齿辊式分级破碎机设计资料电子版.doc

摘 要我国目前原煤的破碎一般采用锤式破碎机或齿辊式破碎机。锤式破碎机是以高速运动的锤头打击物料，在破碎腔内受到相互破碎冲击和剪切，可控性很差，容易产生过粉碎，而且对入料度有限制，不适合煤炭的粗、中碎作业。而齿辊式破碎机是在齿的作用下对物料进行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比较均匀。目前的双齿辊破碎机由于整体结构的不合理和破碎齿磨损快不能修复等原因，使用效果大大降低甚至很差。FP50AL齿辊式分级破碎机是在吸取国内外先进技术的基础上研制和设计出来的高强力破碎机，很有发展前景和市场前景。关键词： 双齿辊破碎机，破碎机，产品粒度AbstractMy current coal was broken generally using hammer-Breakers or teeth roller-Breakers. Hammer-Breakers is the dead against high velocity materials in the shattered debris impact and sheared by mutual broken, controllability poor had to smash easily, but there are restrictions on the size not suitable for coal rough, Chinese broken operations. And teeth roller-Breakers teeth in the role of materials returned broken, the broken material directly emit, broken granularity more evenly. The current two-tooth roller Breakers and the overall structure of the irrational can not repair broken teeth wear faster reasons, the use of significantly reduced or even poor. FP50AL teeth roller Breakers in lessons and on the basis of advanced technology and designed to develop high-strong Breakers, a development prospects and market prospects.Keyword：Double toothed roll crusher,Roll crusher,Product grain size目 录前 言11绪论21.1选题的目的和意义21.2破碎机的概述21.2.1破碎的目的21.2.2齿辊破碎机的特点和分类31.2.3齿辊破碎机的工作原理31.2.4双齿辊破碎机的基本构造41.2.5齿辊破碎机的主要部件51.3齿辊破碎机的发展概况61.3.1 1990年以前的齿辊式破碎机61.3.2 1990年以后的齿辊式破碎机71.3.3国外先进高效破碎机81.3.4结语91.4本设计的主要内容92双齿辊破碎机总体设计方案102.1辊式破碎机的类型102.2双齿辊破碎机的工作原理102.3双齿辊破碎机的传动方案的确定102.4双齿辊破碎机的基本构造113电机的选择123.1性能与结构特点123.2适用范围123.3安装方式123.4型号含义124液力偶合器的选用134.1概述134.2液力偶合器的选用134.2.1液力偶合器的使用情况134.2.2限矩型液力偶合器的技术参数及安装尺寸135 TH系列减速器的选型145.1计算传动比145.2确定减速器的额定功率145.3校核最大扭矩155.4校核热平衡功率156联轴器的选用计算176.1联轴器的概述176.2联轴器的使用位置176.3联轴器的选用计算176.2.1联轴器各转矩之间的关系176.2.2联轴器1的选用计算186.2.3联轴器3的选用计算187主要零部件的设计与校核207.1键的强度核算207.1.1电机轴的键强度校核207.1.2液力偶合器的键的校核207.1.3液力偶合器输出孔键的校核217.1.4液力偶合器右侧联轴器左半部分键的强度核算217.1.5右半部分的键的核算217.1.6变速箱输出轴键的强度核算227.2工作齿辊轴的设计计算227.2.1主轴的材料227.2.2根据转矩计算轴的最小直径227.2.3.