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反击式破碎机转子设计摘要本设计为规格反击式破碎机的设计，主要研究内容：转子的机构设计；板锤的结构设计；板锤的固定方法。本设计由转子型号入手，参考PF1007反击式破碎机的相关参数，初步确定转子的转速，从而确定线速度、板锤大小、数量等相关数据。在保证生产率和破碎粒度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的破碎机各个主要零部件的设计。在主要零部件的设计中，主要包括带轮的设计计算、轴的结构设计、轴承的选择、转子部件的设计计算、板锤的结构和固定、破碎腔的设计和反击装置的设计计算等，其中最重要的就是转子部件的设计和板锤的设计及固定方法。为了增加转子的刚度，转子体采用ZG340材料，并整体铸造。板锤采用螺栓固定，并使用新型材质以提高其的耐磨性和利用率。最后介绍了反击式破碎机的安装、检修与保养，这对提高其使用寿命至关重要。本设计整体在PF1007型号的反击式破碎机基础上更进一步提高了其破碎性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。关键词：反击式破碎机，研究内容，结构，计算CRUSHER ROTOR DESIGNABSTRACTThe specification of the design is impact crusher design, and it mainly contents: the institutional design of the rotor; plate hammer structural design; plate fixation hammer. The design starts from the specifications of the rotor, and it references the relevant parameters of PF1007 crusher. Initially it sets the rotor speed, so that I can design the board hammer size, number and other relevant data with the rotor speed. Productivity and size of the crushed materials should be ensured before the overall structure of the design finished, according to the whole structure, I could determine the design of all the major components of the design . The design of the main components includes pulley design calculation, the structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the rotor components, board structure and a fixed hammer, crushing chamber design and the design of computing counter devices and so on. One of the most important part is the rotor design and board design and the fixed method of hammer. In order to increase the stiffness of the rotor, the rotor body is combined with ZG340 material, and it casts with the whole body. Board hammer is fixed with bolts, and use of new materials could enhance their wear