0079-單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
0079-單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)子,可逆,式錘式,破碎,設(shè)計(jì)
該方案是單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)，錘式破碎機(jī)利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶有錘頭的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷
軸和錘子組成），使轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)物料從給料口進(jìn)入機(jī)內(nèi)，物料將受高速運(yùn)動(dòng)的錘子的打擊、
沖擊、剪切、研磨作用而被粉碎。破碎了的物料從錘頭處獲得動(dòng)能，以高速向機(jī)殼內(nèi)壁的破碎板（襯板）和篩
板上沖擊，同時(shí)還受到物料間相互撞擊，而被第二次破碎。被粉碎后的物料中小于篩孔尺寸的物料將通過篩板
排出，大于篩孔尺寸的物料將繼續(xù)被阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，直至最后能通過篩板排出機(jī)外。
設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)：
（1）、改變了傳統(tǒng)破碎板（襯板）為一塊平板的設(shè)計(jì)方案，采用截面形 為 形的 塊板 而成，使
破碎板面形成 于 口， 高破碎 時(shí)可 塊襯板的磨 而單 ， 了成 。
（2）、篩板為 塊 而成， 高 ， 方
（3）、設(shè)計(jì)了出料?，使￠破碎機(jī)￡可用于?大￥? 的§動(dòng)出料，currency1可用于中?。?的'“出料
（4）、錘頭?錘?可?fi，在“作過 中可 錘頭的磨 fl 單 ，–在 錘頭時(shí)??·將機(jī)殼
?，從出料口方可 錘頭，大大??了 錘頭時(shí)間， 高了
（5）、在機(jī)殼內(nèi)設(shè)計(jì)了?”?…頭，當(dāng)在破碎粉”?大的物料時(shí)可打‰?…頭， ?? ??了粉”`“作
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）題目： 單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
系： 機(jī)電工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
1)、設(shè)計(jì)一最大進(jìn)料粒度為200（Dmax/mm）,出料粒度小于13（d/mm）,生產(chǎn)率為25-65(t/h)的單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)；
2)、繪制錘式破碎機(jī)裝配圖、零件圖（全套）；
3)、編制錘式破碎機(jī)調(diào)試使用說明書（1份）；
4)、設(shè)計(jì)破碎機(jī)控制電路圖（1份）；
5)、編制錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)說明書（1份）；
2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明
1)、非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊；
2)、破碎粉磨機(jī)械設(shè)計(jì)；
3)、焊接手冊；
4)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊；
5)、機(jī)械加工工藝手冊；
6)、機(jī)械工程手冊十一卷；
7)、其他相關(guān)手冊；
3．進(jìn)度安排
序
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
查閱和收集相關(guān)資料
3.5-3.15
2
確定錘式破碎機(jī)的主要參數(shù)及主要零件設(shè)計(jì)
3.16-3.28
3
繪制錘式破碎機(jī)的裝配圖、零件圖
3.29-5.8
4
編寫錘式破碎機(jī)調(diào)試使用說明書
5.9-5.15
5
設(shè)計(jì)并繪制破碎機(jī)控制電路圖及安裝接線圖
5.16-5.18
6
編寫錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)說明書
5.19-6.5
7
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的修改答辯時(shí)間
6.6-6.24
注：本表在學(xué)生接受任務(wù)時(shí)下達(dá)
摘要
破碎機(jī)的類型有很多種，它們都是以沖擊作用的原理來破碎物料。錘式破碎機(jī)是破碎機(jī)中的是一種，它是利用高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊物料，使物料沿自然裂縫、層理面和節(jié)理面等薄弱處而破碎的破碎機(jī)械。單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)一般用于對含水量小于12%，抗壓強(qiáng)度小于120Mpa的脆性物料進(jìn)行破碎。因結(jié)構(gòu)簡單（主要由主軸、上下機(jī)殼、錘頭、錘盤、襯板、篩板、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)等零部件組成）、生產(chǎn)效率高、使用維修方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地用于水泥、洗煤、化工、電力、冶金等工業(yè)部門，主要用來對石灰石、煤、焦炭、頁巖、石膏、爐渣等中硬和軟物料進(jìn)行中、細(xì)破碎。
此類型單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)與傳統(tǒng)的同類破碎機(jī)相比，在結(jié)構(gòu)上有如下幾點(diǎn)創(chuàng)新與改進(jìn)：
（1）、改變了傳統(tǒng)破碎板（襯板）為一塊平板的設(shè)計(jì)方案，采用截面形狀為梯形的三塊板拼接而成，使其整個(gè)破碎板面形成若于個(gè)刀口，提高破碎生產(chǎn)率。隨時(shí)可根據(jù)各塊襯板的磨損程度而單獨(dú)更換，降低了成本。
（2）、篩板為兩塊拼接而成，提高其剛度，維修更換方便；
（3）、設(shè)計(jì)了出料斗，使此破碎機(jī)既可用于較大規(guī)模生產(chǎn)的自動(dòng)出料，也可用于中小規(guī)模的人工出料；
（4）、錘頭與錘桿可拆卸，在工作過程中可根據(jù)各錘頭的磨損情況單獨(dú)更換，且在更換錘頭時(shí)不需要將機(jī)殼取下，從出料口方可更換錘頭，大大減少了更換錘頭時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；
（5）、在機(jī)殼內(nèi)設(shè)計(jì)了除塵噴水頭，當(dāng)在破碎粉塵較大的物料時(shí)可打開噴水頭，這樣不但減少了粉塵對工作人員身體健康的影響，也更利于環(huán)保。
關(guān)鍵詞：破碎機(jī)械、擠壓破碎、劈裂破碎、折斷彎曲破碎、沖擊破碎、單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)
I
ABSTRCT
There are many kinds of breakers.They are all wouked to cut off the materials by the function of shock principle.Hammer crusher is one kind of it.It`s a machine that used the fast speed turn around the hammer head to shock the materials let it breaking along the nature leak side and other weak places.Signal-rotor reversible hammer crusher ususlly used to cut off the brittleness,materials only in this situation:water content less than 12% and compression,strength less than 120Mpa.because of the simple construction(major assembled by Arbor、Cabinet、Hammer head、Backing、Siere plate、Coupling shaft、Electric driven machine)high productivity,use convincemt and maintentance easily,low production costs…All those adventages are wildly used in Cement、Coal industry、Chemical industry、Electric power,metalltpgy department.Major used it to cut off the mineral、Coal、Charred coal、Shale、Gypstm、Fumace cinder.
Cinder ane other soft or semi-hard materials.Compare with the traditional kind of breakers,this kind of single-rotor reversible hammer crusher have some creation and improvement.there are five ponts:
1）、Exchange the traditional design that only have one breaking plate.It`s connected by three parts of step share in its cross.The breaking side have several blades,improved the breaking productivity.In this way,backing can renewal one or more pieces according to the wear-out failure situation,reduce the expense.
2）、Sieve plate are get together by two pieces,increase the rigidity and easy to maintentance;
3）、Edsigned the chute bosh,made this breaker can either used in large quantity production or small quantity production;
4）、The hammer head and the head lever can disassemale.In the process of working,according to the hammer head`s wear-out failure situation renewal it.This new technology can contribute to reduce the renewal time and improve the productivety;
5）、It design a lance which can get rid of dust in the cabinet .When breaking the materials that have a large dust,the lance will automotive opened.It can reduce the dust,good for workers health and the environment.
