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摘要
錘式破碎機(jī)通常情況下是運(yùn)用其堅(jiān)硬的錘頭來(lái)讓破碎物進(jìn)行擊碎的機(jī)器設(shè)備，由于破碎機(jī)能夠被破碎的粒度非常大，所以在很大范圍的領(lǐng)域內(nèi)被使用得非常的頻繁，尤其是強(qiáng)度比較硬的物料。本次設(shè)計(jì)的錘式破碎機(jī)是單轉(zhuǎn)子、不可逆、多排式的。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)錘式破碎機(jī)工作的原理、工作特點(diǎn)以及工作參數(shù)的了解，在已確定的總體的設(shè)計(jì)方案后對(duì)錘式破碎機(jī)的主軸、錘頭、轉(zhuǎn)子等進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。再針對(duì)主要零部件如主軸等進(jìn)行尺寸計(jì)算和檢驗(yàn)校核。最后，通過(guò)使用Pro/E三維軟件對(duì)1213錘式破碎機(jī)進(jìn)行三維模型的建立，從而可以進(jìn)一步了解實(shí)際裝配過(guò)程。確保所設(shè)計(jì)的錘式破碎機(jī)就有一定的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
關(guān)鍵詞 錘式破碎機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三維模型
Abstract
Hammer crusher is normally use their hard hammer to gouge to smash machinery and equipment, due to the crusher can be broken particle size is very large, so in a wide range of field is used very frequently, especially the intensity of a hard material. The hammer crusher in this design is single rotor, irreversible and multi-row. This design through to the hammer crusher work principle, work characteristics and the understanding of working parameters, after has determined the overall design scheme of spindle of hammer crusher, hammer head, rotor and other parameters are calculated and the main structure design. The dimension calculation and checking of main components, such as spindle, etc. Finally, the 3d model of 1213 hammer crusher is established by using Pro/E 3d software, so that the actual assembly process can be further understood. Ensure that the hammer crusher designed is economical and reliable.
Keywords hammer crusher the structure design 3d model
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1概述 1
1.2錘式破碎機(jī)的應(yīng)用 1
1.3錘式破碎機(jī)的類型 1
1.4錘式破碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 1
1.4.1錘式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 1
1.4.2錘式破碎機(jī)的缺點(diǎn) 1
1.5三維建模的發(fā)展現(xiàn)狀 2
2 錘式破碎機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)分析 3
2.1錘式破碎機(jī)的工作原理 3
2.2錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)分析 3
3 錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算及選擇 7
3.2 V帶的計(jì)算及選型 8
3.3錘式破碎機(jī)關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.3.1飛輪 10
3.3.2主軸 11
3.3.3錘頭 16
3.3.4轉(zhuǎn)子 20
3.3.5篩板 20
3.3.6圓盤錘架 21
3.3.7滾動(dòng)軸承 22
3.3.8箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì) 24
4 錘式破碎機(jī)的三維建模 26
4.1實(shí)體建模的基本方式 26
4.2錘式破碎機(jī)的實(shí)例建模 26
4.2.1主軸 26
4.2.2圓盤錘架 27
4.3錘式破碎機(jī)的裝配 28
結(jié)論 31
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
45
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1 緒論
1.1概述
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的大力發(fā)展，工程機(jī)械行業(yè)技術(shù)的穩(wěn)步前行，當(dāng)今社會(huì)對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)、改良和優(yōu)化有著很高的就業(yè)前景。由于機(jī)械行業(yè)在不停地發(fā)展，有些機(jī)械已經(jīng)取代人類的勞動(dòng)力，在生產(chǎn)發(fā)面有了很大的提高，從而給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)有了卓越的發(fā)展。破碎機(jī)就是其中之一，它的出現(xiàn)給生產(chǎn)行業(yè)帶來(lái)了福音，從而取代傳統(tǒng)的人工破碎方式。
錘式破碎機(jī)早期出現(xiàn)在一百多年前的蒸汽時(shí)代，那時(shí)的技術(shù)手段還遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)在的高超，它只能對(duì)物料進(jìn)行初步的加工，生產(chǎn)效率也很低。在此期間，工程師們不斷地研究和設(shè)計(jì)，才有了現(xiàn)在我們所熟悉的錘式破碎機(jī)。當(dāng)前錘式破碎機(jī)用在很多的地方，例如環(huán)境惡劣的砂石廠、重工業(yè)領(lǐng)域的冶金部門、現(xiàn)代化技術(shù)的電力等。
