毕业论文立轴冲击式同步破碎机的总体设计.doc

毕业论文题 目 立轴冲击式同步破碎机总体设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0708 学 生 封连政 学 号 20070403043 指导教师 赵方 二一 一 年 五 月 二十七 日1 前言本设计的题目为立轴同步冲击式破碎机总体设计。要求：破碎机理的分析：总体结构设计、进料装置、卸荷带轮等主要零件的设计和计算；要求结构合理，运转平稳；能量消耗小，润滑可靠；安装维修方便。此次设计的立轴冲击同步破碎机利用冲击的作用对物料进行破碎。其工作部件为装有同步打击板的高速旋转的转子，物料通过入料口进入，在转子的回转区内受到同步打击板的冲击，并且被高速抛向衬板，使物料再次受到冲击。在上述过程之中，物料之间还有相互碰撞撞击的作用。由于物料受到同步打击板的打击，衬板的冲击以及物料之间的碰撞，促使物料不断产生裂缝、松散而致粉碎。最后，当物料粒度小于衬板上小孔之间的缝隙，加工的物料便从底部出料口卸出。1.1 国内外的研究现状 随着建筑行业所用到的矿石量的不断增加，物料加工的重要工序破碎作业显得尤为重要。近年来，国外对破碎方面的研究十分活跃，这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的。在先进的工业化国家，破碎设备已进入成熟、配套、完善的阶段，设备研究朝着同步破碎的方向发展。自20世纪80年代以来，我国破碎工程的研究较为活跃，其主要目标在于提高破碎过程的效率和满足工业上某些物料产品的粒度要求。80 年代中期，开始对破碎机大规模的研究。当时，我国主要以引进国外先进的设备和技术为主，同时，国内技术人员进行大量研究开发工作，经过十几年的努力，国内已能生产各种用途的破碎机，有的设备在性能上已接近国外同类设备的水平。但总的说来,与国外的先进技术设备相比，我国的破碎技术仍存在一些问题:（1）已研制出的不同型号规格的破碎设备中，有些在材质、加工精度和结构设计等方面，与国外先进设备相比还有一定差距；（2）产品的深加工档次低、系列少，对用户的需求针对性差；（3）缺少高效的设备与破碎设备配套。其发展方向：（1）结构简单、稳定性高、成本低、操作简单。（2）新型耐磨材料的应用。（3）同步破碎机仍是主要研制方向。（4）完善现有的破碎设备及工艺, 使其性能更优越。1.2立轴冲击式同步破碎机基本结构立轴冲击式破碎机的基本结构：入料仓、破碎腔、转子、电机、挡油环、落料仓、机体支架。1.3立轴冲击式同步破碎机的工作原理冲击式同步破碎机的破碎作用主要有：1. 自由破碎 进入破碎腔的物料，立即受到高速同步打击板的冲击，以及物料之间的相互撞击，同时还有打击板与物料之间的摩擦作用，在这些外力的作用下，使进入破碎腔的物料得到破碎。2. 反弹破碎 被破碎的物料实际上不会是被无限制地分散的，而是被集中在一个区域之内，由于转子的高速运转和同步打击板的冲击作用，使物料获得了高速的运动速度，然后撞击在衬板上，使物料进一步得到破碎。1.4立轴冲击式同步破碎机的优缺点（1）立轴冲击式同步破碎机是一种新型高效的破碎设备，它有以下优点：1. 结构简单，维修方便，工作的时候稳定，不会因机器长时间工作而震动，不需要笨重的基础。2. 能够充分的利用同步冲击的破碎作用，粉碎的效率高，产量高，成本低，产品粒度均匀。3. 破碎比大，普通破碎机一般为20左右，而它可以达到60以上甚至可以高达150，可以简化生产流程，减少成本。（2）立轴冲击式同步破碎机缺点：1. 同步打击板和衬板磨损较严重，其更换频繁，尤其是在破碎坚硬物料时，磨损就更快。2. 需要严格控制入料的粒度，以防转子损坏，其防堵性能较差，不太适宜破碎粘性和塑性物料。1.5立轴冲击式同步破碎机的用途 冲击式破碎机已经广泛应用在石棉、冶金、水泥、玻璃、化工及火力发电等工业部门之中，其特别适合于破碎中等硬度的物料，在建材工厂之中，其主要用于对煤、砂石、石灰石、水泥熟料等物料进行破碎，由于其有很多比锤式破碎机更多的优越性，在一些中小型的企业厂矿之中来代替颚式辊式和圆锥式破碎机。