立轴冲击式同步破碎机开式转子设计

1、毕业设计题目立轴冲击式同步破碎机开式转子设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0702学生杨国建学 号 20070403231指导教师 赵方二一 一年五月二十八日济南大学毕业设计- -丄、八1前言1.1选题的目的与意义冲击式破碎机又称制砂机，是一种从20世纪80年代发展起来的新型破碎机。目前，已经在砂石场得到广泛的应用，是成功地应用细碎技术的典范，它能提供立方 体形的物料。尤其是用于制砂领域，在砂的质量，产量等方面，冲击式破碎机得到 了一致的公认和好评。立轴冲击式同步破碎机有以下优点：破碎效果好。能量消耗小，立轴冲击式同步破碎机由于使物料两次破碎，在 同样破碎效果下，转子转速低，磨损

2、小。其能耗产量比远远小于传统破碎机，节能效 益显著，破碎效率高。设备噪音低。该机设计是以物料在体内高速冲击碰撞而实现 破碎目的的，避免了破碎工件过多的直接锤击和挤压， 使工作噪音大为降低。结构 合理，设备占地面积小，设备重量也大幅度减轻。运转平稳，润滑可靠，安装和维 修方便。造价低廉，经济效益好。综上所述，开发并生产出具有高技术水准的立轴冲击式同步破碎机具有重要意 义。1.2立轴冲击式同步破碎机简介1.2.1立轴冲击式同步破碎机结构与工作原理图1-1立轴冲击式同步破碎机结构简图如图1-1所示，立轴冲击式同步破碎机主要由转子，传动系统，入料装置，破碎 腔，出料装置，机架等构成。立轴冲击式同步破碎

3、机是在立轴冲击式破碎机的基础之 上，增加同步破碎功能，立轴冲击式同步破碎机工作时，由电机通过皮带轮带动转子 作高速转动，物料首先由进料斗进入破碎机高速旋转的转子中， 在转子内被迅速加速， 使石料以一定的初速度沿设计好的轨迹甩出， 同时与转子外侧的反击板发生碰撞，由 于反击板带有一定的速度而转子甩出的石料也有一定的速度两个异向速度发生碰撞使石料碰撞后达到了更快的初速度， 从而与破碎腔发生碰撞达到破碎效果。 其加速度 可达数百倍重力加速度，最后以6080n)/ s的速度从转子抛射出去，冲击到破碎腔内 发生碰撞破碎。1.2.2国内外研究现状上世纪80年代，新西兰人提出了立轴冲击式破碎机的原型，经不断

4、改进，在80年 代末期，新西兰推出了巴马克立轴冲击式破碎机。 这种破碎机具有结构简单、重量轻、 造价低、运转平稳及高效节能等优点，到90年代世界各国开始推广使用。该机广泛用于建材、煤炭和化工等行业，特别是在制砂业中占有很大优势。我国 制造的立轴冲击式破碎机，大多数是仿制的，自行开发少，虽然起步较早，但发展不 快,各厂家产品雷同。立轴冲击式破碎机有“石打石”和“石打铁”两种,给料方式有瀑落给料、溢 流给料和转子给料，有闭式转子和开式转子之分。由于该机转子转速很高 ，耗能大, 磨损快,故降低转子转速，延长轴承使用寿命是需要解决的关键问题。目前的开式转子允许大约100m的进料粒度，而国内至今没有的开

5、式转子立轴冲 击式破碎机提供给市场，而且国内的立轴冲击式破碎机转子直径很少超过1.2m。国际上的立轴冲击式同步破碎机已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不仅仅是硬质合金和高铬铸铁。陶瓷材料不但可耐较高的温度，而且有很好的抗腐蚀性。因而，在 相同温度的物料高速冲击时，陶瓷材料的耐磨性能较好。目前，国内的立轴立轴冲击式破碎机采用硬质合金和高铬铸铁材料， 质量不稳定，易腐蚀和磨损，由于破碎设备 国内外产品差距明显，因此在国内规模较大的砂石场中，仍然是进口的设备占多数。13立轴冲击式破碎机发展趋势破碎机向大型化发展：为了满足各种不同用户的需要，满足更大的产量， 转子直径也越来越大，电机功率也越来越大。这样允

6、许进料的粒度也越来越大。破碎机型式多样：目前,立轴冲击式破碎机已发展为不同的型式， 例如可分为开式转子和闭式转子两大类。而且又可以按每一规格的机器中的不同的转子转速， 几种不同的电机功率和几种不同转子出口数来分类。从而组合成不同的通过能量，不同的破碎效应，充分体现了配置的多样性和灵活性。控制全自动：采用计算机或PLC空制，运行中可远距离显示工作状态下的机 器各种参数，如机器的振动，瞬时的通过量，轴承的温度 ，润滑油的质量情况等。便 于及时处理工作中的各种问题。2设计的内容与要求2.1设计的基本内容根据立轴冲击式同步破碎机的总体的参数要求计算校核相关的数据。破碎机转子的设计：转子的结构设计，尺寸

