毕业设计（论文）-对辊式破碎机的设计

PAGE1摘要 本设计主要介绍了双光辊破碎机的发展历史、组成及工作原理，在分析煤炭工业及煤炭工业的行业背景的基础上，了解了现代双光辊破碎机在煤矿行业应用时主要存在的技术问题和不足。根据这些问题和不足之出发而设计了本对辊破碎机。 本设计首先确定了设计方案，主要采用带传动减速，由于传动系统简单，这就保证了传动的稳定性，同时在光辊方面也进行了改进，在材料及表面处理方面进行了研究，所以破碎效果更好，不会产生过粉尘现象。关键词：对辊破碎机；双光棍；破碎机全套图纸加V信153893706或扣3346389411ABSTRACTThispaperintroducesthedesignofdoublerollercrusherdevelopmenthistory，compositionandworkingprinciple，basedontheanalysisofthecoalindustryandthecoalindustry'sbackgroundandunderstandingofthemoderndoublerollcrushertechnicalproblemsandshortcomingsexistinginthecoalmineindustrymachinemainlyapplication.Accordingtotheseproblemsandshortcomingsofthedesignoftherollcrusher.Thefirstdesigndesign，mainlyadoptsbelttransmissionreducer，thedrivesystemissimple，whichensuresthestabilityofthetransmission，atthesametimeinthelightandalsoimproved，wasinvestigatedintermsofmaterialandsurfacetreatment，sothecrushingeffectisbetter，doesnotproducedustphenomenon.Keywords:rollcrusher;doublebachelor;crusher目录摘要 1ABSTRACT 2目录 3第1章绪论 51.1破碎机的种类和发展 51.2双光辊破碎机国内外的研究状况 51.3双光辊破碎机的设计要求 61.4设计主要内容 71.5小结 7第2章破碎机整体的设计 92.1工作原理 92.2双光辊破碎机的构造 92.2.1破碎装置 92.2.2调整装置 102.2.3弹簧保险装置 102.2.4传动装置 102.2.5机架 11第3章破碎执行机构主要零部件的设计 123.1双光辊破碎机主要执行机构参数的计算 123.1.1啮角的确定 123.1.2给矿粒度和转子直径 133.1.3辊子转数 143.1.4生产能力 153.1.5电动机功率 163.2辊皮的设计 163.2.1辊式破碎机辊皮的失效形式分析 163.2.2辊皮的设计原则 173.2.3辊皮结构设计 193.3传动轴的设计与计算 203.3.1辊的受力分析 203.3.2轴的设计 223.3.3轴的结构设计 233.3.4轴上零件的周向定位 243.3.5轴的校核 24第4章传动机构主要零部件的设计 284.1V带的设计 28结论 32参考文献 33致谢 34第1章绪论1.1破碎机的种类和发展破碎机按破碎方式分有颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、辊式破碎机等等。而本次设计的φ400x250双光辊破碎机就属于辊式破碎机中的一种。