锤式破碎机大学毕业设计论文

1 目 录 摘要 I 1 章 绪论 1 锤式破碎机和破碎机的分类 1 式破碎机的分类 1 碎机的分类 1 锤式破碎机的优缺点 1 式破碎机的优点 1 式破碎机的缺点 1 锤式破碎机的规格和型号 2 第 2 章 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 3 锤式破碎机的工作原理 3 锤式破碎机的破碎实质 3 碎的目的和意义 . 3 石的力学性能与锤式破碎机的选择 . 3 碎过程的实质 . 4 第 3 章 锤式破碎机的总体及主要参数设计 6 型号为 800800 式破碎机的总体方案设计 6 该型号破碎机的工作参数设计计算 . 7 子转速的计 算 7 产率的计算 8 机功率的计算 8 该种破碎机的主要结构参数设计计算 8 子的直径与长度 8 料口的宽度和长度 8 料口的尺寸 9 头质量的计算 9 第 4 章 800800 式破碎机的主要结构设计 11 锤头设计与计算 11 圆盘的结构设计与计算 11 主轴的设计及强度计算 12 的材料的选择 13 的最小直径和长度的估算 13 构设计 的合理性检验 13 2 的弯扭合成强度计算 15 的疲劳强度条件的校核计算 20 轴承的选择 22 料的选择 22 承类型的选择 22 承的游动和轴向位移 23 承的安装和拆卸 23 传动方式的选择与计算（ V 带传动计算） 24 飞轮的设计与计算 26 棘轮的选择 26 蓖条位置调整弹簧的选择 27 箱体结构以及其相关设计 28 造方法 28 面形状的选择 28 肋板的布置 29 第 5 章 专题部分 30 头结构的改进问题 31 进的介绍 31 进的效果 31 长锤头使用寿命的研究 31 式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究 32 头合理调配的研究与 应用 34 头材质的选择及改性 41 第 6 章 部分零部件上的公差和配合 45 配合的选择 45 合的类别的选择 45 合的种类的选择 45 一般公差的选取 45 形位公差 46 位公差项目的选择 46 差原则的选择 46 位公差值的选择或确定 47 结论 49 致谢 50 参考文献 51 附录 1 52 附录 2 52 3 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4 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 to as in a so an be a of a on to to in of of of in In of of of is on of to to to on to in as at to in to as to is 1 章 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 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，小于篦条缝隙的物料，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。 式破碎机的破碎实质 6 、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。 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 2 4大也不超过 40式硬度系数一般为 2 4，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是 120 150式硬度系数一般为 12 15，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为 15 20。 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。 7 第 3 章 锤式破碎机的总体及主要参数设计 00800 式破碎机的总体方案设计 本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机，型号为800 8 00。由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、支架、衬板等组成。 上盖、左侧壁和右侧壁组成，各部分用螺栓连结成一体，上 部开有进料口 ,内部镶有高锰钢衬板，磨损后可以更换，机壳和轴之间漏灰现象十分严重，为了防止漏灰，设有轴封。机壳下部直接安放在混凝土基础上，并用地脚螺栓固定。为了便于检修、调整和更换蓖条，下机体的前后两面都开有一个检修孔。为了便于检修、更换锤头方便，两侧壁也对称的开有检修孔。 盘、销轴等组成，圆盘上开有 6个均匀分布的销孔，通过销轴将 6 8个锤头悬挂起来。为了防止圆盘和锤子的轴向窜动。销轴两端用锁紧螺母固定。转子支承在两个滚动轴承上。此外，为了使转子在 运动中储存一定的动能，避免破碎大块物料时，锤头的速度损失不致过大和减小电动机的尖峰负荷，在主轴的一端还装有一个飞轮。 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。 线型。一个可以调整，一个是固定的。调整的一个靠的是安装在箱体上的螺杆装置。 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，可以采用如图 3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。 转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状，合格的产品通过蓖缝排出。其断面形状为梯形，常用锰钢铸成。蓖条多为一组尺寸相等的钢条。安装时，插入蓖条架上的凹槽，两蓖条之间用垫片隔开。截面形状用梯形。 过棘轮带动凸轮）。 8 图 3 - 1 锤 头 形 （ 1） 破碎能力为 30到 40 吨。 （ 2） 破碎机转子的转速在 900 和 1100 r 之间 （ 3） 破碎机的最大物料给料粒度为：小于 150（ 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。 （ 8） 破碎机的破碎对象是：石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料 型号破碎机的工作参数设计计算 子转速的计算 为了简化设计 ，锤式破碎机不设变速箱。因此破碎机转子的速度和所安装的电动机的额定转速相同。转子转速度用锤头的圆周速度来控制。转子的转速是冲击式破碎机的重要参数，转子转速可按下式进行计算： 2 n=60v/ D r/中 9 转子的圆周速度 2 v= (9.8/r)； 式中： g=981cm/ kg/ kg/ kg/ 由于上式没有反映出破碎比这一因素，所以按上式计算的转子圆周速度只作为转子转速的参考。目前， 锤式破碎机的转子圆周速度的使用范围是 1580m/s，通常，粗碎时取 15 40m/s，细碎时取 40 80m/s。虽然转子速度越高，破碎比越大，但锤头磨损也越快，功耗也大。因此，在满足力度要求的情况下，转子的圆周速度应偏低。由上分析可知： n=60v/ D （此处 0m/s） =60 44/了减少磨损和功率消耗，取 n=1000r/ 生产率的计算 目前，锤式破碎机还没有一个考虑了各种因素的理论计算公式，因此我们选用经验公式来计算。 我们以破碎中等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率： 经验公式： Q=（ 30（吨 /小时） 2 式中： 位： m； 位： m； 位： t/于本次设计中 D=800 L=800 10 矿石的松散比重取 公式中的系数取中间值 38； 则 Q=38 t/h。 根据计算结果，我们可以确定出 800 800 锤式破碎机的生产率为 36 吨 /小时左右。 种破碎机的主要结构参数设计计算 （ 1） 转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为 4 8，大型破碎机则近似取为 2。由于 800 800 锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取 5，而加工物料粒度 150 2 所以转子直径 D=5 150=750 D=800 2） 转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度 的比值一般 石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于由于 800 800 锤式破碎机加工的矿物为石灰石、煤或者石膏这样一些中等硬度的矿石，所以比值取 1。 转子长度 L=D 1=800 1=800 取 L=800 给矿口的宽度和长度：锤式破碎机给矿口宽度 B2 B2 150=300 B=400给料口的长度与转子的长度相同，故取给料口长度 00 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，产品的平均粒度为间隙的 1/5到 1/3,允许的最大排料粒度为 10蓖条平均粒度为 1/4，则蓖条间隙为 40 11 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。 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： 12 )式中 2V 锤头打击物料后的圆周线速度 (m/s) 1V 锤头打击物料前的圆周线速度 (m/s) 若锤头与物料为了弹性碰撞。且 设物料碰撞之前的运动速度为 0，根据动量定理，可得： 221 m(3由上式可知， 12式中 m 锤头折算到打击中心处的质量 ( 最大物料块的质量 (综上所述， m 只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量的转动顺序和锤头的转动惯量求得， 2020 式中 r 锤头打击中心到悬挂点的距离 (m) 0r 锤头质心到悬挂点的距离 (m) 其中，最大物料质量 m= v=153 =2 (密度取 ) 取 m=12 4 章 800800 式破碎机的主要结构设计 头设计与计算 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。其形状如前面的图 3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。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。 盘的结构设计与计算 根据设计 的要求，每根销轴上需要有 8个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，一共需有 9个圆盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另一端用轴肩定位。所用的螺母为 样每个圆盘均匀分布 6个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连接，还有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因为，该型号的破碎机，光凭其型号就可以知道，转子的直径为 800以，圆盘的大小的取值就有了一定的范围。 不妨取做 560 孔沿径向的距离也是依据起承受载荷的能力和强度，尽可能取整数；圆孔的大小和锤头的圆孔的13 大小近似相等即可。 圆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。圆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）。 圆盘的结构，如图 4 轴的设计及强度计算 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 图 4 - 1 圆 盘 的 结 构图 4 - 1 圆 盘 的 结 构计算，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。 14 的材料的选择 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。