轴的弯曲刚度校核计算238轴承的选择与校核268.1液力偶合器两端的轴承校核268.1.1滚动轴承的当量动载荷计算268.1.2轴承基本额定动载荷的校验268.2齿辊轴轴承的校核278.2.1齿辊轴的重量计算278.2.2齿辊轴所受外力计算279同步齿轮的设计与校核289.1选择齿轮的材料289.2模数的选取289.3齿数的选择289.4齿宽系数的选择289.5选择齿轮的精度299.6确定齿轮的载荷系数299.6.1使用系数的选择299.6.2动载系数的选取299.6.3齿间载荷分配系数的选取309.6.4齿向载荷分布系数的选取309.7齿轮的许用应力的计算319.8校核齿根的弯曲强度319.9校核齿面接触疲劳强度32结 论34致 谢35参考文献3635 / 42前 言中华人民共和国成立前，我国几乎不能生产任何类型的破碎设备。在建国初期，我国则是依前苏联模式发展工业，旋回破碎机、圆锥破碎机和颚式破碎机应用较为普遍，在高等院校的教材中也主要讲述上述破碎机的结构和设计，有关双齿辊破碎机的内容十分简单，所以建国后30多年并没有得到广泛应用。改革开放以后，我们了解到双齿辊破碎机在发达的西方国家应用已非常普遍后才开始进行设备及技术引进。现在我国的对辊破碎机（辊式破碎机，对辊式破碎机）供选矿、化学、水泥、建筑材料等工业部门，中碎和细碎各种中等硬度以下的矿石和岩石之用。由于占地面积大，生产能力低，在冶金矿山工业中的某些领域已被圆锥破碎机所替代。但在小型矿山或者处理贵重矿石，要求泥机器的给矿口的调整和保险方面采用液压装置，并且出现了多辊辊式破碎机。中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，齿辊式破碎机是在齿的作用下对物料进行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比较均匀。目前的双齿辊破碎机由于整体结构的不合理和破碎齿磨损快不能修复等原因，使用效果大大降低甚至很差，近几年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。本设备采用液力偶合器和测速传感器双重过载保护，确保设备在过负荷时能安全保护。测速传感器与PLC编程控制器监督设备的工作状态，当发生失速时，电机可手动反转，自动将堵塞物料反出，防止物料将机器卡死。破碎机经常在繁重负荷的条件下及灰尘密布的环境下进行工作，随着人们对破碎过程认识的不断深入，新的破碎方法和破碎设备不断涌现，各国不断把新工艺、新技术、新材料用于自己的破碎机工业，产品可靠性不断提高，在产品的耐磨损、减少过粉碎量、严格控制碎后产品的粒度等方面都取得了有效的进展。特别是煤用齿辊式破碎机以其制造简单、维修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和经久耐用等优点，无论是从产品的结构、技术性能还是工业应用都成为煤用破碎机的佼佼者。FP50AL齿辊式分级破碎机是在吸取国内外先进技术的基础上研制和设计出来的高强力破碎机，很有发展前景和市场前景。1绪论1.1选题的目的和意义中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和SO2排放量分别占80%和90%，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。全国己有62.3%的城市SO2年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过国家三级标准。SO2排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土SO2面积的40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。大气中的SO2的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产量算，每年约有1亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。近几年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。由此造成的损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机的价格是国内同类价格的6-8倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。1.2破碎机的概述1.2.1破碎的目的固体物料在外力的作用下克服物料的内聚力使大颗粒破碎成小颗粒的过程称为粉碎。物料粉碎由破碎机和粉磨机来完成，粉碎的目的有如下：(1) 随着粉碎的进行，物料的总表面积不断增加。