本课题设计的双光辊破碎机是一种最古老的碎矿设备，由于它的构造简单，符合出料粒度的比例要求高，过粉碎现象少，能耗小。现在仍在水泥、硅酸盐等工业部门中获得应用，主要用作矿石的中、细砷作业。由于这种破碎机具有占地面积大、生产能力低等缺点，所以，在金属矿山很少采用，被圆锥破碎机所代替。粉碎（包括粉碎和研磨）是现代经济和社会的重要组成部分。在各种金属、非金属、化工矿物原料和建材加工、破碎作业中消耗了大量的能源，而且运行效率低。在物料破碎过程中，由于生产的声音、热量、振动和摩擦，使大量的能源消耗。因此，多年来，业界一直在研究如何实现节能，高效的粉碎和研磨过程完成。从理论研究到创新设备，改变生产工艺。据调查数据显示，现代双辊破碎机技术已经非常成熟，如：在各方面的表现上海路桥建设有限责任公司2PGG双辊破碎机的发展是良好的，适用于选矿、化工、水泥、建材等行业。机器也可以从破碎变成破碎。但由于市场经济要求我们不仅要做到经济性好、性能可靠、调节方便、转动平稳、振动小、噪声低的特点，因此，我们现在研究两台单曲破碎机还是有很积极的意义的。优质破碎机市场前景广阔。并且我设计的双辊破碎机具备上述要求，能够满足市场的需求。1.2双光辊破碎机国内外的研究状况在国内，仅仅破碎机制造业，不算其他的选矿设备、水泥生产设备等，产值也就在50亿下。细碎机行业第一品牌是郑州鼎盛工程技术有限公司。耐磨件、锤头质量过硬，国内外大型水泥厂供应商，西安交大联合研究。大量实践证明，特殊工艺锻造的耐磨件、锤头是普通厂家部件寿命的1.5-2倍甚至更高。因为刚才紧缺，目前中国破碎机企业面临减产的危险。辊压机是一种高效节能设备在上个世纪80年代中期发展起来的。形式是传统的辊式破碎机，但实际上有两种途径：一是准静态压力辊压机实现破碎，其冲击破碎模式，节能约30%；它是两料层粉碎的实施，粉碎对方的材料与材料之间，破碎效率高的压应力之间的材料可以通过压辊调整。辊之间的压力可以达到150~300MPa，和破碎的产品可以达到2mm，可以实现的目标，“粉碎”。该模型已应用于水泥工业，由于生产和能源的增加所带来的经济效益引起了国际水泥工业的极大兴趣和关注。随着技术的进步，国外为了扩大辊压机的应用范围，提高其可靠性，不断完善自己的产品，主要表现在以下三个方面：一是提高轧辊表面的耐磨性，如德国洪堡特公司将辊面磨损层柱型辊面、柱美甲工具硬度的硬度，具有耐磨性高，拉普G公司正在结合耐磨金属镶嵌式辊，提高轴承的耐磨性提高；二，因为承受静载荷和冲击载荷的大型轴承，双列球面滚子轴承的原始生命很短，而不是多排辊轴承，可以承受较大的径向力，采用双作用推力轴承的轴向力，轴承本身具有调节心脏功能；三是控制系统的改进，实现自动化、洪堡特、德国开发的控制系统，可实现机器的自动化，并可以调整生产工艺。辊压机技术比常规的细碎技术具有很大的优越性：与圆锥破碎机相比，处理量提高27.2%，单位能耗降低21%，生产费用降低8%，产品粒度大约在3mm至325目之间。其网格柱钉式板衬使用寿命约12000h。这证明了该机型用于铁矿选厂也是成功的。我国东北大学与沈阳矿山机械厂协作开发的辊压机的样机在唐山棒磨山铁矿试验，也取得了较好的效果。1.3双光辊破碎机的设计要求本设计的破碎机主要设计部分包括破碎辊、调整装置、弹簧保险装置、传动装置、动力装置、和机架等。整机设计要求破碎辊的间距方便调节，传动部分传动平稳，动力可靠，外形美观简洁，减震能力强。调整装置要求精度较高，因此必须要不容易磨损。机架用铸造，可以降低成本，而且铸造体耐冲击，不容易产生震动。传动装置采用V形带传动，V带具有结构简单、传动平稳、能缓冲和吸震等特点。动力装置拟采用交流电动机，在当今油价上涨的情况下采用电动机比内燃机更经济、环保。