resistance and utilization. Finally, I illustrate the installation, repair and maintenance of impact crusher, which is essential to improve their life. The overall design further improves its crush performance which is based on the impact crusher of the PF1007 model. Moreover, it exits advantages such as simple structure, light weight, small dimensions, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy maintenance and management .KEY WORDS：Impact Crusher, content, structure, calculation目 录前 言I第1章 反击式破碎机的介绍11.1 反击式破碎机的构造11.1.1 ISP系列细碎反击式破碎机11.1.2 PF系列反击式破碎机11.1.3 PFY系列硬岩反击式破碎机11.1.4 PFQ型涡旋强力反击式破碎机21.2 反击式破碎机的工作原理21.2.1 反击式破碎机的工作原理21.2.2 反击式破碎机的特点21.2.3 反击式破碎机的性能31.2.4 反击式破碎机的破碎机理3第2章 反击式破碎机总体结构设计52.1 反击式破碎机设计要求52.1.1 设计参数52.1.2 主要研究内容52.2 破碎机的主要工作参数的确定52.2.1 转子的转速52.2.2 板锤数目和生产率52.2.3 电动机的选择7第3章 破碎机主要零部件的设计及计算83.1 传动部件的设计及计算83.1.1 V带及带轮的设计计算83.1.2 轴的结构设计113.1.3 键的选择及校核133.1.4 轴承的选择133.2 转子部件的设计计算163.2.1 转子的结构设计163.2.2 板锤的结构设计及作用173.3 反击式破碎机破碎腔设计203.3.1 反击板的结构设计与安装203.3.2 破碎腔的结构参数223.4 其他装置的设计计算253.4.1 转子、轴的强度计算253.4.2 反击装置的自身重力的确定28第4章 反击式破碎机的安装、检修与保养304.1 反击式破碎机的安装与调试304.1.1 反击式破碎机的安装304.1.2 反击式破碎机的调试304.2 反击式破碎机的保养、故障排除314.2.1 反击式破碎机的保养314.2.2 故障检查和消除方法32第5章 结论33参考文献34致 谢36前 言我国在五十年代末已有反击式破碎机问世，在八十年代之前，国产的反击式破碎机局限于处理煤和石灰石之类中硬物料。直到八十年代末原上海建设机器厂方引进KHD型硬岩反击式破碎机，填补国内空白。但落后国外二十多年。国产的硬岩反击式破碎机，开始时其核心零件板锤依赖进口，国产化板锤在“八五”期间列为部级科研攻关项目，项目成功之后，国产板锤不仅取代进口，而且已大量出口欧美、日本等国。耐磨材料的突破，使硬岩反击式破碎机如虎添翼，仅仅上海建设路桥机械设备有限公司为例：十年间，硬岩反击式破碎机销售增长15倍。出口增长 10倍，为我国的基本建设工程作贡献。例如：交通部为提高我国公路建设质量，曾提出路面混凝土石料破碎站的科研项目，并列入国家“八五”攻关项目。该项目的试制设备在东北某工地使用中失败。而用户改用硬岩反击式破碎机后生产石料，完全符合高速公路防滑路面混凝土要求。于是硬岩反击式破碎机声誉大振。辽宁省交通厅曾把拥有这种设备，作为投标承接公路建设的必备条件。据统计，在全国各省市的公路建设中都已采用硬岩反击式破碎机作为路面石料备制设备，来破碎抗压强度达300MPa的玄武岩、安山岩等坚硬物料，并达到19.6mm以下的级配石料。其针片状百分比含量小于10。目前有400多台在各地使用中，不仅解决了高速公路建设中的一个难题，而且也挡住了进口，作为硬岩反击式破碎机的主导制造企业，上海建设路桥公司也从中得到发展，硬岩反击式破碎机已有三个系列几十个规格。