毕业设计（论文）-锤式破碎机的设计.doc

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 全套图纸加扣 3012250582AbstractHammer type breakers are applied to such each department as the cement plant , power plant ,etc. in a large amount, so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference. Its design essence is, formerly after total conceptual design, a design which points each main spare part , question of installing and making a reservation etc., and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematic parts, analysis of comparing question that the life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail . In the design of each spare part , should include the choice , sureness , demand processed , structure craft satisfication of the size of the material , and the demand for cooperating with other parts, etc. When the intensity is checked , should use relevant formulae , carry on the analysis of the dangerous position, need to check form , mapping , calculation ,etc. Then to to install , work course , work situation after predict that carries on more overall inspection whole, give consideration to the question in such respects as maintaining and safety ,etc. at the same time . Finally , choose to analyse in machining accuracy , public errand to two groundwork parts, economy and dependability that the breaker soed as to ensure is designed finally.Key Words ：Hammer type breakers ，hammer ，intensity ，toleran目录第1章 概述11.1国内外破碎机发展情况11.2破碎机的分类：21.1.1破碎机的分类：21.1.2锤式破碎机的分类：21.1.3锤式破碎机的表达方法21.3锤式破碎机的优缺点41.3.1锤式破碎机的优点：41.3.2锤式破碎机的缺点：4第2章 锤式破碎机的工作原理及破碎实质52.1锤式破碎机的工作原理52.2锤式破碎机的破碎实质52.2.1破碎的目的和意义52.2.2矿石的力学性能与锤式破碎机的选择52.2.3破碎过程的实质6第3章 锤式破碎机的总体及主要参数设计83.1锤式破碎机的总体方案设计83.2破碎机的工作参数设计计算83.2.1给料口的宽度和长度83.2.2 转子直径和长度的计算93.2.3转子转速计算93.2.4破碎机型号选择103.3 pc-40000的结构尺寸设计计算123.3.1 电机功率的计算及电动机的选择123.3.2确定输送带的型号123.3.3计算带轮基准直径和带速133.3.4 带的数量计算15第4章 锤式破碎机的主要零件尺寸设计164.1转子的直径与长度：164.2锤头质量的计算：164.2.1锤头的结构设计164.2.2锤头结构改造及耐磨性研究184.2.3 改进的介绍194.2.4 改进的效果194.2.5 延长锤头使用寿命的研究194.2.6 锤式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究204.2.7锤头合理调配的研究与应用234.2.8 