1.2錘式破碎機(jī)的應(yīng)用
錘式破碎機(jī)的工作原理是首先通過(guò)錘頭的高速度轉(zhuǎn)動(dòng)形成的沖擊力進(jìn)行擊碎物料，將物料中比較容易被擊碎的地方擊碎，經(jīng)過(guò)反復(fù)的沖擊過(guò)程，能讓物料完全的粉碎，周而復(fù)始的完成一批批的物料破碎工作。其關(guān)鍵使用在脆性、中等硬度、含水份的百分比低的物料的破碎中。被破碎的物料一般都有關(guān)礦石類、塑料類的破碎工作。因?yàn)樗腻N頭較重，錘頭數(shù)量有限，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，所以它只能用在中、小碎物料的作業(yè)中。
1.3錘式破碎機(jī)的類型
按轉(zhuǎn)子數(shù)量不同：?jiǎn)无D(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子。
按單轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同：不可逆式和可逆式。
按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方法不同：固定錘式和活動(dòng)錘式
按不同使用途徑不同：一般用途和特殊用途。
1.4錘式破碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
1.4.1錘式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
生產(chǎn)效率高，粉碎比值大，節(jié)能節(jié)耗，物料的出料粒度均勻，過(guò)度粉碎現(xiàn)象罕見(jiàn)；
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、內(nèi)容緊湊，維修和更換容易損壞零件很方便；
1.4.2錘式破碎機(jī)的缺點(diǎn)
由于錘式破碎機(jī)里面的幾個(gè)重要的零部件工作磨損地非常的快，當(dāng)物料非常堅(jiān)硬時(shí)，磨損的更快；
當(dāng)含水量的百分比較高的物料，或者粘有很深的泥土，靠近出料口的篩板容易被堵住將會(huì)使生產(chǎn)率下降，而且能量的損耗也非常的大，所以非常容易被磨損的零件磨損也很快。
1.5三維建模的發(fā)展現(xiàn)狀
在機(jī)械行業(yè)中現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用三維建模技術(shù)，其可以很快的處理產(chǎn)品材料、外觀和出廠零件如何裝在一起等一些相關(guān)問(wèn)題，從而大范圍的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，避免設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的失誤，可以節(jié)約產(chǎn)品制作的成本。
Pro/E軟件已成為三維建模最常用的軟件之一，它具有單獨(dú)的數(shù)值確立、設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)性以及對(duì)建模目標(biāo)的單一性的特點(diǎn)。它通過(guò)模塊方法，首先對(duì)所要畫的圖進(jìn)行第一步的繪畫、然后對(duì)工件確立實(shí)體、最后再進(jìn)行安裝歷程等，從而得到一個(gè)物體的新的完整的樣子。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)對(duì)里面的某個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行行動(dòng)的了解，從而保障運(yùn)動(dòng)件機(jī)構(gòu)行動(dòng)時(shí)的牢靠性和適用性。假如使用以往的建模方法，會(huì)在起初的計(jì)算，和后期的繪圖等方面帶來(lái)很多的難點(diǎn)，如果采用Pro/E軟件來(lái)繪制圖，以上問(wèn)題則會(huì)很容易的被解決。使用Pro/E軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的各種分析能夠很快進(jìn)行，能夠很大方面的提高對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效用。
2 錘式破碎機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)分析
2.1錘式破碎機(jī)的工作原理
錘式破碎機(jī)的工作原理是通過(guò)錘頭非常大的沖擊作用力來(lái)?yè)羲槲锪系?，?jiàn)圖2-1所示。當(dāng)物料從機(jī)器上方的進(jìn)料口倒入，當(dāng)進(jìn)入到錘子3工作范圍后，由于錘子3在轉(zhuǎn)子的作用下做很快速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料能夠在其撞擊下被粉碎。而被粉碎后的物料通過(guò)錘頭3而獲得力量，再次以很大的旋轉(zhuǎn)速度反彈回到破碎板和篩板4上繼續(xù)撞擊再次進(jìn)行粉碎。經(jīng)過(guò)一定的破碎后，只有被粉碎后的物料小于篩板4縫隙，它才能從縫隙中排除，反之，物料將會(huì)彈回到襯板和篩板上，還會(huì)再次接受錘頭的沖擊破碎，直到達(dá)到篩板的過(guò)濾的條件。在破碎的一系列的動(dòng)作中，物料與物料中間也會(huì)產(chǎn)生一定相互的沖擊力，從而使得物料能夠進(jìn)行粉碎。
圖2-1錘式破碎機(jī)工作原理圖
1—軸 2—錘架 3—錘子 4—篩板
2.2錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)分析
這次設(shè)計(jì)的是一臺(tái)的一個(gè)轉(zhuǎn)子、且不可逆、很多排錘的錘式破碎機(jī)，如圖2-2所示。它的工作要求是進(jìn)料粒度，出料粒度，生產(chǎn)能力。主要構(gòu)成部分有錘頭、主軸、機(jī)殼等。
圖2-2錘式破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)
1.機(jī)架
圖2—2所示機(jī)架是由兩部分組成的，分別是上、下兩部分，它們是通過(guò)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心線來(lái)拆分的。在機(jī)架的上方開(kāi)有進(jìn)料口，為了能夠防止工作零件直接接觸物料，在靠近進(jìn)料口處采用高錳鋼材質(zhì)的襯板，且更換方便。在機(jī)殼上會(huì)設(shè)有一軸封裝置，是為了減少漏灰現(xiàn)象。必要時(shí)可在機(jī)殼側(cè)面設(shè)有一小門，這樣會(huì)方便里面零件的安裝和拆卸。
2.轉(zhuǎn)子
