力为。所以此轴根据计算结果安全。2.3.3传动轴的疲劳强度校核由于传动轴工作条件比较恶劣，所以有必要对其疲劳强度进行校核，在这里设外力为单向不稳定变应力，可以根据以下条件进行计算。传动轴材料为45号钢，热处理方式采用调质，所以调质后的材料力学性能为，= 。以此材料做试验，如果对称循环变应力，则作用次，如果，作用次。通过以上条件，可以求出传动轴在这种情况下的安全系数，也是从另一角度计算传动轴可使用寿命。根据公式 传动轴的计算安全系数为：又根据公式，有 根据以上的计算结果，如果传动轴遭遇破坏，则需要满足=1所以，可求出，由此，我们可以得出以下结果，在此种状况下，传动轴可以承受承受次的应力循环。但是在根据实际经验，传动轴的循环次数不会等于以上数值，如果按的范围计算，则传动轴的应力循环次数在到之间。2.4 轴承寿命的校核在对锤式破碎机的轴承进行选择的时候，需要考虑其工况条件，从设计要求可知，锤式破碎机的工作转速一般在750r/min到1000r/min，这是一个转速比较高的工况条件，这种工况下，对轴承的安装条件要求比较高，因为高速情况下，转子的不平衡会对对轴承的负荷比较大，所以当锤头出现不对称磨损的时候，转子产生的不平衡就会变大，进而对轴承的负荷会变大，造成轴承间距变大，让传动轴产生挠曲变形，让轴承的中心难以保持同心，所以考虑以上因素，在这里选择调心滚子轴承。调心滚子轴承21315的基本额定动载荷C=250000N。1.求两轴承受到的径向载荷和由表2.1可知，=1000N,由于在传递过程中不承受轴向载荷，所以轴向载荷为0。所以可知，轴承的当量动载荷等于其支反力的大小，由此可以计算轴承的寿命。由于在传动轴上两边选用规格相同，且支反力也相同，所以只需要计算一个轴承的使用寿命就可以了。由滚子轴承，可按下式进行计算所选用的轴承远远大于额定使用寿命。在完成轴承寿命的校核后，需要对轴承的安装方式进行设计，由于轴承长期处于高速旋转的工况下，导致轴承出现发热现象，进而会膨胀，为了防止轴承因膨胀而卡死，需要对轴承安装的时候考虑留有一定的间隙，所以对于此类轴承安装时，一般选用一遍轴向不留有间隙，另一边保证有0.2mm-0.3mm左右的轴向间隙，同时轴承座和轴承采用基轴制配合方式。2.5 传动方式的设计对于锤式破碎机传动方式，考虑到其工作转速比较高的原因，一般会选择使用V带轮传动，所以在本次设计中，同样选择使用V带，带轮传动系统由三部分组成，分别是主动轮、从动轮和V带，根据主动轮、从动轮基准直径的不同，可以对带轮的结构进行设计，其中主动轮的设计又需要参考电动机的结构外形，在本次设计中，根据前文对电机功率的推算和锤式破碎机工作转速的要求，初步选定电动机的型号为Y225M-2。由于锤式破碎机的工作转速在750r/min到1000r/min之间，所以，在主动轮的基准直径根据电动机输出轴的直径选择为160mm的时候，由于输入转速和输出转速已经确定，就可以通过主动轮的基准直径求得从动轮的基准直径，在这里，从动轮的基准直径为475mm。在确定主动轮和从动轮的基准直径以后，还需要对V带的数量进行计算，因为这关系到传递功率是否满足使用工况，主要按以下步骤进行。1首先需要确定的是V带的型号。可通过设计手册查表，需要了解计算功率P和主动轮的转速。经过查表得， 式中 名义传动功率。 工作情况系数。再查表可知，取1.4，由此可以计算出皮带轮的计算功率P=63KW。然后再查表，可查出带的型号为A型。2单根V带的基本额定功率 在本次设计汇中，考虑到主动轮的转速和基准直径为基本额定功率， 取4.06KW。为长度系数， 取0.99。为包角系数， 取0.935。为单根V带的基本额定功率的增量， 取0.34KW。则带的根数就可以用下式求出：将上面的数据代入， 。根据其参数，仍然由教材书上的表可查到。 槽中心到端部的距离。 相邻槽间的距离。另外，根带的型号和其基准直径D，可以确定出轮槽角的大小和，。 轮槽底部到键槽距离。 中心线距离。 齿顶高的最小距离。 齿根高的最小距离。对于主动轮和从动轮键槽的尺寸，可根据与其配合的轴进行选择标准件，这样，主动轮和从动轮的基本尺寸就可以确定了。