锤头材质的选择及改性304.3圆盘的结构设计与计算344.4主轴的设计及强度计算344.4.1 轴的材料的选择354.4.2 轴的最小直径和长度的估算354.4.3 结构设计的合理性检验374.4.4 轴的弯扭合成强度计算394.4.5 轴的疲劳强度条件的校核计算：424.5轴承的选择444.5.1材料的选择444.5.2轴承类型的选择444.5.3 轴承的游动和轴向位移454.5.4 轴承的安装和拆卸464.6飞轮的设计与计算464.7棘轮的选择464.8蓖条位置调整弹簧的选择474.9箱体结构以及其相关设计484.9.1铸造方法484.9.2截面形状的选择484.9.3 肋板的布置48第5章 部分零部件上的公差和配合505.1配合的选择505.1.1 配合的类别的选择505.1.2配合的种类的选择505.2一般公差的选取505.3形位公差515.3.1形位公差项目的选择515.3.2公差原则的选择515.3.3形位公差值的选择或确定52结论54致谢55参考文献56第1章 概述1.1国内外破碎机发展情况我国破碎机行业经过50多年来的不断发展，已经有了长足的进步。尤其是进入90年代以后，破碎机产销量增长迅速，加入破碎机生产的企业不断增加，使破碎机制造企业多达千余家，能够生产0.530t振动破碎机、424t静碾破碎机和1630t轮胎破碎机等规格品种较为完备齐全的系列产品，基本形成能够自主开发与生产的完整破碎机制造体系，其技术水平与国际先进水平之间的差距正逐步缩小。这种高速增长的局面，势必将破碎机配套件行业推向一个新的发展时期。优质破碎机占主导 国产价格有优势总体来看，国内同行业配套件生产技术水平不高但具有明显价格优势，特别是郑州破碎机具有十分明显的特点。国内近来逐步流行采用优质破碎机系统，采用动力换挡、换向操纵，提高操纵轻便性，驱动桥多为装载机用桥，具有技术先进、通用性高、维修性好等优点。振动轴承、行走轴承采用国产轴承。工程机械的价格战已经使得市场可承受的心理价位越来越低，这将给许多配套件厂家提出更高的要求，不得不走薄利多销之路。尽管配套件的销售价格和利润指标不断在降低，但与主机的指标相比仍然具有降低成本的空间，国内配套件厂家在进一步降低管理成本、提高生产效率等方面尚有潜力可挖，主机厂家与配套件厂家联合起来，共同制定价格平衡利润，一起开拓国内竞争日益剧烈的市场。随着国内基本建设的发展，我国的市场繁荣发达形成一片红火的景象，国外各大企业都看好当今世界最有发展潜力、最有利可图的中国市场。因此，国外企业纷纷落户中国，形成了激烈的市场竞争局面。破碎机行业也不例外，最近国内出现了一些独资、合资的破碎机制造(及销售)公司，国内破碎机企业要想在市场竞争的大潮中占有一席之地，其首要问题就是提高现有破碎机产品质量和技术水平，缩小与国外先进水平的差距，尽快地赶上世界先进水平，创造我们自己优秀品牌的破碎机，不仅占领国内市场，还可以销往国外赚取外汇。1.2破碎机的分类1.1.1破碎机的分类、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。、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、反击式破碎机破碎机和磨矿的主要型式a)颚式破碎机 b）旋回破碎机和圆锥破碎 c）辊式破碎机 d）锤式破碎机1.1.2锤式破碎机的分类：、按回转轴数分为：单转子和双转子。、按转子的回转方向分：不可逆式和可逆式。、按锤头的排列方式分：单排式和多排式。、按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。1.1.3锤式破碎机的表达方法型号说明：P C - 转子工作长度mm 转子工作直径mm -环锤式破碎机1.3锤式破碎机的优缺点1.3.1锤式破碎机的优点：（1）、构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。（2）、生产率高，破碎比大（单转子式的破碎比可达i=1015）,产品的粒度小而均匀，呈立方体，过度破碎现象少。（3）、工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。（4）、进料口大,破碎腔高，适应物料硬度高、块度大，产品石粉少。（5）、物料悬空,破碎功耗小。（6）、新颖锤头，冲击力大。（7）锤头安装可调，锤头寿命长。（8）、栅格尺寸可调，产品粒度可控，颗粒形状好。（9）、机箱可翻转，检修更方便。（10）、方柄螺栓，抗冲击、抗磨损。（11）、结构紧凑，机器刚性强。（12）、零件体结构,搬运、安装方便。（14）、冲击、反击、撞击(石打石)破碎功能全,生产效率高,机件磨耗小,综合效益显著。