【JX067】400×300锤式破碎机设计与研究[KT+FY]【3A0】
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【JX067】400×300锤式破碎机设计与研究[KT+FY]【3A0】,jx067,破碎,设计,研究,钻研,kt,fy,a0
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河南理工大学本科毕业设计（论文） 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 河南理工大学本科毕业设计（论文） 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 文） 目录 第 1 章 概述 . 1 . 1 . 2 . 2 . 2 . 2 . 4 . 4 . 4 第 2 章 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 . 6 第 3 章 锤式破碎机的总体及主要参数设计 . 8 . 8 . 8 . 8 子直径和长度的计算 . 9 . 9 . 10 3.3 400 3 00的结构尺寸设计计算 . 12 机功率的计算及电动机的选择 . 12 . 12 . 13 的数量计算 . 15 第 4 章 锤式破碎机的主要零件尺寸设计 . 16 . 16 . 16 . 16 . 18 进的介绍 . 19 河南理工大学本科毕业设计（论文） 进的效果 . 19 长锤头使用寿命的研究 . 19 式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究 . 20 . 23 头材质的选择及改性 . 30 . 34 . 34 的材料的选择 . 35 的最小直径和长度的估算 . 35 构设计的合理性检验 . 37 的弯扭合成强度计算 . 39 的疲劳强度条件的校核计算： . 42 . 44 . 44 . 44 承的游动和轴向位移 . 45 承的安装和拆卸 . 46 . 46 . 46 . 47 . 48 . 48 . 48 肋板的布置 . 48 第 5 章 部分零部件上的公差和配合 . 50 . 50 合的类别的选择 . 50 . 50 . 50 . 51 . 51 . 51 . 52 结论 . 54 致谢 . 55 参考文献 . 56河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 概述 内外破碎机发展情况 我国破碎机行业经过 50多年来的不断发展，已经有了长足的进步。尤其是进入 90年代以后，破碎机产销量增长迅速，加入破碎机生产的企业不断增加，使破碎机制造企业多达千余家，能够生产 0424630基本形成能够自主开发与生产的完整破碎机制造体系，其技术水平与国际先进水平之间的差距正逐步缩小。这种高速增长的局面，势必将破碎机配套件行业推向一个新的发展时期。 优质破碎机占主导 国产价格有优势 总体来看，国内同行业配套件生产技术水平不高但具有明显价格优势，特别是郑州破碎机具有十分明显的特点。国内近来逐步流行采用优质破碎机系统，采用动力换挡、换向操纵，提高操纵轻便性，驱动桥多为装载机用桥，具有技术先进、通用性高、维修性好等优点。振动轴承、行走轴承采用国产轴承。 工程机械的价格战已经使得市场可承受的心理价位越来越 低，这将给许多配套件厂家提出更高的要求，不得不走薄利多销之路。尽管配套件的销售价格和利润指标不断在降低，但与主机的指标相比仍然具有降低成本的空间，国内配套件厂家在进一步降低管理成本、提高生产效率等方面尚有潜力可挖，主机厂家与配套件厂家联合起来，共同制定价格平衡利润，一起开拓国内竞争日益剧烈的市场。 随着国内基本建设的发展，我国的市场繁荣发达形成一片红火的景象，国外各大企业都看好当今世界最有发展潜力、最有利可图的中国市场。因此，国外企业纷纷落户中国，形成了激烈的市场竞争局面。破碎机行业也不例外，最近国内出现了 一些独资、合资的破碎机制造 (及销售 )公司， 国内破碎机企业要想在市场竞争的大潮中占有一席之地，其首要问题就是提高现有破碎机产品质量和技术水平，缩小与国外先进水平的差距，尽快地赶上世界先进水平，创造我们自己优秀品牌的破碎机，不仅占领国内市场，还可以销往国外赚取外汇。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 碎机的分类 碎机的分类 、按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。 、按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机 破碎机和磨矿的主要型式 a)颚式破碎机 b）旋回破碎机和圆锥破碎 c）辊式破碎机 d）锤式破碎机 式破碎机的分类： 、按回转轴数分为：单转子和双转子。 、按转子的回转方向分：不可逆式和可逆式。 、按锤头的排列方式分：单排式和多排式。 、按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。 式破碎机的表达方法 河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 型号说明： P C - 转子工作长度 转子工作直径 - 环锤式 破碎机 河南理工大学本科毕业设计（论文） 4 式破碎机的优缺点 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=10 15） ,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。 （ 4）、进料口大 ,破碎腔高，适应物料硬度高、块度大，产品石粉少。 （ 5）、物料悬空 ,破碎功耗小。 （ 6）、新颖锤头，冲击力大。 （ 7）锤头安装可调，锤头寿命长。 （ 8）、栅格尺寸可调，产品粒度可控，颗粒形状好。 （ 9）、机箱可翻转，检修更方便。 （ 10）、方柄螺栓，抗冲击、抗磨损。 （ 11）、结构紧凑，机器刚性强。 （ 12）、零件体结构 ,搬运、安装方便。 （ 14）、冲击、反击、撞击 (石打石 )破碎功能全 ,生产效率 高 ,机件磨耗小 ,综合效益显著。 式破碎机的缺点 ： 、主要工作部件，如：锤头、蓖条、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象十分坚硬时，磨损更快。 、破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。 、含水量 12%的物料，或较多的粘土，出料篦条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。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 第 2 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，物料小于篦条缝隙的，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 碎的目的和意义 、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。 石的力学性能与锤式破碎机的选择 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，若用河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 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。 由于不同物料的性能组织个有区别，因此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。 碎过程的实质 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。 常用的机械破碎矿石有以下几种方法： 压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压应力达到其抗压强度限而破碎 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。劈裂的原因时由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限。 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。 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限时，矿石即被粉碎。 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而被破碎。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 矿石的破碎和磨碎方法 a）压碎 b）劈裂 c）折断 d）磨碎 e）冲击破碎 矿石的破碎方法主要根据矿石的物理力学性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的。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的破碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。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破碎效果。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 第 3 章 锤式破碎机的总体及主要参数设计 式破碎机的总体方案设计 初始数据要求： （ 1） 破碎能力为 3到 10吨。 （ 2） 破碎机转子的转速 1450 r （ 3） 破碎机的最大物料给料粒度为：小于 100（ 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。 破碎机的破碎对象是：石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料，本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机，下表为国内现有生产情况，由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、支架、衬板等组成。 碎机的工作参数设计计算 料口的宽度和长度 （ 1）给料口宽度： B=（ 于00 由非标准机械设备设计 B=110设计取 B=120 （ 2）给料口长度： L=（ B， B=150 =200石最大粒度用正方体计算是最大方向上的长度为正方体对角线，长度为 符合要求 此处取 L= （ 3）排料口尺寸 b 河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 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，要求出料粒度为 10品的平均粒度为间隙的 1 5到 1 3之间，取 b=40 子直径和长度的计算 转子直径 D，由非标准机械设备设计中 d= 单转子时候 ）（ d 给料粒度， D 转子直径 本设计为单转子多排锤破式碎机，固 60 ）（=400 因为 取 L，则有 L=300 子转速计算 锤式破碎机的转子转速按所需的圆周速度计算，锤头的圆周速度根据被破碎物料的性质、破碎产品的粒度、锤头的磨损等因素来确定。一般圆周速度取 15s,此处取 30m/s。 按公式 60r 来计算。 式中 V 锤头的圆周速度（ m/s） D 转子的直径（ m） n=1433r/般中小型破碎机转速为 750到 1500 r ，速度越高，产品的粒度越小。锤头及衬板、蓖条的磨损越大。功耗增加。对机器零部件的加工、安装精度要求随之提高。