因此大颗粒物料碎裂成细粉状态，这样才可能使几种不同固体物料（主要是化学成分不同）的混合，得到良好的均匀效果。(2) 选矿（解离）随着矿产资源的开发利用，原矿品位日趋降低，为了取得原矿中的有效成分，需要大量矿石经过选矿加工后才能利用，而且人选矿石中难选矿石愈来愈多。矿石中有用成分同杂质紧密地结合在一起，为使矿石中有效成分解离。只有将其充分破碎。经过选矿才能将有用成分同杂质分开，并剥除杂质，得到较纯净的精矿。由于工业的发展，要求矿石综合回收的元索越来越多，对矿石的粉碎要求也更具体，对粉碎机械的要求也更高。(3) 粒度分布在工业生产中，由于具体的生产工艺要求，对固体原料有较严格的粒度要求，粉碎机械必须满足其产品粒度。(4) 使物料的比表面积增加比表面是单位质量或体积的物料的表面积.物料的粒度越小,其比表面积越大，增加物料的比表面积可使物料同周围介质的接触面积增大，从而反应速度加快。例如催化剂的接触反应，固体燃料的燃烧与气，物料的溶解，吸附与干燥，以及在化工上利用粉末颗粒流化床的大接触面积来强化传质与传热等。1.2.2齿辊破碎机的特点和分类常见的破碎机主要有鄂式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机和齿辊破碎机等。齿辊破碎机是一种传统的破碎机械，它的主要破碎作用是劈碎，同其它类型的破碎机相比，这种破碎机的特点：(1) 破碎过程的能量消耗小；(2) 过粉碎（粉化）程度小，破碎的产物多呈立方体；(3) 结构简单，工作可靠，维护与检修方便；成本低廉。基于以上优点，齿辊破碎机在许多工业部门都有应用，特别在选煤厂应用得更多。齿辊破碎机是破碎烟煤、无类煤（含矸石量少）和页岩的主要设备，主要用于原煤的粗碎（产品粒度在50mm以上）和中碎（产品粒度在25-6mm）。主要是转动的两个圆齿辊，旋转的圆辊面上有齿、棱和槽。物料被齿面辊带到破碎空间后，因受到两齿辊的劈碎作用（主要破碎方法）而破碎，经过破碎的物料经下面排料口排出。齿辊破碎机按齿辊数目可分为单齿辊破碎机、双齿辊破碎机和多齿辊破碎机。生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。在选煤厂中应用的单齿辊破碎机都采用较长的辊齿，故主要适用于粗碎；双齿辊破碎机的辊齿一般较短，适用于中碎；四齿辊破碎机适用于中碎。1.2.3齿辊破碎机的工作原理两个破碎辊在传动装置的驱动下相向转动，固定辊1支承在固定轴承2上。移动辊3支承在移动轴承4上，安全装置5(弹簧保护装置或液压缸保险装置)顶住活动轴承，并用定位垫块6调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出(见图1.1)。破碎后的粒度一般控制为80120mm。图1.1 传统齿辊式破碎机工作原理示意图Fig1.1 traditional teeth roll crusher work principle diagram1.2.4双齿辊破碎机的基本构造图1.2双齿辊破碎机的构造示意图Fig 1.2 double teeth roll crusher structure schematic drawing图1.2是新型双齿辊破碎机的构造示意图。它是由一对齿辊、两对外啮合齿轮、液力偶合器、机架及电动机等部件所组成。机架9是由型钢焊接而成的结构件，固定齿辊轴10安装在机架的固定轴承6上。可动齿板7通过螺栓装在轴毂上，轴毂则套在齿辊轴10上。电动机通过液力偶合器2和减速箱9及联轴器4使固定齿辊轴转动，齿辊轴带动轴毂和活动齿板7，使活动齿板7对转动。两平行轴通过同步圆柱齿轮带动转动，破碎物料从上方给入，经齿辊破碎后从下方排出。1.2.5齿辊破碎机的主要部件齿辊齿辊的构造通常有两种型式：一是在铸铁芯上套有用高锰钢铸成的齿圈，两端用螺栓紧固，另一种是由高锰钢铸成的弓形齿板，装配在多边形截面的铸铁轴毂上，齿辊结构可靠，但检修不方便，当更换齿圈时必须把辊子提升，以便把每个齿圈单独分解下来；第二种型式的齿辊制造和装配都方便，磨损后易于更换，若轮毂造成整体，则齿板与多边形表面接合处面积较大，接合更牢固。目前，国产单齿辊和双齿辊破碎机多采用第二种型式。辊齿的型式有如图1.3所示：鹰嘴式、标抢式、刀刃式和矩形带式。图1.3辊齿的型式Fig 1.3 roller teeth type粗碎时大部分采用鹰嘴式，齿的高度为70110mm。长、短齿一起配合使用，长齿用以破碎特大块，大块进入内腔后，再用短齿进一步破碎，单齿辊破碎机的破碎过程基本上是这样进行的。中碎时鹰嘴式和标枪式都可使用，齿的高度最低为40mm。刀刃式使用得不多。矩形带式主要是用在四齿辊破碎机上。传动装置单齿辊和双齿辊破碎机的转速有快速和慢速两种。为了减少煤粉过多，现在一般使用慢速，齿辊的圆周速度约为1.21.9m/s(2530r/min)；那些粉煤对工艺影响不大的，采用快速2.84.7m/s。