破碎辊直接与矿石接触，因此强度要求要高，尤其是辊皮的强度要高。因此轮觳可用钢，而辊皮采用高锰钢，这样来增加辊皮的使用时间，使更换周期缩短，从而提高矿石粒的均匀度。表1.1设计要求的数据项目单位主要指标辊子规格MmΦ400×250给矿粒度mm32排矿粒度mm81.4设计主要内容1.破碎机整体的设计：根据总体设计的规划与要求，主要部件构成有：机架和支撑装置、破碎部件传动件、拉紧装置、调整装置。2.皮带的选用及皮带轮的设计：本设计采用单电机、皮带带动前破碎辊。根据电机的功率以及破碎对象等等一些因素来设计皮带轮。3.轴的设计与计算：轴的设计主要是对轴的受力进行分析，进而画出弯矩图和剪力图，一此来对轴进行设计。而本设计的破碎机的轴主要受到的是来自破碎辊之间的相互挤压。4.破碎辊的设计：双光棍破碎机即有两个光面的破碎辊，并且破碎辊的辊皮是可以更换的。因此设计时就应考虑到这方面的因素，以使破碎辊更容易拆卸与安装。本次设计主要是执行件破碎辊的尺寸设计，进行刚度、弯曲强度校核，关键轴承的设计选用。1.5小结通过在网上查阅破碎机方面的资料以及以些机械类杂志，了解破碎机的基本结构以及工作原理，在此基础上对破碎机进行了初步的设计。此外，由于轴承生产国外比中国要小得多，寿命长。此外，耐磨材料、热处理工艺与自动化之间还有较大差距。要缩小差距，赶超国外先进技术，就必须加大技术投入。国外先进的破碎技术和设备的引进，无疑将为中国的破碎机的质量和技术的重大意义，但关键要消化、吸收引进，及其定位。有条件做自己的研究和开发单位，我们要注意提高产品质量，包括产品质量，使我们的产品在国际市场上。由于一切从实际出发，一切以市场为基准，以市场需求为方向，因此，本设计能马上很好的为煤炭行业、水泥行业等等行业服务，具有很好的市场开发前景。第2章破碎机整体的设计2.1工作原理对辊式破碎机的工作原理如图2.1所示，被破碎物料经给料口落入两辊子之间，进行挤压破碎，成品物料自然落下。遇有过硬或不可破碎物时，辊子可凭液压缸或弹簧的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物落下，从而保护机器不受损坏。相向转动的两辊子有一定的间隙，改变间隙，即可控制产品最大排料粒度。对辊式破碎机是利用一对相向转动的圆辊来进行破碎物料。图2.1对辊式破碎机工作原理图2.2双光辊破碎机的构造根据总体设计的规划与要求，主要部件构成有：破碎辊、调整装置、弹簧保险装置、传动装置和机架等组成。2.2.1破碎装置在水平轴上平行装置两对相向回转的辊子，它是破碎机的主要工作机构。破碎辊是由轴、轮毂和辊皮构成。辊子轴采用键与锥形表面的轮毂配合在一起，辊皮固定在轮毂上，借助三块锥形弧铁，利用螺栓帽将它们固定在一起的。由于辊皮与矿石直接接触，所以它需要时常更换，而且一般是应用耐磨性好的高锰钢或特殊碳素钢（铬钢、铬锰钢等）制作。2.2.2调整装置调整装置是用来调整两破碎辊之间的间隙大小（即排料口）的，它是通过增减两个辊子轴承之间的垫片数量，或者利用蜗轮调整机构进行调整的，以此控制破碎产品粒度。本次设计采用增减两个辊子轴承之间的垫片数量来进行调整。2.2.3弹簧保险装置它是辊式破碎机的重要部件之一，其松紧度对正常运行和过载保护有积极的影响。本机的正常工作是，弹簧的压力可以平衡两辊之间产生的力，从而保持出料孔的间隙，使产品均匀。当破碎机进入非接地物体时，弹簧被压缩，迫使活动破碎辊横向移动，增大出料口宽度，使机器不受损坏。除去非破碎物体后，弹簧恢复原状，机器照常运转。1、2-辊子；3-物料；4–固定轴承；5–可动轴承；6–弹簧；7–机架图2.2弹簧保险装置的工作示意图在破碎机工作过程中，保险弹簧总处于振动状态，所以弹簧容易产生疲劳破坏，必须经常检查，定期更换。