圖2—3所示的是錘式破碎機(jī)的重要的工作部件轉(zhuǎn)子。其主要是由主軸、錘頭和錘架組成。錘架就是將錘子放在上方，再利用銷軸將錘頭和錘架固定在一起。為了能夠使錘架和錘頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不沿水平方向移動(dòng)，就需要在錘架左右兩邊用緊固錘盤還有帶有螺旋狀的連接件加以固定。轉(zhuǎn)子擺放在兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，軸承再用外部帶有螺旋狀的圓柱體緊固在機(jī)架下方的支撐座上。最后，兩個(gè)軸承間的距離使用兩個(gè)位置確定銷釘來(lái)固定。在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中有一定的動(dòng)能的產(chǎn)生，為儲(chǔ)存其動(dòng)能，需在主軸上的一端加一飛輪，來(lái)儲(chǔ)存或釋放的能量。
圖2-3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
2.1主軸
主軸是錘式破碎機(jī)中的主要支柱，它承受著錘頭、錘架等零件的重量以及物料的碰撞力，主軸的選材應(yīng)該具有很高的韌性以及強(qiáng)度，所以在這選擇優(yōu)質(zhì)合金鋼。它的橫截面的形狀是圓形。
2.2飛輪
飛輪基本工作是使破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程里儲(chǔ)存一些的能量，使錘式破碎的工作效率達(dá)到要求，從而可以使錘式破碎機(jī)的能量消耗變得小一點(diǎn)。也就是說(shuō)，在破碎大物料或者物料過(guò)多時(shí)，錘頭的速度損失過(guò)快會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的最大外部載荷。為了避免出現(xiàn)這些現(xiàn)象，常常就需要在主軸上增加一個(gè)飛輪來(lái)儲(chǔ)存動(dòng)能，以降低電機(jī)的載荷，從而起到一定的保護(hù)作用。
2.3錘頭
錘式破碎機(jī)中的錘頭是主要的工作部件，在它工作的時(shí)候，由于轉(zhuǎn)子會(huì)以很高的旋轉(zhuǎn)下轉(zhuǎn)動(dòng)的，錘頭會(huì)受到非常大的沖擊，這樣使錘頭的工作面非常容易被磨損。選擇合理的質(zhì)料對(duì)錘頭也很重要，所以需采用高強(qiáng)度耐磨性好的材料，一般會(huì)使用高錳鋼。要破碎中等硬度的物料，需采用長(zhǎng)方體形狀的整體布局，雖然它的頭部質(zhì)量較重，但可以破碎出較細(xì)的物料，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，方便建造。錘吊著掛在錘盤的穿銷釘?shù)目字校⒂脦в新菪隣畹倪B接件鎖緊把它在銷軸的兩邊固定，目的是為防止錘盤和錘頭的水平方向竄動(dòng)。
2.4密封裝置
一般來(lái)說(shuō)安裝在破碎機(jī)上的密封裝置是使灰塵很難進(jìn)入到軸承和運(yùn)動(dòng)的零件中的，并且不讓潤(rùn)滑劑流失而設(shè)置的。選擇合適的密封圈，對(duì)整個(gè)機(jī)器的效率也會(huì)有所提高。毛氈密封圈的使用率很高。
3 錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算及選擇
考慮到錘式破碎機(jī)的工作需要一個(gè)動(dòng)力源，所以在這里選擇一個(gè)電動(dòng)機(jī)型號(hào)。通過(guò)查閱資料可以知道錘式破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率是通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑、轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)子的圓周轉(zhuǎn)速來(lái)算出來(lái)的。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑是通過(guò)需要進(jìn)行破碎的物料大小來(lái)決定的，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑的計(jì)算：
(3-1) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度是通過(guò)錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑來(lái)確定的，破碎機(jī)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的計(jì)算為：
(3-2)
查閱資料得知一般比較大型的破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度選取較小的直徑。
這次我所設(shè)計(jì)的破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑為，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度為。
破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是通過(guò)圓周速度來(lái)求得的，以下為轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：
(3-3)
式中 ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一秒所走過(guò)的距離長(zhǎng)度，單位是；
——轉(zhuǎn)子的直徑，單位為。
這次選用這個(gè)型號(hào)的錘式破碎機(jī)是一種中小型機(jī)械設(shè)備，通過(guò)查閱資料得知大型破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度一般為，圓周轉(zhuǎn)動(dòng)速度為。如果轉(zhuǎn)子的圓周速度越快，物料被破碎機(jī)破碎的顆粒就會(huì)越細(xì)小，而且對(duì)用于破碎的零件的損耗程度會(huì)變得非常大和磨損非常嚴(yán)重，隨之帶來(lái)的消耗的功率也會(huì)變得很非常高，所以在達(dá)到需要破碎的物料破碎粒度大小的條件下，使圓周速度變小。
破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度選取，破碎機(jī)的圓周速度選取。
電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式如下：
(3-4)
式中 ——表示的是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般大型破碎機(jī)的取。