7、设计，材料选用等。计算同步过程中转 子的转速。计算石料从转子抛出时的角度 二和速度V。挡料板的设计：尺寸和结构的设计。轴承配置方案，润滑方式。22主要参数及预期研究成果要求所设计的立轴冲击式同步破碎机主要参数如表 2-1所示。预期研究成果：设计出符合给定性能参数的立轴冲击式同步破碎机转子。把握同步破碎机转子的工作原理，完成相应的设计计算说明。表2-1参数要求最大入料（mm功率（KW叶轮转速（r/min ）处理量（t/h ）60264-320850-1450160-3003开式转子的设计转子作为立轴冲击式破碎机的主要工作部件，其状况如何不仅决定着破碎机的 生产质量和效率，而且是直接影响破碎机的可

8、靠性、使用寿命和成本的首要因素。现 有破碎机转子可分为开式转子与闭式转子。 本设计主要针对开式转子的结构与尺寸的 设计及材料的选用。3.1转子的结构设计开式转子是将挡料装置与转子底盘焊接或铸造成一个整体，或用螺栓将挡料装置与转子底盘连接成一个整体，由于物料加速腔不是封闭的，有利于颗粒尺寸较大的物料，不容易造成堵塞，且便于安装维修。图3-1开式转子俯视图如图3-1所示为所设计的开式转子结构，转子底盘为一圆盘，盘上焊接四个圆柱， 对物料进行初次加速，物料沿圆柱边缘甩出。立轴冲击式同步破碎机转子要求对物料 进行同步加速，因此圆盘外侧焊接挡料板，对物料进行第二次加速。根据最大入料粒度与处理量的要求，所

9、设计的挡料圆柱直径为80mm高200mm,挡料板长150mm厚度15mm高200mm由于转子受石料冲击摩擦，且转子由焊接件焊接而成。所以要求选用耐磨且焊接 性能好的材料。目前，耐磨材料的种类很多，主要有中锰球铁、高锰钢、低合金白口铁等。低合 金白口铁虽然能够适应低载荷下的冲击， 但使用寿命极短不是理想的材质。高锰钢属 于奥氏体组织的钢种，在高冲击下易产生加工硬化，因而具有一定的耐磨性能，但对 于中低应力下的冲击，不能发挥出良好的耐磨性。高铬铸铁是继高锰钢之后的第三代 耐磨材料，由于其组织中含有理想的共晶碳化物， 而且容易得到马氏体组织，与其它 耐磨材料相比则显示出较大的优越性，因此得到广泛的应

10、用。3.2转子的尺寸参数设计（1）转子直径转子的直径在立轴冲击式破碎机上是一个重要的参数 ，它与转子的转速组成了 破碎机的主要性能参数。试验可以得出，在满足平衡条件要求的情况下，随着转子直 径和高度的增加，物料的通过量增大，破碎机的处理能力增大，转子质量加大，转动 惯量增大,轴承承受的负荷增大。转子直径与破碎机处理能力和给料最大粒度有关，根据经验利用给料最大粒度来 确定转子直径，一般给料度越大转子直径越大。给出计算转子直径D（mm）的公式为：D=600+K（dmax-40）（ 3-1）式中：K系数，K=20；dmax 最大给料粒度，mm设进料粒度dmax =60mm 带入式（3-1 ）中，D=

11、1000mm（2）转子转速立轴冲击式破碎机中的物料是在转子内被强制加速后抛入破碎腔的，转子转速的确定应考虑以下几个因素影响：转速越高，破碎效果越好，但有一个极限，而且转速高加快转子磨损。转子转速与振动有着直接的关系，破碎机在制造和使用过程中，由于加工精度 和磨损等因素的影响，会导致转子本身的严重不平衡，这会引起设备发生强烈的振 动。通常，转子转速范围一般取850-1450r/min为宜。所以要确定一个比较适合的转子转速。转子切线速度V 般在60-80m/s之间，通过下面公式：n =60Vr：D（3-2）式中：7 转子切线速度，m/s ；D转子直径，mm计算得n=11401528r/min。由于

12、立式冲击式同步破碎机经过两次加速转速可适当降低，根据经验取转速n=1000 r/mi n。（3）挡料圆柱与挡料板的安装位置物料在初次加速后将沿一定方向运动，相对转子的运动轨迹为一螺旋曲线，必须保证物料到达转子边缘后能够与外侧挡料板发生碰撞，因此，要求挡料板有确切的安装位置。如图3-1所示，挡料圆柱与挡料板在转盘上的安装位置。（4）参数计算图3-2为物料初次加速后运动情况，设抛出后物料以速度V运动，经过时间At后与挡料板碰撞。直线AD为物料绝对运动方向，曲线AB为物料相对转子运动轨迹， 挡料板在与抛出位置成9角度。物料到达转子边缘之前正好与挡料板发生碰撞。2- n有公式：(3-3)60y 二 r