快速传动装置简单，采用三角胶带轮减速即可。慢速传动装置较复杂，一般采用三角胶带轮和齿轮两级减速。由于齿辊破碎机的运转速度低，所以传动轴和主轴都采用滑动轴承。在双齿辊破碎机中，为了不使辊齿相碰而损坏，两个齿辊应当同步地相对回转；为了使两齿辊有10mm相对位移时仍能正常咬合传动，两齿辊间的传动齿轮要采用特制的长齿齿轮。目前开始出现一些不用长齿齿轮的双齿辊破碎机，有的破碎机采用万向铰链联轴器传动，或者采用一种专用小齿轮传动，都能达到两齿辊有一定位移时仍能正常啮合的目的。保险装置传统单、双齿辊破碎机设有弹簧保险装置。双齿辊破碎机的保险作用是靠压在可动辊子上的弹簧来实现的，当过大块物料或硬质物料落到破碎腔中不能被轧碎时，齿辊受力变大，可动齿辊能够向外移动，使保险弹簧的压缩量增加，增大可动齿辊与固定齿辊的距离，将不能破碎的物料排出。然后借弹簧的恢复力再使可动齿辊回到原来的位置，起到保险作用。齿辊破碎机还有用销子保险装置的。本设备采用液力偶合器和测速传感器双重过载保护，确保设备在过负荷时能安全保护。测速传感器与PLC编程控制器监督设备的工作状态，当发生失速时，电机可手动反转，自动将堵塞物料反出，防止物料将机器卡死。1.3齿辊破碎机的发展概况破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。从经济角度来讲，在选矿厂，破碎与磨碎作业的生产费用占全部选矿费用的40%以上，设备投资占总投资的60%左右。从能源与环保角度讲，破碎作业要消耗巨大的能量，物料破碎过程中由于作业中产生发声、振动、摩擦、粉尘等，使能源大量消耗，作业环境严重污染。因而多年来国内外的界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程，从理论研究到新产品研制(包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程，以求达到节约投资、低耗能、少污染、高效率、过粉碎量小、产品粒度均匀并满足与之相配套的新设备、新技术系统的工艺要求。煤矿是破碎机应用最广泛的行业，露天煤矿的原煤破碎和选煤厂入厂原料的预处理都离不开破碎设备。由于煤炭属中硬岩石并具脆性以及破碎技术经过长期的发展，所采用的破碎设备包括:鄂式破碎机、旋转式破碎机、锤式和环锤式破碎机、反击式破碎机、选择性破碎机、齿辊式破碎机等。最近10多年来，破碎技术取得了较重大的进展，随着人们对破碎过程认识的不断深入，新的破碎方法和破碎设备不断涌现，各国不断把新工艺、新技术、新材料用于自己的破碎机工业，产品可靠性不断提高，在产品的耐磨损、减少过粉碎量、严格控制碎后产品的粒度等方面都取得了有效的进展。特别是煤用齿辊式破碎机以其制造简单、维修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和经久耐用等优点，无论是从产品的结构、技术性能还是工业应用都成为煤用破碎机的佼佼者。1.3.1 1990年以前的齿辊式破碎机9O年代前，齿辊式破碎机的技术存在不能严格控制碎后产品粒度、碎后产品过粉碎量大、机体受到的冲击载荷较大、破碎齿易损坏、整体噪声大、维修量大等缺点。如为了防止入料中的杂木、铁器、矸石、岩石等硬物料损坏破碎齿，在单齿辊破碎机的破碎板下端装有拉力弹簧，在双齿辊破碎机一破碎辊的两端装有压缩弹簧，目的是当大块物料或坚硬物料落到破碎腔不能被破碎时破碎板或齿辊受力增大，从而压缩弹簧增大破碎腔的排料问隙，以便排出硬物。然后借弹簧的恢复力使可动破碎板或齿辊回到原来的位置。如此便不能严格控制碎后产品的粒度。1987午原兖州煤矿设计院在消化吸收美国雷克斯诺德(REXNORD)公司生产的阿拉克36DAM型破碎机的基础上，设计出的4PGC-3803501000型齿辊式破碎机是当时技术上较为先进的破碎机。该型破碎机在技术上的一个突出特点是采用“Nitroil”控制系统。该系统可以独立地调整上段齿辊的间距来控制下段的给料粒度。也可单独调整下段齿辊的间距以控制产品粒度，这样，可根据破碎工艺要求灵活地调整破碎程序。同时，该型破碎机把调整齿辊间距装置和保险装置做成一个系统，采用液压气动系统：油缸的活塞杆与可动齿辊相连，在有活塞杆的油缸腔内，泵入一定可变量的液压油，同时在油缸的无活塞杆的腔内泵入一定压力的气体，形成空气柱弹簧。这样可以根据泵入油量的多少改变活塞的位置，从而确定齿辊间的距离，达到控制产品粒度的目的。当硬物或不可破碎物进入破碎机后，由于破碎力增大，可动齿辊压缩空气柱使硬物通过，随后又可使动齿辊可根据破碎工艺要求灵活地调整破碎程序。同时，该型破碎机把调整齿辊间距装置和保险装置做成一个系统，采用液压气动系统：油缸的活塞杆与可动齿辊相连，在有活塞杆的油缸腔内，泵入一定可变量的液压油，同时在油缸的无活塞杆的腔内泵入一定压力的气体，形成空气柱弹簧。