立軸沖擊破碎機動力箱及落料腔的結構設計開題報告.doc

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1、畢業(yè)設計開題報告表設計題目立軸沖擊破碎機動力箱及落料腔的結構設計一、選題背景和意義經濟的不斷發(fā)展，社會的不斷進步，自然砂卻日益減少?，F(xiàn)在越來越多的人們要求在滿足國民經濟發(fā)展的同時，也要向著綠色環(huán)保之路發(fā)展。從而使得破碎機的用途和使用范圍越來越廣，特別是立軸沖擊式破碎機在工業(yè)和建筑上的應用，也更加的明顯和不可缺少。目前，立軸沖擊式破碎機在工程領域，是機制砂、墊層料、瀝青混凝土和水泥混凝土骨料的理想生產設備，立軸沖擊式破碎機的性質是可以在各種礦石細破設備中起著不可替代的作用，是目前最行之有效、實用可靠的碎石機械；在礦業(yè)領域，立軸沖擊式破碎機廣泛地應用于磨礦前段工藝，它可以產生大量的粉礦，減少高成本

2、的磨礦負荷。改革開放40年以來，我國立軸沖擊式破碎機行業(yè)引進、消化并吸收國外先進技術，從產品開發(fā)由仿制型向自主創(chuàng)新型轉變，經濟的運行也由粗放型向效益型轉變；我國礦山機械行業(yè)在國際礦山工程建設中正在發(fā)揮越來越大的作用；在我國基礎工業(yè)和基礎建設大發(fā)展的帶動下，立軸沖擊式破碎機市場需求旺盛，從而促進了整個破碎機行業(yè)的技術進步，涌現(xiàn)了一批具有自主知識產權的重大新產品。立軸沖擊式破碎機有以下優(yōu)點，結構簡單，造價低廉，運轉平穩(wěn)，高效節(jié)能，葉輪及渦動破碎腔內的物料自襯大幅度減少了磨損件費用和維修工作量，有效地解決了玻璃等原料破碎過程中的“鐵污染”問題和鋼渣破碎過程中的“卡鋼”問題，巧妙的內部氣流自循環(huán)消除了

3、粉塵彌散。社會的進步，對制砂行業(yè)也提出了新的要求和期望，所以，沖擊式破碎機在以后的發(fā)展創(chuàng)新上也要與時俱進。面向國家經濟建設重大需求，企業(yè)要以科學發(fā)展觀為指導，實現(xiàn)國民經濟可持續(xù)發(fā)展。本課題主要針對立軸沖擊破碎機的動力箱和落料腔進行結構設計計算，主要解決玄武巖的破碎問題，使一定密度的原料在經過破碎腔后獲得一定的粒度，通過詳細的設計計算完成沖擊破碎機在工作效率和使用可靠性上的最優(yōu)化。二、課題關鍵問題及難點 關鍵問題：1、立軸沖擊破碎機的總體結構設計；2、動力傳遞部分-主軸箱及落料腔部分的結構設計；3、主軸的精度要求設計：回轉精度盡量高些，與轉子的配合對中性要好，壽命長。4、驅動電機的選擇計算，轉子

4、回轉速度: 1400r/min-1800r/min； 其中：動力傳遞部分-主軸箱及落料腔部分的結構設計是本次設計的重點難點。三、調研報告3.1 破碎機的發(fā)展研究現(xiàn)狀第一代的破碎機械是在蒸汽機和電動機等動力機械逐漸完善和推廣之后相 繼創(chuàng)造出來的。1806年出現(xiàn)了用蒸汽機驅動的輥式破碎機，1858年美國的布 萊克發(fā)明了破碎巖石的顎式破碎機。1878年美國發(fā)展了具有連續(xù)破碎動作的旋 回破碎機其生產效率高于作間歇破碎動作的顎式破碎機，1895年美國的威廉發(fā)明能耗較低的沖擊式破碎機。 美國人 E.W.布萊克設計制造的世界上第一臺顎式破碎機。其結構 形式為雙肘板式簡單擺動式顎式破碎機。由于顎式破碎機具有結