最常用的是 45 号钢。 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，因为对该主轴来说，其安装顺序为：先安装中间的转子部分，然后放置在箱体上，再 安装轴承端盖，接着是轴承、外轴承座。最后两端分别是带轮和飞轮。 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 然后再按照主轴的装配方案和定位要求，从 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、飞轮、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。前面已经通过设计计算，得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可大致确定了。其草图如下： 对于只传递转距的圆截面轴，其强度条 件为： 4 15 =T/(106P)/ N/ 式中： 轴的扭切实力， N/ T 转距 N/ 为极截面系数， 6 0.2 P 传递的功率， kw n 主轴转速。 r/ 许用扭切应力， N/=9550000550000100062 592100 于既传递转距又承受弯距的轴，可用上式初步估算轴的直径；但必须把轴的许用扭切应力 适当降低，以补偿弯距对轴的影响。将降低后的许用应力代入上式，并改写为设计公式 d 3 A 3 np 中 A=98 107 因为本设计 中主轴的材料为 45 钢，且承受载荷大，弯距大。所以 05 又因为 P=62 n=1000r/所以 d 1053 100062=考虑到破碎机所承受的转矩变化和冲击载荷变化很大，则取轴的最细处0 结构设计的合理性检验 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。 16 轴应有良好的制造工艺性。 飞轮、轴承、圆盘、轴套、轴承、带轮 因为主轴是阶梯轴，根据阶梯轴的特点，并且轴上零件的安装要求也不高，所以上面提到的第二条容易满足。 至于第三条：轴的制造工艺性，主要是指便于加工和装配轴上的零件。并且生产率高、成本低。一般来说，结构越简单，工艺性越好。所以应该尽量简化轴的结构。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出 45度倒角。在 需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。起尺寸都可查有关的标准和手册。若需要磨削加工的轴段，应留有砂轮和越程槽。 具体分析如下：该主轴有 3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、砂轮越程槽宽度，退刀槽宽度等尽可能采用相同的尺寸。 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、圆螺母、轴端挡圈、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下册中的第 651 页的表。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17 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。 在该主轴的轴端，以及销轴的轴端，都采用了圆螺母定位。这种定位可以承受大的轴向力，但是，轴上的螺纹处将会有较大的应力集中 ，降低轴的疲劳强度，所以，一般用于固定轴端的零件。就如上面所述，若两零件的间距太大，不宜用套筒定位这种方式的时候，就可以考虑采用圆螺母定位。 在该主轴上，还采用了轴承端盖通过螺钉与其他部分连接。而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。有时，整个轴的轴向定位也可以靠轴承端盖来实现。 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，有三处都采用的是平键连接，其他的常用周向定位元件有，花键、销、紧定螺钉和过盈配 合等。圆盘、飞轮、带轮都是用平键连接的。其他的，如齿轮、半联轴器等与轴的周向定位也都采用这种连接方式。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 。 轴的草图如图 4 的弯扭合成强度计算 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18 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。 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， 图 4 - 2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示。 做弯矩图： 根据前面的简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩图，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩 和垂直面上的弯矩图上 然后按照后面的公式推导出总弯矩，并作出 M 图，如图 4 22 19 作出扭矩图，如图 4 作出计算弯矩图 根据已经作出的总弯矩图和扭矩图，求出计算弯矩做出时写出其计算公式： 22 上式中， 考虑扭矩和弯矩的加载情况以及产生应力的循环特性差异 的系数。 因为通常由弯矩产生的弯曲应力是对称循环的变应力，故在求计算弯矩 时，必须计算这种循环特性差异的影响。根据经验， 当扭转切应力为静应力时，取 ； 当扭转切应力为脉动循环变应力时， ； 当扭转切应力为对称循环变应力时，取 1 。 校核轴的强度 已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面（即计算弯矩大而轴的直径可能不足的截 面）作强度校核计算。按第三强度理论，计算弯曲应力 20 上式中， W 轴的抗弯截面系数（ 3。 1 轴的许用弯曲应力（ 。 