这样可以根据泵入油量的多少改变活塞的位置，从而确定齿辊间的距离，达到控制产品粒度的目的。当硬物或不可破碎物进入破碎机后，由于破碎力增大，可动齿辊压缩空气柱使硬物通过，随后又可使动齿辊复位。同样也存在能严格的控制产品粒度的问题。1.3.2 1990年以后的齿辊式破碎机进入9O年代后，随着我国改革开放力度的加大，煤的销售市场也发生了较大的变化。人们对选煤技术及设备提出了更高的要求。其中包括对煤碎后产品中降低细颗粒含量、产品粒度的均匀性、减少过限粒度、增大处理能力等，从而推动了破碎机技术的发展和进步。首先煤炭科学研究总院唐山分院开发了2PL系列强力破碎机。该破碎机在技术上的进步主要是取消了原双辊破碎机的退让弹簧保险装置，将双破碎辊固定，破碎齿使用新的技术和材料来防止难碎硬物损坏破碎齿，从而可严格控制碎后产品中的过大颗粒。1994年平顶山选煤设计院和郑州长城冶金设备厂研究开发出TFP500系列分级破碎机。该系列破碎机采用单电机驱动，液力偶合器过载保护。其传动系统是电机驱动液力偶合器并带动一对锥齿轮，改变转动方向并驱动主动破碎辊转动，主动破碎辊通过另一端的一组直齿轮驱动被动辊转动。破碎齿呈螺旋形布置，入料中的小颗粒很容易通过破碎辊之间的间隙排出，大块则利用齿的剪切和拉伸力来进行破碎，改善了传统破碎机中物料不受控制一律破碎的情况。9O年代中期,山东莱芜煤矿机械厂引进德国技术，开发生产了2PGL系列双齿辊强力高效破碎机。该系列破碎机采用双电机、双液力偶合器、双套齿轮箱直联式驱动，一破碎辊用手动液压系统可移动，用来调整齿辊间的间距，从而控制排料粒度。该机有液力偶合器过载保护和电控过载保护，可有效防止难碎硬物损坏破碎齿。整机结构紧凑，机体高度低冲击负荷小。同期，煤炭科学研究总院唐山分院相继开发了2PLF系列分级破碎机、2FJP600系列强力分级破碎机、4PGG系列强力破碎机和DP系列单齿辊破碎机。2PLF系列分级破碎机在传动形式上采用三角带大带轮传动，传动结构简单、故障率低。由于大带轮有蓄能作用，故所需的电机功率比直联式传动的小。双齿辊采用对转方式，破碎齿采用子弹头式，表面堆焊硬质合金，强度大，破碎效率高并且磨损后便于修复。2FJP600系列强力分级破碎机的双辊分别各自向两侧壁方向转动，齿辊上的破碎板采用拼装式，破碎齿在韧性较好的铸基体上堆焊硬质合金，不但强度大，可破碎难碎硬物，而且破碎齿“宁弯不折”。当难碎硬物卡弯破碎齿，现场无需更换破碎板而可将破碎齿直接修复。在两侧壁上分别装有梳齿板，有两个作用：使破碎过程完全为剪切、拉伸破碎，不易产生过粉碎物；起棒条筛的作用。可通过需破碎的物料，而筛掉不需破碎的大块物料，可严格地控制碎后产品的粒度，使碎后物料的三维尺寸都能得到控制。两齿辊分别向各自的侧壁方向旋转也可以保证入料中已经达到要求粒度的物料不再二次破碎。从齿辊间的排料口和齿辊与梳齿板间的排料口直接排出，从而减少能量消耗和因挤压破碎产生的过粉碎。两破碎辊有两套独立的驱动装置，使两破碎辊各自独立工作。在实际破碎时，可根据入料量改变工作制度，即入料少时开单机，入料多时开双机，用户更加节能。每台破碎机可配有A、B、C三种齿型，每种齿型对应一种产品粒度，用户可通过更换齿型来调整产品粒度而不需更换破碎机，实现一机多用，减少用户的重复投资。另外，由于该系列破碎机为强力破碎，工艺布置时不需要手选皮带人工拣矸，原煤也不需要预先筛分而直接入破碎机，简化了选煤工艺流程，降低了厂房高度，减少了选煤厂建设投资与生产费用。4PGG系列四齿辊破碎机和DP系列单齿辊破碎机是在2FJP系列基础上派生而出的，除4PGG系列破碎机的机体采用积木式结构，上下机体可组可分，可根据生产现场实际来安装，破碎比增大外，其它结构和破碎原理与2FJP系列基本相同。1.3.3国外先进高效破碎机（1）MMD型高效破碎机MMD型系列轮齿式破碎机是英国MMD矿山机械集团公司开发出的新一代破碎机，有500、625、750、1000、1300和1500共6个系列。每个系列有短箱型、标准箱型和长箱型3种不同工作长度，以满足不同处理能力的要求。每一种规格又配有不同类型的齿型、齿帽，以适应不同破碎产品粒度的要求。该机的工作原理是依靠冲击剪切和冲击拉伸的作用，使剪切力沿着物料的薄弱易碎部位产生巨大破碎力使其破碎。物料在两个破碎齿之间以及与侧壁的梳齿板之间排出，产品在破碎后受此间隙控制，不会产生过大颗粒，在给料中已含有合格粒度的物料很快排出，不受破碎作用，有较好的粒度控制和筛分作用，产品粒度均匀。因此该机又称“筛分破碎机”，主要用于粗破碎和第二段破碎作业。现已有多台MMD型破碎机在我国的煤矿和选煤厂使用。