5、構簡單、制 造容易、工作可靠、維護方便體積和高度較小等優(yōu)點。至今仍然被廣泛應用于破碎堅硬、中硬、軟質礦石和各種物料如各種礦石、溶劑、爐渣、建筑石料、 大理石等。通常使用的顎式破碎機的破碎機46mm，而小型顎式破碎機有時可達到10mm。大、中型破碎機的給料力度可達10002000mm其產品粒度可達20250mm小型破碎機和新型細碎用顎式破碎機所得產品可以更細一些。顎式破碎機即可用于粗碎作業(yè)也可用于中、細作業(yè)。特別是被用于井下破碎作業(yè)和中、小型移動式破碎裝置。錘式破碎機的設計簡單、工作可靠和能破碎堅硬物料等優(yōu)點而被廣泛應用于選礦、建筑材料、硅酸 鹽和陶瓷等工業(yè)部門。到二十世紀八十年代每小時破碎八百

6、噸物料的大型顎式破碎機的給料粒度已達1800毫米左右。我國破碎機械制造業(yè)總體規(guī)模已進入國際生產大國行列但總體競爭和發(fā)展后勁仍無法與發(fā)達國家相抗衡目前國內高端用戶和出口產品配套的基礎零部件主要依靠進口隨著出口貿易磨擦的加大勢必要受到國外競爭對手和供應商的制約。因此破碎機械今后振興發(fā)展的重心應放到基礎技術和基礎部件上來提高主自開發(fā)水平。大型機械設備其中錘式破碎機、破石機、 顎式破碎機、大型磨粉機等設備已經遠銷哥倫比亞、美國、沙特等地區(qū)取得了客戶的好評特別是制砂機碎石機設備得到了外商的大力贊賞。目前我國破碎制造行業(yè)市場非常廣泛包括化工、礦山、建筑、水利、冶金、煤礦、玻璃等各個行業(yè)。在中國最重要的應用

7、領域是水泥行業(yè)、鋪路和礦山應用在這兩個行業(yè)的破碎機各約占整個行業(yè)的30%左右。目前國際上各國對破碎機的發(fā)展抱有較大期望同時也取得了一定的成效。尤其是美國、日本、德國在破碎機的研究開發(fā)與利用已經達到了一個較高的水平。破碎機廣泛應用于資源開采、工程機械、城市建設、材料分解等多項領域涉及包括化工、礦山、建筑、水利、冶金、煤礦、玻璃等各個行業(yè)。 國內近幾年由于經濟的穩(wěn)定快速發(fā)展、以及西部大開發(fā)的深入進行對破碎機的需求大量增加。另一方面，隨著國家繼續(xù)擴大內需基礎設施建設步伐的加大這就帶動了破碎機的的蓬勃發(fā)展。但是一定程度上我們對破碎機的研究開發(fā)與利用還遠沒有達到預期的效果破碎技術的水平相對有限。為了進一

8、步提高破碎水平生產出就有高質量和高技術含量的破碎機盡快縮小與國外先進水平的差距我們不得不對破碎機進行更加深入的研究。3.2 立軸沖擊式破碎機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢立軸沖擊式破碎機又稱制砂機，是結合國內制砂生產方面的實際情況，研制開發(fā)出具有國內、國際、領先水平的高效碎石設備。它廣泛適用于各種巖石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、鐵礦石、混凝土骨料等多種硬、脆物料的中碎、細碎（制砂粒）。對建筑用砂、筑路用砂石優(yōu)為適宜。由進料、分料器、渦動破碎腔等七部分組成。近20年來立軸式沖擊破碎機的生產廠家有了很大的發(fā)展。過去一直是供應開礦石立軸式破碎技術的主要廠家，現(xiàn)在，提供這種設備的廠家有巍立公司，是供應礦石金

