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摘  要

本文介绍了熟料圆锥式破碎机,该破碎机采用超慢速剪切细碎原理。具有细碎效率高、功耗极低、无扬尘、几乎无振动。使用寿命延长5～7倍，易损配件费用底，结构简单，操作容易，维修极为方便。它主要由电动机、机架、外筒体、分级罩、回转筒、空心轴、大齿轮、小齿轮 、动颚板和静颚板组成。工作时,起动减速电机,减速电机轴端的小齿轮带动大齿轮转动,从而使回转筒下端的定动颚板之间形成一个动态的 V形圆环破碎腔,物料有进料筒落下,细粉及细颗粒通过筛板分离落入回转筒下部至漏斗排除,粗颗粒由锥形筛板均匀地撒入V形破碎腔内受定动颚板剪磨,由大颗粒变成小颗粒或粉末而落至漏斗入口,从漏斗出口排出.该破碎机广泛应用于金属、非金属矿、冶金、材料、化工、磨料和建材等行业的物料破碎领域.

关键词：圆锥式破碎机  超慢速剪切   熟料细碎

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摘 要 本文介绍了熟料圆锥式破碎机 ,该破碎机采用超慢速剪切细碎原理。具有细碎效率高、功耗极低 、无扬尘、几乎无振动。使用寿命延长 5 7倍，易损配件费用底，结构简单，操作容易，维修极为方便。它主要由电动机、机架、外筒体、分级罩、回转筒、空心轴、大齿轮、小齿轮 、动颚板和静颚板组成。 工作时 ,起动减速电机 ,减速电机轴端的小齿轮带动大齿轮转动 ,从而使回转筒下端的定动颚板之间形成一个动态的 V 形圆环破碎腔 ,物料有进料筒落下 ,细粉及细颗粒通过筛板分离落入回转筒下部至漏斗排除 ,粗颗粒由锥形筛板均匀地撒入 板剪磨 ,由大颗粒变成小颗粒或粉末而落至漏斗入口 ,从漏斗出口排出 泛应用于金属、非金属矿、冶金、材料、化工、磨料和建材等行业的物料破碎领域 . 关键词： 圆锥式破碎机 超慢速剪切 熟料细碎 of is in in -7 to of is It is to it is to by it up in of to to of by a or is to in is in 目 录 0 引言 . 1 1 圆锥式破碎机的总体设计 . . 1 器设计的要求 1 锥式破碎机的工作原理 2 锥式破碎机的设计构思 2 锥式破碎机的使用和效果 4 2 圆锥式破碎机零部件的设计和计算 6 轮的的设计和计算 6 动轴承的设计和计算 12 栓组的设计计算 . . 16 板的设计计算 . 17 4 结论 . 20 5 致谢 . 21 6 参考 文献 . 22 7 附件清单 . 23 一、设计（论文）内容 1、 设计课题： 1200熟料圆锥式破碎机 2、课题来源： 课题来自江苏鹏飞集团建材设备厂 二、设计（论文）依据 1、 最大进料尺寸 140均进料粒度 5 2、台时产量 22h。 3、电动机功率 15统总电耗 200d;易损件消耗 t（小于）。 6、一副剪板碎料 11 万吨；一副剪板价格 于）。 7、设备运转率 95%。 三、技术 要求 达到国内同类先进水平（技术性、经济性指标） 1、做得出来，装得上去，拆得下来，修的起来。 2、运转正常。 3、综合经济性良好。 4、适合中小型企业生产、管理水平。 四 文）物化成果的具体内容及要求 (具体内容参照机械工程系毕业设计 大纲及实施细则的有关要求填写 ) 1、总装图 1张。 2、传动部装图及相关零件图若干张。 3、设计的工程图样折合成图幅为 张。 - 五 . 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 毕业实习，收集资料。 整理资料，拟定设计方案。 设计阶段，绘制总装图，部件图，零件图。 编写设计说明书。 老师审阅，指导学生准备答辩。 毕业答辩。 六 . 