PF-1318反击式破碎机转子设计.doc

2013届本科生毕业设计（论文）课题名称 PF-1318反击式破碎机转子设计 专 业 机械工程 专业方向 机械制造工艺及设备 班 级 091021B12 学 号 0910211324 学生姓名 0910211324 指导教师 教研室 机械工程 机械工程学院2013年 5月 17 日PF-1318反击式破碎机转子设计摘要： 本设计由转子型号入手，参考PF1318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 ，转子体用ZG340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PF-1318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The Design Of The PF-1318 Impact Crusher Rotor Abstract：The design starts from the specifications of the rotor, and it references the relevant parameters of PF1318 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 parts 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 PF1318 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1 引言11.1 破碎机相关概念11.1.1 破碎的定义11.1.2 破碎的意义及目的21.1.3 破碎机定义21.1.4 反击式破碎机定义31.1.5 反击式破碎机工作原理31.1.6 反击式破碎机转子介绍31.1.7 反击式破碎机的性能特点31.2 PF-1318反击式破碎机转子设计目的41.3 破碎机的设计意义42 破碎机结构设计概述62.1 破碎机分类62.1.1 一般破碎机的分类62.1.2 反击式破碎机的分类112.2 破碎机的发展112.2.1 破碎机在国外的发展112.2.2 破碎机在国内的发展122.2.3 我国破碎机的发展趋势132.3 主要设计内容132.3.1 设计任务132.3.2 原始条件及数据143 PF-1318反击式破碎机设计及结构方案拟定153.1 反击式破碎机结构概览153.2 主要部件介绍153.2.1 反击架153.2.2 板锤163.2.3 转子163.2.4 机架163.2.5 主轴163.3 反击式破碎机转子设计方案的确定163.3.1 反击式破碎机转子方案介绍163.3.2 方案分析与选择183.4 转子结构设计过程方案的确定183.4.1 转子结构设计过程方案介绍183.4.2 方案比较与选择183.5 主要部件选择193.5.1 主轴193.5.2 轴承的选择203.6 安装、运转、检修中中应该注意的事项203.6.1 安装203.6.2 运转213.6.3 保养维护234 参数计算及校核254.1主要技术参数254.2 主要部件计算及校核254.2.1转子轴强度计算254.2.2 滚动轴承选用计算304.2.3 皮带传动选用计算314.3 其他部件计算及校核344.3.1 胀紧联接套计算344.3.2 平键联接计算35总结36致谢37参考文献 38PF-1318反击式破碎机转子设计 381 引言1.1 破碎机相关概念1.1.1 破碎的定义机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。若矿石是脆性材料，它在很小的变形下就会发生破裂、机械破碎矿石有以下几种方法：(1) 压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压力达到其抗压强度限而破碎（图1-1a）。(2) 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。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限 （图1-1b）。