立轴式反击破碎机设计

1摘 要在分析了当前粉磨工艺常用的破碎设备的基础上，提出了破碎设备使物料得到有效的破碎。描述了立轴反击式破碎机的原理和机构状态并描述了反击转子的生产，制造和选择。同时也描述了主要部件的作用和物料选择装置，通过立式破碎机的工作原理，结构特点的分析，利用产量公式计算主轴强度，建立主轴的设计方法。立式破碎机的主轴的设计方法。关键词：立轴，反击式破碎机，冲击2AbstractOn the basis of analysing the traditional crush equipment now being used in grinding technique, the paper introduced a kind of crush equipment vertical crasher and inpact combination crusher.The work priciple and structural condition of a vertical shaft crusher are stated shrough briefly descripting the crushers introduces , development and classification .Meanwhile the paperintroduces the main parts effest and the requiment of material selection.The paper firstly establishes the mathmatical dynamics model for the main shaft through investigating and theoretically analyzing the work situstion of a vertical crusher and obtains its strength designing method.Main shaft desiging method for a vertical crusher.Keywor：vertical, impact-crusher, impact3绪论目前，选矿厂通过“多破少磨”以达到节能降耗，提高经济效益的目的，早已成为矿业工作者的共识，并为之奋斗了数十年。但直至上世纪末为止，我国大型、特大型矿山选厂用的国产细破碎机仍然是 2200 短头圆锥破碎机。在开路破碎的情况下，排放粒度为 25 毫米0 毫米；在闭路破碎条件下则为 20 毫米0 毫米。中小矿山用 PYZ系列弹簧圆锥破碎机，排矿粒度 15 毫米0 毫米；国外进口的细破机排矿粒度达到 12毫米0 毫米，但价格昂贵，尤其是备件价格特高，增大了成本， “多破少磨”仍未有大的突破。山东淄博大力机械厂研制的超细立轴双反击式破碎机，排矿粒度达到 8 毫米0 毫米，平均粒径 3 毫米，为选矿厂“多破少磨” 、节能降耗、提高经济效益提供了关键设备，特别适合黄金、有色大中小型矿山选厂使用。破碎机理：该破碎机最主要的特点是破碎产出物料粒度细，比普通细破碎机平均粒度细 50，达到 3 毫米。这是由其设备结构和工作原理所决定的。超细立轴双反击式破碎机又称为立式冲击破碎机，其主轴是立式，电机经皮带驱动立轴旋转，立轴上装有多级转子，与机体反击区形成破碎腔。当块状物料由上而下进入破碎腔后，在高速旋转叶轮的冲击、碰撞、磨削、挤压、研磨等多重作用下破碎成小颗粒物料及粉状物。物料由重力作用沿破碎腔机体旋转下落过程中又形成物料自身的反复撞击、研磨。由于物料在极短的时间内获得巨大的动量使其沿节理面、裂隙面破碎，因而破碎粒度小，破碎比大。我所设计的立轴反击式破碎机工作时在电动机的带动下，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。 具有破碎比大、破碎效率高、维修方便等特点, 是高级公路面及水电建设用骨料的理想加工设备, 性能特点：结构独特、无键连接、高铬板锤、独特的反击衬板；硬岩破碎、高效节能；产品形状呈立方体，排料粒度大小可调，简化破碎流程。