其特点是：高度小、结构紧凑；特殊的轮齿结构使其适用于干矿、湿矿、泥矿和粘矿；碎后产品粒度均匀，没有过大颗粒，过粉碎的产品少；处理量大，最大可达14O00th，破碎强度高，可破碎抗压强度达300MPa的物料；采用液力耦台器和电控双重过载保护，当过载或遇到难碎物料时，破碎机停止转动，破碎辊反转排出难碎物料；维护、维修简便。（2）ABOH型分级破碎机1998年，由美国的FFE矿业基建设备公司和澳利亚ABOHT工程公司合资开发的ABOH系列分级破碎机将破碎过程分为三段，而且可视入料粒度上限的不同而选择不同的齿辊轴间距。如当入料粒度上限为1000mm，则齿辊轴间距为1000mm左右，粗碎段将1000mm的入料破碎到350mm，二段由350mm破碎至100mm，三段由100mm破碎至50、45、38mm或用户要求的粒度。粗碎和二段破碎时破碎辊内向旋转，三段破碎时破碎辊外向旋转。1.3.4结语尽管自9O年代煤用齿辊式破碎机在技术结构、实际使用效果等方面较90年代以前有较大的进步,但还是存在破碎理论上的各种各样的难题。目前我国生产齿辊式破碎机的厂家较多，产品品种也多，即使是同一种规格(以辊径辊长作为规格标准)的产品，因制造厂家不同，破碎机的结构不同，不但实际处理能力有差别，而且过粉碎量、过大颗粒量、功率消耗、维护成本等方面也有差别。即使用户对各种破碎机了解很全面，但选型也会很困难，有时造成选型后投产时不能达到工艺要求，造成生产成本增大。由于大型破碎机的市场需求量相对较小，中、小型破碎机目前仍是我国研究、开发、生产的热点。其中分级破碎机以其特有的工艺效果、所需较少的配套设备和较小的基建投资在市场上占据的份额将越来越大。1.4本设计的主要内容本设计的主要内容是FP50AL齿辊式分级破碎机，我所做的主要工作有：首先根据所给参数确定破碎机的工艺参数和整体参数，然后确定总体传动方案；最后进行结构件的设计计算，包括同步齿轮的设计，破碎齿辊的设计等。2双齿辊破碎机总体设计方案2.1辊式破碎机的类型辊式破碎机按辊子的数目可分为单辊、双辊和多辊几种类型。按辊面形状，可分为光辊和齿面辊两类。光面辊式破碎机的破碎机理主要是压碎；而齿面辊式破碎机的破碎机理主要是劈裂，二者均兼有研磨作用。2.2双齿辊破碎机的工作原理对辊破碎机又叫双齿辊破碎机，是由两个圆柱形辊筒作为主要的工作机构。工作时两个圆辊作相向旋转，由于物料和辊子之间的摩擦作用，将给入的物料卷入两棍所形成的破碎腔内而被压碎。破碎的产品在重力的作用下，从两个辊子之间的间隙处排出。该间隙的大小即决定破碎产品的最大粒度，而两辊之间的最小距离即为排料口宽度。双辊式破碎机通常都用于物料的中、细碎。 1、2齿辊 3 物料图2.1破碎机工作原理图Fig 2.1 crusher work principle diagram 如图2.1所示两个齿辊l、2相向旋转，物料3进入两个辊子之间，由于摩擦力的作用，物料被带入两辊之间的破碎空间，受到破碎齿的剪切而被破碎。破碎产品在自重作用下，从两棍之间的间隙处排出。破碎产品的最大粒度由两破碎齿之间最小距离来决定，即破碎产品的最大粒度，液力偶合器则可以在机器工作的时候可以起到保护的作用。2.3双齿辊破碎机的传动方案的确定破碎机的工作环境恶劣，工作状况不稳定，不便维修。所以在设计过程中应使整机在保证工艺性能指标的前提下尽量提高使用寿命，简化结构，减少故障点，最大限度的降低维修量。其传动简图如图2.2所示。图2.2 齿辊式破碎机传动简图Fig 2.2 teeth roll crusher transmission diagram 2.4双齿辊破碎机的基本构造双齿辊破碎机是由整机结构大致分为:电动机、液力偶合器、联轴器、减速系统、破碎辊、传动系统、机体等。破碎辊：是在水平轴上平行装置两个相向回转的辊子，它是破碎机的主要工作机，破碎辊是由轴和齿板构成。辊子轴采用方轴，活动齿板固定在轴上，利用螺栓将他们固定在一起。由于齿板与矿石直接接触，所以它需要经常更换，而且一般都是应用耐磨性好的特殊碳素钢制作。液力偶合器保护装置：它是辊式破碎机很重要的一个部件，对破碎机的正常工作和过载都有极重要的作用。传动装置：电动机通过联轴器、液力偶合器和减速箱，带动两个破碎辊作相向的旋转运动。机架：机架一般采用铸铁，也可采用型钢焊接或铆接而成，要求机架结构必须坚固。3电机的选择根据文献6 选择YB系列高压隔爆型三相异步电动机3.1性能与结构特点YB系列电动机具有效率高，堵转转矩高，隔爆结构先进合理、温升裕度大、安全可靠性能优良等优点，并且体积小、质量轻、外型美观。次系列电动机采用封闭自扇冷式防护结构；3.2适用范围YB适用于：正常或者不正常情况下都能形成爆炸性混合物的场所。YA系列主要用于：不正常情况下才能形成爆炸性气体混合物的场合。3.3安装方式与Y系列电动机安装方式相同，本设计采用B3卧式安装。3.4型号含义YB315L24其中： 异步电动机隔爆式；机座中心高（mm）；机座长度代号（S短机座、M中机座、L长机座）；铁心长度代号；级数。