随着改革开放政策带来的国民经济发展，市场需求推动着反击式破碎机的发展。然而这种发展是在仿照和引进国外技术中进行。虽然，也满足市场需求，但是缺少自主的创造性，而市场经济带来的“急功近利”的负面影响，对破碎理论的研究和对破碎机的实验近年来两者都非常缺乏，没有理论和实验指导产品开发，只能不断地模仿国外设计，往往知其然不知所以然。假如国内有关大学，科研院所和企业，能实现良好的“产学研”三结合，在理论研究和实验工作上多下些功夫，一定能使我国的反击式破碎机达到一个新的水平。第1章 反击式破碎机的介绍1.1 反击式破碎机的构造对于反击式破碎机，转子系统的设计是比较重要的一个环节，通过合理的配比以达到理想的破碎效率。1.1.1 ISP系列细碎反击式破碎机其是一种新型高效反击细碎机。它可用于第二、三级中、细碎作业，在加工抗压强度小于150MPa的物料时，最大进料400mm，当加工抗压强度大于150MPa的物料时，最大进料200mm。产品广泛用于水电、高速公路、城市建筑等行业。1.1.2 PF系列反击式破碎机（1）PF-I型系列反击式破碎机系列适应于硬岩破碎，其典型花岗岩出料粒度40mm占90%。该机能处理边长100500毫米以下物料，其抗压强度最高可达350兆帕，具有破碎比大，破碎后物料呈立方体颗粒等优点。（2）PF-II型系列反击式破碎机系列适应于中硬物料破碎，其典型花岗岩出料粒度25mm占85%。如水泥厂的石灰石破碎。具有生产能力大，出料粒度小的优点。（3）PF-III型系列反击式破碎机系列适应于混凝土破碎，其典型花岗岩出料粒度30mm占85%。具有进料规格大，处理能力高等优点。1.1.3 PFY系列硬岩反击式破碎机其是针对抗压强度大于300MPa，莫氏硬度大于6级的石料而设计的系列机种。该机种在设计中巧妙地利用了破碎过程中的力学特性，使用世界上最著名的设计、分析软件，运用当今最先进的计算技术，集国内优化设计、高性能材料、精确制造于一体，是目前国内外较先进的新机种。该机种转子转动惯量大、锤头及耐磨衬板使用寿命长、产量高、成品物料呈多棱体形状。全部型号都配置有液压开启、反击架退让装置，大型号配置有锤头起吊装置。1.1.4 PFQ型涡旋强力反击式破碎机其是在引进德国、奥地利等国外先进机型的基础上，开发研制的一系列新型高效反击式破碎机。它适用于最大入料粒度不超过500毫米，抗压强度不超过250Mpa的各种物料的粗、中、细碎作业。具有结构独物、操作简单、高效节能、产品形状呈立方体、排料粒度大小可调、可选择破碎、简化破碎流程、减少投资等特点。广泛用于水电、高速公路人工砂石料破碎等行业。在结构上设计有独特涡旋破碎腔和P、S、T三段破碎区，转子体采用无键锥套连接，高效耐磨板锤，插入安装形式，倾斜轴承座，独特的齿形反击衬板，机架多方位开门，丝杠或液压开启装置使更换易损件、检修更加方便。1.2 反击式破碎机的工作原理1.2.1 反击式破碎机的工作原理反击式破碎机利用高速旋转的转子上的板锤，对送入破碎腔内的物料产生高速冲击而破碎，且使已破碎的物料沿切线方向以高速抛向破碎腔另一端的反击板，再次被破碎，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料间还有互相碰击作用。由于物料受到板锤的打击、与反击板的冲击以及物料相互之间的碰撞，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。1.2.2 反击式破碎机的特点（1）转子的背板能承受转子极高的转动惯量和锤头的冲击破碎力。 （2）本机经优化设计成低转速、多破碎腔冲击型破碎机，其线速度较一般反击破降低 20%-25% ，以低能耗获得高的生产能力。 （3）本机具有三级破碎以及整形的功能，因而破碎比大，产品形状呈立方体，可选择性破碎等优点。 （4）合理的板锤结构，具有装卸快、多换位等优点，可大缩短换板锤的时间。 （5）以新的制造技术，研制成功一种高耐磨性、高韧性的铬、钼、钒合金材质，解决了硬物料的破碎性难题。大大提高了板锤的使用寿命。 （6）独特的反击齿板、无键联接。 （7）PFY1315 硬岩反击破配有多功能液压站，具有液压高速排料间隙，反击板稳定减振以及机体自动开启等多功能。