落入破碎空腔的物料落到上圆锥的反击转子的上护板上，由于护板随转子的高速旋转使物料在离心力的作用下均匀的抛向筒体内的螺旋衬板发生碰撞破碎。碰撞物料下落到打击转子的部分，在高速旋转的转子下与转子的打击板相碰撞进一步对物料进行破碎。物料在通过上打击转子与压条衬板的缝隙，同时大的物料被留下，小的则以通过。小颗粒物料进一步对下落，落到下打击转子的上部，此小颗粒物料在高速旋转的打击转子下被均匀的抛向筒体内的螺旋衬板再次发生碰撞破碎，使形成更小颗粒的物料。次物料再次下落与打击转子的齿轮式打击板相遇，再遇打击转子的打击板发生撞击破碎形成更小的4颗粒，最后下落到底座，从底座的出料口出料，破碎出料过程得以完成。在空腔内的破碎运动主要是碰撞运动，使物料经过多次的撞击，其中包括物料与筒体内螺旋衬板，物料与物料的，物料与打击转子的齿轮式打击板的。51 破碎机的总况1.1 破碎机的总况目前在破碎领域里主要应用气流破碎和机械破碎两种方式。气流破碎主要应用在超细粉碎领域，例如：AF 系列气流分级机，AB 系列气流粉碎机，MZ 系列振动研磨机等等。都是在气流的作用下对物料进行冲击，碰撞，摩擦，研磨从而对物料进行超细粉碎。粉碎的物料入料粒度小，出料粒度也小，适合从事粉体工程的公司，厂家应用。其中也不乏机械粉碎设备，但机械设备应用在此所消耗的功率将很大，生产成本高，并且还可能带来很多途径的对物料的污染，现在逐步用纯气流或机械及气流的方式代替了纯机械的粉碎机械设备。但到了矿山粉碎领域则气流粉碎就很有它的局限性，一般应用机械粉碎。机械粉碎在矿山领域主要有鄂式破碎机，反击式破碎机，锤式破碎机等等， 颚式破碎机是出现较早的破碎设备，因其构造简单、坚固、工作可靠、维护和检修容易以及生产和建设费用比较少，因此，直到现在仍然广泛地在冶金、化工、建材、电力、交通等工业部门，主要应用在野外硬性物料的破碎，噪声大，污染严重，消耗功率大，进料粒度大，粉碎物料颗粒不均匀，出料粒度也很大。工作原理:工作时，电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动颚周期地靠近、离开定颚，从而对物料有挤压、搓、碾等多重破碎，使物料由大变小，逐渐下落，直至从排料口排出。锤式破碎机同样有鄂式破碎机的缺点。经高速转动的锤体与物料碰撞面破碎物料，它具有结构简单，破碎比大，生产效率高等特点，可作干、湿两种形式破碎，适用于矿山、水泥、煤炭、冶金、建材、公路、燃化等部门对中等硬度及脆性物料进行细碎。通过上述比较我这次毕业设计选择反击式破碎机，但它又和普通的反击式破碎机不同。我所设计的破碎机工作时在电动机的带动下，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。 具有破碎比大、破碎效率高、维修方便等特点, 是高级公路面及水电建设用骨料的理想加工设备, 性能特点：结构独特、无键连接、高铬板锤、独特的反击衬板；硬岩破碎、高效节能；产品形状呈立方体，排料粒度大小可调，简化破碎流程。工作特点：破碎效率高，具有细碎、粗磨功能。结构简单，安装、维修方便，运行成本低。通过非破碎物料能力强，受物料水份含量影响小，含水份可达 8%。产品粒型优异，呈立方体，针片状含量极低，适宜骨料整形、人工制砂及高等级6公路规格石制取；堆积密度大，铁污染极小。工作噪音低于 75 分贝（db 级） ，粉尘污染少。1.2 工作原理立轴反击式破碎机属于通过式的破碎设备。块状物料由进料口进入破碎腔。受到回转的转子的打击破碎，获得动能的物料块被抛击到筒体的内壁四周的反击板上进行进一步的破碎，飞溅的物料群进入到粉碎腔周到转子的积压，冲击，被压实的物料层随挤压力和反击力的上升变的更加紧密，当应力超过物料颗粒的抗压强度极限时，物料被粉碎作为成品排除机体。因此在物料通过破碎机时，受到冲击，压碎及磨碎等破碎方法的联合作用，其中冲击破碎占主导地位。物料的破碎过程如下：落入破碎空腔的物料落到上圆锥的反击转子的上护板上，由于护板随转子的高速旋转使物料在离心力的作用下均匀的抛向筒体内的螺旋衬板发生碰撞破碎。碰撞物料下落到打击转子的部分，在高速旋转的转子下与转子的打击板相碰撞进一步对物料进行破碎。物料在通过上打击转子与压条衬板的缝隙，同时大的物料被留下，小的则以通过。