[有CAD图纸]LPX6电动机下置式锤式破碎机设计.pdf

本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 摘 要 本文介绍了立轴锤式破碎机的工作原理及破碎实质 并对破碎机主要参数进行了 设计 本次设计的是单转子 多排锤 不可逆式的电动机下置式立轴锤式破碎机 型号为 l p x 6 5 0 0 立轴锤式破碎机由上盖 机壳 立轴转子 底座和传动装置 组成 上盖一侧上面设有喂料口 进料斗 中间设有转子轴承座 机壳内装有 可拆换的反击板 中心立轴转子安装有数排对称布置的打击锤头 传动装置由异 步电动机 电机机座 张紧机构及传动机构构成 同立轴转子相连 底座下部设 有出料口及料斗 破碎腔里面的破碎机构采用单转子多排锤可逆式 单转子即一 根主轴 多排锤头通过连接装置固定在主轴上 锤头交错布置 而且锤头的回转 采用可逆式 这样能够在锤头遇到大的破碎阻力时 锤头向相反的方向转动 减 轻主轴的承载负荷 保护主轴不被损坏 里面的破碎衬板通过螺栓连接固定在筒 体上 筒体和破碎机构固定在底架上 关键词 破碎机 传动装置 单转子 设计 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 abstract this article describes the vertical shaft hammer crusher working principle and essence broken and the main parameters of the crusher design the design of a single rotor multi row hammer not reversible electric motor mounted under the hammer crusher vertical shaft model lpx6 500 vertical shaft crusher from the cover chassis vertical rotor composed of the base and the transmission cover with top feeding port side into the hopper in the middle with the rotor bearing removable cabinet interior with a back plate the center vertical row of symmetrical arrangement of the rotor to install a number of hammer blows transmission by the asynchronous motor motor base tensioner and the transmission structure with vertical rotor connected to the lower part of the base set a discharge port and hopper broken bodies inside crushing chamber single rotor multi row hammer reversible that is a single rotor spindle multi row hammer fixed to the spindle through the connections the hammerhead be staggered and the use of reversible rotary hammer so that can face big hammer crushing the resistance the hammer head turn in the opposite direction reducing the load bearing spindle to protect the spindle is not damaged by lining the inside of the broken bolts on the fixed cylinder cylinder and broken bodies fixed on the bottom shelf key words crusher gearing single rotor design 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 目 录 1 绪论 1 1 1 破碎机的发展现状及应用 5 1 2 破碎机和锤式破碎机的分类 6 1 3 锤式破碎机的优缺点 6 2 立轴锤式破碎机的工作原理及破碎实质 7 2 1 立轴锤式破碎机的工作原理 7 2 2 立轴锤式破碎机的破碎实质 7 3 立轴锤式破碎机总体及主要参数设计 3 3 1 型号 lpx6 锤式破碎机总体方案设计 3 3 2 电动机下置式锤式破碎机主要参数的设计计算 5 3 3 lpx6 电动机下置式锤式破碎机结构参数设计计算 6 4 l p x 6 型电动机下置式锤式破碎机主要结构设计计算 7 4 1 主轴的设计计算 7 4 2 轴承的选择 2 1 4 3 传动方式的选择和计算 2 5 4 4 锤头的设计计算 3 0 4 5 连接盘的结构设计计算 3 2 5 破碎机的其他结构及其相关设计 3 3 5 1 破碎机筒体 2 8 5 2 破碎机支架 2 9 5 3 破碎机的筛板 3 4 