2.2.4传动装置传动方案：如图2.3所示，采用双传动方案；选取合适功率的电机，根据传动比设计带轮的直径，依据传递功率及带速选择合适的带型及数目。从而达到减少能耗，提高产量的目的。图2.3传动方案1、10—电动机，2、9—小带轮，3、8—皮带，4、7—大带轮，5—固定辊，6—活动辊2.2.5机架破碎机机架设计采用焊接结构；对机架进行结构设计，能够使其他部件稳固、合理的装配在机架上，并对机架受力部分进行强度校核，从而实现减小噪音的目的。第3章破碎执行机构主要零部件的设计3.1双光辊破碎机主要执行机构参数的计算影响辊式破碎机生产能力和电机功率的主要参数有：啮角、给矿粒度、辊子转速。3.1.1啮角的确定矿石中心（为使推倒简化，假设破碎物料为圆形）与辊子中心（或）的连线与水平线所成的角度，称为啮合角。两个棍子产生的正压力F（F=fP）都作用于物料块上，如图3.1所示。如将力P和F分别分解为水平分力和垂直分力，由图可以看出，只有在下列条件下，物料块才能被两个棍子卷入破碎腔：所以摩擦系数是摩擦角的正切，所以（3.1）由次可见，最大啮合角应小于或等于摩擦角的两倍。当辊式破碎机破碎有用矿物时，一般取摩擦系数f=0.30～0.35；或摩擦角图3.1辊子的受力分析16°50′～19°20′，则破碎机最大啮合角33°40′～38°40′。结合本设计的实际情况，这里我们取摩擦角为，则破碎机最大啮角3.1.2给矿粒度和转子直径当排矿口宽度e一定时，啮角的大小决定与辊子直径D和给矿粒度d的比值。下面研究一下当物料块可能被带入破碎腔时，辊子直径和给矿粒度间的关系。图3.2给矿粒度和辊子直径示意图由[6]图3-1的Rt△OAB中可以看出和D相比e很小，可略而不计，则（3.2）当取f=0.325时，=18°，18°=0.951故或（3.3）本次设计的破碎机的D=400mm，故mm。对于潮湿粘性物料，f=0.45，则：本次设计的破碎机的D=400mm，故mm3.1.3辊子转数破碎机合适的转数与辊子的表面特征、物料的坚硬性和给矿粒度等因素有关。一般地说，给矿粒度愈大，矿石愈硬，则棍子的转数应当愈低。槽形（齿形）辊式破碎机的转数应低于光辊式破碎机。但是破碎机的生产能力是与辊子的转数成正比地增加。为此，近年来趋向选用较高转数的破碎机。然而，转数的增加是有限度的。转数太快，摩擦力随之减小，若转数超过某一极限值时，摩擦力不足以使矿石进入破碎腔，而形成“迟滞”现象，不仅动力消耗剧增，而且生产能力显著降低，同时，辊皮磨损严重。所以破碎机的转数应有一个合适的数值。辊子最合适的转数，一般手是根据实验来确定的。通常，光面辊子的圆周速度v=2～7.7米/秒，不应大于11.5米破碎中硬矿石时，光面辊式破碎机的辊子圆周速度可由下式计算：（3.4）式中D───辊子直径，单位米；d───给矿粒度，单位米；e───排矿口宽度，单位米。则计算辊子转速公式为转/分（3.5）由于=1.36m/s则综合3.1.2和3.1.3的计算设计出辊子的参数，如表(3.1)表3.1辊子直径40辊子长度辊子转速给矿粒度排矿口宽度3.1.4生产能力由双光辊破碎机的原理进行计算，理论生产能力与工作时两辊子的间距e、辊子圆周速度v以及辊子规格等因素有关。当速度以v米/秒时，则理论上物料落下的体积为：(立方米/小时)（3.6）而物料落下的速度与磙子的圆周速度的关系为：，其中n为辊子每分钟的转数，应此(立方米/小时)或t/h(吨/小时)（3.7）式中e───工作时排矿口宽度，单位米；L───辊子长度，单位米；D───辊子直径，单位米；n───辊子转数，转/分；μ───物料的松散系数，中硬矿石，μ=0.20～0.30；潮湿矿石和粘性矿石，μ=0.40～0.60；δ───物料的容重，吨/立方米。