小颗粒物料进一步对下落，落到下打击转子的上部，此小颗粒物料在高速旋转的打击转子下被均匀的抛向筒体内的螺旋衬板再次发生碰撞破碎，使形成更小颗粒的物料。次物料再次下落与打击转子的齿轮式打击板相遇，再遇打击转子的打击板发生撞击破碎形成更小的颗粒，最后下落到底座，从底座的出料口出料，破碎出料过程得以完成。在空腔内的破碎运动主要是碰撞运动，使物料经过多次的撞击，其中包括物料与筒体内螺旋衬板，物料与物料的，物料与打击转子的齿轮式打击板的。71.3 立轴反击式破碎机的结构简图图 2.3.1 装配图1.4 立轴反击式破碎机的工作过程电机通过皮带，大小带轮驱动破碎机主轴的高速旋转。物料从入料口加入，在重力的作用下落入破碎机的内腔，首先遇到随高速旋转的打击转子的上护板被均匀的分散到转子的周围与筒体的螺旋衬板发生碰撞，物料下落分别与上下两级转子发生碰撞，在经过多次碰撞破碎后，物料下落到底座从底座的出料口出料。1.5 立轴反击式破碎机的结构特点1、转子部分：打击转子形状很多，由锤头式，方型式的反击转子，圆锥式的反击转子等等，从级数上分，有一级，二级，三级，多级的等等，本次毕业设计采用圆锥式打击转子和方型打击转子相结合的二级破碎转子，这样将更加均匀的对物料进行分料，达到对物料的充分的破碎，其特点如下几条：（1） 转子主要有转子体，上护板，打击板组成。8（2） 转子的打击部位是均匀的四个齿轮式的，这样更加有效的对物料进行碰撞破碎，和有效的使打击的物料反击到筒体内的螺旋衬板上，进行下一次的反击。（3） 转子体内铸造时为中空的，这样就减轻转子体的重量，降低了功能的消耗，减少了振动。（4） 转子的上护板不仅起到保护转子体的作用，在大物料下落到转子体时不用直接碰撞打击转子体，减少对打击转子的碰撞磨损，而是落到转子的上护板上，上护板还起到分散物料的作用，使物料均匀的分散到转子的周围以便于与转子的碰撞。（5） 打击转子的打击部位装有可拆卸的打击板，打击板直接打击物料，保护了转子体，如果打击板磨损了，可很容易的更换，简单了维修。（6） 上打击转子采用圆锥齿轮式的，主要为了使物料能有效的下落分散从而高效率的对物料进行打击。2、系统有皮带和皮带传动，使驱动力主轴旋转，其主要结构特点如下：（1）皮带传动可减少噪音，传动平稳。（2）如果发生物料卡四破碎机发生过载的时候，皮带发生打滑，由此保护了破碎机和电机。（3） 皮带容易安装，维护，更换，降低了生产成本。3、由于应用皮带传动，电机架是上下，左右可调节的以便使皮带在合理的位置传动动力，提高传动效率和保护了皮带。4、 进料口为两个，分别对称的分布在上端盖主轴的两侧，这样有利于提高产量，并可外接多种送料装置。5、 筒体采用折页活结螺栓相连的对开式的，这样可打开筒体便于检修更换损坏的零部件。6、 筒体内壁装有螺旋式的衬板，其主要的结构特点如下：（1）保护筒体在物料被激烈碰撞同时免受磨损。（2）使物料的反击更加激烈，增加了碰撞的次数，使物料多次破碎，提高了生产效率。（3）物料可在螺旋式衬板上聚集一层，这样可起到保护衬板的作用，减少了物料对衬板的碰撞，磨损。7、 上端盖底部有保护衬板，保护上上端盖免受物料的直接碰撞。98、 压条衬板可对物料进行分级使满足粒度的物料进行下一级，使不满足的粒度要求的物料进行继续被碰撞破碎。9、 轴承支撑其主要结构如下：（1）主轴下端主要配有推力相心对称球面滚子轴承，主要起支撑主轴和使主轴向心的作用，提供一部分轴向力和一部分径向力。双列向心球面滚子轴承主要起到使主轴向心的作用，提供很大的径向力。（2）主轴的上端主要配有调心滚子轴承，起到使主轴向心的作用，提供了一部分轴向力和一部分径向力。10、 轴承的固定方式，主要采用两端固定的方式，减少轴的振动，便于提高密封度。11、 在密封上采用内外密封的装置，有利的防止物料进入轴承部位，起到很好的保护作用。12、 润滑： 在润滑上采用油脂润滑，并且润滑液的填充空腔底部有放油孔，可方便的更换润滑油，为轴承提供了一个很好的工作环境。13、 电机的选择：本次设计采用 Y315M2-6 型号的异步电动机，采用 V6 型装配方式，电机主轴外端通过键连接小带轮，可近似的认为只承受扭矩。