2.6 飞轮的设计飞轮的结构是一个盘形的零件，它的作用是在转子高速旋转的时候储存一定的动能，然后在锤式破碎机工作的时候，在面临物料体积过大或者出现较硬物料的时候，通过飞轮储存的动能对物料进行破碎，降低电机的负荷。飞轮结构如图2-8所示图2-8 飞轮结构如图2-8所示，飞轮结构可以采用常见的结构类型，结构采用腹板式，孔径可以根据传动轴的尺寸进行设计。2.7 反击板及调整弹簧的选择本次设计中弹簧的用处有两处，一处是用于调节反击板与锤头间隙，另一部分是调节蓖条与锤头的间隙。其中反击板是可更换板，主要代替机体与物料碰撞的部分，降低机体的损耗，其工作过程如下：物料进入锤式破碎机，由于转子带动锤头转动，进而带动物料也产生转动，这样最终大块物料带动到达反击板的位置，物料撞击反击板后返回，被锤头迎面锤击，这样反复作用下，大块物料被锤击成小块物料，进而被锤击成合格的颗粒大小。通过调整弹簧的作用，可以对反击板进行缓冲和吸震，在反击板工作的时候，还可以储存一定的动能，最重要的是可以通过反击板调节与锤头的间隙。反击板的可以根据箱体的结构进行设计，材料的选择方面，有两种考虑，一种是选择Q235-A，这种材料属于常见的材料，由于反击板属于消耗品，所以可以很方便的更换，另一种选择是使用高锰钢，这种选择可以提高反击板的使用寿命，但是其价格较高，且对反击板的寿命影响并没有价格体现的那么高，所以在这里反击板的材料选择Q235-A。在反击板弹簧的选择方面，根据它的使用特点和位置，在这里选择普通的圆柱螺旋弹簧，这种弹簧是应用最为广泛的一种弹簧，具有稳定的刚度，且结构简单，购买容易，在旋向的选择上一般选择右旋。2.8 蓖条结构的选择在锤式破碎机中，蓖条的材料一般选择使用高锰钢材铸造而成，当然，有些从成本上考虑，选择使用锻钢，由于蓖条在锤式破碎机中长期承受冲击力，所以蓖条在锤式破碎机中也属于消耗品。蓖条除了在破碎机中承担破碎物料的作用，更重要的作用是控制所破碎物料的颗粒大小程度，所以使用较好的材料，可以提高蓖条的强度和耐磨性，在蓖条的结构设计选择方面，主要从箱体的结构来考虑。蓖条的固定方式一般有两种，一种采用完全固定，这种固定的方式简单，但是对物料对蓖条的结构冲击比较大，所以容易造成蓖条的损坏，另一种方式是采用调整弹簧进行缓冲，这种方式可以控制蓖条与锤头的间隙，同时可以通过调整弹簧的作用可以缓冲吸震，降低对蓖条的损害，所以在这里，蓖条的固定方式选择第二种。2.9 箱体结构设计对于锤式破碎机，箱体的重量占总重的比例很大，所以箱体质量俄好坏直接关系锤式破碎机的产品质量，所以对于锤式破碎机，箱体的结构和材料的选择极为重要，通过合理的设计和材料选择，可以精简整机的重量，降低产品的成本，提高机器的可靠性。对于此类产品材料的选择，一般选择铸铁，常见的铸铁材料有HT200或者QT450等，这是由于铸铁可以根据箱体的结构进行铸造，可以一次成形，减少了加工量，更为重要的是，采用铸造材料，其箱体的具有耐磨、吸震等机械性能，十分适合锤式破碎机的工况条件，所以在本次设计中，箱体的制造工艺采用铸造。常用的铸造材料有两种，分别是HT200或者QT450，由于球墨铸铁在材料的力学性能方面有不低于碳钢的标准，并另外具有铸造材料所特有的耐磨、吸震等特性，所以在本次设计中，优先选用QT450，而灰口铸铁具有铸造简单、铸造成本低的特点，所以在考虑经济性方面，有部分厂家选择HT200。由于锤式破碎机机体受力状况复杂多变，所以机体的结构设计需要考虑方方面面的情况，然而机体的结构对机体的强度与刚度又有一定的影响，同时，通过设计经验可知，一个合理的结构设计，可以在不增加材料的使用情况下可以达到很好的刚度和强度。在本次设计中，机体的结构采用矩形截面，因为这种结构的设计对机体的刚度有很好的促进作用，且使用此种结构，对于反击板、蓖条乃至转子的安装都极为方便，这也是大多数箱体结构采用矩形截面结构的原因。