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 设计总结 3 5 致谢 3 6 参考资料 3 7 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 1 绪论 1 1 破碎机的发展现状及应用 随着国内基本建设和国民经济的持续发展 我国的建设机械市场已经成为国 际设备制造商关注的焦点 破碎机械行业也不例外 外资的进入 进一步加剧了 市场的竞争程度 国内破碎机械企业要想在竞争的大潮中取得先机 其首要问题 就是要提高现有破碎设备的质量和技术含量 尽快缩小与国外先进水平的差距 创造自己的品牌 争取市场主动 国内外破碎机械存在差距的原因很多 其中市 场需求不同是造成差距的客观原因 由于国际市场上优秀的破碎设备制造商集中 在欧美地区 那里大规模的基本建设阶段已过去 市场对砂石料的需求不多 且 环保要求又高 势必形成砂石场高度集中以大规模生产来实现环境保护 帮所需 破碎设备规格大 自动化程试想高 机动性强 满足这样的市场需求发展的破碎 设备与国内产品不大一样 而我们正处于大规模的基本建设时期 各地对砂石料 的需求剧增 引起投资砂石场热 遍地开花的砂石场往往规模小 只求上马快 投资少 供不应求的市场使粗制滥造 技术水平低下 耗能高 污染环境严重的 产品纷纷进入 而这些设备往往只能以低价来占领市场 因此与国际上先进水平 差距明显 国际上专业的立轴冲击式破碎机制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零 件 而不仅仅是硬质合金 碳化钨 和高铬铸铁 陶瓷材料不但可耐较高的温度 而且有特别好的抗腐蚀性 因而在带有相当温度的物料高速冲击时耐磨性能良 好 国内的立轴立轴冲击式破碎机目前采用硬质合金和高铬铸铁材料 质量不稳 定 易腐蚀和磨损 且易被金属件击碎 由于砂石场使用的破碎设备国内外产品 差距明显 故国内高端市场 如规模较大的砂石场仍是进口的设备占多数 因而近制就是测绘国外产品 以此作为更新换代的主要手段 技术进步甚 慢 目前国内的破碎机械制造商无论国有企业还是民营企业 在科技开发上的投 入不足是产品差距的主观原因 既缺乏科研手段 例如几乎没有一家制造商具备 岩石实险室 又缺少先进技术支撑 自主产权的开发力量十分薄弱 尽管国内 外破碎设备差距很大 但纵观国外的破碎设备制造商由于本土市场日渐缩小 生 产成本高 纷纷开拓本国以外的市场 而且作为传统工业在资金 人才等方面获 得新的投入甚少 因此 近来年兼并重组频繁 这种局面给国内破碎机械制造商 以很大的发展机遇 毕竟我国的制造成本较低 又有较好的重工业基础 通过引 进国际上先进技术 产学科研投入 一定能克服技术上的差距 使我国的破碎设 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 备产品更好的进入国内外市场 立轴锤式破碎机在吸收国内外先进技术和综合国内外同类破碎机技术 具有 破碎效率高 破碎比大 磨损少 工作平稳 能耗低 维修方便等优点 是一种 较理想的节能型破碎设备 同时对主要技术参数进行优化设计研制成的新型细 碎 粗磨产品 主要用于中 小型破碎水泥生料 熟料 用于建筑用砂 铁矿石 砂岩 石膏 煤矸石 块煤等其它中硬矿石的破碎 具有破碎比大 能耗少 运 转平稳 结构简单 操作维修方便等特点 它不仅适用于中等硬度脆性物料 如 石灰石 水泥熟料 石膏 硫铁矿石 煤块等多种物料 的破碎 还适用于建材 化工 冶金 矿山 电力 煤炭等工业部门的原料破碎系统 1 2 破碎机和锤式破碎机的分类 1 2 1 破碎机的分类 1 按破碎作业的粒度要求分为 中碎和细碎作业破碎机 2 按结构和工作原理分为 颚式破碎机 旋回破碎机 圆锥式破碎机 辊式破碎机 锤式破碎 机和反击式破碎机等 3 锤式破碎机分类 单转子 单轴式 和双转子 双轴式 1 2 2 锤式破碎机的分类 1 按回转轴数分为 单转子和双转子 2 按转子的回转方向分 不可逆式和可逆式 3 按锤头的排列方式分 单排式和多排式 4 按锤头在转子上的连接方式 固定锤式和活动锤式 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 1 0 1 5 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 1 3 2 锤式破碎机的缺点 1 主要工作部件 如 锤头 衬板 转子 圆盘等磨损较快 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 2 破碎腔中落入不易破碎的金属块时 易发生事故 3 含水量 1 2 的物料 或较多的粘土 出料处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 2 立轴锤式破碎机的工作原理及破碎实质 2 1 立轴锤式破碎机的工作原理 立轴上设置有多层锤头 由进料斗进来的物料利用物料自重均匀喂入 在自 由坠落过程中 首先被上层高速运行的锤头冲击 物料被击向反击板 反击板再 将物料反弹向锤头 随物料的自重向锤头与反击板之间冲撞 物料与物料之间的 冲撞 使物料粉碎 被粉碎的物料由底部出料斗排出机外 2 2 立轴锤式破碎机的破碎实质 2 2 1 破碎的目的和意义 1 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 2 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 破碎过程实质 