1.3.2锤式破碎机的缺点：、主要工作部件，如：锤头、蓖条、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象十分坚硬时，磨损更快。、破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。、含水量12%的物料，或较多的粘土，出料篦条易堵塞使生产率下降，并增大能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。第2章 锤式破碎机的工作原理及破碎实质2.1锤式破碎机的工作原理物料进入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而第二次破碎。此后，物料小于篦条缝隙的，便从缝隙中排出，而粒度较大的物料，就弹回到衬板和篦条上的粒状物料，还将受到锤头的附加冲击破碎，在物料破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。2.2锤式破碎机的破碎实质2.2.1破碎的目的和意义、目的：在冶金、矿山、化工、水泥等工业部门，每年都有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理，如在选矿厂，为使矿石中的有用矿物达到单体分离，就需要用破碎机将原矿破碎到磨矿工艺所要求的粒度。磨机再将破碎机提供的原料磨至有用矿物单体分离的粒度。再如在水泥厂，须将原料破碎，以便烧成熟料，然后在将熟料用磨机磨成水泥。另外，在建筑和筑路业，需要用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃工业、粉末冶金等部门，须用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。、意义：在化工、电力部门，破碎粉磨机械将原料破碎，粉磨，增加了物料的表面积，为缩短物料的化学反应的时间创造有利条件。随着工业的迅速发展和资源的迅速减小，各部门生产中废料的再利用是很重要的，这些废料的再加工处理需用破碎机械进行破碎。因此，破碎机械在许多部门起着重要作用。2.2.2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。由于不同物料的性能组织个有区别，因此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。2.2.3破碎过程的实质破碎过程，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。常用的机械破碎矿石有以下几种方法：压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压应力达到其抗压强度限而破碎劈裂 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石沿压力作用线方向劈裂。劈裂的原因时由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限。折断 用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断。磨碎 矿石与运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切力达到其剪切强度限时，矿石即被粉碎。冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而被破碎。 矿石的破碎和磨碎方法 a）压碎 b）劈裂 c）折断 d）磨碎 e）冲击破碎 矿石的破碎方法主要根据矿石的物理力学性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的。对坚硬矿石采用压碎，劈裂和折断的破碎方法为宜；对粘性矿石采用压碎和磨碎的破碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。颚式破碎机可用于破碎各种性能的矿石，对于坚硬矿石有更高的破碎效果。第3章 锤式破碎机的总体及主要参数设计3.1锤式破碎机的总体方案设计初始数据要求：（1） 破碎能力为3到10吨。（2） 破碎机转子的转速1450 （3） 破碎机的最大物料给料粒度为：小于100（4） 破碎机的最大排料粒度不能超过：10（5） 破碎机的物料容许湿度小于9%。（6） 破碎机的破碎程度为：中、细。（7） 破碎机的应用场所是：水泥厂、选煤厂、火力电厂等。