1.6 立轴反击式破碎机的技术性能A,型号1750 立轴反击式破碎机B,转子转速1000rpmC,转子数个D,产量80t/h 左右E,入料粒度200mmF,出料粒度5mmG,破碎机的工作时间：每天工作两班，每班小时，每年按 300 天计算。H,设备尺寸：2400X2500101.7 工作特性与应用1.7.1、特性：入料粒度200mm（1） 与传统的破碎机相比，实现多破少磨，提高了生产效率。（2） 本产品可生产多种尺寸的破碎机，组成生产线对不同的物料进行多级破碎。也可以通过提高功率，用一台破碎机对物料进行一次性的破碎直接达到所需要的物料粒度。本产品在矿山，建材，公路等行业有着广泛的应用，如果投产，将会有很大可观的商品经济价值。（3） 本产品对可通过改变驱动力的大小对多种物料进行加工破碎，如中硬的石灰石，水泥熟料，还有煤炭等等，以达到所需的出料粒度。1.7.2、应用：它可作为第一阶段或第二阶段的破碎。对于第一阶段的破碎，主要对物料的入料粒度有一定的要求必须200mm，可生产出5mm。如物料粒度达不到要求可后接许多磨机，进行对物料的超细粉体的加工。对于第二阶段的破碎，主要在第一阶段用鄂式破碎机超大颗粒的物料进行破碎，以满足第二阶段立轴反击式破碎机的入料粒度，如果出料粒度达不到要求，可后接许多磨机进一步对物料进行超细粉体的加工。优点主要表现在安装方便，成本低，所需支撑结构和辅助设备少，可在很差的工作环境里连续工作，操作，维修简单，生产效率比较高。1.7.3、优点：（1） 可对中硬的石灰石，水泥熟料。在更换驱动设备的条件下可对煤炭等等的物料都可以进行破碎，它的这种加工物料的广泛性是很少的破碎机能相比的。11（2） 破损费用低，磨损部位主要在破碎机的打击护板，螺旋衬板，护板上。并且这些结构成本低，容易更换。（3） 破碎机对物料的打击力度强，粉碎效果好，一般物料的出料粒度都5mm 满足所需要的物料粒度要求。（4） 主轴有皮带传动驱动，可在过载的情况下打滑，保护破碎机和电动机。（5） 此产品主轴采用很多推力，向心轴承的支撑，运动稳定，结构紧凑，成本较低。（6） 可应用在很多破碎行业，如矿山，建材，公路等等，经济效益高。1.7.4、缺点：（1） 由于是通过撞击破碎物料，因而噪声较大，振动比较强烈。（2） 热量产生严重，因而功率消耗大。（3） 轴承的工作环境差，因此要经常对轴承进行润滑油的更换。122 立轴反击式破碎机的总体方案2.1 整体设计破碎机通过地脚螺栓安装在地基上，电机按 V型安装在电机底座上，电机底座安装在电机座上，从而不存在皮带的位置调节问题，因而安装简单，方便。2.2 工艺布置鄂式破碎机主要用于对大块物料的破碎，生产出的物料出料粒度也较大，在有些需要物料粒度小的地方使用磨机则提高了很高的生产成本，并且生产效率也不高。应用该机将在很大程度上满足了各行业的需求。如果对大型的物料该机前加一台鄂式破碎机对超大粒度的物料进行破碎，可满足第二阶段立轴反击式破碎机的入料粒度，虽然增加了能量的消耗，但降低了对该机的磨损和提高了生产效率，这是平时所经常使用的小型破碎机生产线。2.3 总体方案的比较选择2.3.1 转子的方案选择方案一：利用打击锤头，打击锤头分别一个个的安装在中圆盘上，上下两端各有一个中圆盘，形成齿轮式的打击转子，当锤头随主轴高速旋转时打击物料，此设计对物料的打击力度和均匀性差，因而破碎效率低，并且安装不方便，磨损后必须把整个锤头换掉，增加了刚耗成本，如果上打击锤头撞击断裂下落，将会对下面的打击锤头形成致命的影响，可能发生严重的破坏机械的现象，不过打击锤头铸造方便，便于加工，不必加护板等的保护部件。13方案二：利用反击转子，对物料的撞击均匀，可形成多次反击，破碎效率高在打击部位装上打击板，防止了物料与转子的直接碰撞磨损，在磨损严重后，可直接更换打击板，这样就简单了维修。不过反击转子不易更换，必须加以很好的保护，在其顶部安装保护板。反击转子体积大铸造麻烦，并且要求很高的铸造水平。通过上面的分析，本次设计采用第二种方案优于第一中方案，在设计中并对上反击转子进行改造，使其为圆锥型，可有效的对物料进行分散使其均匀的分散在转子的周围，便于转子对物料的破碎，提高了生产效率。