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 目前公认的有 面积学说 体积学说 等 3 立轴锤式破碎机总体及主要参数设计 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 3 1型号 l p x 6 锤式破碎机总体方案设计 本次设计的是单转子 多排锤 不可逆式的电动机下置式立轴锤式破碎机 型号为 l p x 6 5 0 0 立轴锤式破碎机由上盖 机壳 立轴转子 底座和传动装置 组成 上盖一侧上面设有喂料口 进料斗 中间设有转子轴承座 机壳内装有 可拆换的反击板 中心立轴转子安装有数排对称布置的打击锤头 传动装置由异 步电动机 电机机座 张紧机构及传动机构构成 同立轴转子相连 底座下部设 有出料口及料斗 破碎腔里面的破碎机构采用单转子多排锤可逆式 单转子即一 根主轴 多排锤头通过连接装置固定在主轴上 锤头交错布置 而且锤头的回转 采用可逆式 这样能够在锤头遇到大的破碎阻力时 锤头向相反的方向转动 减 轻主轴的承载负荷 保护主轴不被损坏 里面的破碎衬板通过螺栓连接固定在筒 体上 筒体和破碎机构固定在底架上 给定的原始条件及数据 1 设计电动机下置式立轴锤式破碎机 该破碎机可以将尺寸小于 2 0 0 2 0 0 1 5 0 的脆性建筑垃圾粉碎成尺寸小于 8 8 8 的碎块 2 电动机下置式立轴锤式破碎机设计 采用甩锤式结构 结合可更换破碎 板工作 产量为每小时 6 吨 3 共用 9 只甩锤 每只约 7 k g 转速为 7 5 0 r p m 旋转直径为 5 0 0 m m 启动时间为 1 5 秒 根据给定的数据和条件 本次所采用的设计方案是电动机下置式锤式破碎 机 它通过带轮和皮带将电动机的转矩传递给主轴 从而带动锤头旋转 来破碎 物料 电动机下置式锤式破碎机的结构示意图如下 电动机下置式锤式破碎机结构示意图 1 机壳有进料斗 上压盖 上筒体 下筒体 出料斗组成 各部分通过螺栓 连接 上部的进料斗采用对称的双口进料 这样可以在物料进入破碎腔时 更多 的物料进行碰撞而破碎 减少了物料的粒度 从而也减轻了锤头的工作量 减轻 主轴的承载负荷 降低了电动机的功率 下面的出料口采用单个出料口 使在卸 料的过程中 大块的物料能够再次破碎降低粒度 2 转子由主轴 连接盘 螺栓等组成 连接盘上开有三个均匀分布的螺栓孔 锤头通过螺栓 连接盘悬挂起来 连接盘中间通过套筒分开 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 3 主轴是支承转子的主要零件 冲击力由它来承受 因此 要求其材质具 有较高的韧性和强度 通常断面为圆形 且有平键和其他零件连接 4 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 5 筛板上的筛条排列形式是与锤头的运动方向垂直的 与转子的回转半径有 一定的间隙的圆弧状 合格的产品通过筛缝排出 筛条多为一组尺寸相等的钢条 安装时 插入上压盖和下筒体上的凹槽 筛条用焊接的方法焊接在筛条架上 6 由于破碎机的传动不需要严格的传动比 且根据它的破碎特点 采用带式 传动 利用带轮和传动带 v 带 间的摩擦将动力源 电动机 的动力传递给破碎 机的主轴 带动锤头进行破碎 采用带式传动 能缓和载荷冲击吸震 运动平稳 无噪声 价格便宜 能够实现长距离的传动 最重要的是在破碎机过载时将引起 带在带轮上打滑 从而保护了主轴不被破坏 3 2 电动机下置式锤式破碎机主要参数的设计计算 3 2 1 电动机功率的计算 根据给定的已知条件 转速为 7 5 0 r p m 旋转直径为 5 0 0 m m 启动时 间 1 5 秒 由公式 3 14 78 5 603030 nn rad s 2 750 式中 n 转子的转速 r p m 根据角加速度 2 78 5 5 23 15 drads rads dts t 启动时间 s 求得的加速度为 22 0 255 23 1 31 t armrad sm s r 转子的旋转半径 m m 主轴上受到的力 79 1 3173 36fmakgkn 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 m 锤头的质量 k g 扭矩为 73 360 2518 34tfrknmkn m g 由此计算出的功率 0 18 34750 1 46 95509550 tn pkw 0 92 式中 0 总的传动效率 0123 1 带的传动效率 0 9 2 0 9 7 取 0 9 5 2 滚子轴承的传动效率 取 0 9 9 3 圆锥滚子轴承的传动效率 取 0 9 8 0 0 950 990 980 92 则轴的功率为 00 3 861 465 36pkpkw 式中 0 k 破碎机的安全系数 0123 kkk 3 86 1 k 轴承的载荷系数 1 8 3 0 2 k 带的工况 2 1 5k 3 k 轴承的载荷系数 1 8 3 0 由 1 表 1 2 1 中查得 电动机的型号是 y 1 3 2 m 4 额定转速为 5 5 k w 满载转速时 1 4 4 0minr 质量是 8 1 k g 3 3 l p x 6电动机下置式锤式破碎机结构参数设计计算 3 3 1 转子的直径和长度 已知条件 转子的旋转直径是 5 0 0m m 转子的长度计算如下 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 因为该破碎机是用来破碎建筑垃圾的 查得水泥混凝土的密度是 1 8 2 4 5 3 tm 由公式 v v t q 式中 v 破碎机的容积 