1.2.3 反击式破碎机的性能（1）多腔均匀破碎，适宜破碎硬岩；（2）低矮的大进料口，便于生产线布置和增大进料尺寸；（3）新型耐磨材料使板锤、反击板和衬板使用寿命更长；（4）高铬板锤、独特的反击衬板,尤其适用于硬岩破碎、高效节能；（5）硬岩破碎、高效节能；( 6 ) 均整板结构使排料更呈小粒径和立方体形，无内纹；( 7 ) 产品形状呈立方体，排料粒度大小可调；( 8 ) 简化破碎流程；( 9 ) 全液压开启，便于维修及更换易损件。1.2.4 反击式破碎机的破碎机理（1）自由冲击破碎。物料进入破碎腔内受到高速板锤的冲击以及物料之间的相互冲击，同时还有板锤与物料的摩擦。使物料在腔内在自由状态下沿其脆弱面破碎。反击式破碎机，产生粉尘也是料块群在空间撞击产生的。（2）反击破碎。受高速旋转的转子上的板锤的冲击作用，使物料获得很高的运动速度，然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的破碎。从反击板上反弹回来的物料流向是由反击板曲线所决定。（3）铣削破碎。物料进入板锤破碎区间，大块物料被高速旋转的板锤一块一块铣削破碎并抛出。另外经上述两种破碎作用还未破碎大于出料口尺寸的物料，在出料口处也被高速旋转的板锤铣削破碎。上述三种破碎方式，以自由冲击破碎为主导。第2章 反击式破碎机总体结构设计2.1 反击式破碎机设计要求2.1.1 设计参数转子规格： 1000* 700mm；破碎物料：石灰石； 最大给料粒度：250mm；工作条件：连续；出料粒度：不大于30mm。2.1.2 主要研究内容（1）转子结构设计。（2）板锤的结构设计。（3）板锤的固定方法。2.2 破碎机的主要工作参数的确定2.2.1 转子的转速转子的圆周速度对破碎机的生产能力，产品粒度和粉碎比的大小起决定性作用，时间证明，随着圆周速度提高，生产能力和粉碎比都显著增加，产品粒度朝着细的方向变化，但随着转速的增加功率消耗也增加，板锤磨损也加快。根据标准及综合考虑之后取转子转速为680，由此可计算转子的圆周速度V为：V=35.58m/s （2-1）式中：D转子直径，m； n转子转速，m/s。根据计算，可取转子的圆周速度为35m/s。2.2.2 板锤数目和生产率（1）板锤数目与转子的直径有关，转子直径越小，板锤数目越少。通常转子直径为1m时可取板锤数目为三个或四个。由以下公式可以求得此设计的板锤数目n为：=2.86 （2-2）式中：n转子转速，m/s； h板锤高度，m； H物料下落高度，m； g重力加速度，m/s； 板锤高度，m； 板锤座厚度，m； D转子直径，m； n转子转速，r/min。（2）反击式破碎机的生产能力与转子的转速有关，又与转子表面同板锤侧面所形成的空间有关，则其产量Q的计算公式为：Q=60(h+e)Ldznk= （2-3）式中：e板锤与反击板之间最小间隙，m； L转子长，m； d最大排料粒度，m； z板锤数目； k安全系数； 石灰石密度，g/。则由经验公式可球的破碎率P0为：=37.63kw （2-4）式中：Q产量，t/h； g重力加速度，m/s； v转子的圆周速度。2.2.3 电动机的选择由手册查得带传动的传递效率为0.96，滚动轴承的传递效率为0.98，由此可计算出电动机的输出功率P为： （2-5）式中：破碎率，kw；带轮的传递效率；滚动轴承的传递效率。 由输出功率可选择Y225M-4型电动机，其额定功率为45kw，额定转速为1480r/min。第3章 破碎机主要零部件的设计及计算3.1 传动部件的设计及计算3.1.1 V带及带轮的设计计算（1） 求计算功率查表1得； 故=P=1.4 （3-1）（2） 选择V带的类型 根据=63，n=1480r/min，查出此坐标点位于D区，所以，选用D型V带进行计算。（3） 确定带轮的基准直径并验算带速V a. 初选小带轮的直径，由表3-2参照得，取小带轮的基准直径=355mm。b. 验算带速V （3-2） 因为5V（8） 计算压轴力压轴力的最小值为 （3-12）（9） 带轮结构设计图 3-1 小带轮 详见2#大带轮，2#小带轮图纸。3.1.2 轴的结构设计（1） 根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布置以及装配方案按照装配图所示，详见0#装配图。（2） 选择轴的合适材料轴的材料应满足足够的强度及刚度，并满足耐磨，腐蚀性等方面的要求。