锤式破碎机 毕业论文.doc

毕 业 论 文 题目 题目 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 专业 专业 化工设备维修技术化工设备维修技术 班级 班级 学号 学号 撰写人 撰写人 指导教师 指导教师 评阅人 评阅人 20 12 年年 04 月月 01 日日 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 2 摘摘 要要 本文通过对破碎机的设计同时介绍了破碎机的种类 工作原理及其主要参 数 并详细的分析了破碎机的构成 以及破碎机的日常维护和基本安全操作规 程 并分析了破碎机的日常检修及其常见故障分析 通过自身的实践 更加的 认识到对破碎机专业理论知识的学习 提高操作技能 了解破碎机的内部构造 大概了解破碎机的客观运用 叙述了利用传统的方法 结合先进的知识 科学 的逻辑思维方法来客观的阐述分析破碎机出现的一般事故以及设计的心得体会 关键词 关键词 破碎机 单转子 轴 破碎机 单转子 轴 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 3 目目 录录 摘摘 要要 2 2 第第 1 1 章章 前言前言 5 5 1 1 破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型 5 5 1 1 1 破碎机的类型 5 1 2 锤式破碎机的优缺点 5 5 1 2 1 锤式破碎机的优点 5 1 2 2 锤式破碎机的缺点 5 1 3 锤式破碎机的规格和型号 6 6 第第 2 2 章章 单转子锤式破碎机的工作原理及结构分析单转子锤式破碎机的工作原理及结构分析 7 7 2 1 单转子锤式破碎机的工作原理 7 7 2 2 单转子锤式破碎机的结构分析 8 8 第第 3 3 章章 单转子锤式破碎机主要参数计算单转子锤式破碎机主要参数计算 1111 3 1 锤式破碎机的转子的参数计算 1111 3 1 1 转子直径 11 3 1 2 转子转速 11 3 1 3 转子长度设计 11 第第 4 4 章章 单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计 1313 4 1 垂头设计与计算 1313 4 2 主轴的设计与强度计算 1414 4 2 1 轴的材料的选择 14 4 2 2 轴的结构设计 15 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 4 4 2 3 轴的弯扭合成强度计算 17 第第 5 5 章章 破碎机的使用注意事项破碎机的使用注意事项 2020 参考文献参考文献 2121 致谢致谢 2222 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 5 第第 1 章章 前言前言 1 1 破碎机和锤式破碎机的破碎机和锤式破碎机的工作原理及类型工作原理及类型 1 1 1 破碎机的类型破碎机的类型 按转子的数目 分为单转子和双转子两类 按转子的回转方向 分为不可逆式和可逆式两类 按锤子的排列方式 分为单排式和多排式两类 前者锤子安装在同一回转 平面上 后者锤子分布在好几个回转平面上 按用途的不同 分为一般用途和特殊用途两类 按锤子在转子上的连接方式 还可以分固定锤式和活动锤式两种 固定锤 式主要用于软质物料的细碎和粉磨 用于粉磨的称为粉磨机 1 2 锤式破碎机的优缺点锤式破碎机的优缺点 1 2 1 锤式破碎机的优点锤式破碎机的优点 构造简单 尺寸紧凑 自重较小 单位产品的功率消耗小 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 成立方体 过度破碎现象少 工作连续可靠 维护修理方便 易损零部件容易检修和拆换 1 2 2 锤式破碎机的缺点锤式破碎机的缺点 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 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 6 1 3 锤式破碎机的规格和型号锤式破碎机的规格和型号 锤式破碎机的规格用转子的直径 D 和长度 L 来表示 如 1000mm 1200mm 的锤式破碎机 表示转子的直径 D 1000mm 转子的长度 L 1200mm 常见的型号 有 不可逆式的 800mm 600mm 1000mm 800mm 1300mm 1600mm 1600mm 1600mm 2000mm 1200mm 可逆式的 1430mm 1000mm 1000mm 1000mm 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 7 第第 2 章章 单转子锤式破碎机的单转子锤式破碎机的工作原理及结构分析工作原理及结构分析 2 1 单转子锤式破碎机的工作原理单转子锤式破碎机的工作原理 电动机靠皮带带动主轴 4 主轴将动能传递给锤架 3 锤架上固结销轴 销 轴铰接锤头 带动锤头一起运转 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 1 筛条 2 锤头 3 锤架 4 主轴 图 2 1 锤式破碎机示意图 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 8 2 2 单转子锤式破碎机的结构分析 1 筛架 2 锤头 3 锤架 4 销轴 5 主轴 6 筛架调节装置 7 检修门 图 2 2 锤式破碎机的总体结构示意图 我的毕业设计课题是单转子 多排锤头 不可逆式锤式破碎机的执行系统 设计 它主要由机壳 转子 蓖条 打击板 锤头 衬板等组成 1 机壳 如图 2 2 所示 