当辊式破碎机破碎坚硬能够矿石时，由于压碎力的影响，两辊子间隙（排矿口宽度）有时略有增大，实际上可将公式（3.7）增大25%，作为破碎坚硬矿石时的生产能力的近似公式，即：，吨/小时（3.8）式中，符号的意义和单位同上。本次设计的双光辊破碎机主要用来破碎中硬矿，因此以上参数可选择为e=0.008m，L=0.25m，D=0.4m，n=因此由公式3.8有=3.1.5电动机功率辊式破碎机的功率消耗，通常多用经验公式或时间数据进行计算。光面辊式破碎机（处理中硬以上的物料）的需用功率，可用下述经验公式计算：，千瓦(3.9)式中Q───生产能力，吨/小时；e───排矿口宽度；n───辊子转数，转/分。此处的0.735是将公制马力换为千瓦的折换系数。则千瓦则查[1]选电机型号为Y132M-8，功率为33.2辊皮的设计辊式破碎机破碎辊的关键是辊皮，只要有了机械性能好，耐磨性能优良的辊皮，对辊机的其他技术指标是很容易达到的。因此辊式破碎机辊皮材质的选择十分重要。在选材之前先对破碎辊的失效进行分析。3.2.1辊式破碎机辊皮的失效形式分析对辊机辊皮的失效主要是两方面：一、机械损坏，如开裂。这种机械损伤通常只发生在铸铁或球墨铸铁轧辊上。若辊皮开裂，则滚筒机不能运行甚至发生人身事故。二是轧辊的辊面磨损会产生一个凹槽，使两辊之间的间隙增大，因此原料不能由细馏分保证。磨损太多是辊皮的严重缺陷。辊皮的机械损坏形式滚筒的机械损伤是比较小的，通常发生在高强度细磨，由于强烈的挤压作用对辊机两辊之间的压力，挤压30t~40T，是常见的压辊机的十倍。在如此高的挤出压力下，轧辊必须具有较高的机械强度。然而，辊皮的化学成分和力学性能难以控制，甚至存在一定的铸造缺陷和较大的内应力。球墨铸铁，包括低合金球墨铸铁和中锰球墨铸铁，远远高于灰铸铁，应能承受较大的载荷。然而，由于这些球墨铸铁辊皮的硬度仅为都，为了提高耐磨性，这些铸件必须经过淬火处理，硬度增加到超过HR50。虽然钢的耐磨性得到改善，它也可能会产生一个大的残余内应力淬火后。工作时挤压的压力下，皮肤有时会开裂，也就是说，球墨铸铁皮也是一种潜在的机械损伤风险。辊皮的磨损形式轧辊磨损是由于原材料的摩擦逐渐使轧辊表面消失的过程。在高应力作用下，轧辊表面形成局部机械磨损。这种磨损在整个表面上是不均匀的，一般由两边的辊皮逐渐形成中间逐渐加深的凹槽。沟槽主要是由两辊表面流动的硬磨料颗粒磨损造成的，属于磨粒磨损。按照磨粒磨损的公式（3.10）──磨损度；──法向载荷；H──材料硬度；K──磨损度系数。公式中的磨损度是一个变化范围很大的数值，它和物料的性质等因素有关。由公式可见，磨损度和材料的硬度H成反比，即材料的硬度越高，磨损度就越小。一般当对辊机辊皮的硬度≥50，其耐磨性就比较好：而当对辊机辊皮的硬度<50时，其耐磨性就明显下降。所以，国家行业标准中规定对辊机辊皮的表面硬度必须达到≥50，且硬度层深度在20mm以上。3.2.2辊皮的设计原则常见的辊皮有：灰铸铁辊皮、外圈包钢板的灰铸铁辊皮、外圈包钢板并在钢板表面堆焊耐磨焊条的辊皮、耐磨铸铁辊皮、高铬复合金制作辊皮等，为了方便辊皮的设计，本次设计选用铸造＋耐磨堆焊复合辊皮。由于物料在辊面压力过程中的挤压辊式破碎机的挤压辊的辊压机相比小得多，所以制造挤压辊体是空心的，根据工作压力的挤压辊厚度尺寸为50~100mm之间。早期的对辊式破碎机辊皮采用高铬铸铁、高锰钢和高锰钢铸件整体造成的，并在轧辊表面的运行过程铸造高铬铸铁的皮肤容易掉块轧辊断裂，高锰钢和高锰铸钢辊体轧辊表面的耐磨性相对较差，加上三种铸轧辊材料基本上是一次性使用，当轧辊磨损堆焊是非常困难的，因为这三种材料的可焊性差，韧性差，焊接修复工艺是把皮肤很容易裂开，所以当轧辊磨损到一定的程度，都是厂家直接更换新老轧辊报废，没有维修，这将给国家和企业带来巨大的浪费，造成巨大的经济损失。