主要参考文献： 1、管磨机 江旭昌 中国建材工业出版社 2、水泥工业粉磨工艺技术 王仲春 中国建材工业出版社 3、建筑材料机械设计 许林发 武汉工业大学出版社 4、粉碎与制成 叶达森 中国建筑工业出版社 5、建材机械工程手册 朱昆泉 武汉工业大学出版社 6、水泥 厂工艺设计概论 中国建筑工业出版社 7、机械设计 濮良贵主编 西北工大出版社 8、机械设计手册 机械工业出版社 9、公差与配合 机械工业出版社 10、机械制图 中国纺大出版社 七、其他 少于 10000字）； 本设计相关的主要结构现场测绘图不少于 5张，实习所在车间工艺流程图一份，不少于 3000字） 1 0 引言 在水泥生产中，粉磨过程消耗大量能源。粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度组成和充分解离而又不过粉碎的加工原材料，以便于下一步的加工、处理和使用。世间上约 12%的电能用于粉碎物料，其中约 15%用于破碎， 85%以上消耗于磨碎，磨机的效率只有 1%，破碎机的效率达 10%，而且与磨机相比，破碎机能耗低，金属消耗最小，运转维护简单。因此，有用破碎机部分取代磨机的趋势，也即当前粉碎领域所提倡的“多碎少磨”。 同时，入磨粒度的大小是影响磨机产量的主要因素。若入磨物料粒度较大，磨机第一仓必须加入较多的大球才能击碎物料 ，这样磨机的第一仓在一定的程度上起着破碎作用。这在粉磨中是极不合理的。入磨粒度越大，磨机产量越低，电能消耗越大，磨机产量与入磨物料粒度的四次方根成反比。给料粒度越小，磨机产量越高，能源消耗下降；反之，产量降低，能耗提高。 下面就 2003 年水泥市场进行展望和分析 一、 2003 年水泥总量需求分析 1、国家的宏观经济政策有利于水泥总需求量保持稳定 水泥工业的增长速度与国民经济的增长速度密切相关 ,2003 年是 ”十六 ”大召开后的第一年 ,按照 ”十六大 ”制定的奋斗目标 ,到 2020 年要实现国内生产总值比 2000 年翻两番的要 求 ,这就意味着在这 20 如果 2003 年国际经济政治环境不发生重大影响的突发事件 ,国内不出现大范围的严重自然灾害和其他重大的问题 ,长率仍可以保持在 7%以上的水平 0多年来的统计资料表明 ,当 增长速度高于 9%时 ,水泥工业的发展速度大于 9%;当 增长速度低于 ,水泥工业就会出现零增长或负增长 从总的趋势来讲 2003 年我国水泥的总需求量应呈增长态势 据权威人士表示 ,中国水泥将继续实施积极的财政政策 ,直到经济形成自身 良性循环的发展的动力 ,积极的财政政策对水泥总需求量稳定在 2002 年的水平非常有利 . 2、房地产投资相对减少 ,水泥需求量下降 据 2002 年国家统计局的统计数字表明 :全国房地产投资 2002 年的增长率和销售价格增长率都低于投资开发增长率 ,部分地区市场有过热苗头 003 年与水泥需求密切相关的房地产业投资会由 2002 年 30%的增长速度 ,大幅回落到 15%从全国范围看 ,2003 年房地产业水泥需求量呈下降趋势 . 3、混凝土的技术进步及商品混凝土的普及 ,使 2003 年水泥总需求量相对减少 4、世界经济不景气 ,水泥 出口形势不容乐观 总之 ,2003 年国家基本建设投资将继续保持较高速增长 ,由此推论 ,水泥的总需求量应较 2002 年有所增长 混凝土技术进步的加快 ,以及 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 251 水泥出口受国际形式的影响 ,有利条件和不利条件相抵 ,2003 年水泥总需求量应保持在 2002 年的水平 . 二、 2003 年水泥总供给特点及分析 1、水泥供给总量难于降低 2002 年我国水泥总产量 ,月报数为 吨 ,公报数为 吨 ,吨左右 受经济快速增长拉动 ,小水泥的技术进步会进一步加快 ,台时产量明显提高 ;新型干法水泥在 2002 年新增了 3000 万吨能力的基础上 ,2003 年预计新增能力在 4000 万吨以上 水泥总供给量仍呈增长趋势 ,供大于求的状况有增无减 . 