机壳由上机体 下机座组成 机体和机座是焊接体 上机 体开有进料口 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 下机座的左右两侧面都开 有一个检修孔 为了便于检修 更换锤头方便 上机座前后面也对称的开有检 修孔 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 9 2 转子 如图 2 3 所示 转子由主轴 圆盘 锤架 销轴 锤头等组成 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 转子支承在两个调心滚动轴承上 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 主轴的一端用带轮连接电动机 同 时作为飞轮 储存能量 图 2 3 转子结构示意图 3 主轴 主轴是支承转子的主要零件 冲击力由它来承受 因此 要求其材质具有 较高的韧性和强度 所以我选择 45 调质处理 其断面为圆形 且有平键和其他 零件连接 示意图如 2 4 所示 图 2 4 主轴示意图 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 10 4 打击板 打击板的作用是承受被锤头击出的物料在其上破碎 同时又将碰撞破碎后 的物料重新弹回破碎板 再次破碎 因此 板的形状 结构 对破碎率影响极 大 打击板表面有折线形和渐开线形等 折线形结构简单 但不能保证最有效 冲击破碎 而渐开线形冲击板 物料都是垂直方向进行冲击 破碎效果最好 但是由于渐开线板制造困难 而折线又无法达到最佳效果 为达到排料面积大 成品率高 低能耗 我将打击板设计成如图 2 5 所示 大粒度的物料在锤头的 作用下被抛射到上腔打击板上 进撞击后粉碎 部分粉碎后符合粒度要求的物 料可直接排出 因此增加排料面积 避免了物料在机器的过度粉碎 提高了成 品率 又减少其在机器中停留的时间 减少了机器的运行负荷 降低能耗 图 2 5 打击板的装配和结构 5 锤头 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 锤头是易损件 经常需要更换 为减少更换所需时间和劳动强度 我采用组合式锤头 可以采 用如图 2 2 所示的锤头 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 11 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 第第 3 章章 单转子锤式破碎机主要参数计算单转子锤式破碎机主要参数计算 3 1 锤式破碎机的转子的参数计算锤式破碎机的转子的参数计算 3 1 1 转子直径转子直径 转子直径可按最大料块尺寸来确定 转子直径根据 公式 max 1 2 5 DD 式中 最大进料粒度 300mm max D max D 由于我所设计的锤式破碎机属于中型 可选系数为 2 7 取中间值 所以 D 300 2 7 820mm 3 1 2 转子转速转子转速 锤式破碎机的转子转速可按圆周速度来设计 根据 公式 60 nvD 式中 v 转子圆周速度 m s D 转子直径 m 转子圆周速度一般在 18 70m s 之间选取 对中小型破碎机 取 v 25 70m s 而转速在 750 1500r min 对大型破碎机 v 18 25m s 而转速为 200 300r min 速度越高 产品粒度越小 锤头 衬板和筛条磨损也越快 功 率消耗也随之增加 对机器零件的加工 安装精度要求也随之增高所以在满足 产品粒度的情况下 转子圆周速度应偏低选取 转速 v 取 40m s 则 n 931r min 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 12 3 1 3 转子长度设计转子长度设计 生产率与锤式破碎机的规格 转速 排料 条间隙的宽度 给料粒度 给 料状况以及物料性质等因素有关 根据 公式 Q L KDP 3 3 式中 Q 生产率 t h D 转子的直径 m P 物料的密度 1 6t 3 m 取 K 38 得 m 50 L1 38 0 82 1 6 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 13 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 14 第第 4 章章 单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计单转子式锤式破碎机的主要零件结构设计 4 1 垂头设计与计算垂头设计与计算 a 轻型 b 组合式 c 整体中型 d 轻型板式 图 4 1 锤子形状 一 一 锤头的改进锤头的改进 1 锤头 2 螺母 3 螺栓 4 锤柄 图 4 3 改进的锤头 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 15 如图 4 3 所示 锤头主要由三部分构成 主要是锤头 锤柄和连杆 三者 仅靠普通螺栓连接 主轴高速运转时 能产生很大的离心力 而锤头只靠螺栓 接触面产生的摩擦力来抵抗 锤头会上下移动 锤架的结构设计与计算 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 7 个锤架和 2 个圆盘 2 个圆盘共有的特点是 一侧设置了圆螺母和 止动垫片 另一端用轴肩定位 这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 锤头和锤架之间的间隙除了通过削轴连接 为了保 护圆盘的侧面 减少或尽量避免其侧面的磨损 锤架的大小取决于转子的直径 转子的直径的大小是锤架的设计大小的依据 