9、屬破碎機方面在國內、國際上較成功的一個廠家。由于研制出更好的設備，設備得到改進。公司認為要增加其優(yōu)點，最大限度地減少其在設計上的不足，才能有效地促進對該項工作的支持。 從目前我國經濟發(fā)展狀況可以看出，在城市化和工業(yè)化的進程中，對公路、鐵路、水利等重大基礎設施的投資不斷加大，也必然會對立軸式沖擊破碎機形成剛性的需求，同時進一步推動立軸式沖擊設備銷量的上升。立軸式沖擊破碎機在設計上與其它沖擊設備一樣依靠礦石與堅硬物體間突然撞擊，因此，它們與其它沖擊破碎機有著共同的基本特點，其設計優(yōu)于擠壓式。如果進料口足夠大，沿自然界面對礦物進行破碎可獲得很高的粒度破碎比，并能生產出成形好的產品顆粒。采用自然破碎法

10、來破碎鐵礦可將其破碎成像黃金一樣的金屬微粒。礦山破碎機械裝備是礦石破碎生產的重要工具，是提高勞動生產率、降低破碎成本、減輕勞動強度的重要手段。綜觀目前國內外物料破碎行業(yè)發(fā)展狀況可知，礦山破碎機械裝備的發(fā)展趨勢大致可分為三個方面： a.向大型化方向發(fā)展近年來，世界礦石破碎工業(yè)發(fā)展的動向之一是大型化。各國都在致力于開發(fā)大型化的設備及其應用技術，因為大型破碎廠能降低生產成本，減少能耗，提高勞動生產率，特別是日產5000t熟料的水泥廠經濟效益特別顯著。b.向自動化方向發(fā)展破碎廠的自動化程度是衡量破碎工業(yè)現(xiàn)代化的標志之一，自動化技術的應用利用提高主機產量和設備運轉率，降低熱耗，提高勞動生產率。c.向節(jié)能

11、化方向發(fā)展從生產工藝上看，這種能源消耗可分為兩部分：一部分是消耗燃料多的熟料燒成系統(tǒng)；一部分是消耗電能多的原料和熟料的粉磨系統(tǒng)。因此，各國都在積極開發(fā)節(jié)能降耗的破碎成套設備。磨前破碎正是向節(jié)能方向發(fā)展的一個重要路口，也正是破碎設備發(fā)展的必經之路。3.3 立軸沖擊式破碎機的組成機構立軸式破碎機由筒體、轉子、機蓋附件、底座等部分組成，筒體由機殼、門、隔板、反擊板組成，各部件分別用焊接螺栓、螺釘連結成一體；轉子由主軸、錘架組成。錘架上偏心銷軸將錘頭分4排懸掛在錘架之間，為了防止錘架和錘頭的軸向竄動，錘架一端用軸套軸向固定，一端用止退墊圈和鎖緊螺母固定，轉子支承在三個滾動軸承上，機殼內部有反擊板，反擊

12、板磨損后可以更換，機蓋與軸之間漏灰現(xiàn)象嚴重，為了防止漏灰，設有軸封。主軸是破碎機支承轉子的主要零件，沖擊力由它來承受。因此，要求主軸的材質具有較高的硬度和韌性，如用45鋼。主軸斷面為圓形，錘架用36mm寬的平鍵與軸連接，錘架是用來安裝錘頭的，但破碎機在逆轉時，錘架與物料接觸，易造成磨損，所以選擇的材料要具有一定的耐磨性。該錘架的銷軸孔都為6個孔，可以在銷軸孔磨損后，把錘頭安裝在另一個位置，在錘架中，上面一個圓盤用以減少偏心銷軸的磨損程度。錘頭的質量、形狀和材質對破碎機的生產能力有很大的影響。錘頭動能的大小與錘頭質量成正比，動能越大，即錘頭質量越大，破碎效率愈高，但能耗佷大。因此，應根據不同的進