(3) 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 （图1-1c）。(4) 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时，矿石即被粉碎（图 1-1d）(5) 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎（图1-1e）。由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但锤头磨损严重。实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的，一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。由于颚式破碎机的破碎工作表面是两块相互交错布置的齿形衬板，因此其破碎作业兼有前四种破碎形式，当破碎机两工作面沿表面方向的相对运动位移加大而加强磨碎作业时，由于磨碎的效率低、能量消耗大、机件磨损严重，将会降低破碎机的破碎效果。矿石的破碎方法主要根据矿石的物理性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的，矿石分坚硬矿石、中等坚硬矿石和软矿石。也可以分为粘性矿石和脆性矿石。矿石的抗压强度最大，抗弯强度次之、抗拉强度最小。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。简摆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效果。（a） 压碎 （b） 劈裂 （c）折断 （d） 磨碎 （e）冲击破碎图 1.1 矿石的破碎和破碎方法1.1.2 破碎的意义及目的从矿山开采出来的矿石称为百年原矿。原矿是由矿物与脉石组成的，露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在2001300mm之间，地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在200600mm之间，这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求、破碎是指将块状矿石变成粒度大于15mm产品的作业，小于1mm粒度的产品是通过磨碎作业完成的。（1）制备工业用碎石大块石料经破碎筛分后，可得到各种不同要求粒度的碎石。这些碎石可制备成混凝土。它们在建筑、水电等行业中广泛应用。铁路路基建造中也需要大量的碎石。（2）使矿石中的有用矿物分离矿石有单金属和多金属，而且原矿多为品位较低的矿石。将原矿破碎后，可以使有用金属与矿石中的脉石和有害杂质分离，作为选矿的原料，除去杂质而得到高品位的精矿（3）磨矿提供原料磨矿工艺所需粒度大于15mm的原料，是由破碎产品提供的。例如在炼焦厂、烧结厂、制团厂、粉末冶金、水泥等部门中，都是由破碎工艺提供原料，再通过磨碎使产品达到要求的粒度和粉末状态。1.1.3 破碎机定义破碎机（crusher）在国内外的工业生产中有着重要的，不可或缺的作用。其主要的工作方式是通过克服物料的内聚力对物料施加挤压力、劈压力、弯曲力、冲击力等机械压力，使物料破碎成小块物料的机械设备。被广泛用于矿山，冶金，建材，化工等多种行业。破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料的内聚力，使之碎裂成小块物料的设备。在矿山工程和建设上，破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然石料，使这成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成品需要经过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加工操作。常用的破碎机一般有颚式破碎机、反击式破碎机，冲击式破碎机，复合式破碎机，单段锤式破碎机，立式破碎机，旋回破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机等。