通過(guò)上述公式可以計(jì)算出破碎機(jī)的電動(dòng)機(jī)的功率為P=。 由于錘式破碎機(jī)本身就是屬于生產(chǎn)類的機(jī)械設(shè)備，所以我選擇三相異步電動(dòng)機(jī)作為錘式破碎機(jī)的驅(qū)動(dòng)部位，然后再根據(jù)上述計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率，通過(guò)查表得知選取Y型系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)的額定功率為，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為。
物料破碎機(jī)的生產(chǎn)效率被非常多的因素所影響，在這里我主要考慮了進(jìn)去和出來(lái)的物料粒度大小、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度、物料的材料質(zhì)量等方面的因素。查詢書可以找到生產(chǎn)率經(jīng)驗(yàn)公式為：
(3-5)
式中 ——物料的堆積密度，單位為。
通過(guò)上述公式可以大概知道這個(gè)型號(hào)的破碎機(jī)的生產(chǎn)率為。
3.2 V帶的計(jì)算及選型
V帶的設(shè)計(jì)
根據(jù)前一章節(jié)對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算和轉(zhuǎn)速的要求，我考慮選用Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，它的額定功率為90，型號(hào)是，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為595。根據(jù)以上數(shù)據(jù)方可以計(jì)算出V帶傳動(dòng)各個(gè)參數(shù)。
1.確定計(jì)算功率
由下表可以看出其工作情況系數(shù)，所以
(3-6)
表3-1工作情況系數(shù)
工況
空、輕載啟動(dòng)
重載啟動(dòng)
每天工作小時(shí)數(shù)/h
<10
10~16
>16
<10
10~16
>16
載荷變動(dòng)微小
液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷變動(dòng)小
帶式輸送機(jī)、發(fā)電機(jī)、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷變動(dòng)較大
重工業(yè)大型機(jī)械：斗式提升機(jī)、起重機(jī)、重載輸送機(jī)
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）、磨碎機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
2 .V帶型號(hào)的選擇
通過(guò)計(jì)算得出的功率和計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，考慮初步選用B型的V帶。
3.計(jì)算小帶輪的基準(zhǔn)直徑和檢驗(yàn)計(jì)算帶的傳動(dòng)速度
通過(guò)選用的帶的型號(hào)基準(zhǔn)直徑需滿足，則小帶輪的基準(zhǔn)直徑為450mm。
V帶的速度：
(3-7)
帶輪在傳動(dòng)過(guò)程中，一般要求帶速不能太小或太大，帶速一般在之間，所以上述算得的v帶的速度達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.計(jì)算大帶的輪基準(zhǔn)直徑
(3-8)
由于需要取整值，所以最后的大帶輪基準(zhǔn)直徑選取為900mm。
5.帶輪的結(jié)構(gòu)組成部分設(shè)計(jì)
帶輪主要的組成部分分別是輪緣、輪輻以及輪轂。
由于大帶輪的直徑大于，所以選用的是孔板式的結(jié)構(gòu)帶輪。這個(gè)帶輪所選取的材料是含碳量為的灰鑄鐵。它的輪槽尺寸是根據(jù)帶型來(lái)選定的，本次設(shè)計(jì)的輪槽尺寸大小如下表3-2所示：
表3-2輪槽尺寸
槽型
與相對(duì)應(yīng)的
6.確定V帶中心距以及基準(zhǔn)長(zhǎng)度
初步選取帶的中心距
(3-9)
初選中心距。
計(jì)算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
(3-10)
查得基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld為4080mm。帶的實(shí)際中心距a：
(3-11)
7.計(jì)算小帶輪包角
(3-12)
通過(guò)驗(yàn)算可以得知小帶輪包角是符合要求的。
8.計(jì)算帶的根數(shù)
計(jì)算單根V帶的額定功率
通過(guò)小帶輪直徑和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以查書得知；由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比以及D型帶，可查得；再由小帶輪包角，查得，
(3-13)
V帶的根數(shù):
(3-14)
通過(guò)計(jì)算需要將根數(shù)取整數(shù)，。為了讓V帶能夠受力部分都是一樣的，而且數(shù)量又不能太多或過(guò)少，一般不要多過(guò)十根。
由于所選用電動(dòng)機(jī)的功率沒(méi)有大于260，在這里就不需要裝配減速裝置，所以可以選用一個(gè)帶輪來(lái)進(jìn)行減速。
3.3錘式破碎機(jī)關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1飛輪
在速度比較低的工作場(chǎng)合時(shí)，可以不使用飛輪裝置。但是當(dāng)轉(zhuǎn)速比較高的時(shí)候就需要用到飛輪裝置，或者會(huì)在其他部位添加彈簧來(lái)存儲(chǔ)能量。
查詢書《理論力學(xué)》可以知道飛輪力矩公式為:
(3-15)
飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定：
假設(shè)錘式破碎機(jī)只是光轉(zhuǎn)動(dòng)不做破碎動(dòng)作的時(shí)候和局部沒(méi)有承載重量的完成一次進(jìn)給時(shí)的路程時(shí)間時(shí)所消耗的功率是，轉(zhuǎn)子在完成一次破碎作業(yè)的時(shí)間是所消耗的功率為，而且功率必須是符合。轉(zhuǎn)子在滿足時(shí)間且時(shí)，無(wú)用功率就會(huì)使得飛輪得到很大的能量，假使在光轉(zhuǎn)動(dòng)不做功的初始狀態(tài)時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)過(guò)的單位弧度是，在轉(zhuǎn)子開(kāi)始做功前，飛輪的單位弧度增加到。在開(kāi)始破碎物料時(shí)，這時(shí)候飛輪會(huì)將之前儲(chǔ)存的能量傳遞出來(lái)，在這之前飛輪轉(zhuǎn)過(guò)的弧度就會(huì)從降到。
列出沒(méi)有承載時(shí)空轉(zhuǎn)時(shí)的平衡方程：
? （3-16）
或
??所以得知飛輪儲(chǔ)存的能量公式為:
(3-17)
通過(guò)在空轉(zhuǎn)時(shí)的功率消耗，所以?
? （3-18）
式中 ——表示的是摩擦損失的機(jī)械效率為；
所以得知：??