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 碎机型号选择 经计算表格中确定为型号 400 3 00，所以次设计选择型号为 400 3 00 的设计 规格与性能参数表 规格型号 转速 进料粒度 出料粒度 产量 重量 功率 外型尺寸 00 1450 100 10 311 900 670860 50 1250 100 15 51200 1114 1114 00 1000 220 15 522 1055 1022 1122 00 980 350 15 1055 1360 1330 1020 00 980 350 15 1075 1440 1740 1101 00 1000 400 13 20115 3514 2230 1515 河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 环锤式破碎机技术参数 : 型号 进料粒度( 出料粒度( 产量 (t/h) 转子转速 (r/ 电动机 重量 (t) 外型尺寸( 型号 功率 =200 =30 8960 810=200 =30 16970 11 980=200 =30 22970 15 1050=200 =30 30980 30 1350=200 =30 70740 45 1750=300 =30 160740 90 2100=300 =30 300740 155 2700=350 =30 620740 355 4965=400 =30 800 595 400 6333经计算 表格中确定为型号 400 3 00，所以次设计选择型号为 400 3 00 的 河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 设计 3.3 400 3 00 的结构尺寸设计计算 机功率的计算及电动机的选择 电机功率的消耗取决于物料的性质、给料的圆周速度。破碎比和生产率。目前，尚无一个完整的计算公式，一般根 据实践经验和实验数据，根据经验公式进行计算： 式中： m） m） r/ K 值在 间。取 K = 查 看机械设计手册 2160率 功率因素 量 115传送带传动比 i=2 电动机型号 额定功率/载转速/(r/堵转转矩 最大转矩 1 2930 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。 定输送带的型号 由表可查到，根据计算功率 经过查表得， 式中 p 名义传动功率。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 工作情况系数。 再查机械设计，破碎机启动为重载荷启动。表 8k 取 可以计算出计算功率 由图 8查出带的型号为 算带 轮基准直径和带速 根据 使 =200 带速 ： 式中： 传动比 i ： 1） 子）的基准直径=4002） 辐、和轮毂组成。 根据轮辐机构的不同， 板式、孔板式、椭圆轮辐式。 带轮基准直径 （ 332 930转子电机 m/60 nd 河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 直径， ，可采用实心式；当 时，可采用腹板式；当 ，同时 1 D 时，可采用孔板式 ；当 时，可采用轮辐式。 此处采用孔板式带轮。 3） 带的型号相对应，查表 8槽型 e 32 34 36 C 6 - 315 - 般不应超出外带轮外圆，也不应与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度 4） 带的中心距 1）根据公式 8（）（ ，初定中心距为 800 （ 2）由式子（ 8算所需的基准直径 由表格 8500 （ 3）按式 8a （ 4）小带轮包角 1 2 ）（）（文） 15 的数 量 计算 1）单个 由00r/ 查表 8 r/ 和 i=2机器 带查表 8P 由表 8K，表 8K 于是： ）（）（ 2）计算 z 此处取 4根 V 带。 55 5250 08002 ）（ 90166828 （）（ 文） 16 第 4 章 锤式破碎机的主要零件尺寸设计 子的直径与长度： 由锤式破碎机的型号规格，知道转子的直径 来表示，所以转子的直径D=400子的长度 L=300 头质量的计算： 锤式破碎机器质量可分为重型、中性和轻型三种。如下图示 重型锤头 中型锤头 轻型锤头 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。河南理工大学本科毕业设计（论文） 17 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，要破碎中等硬度的物料，可以采 用如上图所示的形状。 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。 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。 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。假设破碎物料是石灰石（ 石灰石（ 属碱性岩石。其主要成分是碳酸钙，理论成分含量为： 6%， 4%。莫氏硬度为 3，密度为 灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结 性能，不溶于水，易 溶于饱和硫酸，能和强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出 ，为立方状是质量为 27为圆形则质量为 大块物料质量 27 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 ) 河南理工大学本科毕业设计（论文） 18 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) 若锤头与物料是弹性碰撞。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 =是， m 只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量和锤头的转动惯量求得， 2
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