2、国家会加大水泥调整力度 ,加快不符合国家产业政策小水泥的淘汰进程 国务院 142 次总理办公会要求水泥与钢铁行业尽快制定整顿与发展规划 相信在中央领导的亲自关注下 ,2003 年我国会加快水泥工业结构调整力度 ,那些不符合国家产业政策的小水泥企业淘汰进程将加快 ,水泥供给总量急剧增长的势头会得到有效缓解 . 3、供大于求的状况会 使水泥的价格进一步走低 水泥总供给大于总需求量的状况在 2003年会有扩大趋势 ,市场竞争将进一步加剧 ,由于水泥行业退出成本很高 ,行业内过剩能力无法释放 ,在价格大于变动成本的情况下 ,企业不会主动减产 ,无疑会加大水泥市场的竞争局面 ,这决定了 2003 年水泥价格将继续会走低 . 4、大型水泥集团 2003 年将进一步急剧扩张 ,在部分地区形成市场垄断局面 随着我国新型干法水泥生产技术日趋成熟 ,水泥吨投资不断下降 大集团利用自己技术、资金优势不断扩张 海螺集团生产能力达到了 2115 万吨 ,比 2001 年翻了 一番 ,2003 年还将大幅增长 002 年比 2001 年增加了 226 完 2吨 ,华新集团、新疆天山集团、渤海集团、吉林亚泰集团 2002 年生产能力均有大幅增长 ,2003 年将仍将继续膨胀 本优势和资源优势 ,对水泥市场具备了一定的控制能力 ,地区市场垄断局面已初步形成 . 1 1 圆锥式破碎机的总体设计 器设计的要求 机器的种类虽然很多，但设计时的基本要求往往是共同的，根据对现有机器的分析，现代机器的设计应满足下列三大要求： 一、 经济性要求 机器 的经济性必须体现并贯穿在其设计、制造和使用的全过程中。体现在设计阶段是指应用先进的设计方法，将三钟传动（机械、电子、液压）有机地匹配，各得其所。此外尽量采用标准件、通用件和使用产品系列化而缩短设计周期；体现在制造过程中是指使用无切削加工等各种新的制造工艺技术，提高工效、缩短制造周期等；体现在使用方面是指消耗（水、电、油及辅助材料等）少、管理和维修费用低等。 二、 社会要求 机器应有好的社会效果，表现为；应满足人机工程学的要求，如操作方便、省力、舒适劳动强度低、维修简捷等；应符合安全运行要求，如设置可靠的安全防护装 置，设置能排除误操作的连锁装置，采用安全联轴器和离合器，配备各类预警信号装置等；应满足工艺美术要求，如造型精巧、线形流畅、形体简练、色彩明快等；应符合环保要求，如控制噪声、有效地排除废气、废液等，以免造成环境污染 某 厂设计能力为 10万 t，机立窑为 3m11m ，闭路磨机为 近10年来， 该 厂曾使用过 3种水泥熟料破碎机。 1996年前用的是 250000细颚式破碎机， 1996年 9月曾经试用过 800型的高效柱磨机， 1997年底又 购置了60000锤式破碎机。根据 该 厂使用情 况及考察情况分析：由于水泥熟料自身的高强度、强磨蚀性，在粉碎过程中对锤头、板锤、反击板及挤压辊产生剧烈的磨损，而致使耐磨件使用寿命短。在考察中了解到由长沙江背水泥熟料细碎机械厂研制的细碎机有它独特性能： 转速超慢，几乎无振动； 功耗费用极低； 粒度长期稳定； 维修配件方便。 锥式破 碎机的工作原理 该熟料细碎机的结构如图 1所示。 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 253 图 1 圆锥式 熟料细碎机结构示意 图 该圆锥式破碎机 ,在上盖板上固定安装一减速电机 ,减速电机与小齿轮相连 ,然后通过小齿轮带动大齿轮转动 ,大齿轮与回转 筒相连 当物料填满轴上端部分时 ,顺着分级罩向下滑动 ,符合尺寸要求的小块物料则通过分级罩上篦板孔 ,大块物料进入定动颚板之间的破碎腔 ,进行破碎 . 由大颗粒变成小颗粒或粉末而垂直落入漏斗入口 ,从漏斗出口排出。 锥式破碎机的设计构思 头线速度的确定 在 2台不同转速的 00 细碎机上安装同样形状，同样材质的锤头，对比试验锤头的线速度与锤头的使用寿命之间的关系。