Keywords: Breaking machinery、Extrusion breaking、Rend breaking、Breakaway and bend breaking、Attack breaking、Hammer crusher of a rotor and can back-spin
II
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要 …………………………………………………………………………Ⅱ
第1章緒論（破碎機(jī)械概述） ………………………………………………1 1.1破碎機(jī)械用途及破碎理論 ……………………………………………………1
1.1.1破碎機(jī)械概念 …………………………………………………………1
1.1.2破碎機(jī)械用途…………………………………………………………1
1.1.3破碎理論………………………………………………………………2
1.2破碎機(jī)械分類和運(yùn)用范圍 ……………………………………………………5
1.2.1分類……………………………………………………………………5
1.2.2運(yùn)用范圍………………………………………………………………6
1.2.3各種破碎機(jī)械的主要破碎作用………………………………………6
1.3 破碎機(jī)械的發(fā)展現(xiàn) …………………………………………………………7
1.4破碎機(jī)械市場前景 …………………………………………………………7
第2章單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………8
2.1行業(yè)現(xiàn)狀 ……………………………………………………………………8
2.2生產(chǎn)需求情況 ………………………………………………………………8
2.3設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn) …………………………………………………………………9
2.4用途、類型和工作原理 ………………………………………………………9
2.4.1用途……………………………………………………………………9
2.4.2類型……………………………………………………………………9
2.4.3工作原理………………………………………………………………9
2.5破式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………10
2.5.1單轉(zhuǎn)子不可逆式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ………………………………10
2.5.2單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ………………………………11
2.6單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………11
2.6.1主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算 ………………………………………11
2.6.1.1轉(zhuǎn)子直徑與長度………………………………………………11
2.6.1.2進(jìn)料口寬度長度………………………………………………12
2.6.1.3排料口尺寸……………………………………………………12
2.6.1.4錘頭類型及質(zhì)量的選擇………………………………………12
2.6.2主要工作參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………13
2.6.2.1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的計(jì)算………………………………………………13
2.6.2.2生產(chǎn)率計(jì)算……………………………………………………13
2.6.2.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算………………………………………………14
2.7主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………………15
2.7.1主軸 …………………………………………………………………15
2.7.2錘頭銷 ………………………………………………………………23
2.8聯(lián)軸器選擇……………………………………………………………………24
2.8.1聯(lián)軸器類型的選擇 …………………………………………………24
2.8.2聯(lián)軸器型號(hào)的選擇 …………………………………………………24
2.9鍵的選擇 ……………………………………………………………………25
2.9.1鍵強(qiáng)度校核 …………………………………………………………25
2.9.1.1主動(dòng)軸端鍵強(qiáng)度校核…………………………………………25
2.9.1.2從動(dòng)軸端鍵強(qiáng)度校核…………………………………………26
3.1噴水管設(shè)計(jì)及選擇 …………………………………………………………………27
3.2聯(lián)軸器安全螺栓直徑確定 ……………………………………………………………28
3.3軸承選擇及基本額定壽命計(jì)算…………………………………………………………29
第3章單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)控制電路設(shè)計(jì) ……………………………30
3.1設(shè)計(jì)原理 ……………………………………………………………………30
3.2破碎機(jī)控制電路原理 …………………………………………………………30
3.2.1破碎機(jī)控制電路邏輯表達(dá)式 ………………………………………30
3.2.2破碎機(jī)控制電路原理 ………………………………………………31
3.3元器件選擇……………………………………………………………………31
第4章單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)安裝調(diào)試使用說明書…………………………33
4.1混凝土機(jī)座設(shè)計(jì) ………………………………………………………………33
4.2安裝過程………………………………………………………………………33
4.3調(diào)試及維修……………………………………………………………………34
4.3.1調(diào)試 …………………………………………………………………34
4.3.2維修 …………………………………………………………………34
第5章結(jié)論…………………………………………………………………………35
設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………………………………36
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………37
致謝…………………………………………………………………………………38
第1章 緒論(破碎機(jī)械概述)
1.1破碎機(jī)械用途及破碎理論
1.1.1破碎機(jī)械概念
破碎機(jī)械是對固體物料施加機(jī)械力，克服物料的內(nèi)聚力，使之碎裂成小塊物料的設(shè)備。
1.1.2破碎機(jī)械用途
破碎機(jī)械是原料、材料、燃料、電力和鋼鐵等基礎(chǔ)工業(yè)部門生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備之一。在礦山工程和建設(shè)工程上，破碎機(jī)械多用來破碎爆破開采所得的天然石料，使之成為規(guī)定尺寸的礦石或碎石。在硅酸鹽工業(yè)中，固體原料、燃料和半成品需要經(jīng)過各種破碎加工，使其粒度達(dá)到各道工序所要求的尺寸，以便進(jìn)行進(jìn)一步加工操作。
通常的破碎過程有粗碎、中碎、細(xì)碎三種，其入粒度和出粒度如表1-1所示。所采用的破碎機(jī)械相應(yīng)地有粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)三種。
表1-1 物料粗碎、中碎、細(xì)碎的劃分（mm）
類別
入料粒度
出料粒度
粗碎
300～900
100～350
中碎
100～350
20～100
細(xì)碎
50～100
5～15
制備水凝、石灰時(shí)，細(xì)碎后的物料，還需要進(jìn)一步粉末。按照粉磨程度，可分為粗磨、細(xì)磨、超細(xì)磨三種。
超細(xì)磨，物料粉磨到5um左右
粗磨，物料粉磨到0.1mm左右
粉磨
細(xì)磨，物料粉磨到60um左右
所采用的粉磨機(jī)相應(yīng)地有粗磨機(jī)、細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)三種。
在加工過程中，破碎機(jī)的效率比粉磨機(jī)高得多，先破碎再洗磨，能顯著地提高加工效率，也降低電能消耗。
工業(yè)上常用物料破碎前的平均粒度D與破碎后的平均粒度d之比來衡量破碎過程中物料尺寸變化情況，比值i稱為破碎比（即平均破碎比）。破碎比是破碎機(jī)主要參數(shù)之一。
i=D/d
為更簡易地表示物料破碎程度和比較各種破碎機(jī)的主要性能，也可以用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比來作為破碎比，稱為標(biāo)稱破碎比。