2立轴反击式破碎机的总体设计2.1立轴冲击式同步破碎机的主要零部件转子 转子是立轴破碎机中起主要作用的部件，按结构形式可分为整体式(即铸造而成)和焊接式两种。体式转子的刚性和平衡较好，但制造周期较长;而焊接式转子制造周期短，但刚性较差。但不管如何，转子必须要适应破碎各种物料、甚至大块物料的需要。此转子为整体式，并且在转子周围焊接上同步打击板，在转子把物料甩出时击打物料，使物料达到破碎速度，从而完成破碎。主轴 主轴是转子中的关键零件，在运行中，转子内部所受物料的冲击力、破碎力等均由主轴来承受。因此主轴的材质及技术要求如热处理等均较高，即主轴必须要有较高的强度和一定的韧性，因此主轴的安全系数一般均要求较大。主轴的材质一般可选择为45钢。如果为了增大安全系数，可以选择40 Cr或者更好的材料。破碎腔 筒体由两个对开的半圆壳体构成。破碎腔有查看门，以便更换各种易损件和检修。筒体上端连接上盖，下端连接底座。上盖上有进料口，机座内是空的，破碎好的物料就由机座下落料仓流出。由于上盖与机座及筒体三者的定位正确与否，与主轴安装是否同轴有密切关系，故上述零件的设计和加工时，必须仔细考虑其形位公差的问题，否则要引起主轴无法安装或者设备极易损坏或者根本无法运。这将带来很大损失。进料和出料装置 进料装置和出料装置是同步破碎机中的关键零件，完成石料的进出，控制最大入料量和最小入料量。由于物料对进料和出料装置的磨损比较大，需要硬度强的材料制造。2.2设计内容破碎机理的分析：总体结构设计、进料装置等主要零件的设计。要求结构合理，运转平稳；能量消耗小，润滑可靠；安装维修方便。最大入料（mm）功率（KW）叶轮转速（r/min）处理量（t/h）60264-320850-1450160-300首先对立轴冲击式同步破碎机总体构造的认识，根据传统立轴式破碎机的理解添加上同步功能，计算同步过程中转子的转速，叶轮的转速，最大入料，电机的功率和处理量。分析破碎过程，确定各破碎过程中所要达到的条件，确定进料、转子、破碎腔、出料、传动系统和机架各部分的布局、衔接及结构设计。从而确定破碎机所需的材料和破碎指标，在较易受磨损的部位，受损的部件非常小，因而可用硬度高的金属制造， 其费用较低，底部驱动部分要求重量较轻，结构紧凑，以便于在现有的或新的工作流程中进行安装，设计时进料口足够大，这样沿自然界面对矿物进行破碎可获得较高的粒度破碎比，并能生产出成形好的产品颗粒。在整体设计中，根据各方面的计算和要求完善设计使之达到设备磨损小、能量消耗低、生产成本少、生产效率高。2.3总体方案2.3.1方案的比较选择方案一：在总体设计的布局中进料口在最顶端，出料口在下端，设计时使之带有斜面，减少能量的损耗，电机在下端，破碎腔内设计转子、叶轮、同步打击板，在较易受磨损的部位，受损的部件非常小，因而可用硬金属制造， 其费用较低，底部驱动部分要求重量较轻，结构紧凑，以便于在现有的或新的工作流程中进行安装，设计时进料口足够大，这样沿自然界面对矿物进行破碎可获得较高的粒度破碎比，并能生产出成形好的产品颗粒，同步设计时同步打击板厚度和高度与石料沿转子抛出时恰好碰撞，同步打击板采用硬度高金属，转子采用封闭带孔型，增加了石料的破碎率，使之达到设备磨损小、能量消耗低、生产成本少、生产效率高。方案二：在总体设计的布局中，电机在机体外，破碎腔内设计转子、叶轮、同步壁，在破碎腔部位电焊上硬金属，增加破碎腔的厚度，增加其磨损寿命，进料口设计的比较陡，这样石料下滑时获得的的速度较大，可获得较高的破碎效率，出料口朝外出料时直接下滑到传送带，转子采用平面带柱形，转子平面呈凹型，减少了机体制造材料，减少了成本，但降低了石料的破碎率，凹型转子使很多石料完不成破碎就下落了，降低了破碎率。根据设备磨损小、能量消耗低、生产成本少、生产效率高的要求，选择方案一，但在破碎腔内部可以电焊上金属皮，破碎腔的厚度，增加其磨损寿命。方案二中电机设计在机体外，加大了安装难度，并且使电机得不到保护，降低了电机的寿命；转子平面呈凹型，降低了石料的破碎率，凹型转子使很多石料完不成破碎就下落了，降低了破碎率。预期结果：完成立轴冲击式同步破碎机的总体设计，包括进料、转子、破碎腔、出料、传动系统和机架等部分的布局、衔接及结构设计。