1.1.4 反击式破碎机定义反击式碎矿机（Impact Crusher）属于利用冲击能破碎矿石的机器设备。就运用机械能的形式而言，应用冲击力“自由”破碎原理的碎矿机，要比以静压力的挤压破碎原理的碎矿机优越。反击式破碎机以其优异的性能和良好的表现而在高速公路建设、水利工程和建筑用碎石加工等领域广泛应用。其具有破碎比大、破碎效率高、维修方便等特点。产品呈立方体，是高级公路面及水电建设用骨料的理想加工设备。反击式破碎机主要由机体部、转子部、反击板、传动系统等部件构成。1.1.5 反击式破碎机工作原理 反击式破碎机是一种利用冲击能来破碎物料的破碎机械。机器工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎，后又被抛向反击装置上再次破碎，然后又从反击衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，此过程重复进行，物料由大到小进入一、二、三反击腔重复进行破碎，直到物料被破碎至所需粒度，由出料口排出。调整反击架与转子之间的间隙可达到改变物料出料粒度和物料形状的目的。石料由机器上部直接落入高速旋转的转盘；在高速离心力的作用下，与另一部分以伞型方式分流在转盘四周的飞石产生高速碰撞与高密度的粉碎，石料在互相打击后，又会在转盘和机壳之间形成涡流运动而造成多次的互相打击、摩擦、粉碎，从下部直通排出。形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的粒度。1.1.6 反击式破碎机转子介绍本课题为对反击式破碎机转子进行设计。反击式破碎机转子是破碎机的主要部件，其主要由主轴、锤盘、锤头、锤轴、隔套、锁紧装置、轴承、轴承座、密封装置、皮带轮等组成。其主要作用是：转子在马达的带动下，飞速转动，带动重力锤以及进入机架内的物料由于冲技能被破碎，剩下的物料由于反作用力被抛到衬板重新击碎。1.1.7 反击式破碎机的性能特点 （1）转子的背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 PF-1318反击式破碎机转子设计目的这次的设计主要目的是进行反击式破碎机的转子设计。反击式破碎机转子是破碎机的主要部件，其主要由主轴、锤盘、锤头、锤轴、隔套、锁紧装置、轴承、轴承座、密封装置、皮带轮等组成。其主要作用是：转子在马达的带动下，飞速转动，带动重力锤以及进入机架内的物料由于冲技能被破碎，剩下的物料由于反作用力被抛到衬板重新击碎。由此可见转子的设计在整个破碎机设计中的重要性。1.3 破碎机的设计意义反击式破碎机是一种新型高效率的碎矿设备，其特点是体积小，构造简单，破碎比大（可达40） ，能耗少，生产能力大，产品粒度均匀，并有选择性的碎矿作用，是很有发展前途的设备。但它最大的缺点是板锤和反击板特别易磨损，尤其是破碎坚硬的矿石，磨损则更为严重，需要经常更换。目前由于一些耐磨材料的出现，在一些金属选矿厂中已得到应用。并且反击式破碎机具有构造简单、体积小、重量轻、生产能力大、所以生产成本低。进料口大、破碎腔高、适应物料硬度高；矿石沿节理面破碎，故电耗少、效率高；破碎比大，可达40，因此可以简化破碎流程，可使三段破碎变成两段或一段破碎，降低选矿厂设备费用；反击板与板锤间隙能方便调节，有效控制出料粒度，颗粒形状好；破碎功能全、生产率高、机件磨耗小、综合效益高；具有选择性破碎作用，并且破碎产品的粒度较均匀，形状多数为立方体石子。对于桥梁建造、高速筑路、码头、机场的建造有广泛的应用等诸多优势。所以对于反击式破碎机的各方面的性能研究课题都是具有其必要性的。 图1.2 反击式破碎机2 破碎机结构设计概述2.1 破碎机分类2.1.1 一般破碎机的分类目前选矿工业上应用的破碎方法主要是利用机械力的作用。在现代工业的不断发展中，破碎机械也在不断的发展和改进。这些改进主要包括下列方面：减少机器零件本身的重量、制造成本和外型尺寸；减少功耗、提高单位生产率；改善产物的粒度组成；减少机器的磨损及检修费用等。同时也考虑到如何适应被破碎物料的不同硬度及其块度等。现代工业应用中的破碎设备种类繁多，按照使用的粒度范围可将破碎机械分为两类：破碎机和磨碎机。