破碎机的破碎对象是：石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料，本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机，下表为国内现有生产情况，由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、支架、衬板等组成。3.2破碎机的工作参数设计计算3.2.1给料口的宽度和长度（1）给料口宽度：B=（1.11.25） 式中表示最大给料粒度，由于=100mm，由非标准机械设备设计B=110-125mm，本设计取B=120mm。（2）给料口长度：L=（1.7-2）B，B=150 -185一般=200mm矿石最大粒度用正方体计算是最大方向上的长度为正方体对角线，长度为173.2mm，符合要求此处取L=173.2mm。（3）排料口尺寸b该尺寸由蓖条间隙来控制，而蓖条间隙由产品的粒度的大小来决定。对该破碎机来说，要求出料粒度为10mm，产品的平均粒度为间隙的15到13之间，此处蓖条大小26.64mm-57.4mm之间。选取b=40mm。3.2.2 转子直径和长度的计算转子直径D，由非标准机械设备设计中d=0.54D-60，单转子时候式中：d给料粒度， D转子直径本设计为单转子多排锤破式碎机，固依据表格圆整则D=400mm。因为，选取，则有L=300mm。3.2.3转子转速计算锤式破碎机的转子转速按所需的圆周速度计算，锤头的圆周速度根据被破碎物料的性质、破碎产品的粒度、锤头的磨损等因素来确定。一般圆周速度取15-40m/s,此处取 30m/s。按公式 来计算。式中 锤头的圆周速度（m/s） 转子的直径（m）n=1433r/min一般中小型破碎机转速为750到1500，速度越高，产品的粒度越小。锤头及衬板、蓖条的磨损越大。功耗增加。对机器零部件的加工、安装精度要求随之提高。3.2.4破碎机型号选择经计算表格中确定为型号pc-40000，所以次设计选择型号为pc-40000的设计规格与性能参数表 规格型号 转速 进料粒度 出料粒度 产量 重量 功率 外型尺寸 PC-400300 1450 100 10 3-10 0.8 11 900670860PC-500350 1250 100 15 5-15 1.2 18.5 120011141114 PC-600400 1000 220 15 5-25 1.5 22 105510221122 PC-800600 980 350 15 10-50 3.1 55 136013301020 PC-800800 980 350 15 10-60 3.5 75 144017401101 PC-1000800 1000 400 13 20-75 7.9 115 351422301515 环锤式破碎机技术参数:型号 进料粒度(mm) 出料粒度(mm) 产量(t/h) 转子转速(r/min) 电动机 重量(t) 外型尺寸(mm) 型号 功率 PCH0402 =200 =30 8-12 960 Y132M2-6 5.5 0.8 810x890x560 PCH0404 =200 =30 16-25 970 Y160L-6 11 1.05 980x890x570 PCH0604 =200 =30 22-33 970 Y180L-6 15 1.43 1050x1270x800 PCH0606 =200 =30 30-60 980 Y225M-6 30 1.77 1350x1270x1080 PCH0808 =200 =30 70-105 740 Y280M-8 45 3.6 1750x1620x1080 PCH1010 =300 =30 160-200 740 Y315M2-8 90 6.1 2100x2000x1340 PCH1016 =300 =30 300-350 740 JS-128-8 155 9.2 2700x2000x1350 PCH1216 =350 =30 620-800 740 Y450-8 355 15.0 4965x2500x1600 PCH1322 =400 =30 800 595 Y450L-8 400 24.9 6333x3295x2505 经计算表格中确定为型号pc-40000，所以次设计选择型号为pc-40000的设计3.3 pc-40000的结构尺寸设计计算3.3.1 电机功率的计算及电动机的选择电机功率的消耗取决于物料的性质、给料的圆周速度。破碎比和生产率。目前，尚无一个完整的计算公式，一般根据实践经验和实验数据，根据经验公式进行计算： 式中：L-转子长度（m） D-转子直径（m） n-转子转速（r/min） -系数，取值在0.1到0.15之间。取=0.12查看机械设计手册Y系列三相异步电动机表22-1-28选择电动机型号为Y160M1-2，效率87.2%，功率因素0.88，重量115Kg。