在實(shí)際破碎加工時(shí)，裝入破碎機(jī)的最大物料尺寸一般總是小于容許的最大進(jìn)料口尺寸，所以，平均破碎比只相當(dāng)于標(biāo)稱破碎比的0.7～0.9。
每種破碎機(jī)的破碎比有一定限度，破碎機(jī)械的破碎比一般是 i=3～30。如果物料破碎的加工要求超過一種破碎機(jī)的破碎比，則必須采用兩臺(tái)或多臺(tái)破碎機(jī)串連加工，稱為多級(jí)破碎。多級(jí)破碎時(shí)，原料尺寸與最終成品尺寸之比，稱總破碎比i0，如果各級(jí)破碎的破碎比各是i1、i2、……in,則總破碎比i0為
i0=i1i2i3……in
1.1.3破碎理論
各種礦石的機(jī)械性能是各不相同的，如表1-2所示，然而礦石的抗壓強(qiáng)度均大于其抗彎強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度。
表1-2 各種礦石的物理機(jī)械性能
礦石性質(zhì)
礦石種類
壓碎強(qiáng)度極限δBkg/cm2
普氏硬度系數(shù)f
軟礦石
煤
方鉛礦
菱鐵礦
無煙煤
閃鋅礦
疏松石灰石
20～40
45
70
90
100
400
2～4
低于中硬礦石
致密石灰石
褐鐵礦
磁鐵礦
500～1300
820
1065
6～10
礦石性質(zhì)
礦石種類
壓碎強(qiáng)度極限δBkg/cm2
普氏硬度系數(shù)f
中硬礦石
花崗巖
純褐鐵礦
正長石
大理石
致密砂巖
1200～1500
1250
1250～1560
500～1500
1600
12～15
高于中硬礦石
半假象赤鐵礦
灰綠巖
閃長石
片麻巖
1580～1955
1800～2400
2000
1720～2200
15～18
極硬礦石
石英巖
閃長巖
班巖
銅礦石
鐵磁鐵礦
玄武巖
花崗長英巖
1980～2180
1800～2400
1530～2800
1500～2800
2340
2000～300
3500
18～20
目前，在工程上采用的破碎和磨碎方法，主要是借助機(jī)械的作用力。最常見的有以下幾種類型。
1）擠壓破碎 如圖1-1所示，是利用兩破碎工作面靠近時(shí)對物料施加壓力，使其破碎作用力逐漸加大。
圖1-1
2）劈裂破碎 如圖1-2所示，是利用尖齒楔入物料時(shí)產(chǎn)生的劈力，力的作用較為集中，使物料沿劈裂面破碎成兩塊，并在劈力作用點(diǎn)處產(chǎn)生局部破碎。
圖1-2
3）折斷或彎曲破碎 如圖1-3所示，在破碎工作面之間的物料，如同承受集中負(fù)荷兩支點(diǎn)（或多支點(diǎn)）梁。除在作用點(diǎn)處受劈力之外，主要是使物料受彎曲力而破碎。
圖1-3
4）磨碎 如圖1-4所示，它是破碎工作面在物料上相對滑動(dòng)，對物料施加剪切力。這種力作用于物料的表面部分，因此適用于細(xì)物料的磨碎。
圖1-4
5）沖擊破碎 如圖1-5所示，沖擊力瞬時(shí)作用于物料上，物料急劇粉碎。
破碎、磨碎機(jī)械，往往是以一種方法為主，以其他一種或兩種方法為輔來破碎物料。
圖1-5
現(xiàn)有的破碎理論，均有一定的局限性，沒有完全地解釋礦石破碎的實(shí)質(zhì)。同時(shí)，也未總結(jié)出適用于工業(yè)生產(chǎn)，能切實(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的數(shù)學(xué)理論。目前，比較主要的幾種破碎理論是：面積假說、體積假說和裂縫假說。
面積假說：破碎物料時(shí)消耗的功（W）與被破碎物料所增加的表面積（S）成正比。應(yīng)用本假說只有在脆性物料的細(xì)磨過程中才能得出與實(shí)際相近的結(jié)果。
體積假說：把物料破碎成幾何形狀相似的小顆粒，所需功耗與被破碎物料的體積或重量成正比。此假說對于彈性或脆性物料，在粗碎或中碎時(shí)，計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際。
裂縫假說：此種假說介于前兩種假說之間，又稱為第三破碎理論。
破碎機(jī)械所施加的機(jī)械力，可以是擠壓力、劈裂力、彎曲力、剪切力等，在一般機(jī)械中大多是兩種或兩種以上機(jī)械力的綜合。對于堅(jiān)硬的物料和塑性的物料，適宜采用產(chǎn)生沖擊和劈裂作用的機(jī)械；對于粘性和韌性的物料，適宜采用產(chǎn)生擠壓和碾磨作用的機(jī)械。
1.2破碎機(jī)械的分類和運(yùn)用范圍
1.2.1分類
根據(jù)機(jī)械的工作原理和結(jié)構(gòu)特征，目前在工業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用的破碎機(jī)械有：顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)等。
粉磨機(jī)械常用的類型有：球磨機(jī)、棒磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、無介質(zhì)磨機(jī)、噴射式磨機(jī)等，它們的總破碎比可達(dá)1000以上。
1.2.2運(yùn)用范圍
各種破碎機(jī)械的結(jié)構(gòu)和作用不同，其運(yùn)用范圍也不全相同。
顎式破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)適合于破碎非常堅(jiān)硬的巖石（極限抗壓強(qiáng)度在150～250MPa）；
旋回式破碎機(jī)適合于破碎堅(jiān)硬（極限強(qiáng)度在100MPa左右）的巖石；
錘式破碎機(jī)適合于破碎中等硬度的脆性巖石（極限強(qiáng)度在100MPa以下）；
輥式破碎機(jī)適合于破碎中等硬度的韌性巖石（極限強(qiáng)度在70MPa左右）。
1.2.3各種破碎機(jī)械的主要破碎作用
顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)和輥式破碎機(jī)等，以擠壓作用為主；
錘式破碎機(jī)和反擊破碎機(jī)等，以沖擊作用為主；
輪碾機(jī)和輥式磨機(jī)等，以擠壓作用為主；
球磨機(jī)、棒磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)在噴射機(jī)等，以磨削兼撞擊作用為主；
表1-3 破碎機(jī)械類別總表
破碎類別
粗碎
中碎
細(xì)碎
粗磨
細(xì)磨
超細(xì)磨
原料粒度
300～900mm
100～350mm
50～100mm
5～15mm
0．1mm
60um
原料硬度
150～250MPa
100MPa左右
70～100MPa
─
─
─
成品粒度
100～350mm
20～100mm
5～15mm
0.1mm
60um
5um
破碎比
3～6
6～25
10～40
─
─
>100
機(jī)種選用
顎式破碎機(jī)\圓錐破碎機(jī)
圓錐破碎機(jī)\錘式破碎機(jī)\反擊式破碎機(jī)
輥式破碎機(jī)\輪碾機(jī)
輪碾機(jī)\球磨機(jī)
振動(dòng)磨機(jī)\噴射式磨機(jī)
噴射式磨機(jī)
1.3 破碎機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
破碎機(jī)是當(dāng)代飛?速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)必不可少的一個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)。在各種金屬、非金屬、化工礦物原料及建筑材?料的加工過程中，粉碎作業(yè)要消耗巨大的能?量，而且又是個(gè)低效作業(yè)。物料粉碎過程中，由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、發(fā)熱、振動(dòng)和摩擦等作?用，使能源大量消耗。因而多年來界內(nèi)人士一直在研究如何達(dá)到節(jié)能、高效地完成破碎和磨碎過程。從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備(包括改造舊有的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程。
目前破碎理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于：(1)研究在破碎中節(jié)能、高效的理論，也力求找出新?理論突破人們已熟知的破碎三大理論；(2)研究新的非機(jī)械力的高能或多力場聯(lián)合作用的破?碎設(shè)備，目前還未有研制成型，正處于研究階段；(3)改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根?據(jù)用戶自己需要來進(jìn)行，而不見市場上大規(guī)模生產(chǎn)或研制新設(shè)備。
對于上述諸問題，由于國外礦山自80年代以來發(fā)展緩慢使得這方面進(jìn)展不大。國外新設(shè)備較少，國內(nèi)由于國營大型礦山投入極少，也沒有什么發(fā)展，而中型小礦山由于各地原料的需求不等，近幾年得到一定的發(fā)展。
1.4破碎機(jī)械市場前景
破碎機(jī)械亦屬于礦山、冶金專用設(shè)備。據(jù)相關(guān)資料，我國國內(nèi)礦山、冶金和專用設(shè)備制造業(yè)2006年的總資產(chǎn)額是24044239.8萬元，較上一年度增加了23.47%。
