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框架 系统 设计 结构设计

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对辊机框架系统设计【对辊机结构设计】,框架,系统,设计,结构设计

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黄河科技学院本科毕业设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 2008 级 3 班学号 学生 指导教师 毕业设计（论文）题目 对辊机框架系统设计 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页） 主要内容： 1、辊机破碎机框架系统的类型与分析研究；2、对辊机框架系统的设计原则与组成；3、对辊机框架系统的设计说明书与设计图纸；4、写出文献综述，翻译外文资料。 基本要求： 1、所设计系统应符合生产实际，工作可靠，经济实用，维修方便； 2、所设计系统应有创新点，并选12个典型器件进行校核； 3、在设计中应发扬团队精神，综合运用在校期间所学的专业知识和技能。 主要参考资料： 对辊机设计有关资料、机械电气设计手册、教科书及相关中外文期刊。 时间及任务安排： 1、1-2周：考察调研，实习参观，收集资料，完成开题报告； 2、3-4周：完成文献翻译，文献综述，初步拟定总体设计方案； 3、5-9周：完成设计说明书初稿，基本完成课题设计、计算绘图等工作； 4、10-11周: 完成设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件； 5、第12 周：做好答辩前的所有准备工作。毕业设计（论文）时间： 2012年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 6 日计 划 答 辩 时 间： 2012年 5 月 19 日专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：日 期：黄河科技学院毕业设计开题报告表课题名称对辊机框架系统设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师学生姓名专 业机械设计制造及其自动化学 号一、资料准备 1、通过到许昌金诺商砼实习，初步了解了对辊破碎机框架系统的类型与性能； 2、参考了了机械设计、液压与气压传动、理论力学、材料力学等相关书籍，查阅了压机的设计、机械电气设计手册等相关中外文期刊； 3、通过实习和资料、资源整合，具备了对辊机框架系统设计的思路。二、设计目的及要求1、所设计系统应符合生产实际，工作可靠，运行成本低，工作间隙大小可调，维修方便； 2、所设计的系统有创新点，并选12个典型器件进行计算、校核；3、在设计中应发扬团队精神，综合运用在校期间所学的相关专业知识和技能。三、设计思路与预期成果1、通过实地参观、资料收集和信息整合，在参考传统破碎机的基础上，并尝试着对传统对辊机的缺点和不足之处做出一些改变； 2、通过资料收集和信息整合，进行对辊机框架系统的设计；3、完成文献综述、文献翻译、设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件。四、设计任务完成的阶段及时间安排1、1-2周 考察调研，实习参观，收集资料，完成开题报告；2、3-4周 完成文献翻译，文献综述，初步拟定总体设计方案；3、5-9周 完成设计说明书初稿，基本完成整体设计、计算、绘图等工作；4、10-11周 完成设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件；5、第12 周 做好答辩前准备工作。五、完成设计（论文）所具备的条件因素 1、在相关企业实习和对相关资料的查阅、消化、整合； 2、在以前的学习中进行多次的课程设计和生产实习，积累了一定的实践经验，为毕业设计的 进行打下了基础； 3、进行设计所需的软硬件资源； 4、良好的设计环境和指导老师的指导。 指导教师签名： 日期： 课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A工程设计（艺术设计）；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E调研报告 （2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 13 页 对辊机综述摘要：本文介绍了破碎机的特点分类，并介绍了对辊机的发展历史及现状，以及对辊机的工作原理和基本构造等。通过这些对对辊机有一个大致的认识，为设计做准备。关键词：破碎 ,工作原理, 基本构造 前言：中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和S02排放量分别占80%和90% ，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。全国己有62.3%的城市S02年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过国家三级标准。S02排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土面积的40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。大气中的S02的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产量算，每年约有1亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。近三年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。由此造成的损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机的价格是国内同类价格的6-8倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。1 破碎机概述1.1 破碎的目的 固体物料在外力的作用下克服物料的内聚力使大颗粒破碎成小颗粒的过程称为粉碎。 物料粉碎由破碎机和粉磨机来完成，粉碎的目的有如下： (1) 均化 随着粉碎的进行，物料的总表面积不断增加。因此大颗粒物料碎裂成细粉状态，这样才可能使几种不同固体物料（主要是化学成分不同）的混合，得到良好的均匀效果。 (2) 选矿（解离） 随着矿产资源的开发利用，原矿品位日趋降低，为了取得原矿中的有效成分，需要大量矿石经过选矿加工后才能利用，而且人选矿石中难选矿石愈来愈多。矿石中有用成分同杂质紧密地结合在一起，为使矿石中有效成分解离。只有将其充分破碎。经过选矿才能将有用成分同杂质分开，并剥除杂质，得到较纯净的精矿。 由于工业的发展，要求矿石综合回收的元索越来越多，对矿石的粉碎要求也更具体，对粉碎机械的要求也更高。(3) 粒度分布 在工业生产中，由于具体的生产工艺要求，对固体原料有较严格的粒度要求，粉碎机械必须满足其产品粒度。(4) 使物料的比表面积增加 比表面是单位质量或体积的物料的表面积，物料的粒度越小。其比表面积越大，增加物料的比表面积可使物料同周围介质的接触面积增大，从而反应速度加快。例如催化剂的接触反应，固体燃料的燃烧与气，物料的溶解，吸附与干燥，以及在化工上利用粉末颗粒流化床的大接触面积来强化传质与传热等。1.2 齿辊破碎机的特点和分类常见的破碎机主要有鄂式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机和齿辊破碎机等。齿辊破碎机是一种传统的破碎机械，它的主要破碎作用是劈碎，同其它类型的破碎机相比，这种破碎机的特点：(1) 破碎过程的能量消耗小；(2) 过粉碎（粉化）程度小，破碎的产物多呈立方体；(3) 结构简单，工作可靠，维护与检修方便；成本低廉。(4) 基于以上优点，齿辊破碎机在许多工业部门都有应用，特别在选煤厂应用得更多。齿辊破碎机是破碎烟煤、无类煤（含矸石量少）和页岩的主要设备，主要用于原煤的粗碎（产品粒度在50mm以上）和中碎（产品粒度在25-6mm）。双齿辊破碎机的工作机构（图1）主要是转动的两个圆齿辊，旋转的圆辊面上有齿、棱和槽。物料被齿面辊带到破碎空间后，因受到两齿辊的劈碎作用（主要破碎方法）而破碎，经过破碎的物料经下面排料口排出。齿辊破碎机按齿辊数目可分为单齿辊破碎机、双齿辊破碎机和多齿辊破碎机。生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。