（3-19）
而且；
式中 ——表示的是重力加速度，其中；
?? ——表示的是飛輪的直徑，單位是；
?? ——表示的是飛輪的平均角速度，也可以說(shuō)是主軸的角速度，；
? ——表示的是速度不均勻系數(shù)，，錘式破碎機(jī)可??；
? ?——表示的是空轉(zhuǎn)時(shí)間??；
通過(guò)上述理論計(jì)算公式可得到本次飛輪的直徑取為250mm。
圖3-1飛輪結(jié)構(gòu)圖
3.3.2主軸
主軸的設(shè)計(jì)過(guò)程是和其他所有的零件一樣的，無(wú)非就是要知道軸的外部的輪廓形狀和做事環(huán)境的估量?jī)牲c(diǎn)。
主軸的外部輪廓就是用來(lái)讓軸上的工件和軸之間有一定的做工位子；有利于拆除和裝備在軸上的工件；軸還需要有在建造方面的工藝特性。只有具備了以上幾點(diǎn)的要求，才能更好地知道軸的輪廓形狀和大小。如果不能確定軸的輪廓及大小，可能會(huì)使得軸的工作效率變低，軸上零件不能好好的工作。會(huì)使得加工軸的成本變高，工件會(huì)很難直接一次性的裝上去。主軸的做事環(huán)境的估算就是對(duì)軸上面的受力的大小、受到重力時(shí)的變形等各樣子的算法，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的軸的做事本領(lǐng)就是由軸的受力大小決定的，在對(duì)軸進(jìn)行受力大小計(jì)算目的是防止軸出現(xiàn)的斷開(kāi)和外部形狀的變化。
3.3.2.1軸的選材
含碳元素的鋼是軸選材的首先考慮的。碳鋼和合金鋼對(duì)比來(lái)說(shuō)，首先它的價(jià)值成本較便宜；其次它對(duì)部分應(yīng)力值高的敏銳性較低；最后碳鋼也可以經(jīng)過(guò)加熱處理或者化學(xué)加熱處理的方法來(lái)將它的磨損指度和不被破壞的應(yīng)力提高。所以采用碳鋼建造軸最為常見(jiàn)，通常選用45鋼。
3.3.2.2軸上零件的位置確定
為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿水平方向或豎直方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，除了有滑動(dòng)或白轉(zhuǎn)的條件外，軸上零件都必須進(jìn)行水平方向和豎直方向位置確定，來(lái)確保其正確的工作位置。
豎直方向位置的確定是為了阻止軸上零件與軸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。用鍵可以來(lái)進(jìn)行豎直方向的位置確定。
主軸上從左到右零件分布的位置為：最左邊是飛輪，緊接著是軸承，然后是圓盤錘架、最后是軸承和帶輪。
3.3.2.3各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定
軸的每以段尺寸的大小都是和軸所在的位置承受到外力有關(guān)的?？梢酝ㄟ^(guò)軸承受的壓力來(lái)初次計(jì)算軸的直徑的大小，所算出軸的直徑可以作為承受該軸力矩的軸段的最小直徑。
軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
（3-20）
式中 ——表示的是扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為；
——表示的是軸所受的力矩，單位為；
——表示的是軸的抗扭豎直剖切表面系數(shù)，單位為；
——表示的是軸的轉(zhuǎn)速，單位為；
——表示的是軸傳遞的功率，單位為；
——表示的是計(jì)算豎直剖切表面處外軸的直徑，單位為；
——表示的是許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。
通過(guò)上述公式可以得知軸的直徑：
(3-21)
式中，可由下表查出
表3-3軸常用幾種材料的和的值
軸的材料
Q235A、20
Q275、35（）
45
、、、
15~25
20~35
25~45
35~55
149~126
135~112
126~103
112~97
由于本設(shè)計(jì)中所選軸為45鋼，所以取110。
經(jīng)計(jì)算
所以 mm，為保證該軸能夠承受較大的外力以及較大的彎矩，該軸段最小直徑取80mm。
該軸段的強(qiáng)度條件為：
(3-22)
經(jīng)檢驗(yàn)該軸段符合強(qiáng)度條件。
圖3-2主軸的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
在初步計(jì)算出軸承受力矩的軸段后，再通過(guò)軸上裝配的零件的裝配方案和位置來(lái)確定裝配要求。從最小直徑(即)開(kāi)始進(jìn)行一個(gè)一個(gè)的計(jì)算出每一段軸的直徑尺寸。飛輪安裝在主軸的最小直徑的軸段地方，在同一時(shí)間也可以通過(guò)V帶的結(jié)構(gòu)形式以及基準(zhǔn)直徑來(lái)計(jì)算V帶輪的尺寸大小。在V帶輪的左端應(yīng)該裝配有軸肩其直徑取,為。
主軸轉(zhuǎn)動(dòng)中在承受到非常大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和沖擊壓力的時(shí)候，通常會(huì)選取雙列調(diào)心滾子軸承，所選滾子軸承代號(hào)為，其左端使用軸肩進(jìn)行水平方向位置確定，軸肩高度為,為。考慮軸的右端與帶輪之間可以裝配套筒來(lái)連接，其長(zhǎng)度為，為了使套筒能夠可靠的壓緊軸承為。
由于已知的軸承箱體的寬度距離和箱體到機(jī)殼外壁間的距離，選取可以允許的誤差，所以選取=，轉(zhuǎn)子的圓盤是通過(guò)軸套來(lái)壓緊位置進(jìn)行定位的，選取軸肩高度距離為，直徑為130mm,為了可靠壓緊轉(zhuǎn)子圓盤，取120mm。