同时，通过相关设计经验可知，筋板结构的增加，是一种可以在不增加箱体板厚而提高结构强度和刚度的一种好方法，一般来说，筋板的位置主要根据箱体的受力分布情况进行布置，对于承受载荷比较大的部分，可以多布置筋板，对于承受载荷比较小的部分，可以少布置筋板或者不布置筋板。在筋板的设计中，还要考虑安装和铸造的便利性，同时，筋板的位置和结构不影响机体的整体美观。第三章 锤式破碎机结构改进通过前文的结构设计计算以及相关资料考察，对于锤式破碎机的结构设计，我们基本完成了，同时，在设计过程中我们也了解到锤式破碎机在使用过程中所面临的一些问题，本章就目前在锤式破碎机所面临的一些问题进行改进，为锤式破碎机的生产提供一定的参考价值。通过对锤式破碎机的工作过程进行分析，可以的饿出，锤头属于比较容易出现磨损破坏的部件，这是由于锤头需要不断的与块物料进行撞击，所以恰当的选择锤头的结构和材料对锤头的使用寿命有重要的影响。3.1 锤头使用寿命研究对于锤头的寿命研究，一般来说从下面几个部分进行探讨。1. 锤头的工作的工作过程是否具有一定的可靠性，由于锤头通过销轴固定在圆盘上，随着圆盘的转动进行工作，所以如果不能保证锤头具有可靠的安装方式，则对锤头的寿命研究就没有了意义。2. 由于锤头属于磨损件，需要经常更换，所以需要锤头在更换时能拆卸、安装方便，特别是锤头经磨损后，使转子的结构产生偏心现象，如不能迅速拆卸更换对整机的使用寿命都会造成重要的影响。3. 由于锤头的磨损不可避免，所以需要对锤头的结构进行优化设计，这样才能提高锤头的材料的利用率，重点是对锤头的结构进行优化设计，对锤头材料按所锤头工况所需进行合理分配。4. 对锤头的使用寿命有重要的影响的是锤头材质的选择，锤头的材质不同，对于锤头的磨损也不同，好的材质锤头使用寿命长一些，差的材质使用寿命短一些，材质与材质之间的差别主要是耐磨性和强度的不同，所以合适的材质选择和恰当的热处理方式，对锤头的使用寿命会有积极的作用。5. 由于锤式破碎机中锤头的数量一般有几十个，所以，在安装时如果结构分配不合理，会导致锤头在工作过程中运行不平稳，使机体产生剧烈的振动，进而导致锤头的使用寿命降低。3.2 单颗物料最大破碎力研究通过前文对影响锤头使用寿命的各个因素进行研究，所以在对锤头的结构进行优化之前，需要对锤头的工作过程进行研究，这部分主要研究锤头对单颗物料的最大破碎力。而在实际应用中，锤式破碎机的工作过程中物料的最大破碎力与物料平均破碎力不呈线性关系，所以需要对其进行研究。3.2.1单颗物料破碎力学模型的建立在研究之前，需要提出以下几点假设：1 碰撞属于弹性碰撞；2 碰撞时锤头的转速与转子的转速相同；3 在碰撞发生的时候，假设物料处于静止状态；4 整个碰撞过程排除摩擦等一系列客观因素。根据以上假设，可以列出以下方程，其计算公式如下：=cos,=(),式中 物料i碰撞后的质量。 锤头的质量。 物料i碰撞后的分速度。 锤头碰撞前质心线速度。其中V计算需要以下物理量的数值： 转子转动惯量 锤头对质心转动惯量 第块物料碰撞后的分速度 与碰撞方向的夹角 打击点到质心距离 打击点到销轴距离另外，还需要知道以下物理量的数值：，： 锤头与物料间的碰撞冲量 锤头销轴间的碰撞反冲量可以得出，最大破碎力=/ 对销轴反冲击力/ 在破碎过程中，与时间无关的常数3.3 锤头结构改进通过对锤头使用寿命和锤头对单颗物料最大破碎力的一些研究，特别是参考传统800800锤式破碎机锤头设计不同，本次设计的锤头在结构上主要由以下不同：锤头的厚度由20mm更改为35mm；锤头的端部宽度由40mm改为80mm；锤头悬挂孔到端部的距离由138mmg改为156mm,锤头悬挂处外圆的半径由18mm给改为35mm。通过以上部分的更改，锤头的改进效果主要由以下几点。1. 通过以上结构的改进，主要体现在增加了锤头的尺寸与重量，所以锤头对物料的破坏力变的更大，特别是由于锤头悬挂孔到锤头端部之间的距离变得更大，所以使锤头的回转半径也变的更大，进而使锤头端部的冲击功更强，所以对物料的破碎效果会更好。2. 锤头更换主要是由于锤头
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