3 m v q 破碎机的流量 t h 已知电动机的破碎能力是6th 即破碎机的每小时的流量是6t 则 设电动机每 5 分钟排放掉一腔的建筑垃圾 从而得 v v t q 2 13 14 0 3 123 h 式中 h 破碎腔的高度 m 解得 h 4 5 0 m m 3 3 2 进料口的宽度 因为采用的是对称的双进料口 则一边的进料口的宽度和转子的旋转半径相 等 3 3 3 排料口的尺寸 达到破碎粒度的物料通过筒体上的筛板和下筒体上的筛孔落下 筛板上的筛 条间的尺寸和下筒体的筛孔尺寸由物料的粒度决定 3 3 4 锤头的质量 已知每只锤头的质量是 7k g 共有 9 只锤头 则采用三排锤头 每排三只 4 l p x 6 型电动机下置式锤式破碎机主要结构设计计算 4 1 主轴的设计计算 通常轴的设计包括两个部分 一个是结构设计 一个是工作能力计算 后者 主要是指强度计算 主轴的结构设计根据轴上零件的安装 定位以及轴的制造 工艺等方面的要 求 合理确定出其结构和尺寸 轴的工作能力的计算不仅指轴的强度计算 还有 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 刚度 稳定性等方面的计算 当然大多数情况下 只需要对轴的强度进行计算即 可 因为其工作能力一般主要取决于轴的强度 此时只做强度计算 以防止或检 验断裂和塑性变形 而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴 还应该进行刚度 计算 防止产生过大的线性变形 对于高速运转的轴 还应该进行振动稳定性计 算 以防止产生共振破坏 因此 对该破碎机的主轴来说 只需进行强度计算 4 1 1 主轴材料的选择 轴的材料主要是碳素钢和合金钢 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件 有的 则直接用圆钢 碳素钢比合金钢低廉 对应力集中的敏感性较低 同时也可以用 热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的 故采用碳钢制造轴尤 为广泛 所以采用的是 4 5 号钢 4 1 2 主轴的最小直径和长度的估算 零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后 轴的形状便大体确定了 对该主 轴来说 其安装顺序是 先把轴部装装好 然后放进筒体内 接着安装破碎腔内 的锤头 连接盘等 最后安装带轮等 各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关 在初步确定其直径的 同时 还通常不知道支反力的作用点 不能确定其弯矩的大小及分布情况 因此 还不能按轴上的所受的具体载荷及其引起的应力来确定主轴的直径 但是 在对 其进行结构设计之前 通常能求出主轴的扭矩 所以 先按轴的扭矩初步估计所 要的轴的直径 并记此时所求出的最小直径为 dd 然后再按照主轴的装配方案和 定位要求 从 dm i n处逐一确定各轴段的直径的大小 另外 有配合要求的轴段 应尽量采用标准直径 比如安装轴承的轴段 安装标准件的部位的轴段 都应取 为相应的标准直径及所选的配合的公差 确定主轴的各段的长度 尽可能使其结构紧凑 同时还要保证 转子以及带 轮 轴承所需要的装配和调整的空间 也就是说 所确定的轴的各段长度 必须 考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙 初步确定轴的最小直径 按 2 式 1 5 2 估算轴的最小直径 66 33 33 0 9 55109 5510 0 2 0 2 tt ppp da nnn 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 式中 0 a 6 3 9 55 10 0 2 t t 许用扭转切应力 m p a n 轴的转速 r m i n p 轴传递的功率 k w d 计算截面处轴的直径 m m 选取轴的材料是 4 5 钢 调质处理 查表 1 5 3 t 2 5 4 5 0 1 2 6 1 0 3 取 0 1 2 0 于是得 33 min0 7 5 12028 92 750 p damm n 另外轴的安全系数为 2 5 3 取为 2 5 则 min 2 572 3dmmmm 28 92 输出轴的最小直径是安装大带轮处的直径 图 1 中 1 d 轴的截面上开有单个键 槽 因此轴径应增大 3 则 min 72 31 0374 47dmmmm 取 min 75dmm 4 1 3 轴的结构设计 对于轴的结构必须满足 主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置 轴上的零件便于安装和拆卸 调整 轴应有良好的制造工艺性 1 拟定轴上零件的装配方案 根据前面的叙述 现选用图 1 所示的装配方案 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 图 1 轴零件装配方案 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 为了满足大带轮的轴向定位的要求 大带轮的右边需一轴肩定位 则取 段的直径是 d 8 5 m m 大带轮右端用压盖轴向定位 压盖的内直径取为 8 0 m m 带轮端的长度大于带轮的宽度 取为 l 9 0 m m 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时受到径向力和轴向力的作用 