则传送带传动比i=2电动机型号额定功率/KW满载转速/(r/min)堵转转矩最大转矩Y160M1-21129302.02.3该部分的设计主要体现在V带轮的设计上，带轮的结构型式，主要由带轮的基准直径选择。其基准直径又与相连接的电动机的型号有关。3.3.2确定输送带的型号由表可查到，根据计算功率P和小带轮的转速进行选择。经过查表得， 式中 名义传动功率。 工作情况系数。再查机械设计，破碎机启动为重载荷启动。表8-7得取1.8，则可以计算出计算功率P为19.8KW。再由图8-11，可查出带的型号为C型。3.3.3计算带轮基准直径和带速根据V带的带型参考表8-6和表8-8确定小带轮的基准直径，应使 =200mm 带速：式中：-小带轮基准直径（mm）传动比：1）.计算大带轮（转子）的基准直径=400mm.2）.带轮结构形式的确定V带轮由轮缘、轮辐、和轮毂组成。根据轮辐机构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径（d为安装带轮的轴的直径，mm）时，可采用实心式；当时，可采用腹板式；当，同时时，可采用孔板式；当时，可采用轮辐式。此处采用孔板式带轮。3）.V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选用的V带的型号相对应，查表8-10.槽型e与相对应的C19.04.8014.325.50.516-V带安装到轮槽中以后，一般不应超出外带轮外圆，也不应与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度和。4）.确定V带的中心距a和基准长度（1）根据公式8-20，初定中心距为800mm，（2）由式子（8-22）计算所需的基准直径由表格8-2选带的基准长度=2500mm。（3）按式8-23计算实际中心距a（4）小带轮包角 3.3.4 带的数量计算1）单个V带的功率由=200mm和查表8-4a得根据和i=2机器C型V带查表8-4b得由表8-5得到，表8-2得到于是：2）计算V带的根数z此处取4根V带。第4章 锤式破碎机的主要零件尺寸设计4.1转子的直径与长度：由锤式破碎机的型号规格，知道转子的直径D和长度L来表示，所以转子的直径D=400mm，转子的长度L=300mm 。4.2锤头质量的计算：锤式破碎机器质量可分为重型、中性和轻型三种。如下图示 重型锤头 中型锤头 轻型锤头4.2.1锤头的结构设计锤头是主要工作零件，其设计主要是指结构的设计。因为锤头的形状、质量、材质与破碎机的生产能力有很大影响。尤其形状对质量的分布、材料的充分利用有很大的影响。总之，其形状、结构的设计，对于其工作能力，对整个机器的生产能力。以及经济性等各方面有深远的影响。锤头是主要的工作部件。其质量、形状、和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。因此，根据不同的进料尺寸来选择适当的锤头质量，要破碎中等硬度的物料，可以采用如上图所示的形状。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。锤头材料的选择问题是很关键的问题。材料的选择取决于工作零件的工作状况和要求。因为破碎机要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳钢锻造或铸造，也可用高锰钢铸造。为了提高其耐磨性，采用高锰低合金钢，有的在工作表面涂上一层硬质合金。有的采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰钢锤头提高数倍。关于材料的选择问题，在专题部分：提高锤头的耐磨性研究中，有专门的论述。就不详细介绍了。总之，锤头材料的选择，不仅关系到锤头的工作寿命，机器的生产能力、生产效率，还关系到各方面的经济性。因为铰接在转子上，所以正确选择锤头质量对破碎效率和能耗都有很大影响，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。若选得过大，无用功耗过大，离心力也大，对其他零件会有影响并易损坏。假设破碎物料是石灰石（石灰石（limestone），属碱性岩石。其主要成分是碳酸钙，理论成分含量为：CaO 56%，CO2 44%。莫氏硬度为3，密度为2.7g/cm3。石灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结 性能，不溶于水，易溶于饱和硫酸，能和强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出CO2），为立方状是质量为27kg，若为圆形则质量为14.13kg。最大块物料质量27Kg。