在未來幾年內(nèi)，隨著中國整體經(jīng)濟(jì)的不斷升溫。中國的礦山、冶金設(shè)備制造這一行業(yè)在廣泛吸納各方面資金和技術(shù)的情況下，在國家大搞四化建設(shè)拉動(dòng)內(nèi)需的宏觀政策的操控下，在越來越趨于靈活機(jī)動(dòng)的市場機(jī)制的引導(dǎo)下，國內(nèi)的礦山、冶金專用設(shè)備制造業(yè)完全有望再更上一個(gè)新臺(tái)階。
41
第2章 單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1行業(yè)現(xiàn)狀
目前破碎理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于：
1）、研究在破碎中節(jié)能、高效的理論，也力求找出新?理論突破人們已熟知的破碎三大理論；
2）、研究新的非機(jī)械力的高能或多力場聯(lián)合作用的破?碎設(shè)備，目前還沒見有工業(yè)化的設(shè)備，只是研究階段；
3）、改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根?據(jù)用戶自己需要來進(jìn)行，而不見市場上大規(guī)模生產(chǎn)或研制新設(shè)備。
而對于此類破碎機(jī)目前仍采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法：
1）、機(jī)殼內(nèi)的破碎板（襯板）為一塊整板，因?yàn)槠扑榘宓哪p并不是每一處都是均勻磨損，當(dāng)一處磨損較嚴(yán)重時(shí)必須整塊板換掉，這樣浪費(fèi)成本；破碎板上無刀口，降低了破碎生產(chǎn)率；
2）、篩板采用若干篦條拼接而成，更換費(fèi)時(shí)，降低了剛度，可靠性下降；
3）、錘頭與錘桿為一整體，更換時(shí)必須將機(jī)殼取下，更換費(fèi)時(shí)，影響生產(chǎn)率；
4）、因出料口的結(jié)構(gòu)，此類破碎機(jī)只用于工人出料；
5）、破碎機(jī)在工作時(shí)，灰塵較大，無任何防塵、除塵裝置，影響工作人員身體健康、污染環(huán)境。
2.2生產(chǎn)需求情況
“十一五”期間，煤炭工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平將明顯提高。國家將建成140個(gè)高效安全現(xiàn)代化礦井，國家將加大對煤礦建設(shè)項(xiàng)目的支持力度，已先后有17個(gè)煤炭建設(shè)項(xiàng)目，由國家開發(fā)銀行出具貸款承諾，還將100多個(gè)高檔普采工作面升為綜采工作面，100多個(gè)普采工作面升為高檔普采工作面。這樣，中國大型煤礦采掘機(jī)械化程度將達(dá)到95%。中型煤礦的機(jī)械化程度將達(dá)到80%以上；大型煤礦國內(nèi)先進(jìn)水平裝備率達(dá)到20%，國際先進(jìn)水平裝備率達(dá)到6%，中型煤礦國內(nèi)先進(jìn)水平裝備率達(dá)到10%，小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化程度達(dá)30%以上。據(jù)此分析，就我國煤礦這一方面都將推動(dòng)像此類的礦山機(jī)械的進(jìn)一步發(fā)展，還有其它礦山的進(jìn)一步規(guī)?；到y(tǒng)化，完整化。所以像此類的礦山機(jī)械因結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、自重較小、單位產(chǎn)品的功率消耗少；生產(chǎn)率較高，破碎比大，產(chǎn)品的粒度小而均勻，呈立方體形，過度破碎現(xiàn)象少；工作連續(xù)可靠，維護(hù)修理方便，易損件容易檢查和更換，等優(yōu)點(diǎn)，再加上設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)?；托路f化，它將有十分廣闊的市場前景。
2.3設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)
（1）、改變了傳統(tǒng)破碎板（襯板）為一塊平板的設(shè)計(jì)方案，采用截面形狀為梯形的三塊板拼接而成，使其整個(gè)破碎板面形成若于個(gè)刀口，提高破碎生產(chǎn)率；隨時(shí)可根據(jù)各塊襯板的磨損程度而單獨(dú)更換，降低了成本。
（2）、篩板為兩塊拼接而成，提高其剛度，維修更換方便；
（3）、設(shè)計(jì)了出料斗，使此破碎機(jī)既可用于較大規(guī)模生產(chǎn)的自動(dòng)出料，也可用于中小規(guī)模的人工出料；
（4）、錘頭與錘桿可拆卸，在工作過程中可根據(jù)各錘頭的磨損情況單獨(dú)更換，且在更換錘頭時(shí)不需要將機(jī)殼取下，從出料口方可更換錘頭，大大減少了更換錘頭時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；
（5）、在機(jī)殼內(nèi)設(shè)計(jì)了除塵噴水頭，當(dāng)在破碎粉塵較大的物料時(shí)可打開噴水頭，這樣不但減少了粉塵對工作人員健康的影響，也更利于環(huán)保。
2.4用途、類型和工作原理
2.4.1用途
單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)利用高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊物料，使其沿自然裂縫、層理面和節(jié)理面等薄弱處而破裂的破碎機(jī)械。從第一章可知此類破碎機(jī)適用于破碎含水量小于12%，抗壓強(qiáng)度小于120MPa的物料。被廣泛地用于水凝、選煤、化工、電力、冶金等工業(yè)部門中，主要用來對石灰石、煤、焦炭、頁巖、石膏、爐渣等中硬和軟物料進(jìn)行中、細(xì)破碎。
2.4.2類型
錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)類型很多，按回轉(zhuǎn)軸數(shù)可分為單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩類；按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向可分為可逆式和不可逆式兩類；按錘頭的排列方式，可分為單排式和多排式兩種；按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式可分為固定錘式和活動(dòng)錘式兩類；按用途不同分為一般用途和特殊用途兩類。其中以單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)運(yùn)用最為廣泛。
2.4.3工作原理
錘式破碎機(jī)利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶有錘頭的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷軸和錘子組成），使轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)物料從給料口進(jìn)入機(jī)內(nèi)，物料將受高速運(yùn)動(dòng)的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而被粉碎。破碎了的物料從錘頭處獲得動(dòng)能，以高速向機(jī)殼內(nèi)壁的破碎板（襯板）和篩板上沖擊，同時(shí)還受到物料間相互撞擊，而被第二次破碎。被粉碎后的物料中小于篩孔尺寸的物料將通過篩板排出，大于篩孔尺寸的物料將繼續(xù)被阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，直至最后能通過篩板排出機(jī)外。
2.5錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
2.5.1單轉(zhuǎn)子不可逆式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
如圖2-2所示是單轉(zhuǎn)子不可逆式錘式破碎機(jī)。它由機(jī)殼1、轉(zhuǎn)子2、篦條3、破碎板4和軸承5等部分組成。
圖2-1單轉(zhuǎn)子不可逆式錘式破碎機(jī)
1－機(jī)殼 2－轉(zhuǎn)子 3－篦條 4－破碎板 5－軸承 6－主軸 7－錘架
8－錘頭銷 9－錘頭 10－錘盤 11－飛輪
機(jī)殼(上機(jī)殼和下機(jī)殼)用鋼板焊接而成。上部為進(jìn)料口，機(jī)殼內(nèi)部鑲有高錳鋼襯板，襯板磨損后可以更換。機(jī)殼和軸之間的漏灰現(xiàn)象嚴(yán)重，特設(shè)有軸封。機(jī)殼下部直接安放在混凝土基礎(chǔ)上，并用地腳螺栓固定。為了便于檢修、調(diào)整和更換篦條，下機(jī)殼的前后兩面均開有一個(gè)檢修孔。為了檢修、更換錘頭方便，兩側(cè)壁也對稱地開有檢修孔。
轉(zhuǎn)子由主軸6，錘頭架7組成。錘架上用錘頭銷軸8將錘頭9分排懸掛在錘架之間，為了防止錘架和錘頭和軸向串動(dòng)，錘架兩端用壓緊錘盤10和鎖緊螺母固定，轉(zhuǎn)子支承在兩個(gè)滾動(dòng)軸承5上。為了使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)中儲(chǔ)存一下的動(dòng)能，避免破碎大塊物料時(shí)，錘頭的速度損失不致過大或減小電動(dòng)機(jī)的尖峰負(fù)荷，在主軸一端還裝有一個(gè)飛輪11。