则在 段使用调心滚子轴承 查 3 表 9 4 选取轴承型号为 5 3 5 1 9 的轴承 因此 d 9 0 m m 此段轴的长度略小于轴承的宽度 取为 l 4 0 m m 轴承的左端采用 轴肩定位 由 3 表 9 4 查得 5 3 5 1 9 型号的轴承的定位轴肩高度是 hm i n 6 m m 则 d 1 0 8 m m 而右端用轴承盖定位 为了承受轴向力的作用 在 段采用圆锥 滚子轴承 查 3 表 9 1 1 选取轴承型号为 3 0 2 1 9 的轴承 圆锥滚子轴承成对使用 此右端采用轴肩定位 为了满足加工的合理性 故 d d 1 0 8 m m 两圆锥 滚子轴承之间用套筒分开 套筒的直径应略大于 段的直径大小 取为 d套 1 0 0 m m 3 破碎腔段直径和长度的确定 由前面的计算已经得出破碎腔的高度约为 4 5 0 m m 而所采用的设计方案是用三排锤头 每排三只锤头 锤头用连接盘连接 并固定在轴上 它的下连接盘靠右边的轴肩和套筒定位 则 d 9 0 m m 而 l 的长度小于破碎腔的高度 取为 4 4 0 m m 4 轴上其他的段的长度及直径 在 段上 轴承端盖的宽度是 3 6 m m 考虑到结构的工艺性和整体装备的合理性 取 l 1 0 0 m m 段和 段 只是起轴向定位的作用 取 l 3 0 m m l 5 0 m m l 1 6 0 m m 段上 上 轴承端盖的宽度为 4 0 m m 另外两圆锥滚子轴承的宽度及套筒的长度 此处的结 构的合理性 取 l 1 6 0 m m 5 轴上零件的周向定位 大带轮和连接盘的周向定位均采用平键连接 d 段由 3 表 8 2查得平键截面 b h 2 0 m m 1 2 m m 键槽采用键槽铣刀加工 长为 7 2 m m 同时为了保证带轮和轴良好的对中性 故选择带轮和轴的配合为 8 7 f h 同 样 连接盘和轴的连接 选用平键为 2 5 m m 1 4 m m 2 0 0 m m 连接盘和轴的配合同 样为 8 7 f h 6 该主轴有 2 个轴段有键槽 为了减少装夹工件所需的时间 应在这些不 同的轴段上开的键槽在轴的同一条母线上 另外 还为了减少加工刀具的种类和 提高劳动生产率 轴上直径近似的地方 圆角 倒角 键槽宽度 砂轮越程槽宽 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 度 退刀槽宽度等尽可能采用相同的尺寸 3 下面仍就轴上零件的定位问题 详细地阐述一下 一些轴向和周向定位零 件的使用及特点 先说轴上零件的轴向定位 就以此主轴为例 主要有轴肩 套筒 轴承端 盖等 靠这些定位元件来保证的 轴肩主要分为两大类 定位轴肩和非定位轴肩 在该主轴上 轴肩很多 这两大类都包括 虽然利用轴肩定位是最方便可靠的方法 但是采用轴肩就必然 导致一个问题 那就是不可避免的使轴径加大 而且轴肩处将因为截面突变而引 起应力集中 另外 轴肩也不利于加工 所以 在考虑轴的设计时 尽量避免过 多的轴肩定位 而且 还有一点需要说明 轴肩多用于轴向力比较大的场合 值得注意的是 定位每一个滚动轴承的轴肩 都有两处 且都是定位轴肩 对这种定位轴肩来说 有一个要求 轴肩的高度必须低于轴承内圈端面的高度 以便拆卸轴承 轴肩的高度可查机械设计手册中的轴承安装尺寸 还有 为了使 零件能紧靠轴肩而得到准确可靠的定位 轴肩处的过渡圆角半径必须小于与之相 配的零件毂孔的端部的圆角半径或倒角尺寸 轴和零件上的倒角和圆角尺寸的常 用规范可以查教材 1 中的表 非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的 高 度没有严格的规定 一般可取为 1 到 2 毫米 在该主轴上 还采用了套筒定位 这种定位方式的特点是 结构简单 定位可靠 轴上不需要开槽 钻孔和切制螺纹 不会影响到轴的疲劳强度 所以 在两个零件之间 且间距不大时 可以采用这种定位 同时 套筒定位还保证了 两个圆盘 或者 圆盘和锤头 销轴套筒 之间的轴向定位 当然 若两零件的 间距太大 则不宜用套筒定位这种方式 因为 那样就会增大套筒质量以及材料 用量 另外 套筒与轴的配合比较松 如果轴的转速较高 也不宜采用套筒定位 再说轴向零件一般也常用到周向定位 周向定位的目的是限制轴上零件与 轴发生相对运动 在该主轴上 有两处都采用的是平键连接 连接盘 带轮都是用平键连接的 按其直径 由手册查地平键剖面 b h 键槽用键槽铣刀加工的 轴的结构图如下图 2 所示 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 图 2 轴结构简图 4 1 4 轴的强度计算 在初步完成轴的结构设计之后 对上面的草图略加修改 即可进行强度的校 核计算了 前面提到过 多数情况下 轴的工作能力一般主要取决于轴的强度 此时只做强度计算 以防止或检验断裂和塑性变形 而对于刚度要求高的轴和受 力大的细长轴 还应该进行刚度计算 防止产生过大的线性变形 对于高速运转 的轴 还应该进行振动稳定性计算 以防止产生共振破坏 在进行轴的强度校核计算时 应根据轴的具体载荷和应力情况 采用相应的 计算方法 并恰当的选择其许用应力 根据计算原则 对于传动轴 仅仅或主要 承受扭矩 按照扭矩强度条件进行计算 对于心轴 只承受弯矩 应该按照弯曲 疲劳强度进行计算 对于该主轴 既承受扭矩还承受弯矩 是一个转轴 所以必 须进行弯扭合成强度条件进行计算 需要时还应该进行疲劳强度的精确校核 先按照弯扭合成强度条件进行计算 通过对该主轴的结构设计 轴的主要结构尺寸 轴上的零件的位置以及外载 荷和支反力的作用位置已经确定 轴上的载荷可以求得 因此可以按弯扭合成强 