反击转子的结构简图：图 2.3.1 反击转子的结构简图2.3.2 主轴的支撑设计方案一：在主轴的底端使用向心推力球轴承，其余的使用滚子轴承，这样结构简单，生产成本低，可存在主轴欠稳定的问题，由于工作时主轴受力大，从而轴承将会受到很大的力，不论是轴向的还是径向的，对轴承的破坏大，如果轴承损坏了，必须把机器拆开来进行维修，这样不管在时间还是经济上来说，都是不可取的。方案二：也是我在这次设计中所取的设计方法对主轴的支撑，此次设计的破碎机14主要是通过撞击破碎物料的，所以会有很大的振动，对主轴的下端选择了推力向心对称球面滚子轴承，双列向心球面滚子轴承，对主轴的上端选择了调心滚子轴承，此轴承系列的选择提供了很大的轴向力和径向力，对主轴的支撑提供了很大平稳性，提高了整个机械的稳定性，同时机械性能提高。2.3.3 传动系统的选择方案一：使用变速箱的传动，虽然结构在外观上看比较紧凑，使用的寿命增加，但提高了设计的难度和设计的成本，并对安装有一定的要求。由于传动部件的增多势必会带来功率的损耗，增加了生产的成本。方案二：使用皮带和皮带轮的传动，起码安装有了一定的灵活性，并且在机械过载时，皮带轮可打滑，起到保护破碎机和电机的作用，还可减少了工作中的噪声和振动，有利于增加机械的稳定性。不过皮带容易磨损，如果有一条皮带损坏则需要更换全部的皮带，因此这方面增加了投入。总的来说我这次设计的是采用了第二种方案，用皮带和带轮传动。2.3.4 总体方案1) 单电机通过皮带和皮带轮传递动力；2) 主轴采用主轴的下端选择了推力向心对称球面滚子轴承，双列向心球面滚子轴承，对主轴的上端选择了调心滚子轴承支撑；3) 转子采用反击转子；4) 筒体采用内装螺旋衬板。153 立轴反击式破碎机转速的计算与确定根据矿山机械2002.10 期可确定转子的转速的选择范围为60/(m)*0.8(R3*R3)-(R1*R1)+m1(R3-R1)+2(R2-R1)/H(R3*R3)-(R1*R1)*sqrt(2gh+gH)+2ghn60/9m* (R3*R3)-(R1*R1)+m01(R3-R1)+2(R2-R1)/H(R3*R3)-(R1*R1)*sqrt(2gh+gH)+2gh式中 R1-反击转子的半径，m R1=0.665mR2-反击板所在圆周的半径，m R2=0.665mR3-反击转子外缘的半径，m R3=0.875m1-反击板的厚度，m 1=0.08m2-反击板架的厚度，m 2=0.06mh-进料口下缘至反击转子上缘的距离，m h=0.4mH-反击板的高度，m H=0.4mg-重力加速度，m/(s*s) g=10 m/(s*s)通过上述式子和数据可求的372n458 (rpm)为了提高破碎效率，提高生产量，我在这次设计中选择转子的转速为 n=456rpm.3.1 电机的选择3.1.1 计算功率的确定N=M*n/(9550)= 1828*456/（9550*0.97）90(kW)式中 n-立轴反击式破碎机转子转速，r/min-支撑轴承工作效率，=0.97163.1.2 电机的选择电机的选择是个及重要又复杂的问题，若选择的过大即出现“大马拉小车”情况，一方面电机的容量得不到充分的利用；另一方面电机在低效率，低性能状态下进行，这样使电机的运行费用增加。若选的过小即出现“小马拉大车”情况，会使电机严重发热甚至烧毁。因此，合理选择电机是立式破碎机正常运行的重要保证。转子消耗的功率根据上述计算可得：N=90kW由于是用皮带传动，皮带的功率传动效率 =0.95电机的功率为N=N/0.95=94.7 kW选择电机的原则A要保证破碎机的正常工作的额定负载；B防止破碎机过载被卡死，电流突然的增大，烧毁电机本身，在选择电机功率时要考虑到。通过上述的分析和数据的计算，查机械设计手册可知选 Y315M2-6 型的电机符合本次设计中电机的要求。电机的有关技术参数：额定功率 110 kW 电流 204A 转速 980rpm 效率 93% 功率因数 0.88 额定转矩1.6Nm 最大转矩 2.0Nm3.2 立轴反击式破碎机的破碎腔的设计破碎腔是破碎物料的地方，受到很大的冲击力，如果不加衬板物料将会对内壁直接进行磨损，如果磨损了筒体，通过更换筒体的方式来维持正常工作，就会带来很大的成本，所以必须在内壁加以衬板。