13、 (3-4)CDt(3-5)Vt式中转子角速度，rad/s ;Vt物料切向速度,m/s ;At两次碰撞时间差,s o图3-2物料相对运动轨迹由图中几何关系得公式：CD)-arc sin(3-6)R其中，CD = 2宀(3-7)2：二 180 -CD(3-8)：. :. r式中，R=D/2=500mn得出 r 250mmCD 200mm,： 47 , v 25 o由此可确定挡料圆柱与挡料板的安装位置。3.3转子分料盘的设计3-3分料盘安装在转子中心，作用是帮助物料向外甩出，应具有较强的导向能力和加 速能力，使破碎效果更好，不容易造成阻塞。分料盘的基础是一个圆锥体，如图 所示，将分料盘设计为六边形

14、，上表面为圆弧曲面。并用螺钉固定在转子底盘上。A-A7、也-图3-3分料盘结构4主轴支承零部件的设计4.1主轴的结构设计轴的选材主轴是立轴冲击式同步破碎机支撑转子的主要部件，承受来自转子的重量，冲击 力，因此要求主轴的材质具有较高的强度和韧性，选用45钢，调质处理，主要力学性能如表4-1所示。表4-1 45钢的机械性能材料 牌号热处 理方 法毛坏直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限S B/MPa屈服极 限Ss/Mpa弯曲疲劳极限1d /Mpa剪切疲劳极限T _j/Mpa许用弯曲 应力G/Mpa45调质nmax =1r/min。故满足极限转 速要求。4.2.2轴的强度校核和计算由于该传动轴只承受扭

15、矩，应按扭转条件计算图4-5所校核的轴截面选直径最小的轴段进行校核，截面如图4-5所示。轴的扭转强度条件为：气=T J（ 4-5）W其中 T= 9550000 WT162bt(d -t)2d(4-6)(4-7)式中：-t 扭转切应力，Mpa;T-轴所承受的扭矩，N.mmWT -轴的抗扭截面系数，mmn-轴的转速，r/mi n;P-轴的传递功率，Kvyd-计算截面处轴的直径，mm所校核的轴段d=90mmt-许用扭转切应力，Mpa 查手册知 45 钢=25-45Mpa。b键槽宽度,mmt-键槽深度，mm.查手册得b=25mm,t=9mm计算得WT 1.35 105, .t : 22.6 t。因此该

16、轴满足 强调度要求。同样方法可校核四点接触球轴承的寿命和转速要求。经过计算可知所选四点接触球轴承满足使用要求。5转子与轴的连接转子在工作过程中会受到很大的冲击载荷，如果连接不稳定将会导致转子倾斜摆 动，对破碎效果产生很大影响，因此，转子与轴的连接的稳定性决定了破碎机是否能 够正常工作，对破碎的效果起到决定性作用。图5-1转子与轴的装配方案1.分料盘2.垫板3.定位销4.轴套5.键6传动轴7.转子座8.转子图5-1为设计的转子与轴的装配方案，轴与一个有开口的轴套通过键连接， 转子 固定在转子座上，并通过轴套与转子座过盈连接将转矩传递给转子， 再将转子上的垫 板与轴套通过定位销来定位，并用螺钉夹紧

17、。保证了转子的定位与连接的牢固与稳定。6设计总结本次毕业设计题目为立轴冲击式同步破碎机的开式转子设计， 通过实习和查阅大 量资料和文献，并结合平时所学的专业知识，从破碎机结构设计入手，对产品进行设 计和创新。具体分析了立轴冲击式破碎机的运转形式和工作特点，对立轴冲击式同步破碎机 的开式转子和主轴支承及主要零部件进行计算，设计出具有同步破碎功能的转子，特 点如下：（1）物料按设计好的轨迹抛出，经过两次加速，并能获得足够的破碎动能。降 低了主轴转速。（2）主轴支承方案可靠，运转平稳，主轴能够承受破碎过程中的冲击力，润滑 方式可靠。（3）在同样破碎效果下，立轴冲击式同步破碎机与传统破碎机对比，降低了

18、能 量消耗，而且减小了冲击振动，降低了噪声。在设计中我查阅了机械工程制图， 机械设计手册，机械设计等相关书籍，完成了 CAD图纸和手工图纸的绘制。并从中学到了许多知识，对我产生了很大帮助。虽然自己的设计顺利完成了，但由于自己知识水平的欠缺和理论深度理解的不 足，还是存在很多不足和需要改进的地方。 我将不断提高自己的知识水平，积累经验, 在以后的学习和工作中不断完善自己。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式 Web服务器的研究MOTOROLA 单片机MC68HC （ 8）05PV8/A内嵌EEPROM 的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊

19、 单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR ）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO,

20、2激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光

21、纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CP

22、LD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于UPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR

23、单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电 机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的卩C/OS U的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制