度条件对该主轴进行强度的校核计算 其计算步骤如下 做出轴的计算简图 力学模型 轴上受的载荷是由轴上的零件传来的 所以 计算时 可以将轴上的分布载 荷情况简化为集中力 其作用点可以一律简化 取为分布载荷的中点 作用在轴 上的扭矩 一般从传动件轮毂宽度的中点算起 通常把当作置于铰链支座上的梁 支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关 根据图 2 轴的结构图做出轴的计 算简图 图 3 在做计算简图时 应该先求出轴上的受力零件的载荷 若为空间力系 再分 解为水平分力和垂直分力 然后求出各支承的水平反力和垂直反力 如图 4所 示 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 图 3 轴受力分析图 图 4 轴水平面和垂直面的受力分析图 根据上述的简图 分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩 并按计算 结果分别做出水平面的弯矩 mh和垂直面上的弯矩 mv 图 5 然后按下式计算总弯 矩并做出 m 图 由前面的计算 ft 7 3 3 6 k n 根据水平面内的受力简图得到 12thh fff 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 t f和 2h f 对 1h f点处的弯矩相等 则 1fth m 2 1fh h m 2 9050 th ff 解得 2 132 h fkn 则 1 58 64 h fkn 1h f 的方向与原来的相反 做出水平面内的弯矩图 图 5 图 5 轴水平面弯矩图 在垂直面内 2 a a f d m av ff 12rnnn ffff 12 00 140 33 nnna fffm 0 09 21 00 190 24 rnn fff 0 33 2 1 2 r mv f r 式中 r 0 2 5 m m 6 3 k g v 7 5 0 r p m 解得 26250 r fn 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 由 式子中解得 7853 6 n fn 1 9934 9 n fn 2 8461 5 n fn 则 9934 90 09891 14 r mnmn m 根据计算的结果做出垂直面内的弯矩图 图 6 图 6 轴垂直面弯矩图 根据公式 22 hv mmm 1 22 7 h mkn m 2 6 6 h mkn m 1 697 43 v mn m 2 891 14 v mn m 则 2222 111 22 7 697 43 22710 71 hv mmmkn mn mn m 2222 222 6 6 894 14 6660 3 hv mmmkn mn mn m 做出弯矩m图 图 7 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 图 7 总弯矩图 做出扭矩图 图 8 图 8 扭矩图 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时 通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 即危险截面 的 强度 根据 1 式 1 5 5 及上面计算的数据 以及轴单向旋转 扭转切应力为 脉动循环的变应力 取0 6 则轴的计算应力 22 22 1 3 22710 71 8 51 0 1 70 ca m mpampa w 0 6 18340 式中 ca 轴的计算应力 m p a m 轴所受的弯矩 n m m t 轴所受的扭矩 n m m w 轴的抗弯截面系数 3 mm 1 对称循环变应力时轴的许用弯曲 应力 其值按 1 表 1 5 1 选用 前已经选定轴的材料是 4 5 钢 调质处理 由 1 表 1 5 1 查得 1 6 0 m p a 因此 1ca 按照 1 表 1 3 5 和 3 表 9 1 1 查得 0 40 1 6xy 额定动载荷为 133 42 r ckn 所以 2 50 409939 91 6724638923 pna pfxfyfn 同样取fp 2 5 则圆锥滚子轴承的寿命为 10 663 3 1010133 42 10 13494 3 606075038923 c lh np 4 2 4 轴承的游动和轴向位移 轴承在实际工作时 工作前后的温差大 为了适应轴和外壳不同热膨胀的影 响 防止轴承卡死 可以使一端的轴承轴向固定 比如用轴肩 另一端使之可以 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 轴向位移 这样 轴承在内外圈的轴向相对位置有不大的变化时 仍然可以正常 工作 也可以使外圆与座孔配合较松 以保证外圆相对于座孔能做轴向窜动 此 次设计中轴承的轴向固定采用轴承端盖进行定位 其结构简图如下 图 1 1 图 1 1 轴承端盖结构简图 另外 定时更换轴承 具体的轴承端盖的结构加工尺寸见零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 0 1 0 4和零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 0 1 0 5 4 3 传动方式的选择和计算 由于破碎机的传动不需要严格的传动比 且根据它的破碎特点 采用带式传 动 利用带轮和传动带 v 带 间的摩擦将动力源 电动机 的动力传递给破碎机 的主轴 带动锤头进行破碎 