4液力偶合器的选用4.1概述本设备采用液力偶合器和测速传感器双重过载保护，确保设备在过负荷时能安全保护。测速传感器与PLC编程控制器监督设备的工作状态，当发生失速时，电机可手动反转，自动将堵塞物料反出，防止物料将机器卡死。4.2液力偶合器的选用由于限矩型液力偶合器具有过载保护，提高电动机起动能力、满载起动、是在和平稳加速，减缓冲击，减小起动电流等一些了的特点。所以它广泛的运用在带式输送机、刮板输送机、塔式起重机和破碎机等大惯量、恒定载荷的设备上。这些设备的动力一般为笼型电动机（Y、YS型），其过载系数：；起动过载系数：。4.2.1液力偶合器的使用情况根据文献5有表4.1可用液力偶合器配套的各种机械设备概况Table 4.1 Available hydraulic coupler various auxiliary machinery equipment status 设备种类液力偶合器的机械设备液力偶合器的类型使用目的矿山机械钻采机械、各种破碎机、离心分析机、巷道掘进机、巷道风机限矩型1. 起动平稳、过载保护；2. 满载起动；3. 缓冲隔震；4. 减小起动电流和电网的电压降；5. 降低整机的容量，节能4.2.2限矩型液力偶合器的技术参数及安装尺寸根据文献5 表4.2限矩型液力偶合器的技术参数及安装尺寸Table 4.2 A torque-limiting type hydraulic coupler technology parameters and installation dimensions型号输入转数/(r/min)传递功率范围/kW过载系数效率外型尺寸/mm输入端/mm输出端/mmLDd1l1d2l2YOX560150015022522.50.96459650901701001805 TH系列减速器的选型减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制，选用减速器时必须通过这两项功率核算;5.1计算传动比根据文献4有公式：（5.1）式中：要求的传动比；输入转数；输出转数。代入数据；因为选用的电机的转速为1486r/min，而工作机要求的工作转速约为53r/min，所以可得：is=28.03775.2确定减速器的额定功率根据文献4公式：（5.2）式中:减速器额定功率；载荷功率（即工作机所需功率）；根据经验公式估算工作机所需功率约为85KW；国际工作机系数；根据文献4因为工作及为破碎机且要求日工作小时在10小时以上查表得f1=1.4；原动机系数；根据文献4,原动机为工作比较平稳的电动机故选f2=1；减速器安全系数,；根据文献4，破碎机在整个破碎生产线上属于重要设备，一旦减速器失效就会影响生产线的停产，故选f3=1.6；启动系数；根据文献4,因为f1f2f3=2.24,即2f1f2f32.75且每小时内启动的次数即被卡住的系数小于5次，故选f4=1。所以有：根据文献4，查额定功率表选TH型，3级传动，规格代号为9的减速器，n1对应的额定功率为，满足要求。5.3校核最大扭矩峰值工作扭矩应满足：根据文献4，（5.3）式中：输入轴最大扭矩，如峰值工作转矩、起动转矩、制动转矩（）。本设计中；峰值扭矩系数，根据文献4，因超值负荷在峰值的次数较少，且在所转工作的次数小/工作转矩也小，故f5=0.5。代入数据校核最大转矩：，满足要求。5.4校核热平衡功率根据文献4减速器带冷却装置，应满足:（5.4）式中：减速器带辅助冷却装置时的热功率，根据文献4查得；环境温度系数；根据文献4取；海拔高度系数，根据文献4查得；减速器供油系数，根据文献4表查得综上所述：代入数据后算出： 故选定TH3SH-9-28-B减速器，带冷却风扇要求即可以正向转动也可以反向转动。6联轴器的选用计算6.1联轴器的概述联轴器外形尺寸，即最大径向和轴向尺寸，必须在机器设备允许的安装空间以内。应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或维护方便，更换易损件不用移动两轴、对中调整容易的联轴器。大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器，必然增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合，目前普遍采用的是齿式联轴器，齿式联轴器虽然理论上传递转矩大，但必须在密封良好的条件下方才能耐久工作，且需要经常检查密封状况，注润滑油或者润滑脂，维护工作量大，增加了辅助工时，减少了有效工作时间，影响生产效益。