破碎机一般处理较粗的物料，所得的产品是粗粒（一般在3毫米以上），其结构上的特征是破碎部件之间有一定的间隙，不互相接触。一般又可分为粗碎机、中碎机、细碎机。磨矿机所处理的物料较细，产品是细粒（可达0.06毫米或更细），其破碎特点是部件相互接触。所采用的破碎介质是球、棒、砾石或矿块等。这一分类并不是很严格的。(1) 圆锥式破碎机（如图2.1所示）圆锥式破碎机的主要破碎部件是定锥和动锥，定锥主要有调整套和定锥衬板组成。衬板连同吊钩一起用高锰钢铸成，用V型螺栓悬挂在调整套的筋上，它们之间浇铸锌合金，使之紧密结合，接料漏斗用螺钉固定在调整套上，调整套和支撑套用螺纹联接，而支撑套又用弹簧螺杆压紧在机架上。动锥主要有动锥体、主轴、动锥衬板和分配盘组成，动锥体压装在主轴上，动锥衬板为高锰钢铸件，压套和锥头压在动锥体上，动锥体和衬板间浇注锌合金，使之紧贴，主轴头上安装分配盘，主轴下部成锥型，插入偏心衬套的锥型孔内，当偏心套转动时，就带动动锥做偏旋运动，为了保证动锥偏旋运动，动锥体下部加工成球面，并支撑在碗型轴承上。碗型轴承由碗型轴瓦和轴承座组成，轴承架用方销固定在机架套筒上，动锥所受的全部力量都有机架承受。圆锥破碎机的工作原理是对物料施加挤压力，使物料在两个圆锥之间同时受到剪切应力和弯曲力的作用而被破坏。物料破碎后自由卸料。其生产能力大，动力消耗低。圆锥破碎机按用途可分为粗碎、中细碎两种。用作粗碎的圆锥破碎机又称为旋回破碎机，因为该机需处理尺寸较大的料块，所以进口要求宽大。其动锥是正置的，而定锥是倒置的。用作中细碎的圆锥破碎机有两种。常规型圆锥破碎机，又称为菌型圆锥破碎机，其处理的物料为经过粗碎的，故进料口不需很大，但要求加大卸料范围，以提高生产能力。对破碎后的产品要求具有比较均匀的粒度，所以定锥和动锥都是正置的。图2.1 圆锥式破碎机(2) 圆锥式破碎机（如图2.2所示）颚式破碎机定颚动颚上都装有衬板，衬板上有齿牙，有助于破碎物料。衬板的作用是防止定颚、动颚受到磨损。心轴的两端有轴承支撑，其上安装有连杆。连杆的连杆头与杆身分开制造。电动机通过V带带动带轮及偏心轴。在连杆下端的凹槽中，装有推力板支座，前推力板和后推力板分别支撑在支座上，上方有楔铁压紧。在后推力板和后支座之间，有一组垫板，用来调整排料口宽度。增加垫板厚度，使推力板和动颚向左方偏移，排料口减小。反之，减小垫板厚度，排料口将增大。为了防止破碎机超负荷运行导致破碎机损坏，在零件设计计算时，将后推力板制成最薄弱的一个环节，过负荷时使它首先折断，以保护轴承及机器其它部分不受损坏，通常后推力板由铸铁制成，并在中间钻孔或切槽来减小其断面尺寸，过载时它们首先折断。这种保险装置的缺点是出现事故后处理较为复杂，停车时间长。颚式破碎机是靠可动颚板周期的压向固定的颚板，将夹于其中的物料破碎。它具有结构简单，制造容易，工作可靠，维护方便等优点。广泛应用于各工业部门。颚式破碎机通过动颚绕固定轴心周期的摆动，使其靠近或离开固定颚，造成矿石受挤压、破裂、弯曲而破碎。破碎后矿料从排料口排出。按颚式破碎机动颚的运动轨迹，可分为简单摆动颚式破碎机和复杂摆动颚式破碎机。简单摆动颚式破碎机主要用于粗碎，复杂摆动颚式破碎机用于中、细碎。图2.2 颚式破碎机(3) 冲击式破碎机（如图2.3所示）锤式破碎机和反击式破碎机都属于冲击式破碎机。锤式破碎机中物料受高速回转的锤头冲击和物料本身以高速向固定衬板冲击而使物料破碎。反击式破碎机中其物料受高速运动的板锤的打击使物料向反击板高速冲击，以及物料之间的相互撞击而粉碎。冲击式破碎机都有一个高速旋转的转子，上面装有冲击锤，当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤子击碎或从高速旋转的转子获得能量，高速抛向破碎机壁。两者都是冲击破碎，所不同的是反击式破碎机中，物料受到更多次的反复冲击而破碎，具有高频冲击的特点。两种破碎机的破碎比都很大，适合于破碎软性物料。图2.3 冲击式破碎机（4）辊式破碎机（如图2.4所示）物料落到两个相互平行而旋转方向相反的辊子间，物料在辊子表面的摩擦力作用下，被扯进辊子之间，受到辊子的挤压而破碎。辊式破碎机的特点是：生产能力低，要求将物料均匀连续的喂到辊子的全长上，则辊子磨损不均，且所得产品粒度也不易均匀。