根据动量定理计算锤头质量时，考虑到锤头打击物料后，必然会产生速度损失，若损失过大，就会使锤头绕本身的悬挂轴向后偏倒。降低生产率和增加无用功的消耗。为了使锤头打击物料后出现偏倒，能够通过离心力作用而在下一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以，要求锤头打击物料后的速度损失不宜过大。一般允许速度损失40%到60%（根据实践经验）即：式中 锤头打击物料后的圆周线速度(m/s) 锤头打击物料前的圆周线速度(m/s)若锤头与物料是弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为0，根据动量定理，可得： (3-1)由上式可知， 式中 锤头折算到打击中心处的质量(kg) 最大物料块的质量(kg) 。综上所述， =18.9-40.5kg但是，只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量和锤头的转动惯量求得，式中 锤头打击中心到悬挂点的距离(m) 锤头质心到悬挂点的距离 (m)4.2.2锤头结构改造及耐磨性研究下面对锤头结构的改进进行了分析，指出其应用中体现的改进的效果。考虑分析并总结了锤头寿命的各种因素，并着重从理论到应用分析了锤头材料的改进、研制，提高耐磨性，同时从理论上、应用上对最大破碎力、锤头的合理调配进行了具体的研究。通过对这几种因素的较详细的分析，体现了延长锤头使用寿命的可行性和方法方式的多样性。破碎机中锤头（板锤）是最易磨损的零件，由于锤头是靠高速回转时产生的冲击能来击碎物料的，因而，锤头自身也受到物料的撞击和研磨作用而磨损。锤头（板锤）的磨损与锤头本身的材料、锤头制造质量、所破碎物料的特性、给料粒度的大小及水分、转子的圆周速度和处理量等因素有关。为充分利用锤头的材质。提高锤头的使用寿命，板锤可设计成对称形式。4.2.3 改进的介绍在厚度上增加了15mm，其端部宽度增加了20mm，悬挂孔到端部的长度增加了10mm,悬挂处外圆的半径由260mm变为250mm.4.2.4 改进的效果1对物料的冲击力增加了。因为锤头的重心在回转半径径向上外移，锤头在运转中线速度加大。锤头对物料的冲击功增加了，从而改善了破碎效果。2锤头的有效磨损量增加了。锤头单重一般按30千克算，有效磨损量占三分之一，即10千克。改进后的结构总重量变化小，有效磨损量达8千克。改进后一套的锤头相当于改进前的两套，降低了使用成本。3降低了出料粒度，提高了台时产量。改进后，悬挂孔到锤头端部长度由300毫米到320毫米，回转直径大约500到550毫米，锤头到壳板间隙由30毫米减小到20毫米。故可使出料粒度，由原来的20毫米以下，25%的粉状物，变为810毫米，60%的粉状物，大大改进了破碎机的破碎效果，从而提高了台时产量。4改善了粉磨效果。石灰石等物料经二次破碎后，要从能量消耗和效率上研究，破碎比研磨效率高，电耗小。所以，要求并希望石灰石多破碎，少研磨。出料粒度810毫米，60%的粉状物，极大改善了粉末机的生产效果。产量由每小时10吨提到每小时12吨，降低了材料的生产成本。4.2.5 延长锤头使用寿命的研究下面重点讨论一下锤头耐磨性提高，使用寿命延长的问题。决定一个板锤的使用寿命，有以下几个因素来评定：1工作是否可靠。在板锤与物料冲击过程中，不准板锤飞离转子，或因板锤的紧固不良，引起其他的机械故障，故板锤的固定是个值得注意的问题。否则，无“寿命”可言。2板锤的装卸是否方便，尤其再生产现象，在工作一段时间后，机器的各部件必不能按理想状况进行，比如偏心、局部磨损等，需要及时调整。能否快速装卸是一个很重要的指标。3板锤的金属利用率是否合理。因板锤的磨损是不可避免的，一块重量一定的板锤，使其不能利用的质量最小，即板锤的形状及空间尺寸如何选择为最佳是值得考虑的问题。4减少无谓的磨损，以提高板锤的使用寿命，要充分利用转子的能量，提高破碎比，就必须研究最大破碎力，同时也具有很大的理论价值。5板锤的及时合理调配非常关键。破碎机在使用中运行不稳，震动大，主要原因是，板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的方法合理调配所致。6板锤的材质，是解决锤头耐磨性，使用寿命的最核心的因素。现今应用比较广泛，也经受了实践的考验。比如有改性高锰钢板锤和锤头，中碳多元合金钢锤头。4.2.6 锤式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究锤式破碎机具有破碎效率高、破碎能耗少等优点，它在矿山、建材、环保等行业中得到了广泛应用。到目前为止，该机型的最大破碎力还没有一个理想的公式进行计算。