当转速 960r/，锤头线速度 45m/s，破碎立窑熟料 1副锤头寿命在 3500 4000t，出料粒度 350主要是齿轮折断失效，故设计准则为：按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。 、小齿轮参数的确定 螺旋角 20 端面模数 o s/12c o s/ o s/ nt o s* o s* 5co s 311 zz 92 z 1620s m i n t 标准中心距 )(2/)( 2121 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 259 基圆直径 o b 2 齿顶高 齿根高 ( * 全齿高 71512 齿顶圆直 径 a 齿根圆直径 f 总重合渡 8 7 8 ()(21 2211t 其中d co s轮各部极限偏差和公差的确定 1、确定齿轮精度等级 由齿轮的工作条件可知，齿轮以工作平稳性要求为主。因此，根据圆周速度查表可以确定齿轮的第公差组精度等级为 7级，并 取第公差组精度等级为 8级（对分度要求不高），第公差组精度等级为 7级。 2、 初步确定齿轮传动的最小侧隙及齿厚上下偏差 查表取中等侧隙，对于 a=其中最小侧隙 200齿厚上偏差计算式 c kf a tg n im 1 查表取 62 分度圆直径 表得 ，基节极限偏差 = 24 由第公差组精度等级为 7级，查表得齿向公差 代入误差补偿量为： ff 2 22 1 于是 o 查表得进刀误差 461 1052 齿圈径向跳动公差 711 1002 代入齿厚计算公式得 1 7 2 111 TT 2 222 于是，齿厚下偏差 911 322 查表得齿距极限偏差 251 mf 282 则 6，取字母代号 G； 6，取字母代号 G； 5 8 911 10，取字母代号 J； 322 11，取字母代号 J； 实际齿厚公差 ，即 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 2511 fT 10 04 11 fT 1124 22 于是两齿轮精度等级与齿厚偏差在图纸上可标为 8厚极限偏差可按表确定。 5、确定齿轮的最小侧隙和最大侧隙 标准齿厚的上下偏差为： 齿厚上偏差 1502566 11 1682866 22 齿厚下偏差 250251010 11 308281111 22 实际的最小侧隙和最大侧隙 2084820s i i 1m i n m a x 现侧隙公差 1 4 74 3 9 0 7 3 021 )s i co s()co s(222 故 355147208m a x 6、计算公法线平均 长度上偏差 和下偏差 在 准中，除采用齿厚偏差外，还采用公法线平均长度偏差作为评定侧隙的指标 16220s i i s 111 1 7 020s i 4s i s 222 1 24320s i i s 111 公法线平均长度公差 81243162111 140310170222 7、选择检验项目及公差植 齿圈径向跳动 8、确定齿坯公差与表面粗糙度 设齿轮轴孔直径为 100 m，分度圆直径 d=顶圆直径 齿轮最高的精度等级为 7 级，从表中查出齿坯的各项公差。 （ 1） 齿轮轴孔的尺寸公差和形状公差等级均为 取轴孔直径为 状公差为圆柱度公差，其值按推荐约为轴孔公差的 ，取标准为 （ 2） 齿顶圆的直径公差作为测量齿厚的基准，取 不作为测量齿厚的基准，取 （ 3） 齿顶圆和齿坯端面的跳动公差，查表的吃顶圆的径向跳动公差和端面圆跳动，其值为 齿轮为 将选取的齿轮精度等级，齿厚极限偏差代号、齿部检验项目及公 差值或极限偏差值，形状公差和表面粗糙度以及齿坯技术要求等，标注在零件工作图上。 