13、料尺寸來選擇適當?shù)腻N頭質量。錘頭耐磨性是其主要質量指標之一，提高錘頭的耐磨性，可以縮短破碎機的檢修停車時間，就能大大的提高立軸式破碎機的利用率和減少檢修費用。機蓋部件由機蓋、滾動軸承、圓錐套、上軸承蓋、上密封環(huán)、圓螺母以及直通式油杯組成，用螺栓連接在一起，軸承蓋用于軸承的外圓定位，軸承蓋內的內油氈槽用以安裝油氈起密封油的作用，軸承蓋外面有凸起的環(huán)體，擋住外面的灰塵進入軸承蓋內，圓螺母和止退墊圈使軸承的內圈得以定位，上密封環(huán)擋住筒體內的灰塵進入到機蓋內，即采用迷宮密封來擋灰。軸承的潤滑采用直通式油杯油潤滑，軸承間隙的調整可通過調整墊片得以實現(xiàn)。 底座部件由支承套、滾動軸承、下軸承蓋、下密封環(huán)、軸

14、套、墊片、注油裝置、底座等組成，用螺栓連接在一起，底座用于整個轉子軸的定位，支承套用來支承兩個滾動軸承和下軸承蓋，調心滾子軸承主要用來承受軸向力，推力調心滾子軸承主要承受徑向力，在兩個軸承之間增加一塊墊片，隔開兩軸承以避免兩軸承直接接觸，影響兩軸承的壽命。上軸承蓋用來定位，推力調心滾子軸承的外圈定位，兩軸承之間的墊片用于保證兩軸承的內圈定位，軸承蓋內毛氈用來保證潤滑油的密封，下軸承蓋和下密封環(huán)組成的環(huán)形密封用來擋住筒體內的灰塵進入到軸承中。 進料口由法蘭、鋼板焊接而成，用螺栓連接在機蓋上。 出料口由法蘭，鋼板焊接而成，用螺栓連接在底座的加強筋上。機蓋部分與筒體,筒體與底座均用螺栓連接在一起，轉

15、子與底座之間用軸承來支承。3.4 立軸沖擊式破碎機的工作原理立軸式破碎機是利用高速運動的物料相互自行破碎及物料之間摩擦而粉碎，適宜于特硬、中硬及磨蝕性物料的粗碎與細碎作業(yè)。立軸破碎機工作時，礦石經給料斗進入沖擊破碎機內，分別通過分料器中心入料管進入葉輪，當物料進入高速旋轉的葉輪后，在葉輪內被迅速加速，其加速度可達數(shù)倍以至數(shù)百倍的重力加速度，然后以每70100m/s的速度從葉輪流道拋射出去，首先與自由落體進入渦動破碎腔內葉輪外側的物料沖擊而破碎，并一起沖擊到渦動破碎腔內物料床層上，被物料床層反彈斜向上沖刺到渦動破碎腔的頂部，又改變其運動方向，偏轉向下運動，從葉輪流道發(fā)射出來的物料形成連續(xù)的物料幕

16、，這樣，一塊物料在渦輪破碎腔內受到兩次以至多次的沖擊破碎作用。在整個破碎過程中，物料是相互自行沖擊而破碎，不與金屬元件直接接觸。由于從葉輪流道發(fā)射出去的物料斜向圓周沖擊，形成物料在渦動破碎腔內物料床層上的旋轉運動，產生物料之間的渦動磨碎作用，物料之間由于沖擊摩擦而粉碎，被破碎的物料由排料口排出。四、方案論證4.1 設計要求立軸沖擊破碎機是采石場中對石料進行破碎及整形的一種設備。要求針對這一形式的破碎機，對進料組件及基座的結構設計。立軸沖擊破碎機的生產工況：玄武巖整形。破碎前石料密度：1.8噸/m3入料粒度：5cm入料通過量：380噸/小時轉子的回轉速度：1400r/min-1800r/min1