在选煤厂中应用的单齿辊破碎机都采用较长的辊齿，故主要适用于粗碎；双齿辊破碎机的辊齿一般较短，适用于中碎；四齿辊破碎机适用于中碎。2 齿辊破碎机的发展状况破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。从经济角度来讲，在选矿厂，破碎与磨碎作业的生产费用占全部选矿费用的40%以上，设备投资占总投资的60%左右M。从能源与环保角度讲，破碎作业要消耗巨大的能量，物料破碎过程中由于作业中产生发声、振动、摩擦、粉尘等，使能源大量消耗，作业环境严重污染。因而多年来国内外的界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程，从理论研究到新产品研制(包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程，以求达到节约投资、低耗能、少污染、高效率、过粉碎量小、产品粒度均匀并满足与之相配套的新设备、新技术系统的工艺要求。煤矿是破碎机应用最广泛的行业，露天煤矿的原煤破碎和选煤厂入厂原料的预处理都离不开破碎设备。由于煤炭属中硬岩石并具脆性以及破碎技术经过长期的发展，所采用的破碎设备包括:鄂式破碎机、旋转式破碎机、锤式和环锤式破碎机、反击式破碎机、选择性破碎机、齿辊式破碎机等。最近10多年来，破碎技术取得了较重大的进展，随着人们对破碎过程认识的不断深入，新的破碎方法和破碎设备不断涌现，各国不断把新工艺、新技术、新材料用于自己的破碎机工业，产品可靠性不断提高，在产品的耐磨损、减少过粉碎量、严格控制碎后产品的粒度等方面都取得了有效的进展。特别是煤用齿辊式破碎机以其制造简单、维修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和经久耐用等优点，无论是从产品的结构、技术性能还是工业应用都成为煤用破碎机的佼佼者。2.1 1990年以前的齿辊式破碎机9O年代前，齿辊式破碎机的技术存在不能严格控制碎后产品粒度、碎后产品过粉碎量大、机体受到的冲击载荷较大、破碎齿易损坏、整体噪声大、维修量大等缺点。如为了防止入料中的杂木、铁器、矸石、岩石等硬物料损坏破碎齿，在单齿辊破碎机的破碎板下端装有拉力弹簧，在双齿辊破碎机一破碎辊的两端装有压缩弹簧，目的是当大块物料或坚硬物料落到破碎腔不能被破碎时破碎板或齿辊受力增大，从而压缩弹簧增大破碎腔的排料问隙，以便排出硬物。然后借弹簧的恢复力使可动破碎板或齿辊回到原来的位置。如此便不能严格控制碎后产品的粒度。1987午原兖州煤矿设计院在消化吸收美国雷克斯诺德(REXNORD)公司生产的阿拉克36DAM型破碎机的基础上，设计出的4PGC-3803501000型齿辊式破碎机是当时技术上较为先进的破碎机。该型破碎机在技术上的一个突出特点是采用“Nitroil”控制系统。该系统可以独立地调整上段齿辊的间距来控制下段的给料粒度。也可单独调整下段齿辊的间距以控制产品粒度，这样，可根据破碎工艺要求灵活地调整破碎程序。同时，该型破碎机把调整齿辊间距装置和保险装置做成一个系统，采用液压气动系统：油缸的活塞杆与可动齿辊相连，在有活塞杆的油缸腔内，泵入一定可变量的液压油，同时在油缸的无活塞杆的腔内泵入一定压力的气体，形成空气柱弹簧。这样可以根据泵入油量的多少改变活塞的位置，从而确定齿辊间的距离，达到控制产品粒度的目的。当硬物或不可破碎物进入破碎机后，由于破碎力增大，可动齿辊压缩空气柱使硬物通过，随后又可使动齿辊复位。同样也存在能严格的控制产品粒度的问题。2.21990年以后的齿辊式破碎机进入9O年代后，随着我国改革开放力度的加大，煤的销售市场也发生了较大的变化。人们对选煤技术及设备提出了更高的要求。其中包括对煤碎后产品中降低细颗粒含量、产品粒度的均匀性、减少过限粒度、增大处理能力等，从而推动了破碎机技术的发展和进步。首先煤炭科学研究总院唐山分院开发了2PL系列强力破碎机。该破碎机在技术上的进步主要是取消了原双辊破碎机的退让弹簧保险装置，将双破碎辊固定，破碎齿使用新的技术和材料来防止难碎硬物损坏破碎齿，从而可严格控制碎后产品中的过大颗粒 。1994年平顶山选煤设计院和郑州长城冶金设备厂研究开发出TFP500系列分级破碎机。该系列破碎机采用单电机驱动，液力耦合器过载保护。其传动系统是电机驱动液力耦合器并带动一对锥齿轮，改变转动方向并驱动主动破碎辊转动，主动破碎辊通过另一端的一组直齿轮驱动被动辊转动。破碎齿呈螺旋形布置，入料中的小颗粒很容易通过破碎辊之间的间隙排出，大块则利用齿的剪切和拉伸力来进行破碎，改善了传统破碎机中物料不受控制一律破碎的情况。9O年代中期,山东莱芜煤矿机械厂引进德国技术， 开发生产了2PGL系列双齿辊强力高效破碎机 。该系列破碎机采用双电机、双液力耦合器、双套齿轮箱直联式驱动，一破碎辊用手动液压系统可移动，用来调整齿辊间的间距，从而控制排料粒度。该机有液力耦合器过载保护和电控过载保护，可有效防止难碎硬物损坏破碎齿。整机结构紧凑，机体高度低冲击负荷小。同期，煤炭科学研究总院唐山分院相继开发了2PLF系列分级破碎机、2FJP600系列强力分级破碎机、4PGG系列强力破碎机和DP系列单齿辊破碎机。2PLF系列分级破碎机在传动形式上采用三角带大带轮传动，传动结构简单、故障率低。由于大带轮有蓄能作用，故所需的电机功率比直联式传动的小。双齿辊采用对转方式，破碎齿采用子弹头式，表面堆焊硬质合金，强度大，破碎效率高并且磨损后便于修复。2FJP600系列强力分级破碎机的双辊分别各自向两侧壁方向转动，齿辊上的破碎板采用拼装式，破碎齿在韧性较好的铸基体上堆焊硬质合金，不但强度大，可破碎难碎硬物，而且破碎齿“宁弯不折”。当难碎硬物卡弯破碎齿，现场无需更换破碎板而可将破碎齿直接修复。在两侧壁上分别装有梳齿板，有两个作用：使破碎过程完全为剪切、拉伸破碎，不易产生过粉碎物；起棒条筛的作用。可通过需破碎的物料，而筛掉不需破碎的大块物料，可严格地控制碎后产品的粒度，使碎后物料的三维尺寸都能得到控制。两齿辊分别向各自的侧壁方向旋转也可以保证入料中已经达到要求粒度的物料不再二次破碎。从齿辊间的排料口和齿辊与梳齿板间的排料口直接排出，从而减少能量消耗和因挤压破碎产生的过粉碎。两破碎辊有两套独立的驱动装置，使两破碎辊各自独立工作。在实际破碎时，可根据入料量改变工作制度，即入料少时开单机，入料多时开双机，用户更加节能。每台破碎机可配有A、B、C三种齿型，每种齿型对应一种产品粒度，用户可通过更换齿型来调整产品粒度而不需更换破碎机，实现一机多用，减少用户的重复投资。另外，由于该系列破碎机为强力破碎，工艺布置时不需要手选皮带人工拣矸，原煤也不需要预先筛分而直接入破碎机，简化了选煤工艺流程，降低了厂房高度，减少了选煤厂建设投资与生产费用。4PGG系列四齿辊破碎机和DP系列单齿辊破碎机是在2FJP系列基础上派生而出的，除4PGG系列破碎机的机体采用积木式结构，上下机体可组可分，可根据生产现场实际来安装，破碎比增大外，其它结构和破碎原理与2FJP系列基本相同。2.3国外先进高效破碎机2.3.1 MMD型高效破碎机MMD型系列轮齿式破碎机是英国MMD矿山机械集团公司开发出的新一代破碎机，有500、625、750、1000、1300和1500共6个系列。每个系列有短箱型、标准箱型和长箱型3种不同工作长度，以满足不同处理能力的要求。每一种规格又配有不同类型的齿型、齿帽，以适应不同破碎产品粒度的要求。该机的工作原理是依靠冲击剪切和冲击拉伸的作用，使剪切力沿着物料的薄弱易碎部位产生巨大破碎力使其破碎。物料在两个破碎齿之间以及与侧壁的梳齿板之间排出，产品在破碎后受此间隙控制，不会产生过大颗粒，在给料中已含有合格粒度的物料很快排出，不受破碎作用，有较好的粒度控制和筛分作用，产品粒度均匀。因此该机又称“筛分破碎机”，主要用于粗破碎和第二段破碎作业。现已有多台MMD型破碎机在我国的煤矿和选煤厂使用。其特点是：(1)高度小、结构紧凑；(2)特殊的轮齿结构使其适用于干矿、湿矿、泥矿和粘矿；(3)碎后产品粒度均匀，没有过大颗粒，过粉碎的产品少；(4)处理量大，最大可达14 O00th，破碎强度高，可破碎抗压强度达300MPa的物料；(5)采用液力耦台器和电控双重过载保护，当过载或遇到难碎物料时，破碎机停止转动，破碎辊反转排出难碎物料；(6)维护、维修简便。2.3.2 ABOH型分级破碎机1998年，由美国的FFE矿业基建设备公司和澳利亚ABOHT工程公司合资开发的ABOH系列分级破碎机将破碎过程分为三段，而且可视入料粒度上限的不同而选择不同的齿辊轴间距。如当入料粒度上限为1000 mm，则齿辊轴间距为1000mm左右，粗碎段将1000mm的入料破碎到350mm，二段由350mm破碎至100mm， 三段由100mm破碎至50、45、38mm或用户要求的粒度。粗碎和二段破碎时破碎辊内向旋转，三段破碎时破碎辊外向旋转。