国外有人根据碰撞理论和破碎力呈线性变化的观点，提出了最大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎机实际破碎过程中，最大破碎力与平均破碎力并不是呈线性变化，因而，有必要对该机型的最大破碎力做进一步的探讨。 锤式破碎机对物料的破碎过程建立的力学模型为了便于研究，其碰撞过程要做以下几点假设：在破碎过程中，物料与锤头的碰撞是弹性正碰撞。在碰撞前，锤头与转子同速转动。在碰转前，物料水平速度是零。在碰撞处，忽略摩擦力和风阻等影响。根据这些假设和碰撞理论，可以列一系列方程。需要的物理量有，。它们分别表示的意思是： 碰撞后，第i块物料的质量。 锤头的质量。 第i块物料碰撞后的分速度。 碰撞前锤头质心处的线速度。根据物理知识，还有公式如下=cos,=(),要求出碰撞前锤头质心处的线速度，即V的值，还需要知道以下的物理量：，。它们分别表示的意思是： 转子系统对O轴的转动惯量 锤头对其质心轴的转动惯量 第块物料碰撞后的分速度 与碰撞方向的夹角 锤头打击点到锤头质心的距离 锤头打击点到销轴轴心的距离另外，还需要有一些辅助的物理量：，。它们分别表示的意思是： 锤头与物料间的碰撞冲量 锤头销轴间的碰撞反冲量再根据牛顿的恢复系数定义以及冲量定理，可以得出，最大破碎力=/ 锤头对销轴的最大反冲击力/ 在破碎过程中，与时间无关的常数 单颗粒物料破碎时最大破碎力的实验研究为了测出单颗粒物料破碎时的最大破碎力，对单排锤式破碎机，在其转子轴中部对称地粘贴了4个电阻应变片，并通过导线组成全桥测试电路。根据上述测试方法，就可以得到，单颗粒物料破碎时，转子轴上的弯曲应变曲线。并根据实测分析，曲线上的应力最大值就是锤头对销轴的最大反冲击力所引起的线应变。另外，根据电测原理和转子轴上的受力特点，可以得到转子轴上测试处的弯矩，当然需涉及到一些相关的物理量：，。 Wn 转子轴测试处的抗弯截面膜量 转子轴测试处的直径 实验模型中两圆盘间的距离 转子轴上二轴承间的距离 转子轴材料的弹性膜量根据电学和物理学的公式，在单颗粒物料破碎时，逐次改变电机转速和分别加入砂岩、钢球、麻石、石灰岩等不同物料进行了破碎实验，得出了一系列的数据。 数据处理和结论 从实验得出的一系列的数据，可以发现，最大破碎力与平均破碎力并不是呈线性变化，为了了解其变化规律，利用计算机对这两个值的比值进行数据处理：包括均值、方差计算和正态性检验等，其结果十分明显，是一个正态分布曲线图。根据图中的数理统计结果，可得如下结论：根据所获得数据可以发现，最大破碎力与平均破碎力的比值并不呈线性变化。由数理统计原理可知，比值落在区间-3s，+3s的概率为99.7%，置信度为1-=95%。因为-3s=2.045，+3s=3.128根据概率论的观点，得到实验公式=（2.0453.128），为平均破碎力。4.2.7锤头合理调配的研究与应用锤式破碎机在使用中的运行不稳，振动大的原因是，除了个别的是由于主机制造质量、平衡校正质量、安装质量、基础质量不佳所致外，绝大多数是由于板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的方法合理调配所致。就合理调配问题，必须引起重视。1配锤模型的建立一般锤式破碎机的锤头分布可以归纳为：沿主轴轴线方向的组数用等表示，每组锤头在回转圆周上的母线分布及数量，可用阿拉伯数字来表示，此外还要有一个组间角。因此要表示一台锤式破碎机的锤头分布状况，可用组数、每组个数、组间角来表述。而要表示某一位置的锤头，则可用组号加圆周分布的母线序号表示，以1212型高效细碎机为例，该机锤头共六组，每组三只，组间角六十度。为了便于理论分析，需作以下假设：每只锤头为一理想的质点。各质点离主轴回转中心的距离为一定值。锤头按理想状况均匀分布。2配锤表的编制锤头分布表 表5.1 GXP1212型高效细碎机的锤头分布表带轮B1D1F1飞轮A2C2E2B3D3F3A4C4E4B5D5F5A6C6E6 锤头的磨损规律及配置表编制根据GXP1212型高效细碎机在某厂的运行一段时间后的锤头状况，如下表： 由表5.2可见，如果原来的个体差异忽略不记，则磨损量从大到小的排序为：。一般地，物料由破碎机的进料溜子导入，总是中部的料多余边部，所以，锤头磨损量存在于中间组向边上组递减的规律。这一规律在设计配锤方案时，必须予以考虑。为了寻求一种适合大多数情况的锤头排列方案，不妨先假设1套按等差规律制作的锤头，并找出这套锤头的最佳排列方案。将该机锤头按单只重进行排序，设以最重的为1号，依次至最轻的为18号。在制作这个方案时，除了要运用磨损规律外，同时考虑到为减小偏心振动，每组锤头的各锤重量最好要差不多。在组序的排列先后上，按磨损规律及沿回转轴的中截面两侧均匀分布的原则。一般，可以按或的规律排列。