2.5.2單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
不可逆式錘式破碎機(jī)具有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是錘頭極易一面磨損。若要把錘頭再翻轉(zhuǎn)過來使用另一面，則必須停車把錘頭卸下，再倒個(gè)裝上，這樣就消耗了很多的時(shí)間，浪費(fèi)了人力，降低了生產(chǎn)效率。而實(shí)際生產(chǎn)中，為了減少人力消耗，往往錘頭只磨損一面就換成新的，這樣就造成了很大的浪費(fèi)。
為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中大多都采用可逆式破碎機(jī)。這種破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子可從正、反兩方面回轉(zhuǎn)。當(dāng)錘頭某面磨損后，只要將電機(jī)反轉(zhuǎn)就可以了。這樣就增加了錘頭的使用壽命，提高了破碎機(jī)的作業(yè)率，增加了生產(chǎn)能力。
單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)與單轉(zhuǎn)子不可逆式錘式破碎機(jī)相比較復(fù)雜，但基本結(jié)構(gòu)也差不多。單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子可以正、反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，所以它的主要零、部件都是對稱布置的，進(jìn)料口位于機(jī)器的正中上方。其主軸上裝有錘盤，每兩個(gè)圓盤通過銷軸懸掛錘頭，主軸兩端支承在滾動(dòng)軸承上。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)。
2.6單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.6.1主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算
2.6.1.1轉(zhuǎn)子的直徑與長度
轉(zhuǎn)子的直徑一般根據(jù)給料塊的尺寸來確定，通常轉(zhuǎn)子直徑D按下式計(jì)算
（2-1）
Dmax 最大給料粒度
從第一章我們知道錘式破碎機(jī)主要用于對中等粒度的物料進(jìn)行破碎，其破碎粒度為100～350。
因物料的形狀、大小并不完全規(guī)則，為了使破碎機(jī)在工作時(shí)錘頭處有盡可能大的動(dòng)能，此處系數(shù)取5。
Dmax=200
則轉(zhuǎn)子直徑 D=1000
轉(zhuǎn)子的長度由破碎機(jī)生產(chǎn)率的大小而定，其轉(zhuǎn)子長度按下式計(jì)算
L=（0.7～1.5）D (2-2)
取系數(shù)為0.8
則轉(zhuǎn)子長度 L=800
2.6.1.2進(jìn)料口寬度與長度
錘式破碎機(jī)的進(jìn)料口長度與轉(zhuǎn)子長度相同，而進(jìn)料口寬度B>2Dmax
Dma 最大進(jìn)料粒度
則 進(jìn)料口長度為800
進(jìn)料口寬度B>400,取B=500
2.6.1.3排料口尺寸
錘式破碎機(jī)的出料口尺寸由篦條間隙來控制,而篦條間隙由產(chǎn)品粒度的大小決定。
中碎時(shí)，產(chǎn)品的粒度為間隙的～；粗碎時(shí)，產(chǎn)品的平均粒度為間隙的～。
在第一章里我們知道錘式破碎機(jī)主要用于對中等粒度的物料進(jìn)行破碎。則篦條間隙為39～65，為了保證物料破碎后的料度為13，這里取篦條間隙為25。
2.6.1.4錘頭類型、材料及質(zhì)量的選擇
錘頭按其質(zhì)量可分為重型、中型和小型三種，如圖2-3所示。重型錘頭主要用在￠1000mm×800mm以上的錘式破碎機(jī)；中型錘頭一般用在￠800mm×600mm和￠600mm×400mm的錘式破碎機(jī)上；輕型錘頭主要用在小型破碎機(jī)上。此類破碎機(jī)選用重型錘頭。
c
b
a
圖2－2 a重型 b中型 c小型
錘頭的材料通常有白口鑄鐵、含錳12%～14%的高錳鋼和高錳低合金鋼ZG30MnSiTi，也可在錘頭表面焊一層3～4mm的硬合金。因?yàn)殄N頭在破碎腔內(nèi)直接與物料接觸受沖擊力較大，磨損也非?？欤咤i低合金鋼ZG30MnSiTi的綜合性能較好，選用。
錘頭的質(zhì)量直接影響到破碎效果和能量消耗，一般取錘頭質(zhì)量為裝入物料塊最大質(zhì)量的1.5(重型)～2（輕型）倍。
由公式 = (2-3)
取 m=17kg
2.6.2主要工作參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.6.2.1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的計(jì)算
錘式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速按所需要的圓周速度來計(jì)算,而錘頭的圓周速度根據(jù)被破碎物料的性質(zhì)破碎產(chǎn)品的料度、錘頭的磨損、機(jī)器結(jié)構(gòu)等因素來確定。
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
N= r/min (2-4)
v 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)速度，m/s；
D 轉(zhuǎn)子直徑，m。
轉(zhuǎn)子的圓周速度為18～70m/s。一般中小型破碎機(jī)轉(zhuǎn)速為750～1500r/min圓周速度為25～70m/s大型破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速為200～350r/s。速度愈高，破碎后物料的粒度就愈小，錘頭、襯板、篦條的磨損也越大，功率消耗也隨之增加，對機(jī)器零部件的加工、安裝精度要求也隨之增高，所以在滿足產(chǎn)品粒度要求的情況下，轉(zhuǎn)子圓周速度應(yīng)取較低的轉(zhuǎn)速。
為達(dá)到所要求的生產(chǎn)率，取 v=38/s
則
n==726r/min
2.6.2.2生產(chǎn)率計(jì)算
錘式破碎機(jī)的生產(chǎn)率與破碎機(jī)的規(guī)格、轉(zhuǎn)速、出料篦條間隙寬度、給料粒度、給料狀況及物料性質(zhì)等因素有關(guān)。由經(jīng)驗(yàn)公式
Q=KDLρ t/h (2-5)
Q 生產(chǎn)率，t/h;
D,L 轉(zhuǎn)子的直徑和長度，m;
ρ 物料的堆密度，t/m3；
K 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。破碎石灰石等中硬物料時(shí)，K=30～40，機(jī)器的規(guī)格較大時(shí)，K取上限，機(jī)器規(guī)格較小時(shí)，取下限。破碎煤時(shí)，K=130～150。
破碎石灰石等中等物料時(shí)
K=35，
則生產(chǎn)率
Q=35Х1Х0.8Х1.6=44.8 t/h
破碎煤時(shí)
K=140, ρ=0.7 t/m3
則生產(chǎn)率
Q=140Х1Х0.8Х0.7=78.4 t/h
所以轉(zhuǎn)子直徑D=1000mm, 轉(zhuǎn)子長度L=800mm,能達(dá)到預(yù)計(jì)生產(chǎn)率,符合設(shè)計(jì)要求。
2.6.2.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算
錘式破碎機(jī)功率消耗與很多因素有關(guān)，但主要取決于物料的性質(zhì)、轉(zhuǎn)子的圓周速度、破碎比和生產(chǎn)率。
由經(jīng)驗(yàn)公式
Nd=K0D2Ln KW (2-6)
Nd 電動(dòng)機(jī)功率,KW；
D，L 轉(zhuǎn)子的直徑和長度，m；
n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min；
K0 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。對于大型錘式破碎機(jī)，K0=（0.15～0.2）；中型破碎機(jī)，
K0=0.15；小型破碎機(jī)，K0=0.1。
這里K0取0.18
則
Nd=0.18×12×0.8×726=104.54 KW
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》所選電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表2-1所示
表2-1
型號(hào)
額定
功率
（KW）
額定
電壓
（V）
額定
電流
（A）
同步
轉(zhuǎn)速
（r/min)
效率
（%）
功率
因數(shù)
COSφ
堵轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)矩
────
額定
轉(zhuǎn)矩
堵轉(zhuǎn)
電流
────
額定
電流
最大
轉(zhuǎn)矩
────
額定
轉(zhuǎn)矩
重量
（kg）
Y315M2-8
132
380