3 对辊机的工作原理两个破碎辊在传动装置的驱动下相向转动，固定辊1支承在固定轴承2上。移动辊3支承在移动轴承4上，安全装置5(弹簧保护装置或液压缸保险装置)顶住活动轴承，并用定位垫块6调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出(见图3.1)。破碎后的粒度一般控制为80120mm。4 双齿辊破碎机的基本构造图4.1是传统式双齿辊破碎机的构造示意图。它是由一对齿辊、两对外啮合齿轮、弹簧保险装置、机架及胶带轮等部件所组成。机架1是由型钢焊接而成的结构件，固定齿辊2安装在机架的固定轴承3上。可动齿辊4装在可动轴承5上，可动轴承可以在固定于机架上的轴承座6上滑动，利用弹簧7将可动轴承压紧。电动机通过胶带轮8和传动齿轮9及10使固定齿辊转动，利用长齿齿轮11带动可动齿辊，使其与固定齿辊作相对转动。破碎物料从上方给入，经齿辊破碎后从下方排出。图3.1齿辊破碎机工作原理示意图、固定辊、固定轴承、移动辊、移动轴承、安全装置、定位垫块图4.1 双齿辊破碎机1、机架 2、固定齿辊 3、固定轴承 4、可动齿辊 5、可动轴承 6、轴承座 7 弹簧 8、胶带轮 910、传动齿轮 11、长齿齿轮5齿辊破碎机的主要部件(1) 齿辊齿辊的构造通常有两种型式：一是在铸铁芯上套有用高锰钢铸成的齿圈，两端用螺栓紧固，另一种是由高锰钢铸成的弓形齿板，装配在多边形截面的铸铁轴毂上，齿辊结构可靠，但检修不方便，当更换齿圈时必须把辊子提升，以便把每个齿圈单独分解下来；第二种型式的齿辊制造和装配都方便，磨损后易于更换，若轮毂造成整体，则齿板与多边形表面接合处面积较大，接合更牢固。目前，国产单齿辊和双齿辊破碎机多采用第二种型式。辊齿的型式有如下几种：鹰嘴式、标抢式、刀刃式和矩形带式。粗碎时大部分采用鹰嘴式，齿的高度为70110mm。长、短齿一起配合使用，长齿用以破碎特大块，大块进入内腔后，再用短齿进一步破碎，单齿辊破碎机的破碎过程基本上是这样进行的。中碎时鹰嘴式和标枪式都可使用，齿的高度最低为40mm。刀刃式使用得不多。矩形带式主要是用在四齿辊破碎机上。(2) 传动装置单齿辊和双齿辊破碎机的转速有快速和慢速两种。为了减少煤粉过多，现在一般使用慢速，齿辊的圆周速度约为1.21.9 m/s(2530 r/min)；那些粉煤对工艺影响不大的，采用快速2.84.7 m/s。快速传动装置简单，采用三角胶带轮减速即可。慢速传动装置较复杂，一般采用三角胶带轮和齿轮两级减速。由于齿辊破碎机的运转速度低，所以传动轴和主轴都采用滑动轴承。在双齿辊破碎机中，为了不使辊齿相碰而损坏，两个齿辊应当同步地相对回转；为了使两齿辊有10mm相对位移时仍能正常咬合传动，两齿辊间的传动齿轮要采用特制的长齿齿轮。目前开始出现一些不用长齿齿轮的双齿辊破碎机，有的破碎机采用万向铰链联轴器传动，或者采用一种专用小齿轮传动，都能达到两齿辊有一定位移时仍能正常啮合的目的。(3) 保险装置单、双齿辊破碎机设有弹簧保险装置。双齿辊破碎机的保险作用是靠压在可动辊子上的弹簧来实现的，当过大块物料或硬质物料落到破碎腔中不能被轧碎时，齿辊受力变大，可动齿辊能够向外移动，使保险弹簧的压缩量增加，增大可动齿辊与固定齿辊的距离，将不能破碎的物料排出。然后借弹簧的恢复力再使可动齿辊回到原来的位置，起到保险作用。齿辊破碎机还有用销子保险装置的。6 对辊机的常见问题6.1安装破碎机的正确安装，对保证设备正常运转，减少故障有着重要的意义。破碎机的安装可按下列顺序进行：(1)基础承载能力的验算。普通双齿辊破碎机由于转速低，振动相对减小，动载系数一般可取设备总重的34倍。(2)检查基础螺栓位置与设备基础螺栓孔的尺寸是否一致。(3)安装机架前，在机架与混凝土基础之间垫以硬质方木或橡胶板，用以减小破碎机传递给基础的振动负荷。然后，安放破碎机的底架并找正，用螺母拧在地脚螺栓上固定紧。(4)安装主动破碎辊，用螺栓固定轴承座。(5)安装从动齿辊移动架，然后将从动破碎辊轴承座放置在导向滑轨上。根据要求的排料粒度大小，选择适当的垫片数量垫在移动轴承座的前面。(6)拧紧丝杆螺母，正确调节液压缸的预压力。一方面气液缓冲缸的预压力应能压紧破碎辊，保证均匀地破碎物料；另一方面在破碎机落人过硬的物料时，又有足够的作用力推开破碎辊，以扩大排料口，排除矿物。(7)变更破碎物料的强度、粒度或破碎比时，应重新调定缓冲缸的氮气压力。压力的大小以满足破碎辊压紧力的需要为适度。过大的压紧力会促使机件磨损加快和功率消耗增大。过小的压紧力又将使破碎产物的超粒增多，并使括动破碎辊呈现频繁的振跳现象。缓冲缸氮气压力的使用范围为l.54 MPa。(8)移动架上左右两组气液缸的压缩度应该一致，其允许误差不得超过2 mm。(9)为了得到均匀的、近似立方体的产品，在安装时必须注意调整好辊齿的位置，使一个破碎辊的齿牙置于另一破碎辊的四个齿牙中间。也就是说，使之处于另一齿辊4个齿牙对角线的交点上。(10)齿辊安装后，两齿辊不应有轴向串动。(11)安装后的固定轴承平不平行度不应大于o5000。(12)两V带轮轴的不平行度不大于0.5/1000，带轮中心的最大偏移量小超过1 mm。每根V带的松紧度应尽可能一致，若有过紧或过松，应予更换。(13)最后安装破碎机外罩，连接入料溜槽和排料漏斗。各法兰盘问均应加胶垫密封，以减小煤尘对空气的污染。 设备全部安装后，应进行连续4 h的空负荷运转、并检查和测定其电流大小、轴承温度及齿轮啮合等情况。设备经过空负荷试车确认无问题后，可带负荷试车。带负荷连续试车时间不少于8 h，最后进行交接验收并投人生产系统使用。6.2使用与维护 破碎机的正确使用与维护是保证设备的安全运转、提高生产率的重要因素。因此，在使用操作时应注意以下几点：(1)开车前，应全面检查各部位螺栓紧固情况，各轴承的润滑情况，齿轮的磨损情况，齿辊的磨损情况以厦V带的松紧度。如发现螺栓松动、油量不足或皮带过松等情况，应予及时处理。(2)检查缓冲液氮弹簧的压力及辊子的间隙是否正常，发现问题，应及时调整。(3)所有检查完毕后，方可启动电动机。在破碎机进入正常运转后，才允许加料。(4)破碎过程中，必须重点检查润滑装置、给料粒度、排料粒度、产品形状以及给料是否均匀等。(5)在运转中，应经常注意检查轴承温度及其油位。轴承温度一般不得超过65。(6)保持齿辊移动轴承座和导向滑轨平面的清洁，以便破碎机内进入不能破碎的大块物料时，可移动破碎辊能够后退避让。(7)破碎机在停车前23 min停止给料，只有当物料全部通过破碎机后，方允许停车。参考文献1 朱龙根.简明机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，1997.112 广西大学实用机械零件手册编写组.实用机械零件手册.广西：广西科学技术出版社，19863 成大先.机械设计手册，第2卷.北京：化工工业出版社，19994 王洪欣，李木，刘秉忠等.机械设计工程学.徐州：中国矿业大学出版社，20015 唐大放，冯晓宁，杨现卿等.机械设计工程学.徐州：中国矿业大学出版社，20016 刘延俊等.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，20027 冶金工业部马鞍山矿山研究院孙时元等. 中国选矿设备实用手册.机械工业出版社 ， 19928 梁金刚.煤用齿辊式破碎机的现状及新发展.选煤技术，2001（3）9 张恩广等.筛分破碎及脱水设备.煤炭工业出版社，199110矿山机械第十三章破碎机.198911 杨怀义.齿辊式破碎机设计中功率及弹簧力的计算.矿山机械，1987 (9)12 曹中一.破碎粉磨机械使用维修.机械工业出版社.199113 唐敬麟.破碎与筛分机械设计选用手册.化学工业出版社.200114 李景斌.齿辊破碎机的结构研究.煤矿安全.1995 (2)15 潘永泰等.新齿型分级破碎机的工艺及技术性能.选煤技术，2000 (4)16 煤科院唐山分院.齿形结构及齿的布置形式研究报告，199817 郭明训.齿辊破碎机的结构优化与改进 .有色冶金节能，2005（46）18 吴建明.粉碎节能理论与辊压机J1.国外金属选矿，1993 (10)19 FCBond.破碎和磨矿计算.国外金属矿选矿，1979 N9.5, Ns620 S.费斯克.煤炭的分级破碎.COAL AGE, 2000 (8)21 V莱昂哈特.再利用洗选研石和开采研石的破碎特性研究 . AUFBEREITUNGS-TECHNIK31(1990)N r. 毕业设计 文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师2012年 03 月 10 日 黄河科技学院毕业设计 第 VI 页对辊机框架系统摘要对辊机是一种重要的机械生产设备。它广泛应用于工业生产的各个领域。对辊机系统主要包括以下几个方面：对辊机的框架系统设计、对辊机的主传动系统设计、对辊机的间隙调整系统设计、对辊机的电气系统系统设计。