在辊压机辊面耐磨材料和辊压机辊表面再生修复的发展经验相结合，根据对辊式破碎机的挤压辊的实际操作中，挤压辊皮改进制造工艺，提出了挤压辊皮革生产过程中的铸造复合堆焊+组合。挤压辊皮成复合材料使用的单一，并且研制出专用于对辊破碎机挤压辊表面堆焊的耐磨材料ZM焊丝和MD601焊丝。ZM焊丝堆焊过渡层，作用是保证组合堆焊层与辊体是好的，防止堆焊层剥离，抗裂性能好，能有效地防止辊体，辊面，延伸到裂纹和疲劳裂纹的焊接的发展，和保护人体免受伤害；MD601。焊丝采用高耐磨材料堆焊合金硬质合金强化，大型金属，保证堆焊金属具有优良的耐磨性和抗冲击性和抗剥离性能，细网状裂纹的堆焊层，焊接应力释放应力裂纹”的释放，防止大面积堆焊层和剥离掉块。挤压辊辊皮具体的复合制造工艺为：首先辊皮用普通的碳钢如35＃钢等来铸造，辊皮铸造好后先用专用的耐磨焊丝ZM焊丝焊一层过渡层，过渡层焊完后，再用MD601焊丝在辊面堆焊一层耐磨层。采用复合工艺制造的对辊破碎机挤压辊的优点是：a、辊皮基体采用碳钢制成，韧性好，焊接性好，不易断裂；b、采用特殊耐磨丝焊接耐磨层，辊面耐磨性大大提高，辊面至少可使用一年，无需补焊。；c、当辊面耐磨层磨损后，由于皮革基地是碳钢，耐磨焊丝焊接修复可以再次使用，不用担心皮肤会撕裂，乐的皮肤可以反复堆焊修复次数，防止辊报废，给企业带来较大的经济效益；d、采用复合工艺制造新辊辊体成本比采用整体铸造工艺制造新辊辊体成本低20％左右。3.2.3辊皮结构设计辊皮的结构主要由四大部分组成。辊皮、轮毂1、轮毂2、螺栓这四个部分组成。安装时通过螺栓使轮毂1和轮毂2压紧。由于两个轮毂和辊皮都有一个锥度，因此辊皮能很好的安装好。不仅结构简单而且轮毂较轻。破碎机的好坏关键在辊皮，没有合格的耐磨辊皮，就不会有合格的对辊机。采用安全可靠经济实用的耐磨辊皮，以及合理的结构，将使辊式破碎机的性能大大的提高。辊皮的具体结构见图3.3。1–轮毂2-辊皮3–轮毂4-键5-螺母6-轴图3.3辊子装配结构示意图2──辊皮：35钢铸造+耐磨焊丝堆焊。最薄处的厚度为45mm。与轮毂配合处的斜度为12°。1/3──轮毂：材料为45钢，钢轮毂的主要优点是：制造工艺简单，成本相对较低，抗金属疲劳能力强。4──键5──螺栓：每给辊子上8个30M螺栓。材料35CrMo。3.3传动轴的设计与计算3.3.1辊的受力分析光辊是由辊皮，轮毂，螺母，螺栓等组成。辊皮的受力分析插入轴的装配示意图辊式破碎机能否保证辊的受力均匀、间隙正确、避免对辊的损伤，是保证辊子正常工作的关键因素。对辊子进行挟入物料的力学分析，算出辊子的受力，是对辊子轴设计的基础。本节将分析差速反向旋转光辊的工作区进行力学分析。图3.5光辊的受力分析示意图当物料进入辊轧区后，趋近中心轧点辊间隙越小，压强越大，压强的增大于物料压缩程度成正比。如图所示，设物料在最下轧距处的最大为压强，而在α角处为p，此时令光辊半径为r，则有；；，；当α和θ足够小时，可简化，则；当θ角增加到时，磨辊上所承受压力增加，则可积分得到总压力，式中dA为间所占辊子面积在Y轴上的投影，令光辊长度为L，则，代入前式可得积分简化，取，最后得到（3.11）合力矩应与积分力矩相等，设合力矩臂为x，则M=xP=；（3.12）故当θ足够小时，取，则故（3.13）从此式可以看出，辊子总压力合力的位置大约位于最小轧点以上3/8轧区长度处。破碎过程可以划分为“预损—碎裂—压实”[10]三个阶段，在实压阶段物料所受的力应大于其抗压强度。石灰石、熟料、煤及其它矿石，其抗压强度不超过100Mp。