在 3 1 1 节中已经计算出转子直径 转子的直径为 820mm 所以 圆盘的大小的取值就有了一定的范围 不妨将锤 架直径取做 460 mm 厚度取为 20mm 4 2 主轴的设计与强度计算主轴的设计与强度计算 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 4 2 1 轴的材料的选择轴的材料的选择 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 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 16 造轴尤为广泛 所示选用 45 号钢 4 2 2 轴的结构设计轴的结构设计 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 轴应有良好的制造工艺性 轴上零件的安放顺序如下 轴承 圆盘 轴套 轴承 套筒 带轮 一 一 拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案 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 轴的结构与装配如图 4 5 所示 二 二 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 轴的最左端 A B 轴段是装带轮故取 它的左端用 min 65 A B ddmm 轴端挡圈定位 右端用套筒轴向定位 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 17 图 4 5 轴的结构与装配 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时承受径向力和轴向力 而且轴比较 长 会产生弯矩 如果选用一般滚动轴承则会卡死 故选用调心滚子轴承 参 照工作要求并根据 选择轴承 22215C W33 其尺寸为65 A B dmm 故 而 右边采用轴dD T75mm 130mm 31mm 75 B C dmm 30 B C lmm 肩轴向定位 查得 22215C W33 型轴承的定位轴肩高度为 h 4 5mm 故取 84 C D dmm 右端滚动轴承也采用轴肩轴向定位 故取 75 G H dmm 30 G H lmm 84 E F dmm 3 取安装在锤架和圆盘处的轴段 D E 的直径 在 D E 轴100 D E dmm 段上有 7 个锤架和左右 2 个圆盘 相邻两个用套筒进行轴向定位 转子长度大 约是 1000mm 进行初步估算取转子长度为 左端用圆螺母加止动956 D E Imm 垫片进行轴向定位 右端用轴肩轴向定位 轴肩高度 h 0 07d 故取 h 10mm 则 轴环 E F 处直径 轴环宽度 b 1 4h 取 120 E F dmm 20 E F Imm 4 考虑到锤头与机架壁要保持一定距离 轴承座在安装时要保留一定 的安装空间 故取 130 c dF G llmm 至此 已经初步确定了轴的各段直径和长度 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 18 三 三 轴上零件的轴向定位轴上零件的轴向定位 带轮 锤架与轴的周向定位均采用平键连接 按查得平键截100 D E dmm 面 b h 28mm 16mm 键槽用键槽铣刀加工 长为 18mm 同时为保证锤架与轴 配合有良好的对中性 故选择锤架轮毂与轴的配合为 同样 带轮与轴的 7 6 H K 连接 选用平键为 18mm 11mm 180mm 带轮与轴的配合为 滚动轴承与 7 6 H K 轴的周向定位是由过度配合来保证的 此处选轴的直径尺寸公差为 k6 四 四 确定轴上圆角与倒角尺寸确定轴上圆角与倒角尺寸 取轴肩倒角为 2 各轴肩处的圆角半径为 R2mm 45 4 2 3 轴的弯扭合成强度计算 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 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 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 19 一 一 做出轴的计算简图 力学模型 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 图 4 6 轴的载荷分析图 从图 4 6 轴的载荷分析图可看出轴在 C 处所承受的载荷最大 所以此处就 是最危险截面 由于锤式破碎机外载荷很难确定 故一般可按前联邦德国海因 利希 啊 莫林算式计算 作用在轴子主轴上的相当弯矩 N m 22 dkn MMM 式中 作用在主轴上的弯矩 N m k M 1 8 kR MG L1L2L3 T 锤式破碎机的设计锤式破碎机的设计 20 转子总质量 N R G 作用在主轴上的扭矩 n M 由 pro e 分析 质量属性计算得转子质量 10 9 N R G 6 10 所以 1 36 N m k M 1 8 R G 6 1 10 9 10 8 6 10 由 公式 n M9550 p n 得 923 N m n 90 1000 M9550 931 3 10 作用在主轴上的相当弯矩 1 49 N m 6262 d M 1 36 10 0 923 10 6 10 二 二 按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度 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 6 3 1 49 10 14 9 0 1 100 C c M Mpa W 按表对于 45 号