而几乎在所有的机器设备中，机械装置的本体结构设计是非常重要的组成部分之一，机械本体结构的质量、性能和寿命一定程度上影响着机器的性能和可靠性。所以有必要专门来研究对辊机的框架系统设计。本文的对辊机框架系统设计由六大部分组成：第一、辊筒部分的设计，它包括辊筒的具体设计、辊筒的材料选择及尺寸确定。第二、机架部分的设计，它包括支承件、机座及机架的具体设计。第三、润滑冷却系统的设计，它包括齿轮、滚动轴承的润滑以及密封方法的选取。第四、除尘系统的设计，它包括现代除尘技术的概述及除尘器的选用。第五、停车保险系统的设计，它包括停车保险装置的具体设计及行程开关的选取。第六、离合器操纵机构的设计。关键词：对辊机，框架系统，设计Frame System Of The Roller Machine Author：Chen LongTutor：Mu Guo HuoAbstactRoller machine is an important mechanical equipment. It is widely used in various areas of industrial production.The roller machine system includes the following aspects:the framework of system design of the roller machine,the main drive system design of the roller machine, the roll gap adjustment system design of the roller machine, the electrical system design of the roller machine. While almost all the machinery and equipment，body structure design of mechanical devices is a very important part of it，quality, performance and longevity of the mechanical body structure to some extent affected the performance and reliability of the machine. It is necessary to specifically to research on the framework of the roller machine system designThe frame system of the roller machine design consist of six large pieces.First , roller part of the design includes the specific design of the roller, the rollers choice of material and the determine of size.Second, the frame design includes the specific design of the bearing parts, frame and rack.Third, lubrication and cooling system design include gear, lubrication of rolling bearings and sealing methods.Fourth, the design of the dust removal system includes an overview of the technology of modern dust and dust collector selection .Fifth, stop the design of the insurance system includes the selection of the specific design of the parking safety device and limit switch.Sixth, the clutch operating mechanism also is designed.Key words: Roller machine, Frame System, Design目 录1 绪论11.1 课题背景及目的11.2 整体概述12 方案分析42.1对辊机原理分析42.2 控制系统分析42.3框架设计的一般原则42.3.1 机架设计的一般要求52.3.2 机器零件的设计应考虑的结构工艺性53 对辊机系统中重要零件的选用及强度校核63.1选择电动机型号63.2齿轮的计算及强度校核63.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数.63.2.2 按齿面接触强度设计63.2.3 按齿根弯曲强度设计83.2.4 几何尺寸计算93.3轴承的选择及其寿命计算93.3.1 选择轴承的类型93.3.2 轴承的寿命计算校核93.4对辊机主动辊筒轴的设计计算103.4.1 轴的结构设计103.4.2 辊筒轴的设计要求103.4.3 主动辊筒轴的设计及强度校核113.5键联接的选择和强度校核154 对辊机框架系统设计164.1机器零件设计的一般步骤164.2对辊机辊筒的设计要求164.2.1 严格控制材料的跑偏164.2.2 合理控制滚压线速度之差164.2.3 增设辅助成形辊轮164.3对辊机机架部分的设计174.3.1 支承件的设计要求174.3.2 机架的设计要求174.4对辊机润滑冷却系统的设计184.4.1 齿轮的润滑184.4.2 滚动轴承的润滑184.4.3 密封方法的选取194.5对辊机除尘系统的设计194.5.1 密闭形式的选择194.5.2 设风口的位置及风速194.5.3 选择除尘器应考虑的因素204.5.4 卸尘管和排污管的防漏风要求204.5.5 除尘器的布置及通风机的选择204.5.6 除尘器的选用214.6对辊机停车保险系统设计224.6.1 行程开关的工作原理及特点224.6.2 行程开关的选择224.7 对辊机的安装与使用224.7.1 安装224.7.2使用与维护245 创新设计及产品开发255.1创新设计255.2产品开发255.2.1产品开发的意义255.2.2新产品开发的步骤25结论26致 谢27参考文献28黄河科技学院毕业设计 第 29 页 1 绪论机械制造业是一个国家最基础的行业,也决定了一个国家制造业的整体水平。机械制造业如何发展,这也决定着一个国家的经济前途。机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着相当大的影响，其规模水平是衡量一个国家国民经济实力和科学技术水平的重要尺度。因而，我国十分重视机械制造业的发展，对机械制造业提出了更多的要求，使其能够更好地为各行各业提供高质量的机械产品5。而随着社会经济的发展，产品的多样化及对市场的快速反应成为企业能否在激烈的市场竞争中处于有利位置的必备能力，这就对企业的生产设备提出了更高的要求。如何更好地提高生产设备的柔性和效率，满足产品的多样化的需要，则是每个企业都要面临着的一个重要问题。1.1 课题背景及目的 中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和S02排放量分别占80%和90% ，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。全国己有62.3%的城市S02年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过国家三级标准。S02排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土面积的40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。大气中的S02的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产量算，每年约有1亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。近三年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。由此造成的损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机的价格是国内同类价格的6-8倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。 