采用带式传动 能缓和载荷冲击吸震 运动平稳 无噪声 价格便宜 能够实现长距离的传动 最重要的是在破碎机过载时将引起 带在带轮上打滑 从而保护了主轴不被破坏 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 根据前面对电动机 功率的计算 以及转速的要求 可以采用 y 系列的三相异步电动机 其额定功率 为 5 5 k w 型号是 y 1 3 2 m 4 满载转速 1 4 4 0 r m i n 额定转速 9 6 0 r m i n 电动机 的主轴直径是 3 8 m m 4 3 1 普通 v 带传动的设计计算 1 确定计算功率 根据 1 式 8 2 1 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 caa pk p 式中 pc a 计算功率 k w ka 工作情况系数 见 1 表 8 7 p 所需的传动功率 k w 查 1 表 8 7 中 取ka 1 3 则求得 1 3 5 57 15 caa pk pkwkw 2 选择 v 带的带型 根据计算功率pc a和小带轮的转速n1 从 1 图 8 1 1选取 v带的带型为 a 型 3 确定带轮的基准直径dd 并验算带速 1 初选小带轮的基准直径dd 1 根据带型为 a型 并参考 1 表 8 6和表 8 8确定小带轮的基准直径dd 1 1 2 5 m m 2 验算带速 v 根据 1 式 8 1 3 11 1 3 14125960 6 28 60 100060 1000 d d n vm s 3 计算大带轮的直径 21 960 125160 750 dd didmm 由 1 表 8 8 取 2 200 d dmm 4 确定中心距a 并选择 v 带的基准长度ld 根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距 结合 1 式 8 2 0 12012 0 72 dddd ddadd 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 0 0 7 1252002 125200a 取 0 600amm 计算带长 2 21 0012 0 2 2 24 200125 3 14 200125200 24650 1200510 252 16 1712 4 dd ddd dd ladd a mm 6 由 1 表 8 2 选取 1800 d lmm 计算中心距及变动范围 实际中心距近似为 0 0 2 18001712 4 600 2 643 8 dd ll aa mm 取650amm 考虑到带轮的制造误差 带的弹性以及因带的松弛而产生的补充 张紧的需要给出中心距的变动范围 由 1 式 8 2 4 min max 0 015 6500 0151800 623 0 03 6500 031800 704 d d aal mm aal mm 4 验算小带轮的包角 1 由 1 式 8 7可知 小带轮的包角 1 小于大带轮上的包角 2 又由 1 式 8 6 可知 小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力 因此 打滑 只可能在小带轮上发生 为了提高带轮传动的工作能力 应使 121 57 3 18090 dd dd a 则 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 121 57 3 180 57 3 180200125 650 173 490 dd dd a 5 确定带的根数 z 00 1 35 5 1 910 07 0 990 96 3 76 4 caa rl pk p z ppp k k 所以带的根数为 4 根 v带传动在运转一段时间以后 会因为带的塑性变形和磨损而松弛 为了 保证带传动的正常工作 应定期检查带的松弛程度 并采取相应地补救措施 本 设计中带的张紧措施是利用两螺母的旋进和旋出来调整带的松紧 4 3 2 v 带轮设计计算 1 带轮材料的选择 常用的带轮的材料是 h t 1 5 0 或 h t 2 0 0 转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲 压后焊接而成 l p x 6 5 0 0型破碎机的转速不高 所以选择使用带轮的材料是 h t 2 0 0 2 带轮结构形式的确定 带轮的结构形式与基准直径有关 由前面的计算得知 小带轮的基准直径 是 1 2 5 m m 则安装小带轮的电机主轴的直径是 3 8 m m 对于小带轮 它的结构形式 采用 1 图 8 1 4 a 的实心式 小带轮的结构尺寸 1 1 821 823868 476ddmm 则取 d 1 7 2 m m 因为是 4 根带 所以 32bef 由 1 表 8 1 0 可得 150 3emm 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 min 9fmm 而取 17 5fmm 则 3 15 2 17 580bmm 取 l 1 2 0 m m 11 d bmm 小带轮的结构图如下图 图 1 2 图 1 2 小带轮结构简图 具体的结构尺寸见零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 1 2 大带轮的计算 根据前面的计算得知 大带轮的基准直径是 2 0 0 m m 而安装大带轮的主轴直 径是 7 5 m m 因为 所以大带轮采用腹板式 同样 大带轮的宽度 80bmm 取 1 105dmm 腹板的厚度 