需要经常修理，对于光面辊式破碎机，喂入料块的尺寸要比辊子的尺寸小的多。故不能破碎大块物料，也不宜破碎坚硬物料，通常作中硬或松软物料的中、细碎。齿面辊式破碎机虽然可以钳进较大块的物料，但也限于中碎时使用，而且物料的抗压强度不能超过60.8MPa，否则齿棱很易折断。按辊子的数目，辊式破碎机可分为单辊、双辊、三辊和四辊四种形式；按辊面形状，可分为光面、槽面和齿面辊式破碎机三种。图2.4辊式破碎机（5）磨机物料经过破碎机破碎后的物料粒度在820mm之间，为了达到生产工艺所需要的细度要求，破碎后的物料还必须经过粉磨机械磨细。粉磨也是现代化工业生产中的重要过程。在选矿、建材、水泥、煤炭、化工、电力、轻工和冶金等工业部门中，都需要磨碎作业，球磨机、振动磨机、气流磨机和其他磨机是这些工业部门中的重要设备之一。而球磨机的应用特为广泛，这类粉磨机的主要部件都是一个缓慢旋转的筒体，筒体内装有磨碎介质，由于球磨机结构简单、操作可靠、维修管理简单、能长期连续运转、对物料适应性强、破碎比大和生产能力大，所以能满足现代化大规模工业生产的需要。但球磨机的缺点比较明显，其工作效率低、体形笨重、研磨体和衬板的消耗量大、操作时噪声大，因而选用粉磨机械时要综合考虑物料的物性、物料磨碎的要求、操作条件、生产环境、机械能耗、工作效率和基建投资等多种因素，进行比较、筛选后才能决定。由于每一种粉磨机械都有其局限性和缺点，在选用设备时必须按上述要求进行比较，选取最合理的粉磨机械。磨机可分为：(a) 球磨机 物料在一回转的并装有研磨体的筒体内。筒体在回转过程中将研磨体和物料提升到一定高度后抛落下来，研磨体对物料有较大的冲击和研磨，致使物料粉碎。（b）无介质磨机 物料进入磨机后，有提升板把物料提升到一定高度，然后自由下落，产生冲击作用，物料间的相互摩擦产生磨剥作用。同时物料因粒、块大小的不同，大型物料和楔形衬板撞击，由于楔形衬板的反击作用，防止物料产生轴向大小块的偏析，同时大块物料也能得到均匀分布。自排料端沿下面返回的粗料，也同新加进磨机的物料一样，均匀的落于筒体底部的中心，然后向两边扩散。大块和细料物料在筒体底部沿轴向运动的方向正好相反，于是产生粉磨作用，使物料粉碎磨细。无介质磨机又称为自磨机。（c）盘磨机 从结构上可分为圆盘固定型和圆盘转动型两种。物料由加料口均匀加入，由于离心力的作用，物料在盘磨的边缘，在弹簧力或离心力和磨体本身产生的重力的作用下，将物料挤压和研磨，使物料粉碎磨细。（d） 震动磨机 利用转轴产生高频率的震动，使介质和物料相互碰击而完成破碎作用；（e）离心磨机 利用高速回转部件和介质产生的离心力完成破碎作用；（f）气流磨 利用蒸汽、空气或其他气体以一定压力喷入机体内，产生高速旋转的涡流。机体内的物料颗粒随气流高速旋转，并在旋转过程中，颗粒与颗粒之间发生碰撞、冲击和研磨，使物料粉碎磨细。目前在选矿和选煤厂中，一般采用的破碎机大致是：粗碎采用颚式破碎和粗碎圆锥破碎机。中碎采用标准型圆锥破碎机或对辊机，细碎采用短头圆锥破碎机，磨碎采用球磨机或棒磨机，对于脆性物料，常采用锤式破碎机。今年来无介质磨机逐渐用于干式破碎，冲击作用的破碎也在推广。图2.5 磨机(6)立轴式破碎机PL立式冲击破碎机是利用高速运动的物料相互自行破碎及物料之间磨擦而粉碎，所以适宜于特硬、中硬及磨蚀性特料的粗碎与细碎作业。其工作原理是矿石经给料斗进入冲击破碎机内，通过分料器中心入料管进入叶轮。当物料进入高速旋转的叶轮后，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数倍以至数百倍的重力加速度，然后，以70100m/s的速度从叶轮流道抛射出去，首先与自由落体进入涡动破碎腔内叶轮外侧的物料冲击而破碎，并一起冲击到涡动破碎腔内物料床层上，被物料床层反弹斜向上冲击到涡动破碎腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，从叶轮流道发射出来的特料形成连续的物料幕，这样，一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次的连续作用。在整个破碎过程中，物料是相互自行冲击而破碎，不与金属元件直接接触。