在对辊机行业，对辊机械是一种应用十分广泛的产品。为了不断增大其应用范围，常常需要将其框架系统、主传动系统、间隙调整系统、电气系统进行优化改进，从而提高系统稳定性，并改善其质量及性能。考虑到现代动力机械行业的机械化程度的进一步加深，这类机械的需求量还会进一步扩大，如果能设计出一种功能更加完善的新型机械，并且各功能互不干涉，不仅能节省材料消耗，降低生产成本，还能方便加工操作，提高工作效率，这不仅对许多中小企业单位有强大诱惑，而且对大型生产单位也有一定的吸引力。如何才能高质量地设计出来，占领这个制高点，就要求我们能很快地理解掌握同类的产品，消化吸收，再加以综合优化，才能完成。我们要把这次毕业设计当成我们在工厂的一次考核，努力地去完成它，并且尽可能的高质量地完成。1.2 整体概述对辊机是一种重要的机械生产设备。它广泛应用于工业生产的各个领域，诸如电力、水泥、建材、冶金等工作部门，多用来进行揉料、材料成型压制以及对各种中等硬度的物料的粉碎上。辊式破碎机按辊子数目可分为单辊、双辊、多辊几种类型；按辊面形状可分为光辊、齿辊。光辊主要适用于中等硬度矿石的中、细碎作业；齿辊适用于脆性和松软物料的粗、中碎。辊式对辊机结构简单、工作可靠、成本低廉，具有排料力度大小可调等优点4。一般说来，对辊机是由动力源、 减速装置、传动装置、滚压机构、压力保持机构、间隙调整机构、安全防护机构等组成。受材料和制造技术的制约，目前主要采用金属作为对滚机械的辊子材料3。而金属辊子受热处理技术的限制，硬度不强、耐磨性较差、不耐腐蚀、易生锈，特别是金属磨损所带来的杂质等缺陷，不可避免地影响上述行业高端产品的生产，成为严重制约精细化学工业制造、精密机械制造水平提高的关键因素之一。为解决上述问题，采用超硬的特种陶瓷材料替代对滚机械的金属辊子，另一方面就是改善对辊机框架系统整体设计，重点在于改进润滑冷却系统、滚筒部分、离合器操纵机构，可大幅提高对辊机系统的稳定性、精度以及耐磨性能，进而可将辊子的使用寿命延长十几倍到几十倍以上，而且有效避免了金属杂质对相关产业发展的影响，促使产品质量大大提高，对提高我国制造业水平具有十分重大的意义。因此设计制造出满足生产使用要求以及结构工艺性要求的对辊机十分必要。这里，需要特别设计的对辊机系统主要包括以下几个方面：对辊机的框架系统设计、对辊机的主传动系统设计、对辊机的间隙调整系统设计、对辊机的电气系统系统设计7。而几乎在所有的机器设备中，机械装置的本体结构设计是非常重要的组成部分之一，机械本体结构的质量、性能和寿命一定程度上影响着机器的性能和可靠性。所以下面有必要专门来研究对辊机的框架系统设计。对辊机的框架系统，其中包括：润滑冷却系统、除尘通风系统、停车保险部分、滚筒部分、离合器操纵机构、机架部分等六个部分。特别注意，对辊机的框架系统设计所涉及的知识较为广泛，基本上涵盖了机械设计、机械制造工艺学、机电传动技术、金属工艺学、工程材料学、材料成形技术、人机工程学等诸多学科。本篇主要从材料、传动和制造工艺等方面论述了机械设计与制造的相关知识。对每个知识点都从其一般原则论述，概括地回答了机械设计与制造所遵循的一般原则和应注意的相关问题。2 方案分析2.1对辊机原理分析对辊机两个破碎辊在传动装置的驱动下相向转动，固定辊1支承在固定轴承2上。移动辊3支承在移动轴承4上，安全装置5(弹簧保护装置或液压缸保险装置)顶住活动轴承，并用定位垫块6调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出(见图2.1)。破碎后的粒度一般控制为80120 mm。金属矿山由于多使用光滑辊面，所以破碎作用主要是靠压碎，并附带有些研磨作用（当为齿面时则主要靠劈碎作用）。破碎后的物料借重力自行排出。这种破碎机的特点是由于物料通过两个辊子中间时，只受压一次，所以粉碎现象少5。图2.1齿辊破碎机工作原理示意图固定辊固定轴承移动辊移动轴承安全装置定位垫块2.2 控制系统分析此对辊机包括三个电动机，一个主电动机通过制动器、减速器等中间装置驱动滚筒转动，两辅助电机用与调整滚筒间隙，这样可以大大提高系统稳定性和加工精度，控制也比较方便。2.3框架设计的一般原则2.3.1 机架设计的一般要求 1、结构合理，便于制造； 2、结构应使框架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便； 3、结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引 起的变形应力小； 4、耐腐蚀，抗振性能好；5、使框架结构在服务期限内尽量减少修理6。2.3.2 机器零件的设计应考虑的结构工艺性 1、在满足整机工作性能的前提下，零件造型应尽量简单，尽量减少加工表面数量和加工面积；尽量采用标准件，通用件和外购件；尽量统一成相同形状和相同元素（如直径、螺纹、键、齿轮模数等）1； 2、零件的结构工艺性必须全面考虑整机的工艺性，包括毛坯制造、切削加工、热处理、装配和维修等，尽可能使各个生产阶段都有良好的工艺性； 3、在保证零件使用功能的前提下，尽量降低零件的技术要求，以使零件便于加工，符合经济性要求； 4、尽量减少零件的机械加工余量，力求实现少或无切屑加工，以降低零件生产成本；5、在保证零件力学性能要求的前提下，合理选择成本较低的零件材料；6、符合环境保护要求，给予更多的人文关怀。3 对辊机系统中重要零件的选用及强度校核3.1选择电动机型号按参考文献2推荐的传动比的合理范围，取二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比I=610。取闭式齿轮传动比I8，则总传动比理时范围为I=4880。故电动机转速的可选范围为787.21552r/min，符合这一范围的同步转速有1000、1453和1500r/min. 电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变和变化很小的载荷长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，电动机就不会过热，通常不必效验发热和启动力矩。根据容量和转速，综合考虑实用性和经济性、查询电机手册选取电机转速为1453r/min。 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为YR250S4,其主要性能：额定功率：75kW，满载转速1453r/min，电机轴直径D=65mm,质量440kg。3.2齿轮的计算及强度校核已知一对辊机闭式传动装置。辊筒轴输入功率P=59.25kW，大齿轮转速n=19.4r/min，齿数比u=6.0。工作寿命为15年（设每年工作300天），两班制。3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数.1、选用直齿圆柱齿轮传动，因为对辊机辊筒为一般工作机器，速度较低，故可选用8级精度。2、材料选择：大齿轮材料选用ZG350经正火处理，其硬度为240HBS3；小齿轮材料也同样选用ZG350经正火处理，其硬度为280HBS。选小齿轮z1=17，则大齿轮z2=z1u=176=1023.2.2 按齿面接触强度设计 由参考文献1公式10-9a进行试算，即 确定公式内的各计算数值： 试选载荷系数Kt=1.3 计算小齿轮传递的转矩：由此前部分计算可得辊筒轴的转矩T=29.17kNm 则小齿轮传递转矩T1=T/u=29.17103/6=4.86106Nmm 另有小齿轮所在轴转速n1=in=619.4=116.4r/min 由表10-7选取齿宽系数d=1.0 由表10-6查得材料影响系数ZE=189.8MPa1/2 由图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa； 大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=427MPa 由式10-13计算应力循环次数： N1=60n1jLh=60116.41(2830015)=5.03108 N2=N1/u=5.03108/6=8.4107 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=1.08；KHN2=1.15 计算接触疲劳许用应力： 取失效率为1%，安全系数S=1。