2.3.2 整体设计（1）电动机、挡油环设计在底座，并有专门的机套起保护作用。（2）破碎腔内采用带孔式衬板。（3）进料装置采用调节进料门大小控制进料量，并且下料口采用缓式设计。3立轴冲击式同步破碎机主要零部件的设计和计算3.1 破碎机的总体设计图1.1 如图1.1所示，图中2表示入料装置，其中包括1-落料门，3-落料入料控制环。图中5表示破碎腔，其中包括4-筒体固定架，6-转子。机体支架两侧分别装有电动机和挡油环，9、10、11、12分别表示各部件的连接方式。3.2入料仓的设计图1.2如图1.2所示，入料仓需要控制物料的入料量，在入料口处设计了六个固定入料门的孔，当入料门只固定在最下面两个的孔时，入料仓达到最大入料状态；当入料门固定在下面四个孔时，入料仓达到破碎机所需的最合理入料状态，此状态为对破碎机综合考虑下所需达到的入料状态；当入料门固定在最上面四个孔时，入料仓停止入料。而入料仓下面焊接了入料控制环，使物料下落到破碎腔时得到控制，而不会使物料在下落时发生堵塞现象。3.2.1落料门的设计图1.3如图1.3所示，为了控制物料的落料量，需要设计落料门，为了防止物料下落时冲开落料门，落料门需要固定在入料口处并且达到为稳定效果，所以落料门采用倒角式设计，这样落料门才能因为多出的倒角的作用紧紧的固定在入料口处。3.3破碎腔的设计如图1.4所示，破碎腔是机体设计的重要环节，是破碎机的重要部分。破碎腔内有筒体固定架，而支架6是用来固定筒体固定架的。腔内2为带有孔状衬板，其作用之一为击碎物料，其需要比较大的厚度，并且需要硬度高、耐磨性好的材料制成，第二个作用是选择物料粒度，使达到破碎要求的物料卸出，当物料粒度小于衬板上小孔之间的缝隙，加工的物料便从底部卸料口卸出。破碎腔壁设计时可以焊接上硬度高的铁板，这样可以降低腔壁的磨损，增加破碎腔的使用年限，并且在维修和更换时也非常方便，不用因为破碎腔壁的磨损而更换破碎腔。4为连接两半腔体的连接孔，能够达到更紧固的连接效果。图1.43.4筒体固定架的设计图1.5如图1.5所示，筒体固定架是用来固定转轴的，怎样使转轴固定在固定架上时，使转子高速旋转时能够稳定,因此在筒体内设计有固定作用的固定支架，利用夹紧和连接作用使转轴高速运动时能稳定。同时固定架也要牢固的固定在破碎腔内，而设计的筒体左连接支架采用的是螺栓连接，使筒体固定在腔壁上，同时右支架采用下图1.6所式固定架稳固在腔壁上，然后在采用螺纹连接固定。图1.63.5破碎腔查看门的设计图1.7 如图1.7所示，破碎腔查看门是用来观察破碎腔内各部件情况，并且对破损的零件进行维修和维护，设计时，必须在关闭查看门时令其紧固密封在破碎腔开口处。在此设计中，1部件与破碎腔一侧相连，2部件与破碎腔另一侧相连，4部件连接在门上。在俯视图中可以看到，由于杠杆原理向1部件加力时，部件1下压带动2部件发生弹性变形，产生的力使查看门向破碎腔开口处压紧，由于钢材产生的弹性变形而形成的力非常大，所以查看门能够完全压紧，当查看门完全压紧时，部件1停止加力，再利用部件3的插销固定，从而达到关门的效果。5 总 结通过以上的分析、计算、设计，立轴冲击式同步破碎机的总体设计已经完成，历时三个月的毕业设计已渐渐接近尾声，在本次设计中，查阅了大量的中外资料，对每一个重要的零部件提出了多种设计方案，并且参考了潍坊昌乐石料有限公司的同类型的产品，在设计中我主要是采用了大学中所学习的机械设计、机械原理、材料力学、机械工程材料等课程方面的知识，设计出的产品具有以下特点：（1）结构简单，维修方便，工作的时候稳定性好，不需要笨重的基础。（2）能够充分的利用冲击和同步冲击板的破碎作用，破碎的效率高，产量高，电耗低，。（3）破碎比大，能够达到设计所要求的高破碎比。本设计没来得及考虑轴承的润滑以及密封.轴承的润滑和密封是一个很重要的问题。它直接影响产品的运转，原来采用的是脂润滑，不过可以在满足条件的情况下，采用其它润滑方式，如油润滑等。对此次设计我基本感到满意，因为这是经过我长时间辛苦的劳动所完成的。但是由于我的知识水平和实践经验有限，在设计的过程中会出现一些错误，恳请各位老师批评指正。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