由于考慮到軸承的安裝需要成對(duì)的進(jìn)行工作，所以選擇的軸上的軸承尺寸都是一樣的，和取，和取,為，為48mm?？紤]通過(guò)套筒和擋圈來(lái)對(duì)軸承的位置進(jìn)行定位，由于裝配的飛輪裝置在主軸的最左邊的位置，為使飛輪和機(jī)架間隙不是非常小，應(yīng)該盡可能的使飛輪和軸承箱體距離增大為160mm,則為，為，為。
飛輪的左端可以使用軸承擋圈來(lái)進(jìn)行位置的定位，所以取=。通過(guò)把裝配的平鍵放在帶輪、轉(zhuǎn)子圓盤、飛輪和軸配處來(lái)進(jìn)行豎直方向位置的定位。在安裝時(shí)應(yīng)放置在同一水平線上，這樣裝配主要是方便取安裝上去和拆卸下去。通過(guò)查詢書中的表可以查得每個(gè)平鍵的選型方式：帶輪與軸所選平鍵為；轉(zhuǎn)子圓盤與軸所選平鍵為；飛輪與軸所選平鍵為。
表3-4普通平鍵的主要尺寸
軸的直徑d
6~8
>8~10
>10~12
>12~17
>17~22
>22~30
>30~38
>38~44
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)
2×2
3×3
4×4
5×5
6×6
8×7
10×8
12×8
軸的直徑d
>44~50
>50~58
>58~65
>65~75
>75~85
>85~95
>95~110
>110~130
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)
14×9
16×10
18×11
20×12
22×14
25×14
28×16
32×18
鍵的長(zhǎng)度系列L
6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45，50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,180,200,220,250…
3.3.2.4主軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算
軸的外輪廓確定、軸的關(guān)鍵部分大小、軸上每個(gè)工件的位子分配還有外部物體對(duì)其受力以及支點(diǎn)處反作用力的地方已經(jīng)知道，這個(gè)時(shí)候軸的上部的彎矩和力矩都可以算出來(lái)。
先開(kāi)始對(duì)軸上的零件位置進(jìn)行分析
軸上零件是根據(jù)軸的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行傳送承載負(fù)荷的，所以在計(jì)算的時(shí)候，可以將軸上的各支點(diǎn)所受到的力集中在一塊，然后取這些力集中在一個(gè)地方的點(diǎn)取在中間位置，軸上的力矩就是從物體輪轂寬度的中心位置，所以經(jīng)常把軸當(dāng)成鉸支座的最重要的支撐力。
在畫簡(jiǎn)圖的時(shí)候，首先要計(jì)算出軸上的所受的力的工件的載荷分析（如果是立體力系，可以先把立體力分開(kāi)剖析，分解為沿水平方向的力、沿與水平垂直的方向的力和豎直方向的力，最后將利用勾股定理全放在一點(diǎn)上），并將其分解為周向分力和軸向分力。
1.畫彎矩圖：
其彎矩公式為：
(3-23)
式中 ——水平面上的彎矩；
——垂直面上的彎矩。
簡(jiǎn)單繪制軸在空間受力的分析圖（a)，然后將軸上的作用力分為垂直面受力(b)和水平面受力（d)。然后選取集中力作用于中間段與軸承寬度的中心處。
軸上受力分析
轉(zhuǎn)子上沿軸線豎直的力
轉(zhuǎn)子上沿軸線水平的力
轉(zhuǎn)子上水平方向力
設(shè)計(jì)計(jì)算在主軸軸上的支反力
支反力在水平面中的計(jì)算
支反力在垂直面中的計(jì)算
軸的彎矩的計(jì)算，并且彎矩圖如圖所示
計(jì)算豎直剖切表面C處的彎矩
垂直面和水平面的兩個(gè)彎矩圖（c、e）如圖所示，它們合成的彎矩，彎矩圖如圖（f）所示
2.畫力矩圖（g）
圖3-3主軸受力分析
3.對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核檢驗(yàn)
軸上的最有可能被壓斷的地方叫做破壞表面，破壞表面通常來(lái)說(shuō)是受到了非常大的彎矩和非常大的力矩的，所以只要對(duì)軸的破壞表面進(jìn)行相關(guān)校核就差不多了。但一般還是要對(duì)軸上的其余破壞表面進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，比如彎矩不是最大但是軸徑較小的豎直剖切表面。通過(guò)查詢書中的表可以得知修正系數(shù)，因?yàn)檩S是只往一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩是按照周期性來(lái)變化的。β=0，因?yàn)橹鬏S是實(shí)心軸。
，因?yàn)?，所以選擇設(shè)計(jì)的主軸是安全的。
3.3.3錘頭
錘頭一般分為三大類，分別是重型、中型和輕型，見(jiàn)圖3-4：
圖3-4錘頭種類
我設(shè)計(jì)的破碎機(jī)的錘頭是采用整體式的。這個(gè)破碎機(jī)一共采用的是6排的錘頭，每一排分別有個(gè)，一共個(gè)錘頭，錘頭之間的間隙距離為，錘頭和箱體之間的距離為，錘頭的回旋轉(zhuǎn)動(dòng)的直徑為。由于這個(gè)破碎機(jī)參數(shù)為，所以選擇是圖3-4中的第一個(gè)的錘頭。
圖3-5錘頭尺寸設(shè)計(jì)
3.3.3.1錘頭的打擊平衡計(jì)算