262
750
92
0.81
1.3
6.5
1.8
1600
2.7主要零件設(shè)計(jì)及計(jì)算
2.7.1．主軸
主軸是支承轉(zhuǎn)子的主要零件，主要承受沖擊力。因此選用45鋼熱處使其具有較高的強(qiáng)度和韌性。其初設(shè)主軸草圖如圖2－4所示。
圖2-3
錘頭在工作時(shí)，主軸在水平面上所受力非常小，這里主要考慮錘頭工作時(shí)主軸在垂直面上的受力情況。
1）、暫不考慮錘頭轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，主軸的強(qiáng)度校核
情況一，當(dāng)錘頭處于如圖2－5所示狀態(tài)時(shí)主軸的強(qiáng)度校核
圖2－4
受力簡圖如下
圖2－5
轉(zhuǎn)矩
由公式 T=9549× 得 (2-7)
T=9549×≈1710N/m
六個(gè)錘頭均勻分布在每一排的錘頭銷上，則每個(gè)錘頭上所受的轉(zhuǎn)矩相等，即
=======285N/m
轉(zhuǎn)矩圖為
圖2－6
每個(gè)錘頭上的破碎力
========425.4N/m
彎矩 =0
=0.297=0.297×425=127.5N/m
=0.424=0.424×425=178.2N/m
=0.551=0.551×425=238N/m
=0.677=0.677×425=289N/m
=0.804=0.804×425=340N/m
N/m
=0.931=0.931×425=395.25N/m
彎矩圖為
圖2－7
當(dāng)量彎矩
由公式 = ， (2-8)
α= (2-9)
主軸所選材料為45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)第16章
有
=55，=95
則 α=0.58
===208.76N/m
===243.5N/m
===289.78N/m
===332.9N/m
===378.05N/m
===395.25N/m
當(dāng)量彎矩圖為
圖2-8
情況二，當(dāng)錘頭處于圖2－10所示狀態(tài)時(shí)主軸的強(qiáng)度校核
圖2－9
`受力簡圖如下
圖2－10
轉(zhuǎn)矩
由公式
T=9549× 得 (2-10)
T=9549×≈1710N/m
六個(gè)錘頭均勻分布在每一排的錘頭銷上，則每個(gè)錘頭上所受的轉(zhuǎn)矩相等，即
=======285N/m
轉(zhuǎn)矩圖為
圖2－11
每個(gè)錘頭上的破碎力
========425.4N/m
彎矩 =0
=0.36=0.36Χ425=153N/m
=0.49=0.49Χ425=208.25N/m
=0.64=0.64Χ425=272N/m
=0.74=0.74Χ425=314.5N/m
=0.87=0.87Χ425=369.75N/m
=1.00=1Χ425=425N/m
N/m
彎矩圖為
圖2－12
當(dāng)量彎矩
由公式
= ，α=
主軸所選材料為45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)第16章有
=55，=95
則 α=0.58
===225.24N/m
===265.68N/m
===318.29N/m
===354.85N/m
===404.56N/m
===425N/m
當(dāng)量彎矩圖為
圖2－13
從以上兩種狀態(tài)看出，當(dāng)錘頭處于第二種狀態(tài)時(shí)主軸所受彎矩最大，危險(xiǎn)截面在第六個(gè)錘頭所對應(yīng)的主軸截面上。
此截面應(yīng)滿足條件
===
=36mm
上式計(jì)算的主軸截面尺寸僅是在沒有考慮錘頭轉(zhuǎn)動(dòng)慣性時(shí)的尺寸。
2）、當(dāng)錘頭轉(zhuǎn)動(dòng)慣性存在時(shí)主軸的強(qiáng)度校核
在主軸圓周錘盤上均勻分布了四排錘頭，每排六個(gè)，取其中一個(gè)為研究對象如圖2－16所示。
圖2－14
當(dāng)錘頭與物料碰撞時(shí)，因沖擊力使錘頭瞬間向后偏倒，錘頭偏倒范圍如圖2-14所示，在OA與OB之間=130C°內(nèi)。令當(dāng)錘頭偏倒位于OB位置時(shí)的沖擊力（錘頭的慣性力）
對主軸的影響最大。
=mα (2-11)
錘頭從OA偏倒到OB位置的時(shí)間
==0.029s
則 =75.67rad/s (2-12)
=17.4m/s (2-13)
當(dāng)錘頭從OA到OB位置的時(shí)間很小，s時(shí)
α== (2-14)
則 =170Χ17.4=2958N/m
綜上所述每個(gè)錘頭上的破碎力
=+=425.4+2958=3383.4N/m
此時(shí)主軸受力圖與圖2－16相同。
彎矩 =0
=0.36Χ3383.4=1218.02N/m
=0.49Χ3383.4=1657.87N/m
==0.61Χ3383.4=2063.87N/m
=0.74Χ3383.4=2503.72N/m
=0.87Χ3383.4=2943.56N/m
=3383.4N/m
彎矩圖為
N/m
圖2－15
當(dāng)量彎矩
由公式
= ，α=
主軸所選材料為45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)第16章
有
=55，=95
則 α=0.58
===1229.19N/m
===1666.09N/m
===2070.48N/m
===2509.17N/m
===2948.20N/m
===3383.4N/m
當(dāng)量彎矩圖為
圖2－16
從圖2－18看出在錘頭慣性力存在下，在第六個(gè)錘頭所對應(yīng)的主軸截面所受彎矩最大，此截面最危險(xiǎn)。
為保證主軸強(qiáng)度，此截面須滿足條件
===
=88.20mm
當(dāng)破碎機(jī)在工作時(shí)，物料的大小并不均勻，當(dāng)遇到物料粒度比200mm略大時(shí)，錘頭上所受的單擊力較大，對主軸的強(qiáng)度的影響也較大，為了保證破碎機(jī)在一定超載情況下亦能正常工作，則對主軸載面考慮一安全系數(shù)n=1.2～2.5。這里取n=1.30，則主軸載面b=114.66mm，所以初設(shè)主軸載面b=120mm合符要求。
2.7.2錘頭銷
錘頭銷用于將錘頭聯(lián)結(jié)在錘盤上，當(dāng)錘頭轉(zhuǎn)動(dòng)破碎物料時(shí)，該銷受剪切作用，剪切力為錘頭的慣性力。
由公式 (2-15)
則 d
由前面主軸強(qiáng)度校核中有 =2958N/m
因一個(gè)錘頭所對應(yīng)段的錘頭銷被兩錘盤支撐，
則 =1479N/m
錘頭銷材料為45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊
有 =80Mpa
將其代入 d 得
d49mm,取d50mm
破碎機(jī)在工作時(shí)，錘頭繞錘頭銷有一定轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣對錘頭銷有一定的磨損，為了減少破碎機(jī)在工作時(shí)錘頭對錘頭銷的磨損，錘頭銷需淬火、調(diào)質(zhì)處理220～240HBS。
2.8.聯(lián)軸器選擇
2.8.1.聯(lián)軸器類型的選擇
可逆式錘式破碎機(jī)主要靠懸掛于錘頭銷上的錘頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力將物料破碎，所受沖擊載荷嚴(yán)重。破碎機(jī)主軸與電動(dòng)機(jī)主軸在安裝、工作過程中也可能會(huì)產(chǎn)生相對位移，同時(shí)，此類型破碎機(jī)主軸需正反轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)錘頭的磨損量。所以選用齒式聯(lián)軸器。此類型聯(lián)軸器外形尺寸小，承載能力高，能在高速下可靠工作，具有良好的補(bǔ)償兩軸綜合位移的能力，適用于正反轉(zhuǎn)多變，大功率重型機(jī)械及長軸聯(lián)接。
2.8.2聯(lián)軸器型號(hào)的選擇
由公式 (2-16)
－理論轉(zhuǎn)矩 N/m；
－額定轉(zhuǎn)矩 N/m；
－工作情況系數(shù)。
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》
有 =2.75
則 =2.75Χ1710=4702.5N/m
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》
選擇 GICL6聯(lián)軸器 ZB J19013－89（主動(dòng)端：Y型軸孔、A型鍵槽、、L=172mm；從動(dòng)端：型軸孔、B型鍵槽、、L=132mm）
2.9.鍵的選擇
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》聯(lián)軸器的主動(dòng)端初選鍵的規(guī)格為：鍵25Χ150 GB 1096-79；聯(lián)軸器從動(dòng)端初選鍵的規(guī)格為：鍵22Χ110 GB 1096-79。
2.9.1鍵強(qiáng)度校核
從《材料力學(xué)》中查得鍵的許用應(yīng)力，。從前面計(jì)算所得，軸上所受的扭轉(zhuǎn)力偶矩=1.71Kn/m。
2.9.1.1主動(dòng)端鍵強(qiáng)度校核
1)、剪切強(qiáng)度校核
圖2－18
圖2－17
如圖2－20所示，將平鍵沿n-n截面分成兩部分，并把n-n以下部分和軸作為一個(gè)整體考慮。令在n-n截面上切應(yīng)力均勻分布，則n-n截面上的剪切力為