普通辊式破碎机一般工作间隙在10-40mm，一端辊圈带弹性支承，遇强力作用时能产生退让，间隙可变大，其破碎时作用力一般5t在左右，辊式细碎机工作间隙一般在5mm以下，采用刚性支承许用破碎力设计在10t，遇强力超过10t时采用剪切保护，剪切销破坏后更换复位，在不超过许用压力的情况下可以强制破碎N.m此外还有辊子受到摩擦所产生的转矩，但辊子为空心的，产生的转矩比较小，把求得的转矩乘以一系数K=1.1。N.m3.3.2轴的设计根据前面的计算可知，主动轴其电动机功率P=3kW，转速n=65r/min，轴的一端装有皮带轮。轴传递的转矩：（3.14）式中：P为电机功率，辊的转速为65r/min。N.mm=N.m（3.15）式中：、分别为皮带轮、轴承的传动效率。取=0.92、=0.97由[4]表8.1取带传动效率为92%N.m=N.mm3.3.2．1轴的材料和热处理方式的分析选择轴的理由选择轴的材料为45钢，经调质处理，其机械性能由[3]表15-1查得：

抗拉强度极限＝650MPa；屈服强度极限=360MPa；弯曲疲劳极限=300MPa；剪切疲劳极限＝155MPa；许用弯曲应力＝60MPa。3.初算轴的最小轴径按式3.16初步确定轴的最小直径。（3.16）由[3]表15.3，选=120。kW

则轴的最小直径为：mm轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，需开键槽，故将最小轴径增5%。变为43.6mm，查[2]表4.6-4，取标准直径53.3.3轴的结构设计eq\o\ac(○,1)拟定轴上零件的装配方案轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求。从输入端装入，辊子、套筒、左端轴承，然后从右端装入右端轴承。eq\o\ac(○,2)确定轴的各段直径由于轴最小直径为50mm，左端用轴承加套筒定位，右端用轴肩定位。故轴段1的直径即为50轴段2的用来安装轴承，为了保证定位可靠，只要比轴段1增大5～10mm就可以，因此取轴段2为55mm同样，轴段6也是用来安装轴承的，此处直径也取55mm为了拆装和制造方便，轴段3选择为60mm轴段4是轴肩，参照[2]P1073及同类轴设计取为70mm为了定位的可靠，轴段7要比轴段6小，因此也取最小直径为50mmeq\o\ac(○,3)确定轴的各段长度考虑到轴1的长度还要加上箱体的厚度，而且还比齿轮厚度要长，故该段轴长取为140mm轴段2和轴段6的长度要比轴承短1～5mm。且轴承宽为38mm，则这两段取3轴段3的长度即为辊子的长度加套筒长，辊子长为400mm，选择套筒长为90mm，则轴段3的长度为490mm。依照[2]P1075有轴肩的宽度设计为22mm。即轴段4长度为22mm。轴段5的尺寸变动空间比较大，主要考虑与箱体的设计相配合，取为43mm。3.3.4轴上零件的周向定位辊子、平带轮与轴的周向定位均采用平键联接。对于辊子，2个半轮毂分别用键定位。由手册查得平键的截面尺寸宽×高=32×20(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，查[2]取长为160mm(标准键长见GB1096-79)。对于齿轮，轴径为50，查[2]表4.5-1截面尺寸宽×高=28×16，并取长度为80mm，同时也保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；3.3.5轴的校核eq\o\ac(○,1)画受力简图