錘式破碎機(jī)一般是通過(guò)轉(zhuǎn)子的快速運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)使裝配在轉(zhuǎn)子上的錘頭來(lái)破碎物料的。只有在轉(zhuǎn)子能同時(shí)達(dá)到靜平衡和動(dòng)平衡的要求時(shí)，機(jī)器才能夠正常的工作。靜不平衡的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心與其幾何中心線不在同一位置上。以上兩種情況的出現(xiàn)都會(huì)讓破碎機(jī)得到較大的慣性力及力矩從而大大降低了零件的壽命。所以轉(zhuǎn)子上的零件建造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該按國(guó)家精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造，并對(duì)靜、動(dòng)平衡進(jìn)行計(jì)算。
錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到轉(zhuǎn)子正常運(yùn)動(dòng)的兩種要求，在這個(gè)時(shí)候由于錘子吊掛的位置沒(méi)有擺放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，也就意味著帶銷釘?shù)目椎奈恢檬遣粯?biāo)準(zhǔn)的，這樣就會(huì)隨著錘子對(duì)物料的打擊。見(jiàn)圖3-6所示：
圖3-6轉(zhuǎn)子受力分析
1—錘頭 2—銷軸 3—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤 4—主軸
錘頭在進(jìn)行破碎物料的時(shí)候，在錘頭的破碎點(diǎn)處有著沖擊力，如果錘頭的吊掛地方不是很標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會(huì)使錘頭做非常多沒(méi)有用的功，這個(gè)時(shí)候的錘子銷軸2上就會(huì)產(chǎn)生沖擊反作用力，由力的作用是相互的原理可知：力的大小相等，方向相反。則該作用力在轉(zhuǎn)子圓盤上，該力記為，同時(shí)該作用力也傳送給主軸記為。力的反作用力將作用在轉(zhuǎn)盤的中心軸上。和在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤上形成相反的圓盤回轉(zhuǎn)的打擊力偶，從而附加地是能量損失變大。作用在主軸上的反作用力也會(huì)進(jìn)一步傳給軸承，從而使得加在軸承上的載荷也隨之增加，使用壽命隨之降低。
如下圖表示的是錘頭設(shè)計(jì)進(jìn)行的打擊平衡計(jì)算，它是一種形狀非常簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方形平面，一般只有兩銷軸孔的錘頭打擊平衡計(jì)算，見(jiàn)圖3-7所示：
圖3-7錘頭打擊平衡計(jì)算示意圖
可求得打擊中心：
(3-24) 式中 ——打擊中心到帶銷釘?shù)目椎木嚯x；
——表示的是錘子對(duì)帶銷釘?shù)目字行牡霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量；
——表示的是錘子的質(zhì)量；
——表示的是錘子中心到帶銷釘?shù)目字行牡木嚯x。
錘頭在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中心，應(yīng)在盡可能地選取在錘頭允許磨損高度的中心。由Jz可進(jìn)一步得到h的大小
(3-25)
式中 ；
；
；
。
由上式公式可以知道錘頭離應(yīng)該吊掛中心點(diǎn)的位置，在實(shí)際作業(yè)中錘頭銷軸也會(huì)受到被打擊的作用力的過(guò)程。在剛開(kāi)始計(jì)算的時(shí)候，只是考慮到錘頭利用外部輪廓來(lái)撞擊物料，然而在現(xiàn)實(shí)作業(yè)中由于進(jìn)入的顆粒大小不同，錘頭并不是只用外輪廓來(lái)打擊物料。此時(shí)，建造和安置上的細(xì)小偏差、錘頭部輪廓和銷軸孔的損耗，這些都會(huì)打破打擊平衡條件。則綜合考慮以上的部分，錘頭吊掛位置離左邊大小應(yīng)選取為70㎜。
3.3.3.2錘子質(zhì)量的確定
錘子是錘式破碎機(jī)中的重要的組成部分，最終的破碎狀況會(huì)受到很嚴(yán)重的影響。如果所選錘子質(zhì)量非常大，它的破碎效果會(huì)變得非常好，但其中很多的無(wú)用功會(huì)被大量的浪費(fèi)掉，尤其對(duì)轉(zhuǎn)子損耗最大；如果所選擇的錘子質(zhì)量非常，物料則要經(jīng)過(guò)很多次打碎才能夠達(dá)到出料的標(biāo)準(zhǔn)。所以，進(jìn)行合理的選用錘子的質(zhì)量是非常重要的。
根據(jù)動(dòng)量守恒原理，可以知道公式：
(3-26)
式中 ——表示的是折算到打擊中心的錘子的的質(zhì)量；
——表示的是錘子的上面錘擊料塊之前的線速度；
——表示的是進(jìn)料重量的最大值；
——表示的是錘子在錘擊料塊最上面4的線速度。
在正常的破碎過(guò)程中，由于錘子在打擊物料后會(huì)通過(guò)銷的水平方向忘往后傾倒，這樣會(huì)引起速度變慢，一般允許速度損失不得大于，，帶入上式得，則得：
(3-27)
式中 ——表示的是錘子折算到打擊中心的質(zhì)量；
——表示的是最大進(jìn)料的質(zhì)量。
再由質(zhì)量代換法，錘子的實(shí)際質(zhì)量，公式為：
(3-28)
式中 ——表示的是錘頭實(shí)際質(zhì)量；
——表示的是錘頭破碎中心位置到吊掛點(diǎn)的長(zhǎng)度；
——表示的是錘頭的重心到吊掛點(diǎn)的距離。
錘子的實(shí)際質(zhì)量公式為：
(3-29)
式中 ——表示的是最大物料尺寸，單位是㎝；
——表示的是錘子頂端打擊料塊前的線速度，單位是。
通過(guò)計(jì)算可以確定錘子的質(zhì)量為18.75Kg。
3.3.4轉(zhuǎn)子