由表可查 1为 60 的计算 公式，根据截面的不同而不同。对该主轴来说，其需要计算的截面，都带有键槽，而且是单键槽。所以，其计算公式为： W = 23 主轴的载荷分析图如下图 4示： M C 1 R - 4 求轴上的支反力及弯矩 根据以上确定的结构图可以确定出简支梁的支承距离。据此可以求出下列各值，并列表如下，主要包括，载荷、支反力、弯矩、总弯矩、扭矩、计算弯矩等，相关的计算也 往往是考虑最不理想的情况。 表 4算弯矩的求法 21 综上所述，按照弯扭合成强度条件进行轴的强度校核计算： 进行具体的校核计算时，只需要校核轴上的承受的最大弯矩以及扭矩的剖面（即危险剖面）的强度。 M c 00 按教材中表 于 00 的碳钢，在承受对称循环变应力时的许用应力 55。故安全。 的疲劳强度条件的校核计算： 妨设外力为单向不稳定变应力，则根据已经知道的条件和公式： 主轴的材料为 45 号钢。经过调质后的性能为 ， 9m ，0N= 5 610 。现用此材料做试件，进行强 度试验，以对称循环变应力 作用 410 次， ，作用 510 次。 根据这些条件，试计算该主轴在此条件下的计算安全系数。若以后再以 的力，作用于主轴，还能循环多少次，可以保证主轴不出问题。其实，这也等于估算主轴的使用寿命。 载荷 F 垂直面 V 支反力 R V R=1000N（总重量按 200 弯矩 2 4 0 0 014 2 6 0 0 04 5 0 0 0 02 4 0 0 02 VM 总弯矩 M 240001 4260002 扭矩 T T=955000096325 计算弯矩 21 22 22 根据公式 0 再根据教材书上的公式 （ 则该主轴的计算安全系数为： sc 有 6961101 100 6 2 696 696 由以上的计算，显然可以得知，若要使主轴破坏，则由教材中式子（ 7得 32514 1010=1 所以，可求出， 2 n 23 可以得出结论，该主轴在正常工作，同时考虑到不同工况，估计，在对称循环变应力的作用下，尚可承受 次的应力循环。 当然，事实上，该主轴可以再工作的循环次数并不会准确的等于以上所求的数值。如果按 所求的 n 的值将分别等 于 106 和 10 。 承的选择 因为轴承，尤其是常用的一些轴承，主要是指一些滚动轴承，绝大数都已标准化，因而，我们需要进行一部分设计内容，根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型和尺寸。另外是轴承组合的设计，它包括安装、调整、润滑、密封等一系列内容的设计。 轴承的内圈、外圈、滚动体，一般是用轴承铬钢制造的，热处理后，其硬度一般不低于 般这些元件需要 150 度回火处理，所以其通常的工作温度不高于 120度，此时，硬度不会下降。 轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要求，进行选择。因为该型号的破碎机，其转子的转速在 900 到 1100 之间。所以主轴上轴承的转速很高，负荷很大，且工作时间很长，最主要的是，经过很长时间工作后，会因为锤头的不均匀磨损而产生不平衡附加作用力（当锤头的不均匀磨损严重时，此力就成为总负荷中的主要部分）。轴承间距大，轴会产生挠曲，此外，轴承的中心也难保证同心，因此选用调心滚子轴承。查表选出轴承位 22315C 281 94 d =75 55150 24 图 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（比如用圆螺母）另一端使之可以轴向位移。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。 承的安装和拆卸 为了便于轴承在主轴上的安装和拆卸，必须考虑到轴承座有剖分面，这样就不必考虑沿轴向安装和拆 卸轴承部件，优先选用内外圈可分离的轴承了。 25 图 4动方式的选择与计算（ V 带传动计算） 该部分的设计主要体现在 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 额定功率为 45号是 载转速 2970r/定转速 3000r/ 因为要求的大带轮的转速在 900 r/100 r/以，当小带轮的直径依据电动机选择 160，这样大带轮的基准直径依据传动比，可以求出 475 左右，因为带轮的基准直径有标准系列，所以可取 475 要求带的根数，必须按以下的计算步骤： 1先确定出带的型号。 由表可查到，根据计算功率 小带轮的转速进行选择。 经过查表得， c 式中 p 名义传动功率。 26 工作情况系数。 再查表可知，可以计算出计算功率 2由表，可查出带的型号为 2需要确定单根 教材书下册）可以知道，对 A 型带，因为其小带轮转速接近2800 r/准直径为 160 0 取 取 取 0p为单根 取 其值由带的型号、小带轮转速以及传动比确定。 则带的根数 z 就可以用下式求出： pz 0 将上面的数据代入，就可以求出， 6z 。这样，整个带轮的尺寸的具体的确定过程如下： 根据其参数，仍然由教材书上的表可查到 。 f 靠近两端的槽中心到带轮端部的距离。 e 相邻槽间的距离。 另外，根带的型号和其基准直径 D，可以确定出轮槽角的大小和 ，pb， 轮槽的根部到带轮键槽的最小要求距离。 相邻带轮在中心线上的距离。 齿顶高的最小距离。 齿根高的最小距离。 其键槽可以由其宽度进行选择标准的长度 。这样，其他的尺寸也可以确定了。 轮的设计与计算 飞轮的作用是，是转子在运动中储存一定的动能，避免破碎大块或较影27 的物料时，速度损失不致过大和减小电机的尖峰负荷。其结构采用腹板式。 图 4具体的尺寸可以采用常见的类型。只要较好的实现其功能即可。如图4 轮的选择 蓖条与锤头端部的间隙由两个装置来实 现：凸轮和弹簧，凸轮是用来增加这两者的间隙的。操作是靠手柄来实现的。而弹簧用来进行“微调”，当手柄操作不能达到满意的位置时，需要用弹簧进行再调整。 凸轮的运动是由棘轮来实现的 , 棘轮也因为已经基本标准化，所以，只需要根据具体的条件和要求，进行选择。因为其尺寸的确定是比较自由的，所以，棘轮只需要根据凸轮的工作状况，实现其驱动功能即可。另外，考虑经济性和可能性，稳定性，做合理的选择。 棘轮机构的结构简单，制造方便，运动可靠。而且，棘轮轴每次转动角度的大小可