17、、對受料倉的要求：順暢進料，并能根據工況要求進行進料量的調節(jié)。2、對支撐架的要求：電機安放簡便，足夠的強度及剛度。4.2 總體方案及其方案論證總體方案：立軸式破碎機包括：立軸錘式破碎機、立軸反擊式破碎機、立軸復合式破碎機以及立軸沖擊式（石打石與石打鐵）破碎機?？傮w方案論證： 【圖1-1】所示為立軸錘式破碎機示意圖。它由簡體1、襯板2和轉子等所組成。轉子由錘頭3、轉盤4、套筒5、主軸6組成。主軸上裝數(shù)層轉盤，錘頭位于轉盤的問隔內，并用銷軸與轉盤鉸接。相鄰兩層錘頭錯位安裝，而形成螺旋排列。工作時，物料從給料斗進入，自由落到轉盤上，隨著電動機經v帶輪7驅動轉子高速旋轉，物料被甩向簡體內壁，然后沿著筒

18、壁下落與高速旋轉的錘頭相遇受到沖擊破碎，擊碎后的物料飛向筒壁，從而又一次或數(shù)次受到沖擊而破碎。同時，錘頭還于沿筒壁下落物料產生擠壓和研磨作用由丁主軸上裝有多層轉盤及錘頭，故物料叫經過多次沖擊、擠壓、研磨作用，其產品粒度小于13mm粉碎后的產品從機體底部周邊攤出。 立軸反擊式破碎機如【圖1-2】所示，帶輪2由電動機經皮帶驅動，通過立軸使第一轉子和第二轉子一起轉動。當物料從進料斗1落入圓柱形機體4之后，首先受到第一轉子上板錘的沖擊，并以很高的速度沿轉子切線方向被拋向反擊板產生撞擊，物料在反擊板上反彈及重力作用，又反彈到轉子體外圓周與反擊板（即破碎腔）產生沖擊碰撞，物料再次受到急速旋轉的板錘沖擊后又

19、被拋向反擊板，并繼續(xù)重復該過程。由丁物料在破碎腔內受到板錘和反擊板的周而復始的沖擊以及料塊之間的相互撞擊，致使物料沿其自然節(jié)里而、層里而發(fā)生碎裂。當破碎后的物料粒度小丁第一絨轉子的排料時，物料在重力作用F進入到第二級轉子的破碎腔第二級破碎過程與第一級相同，所不同的是第二級轉子的線速度比第一致更高，物料所受到的沖擊更大，因此使物料破碎得更細小。當物料破碎到最終的產品粒度后，便從卸料斗6排出。 反擊式碎石機是廣泛應用于建材、化工、煤、焦炭等工業(yè)部門。粗、中、細碎中等硬度以下脆性物料如石灰石、白云石、頁巖、砂巖、煤、石棉、石墨和巖鹽等的主要設備之一，具有破碎比大，產量高。產品粒度均勻，簡化破碎流程，

20、結構簡單，使用和維修方便等特點。立式沖擊破碎機的主要部件是一個堅放著的立軸和裝在立軸上的空心轉子，轉子周圍由機殼構成一個環(huán)形破碎腔，立軸從下端經三角皮帶由電動機拖動高速旋轉，詳見【圖1-3】因為它的立軸是垂直安置的，并借物科的相互沖擊而破碎，所以稱為立式沖擊破碎機，又因為它的轉子是水平地裝在豎軸上，沿水平方向旋轉，所以有的廠家又稱為水平式沖擊破碎機，或水平離心磨。破碎機的轉子整個類似離心風楓葉輪的中空箱體，通常分為26個出料室，中央有一個分料錐，用來將落到轉子中的物料均勻地分配到各出料室。出料室的底板，葉片和出料口拋科邊都裝有村板，襯板做成帶凸梭的結構。拋料口有高的襯條，以便在底板和葉片上形成