通过转子的直径为 1750mm，每级转子的高度为 400mm,出料粒度5mm 在此设计中设计的筒体的直径为 1880mm筒体设计结构特点：1) 材料采用 45 钢，厚度为 30mm.2) 筒体里带有螺旋衬板，对筒体来说起到保护筒体的作用，但必须上下左右都与筒体17相吻合，以免陋出筒体本身造成磨损。3) 筒体分为对开式，折页和活节螺栓连接，这样有利于打开筒体检修更换内部的零部件。4) 筒体上下用发兰连接上端盖和底座。5) 整个筒体为焊接组合件。筒体结构如图所示：图 3.2 筒体3.3 轴承座的设计轴承座的设计主要考虑因素是轴承的安装，润滑，其具体的尺寸要根据主轴，和轴承等进行设计。本次主轴的转速为 456rpm, 机械的发热比较严重，所以要注意润滑油的更换，这样有利提高轴承的散热度。下轴承的结构如图所示：18图 3.3 轴承底座的结构简图轴承座的结构特点：1. 下轴承座里的轴承润滑方法是通过一根加润滑油的油管进行加油，架设在底座上，此油管为无缝钢管，这样提高了物料下落时对油管的磨损。在轴承座的底部有陋油孔，这样就有利于频繁的更换润滑油。2. 轴承座的材料为 QT500-7.3. 上轴承座为上端盖，这样就简化了设计结构有利于密封。3.4 进料口的结构设计1. 进料口设计在上端盖的主轴孔两边。2. 尺寸大小为 555X250 开口大有利于物料进入时的通畅。3. 设计为两个可很大的提高了生产的效率。同时物料口可接多种物料输送设备，这样可进行生产线的布局。4. 进料口设计在上端盖的上面物料可以自由的落入破碎腔，减少了进料用的动力。再着，物料落到反击转子时有一定的下落速度，受转子碰撞后有很大的绝对速度，有利于物料的反击破碎，提高了破碎的力度。193.5 皮带和皮带轮的选择根据传递的功率至少要 110kW，转子的转速为 456rpm，电机的转速为 980rpm，查机械设计手册第二版 中册 选择皮带为 D 型的 9 根。小带轮的确定：由 D=80mm, 则 L=(1.5-2)D=135mm 由 Z=9, e=37.5, f=24 则 B=(Z-1)e+2f=348mm查机械设计手册第二版 中册 P232 表 8-12 得 d=453mm,查机械设计手册第二版 中册 P232 表 8-11 得 ha=8.5mm则 de=d+2ha=470mm大带轮的确定和小带轮的确定基本相同，在这就不在说明，只是在这由于带轮较大所以选择椭圆轮辐式的大带轮。基本的技术参数如下：de=1010mm d=993mm L=250mm B=348mm D1=260mm 定中心距：初定中心距 aomin=0.55(d1+d2)+h=814.3mmaomax=2(d1+d2)=2892mm初定胶带节线长度 Lop=2ao+(d1+d2)/2+( d2-d1)*( d2-d1)/4ao当 aomin=814.3mm 时 Lopmin3988mm 此时查机械设计手册第二版 中册 P225 表 8-2Lop=3226mm当 aomax=2892mm 时 Lopmax8079mm此时查机械设计手册第二版 中册 P225 表 8-2Lop=8076mm计算中心距：a=ao+(Lp-Lop)当 aomin=814.3mm Lopmin3988mm Lop=3226mm则 amin=52.3mm当 aomax=2892mm Lopmax8079mm Lop=8076mm则 amax=2889mm所以在本次设计中我所选的中心距为 a=2400mm皮带的内周长度为：L=4500mm203.6 立轴反击式破碎机的主轴设计方法主轴的强度设计：载荷的确定立式破碎机转子对物料的冲击力为Ft=mVe/t (1)式中 m-喂料块的平均质量，kgVe-受冲击后料块的速度，m/tt-转子对物料的平均冲击时间，s由碰撞理论Ve=(1+k2)vt=2.48r/v (2)式中 k2-物料弹性恢复系数，k2=0-1 从有关手册中查取v-转子外侧圆周速度，m/sr-喂料块半径，m将式（2）代入式（1）得 F1=m(1+k2)V*V/(2.48r) =(80000/3600)*(1+0.5)*(n/30)* R2*(n/30)* R2 /(2.48r)=1310.6(3)带传动作用在轴上的压力为：Fc=2Z/Fosin(/2) =3745.38 (N) (4)式中 Z- 带的根数，Fo-单根带的张紧力，其数值为 