国际上工业发达国家，已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器，6.2联轴器的使用位置本设计一共选用了3个联轴器，分别用在 电动机与液力偶合器之间，液力偶合器与变速箱之间，变速箱与工作机之间，分别记为联轴器1，联轴器2，联轴器3。6.3联轴器的选用计算6.2.1联轴器各转矩之间的关系我国规定了6种转矩，主参数是公称转矩，选用联轴器时各转矩间应符合以下关系：（6.1）式中：理论转矩，计算转矩，公称转矩，许用转矩，许用最大转矩，最大转矩，6.2.2联轴器1的选用计算联轴器1的理论转矩是根据功率和工作转速计算而得，根据文献7 有：（6.2）式中：驱动功率，在这里；为工作转速，在这里，所以有联轴器1的计算转矩计算根据文献7 有：（6.3）式中:动力机系数，动力机在本设计中是电动机，故查表得Kw=1.0.工况系数，工作机为破碎机故查表得K=2.75。为启动系数选择。 因此：又因为：根据经验各种矿山用破碎机应选用限矩式液力偶合器。查表得采用YOX560型限矩式。液力偶合器其输入转速为，传递功率的范围为。输入端为弹性盘均采用A平键J1型孔。根据计算的数据查表并协调各轴间的轴径关系得，液力偶合器的输入端的联轴器选用的是JMI9型膜片联轴器。而液力偶合器的输出端的联轴器，所传递的扭矩与液力偶合器输入端的一样，但兼顾各轴的轴径，故选用的是JMI12型膜片联轴器。6.2.3联轴器3的选用计算联轴器的理论转矩是根据功率和工作转速计算而的来的，即由式6.2：式中：驱动功率，在这里；机械效率，取k=0.9；工作转速，在这里所以有：联轴器的计算转矩计算由式6.3式中:动力机系数，动力机在本设计中是电动机，故查表得Kw=1.0;工况系数，工作机为破碎机故查表得K=2.75;启动系数选择;查机械设计手册并兼顾各轴的轴径选用的是JMI18型膜片联轴器。7主要零部件的设计与校核7.1键的强度核算根据文献9 有公式（7.1）式中：转矩，；轴的直径，mm；键与轮毂的接触高度，mm，平键 ；键的工作长度，对于A型键 ，对于C型键 ；键联接的许用挤压应力，根据文献9,注中有 应按联接中材料力学性能较弱的零件选取。本设计中的轴与毂均为钢，存在轻微冲击取。7.1.1电机轴的键强度校核所选键的类型为A型普通平键；尺寸为221480所以：代入数据得，由公式71得：7.1.2液力偶合器的键的校核选J型孔，选用的为A型平键尺寸为2514160，所以：；代入数据，由公式71得：7.1.3液力偶合器输出孔键的校核孔为J型孔，选用为A型平键2816140；所以：；代入数据，由公式71得：7.1.4液力偶合器右侧联轴器左半部分键的强度核算选用的键A型平键为221480，所以：；代入数据，由公式71得：7.1.5右半部分的键的核算轴径为60选用的为C型平键1811105；代入数据，由公式71得：7.1.6变速箱输出轴键的强度核算选用C型平键：3620180，；代入数据，由公式71得： 不满足式71，所以此处采用双键形式，进行校核得：7.2工作齿辊轴的设计计算7.2.1主轴的材料表7.1主轴的材料Table 7.1 axis of materials 主轴的材料选取40Cr热处理方式调质抗拉强度极限屈服强度极限调质硬度（HBS）2412867.2.2根据转矩计算轴的最小直径根据文献1有：（7.2）计算轴的最小直径。选取轴的材料为40，热处理方式要求调质处理，根据文献1轴常用几种材料的。式中的的取材料的许用切应力为，则有：，取7.2.3.轴的弯曲刚度校核计算计算轴的当量直径根据文献1有（7.3）式中：阶梯轴第i段的长度，mm；阶梯轴第i段的直径，mm；阶梯轴的计算长度，mm；阶梯轴计算长度内的轴段数。代入数据后计算有： 轴的弯曲刚度条件为：根据文献1有：（7.4）假设 轴的力学模型如下：根据文献9 的相关知识有则，且最大的变形发生在处，式中：弹性模量，查表可得E=210GPa, 当量惯性矩 由式 得 设轴的最大变形量，现在我们假设轴上作用有的均布载荷，在这样的情况下，我们来校核轴的强度是否符合要求，轴既受弯矩又受扭矩，根据第三强度理论有：，（7.5）式中：危险截面处的弯矩；为危险截面处的扭矩，显然 ， 则有，为折合系数，在这里=0.6，所以：，所以满足强度要求。8轴承的选择与校核轴承是机器中的重要装配零件也是保证机器正常工作的重要部分。所以在设计时要对轴承这部分有周全的考虑8.1液力偶合器两端的轴承校核所选轴承为6217深沟球轴承8.1.1滚动轴承的当量动载荷计算由于轴承仅受到径向力的作用，故（8.1）载荷系数，在这里=3，所受的径向力来源于液力偶合器的重量，故 ：。8.1.2轴承基本额定动载荷的校验有文献1根据动载荷的计算公式：（8.2）式中：当量动载荷；指数；对于球轴承；为转速；预期计算寿命；在这里，故：8.2齿辊轴轴承的校核8.2.1齿辊轴的重量计算 ，；，8.2.2齿辊轴所受外力计算，所以：8.2.3齿辊轴承的校核计