812 4 31 6 2111 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 2513 图 2 小齿轮 图 3 大齿轮 动轴承的设计和计算 1 轴承是用以支撑轴和轴上回转或摆动零件的部件，在各种机械中应用广泛。根据轴承工作时的摩擦性质，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来承受载荷，它与滑动轴承相比，具有磨檫阻力小、效率高、启动容易、润滑简便等优点。同时，滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业厂家生产，选用和更换都很方便。其缺点是抗冲击能力差，工作时有噪声，以及工 作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。 动轴承的失效形式和计算准则 1、 失效形式 （ 1） 疲劳强度 轴承在安装、润滑、维护良好的条件下工作时，由于各承载元件承受周期性变化的应力作用，各接触表面将会产生局部脱落，这就是疲劳点蚀。它是滚动轴承主要的失效形式。轴承发生疲劳点蚀破坏后，通常在运转时会出现比较强烈的振动、噪声和发热现象，轴承的旋转精度也会下降，会使机器丧失正常的工作能力。 （ 2） 磨损 由于润滑不充分、密封不好或润滑油不清洁，以及工作环境多尘，一些金属屑或磨粒性灰尘进入轴承的工作部位，轴承将会发生严重的磨损，导致轴 承内、外圈与滚动体间间隙增大、振动加剧及旋转精度降低而报废。 （ 3） 塑性变形 在过大的静载荷冲击作用下，轴承承载元件间的接触应力超过了元件材料的屈服极限，接触部位发生塑性变形，形成凹坑，使轴承摩擦阻力矩增大，旋转精度下降且出现振动和噪声。这种失效多发生在低速重载或作往复摆动的轴承中。 除上述的失效形式外，轴承还可能发生其他形式的失效，如装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎滚动体和保持架；过热或过载时，接触部位胶合撕裂；磨蚀性介质进入引起的锈蚀等，在正常使用和维护的情况下，这些失效是可以避免的。 2、 计算准则 针对上述 失效形式，迄今为止主要是通过寿命和强度计算以保证轴承可靠地工作，故计算准则为 1） 对一般转速（ n10r/轴承，主要失效形式为疲劳点蚀，故应进行疲劳寿命计算。 2） 对于极慢转速（ n 10r/作低速摆动的轴承，主要失效形式是表面塑性变形，应按静强度计算。 3） 对于高转速轴承，主要失效形式为由发热引起的磨损、烧伤。故不仅要进行疲劳寿命计算，还要检验其极限转速。 计算派生轴向力 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 2515 锥滚子轴承的寿命计算 对 30000 型轴承 图 4 圆锥滚子轴承受力简图 8 061 r 1520s r 计算轴承的寿命 95.0f t ,查手册得 32228 轴承的 058 1 使用寿命 9491916667 栓组的设计计算 螺栓组联接的结构设计 结构设计的主要目的在于 合理地确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式。螺栓组联接结构设计的基本原则：尽可能使各螺栓或联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。具体设计时，应综合以下几个方面的问题：（ 1）联接接合面的几何形状必须与整台机器的结构协调一致，且尽量设计成轴对称的简单几何形状。（ 2）螺栓的布置应使各螺栓受力尽可能均等。（ 3）螺栓的排列应有合理的间距和边距，以便保证联接的紧密性和必要的扳手空间。（ 4）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成 4、 6、 8 等偶数，以便分度和划线。同一螺栓组中螺栓的性能等级、直径和长度均应相同。