Fo=(2.5/K-1)500N/Zv+q*v*v/g (N)K-包角影响系数， K=0.95q-三角带单位长度上重量， kg/mv-带速， m/sg-重力加速度， 9.8m/s*s-主动轮包角 =180 度-（D2-D1）60 度/a=166.5 度D2,D1-电机带轮和转子皮带轮直径， m21a-电机带轮和转子皮带轮中心距， mN-作用在主轴带轮上的传动功率，可由电机功率和传动功率求得，kW带传动作用在主轴上的扭距为MT=N/w=1828 (Nm) (5)立轴反击式破碎机第二级转子主要用于细碎，因而可近似的认为其所受物料的作用力为第一级转子的 1/5。由于压条衬板的存在，故转子底部与物料之间既存在挤压力又存在摩擦力，此部位作用力计算起来十分复杂且不准确，故将其考虑在物料对转子的作用力内。由于带传动的中心距足够大，故其作用方向与连心线的偏差可忽略不计。由于进料口的设计，物料对整个转子上的分布是不均匀的，由于为四排打击板，反击力分布如图所示：图 3.5 反击力分布主轴下端两轴承可看作一个轴承，在受力分析时它们受到的力为 R5x,R5y.主轴的受力如图：22强度计算：轴承的支反力如图可算得轴承的支反力为R2x+R5x+0.1F1-0.3F1+0.02F1=0R2y+R5y-Fc+F1-0.1F1+0.2F1-0.02F1=0-0.2F1(l3+l4)-0.04F1l4+R1x(l2+l3+l4)=0Fc(l1+l2+l3+l4)-0.9F1(l3+l4)-0.18F1l4-R1y(l2+l3+l4)=0整理得R2x+R5x-0.18F1=0R2y+R5y-Fc+0.18F1=00.2(l3+1.2l4)F1-R2x(l2+l3+l4)=0Fc(l1+l2+l3+l4)-0.9(l3+1.2l4)F1-R2y (l2+l3+l4)=0由 F1=1310.6N l1=0.28m l2=0.765m l3=0.55m l4=0.478mFc=3745.38N解得:R1x=164.26(N)23R1y=3591.10(N)R2x=0.2(l3+1.2l4)F1/( l2+l3+l4)=294.518/1.793=164.26(N)R2y=Fc(l1+l2+l3+l4)-0.9(l3+1.2l4)F1/( l2+l3+l4)=3591.10(N)R5x=(0.18l2-0.02l3-1.02l4)F1/( l2+l3+l4)=-263.80(N)R5y=Fcl1+0.18(6l2+l3-l4)F1/( l2+l3+l4)=1198.28(N)(2)扭距图 由于 MT=1828Nm D1=D2=1.750m第一转子处MT3=MT-0.55D1F1=1828-1261.45=566.55Nm第二转子处MT4=MT-0.55D1F1-0.11D2F1=1828-1261.45-252.29=314.26Nm式中 D1,D2 分别为转子最外侧直径，m（3）弯矩图在 XOZ 平面中弯矩：M3Z=R1xl2=125.66NmM4Z=R2xl4=343.64Nm其弯矩图如图 c 所示。在 YOZ 平面中弯矩：M2y=-Fcl124=-1048.71NmM3y=-Fc(l1+l2)+R1yl2=-1166.73NmM4y=R2yl4=1716.55Nm其弯矩图如图 d 所示。合成弯矩：M2=sqrt(M2y*M2y+M2x*M2x)=Fcl1=1048.71NmM3= sqrt(M3y*M3y+M3x*M3x)=sqrtR1xR1x*l2l2+R1yR1yl2+Fc(l1+l2)* R1yR1yl2+Fc(l1+l2)=4443.76NmM4=sqrt(M4y*M4y+M4x*M4x)= sqrt(R2x*R2x+R2y*R2y)l4=1718.34Nm其弯矩图如图 e 所示。危险截面的确定通过受力分析，现场工业调查和立轴结构，可将立轴截面 C 即上转子所在的位置确定为危险截面。