1111 8011 4 7474 cb 20 取 12cmm 200300 d dmm 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 大带轮的结构简图如下图 图 1 3 图 1 3 大带轮结构简图 具体的结构加工尺寸见零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 1 3 对于铸造的带轮 在轮缘 腹板 轮辐及轮毂上不允许有砂眼 裂缝 缩孔 及气泡 铸造带轮在不提高内部应力的前提下 允许对轮缘 凸台 腹板及轮毂 的表面缺陷进行修补 转速高于极限转速的带轮要做静平衡 反之要做动平衡 其他的条件参见 g b t 1 3 5 7 5 1 9 2 中的规定 4 4 锤头的设计计算 4 4 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 关于锤头 的结构设计及相关改进在专题中有较详细的论述 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 锤头形状大体分轻型 中型 重型 本型号的锤式破 碎机主要是设计中型的锤头 其形状如下图 1 4 所示 并有相关的计算 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 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 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 本设计中锤头的材料采用低铬 铸铁 锤头的形状如下 图 1 4 锤头结构简图 锤头具体的结构加工尺寸见零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 1 0 4 4 2 延长锤头寿命的措施 在此次的设计中 锤头是易损件 锤头的磨损对设备的破碎效率和破碎能力 有很大的影响 为了减少锤头的磨损 就要提高锤头的耐磨性 从而延长锤头的 使用寿命 决定一个锤头的使用寿命 有以下几个因素来决定 1 工作是否可靠 在锤头与物料冲击过程中 不准锤头飞离转子 或因锤 头的紧固不良 引起其他的机械故障 故锤头的固定是个值得注意的问题 否则 无 寿命 可言 2 锤头的装卸是否方便 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 锤头的金属利用率是否合理 因锤头的磨损是不可避免的 一块重量一 定的锤头 使其不能利用的质量最小 即锤头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 以提高锤头的使用寿命 要充分利用转子的能量 提 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 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 锤头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 锤头磨损后 原有的平衡状况被破坏 未用科学的方法合理调配所致 6 锤头的材质 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 5 连接盘的结构设计计算 根据设计的要求 每个连接盘上需要有 3 只锤头 锤头靠连接盘和螺栓来 固定 总共 9 只锤头 每个锤头要两个连接盘 因此需要 6 个连接盘 每个连接 盘上均匀分布三个圆孔 通过三根螺栓来悬挂锤头 为了减少螺栓和锤头的摩擦 中间用铜套隔开 连接盘和连接盘之间采用套筒隔开 其结构图如 图 1 5 最 下面的连接盘 为了使破碎的物料尽少的留在腔体内 最下面的连接盘的直径和 锤头的旋转直径相等 其结构图如 图 1 6 圆孔沿径向的距离依据承受载荷的 能力和强度 尽可能取整数 连接盘是通过键与主轴相连接的 而随主轴高速回转的 所以结构中一定有 键槽 其厚度也是满足强度要求 工作状况的 不宜过大 连接盘盘之间也是通 过主轴的轴套隔开 其作用是 在高速回转时 保证圆盘的运动平稳 并使其轴 向定位 连接盘的结构图如下 图 1 5 连接盘的结构简图 具体的结构加工尺寸见零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 0 6 下连接盘的结构简图如下 本科毕业设计 论文 精品设计论文 值得下载 图 1 6 下连接盘的结构简图 具体的结构加工尺寸图件零件图 l p x 6 5 0 0 0 0 1 1 5 破碎机的其他结构及其相关设计 5 1 破碎机筒体 一台机器的总重量当中 机座和箱体等零部件的重量占很大的比例 同时在 很大程度上影响着机器的工作精度以及抗振性能 所以 正确合理的选择机座和 箱体的材料 并且正确合理的选择其结构形式和尺寸 是减小机器质量 节约金 属材料 提高工作效率等重要途径 本次设计到的 l p x 6型电动机下置式锤式破碎机 是固定式重型机器 而且 筒体的结构复杂 刚度要求也较高 因此 通常都是铸造 另外破碎机的工作环 境差 产生振动大 铸铁对吸振有很好的效果 因此采用铸造的方法 材料选用 h t 2 0 0 筒体分为上下筒体来铸造 然后用螺栓装配在一起 5 2 破碎机支架 为了减少破碎机的振动 提高破碎机的工作效率 破碎机的支架起着至关重 要的作用 因此破碎机的支架同样采用铸造的方法加工出来 从而提高了机器的 平稳性 支架承受着整个设备的重量 它的刚度和