由于从叶轮流道发射出去的物料斜向圆周冲击，形成物料在呐动破碎腔内物料床层上的旋转运动，产生物料之间的涡动磨擦作用，物料之间由于冲击磨擦而粉碎，被破碎的物料由排料口排出。图 2.6 立轴式破碎机2.1.2 反击式破碎机的分类（1）按回转轴数分为：单转子和双转子。 （2）按转子的转向分为：a.单转子反击式破碎机可分为：不可逆式和可逆式。b.双转子反击式破碎机可分为：同向式，反向式，相向式（3）按反击式破碎机内部结构分：a.单转子反击式破碎机可分为：带匀整算板和不带匀整算板b.双转子反击式破碎机可分为：转为位于同水平和位于不同水平2.2 破碎机的发展2.2.1 破碎机在国外的发展反击式破碎机的发展史可以追溯到19世纪50年代，当世界上第一颚式破碎机诞生于美国时，不久以后随着生产力的发展，颚式破碎机已经不能满足破碎技术的需要，于是，在颚式破碎机的基础上，人们又设计出了反击式破碎机。1924年，德国人首先研制出了单、双转子两种型号的反击式破碎机，那时的破碎机的结构类似于现代鼠笼型破碎机，因为无论从结构上，还是从工作原理上分析，它都具备反击式破碎机的特点。由于物料需要反复冲击，破碎过程中可以自由无阻排料，但是由于受到给料力度和反击式破碎机的能力的限制，其机型渐渐的转化为了鼠笼型破碎机，应用于中硬一下的细碎。到1942年，德国人Andreson在总结了鼠笼型破碎机的锤式破碎机的结构特性和工作原理基础上，发明了和现代反击式破碎机结构形式类似的AP系列反击式破碎机。得益于这种反击式破碎机的生产效率比较高，可以处理比较到的物料，以及它在形式结构上比较简单，移动方便，所以，这种反击式破碎机得到了迅速发展。伴随着破碎筛分破碎理论的日益完善和技术的进一步发展，各种各样高性能的反击式破碎机也层出不穷，国外生产反击式破碎机的厂家比较知名有美国Cedar即ids公司(原Iowa机械公司)、瑞典Svedala、芬兰Nordbe笔公司、法国Dragon公司和西班牙Rover公司、德国Hazemag、KHD、心upp公司、日本川崎重工等等。 其中西班牙Rover公司的反击式破碎机有非常广泛的系列，从粗碎反击式破碎机到制砂反击式破碎机，共有八个系列，近百种规格。其结构具有独到之处。据该公司专家介绍:中碎用硬岩反击式破碎机，打击板锤使用寿命可达3一6个月。另外最近德国Hazemag&EPR公司为其反击式破碎机研制了新型 HazemagSQ型转子。该转子为开盘型，后部的固定板镶嵌在凹槽中。打击板可以从侧面或固定板上方插入，用楔块固定。打击板融合了S型打击板和Q型打击板的优点，可以调一次头使用，提高了利用率。同时为了增强破碎机的机动性还开发了轮式和履带式等移动式的破碎站，其中轮式型的破碎机在美洲受欢迎，履带式在欧洲比较受欢迎。 2.2.2 破碎机在国内的发展关于破碎机发展史，选矿设备，选铁设备，磁选机，在中国，公元前两千多年就出现了最筒单的粉碎工具杵臼。杵臼进一步演变为公元前 200前100 年的脚踏碓。这些工具运 用了杠杆原理，初步具备了破碎机械的雏形，不过，它们的粉碎动作仍是间歇的。最早采用连续粉碎动作的破碎机械是公元前四世纪由公输班发明的畜力磨，另一种采用连续粉碎动作的破碎机械是辊碾，它的出现时期稍晚于磨。公元二百年之后，中国杜预等在脚踏碓和畜力磨的基础上研制出了以水力为原动力的连机水碓、连二水磨、水转连磨等，把生产效率提高到一个新的水平。这些机械除用于谷物加工外，还扩展到其他物料的粉碎作业上。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20多年。两种反击式破碎机在腔形设计、转子结构上，特别是板锤的材料和装卡方法上是根本不同的。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，为我国的基本建设工程作贡献。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。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。2.2.3 我国破碎机的发展趋势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。