（ 5）为避免螺 栓手附加弯曲应力，螺栓头、螺母被联接件的接触表面均应平整，螺纹孔轴线与被联接件各承受面应保持垂直。 螺栓组联接受力分析的目的是为了确定螺栓组中受力最大的螺栓及其所受载荷。为了方便简化计算，在进行螺栓组受力分析时，一般作如下假设：（ 1）同一组联接中各螺栓的材料、直径、长度和预紧力均应相同。（ 2）联接承受工作载荷后其结合面的“刚体平面性” 采用普通螺栓联接时，必须有足够的预紧力，使接合面产生的摩擦力矩足以抵抗转矩 T。假设预紧后各螺栓联接处产生的摩擦力集中作用在螺栓中心处，起方向应为阻止运动趋势的方向。根 据受力平衡条件，可得 02010则各个螺栓所需的预紧力 7 0 60 45 4 38 7 0 6 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 2517 则工作载荷为 螺栓承受的总拉力 43 7 44 其最大拉应力为 a x 该螺栓组符合强度要求 板的设计和计算 板的设计 破碎机的破碎部件是外颚和内颚 要求有足够的强度 外颚应用优质钢铸成 . 颚板用于直接破碎物料 ,为了避免磨损 ,提高颚板使用寿命 ,在颚板和颚板腔两侧都镶有衬板 一般小型的用白口铸铁 ,大型的用高锰钢制成 报废后可以随时拆换 常在衬板和颚板之间垫以塑性衬垫 ,如铅板、铝板、锌合金板、低碳钢板或灌注水泥 砂浆 ,以保证衬板与颚板紧密结合 . 衬板的表面通常铸成波浪形或三角形 ,安装时两衬板的齿峰和齿谷正好凹凸相对 还兼施弯曲和劈裂作用 衬板的齿峰角一般为 90 120 ,粗碎时宜采用波浪形表面 ,夹角取大些 t 的大小取决于物料粒度 ,通常 t 接近于破碎粒度 h 和齿距之比一般取 1/2 1/3。 对衬板各部位的磨损是不均匀的，通常下部磨损较快，为了延长其使用寿命，常做成上下对称的，待下部磨损后调换使用，大型圆锥式破碎机是用几块拼成的，各块间均可互换，这不仅节省 材料，而且给安装和运输带来方便。 1 图 5 钳角示意图 角的设计 圆锥式破碎机动颚与定颚间的夹角 称为钳角。如图，减小钳角，可使破碎机的生产能力增加，但会导致粉碎的减小，相反，增大钳角，虽可增加破碎比，但会降低生产能力，同时落在颚腔中的物料不易夹牢，有被推出机外的危险。因此，钳角应有一定的范围。钳角的大小可以通过物料的受力分析来确定。 设夹在颚腔中的球形物料质量为 G，颚板同物料接触处，颚板对物料的作用力为 与颚板垂直。由这两个力所引起的摩擦力为 其方向向下 0X 0s i nc o s 221 0Y 0s i nc 21 将第一式乘以摩擦系数 f 之后， 与第二式相加，消去 0s (c o s 22 1200 熟料圆锥式破碎机 (总体设计与传动部分 ) 2519 或 因摩擦系数 f 与摩擦角 的关系为 则 21 2 2 为了使破碎机工作可靠，必须令 2 即钳角应小于物料与颚板之间的摩擦角的 2 倍 一般摩擦系数 f =钳角的最大值为 22 33，实际上，当破碎机喂料粒度相差太大时，虽然 2 ，仍有可能产生物料被挤出情况。这是由于大块物料在两个小块之间，这时物料的钳角必然大于两倍物料之间的摩擦角。所以该钳角取 1 结论 对立轴破和反击破而言，由于没有粒度控制装置，大块料较多。对卧式破而言，虽有篦板，出料粒度容易控制，但锤头的磨损形式极不合理。对于超高速离心冲击破碎原理的破碎机，在使用中因磨损不均匀很难得到平衡，导致振动极大，功耗高。以上几种破碎机都因为转速高，物料重复破碎摩擦多，所以即使耐磨机件材质硬，也磨损很快，机件易损。采用钢棒滚压破碎原理的破碎机，振动大，致使机件易损，进料稍多一点就导致饱仓，失去破碎功能而恶性循环，检修极为不便。熟料挤压机属强制硬挤压，挤压辊易磨损，设备故障多，功耗大。 采用熟料圆锥式破碎机，克服了以上各种破碎机的弱点，打破常规设计，达到了无重复破碎，提高有效功率，减少了物料摩擦功率，由此单位电耗极低。 经分析，熟料圆锥式熟料细碎机比离 线速度细碎机的出料粒度粉末状少，但易损件