常见的是碳素钢和合金钢，因碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，且通过热处理，可改善其综合机械性能，所以选用碳素钢，45钢，钢轴的毛坯选用锻件。（3） 确定轴的基本直径和各段长度 图 3-2 主轴a. 轴-段由大带轮的计算可得直径d-=130mm，取此处圆角为R2，根据带轮宽度，最终取L-=165mm。b. 轴-段由圆角可取d-=135mm，根据总体布局，以便轴承座安装紧凑，所以取L-=238mm。c轴-段同理，由圆角R2取d-=140mm，则根据所选轴承的规格从而确定L-=78mm。d轴-取此处圆角为R3，所以d-=155mm，再考虑箱体厚度以及布局要求之后，取L-=206mm。e轴-段用套筒定位，由其厚度可取直径d-=172mm，根据箱体尺寸，取L-=210mm。f. 轴-段由转子长度L=700，最终确定L-=140mm，其界面为200的正方形。各段长度均按照计算给出，详见2#主轴CAD图。（4） 轴的周向固定轴上零件的周向固定方法常用的有键，花键和销连接及过盈连接和成形连接。滚动轴承的周向固定用过盈配合固定，转字体因其质量大，传动负荷大，转动惯量大，在键连接时，加工精度要求高，大大削弱轴的强度，这就需要增大轴径，这与成形连接相比，显然成形连接加工会更方便。对于成形连接，在轴径不变时，能够增大轴的强度，所以选用轴连接转子周向固定。3.1.3 键的选择及校核（1） 键的选择 键已标准化，设计时需要先根据工作要求和轴径上键的类型以及尺寸来选择键，然后再进行强度校核，键的材料按标准规定采用抗拉强度的钢，常用45钢。根据破碎机的工作条件：高速变载，受各种方向的冲击等条件，选择平键连接，即普通圆头A型。（2） 键的校核根据轴的直径d=130mm来选择键的型号：带轮轴段d=130,所以键的工作长度为： （3-13）键的接触高度： （3-14）传递转矩为： （3-15）由文献查得键的静联接时的挤压的许用应力p=30MPa,对平键的校核键或键槽工作面的挤压力： （3-16）式中：T转矩，；D轴的直径，mm；k为键与轮毂的接触高度，mm；l为键的工作高度，mm。键的剪切力： （3-17）可以得出键的强度足够。3.1.4 轴承的选择为了保证反击式破碎机的正常运行，不仅轴承的制造质量良好，而且破碎机的设计必须合理，轴承的装配和使用必须规范。轴承的选择遂于破碎机的正常运转十分重要。（1） 轴承类型的选择反击式破碎机长期在恶劣条件下工作，转子轴承很易损坏，所以正确选择转子轴承是提高轴承寿命的关键。由于调心滚子轴承具有承载能力强，调节性能好的优点，所以国内外多选用这种其作为反击式破碎机转子轴承。大多数滚子轴承的选用计算，主要是防止在预期寿命内发生解除疲劳破坏，但在实际选用轴承时，其工作环境不可能像规定基本额定动载荷那样理想化（基本额定寿命，可靠度90%，空载条件，载荷大小方向恒定），这些差异就要在寿命计算过程中分别注意。故综合考虑之后最终选用调心滚子轴承。（2） 轴承代号的选择根据安装轴承段的轴径为140mm，以及轴承长度及安装考虑，最终选择圆柱孔调心滚子轴承，代号为22228C/W33。其基本尺寸如下：D=250mm，B=68（3） 轴承的校核 由设计转子的总重量为20070N，现设计轴承的寿命为30000h。则由轴承寿命公式： （3-18）式中：C基本额定动载荷，N； P当量动载荷，N； 轴承寿命指数。10/3。有上式可以推得：即当量动载荷P为：P=74408.96N20070N,故合适。（4） 轴承的固定 安装轴承室要保证轴承的径向和周向的固定，对于温度较大而轴较长时，还能使轴自由膨胀。a. 轴承的周向固定轴承的内圈与轴径采用过盈配合，外圈与轴承座采用过度和间隙配合。b. 轴承轴向固定采用凸台加轴承盖固定，适用于高速旋转的轴，且承受大的轴向力。c. 支撑的结构形式方案一：轴承内圈加轴间，轴承外圈用轴承盖两端单向固定，此结构简单，适用于温度变化不大而跨度0.20.3，冲击力作用点的位置可近似认为是在距离效率带你处。图 3-8 物料破碎过程根据反击板的平衡条件，既可球的所需反击板的冲击力P为： (3-31)则所需反击板的重力W为： （3-32）式中：P冲击力，N； m物料块的质量，kg； u冲击后的物料块的速度m/s； t冲击时间，s； v转子的圆周速度，m/s； k恢复系数，0k1； L反击板悬挂轴到其下端的距离，m； e反击板悬挂轴到其重力作用线距离，m。