由式10-12得 H1= KHN1Hlim1/S=1.08600/1=648MPa H2= KHN2Hlim2/S=1.15427/1=491.3 MPa 试算小齿轮分度圆直径d1t，代入H中较小值 计算圆周速度V： 计算齿宽b: b=dd1t=1.0239.2=239.2mm 这里取b=240mm 计算载荷系数：根据V=1.46m/s、8级精度，参阅文献1取KV=1.12； 在直齿轮传动系统中，假设KAFt/b100N/mm,由表10-3查得KH=KF=1.2； 由表10-2查得使用系数KA=1； 代入数据得KH=1.12+0.18（1+0.6d2）d2+0.2310-3b=1.423 故载荷系数K=KAKVKHKH=11.121.21.423=1.913 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径： 由式10-10a得d1=d1t=272mm 计算模数m=d1/z1=272/17=16mm3.2.3 按齿根弯曲强度设计 由文献4表10-5得弯曲强度设计公式 确定公式内的各计算数值： 由图10-20c查得小齿轮齿根弯曲疲劳强度极限FE1=400MPa; 查得大齿轮齿根弯曲疲劳强度极限FE2=300MPa 由图10-18查取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.92 KFN2=0.98； 计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数S=1.5 由式10-12得 计算载荷系数K= KAKVKFKF=11.121.21.35=1.81 查取齿形系数及应力校正系数：由表10-5得YFa1=2.97 YFa2=2.20 YSa1=1.52 YSa2=1.80 计算两啮合齿轮的并比较其大小 故应将较大值0.021代入下面公式进行计算求解 取标准模数m=16mm 按齿面接疲劳强度算得的小齿轮分度圆直径d1=272mm z1=17； 经分析，这样设计出的齿轮传动既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑,避免材料浪费。3.2.4 几何尺寸计算1、计算分度圆直径 ：d1=mz1=1617=272mm d2=mz2=16102=1632mm；2、计算中心距： a=(d1+d2)/2=952mm;3、计算齿轮宽度: b=d1d1=1272=272mm, 取B2=272mm,B1=278mm；4、验算 Ft=2T1/d1=24.86106/272=3.57104N，又KAFt/b=13.573104/272=131100N/mm，故所选系数合适。3.3 轴承的选择及其寿命计算3.3.1 选择轴承的类型 由于该设备在工作过程中，并没有太大的冲击力与瞬时过载现象，同时也没有轴向力，所以在轴承的选择上根据经验选择。此处所选轴承要求能承受较大的径向载荷，具有较好的定心作用。结合上面已知条件，依据文献可初选调心滚子轴承，其类型代号为22446。因支承跨距较大，故采用一端双向固定，另一端游动的轴承组合方式6。3.3.2 轴承的寿命计算校核 已知对辊机主动辊筒轴输入扭矩T=29.17kNm，转速n=19.4r/min，且轴承运转时有中等冲击。工作为2班制(一天运转16h)，大修期为3年(每年按360天考虑)。其具体结构布置及载荷分布如图3.1，图3.2。 1、对辊机主动辊筒轴上的载荷分析如下 在V面内由F=0，M=0得：G1+G2-R1V-R2V+G3+G3=0； G1120+G2615-R1V960-R2V2535+G32895=0 联立解得R1V=3484N； R2V=5016N 同理在H面内也可由F=0，M=0得：Ft1+Ft2-R1H-R2H+Ft3=0； Ft1120+Ft2615-R2H960-R2H2535+Ft32895=0 联立解得R1H=273N；R2H=-71N 即R2H的方向与图示方向相反。 综之，R1=3495N；R2=5016N 由于初选的调心滚子轴承工作时不产生派生轴向力Fdi,，且外部轴向力为0，两支承处轴承轴向力FA1=FA2=0。因FA/R=0e,所以可由文献查取X=1.0，Y=0又由已知，此对辊机主要用来完成揉料混合等工作内容，故其载荷性质属于中等冲击，参阅文献4表13-6可取载荷系数fP=1.5。所以两支承处轴承动载荷分别为P1=fP（X1R1+Y1FA1）=1.51.03495=5242N；P2=fP（X2R2+Y2FA2）=1.51.05016=7524N2、比较两轴承承载大小可知轴承2易发生失效破坏，所以只须对轴承2进行寿命计算。且由已知条件容易得到轴承预期计算寿命Lh=336016=17280h再依据文献查得轴承的基本额定动载荷C=30500N。 由轴承寿命计算公式 因此所求取的L10=5.510517280h，故初选的调心滚子轴承22446满足寿命要求。3.4对辊机主动辊筒轴的设计计算3.4.1 轴的结构设计 在设计轴的结构的过程中，主要取决于以下因素： 1、轴在机器中的安装位置及形式；2、轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及轴连接的方法；3、载荷的性质、大小、方向及分布情况；4、轴的加工工艺等。 因此，轴的结构应满足：轴和安装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。根据轴在机器上的作用及零件的安排，确定轴的结构。因为对辊机属大型动力机械，且此辊筒轴主要用来完成各种不同成分混合揉料的，所以其结构相对复杂。由此可考虑将传动轴与橡胶辊筒做成一体，以便于设计制造装配,提高生产效率10。3.4.2 辊筒轴的设计要求 在对对辊机主动辊筒轴设计的过程中，一般说来应满足如下要求：1、轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置； 2、轴上零件装拆、调整方便； 3、轴应具有良好的制造工艺性等； 4、尽量避免应力集中； 5、轴的结构越简单越合理； 6、装配越简单方便越合理；7、合理选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度。 3.4.3 主动辊筒轴的设计及强度校核1、求对辊机主动辊筒轴上的功率P1和转矩T 据文献可查取二级圆柱齿轮减速器传动效率1=0.95，凸缘联轴器传动效率2=0.98，滚子轴承3=0.98，工作机即辊筒传动效率4=0.96则传动总效率=122354=0.950.9820.9850.96=0.79则有P1=P=750.79=59.25kW2、初步确定轴的最小直径，按扭转强度条件校核计算先按下式估算轴的最小直径。选取轴的材料为Q235。根据文献1表15-3，取A0=132 T=15MPa，于是得 （取0.6）但考虑到整机的结构与尺寸及性能的要求，取该轴的最小端直径=220mm 。MPa，所以220的轴径尺寸满足扭转强度要求。3、按弯扭合成强度条件计算（1）先求解主动辊筒轴上的各个载荷 由已知齿轮1 m1=20，z1=20；齿轮2 m2=18，z2=20；齿轮3 m3=16，z3=102 则有d1=400mm,d2=360mm,d3=1632mm 另由对辊机实际工作性能要求，可选定 齿轮1、齿轮2、齿轮2各质量分别有m1=155.3kg,m2=205.9kg,m3=501.3kg 取g=10N/kg，则有G1=1553N，G2=2059N，G3，=5013N 依据文献可计算得： 同时也有 （2）通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上载荷、弯矩和扭矩均可按如下方法求得，因而便可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。其计算步骤具体如下：a、作出轴的力学模型 轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时常将轴上分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩一般从传动件轮毂宽度的中点算起。待校核的辊筒轴的计算简图如图3.1所示。b、作出弯矩图 根据简图3.1分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩MH图3.3和垂直面上的弯矩MV图3.4；然后按式子 计算总弯矩并作出M图3.7。c、作出扭矩图 扭矩图如图3.6所示。d、校核轴的强度 已知轴的弯矩和扭矩后，便可针对某些危险截面作弯扭合成强度进行计算。按第三强度理论，计算应力 这里为考虑弯扭两种循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为，由于扭转切应力为静应力，故应取=0.3。结合图3.6、3.7,可知O3O3截面为最危险处。参考文献取-1=170MPa,则有如下计算：所以该辊筒轴符合弯扭强度要求。图 3.1图3.2图 3.3图 3.4图3.5图 3.6图 3.73.4.3 拟定轴上零件的装配方案装配方案已在装配图上给出，此种方案就是所选用的最佳装配方案。