表5.2 运行一段时间后锤头剩余质量皮带轮ABCDEF飞轮121.721.522.465.6221.522.223.166.8323.021.822.467.2422.621.524.768.8521.220.622.063.8622.221.023.166.366.365.964.763.970.966.8W432165组序确定后再排列每组的3只锤头。在组的3只锤头首先按由重到轻的顺序排定的情况下，其余各组可按“轻重相济”的原则排列。所谓“轻重相济”，可以理解为“重中轻，重轻中，中轻重”的配锤法则。比如说，在排列组时，组的锤为重锤，组为中锤，则在组的C2锤应是轻锤。按此类推，排列如下表，并用轴向偏心矩和径向偏心矩来表征配锤方案的优劣。正确排列后可运用方案的评价方法进行计算与评定。由于是按等差规律制作的锤头，所以上表的锤头号数就可以作为该锤头重的代表值来进行计算和评价，其评价效果和结论与事实是等效的。取每组的等差和、按组间距为1，按轴中截面取矩计算：=（5142）2.5+（24-33）1.5+（15-6）0.5=13.5。为求的值，引入分布圆的概念。分布圆引入分布圆是为了明了地找到偏重的母线或配重的母线，并在量值上得到确定。表5.3 按“轻重相济”的原则排列的配锤方案皮带轮ABCDEF飞轮17113212186123638214244164103059315276175113351241563342将表5.3中最后一列数依次填入，按母线数量均匀分布在圆上，即得分布圆及其简化图。按照力学原理，分布圆的简化其实很简单，只要在对称位置同减一数其平衡性质不变。分布圆的简化规律为：同一直径线上的2数同减其最小数，分布圆性质不变；同一个等边三角形内的三个数同减去其最小数，分布圆性质不变；相邻三数的，两边数分别加上中间数，在使中间数为0，分布圆性质不变；（相邻两数的，可设边上的数字为0来处理）。分布圆简化到只剩相间2个数或1个数（或全部为0）为止，即得最简分布圆。如图5-2，5-3，5-4。分布圆的简化规律均来自于对称平衡规律。一般的说，各质点相对于回转中心对称布置，质量相等，则系统就平衡，否则，不平衡。规律中的“性质不变”指的是平衡性不变，这包括两重意思，一是原来是平衡的，简化后仍是平衡的，反之，不平衡。二是指其量值上的不变。规律中的“减”确切地说是同时减去一个数，当然这个数可以是正数，也可以是负数。由最简分布圆可以看出，=0，可见上面的表是一个完全平衡的配锤方案。 但事实上，一套锤头的各只锤头不可能是会呈等差分布规律的，所以在现实情况下，按上述方案配置的锤头就不一定是平衡的，上述方案配置的锤头就不一定是最佳的，在实际应用中还要对配锤方案进行调整。3GXP1212型高效细碎机锤头的配置由GXP1212型高效细碎机运行一段时间后锤头剩余质量表，可以计算出磨损后锤头的轴向偏心矩M2=（66.3-66.8）2.5+（65.9-70.9）1.5+（64.7-63.9）0.5=-8.35分布圆及其简化图如下图所示，根据分布圆就可以作出方案的评价。从上图的最简分布圆可以看出，根据分布圆的简化规律，在在最左侧的母线上如果配重4kg，即可基本实现平衡要求，我们把这个数记作的值。，的值均很大，这说明该破碎机锤头的配置状况会产生很大的不平衡力，也必然会产生破碎机的大幅度振动。显然，的值越大，不平衡力矩越大，这当然是我们不希望出现的。因此，不但更换锤头时要注意用科学的方法进行配置，锤头运行了一个时期以后，其原有的平衡状况也会随着锤头的磨损的不均匀而破坏，这时更要作好锤头的重新配置工作。4.结论1由上图的最简分布圆可知，在正三角形最右侧的母线上配重0.85kg，即可基本实现平衡的要求。显然，M径、M轴的值减小了，按该方案重新配锤后，破碎机运行情况得到明显的改善，设备振动已基本消除，产量已有较大提高。锤式破碎机的配锤对于确保破碎机的正常运行起着非常重要的作用，必须引起广大企业的重视。 2本文所提供的配锤图表是基于每组3只锤头的和偶组数模型，对于其他结构类型的锤式破碎机，须根据本文所提供的方法作出变通处理。 3本文提供的配锤思路是一种基于静态平衡的理想状况，实际情况将更复杂，有待于进一步探讨。4.2.8 锤头材质的选择及改性这是解决关于提高锤头耐磨性，延长其使用寿命问题的最主要、最根本的方式。下面主要介绍以下这种：改性高锰钢板锤和锤头的研制。锤式破碎机的关键部件是板锤和锤头，其安全性、可靠性、耐磨性和使用寿命等性能，直接影响破碎机的安全生产、正常运行及生产成本。有一个例子，曾有一个工厂所用的破碎机是16001600锤式破碎机，试用过很多厂家提供的高锰钢板锤和锤头，但有的使用时出现掉块和断裂，有的工作表面出现严重的犁沟和流变，只能使用1到3个月。为此，该厂与一家有限公司合作，共同开发研制了一种改性高锰钢板锤和锤头。并经过几年的使用证明，这种板锤和锤头能够有效避免上述问题，使用寿命和抗磨损能力较以往所用的普通高锰钢产品提高了