画轴空间受力简图3.8，将轴上作用力分解为水平受力图b和垂直面受力图c。分别求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩(因轴上零件如齿轮、联轴器等均有宽度)可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点。对于支反力的位置，随轴承类型和布置方式不同而异，一般可按图3.8取定，其中A值参见滚动轴承样本，跨距较大时可近似认为支反力位于轴承宽度的中点。eq\o\ac(○,2)计算作用于轴上的支反力

水平面内支反力为

NN垂直面内支反力破碎辊外形尺寸为400mm×250mmN齿轮受到的力，其大小为。（3.17）

（3.18）综合式上式可算出NNeq\o\ac(○,3)计算轴的剪力、弯矩，并画剪力、弯矩、转矩图

分别作出水平面上和垂直面上的剪力图d、e；分别作出垂直面和水平面上的弯矩图f、g，并按计算合成弯矩，画转矩图h。eq\o\ac(○,4)计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取，可算出：N.mN.mN.m按照画出当量弯矩图i。c-c截面处弯矩最大，属于危险截面图3.8轴的受力结构简图eq\o\ac(○,5)校核轴的强度

一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。根据轴的结构尺寸和当量弯矩图可知，c-c截面处弯矩最大，属于危险截面；d-d截面处当量弯矩不大，轴径大，不属于危险截面。而对于b-b，当量弯矩小于a-a截面，轴径一样大，不属于危险截面；截面，仅受纯转矩作用，虽a-a、e-e截面尺寸小，但由于轴最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，故强度肯定满足，无需校核弯扭合成强度。

c-c截面处当量弯矩为N.m强度校核：考虑到键槽的影响，查[3]表15.4而＝60MPa，显然＜，故安全。第4章传动机构主要零部件的设计传动机构主要由皮带轮构成，起着传递电机功率的作用，本节将对这个部分进行详细的设计。4.1V带的设计本设计采用V带传动是由于带传动是挠性件，具有结构简单，传动平稳，能缓冲和吸震等特点。在总体设计里面电机选用的是Y132M-8，功率为3KW，小带轮为辊子转速为。eq\o\ac(○,1)计算功率根据设计要求查计算公式为有（4.1）式（4.1）中可查[1]表10-5得eq\o\ac(○,2)选定截面根据及查[1]图10-1确定选用C型带。eq\o\ac(○,3)确定带轮基准直径小带轮基准直径参考[1]图10.1和表10.7取。大带轮基准直径计算公式为（4.2）查[1]表10.8取标准值1000。eq\o\ac(○,4)带速查[1]有（4.3）则符合要求eq\o\ac(○,5)初定中心矩(4.4)则有本设计取eq\o\ac(○,6)确定带基准长度(4.5)=6015.25按[1]表10-2选取eq\o\ac(○,7)实际中心距(4.6)=2142.375安装时所需要的最小中心距=2047.875张紧或补偿伸长所需要的最大中心距=2123.475eq\o\ac(○,8)小带轮包角(4.7)=符合要求eq\o\ac(○,9)求单根V带的基本额定功率及其增量按[1]图10.3，当时=5.8KW当时，=0.65KWeq\o\ac(○,10)V带的根数(4.8)=2.48取Z=3查[1]图10-5得查[1]表10-6有eq\o\ac(○,11)单根V带的初拉力(4.9)=86N按[1]表10.1查得m=0.3eq\o\ac(○,12)作用于轴上的力(4.10)=508Neq\o\ac(○,13)小带轮的结构及其设计由Y132M-8电动机轴