21、一層物料墊層，減少磨損。轉子裝在豎軸頂端，它的轉速視轉子直徑、物料特性和出料粒度大小而定，四周線速度在3575米秒之間。加料粒度一般不超過60毫米，出料粒度在08毫米范圍內。【圖1-3】 這種破碎機主要是利用物料顆粒之間相互沖擊而破碎，所以產品的粒度主要取決于物料相撞時的動能，即轉子的周邊線速度、加入物料的粒度和物料本身的特性，特別是脆性的大小，越是硬脆性的物料破碎的效果越好。對某些脆性程度差一些的物料，或對產品粒度要求更細一些時，可在破碎腔機殼內壁安裝反擊襯扳，讓物料直接與反擊襯板相撞，還可以在破碎腔內安裝幾塊反擊板，提高對物料顆粒的沖擊作用；也有的將轉子葉片制成類似錘頭的形狀，增強對物料顆

22、粒的打擊作用，適用于破碎比較軟的和韌性較大的巖石。根據本次設計對所破碎物料（玄武巖）的要求，以及上述三種破碎機的特點，選擇立軸沖擊式破碎機比較合適。4.3傳動方案及其方案論證傳動機構是把電機的旋轉轉化成轉子的高速旋轉運動，傳動方案：（1）鏈傳動；（2）帶傳動。傳動方案論證：鏈傳動的特點:和齒輪傳動比較,它可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力。能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚的不良環(huán)境中工作。和帶傳動比較,它能保證準確的平均傳動比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上的力較小。傳遞效率較高,一般可達0.950.97。鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象。安裝和維修要求較高.鏈輪材料

23、一般是結構鋼等.。帶傳動(皮帶傳動)特點:結構簡單,適用于兩軸中心距較大的傳動場合。傳動平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、吸振。過載時帶將會在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護作用。不能保證精確的傳動比.帶輪材料一般是鑄鐵等。 本次設計為礦山破碎機械由于破碎物料的硬度、粒度存在很大差異，傳動過程中可能會出現(xiàn)轉子的過載卡死現(xiàn)象，損壞傳動鏈，又動力傳遞不需要精確的傳動比，綜合考慮選擇帶傳動是合理的。4.4構成組件的設計方案（1）入料倉結構的設計：溢料口的位置在受料斗上應等分分布，保證通過溢料口落下的料到達最好的位置。當物料進入物料倉時，一部分物料從入料口進入破碎腔，另一部分從溢料口進入破碎腔。從入料

24、口進入破碎腔的落入轉子中由拋料盤拋出，形成高速運動與從溢料口自由落下的粒子相撞擊破碎。（2）皮帶的張緊系統(tǒng)的設計：利用馬達液壓調節(jié)裝置對皮帶的張緊程度進行調節(jié)。正確的張緊力是保證皮帶長期使用的重要因素。張緊力太小會導致皮帶打滑和皮帶輪快速磨損，效率低下。張緊力太大會導致皮帶、軸承和軸的過度應力。為了確保維護程序無故障和快速運行，破碎機配備了馬達液壓調節(jié)裝置。（3）底座的設計：通過強度校核和剛度的對稱性對底座進行設計。其中要考慮底座的減震性，防止破碎機的劇烈震動。（4）入料口的設計：液壓系統(tǒng)控制入料口的大小，其中液壓調節(jié)系統(tǒng)是由一個手動液壓泵和雙向控制閥組成。增大入料口的大小，增加轉子的進料量；減小入料口的大小則減少轉子的進料量。五、進度安排第67周：調查研究，收集、查閱資料、資料翻譯，擬定總體結構方案、并完成開題報告第89周：對立軸沖擊破碎機動力箱及落料腔總體結構進行詳細設計并繪制總體裝配圖第1011周：設計立軸沖擊破碎機動力箱，并繪制零部件圖第1213周：設計立軸沖擊破碎機的落料腔及其附件第1415周：對關鍵部件進行詳細的設計計算，撰寫畢業(yè)設計說明書 第1617周：完善畢業(yè)設計說明書，畢業(yè)設計答辯六、指導教師意見 簽字： 年 月 日七、教研室（或開題審查小組） 簽字： 年 月 日11