(2-17)
對軸心取矩，由平衡方程，得
則有
=10.13MPa＜
則 此平鍵滿足剪切強(qiáng)度條件，初選合格
2)、擠壓強(qiáng)度校核
圖2－19
如圖2－21所示，考慮鍵在n-n截面以后部分的平衡，在n-n截面上的剪切力，右側(cè)面上的擠壓力為
(2-18)
投影于水平方向，由平衡方程得
或
則
＜
故此平鍵滿足擠壓強(qiáng)度條件，初選合格
2.9.1.2從動(dòng)軸端鍵強(qiáng)度校核
1）、剪切強(qiáng)度校核
從動(dòng)端軸為雙鍵，如圖2-22所示
圖2-21
m m
圖2-20
同理將兩平鍵分別沿n-n截面與m-m截面分開，把n-n、m-m以下部分和軸作為一個(gè)整體的研究對象如圖2-23所示。令n-n與m-m截面上切應(yīng)力均勻分布且相等，則n-n、m-m截面上的剪切應(yīng)力為
對矩心取矩，由平衡方程
，得
=8.83MPa＜
則 此兩平鍵滿足剪切強(qiáng)度條件，初選合格
2）、擠壓強(qiáng)度校核
兩平鍵的規(guī)格完全相同，所受到的擠壓力也完全相同，則只需校核其中一鍵即可，只要此對平鍵將滿足擠壓強(qiáng)度條件。
選擇上面一平鍵為校核對象，如圖2-21所示。考慮鍵在n-n截面以上部分的平衡，在n-n截面上的剪切力，右側(cè)面上的擠壓力為
投影于水平方向，由平衡方程得
或
則
27.75MPa＜
則 此對平鍵滿足擠壓強(qiáng)度要求，初選合格
3.1噴水管設(shè)計(jì)及選擇
破碎機(jī)在破碎粉塵較大的物料時(shí)，為了防止粉塵過大飛濺而影響工作人員身體健康和更利于環(huán)保，特在機(jī)殼上設(shè)計(jì)了兩根噴水管，當(dāng)破碎粉塵較大的物料時(shí)即可打開水泵滅塵。
考慮到破碎機(jī)在工作時(shí)，物料在破碎腔內(nèi)受到錘頭的打擊及物料間的撞擊作用下，呈無規(guī)律的飛濺運(yùn)動(dòng)，雖然噴水管安裝在機(jī)殼上端，但為了防止物料長期飛濺對水管有磨損破壞作用，特選用外徑為30mm,內(nèi)徑為15mm的16Mn厚壁鋼管。為了均勻可靠地防止粉塵飛濺，在鋼管長度范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了6個(gè)1mm的噴水孔，如圖2-22所示。
圖2-22 噴水管結(jié)構(gòu)示意圖
3.2聯(lián)軸器安全螺栓直徑確定
為了使此破碎機(jī)在工作中更安全更可靠，除了用電氣元件對其進(jìn)行過載、短路、欠壓、失壓等保護(hù)外，在聯(lián)軸器連接處以安全螺栓作為機(jī)械保護(hù)。如圖2-23所示
圖2-23 聯(lián)軸器截面示意圖
為了使此破碎機(jī)在嚴(yán)重過載時(shí)不至出現(xiàn)事故，則選用4顆20鋼螺栓為安全螺栓，當(dāng)載荷超過一定極限值時(shí)，此安全螺栓被剪斷，起到保護(hù)作用。由已知條件螺栓直徑計(jì)算如下：
/m
取 d=10mm
3.3軸承選擇及基本額定壽命計(jì)算
破碎機(jī)屬于強(qiáng)沖擊，工作時(shí)間非常長，重載的工程機(jī)械，則要求軸承具有強(qiáng)的承載能力和對溫度敏感等能力，則選擇型號(hào)為22216C/W33的調(diào)心滾子軸承。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》軸承壽命
h （2-19）
當(dāng)量動(dòng)載荷
（2-20）
因?yàn)榇溯S承處非常小，基本趨于零
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》，有，
則
由于機(jī)械工作時(shí)常具有振動(dòng)和沖擊。則軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷由
（2-21）
因?yàn)槠扑闄C(jī)在工作時(shí)沖擊非常大取沖擊載荷系數(shù)=3
則 P=5130N
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》此軸承基本額定動(dòng)載荷C=115000
則
則此軸承的基本額定壽命約為2.8年,符合實(shí)際生產(chǎn)，選擇合格。
第3章 單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)控制電路設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)原理
此破碎機(jī)需正反轉(zhuǎn)控制，因電動(dòng)機(jī)的功率非常大(130kw),在起動(dòng)時(shí)必須降壓起動(dòng)。在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成Y形，每相繞組所承受的電壓為220V，當(dāng)起動(dòng)完畢時(shí)將自動(dòng)換成△形運(yùn)行。
3.2控制電路原理圖
該控制電路原理圖如圖3-1所示
圖3-1
3.2.1控制電路邏輯表達(dá)式
KM4=
KM1=
KT=
KM3=
KM2=
3.2.2控制電路原理
當(dāng)按下SB2后，KM1線圈得并自鎖，同時(shí)KT、KM3線圈也得電，KM1、KM3主觸頭同時(shí)閉合，電動(dòng)機(jī)M繞組接成Y形，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。經(jīng)KT延時(shí)，其延時(shí)動(dòng)斷觸頭斷開，KM3線圈斷電，延時(shí)動(dòng)合觸頭閉合，KM2線圈得電，這時(shí)，KM1、KM2主觸頭處于閉合狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)繞組轉(zhuǎn)換成△連接，全壓起動(dòng)。
注：在控制電路中，KM2、KM3兩個(gè)常閉觸頭分別串在KM2、KM3線圈的控制電路中，使KM2、KM3線圈不能同時(shí)得電，以防止主電路可能造成的短路故障。
3.3元器件選擇
1）、刀開關(guān)QS
查《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》
選擇 HD 11-400/319
2）、熔斷器FU
查查《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》
選擇 RT3-630/400
3）、交流接觸器KM
查《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》
主電動(dòng)機(jī)控制選擇 CJ12T-400
水泵電動(dòng)機(jī)控制選擇 CJ12T-10
4）熱繼電器FR
查《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》
以額定電流選取
(3-1)
為使安全更可靠,取
故主電動(dòng)機(jī)保護(hù)選擇 JR 20-250W
水泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)選擇區(qū) JR 20-6.3W
5）、時(shí)間繼電器KT
查《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》
選擇 JS23-3
6）、水泵
此水泵主要在破碎機(jī)破碎粉塵較大的物料時(shí)，防塵使用，其工作壓力要求不需太高這里可選擇：型號(hào)為25WBZ-30-0.125，最大流量為 ,功率為125W，轉(zhuǎn)速n=2860r/min的自吸泵。
第4章 單轉(zhuǎn)子可逆式錘式破碎機(jī)安裝調(diào)試使用說明書
4.1混凝土機(jī)座設(shè)計(jì)
混凝土機(jī)座這里主要設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)，一種為兩混凝土機(jī)座間空隙，空隙內(nèi)用于安裝輸送帶。主用于較大型生產(chǎn)的自動(dòng)出料，即破碎機(jī)出料口下面安裝輸送帶，破碎后的物料從出料口排出落在輸送帶并上將其帶走如圖4-1所示；另一種結(jié)構(gòu)為兩混凝土機(jī)座之間增設(shè)了一斜面混凝土臺(tái)，如圖4-2所示。主要用于較小型的生產(chǎn)，便于人工出料，當(dāng)破碎后的物料從出料端排出后落到斜面臺(tái)上，物料將沿斜面滑下，此時(shí)可將運(yùn)料小車靠近斜面，物料將進(jìn)入小車。
圖4-1 1-混凝土機(jī)座 2-預(yù)埋螺栓 3-支撐架 4-電機(jī) 5-聯(lián)軸器 6-上機(jī)殼 7-軸承座 8-下機(jī)殼 9-出料斗10-傳輸帶
圖4-2混凝土機(jī)座
4.2安裝過程
1)、將支撐架安裝于混凝土機(jī)座上，以混凝土機(jī)座上的預(yù)埋螺栓壓緊；
2）、將襯板、篩板分另安裝于上機(jī)殼、下機(jī)殼上；
3）、主軸部件裝配；
4）、將下機(jī)殼安裝于支撐架上，以螺栓壓緊；
5）、將主軸部件安裝于下機(jī)殼上；
6）、將電動(dòng)機(jī)安裝在支撐架上；
7）、聯(lián)軸器連接電動(dòng)機(jī)主軸與破碎機(jī)主軸；
8）、安裝上機(jī)殼，并以螺栓將上下機(jī)殼連接；
9）、從下機(jī)殼下端安裝出料斗；（此步用于自動(dòng)的輸送帶出料）
10）、安裝噴水管。
4.3調(diào)試及維修
4.3.1調(diào)試
1）、破碎機(jī)安裝完成后，檢查各部件是否連接可靠，各部件之間是否有干涉現(xiàn)象；