2.3 主要设计内容2.3.1 设计任务(1) 完成PF1318反击式破碎机转子设计，完成破碎机工作参数、转子主轴强度、结构设计、皮带传动、主轴轴承、动力系统等分析计算，PF1318反击式破碎机转子主轴设计；(2) 形成机械设计的整体概念，综合运用过去所学理论知识，提高理论联系实际和综合分析能力；(3) 提高应用资料、标准及规范等基本技能和设计能力，并完成毕业设计论文、计算说明书等任务；2.3.2 原始条件及数据PF1318反击式破碎机适用于中小硬物料的中等规模一次性破碎场合的破碎设备，对抗压强度不大于130Mpa以下脆性物料进行破碎，其物料表面含水量是10%以下，含泥量极少条件下使用。(1) 转子直径mm：1300 (2) 转子长度mm：1800 (3) 最大进料mm：350 (4) 生产能力：250300t/h(5) 排放口调整：第一级，4080mm；第二级，2550mm；第三级，1030mm。(6) 主轴转速:465r/min； (7) 电动机型号：Y355M-6 250KW 985r/min (8) 机器重量kg：24940（不含电机重量）3 PF-1318反击式破碎机设计及结构方案拟定3.1 反击式破碎机结构概览反击式破碎机采用冲击原理实现物科的选择性破碎，因此其生产的产品的粒型好且呈棱角，针片状少，常用作对骨料要求较高的路基路面的末级破碎，也可用于建材、化工、矿山、冶金工业的细碎作业。反击式破碎机优秀的机械性能与其合理、优化的结构是分不开的，破碎机主要由上、下机架、转子、板锤和反击板等部分组成。用键与主轴连接，主轴两端用滚动轴承支承在下机架上，并用电机带动高速旋转。转子上固定着由耐磨的高锰钢制作的锤头，反击板一端通过悬挂轴铰接于机架上部，另一端用活节螺栓吊挂在机架上。调节螺栓上的螺母位置，可以改变反击板与转子间的间隙。第一级反击板(反击架)采用整体锰钢件，以增加其质量，加大大块物料的破碎效果；第二级反击板尽可能靠后，而且下端排放口接近转子水平线，以增强对物料的剪切破碎效果。其基本结构如图3.1所示：图3.1反击式破碎机的基本结构 反击式破碎机主要部件包括有：反击架、转子、板锤、主轴等。其他部件还包括：轴承、衬板等。3.2 主要部件介绍3.2.1 反击架反击式破碎机作时,反击架借自重保持其正常工作位置;过铁时,反击架迅速抬起,异物排除后,又重新返回原处.反击架与转子之间的间隙可通过悬挂螺栓进行调整.可换反击衬板用斜起结构固定在反击架上.反击衬板可以从磨损较大的地方更换到磨损较小的地方。3.2.2 板锤扳锤又称力击板，是反击式破碎机中最容易磨损的工作零件，要比其他破碎机的磨损程度严重很多。板锤的磨损程度和使用寿命是与板锤的材质、物料的硬度、板锤的线速度、板锤的结构型式等因素直接有关的，其中板锤的材质是决定磨损程度的主要因素。当前板锤材料我国均用高锰钢。物料进入板锤的作用区时先受到板锤的第一次冲击而初次破碎，并同时获得动能，高速冲向反击板。物料与反击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新受到板锤的冲击。如此反复进行，直到被破碎成所需的粒度而排出机外。3.2.3 转子转子是本机心脏部分，其主要作用是：转子在马达的带动下，飞速转动，带动重力锤以及进入机架内的物料由于冲技能被破碎，剩下的物料由于反作用力被抛到衬板重新击碎。直到材料被破碎到需要的尺寸后被排出。3.2.4 机架机架承受整个机器的重力， 机架由三部分坚固抗扭的箱形焊接结构组成，彼此用高强度螺栓连接。为保证安全可靠的更换易损件，铰接式机架盖可用机械装置或液压装置打开。3.2.5 主轴 轴是组成机械的一个重要零件，它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体轴系部件。3.3 反击式破碎机转子设计方案的确定反击式破碎机转子共分为单转子和双转子两种形式。根据上海应用技术学院毕业设计（论文）任务书中对于课题原始条件：“PF-1318反击式破碎机适用于中小硬物料的中等规模一次性破碎场合，对抗压强不大于130MPA以下，脆硬物料进行破碎，其物料表满含水量10%以下，含泥量极小条件下使用。”