危险截面处的合成弯矩，扭距为M3= sqrt(M3y*M3y+M3x*M3x)=sqrtR1xR1x*l2l2+R1yR1yl2+Fc(l1+l2)* R1yR1yl2+Fc(l1+l2)=4443.76NmMT3=MT-0.55D1F1=1828-1261.45=566.55Nm由变形能强度理论，危险截面的计算弯矩即当量弯矩为M=sqrt(M3*M3+3MT3*MT3)=45500.82Nm25由于立式破碎机转子旋转速度较高，惯性较大，影响主轴受力的因素较多且计算不十分精确，参考文献，取主轴设计的安全系数 n=20.-3.5。当立式破碎机规格较大时，n 取大值。若主轴的材料强度已知，则其许用应力为=/n则危险截面处轴的最小直径为do=sqrt(2M/)200mm主轴的结构简图：主轴的结构简图通过上述计算主轴满足工作要求。注：1，本计算方法来自矿山机械 1999.10 期，所用公式是主轴强度设计方法，可方便的用于主轴的设计计算。2 安装时严格按照有关的操作规程进行，或对主轴进行动平衡，则附加在主轴上的惯性力等于 0。因此计算比较简单，但是此时所用的安全系数应响应的加大。3.7 电机架的设计特点电机架的设计是根据电机的的安装尺寸来设计的，上面开有长型螺栓槽可使电机在电机架上上下运动，实现对小皮带轮的上下调节，以便调节皮带。电机架安装在电机的底座上，电机底座是用钢板焊接而成，电机架可在电机底座上左右运动，螺栓固定，这样可以调节两皮带轮的中心距，以便调节皮带的松紧度。3.8 润滑方式和润滑脂的选择主轴的轴承采用油脂润滑，上轴承定期加润滑油，可从上端盖加入。下轴承加润滑油是通过破碎机底座上的油管加入，由于主轴下端的轴承承受很大的载荷，工作时热量产生比较严重，所以更换润滑油的次数要比上轴承频繁，以便更好的润滑轴承，26提高散热的效率，保护轴承。同时在轴承座的底部开有陋油孔，以便把轴承座里的的润滑油放掉。立轴反击式破碎机是强碰撞破碎物料的机械，因而主轴的温升大，轴承的工作环境差，因此在选择润滑时我选择了纳基润滑脂。查机械零件设计手册P601 表 3.14-8 可知 ZN-3 润滑脂的性能参数为滴点146针入度 1/10mm 25使用温度110根据机械设计手册P10-39 的公式轴承消耗润滑脂的量为Q=0.025DN(k1+k2)式中 D-轴孔直径，cmN-系数，N=2.5K1- 系数，取 k1=5K2-系数，取 k2=1则 Q 双=0.02531*2.5（5+1）=36.5ml/班Q 推=Q 双=36.5ml/班Q 调=0.02531*2.5（5+1）=36.5ml/班Q 上= Q 调=36.5ml/班 Q 下=36.5ml/班*2=73 ml/班根据机械设计手册P10-5 选择 A100 油杯容量 100ml计算确定加油时间：上轴承 n=100/36.5=2.7即每两班加油一次。下轴承 n=100/73=1.4即每班加油一次。27总 结通过三个月的毕业设计，利用大学里学过的知识，再加上指导老师的指导，在这次设计中完成了 1750 立轴反击式破碎机的破碎，时间仓促，可能在设计的其中难免有不合理的地方，希望大家能给我提出宝贵的建议想法，更好的改进此机械的设计方案。在本次设计中，应用了很多学科的知识，首先包括机械的，还有材料的等等。设计中培养了真确的设计思想，勇于创新探索，实事求实，团结协作，艰苦奋斗的精神。了解了国家当前的有关技术经济的政策，并队机械设计的新发展有所了解，具有运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料的能力，掌握了典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本锻炼，还掌握通用机械零件的设计原理，方法和机械设计的一般规律，进而具有了综合运用所学的知识，研究改进或开发新的基础件及设计简单的机械的能力。在材料方面，为以后从事产品的设计，制造，运行，维护等工作时，都要考虑的材料的选择，应用与加工等问题进行科学系统的分析并予以全面正确的解决。在本次设计中，了解了很多材料的成分，结构，工艺及外界条件如温度，环境等改变其性能的影响，还掌握了工程材料的基本特性和应用范围。并通过广泛的取材，分析零件结构工艺性，成型工艺适应性，加强了在质量，成本，环保，竞争等各方面的意识。在设计构思上，我总结了三大步，即创意，构思和实现。创意就是提出一个新的产品为目标，具体的做法就是认识需求和界定目标，重点放在新颖性，这必须具有潜在的需求，和市场价值，前景。