由于假设的料块破碎过程与实际情况的差别，按照上述的方法求得的结果还应该参考现有设备进行修正。综上所述，转子设计和破碎腔设计还是处于经验设计阶段。因此，物料在破碎腔中被破碎状态和破碎腔的优化设计以及转子板锤质量和速度所构成的打击力以及输入的能量之间的优化组合，对发展国产反击式破碎机，缩小与国外先进产品的差距都是非常重要的。此外，提高设计制造工艺综合水平，是国内自制破碎机械设备的基础，是赶超世界先进水平的根本条件。第4章 反击式破碎机的安装、检修与保养4.1 反击式破碎机的安装与调试4.1.1 反击式破碎机的安装（1）反击式破碎机（反击破）泵带有振动性工作的机组，在安装时和试车前均应紧固好所有的紧固件，在生产运转中也应定期检查，随时紧固。 （2）安装中应注意反击破旋向(在带轮上标有旋向箭头)不可逆转。 （3）电动机安装好后，应根据安装情况，配备传动带防护罩。（4）反击板与板锤的间隙应按工作需要逐渐调小，调整后应用手转动转 子数转，检查有无撞击。调整完毕后，应锁紧套筒螺母，防止反击板受振动后螺母松动而逐渐下降与板锤相碰撞，造成事故。 （5）由于反击式破碎机（反击破）的出料口在下部，安装高度以及如何与进料、出料装置配合，均应在系统设计中考虑好。4.1.2 反击式破碎机的调试（1）转子在出厂前已经通过平衡处理，用户一般不需要再作平衡试验，在更换锤头及转子部件时，应作平衡配置。 （2）主机安装应调平衡，主轴水平度误差小于1mm/m，主从动轮在同一平面内，调整皮带松紧适度，固定电动机。 （3）检查各部件安装位置是否移动、变形、锁紧所有螺栓,检查密封是否良好。 （4）检查电器箱接线及紧固情况，调整延时继电器及过载保护器，接通电路，试验电机转向,选择合适规格的保险丝。 （5）检查液压系统动作是否可靠，有无渗漏现象。 （6）清除反击式破碎机内异物，用手搬动转子，检查有无磨擦、碰撞。4.2 反击式破碎机的保养、故障排除4.2.1 反击式破碎机的保养为了保证反击式破碎机的使用寿命，用户要经常对该机进行保养。（1） 检查a.反击式破碎机器运转点平稳，当机器振动量突然增加时，应立即停车，查明原因消除。 b.在正常情况下，轴承的温度不应超过35度，最高温度不应超过70度，如超过70度时，应立即停车，查明原因。 c.板锤磨损达到极限标志时应及时更换。 d.装配或更换板锤后，必须保持转子平衡，静平衡不得超过。e.当机架衬板磨损后，应及时更换，以免磨损机壳。 f.每次开机前需检查所有螺栓的紧固状态。（2）后上盖启闭当机架衬板，反击衬板，板锤等易损件磨损后需要更换时，或机器发生故障需要消除时，采用棘轮装置启闭后上盖，进行更换和检修。a.开启 在开户后上盖之前，应先拧开锁紧螺母和螺栓，然后在上盖支臂下端放好垫块。开启时，需2人同时操作，扳动棘轮装置，上盖即徐徐开启。当开启接近终点时下端垫块应预先接触支臂下端斜面，以保证安全牢靠。 b.关闭 在完成更换或检修后，转动在棘轮装置上的小手柄在2人之间同时操作，能徐徐关闭后上盖。在关闭后上盖之前，关闭表面需要彻底清洁。（3）润滑 a.经常注意和及时做好摩擦面的润滑工作。 b.本机所采用的润滑油，应根据破碎机机器使用的地点，气温等条件来决定，一般可采用钙钠基润滑油。 c.每工作八小时后往轴承内加注润滑油一次，每三个月更换润滑脂一次，换油时应用洁净的汽油或煤油仔细清洗轴承，加入轴承座内的润滑脂为容积的50%。4.2.2 故障检查和消除方法（1）振动量骤然增加原因：更换或装配板锤时，转子没有检测是否动平衡，或有其他不能破碎的杂物干扰。消除方法：应立即关闭破碎机电源，停车并清理破碎腔，检查是否有不能被破碎的物料进入破碎腔；机器在运转过程会产生巨大的振动，检查衬板的紧固情况及锤与衬板之间的间隙；检查耐磨衬板是否脱落；对于断裂件要及时更换；重新安装板锤，转子需进行动平衡校正。（2）出料过大 原因：由于衬板或者板锤磨碎过多，造成间隙过大，且破碎效果不好。 消除方法：通过调整前后反击架间隙或更换磨损严重的衬板和板锤；再者就是调整反击架位置，使其两侧与机架衬能够达到相对的间隙，以保证出料粒度。（3）轴承温度过高 原因：润滑