及生产能力为：250-300t/h等条件描述，得出以下结论：3.3.1 反击式破碎机转子方案介绍(1) 方案一：双转子破碎机（见图3.2所示）(a）工作原理工作时,在双电机的带动下，互相串连的两套转子同时高速旋转2，物料在机内腔经上级转子击碎立即被飞速旋转的下级转子的锤头再次细碎，内腔物料相互飞速碰撞，相互粉碎，达到锤粉料，料粉料的效果，形成了出料粒度小于3毫米的煤渣颗粒。此颗粒度完全能够满足砖瓦厂家作为内燃制砖的要求。 (b）优缺点分析双转子破碎机的特点是粉碎比大，生产能力高，产品粒度均匀。但其结构复杂，价格高昂，耗电高。图3.2 双转子反击式破碎机（2）方案二：单转子破碎机（见图3.3所示）(a）工作原理单转子PF系列产品利用冲击能破碎物料,工作时，在电动机的带动下，反击式破碎机的转子高速旋转，物料进入后，与转子上的板锤撞击破碎，然后又被反击到衬板上再次破碎，最后从出料口排出。用户可调整反击架和转子架之间的间隙可达到改变物料出料粒度和物料形状的目的。 (b）优缺点分析：单转子反击式破碎机具有结构简单、破碎比大、能耗低、产量高、重量轻、破碎后成品呈立方形体等优点，可供选矿、化学、水泥、建筑、耐火材料、陶瓷、玻璃等工业部门用于中碎和细碎各种中等硬度的物料之用。 图3.3 单转子反击式破碎机3.3.2 方案分析与选择通过对任务书的阅读和理解以及对方案的分析，由于对生产的要求不高且成本有限的前提下，选择方案二。因此此次毕业设计采用单转子结构。3.4 反击式破碎机主轴材料方案确定3.4.1 主轴材料方案介绍(1) 方案一 选用40cr 优缺点分析：有较高的疲劳强度和良好的韧性，正火或调质后可切削性很好退火后可切削性也较好，一般经调质处理后使用。(2) 方案二 选用45#钢 优缺点分析：是强度较高的一种中碳优质钢，因淬透性差，一般以正火状3.4.2 方案比较与选择通过对两种方案的评述，方案二比方案一明显优越的多，在设计中随错改错，大大节约了时间，缩短了开发周期，从而节约人力、物力资源。3.5 主要部件选择3.5.1 主轴（1）轴的种类和特点轴是组成机械的一个重要零件，它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体轴系部件。轴按受载情况分：(a)转轴 既支承传动机件又传递动力，即承受弯矩和扭矩两种作用。(b)心轴 只起支承旋转机件作用而不传递动力，即只承受变矩作用。心轴又可分为固定心轴（工作时轴不转动）和转动心轴（工作时轴转动）两种。(c)传动轴 主要传递动力，即主要承受扭矩作用。在反击式破碎机中，转子主轴上需要同时承受弯矩与扭矩带来的载荷，同时必须支撑整套传动机构，因此主轴类型为转轴。(2)主轴的材料主轴的材料对于主轴的影响很大，对材料有着较高的要求，设计时主要根据对轴的经度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50优质碳素结构钢，以及40Cr等合金钢等。45号钢，渗碳钢，价格便宜，经过调质（或者正火）后，可以获得较好的切削性能，有着较高的强度和韧性等综合机械性能。但其容易形成夹渣、气孔和疏松等缺陷。其性能普通，只能满足普通生产要求。45号钢力学性能：抗拉强度: 600 (MPa)、屈服强度: 355 (MPa)40Cr主要特性：中碳调制钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550570进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。应用：这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。40Cr力学性能：抗拉强度：980(MPa)、屈服强度：785(MPa)因此基于以上分析，在本次设计中，主轴选用40Cr。3.5.2 轴承的选择滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈装在轴径机座或零件的轴承孔内。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。滚动体与内外圈的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。一般用合金钢制造。经热处理后硬