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：1、根据其要满足的工作状况以及轴上零件布置，综合考虑各种配合关系，取主动辊筒轴长度为L=3015mm；2、根据安装在主动辊筒轴上最左端的两对啮合齿轮的工作要求及装配关系，这两对啮合齿轮在轴向上须留有一定的距离，取L1=285mm6，为了使啮合齿轮在轴向上定位可靠，应安置符合一定规格要求的卡圈，具体尺寸详见装配图明细表标注；3、因为对辊机主动辊筒轴在工作时要转动，且其支承跨距较大，为减小对辊机主动辊筒轴的弯曲变形，保证良好的工作性能，故采用一端双向固定，另一端游动的轴承组合方式，取支承跨距L3=1480mm；4、参考有关设计手册，为了减小应力集中，取轴端倒角为345，轴肩处的圆角半径为R=8mm。3.5键联接的选择和强度校核键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂的之间的周向固定以传递扭矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。考虑到平键联接具有结构简单、装拆方便、对中性较好等优点，结合本次设计对辊机系统的工作环境及状况，键联接的选择具体如下：辊筒轴左边一对齿轮轮毂与轴配合处选择单圆头平键联接（C型）。由于该轴段处轴径为，参阅文献1可选取键的主要尺寸而辊筒轴右边一对齿轮轮毂与轴配合处选择圆头平键联接（A型）。由于该轴段处轴径为，参阅文献可选取键的主要尺寸这里只对第一对齿轮轮毂与轴配合处的单圆头平键联接进行强度校核：则由普通平键联接的强度条件可得 其中 所以，该配合处所选择的单圆头平键联接强度符合要求。4 对辊机框架系统设计4.1机器零件设计的一般步骤 在对机器零件进行设计的过程中，一般来说要包含如下步骤：根据机器零件的设计使用要求，选择零件的类型和结构。为此，必须对各种零件的不同类型、优缺点、特性与使用范围等，进行综合对比并正确选用；根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷；根据零件的类型、结构和所受载荷，分析零件可能的失效形式，从而确定零根据零件的工作条件及对零件的特殊要求（例如高温或在腐蚀性介质中工作等），选择适当的材料；根据设计准则进行有关计算，确定出零件的基本尺寸；根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计；细节设计完后，必要时进行详细的校核计算，以判定结构的合理性5。4.2对辊机辊筒的设计要求4.2.1 严格控制材料的跑偏由于材料变形尺寸不对称，各处受力不匀，再加上辊轮加工精度的累计误差及辊轮间隙调整不尽一致等。所以在滚压过程中加以控制非常必要。除确保理论设计中心基准面准确外，还必须保证辊轮的加工精度应在允许范围内，尤其要注意热处理后的辊轮变形等。4.2.2 合理控制压线速度之差由于滚压是一对对辊轮相互对压而使其成形的，而同轴上的辊轮又是多体组合的各段的辊轮直径又不等，各对辊轮的角速度是相同的，但轴上的变形量不一样，每对辊轮上各变形点旋转半径也不一样 ，其同轴的变形速度也就不一样，如不加以控制这就使得带钢变形受到不等程度拉长，轻者增加摩擦与反摩擦力，消耗电机的有效动力，重者导致辊轮轴断裂、产品报废6。4.2.3 增设辅助成形辊轮对于封闭变形处，单靠主辊轮成形是不够的，必须增添辅助辊轮 。另外，仅靠主辊轮成形会产生褶皱现象，严重影响工件的光洁，必须设辅助轮。本制件后端的辅助辊轮较多，在带钢快结束时的牵引动力不足，也是增设补充动力的辅助辊轮。4.3对辊机机架部分的设计4.3.1 支承件的设计要求 支承件是设备的基础构件，包括床身、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等。这些件一般都比较大，所以也称为大件。按构造方式可分为机箱类、箱壳类、机架类、平板类，它的主要作用是支承和安装机器各部分零件，并承受各种静态力（重力）及动态力（切削力）和保证各零部件之间相对位置精度和运动部件的运动精度。因此，支承件要有足够的静态刚度和较高的动态刚度，动态刚度在很大程度上反映了设计的合理性。所以支承件要有较好的动态特性。包括较大的位移阻抗和阻尼，与其它部件相配合使整机的各阶段固有频率不致与激振频率相重合而产生共振，不会发生薄壁振动而产生噪声等7。支承件的设计首先要根据其使用要求进行受力分析，其次是根据所受的力和其它要求，并参考现有设备的同类型件，初步决定其形状和尺寸。支承件的性能对整个设备的性能影响较大，支承件的重量占设备总重量的80%以上。因此，应该正确进行支承件的结构设计，并对主要支承件进行必要的验算和试验。使支承件能够满足它的基本要求，并在这个前提下尽量节约材料。4.3.2 机架的设计要求 机座和机架等零件，在一台机器的总质量中占有很大的比例，同时在很大程度上影响着机器的工作精度及抗振性能。所以正确选择机座和机架等零件的材料和正确设计其结构形式及尺寸，是减小机器质量、节约金属材料、提高工作精度、增强机器刚度及耐磨性等的重要途径8。 机座和机架的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和机架的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大的影响。但是由于这些部位形状的不规则和应力分布的复杂性，以前大多是按照经验公式、经验数据或比照现有的类试机件进行设计，而略去强度和刚度的分析与校核。这对那些不太重要的场合虽是可行的，但却带有一定的盲目性。因而对重要的机座、机架和箱体等，考虑到上述设计方法不够可靠，或者资料不够成熟，还需用模型或实物进行实测试验，以便按照测定的数据进一步修改结构及尺寸，从而弥补经验设计的不足。 另外还须指出，机器工作时总要产生振动并引发出噪声，对周围的人员、设备、产品质量及自然环境都会带来损害与污染，因而隔振也是设计机座和机架时应该同时考虑的问题，特别是当机器运转或往复运动速度较高以及冲击严重时，必须通过阻尼或缓冲等手段使振动在传递过程中迅速衰减到实际工作允许的范围内9。4.4对辊机润滑冷却系统的设计4.4.1 齿轮的润滑 齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。在轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减小摩擦损失，还可以散热和防锈蚀。所以有必要对齿轮传动加以润滑，可以大为改善齿轮的工作状况，确保运转正常及预期的寿命。 通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮的圆周速度大小V12m/s时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。这样，齿轮在传动时就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也将油甩到箱壁上借以散热1。而针对本次的设计对象-对辊机，其辊筒轴转速V= 由于对辊机辊筒轴的转速较低，故可采用人工作周期性加油润滑，且其润滑剂牌号参照文献1表10-11可选取150# 硫-磷型极压工业齿轮油。4.4.2 滚动轴承的润滑1、轴承润滑的分类及其应用 润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类： （1）油润滑 油润滑常用的润滑方法主要有以下几种：油浴润滑、滴油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等。在高速高温的条件下，通常采用油润滑。 （2）脂润滑 脂润滑的润滑膜的强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可维持相当长一段时间。对于一些不便经常添加润滑剂的地方，或不允许润滑油流失而致污染产品的工业机械来说，选择脂润滑方式十分适宜。且滚动轴承的装脂量一般为轴承内部容积的1/32/3。 2、滚动轴承润滑方式的选择dn=23019.4=0.45104mmr/min 参考文献1表13-10，对辊机辊筒轴上所采用的一对调心滚子轴承选用脂润滑方式。4.4.3 密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。4.5对辊机除尘系统的设计 目前，我国工业除尘技术日臻完善，在国际市场上越发显示出其强劲的发展态势。而袋式除尘技术的发展尤其迅速 ,微细粒子控制、降低排尘浓度、降低造价、降低能耗、扩大应用领域 ,是总的发展趋势。由于长袋脉冲袋式除尘器具有多种其它除尘装置无可替代的优良性能，因而在众多机械、建筑、冶金、化工等领域得以大量推广。