2）、檢查完成后，初步通電2小時(shí)空載試運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察各部件間是否有干涉等異?，F(xiàn)象發(fā)生；
3）、初步試運(yùn)行后若無異?，F(xiàn)象發(fā)生，連續(xù)4～8小時(shí)負(fù)載運(yùn)行。注意，此步仍然是試運(yùn)行階段，先給少量物料，若無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，2小時(shí)后給全料觀察，此時(shí)應(yīng)特別注意主軸上軸承的溫度變化，其溫度應(yīng)在60C°以下。特別注意：當(dāng)破碎機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后才可加入物料。
4.3.2維修
1)、當(dāng)錘頭一面磨損后，將電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，以另一面工作；
2）當(dāng)錘頭兩面均磨損后，若裝有出料斗，則將出料斗和篩板拆下，擰松錘頭與錘桿的連接螺栓，更換錘頭即可；
3）、當(dāng)篩板磨損后，若裝有出料斗，則將出料斗拆下，擰松篩板與下機(jī)殼的連接螺栓更換即可；
4）、當(dāng)襯板磨損后，取下上機(jī)殼，松開襯板與上機(jī)殼的連接螺栓更換即可；
5）、在破碎機(jī)工作過程中，若發(fā)現(xiàn)機(jī)體其它部件有輕微的裂紋，可用E4303-J422￠3.2～4.0焊條進(jìn)行焊接。
第五章 結(jié)論
此型號(hào)的可逆式單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)特點(diǎn)如下：
1）、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用、調(diào)試、維修方便；
2）、錘頭和錘桿可換，大大減少了更換錘頭的時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；
3）、采用正反轉(zhuǎn)制電路，錘頭一面磨損后，接入反向運(yùn)轉(zhuǎn)，用錘頭另一面工作，降低了成本，提高了更換錘頭的時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；
4）、篩板和襯板采用多塊拼接而成，可根據(jù)每塊的磨損情況不同分更換，降低了成本；
5）、采用機(jī)殼下端裝拆篩板，簡單省時(shí)，減少篩板更換時(shí)間，提高生產(chǎn)率；
6）、設(shè)計(jì)了出料斗，可用于較大型生產(chǎn)的自動(dòng)出料，且出料斗從機(jī)殼下端安裝，與機(jī)殼連接處結(jié)構(gòu)簡單可靠，裝拆十分方便。同時(shí)，當(dāng)此破碎機(jī)用于較小型的生產(chǎn)，人工出料時(shí)，拆下出料斗即可；
7）、在機(jī)殼內(nèi)設(shè)計(jì)了除塵噴水頭，當(dāng)在破碎粉塵較大的物料時(shí)可打開噴水頭，這樣不但減少了粉塵對工作人員健康的影響，也更利于環(huán)保。
基于此類型破碎機(jī)上述特點(diǎn)，此類型破碎機(jī)能廣泛用于小型、中型、較大型生產(chǎn)的礦山、建設(shè)、工業(yè)等部門中對中等硬度物料的中細(xì)碎。
設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來理論基礎(chǔ)知道和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過程中最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的一次考驗(yàn)與綜合運(yùn)用。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)能使學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)幾年來所學(xué)的理論和專業(yè)知識(shí)和在生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以全面、系統(tǒng)、地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題等能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)月里，在導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下已順利完成。在這幾個(gè)月里從對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品市場需求情況的調(diào)查、目前研究現(xiàn)狀的了解、相關(guān)資料的查閱、結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案的提出、及最后總方案的確定，在這每一個(gè)環(huán)節(jié)中我都嚴(yán)格要求自己：一個(gè)從事機(jī)械專業(yè)的人員，既要熟悉設(shè)計(jì)，更要熟悉工藝和控制，也要有能預(yù)測市場的能力。在這個(gè)過程中，不但培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、分析問題的能力也培養(yǎng)了我的創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題的能力及理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。
在這短短三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)里，也深感自己還存在很多不足，如理論知識(shí)的不扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺、理論與實(shí)踐的優(yōu)化結(jié)合等等。我將在以后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)對專業(yè)理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和對實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)真總結(jié)，做到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，爭做一名“有志”、“有德”、“博學(xué)”適合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展所需要的優(yōu)秀社會(huì)青年。
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［13］常曉玲主編.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
致謝
通過近三個(gè)月的忙碌,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成， 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師趙虎老師。趙虎老師平日里工作繁多，但在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期精心指導(dǎo)，在這整個(gè)過程中趙虎老師都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩趙虎老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次非常感謝所有老師在這大學(xué)四年里對我的精心指導(dǎo)和幫助，在專業(yè)方面使我打下了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)也非常感謝所有同學(xué)對我的幫助與關(guān)心，正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭c指導(dǎo)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利完成，正是有了你們的支持與鼓勵(lì)才使我四年的大學(xué)生活變得充實(shí)、豐富、多彩。
短短的大學(xué)四年即將走完，在這里十分感謝四川理工學(xué)院給我提供了一個(gè)培養(yǎng)我組織、交際、創(chuàng)新能力等綜合能力和展現(xiàn)自我特長的大舞臺(tái)。在這四年里使我更換了新的血液與大腦，看清了社會(huì)發(fā)展的趨勢，也更加清楚地認(rèn)識(shí)了自己，明白了自己的奮斗方向與人生目標(biāo)。短促的四年大學(xué)生活將是我人生路上一盞盞永遠(yuǎn)不滅的探路燈。
最后，真誠地感謝四川理工學(xué)院在這大學(xué)四年來對我的培養(yǎng)與熏陶，忠心地祝愿母校的明天更加輝煌！培養(yǎng)出一批批有志、有德、博學(xué)的優(yōu)秀社會(huì)人才。
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