4.5.1 密闭形式的选择 密闭是综合防尘措施的关键环节之一。水力除尘、机械除尘和联合除尘效果的好坏首先取决于扬尘地点的密闭程度。密闭得好，机械除尘的排风量就可大为减少；反之，即使增大机械除尘系统的排风量，也难以取得良好的效果。据调查，有的厂过去密闭不严，排风后粉尘仍大量外逸；加强密闭后，风量为原风量的L/8时，罩内仍有10Pa负压，满足了除尘要求。一般说来，大容积密闭罩比小容积密闭罩效果要好11，特点是罩内容积大，可缓冲含尘气流。减小局部正压，这种密闭罩适用于含尘气流速度大的设备或地点。 4.5.2 设风口的位置及风速在密闭罩上装设位置和开口面积适宜的吸风罩同除尘风管连接，使罩口断面风速均匀，为了防止排风把物料带走，还应对吸风口的风速加以控制。在吸风点的排风量一定的情况下，吸风口风速主要取决于物料的密度和粒径大小以及吸风口与扬尘点之间的距离远近等。为保证除尘系统的除尘效果和便于生产操作，对于一般除尘系统，设备能力应按其所联接的全部吸风点同时工作计算，而不考虑个别吸风日的间歇修正。4.5.3 选择除尘器应考虑的因素除尘器也称除尘设备，是用于分离空气中的粉尘达到除尘目的的设备。除尘器的种类繁多，构造各异，由于其除尘机理不同，各自具有不同的特点；因此，其技术性能和适用范围也就有所不同。根据是否用水作除尘媒介，除尘器分为两大类：干式除尘器和湿式除尘器。选择除尘器时，除考虑所处理含尘气体的理化性质之外，还应考虑能否达到排放标准、使用寿命、场地布置条件、水电条件、运行费、设备费以及维护管理等进行全面分析10。4.5.4 卸尘管和排污管的防漏风要求防止卸尘管和排污管漏风的措施，是在干式除尘器的卸尘管和湿式除尘器的污水排出管上，装设有效的卸尘装置。卸尘装置(包括集尘斗、卸尘阀或水封等)是除尘设备的不可忽视的重要组成部分，它对除尘器的运行及除尘效率有相当大的影响。如果卸尘装置装设不好，就会使大量空气从排尘口或排污口吸入，破坏除尘器内部的气流运动，大大降低除尘效率。因此，条文规定在各分支管段上应设置调节阀门。在吸入段风管上，一般不容许采用直插板阀，因为它容易引起堵塞。作为调节用的阀门，无论是蝶阀、调节瓣或插板阀都必须装设在垂直管段上，如果把这类阀门装在倾斜或水平风管上，由于阀板前后产生强烈涡流，粉尘容易沉积，妨碍阀门的开关，有时还会堵塞风管。4.5.5 除尘器的布置及通风机的选择在设计机械除尘系统时，大都把除尘器布置在系统的负压段，其最大优点是保护通风机壳体和叶片免受或减缓粉尘的磨损，延长通风机的使用寿命。由于某种需要也有把除尘器置于系统正压段的，侧如，采用袋式除尘器时，为了节省外部壳体的金属耗量，避免因考虑漏风问题而增加除尘器的负荷，延长布袋的使用期限及便于在工作状况下进行检修等。有时把除尘器安装在正压段就具有一定的优点。在这种情况下，应选择排尘通风机14。由于同普通通风机相比排尘通风机价格较贵，效率较低，能量消耗约增加25%以上；因此，设计时应根据具体情况进行技术经济比较确定。4.5.6 除尘器的选用1、LPC系列长袋脉冲袋式除尘器的特点及应用 LPC系列长袋脉冲袋式除尘器属于新一代脉冲袋式除尘技术，不但具有喷吹脉冲除尘器的清灰能力强、除尘效率高、排放浓度低等特点，还具有稳定可靠、能耗低、占地面积小的特点，特别适合处理生产中出现的大量的粉末、灰尘。LPC系列长袋脉冲袋式除尘器已经成为一种重要的生产过程设备，其核心就是滤料。由于除尘器的过滤作用，使含尘气体中的粉尘分离出来，输出洁净的气体，从而达到劳动保护，环境保护的目的。2、LPC长袋脉冲袋式除尘器工作原理LPC长袋脉冲袋式除尘器主要由上箱体、中箱体、灰斗、卸灰系统、喷吹系统和控制系统等几部分组成，并采用下进气分室结构。粉尘及含尘烟气由进风口经中箱体下部进入灰斗；部分较大的尘粒由于惯性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗，其它尘粒随气流上升进入各个袋室。经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化后的气体由滤袋内部进入箱体，再通过提升阀、出风口排入大气。灰斗中的粉尘定时或连续由螺旋输送机及刚性叶轮卸料器卸出。随着过滤过程的不断进行，滤袋外侧所附积的粉尘不断增加，从而导致袋除尘器本身的阻力也逐渐升高。当阻力达到预先设定值时，清灰控制器发出信号，首先令一个袋室的提升阀关闭以切断该室的过滤气流，然后打开电磁脉冲阀，压缩空气由气源顺序经气包、脉冲阀、喷吹管上的喷嘴以极短的时间（0.0650.085秒）向滤袋喷射。压缩空气在箱内高速膨胀，使滤袋产生高频振动变形，再加上逆气流的作用，使滤袋外侧所附尘饼变形脱落。在充分考虑了粉尘的沉降时间（保证所脱落的粉尘能够有效落入灰斗）后，提升阀打开，此袋室滤袋恢复到过滤状态，而下一袋室则进入清灰状态，如此直到最后一袋室清灰完毕为一个周期8。LPC长袋脉冲袋式除尘器是由多个独立的室组成的，清灰时各室按顺序分别进行，互不干扰，实现长期连续运行。上述清灰过程均由清灰控制器进行定时或定压自动控制。 3、选型参数及选型原则（1）收尘器的主要技术参数为风量、气体温度、含尘浓度与湿度。根据工艺设计的风量、气体温度、含尘浓度的最高数值，按略小于技术性能表中的数值为原则。其相对的收尘器型号，即为所需要的收尘器型号，采用的滤料则根据入口浓度、气体温度、湿含量确定。粉尘直径可达到0.3-0.5m；（2）当系统负压超过6000Pa时，如选用时，需要事先说明，以便加强壳体强度和刚度；（3）可根据工艺需要设置收尘器灰斗卸料系统。4.6对辊机停车保险系统设计 停车保险系统是一种重要的安全辅助装置。在对辊机进行揉料的工作过程中，通过启动保险装置可实现急停操作，以减小失控的机械设备进一步危及人的生命和安全。因而从这一层面讲，停车保险系统设计是对辊机框架设计中不可或缺的组成部分，它体现了一种人文关怀。为此设计出结构简单、工作可靠、性能良好并且经济性最优的停车保险装置已显得十分必要。4.6.1 行程开关的工作原理及特点 行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换7。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式： 1、直动式行程开关的组成：推杆、弹簧、动断触点以及动合触点等。其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。 2、滚轮式行程开关的组成：滚轮、转臂、弹簧、套架、滑轮、压板以及触点等。当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。 4.6.2 行程开关的选择 行程开关的主要参数有动作行程、工作电压及触头的电流容量等。目前国内生产的行程开关主要有LXK3、3SE3、LS19、JLSK等系列产品。由于对辊机属大型动力机械，为避免行程开关的触点分断太慢，故此处应采用有盘形弹簧机构瞬时动作的滚轮式行程开关LXK3。停车保险装置的结构尺寸详见装配图所示4.7 对辊机的安装与使用4.7.1 安装 对辊机的正确安装，对保证设备正常运转，减少故障有着重要的意义。对辊机的安装可按下列顺序进行：(1)基础承载能力的验算。普通双齿辊破碎机由于转速低，振动相对减小，动载系数一般可取设备总重的34倍。(2)检查基础螺栓位置与设备基础螺栓孔的尺寸是否一致。(3)安装机架前，在机架与混凝土基础之间垫以硬质方木或橡胶板，用以减小破碎机传递给基础的振动负荷。然后，安放破碎机的底架并找正，用螺母拧在地脚螺栓上固定紧。(4)安装主动破碎辊，用螺栓固定轴承座。(5)安装从动齿辊移动架，然后将从动破碎辊轴承座放置在导向滑轨上。根据要求的排料粒度大小，选择适当的垫片数量垫在移动轴承座的前面。(6)拧紧丝杆螺母，正确调节液压缸的预压力。一方面气液缓冲缸的预压力应能压紧破碎辊，保证均匀地破碎物料；另一方面在破碎机落人过硬的物料时，又有足够的作用力推开破碎辊，以扩大排料口，排除矿物。(7)变更破碎物料的强度、粒度或破碎比时，应重新调定缓冲缸的氮气压力。压力的大小以满足破碎辊压紧力的需要为适度。过大的压紧力会促使机件磨损加快和功率消耗增大。过小的压紧力又将使破碎产物的超粒增多，并使括动破碎辊呈现频繁的振跳现象。缓冲缸氮气压力的使用范围为l.54 MPa。(8)移动架上左右两组气液缸的压缩度应该一致，其允许误差不得超过2 mm。(9)为了得到均匀的、近似立方体的产品，在安装时必须注意调整好辊齿的位置，使一个破碎辊的齿牙置于另一破碎辊的四个齿牙中间。也就是说，使之处于另一齿辊4个齿牙对角线的交点上。(10)齿辊安装后，两齿辊不应有轴向串动。(11)安装后的固定轴承平不平行度不应大于o5000。(12)两V带轮轴的不平行度不大于0.5/1000，带轮中心的最大偏移量小超过1 mm。每根V带的松紧度应尽可能一致，若有过紧或过松，应予