3.3.4.1轉(zhuǎn)子平衡
轉(zhuǎn)子所在的軸上的中心線和它在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的中心線不在一個(gè)重合點(diǎn)上，但是又在一條水平線上，也就是轉(zhuǎn)子重心的位置和轉(zhuǎn)動(dòng)中心不重合就會(huì)有一個(gè)重量不平衡；相反，轉(zhuǎn)子軸上的中心線和回轉(zhuǎn)中心線相互交叉并且又是和轉(zhuǎn)子的中心線相交，也就是回轉(zhuǎn)中心線和和中心線相互交叉，這時(shí)因?yàn)槭窃谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的，所以叫做重力矩不平衡。在出現(xiàn)上面兩種現(xiàn)象的時(shí)候就會(huì)讓轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)有很大的動(dòng)載荷出現(xiàn)又叫做撓力，會(huì)進(jìn)一步引發(fā)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的不平穩(wěn)，會(huì)使得轉(zhuǎn)子上的零件所受到的力不一致。特別是對(duì)安裝在主軸上的軸承會(huì)出現(xiàn)一段期間的碰撞力載荷，間接軸承會(huì)變得很燙，直到毀壞；與此同時(shí)還會(huì)讓機(jī)械運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。想要讓轉(zhuǎn)子靜、動(dòng)力平衡就需要讓機(jī)械零件的各種工藝建造和安裝達(dá)標(biāo)。還有，在快速運(yùn)動(dòng)的整個(gè)行程里錘頭被損壞不一致也是會(huì)影響轉(zhuǎn)子不平衡的關(guān)鍵點(diǎn)。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的動(dòng)載荷撓力公式如下：
(3-30)
式中 ——表示的是遠(yuǎn)離中心線的重量，；
——表示的是從主軸的中心至主軸重量重心間的距離，及偏心距，；
——表示的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度時(shí)間比，。
其中破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)中承受載荷是不能夠超過(guò)其規(guī)定值的。
在對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行裝置后，還需要對(duì)它進(jìn)行一些校核。尤其是相對(duì)于轉(zhuǎn)子大的，就需要做靜、動(dòng)平衡考慮。
3.3.5篩板
篩板的磨損程度和破碎機(jī)里面的錘頭工作時(shí)的磨損程度相似，篩板也會(huì)是破碎機(jī)里面非常容易被磨損的零件，篩板在受到中硬度物料沖擊時(shí)，非常容易出現(xiàn)彎曲和折斷的現(xiàn)象。
進(jìn)行選擇篩板的時(shí)候，首先可以假設(shè)它的傾角，篦孔的形狀為方形，邊長(zhǎng)的長(zhǎng)度距離為，篩絲的直徑為 ，顆粒的直徑為,，顆粒與篦條力向傾斜角投落到篩面，
可大概計(jì)算出顆?？梢酝ㄟ^(guò)篩縫的概率：
(3-31)
如果將篩面放在水平平面的時(shí)候，，在不考慮顆粒落到篩板上再?gòu)椘饋?lái)的可能性時(shí)，就可以寫為：
(3-32)
由于上述的出篩率可知，只有將篩板傾斜于機(jī)架一定的角度放置，才能夠有非常大幾率的將物料排放出去。本次設(shè)計(jì)要求需要將破碎后的物料最大出篩大小尺寸是，通過(guò)查得表可以得知，標(biāo)準(zhǔn)篩孔的大小尺寸取為。
圖3-8篩板
3.3.6圓盤錘架
錘頭吊掛在錘架上，而錘架在整個(gè)作業(yè)中是不起破碎物料作用的。但是在錘式破碎的運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于錘架會(huì)和物料的相互接觸，從而會(huì)造成錘架的磨損，因此，錘架的材質(zhì)應(yīng)該具備良好的耐磨性。該方案中錘架的材料選用鑄鋼，它本身具有良好的焊接性，當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，則可以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊。
轉(zhuǎn)子上的主軸和錘頭是通過(guò)錘架來(lái)連接的，錘架安置在主軸上，錘架間是通過(guò)平鍵軸連接在一起的。而圓盤錘架是用間隔套間開(kāi)的，目的是為了避免錘架的水平方向竄動(dòng)，其兩端通過(guò)圓帶有螺旋狀的連接件來(lái)固定。其中，為了避免錘頭水平方向竄動(dòng)，在錘頭安裝的銷軸上再加以銷軸套。從而組建成一個(gè)轉(zhuǎn)子。
通過(guò)考慮到實(shí)際使用的情況，一個(gè)銷軸上的錘子個(gè)數(shù)為8。錘子裝在圓環(huán)形的盤子上，需求的圓環(huán)形的盤子的個(gè)數(shù)是9個(gè)，左右兩旁的的兩個(gè)，它們的裝置目的是，一側(cè)設(shè)置了鎖緊帶有螺旋狀的連接件，另一端用軸肩位置確定。使用的連接物件是呈螺旋型是GB-812-85，在圓環(huán)形的盤子上有六個(gè)通孔勻稱的分布在上面，是為了來(lái)讓錘子掛在上面。
它們的空隙可以用銷軸來(lái)連接，也可以用隔套把它們分開(kāi)。能使圓環(huán)形盤子的周圍的摩擦所受到的損壞盡量的小，所以我們要保護(hù)它的四周。圓環(huán)形盤子的尺寸和轉(zhuǎn)子的大小有關(guān)，
轉(zhuǎn)子直徑為1200mm，所以圓盤直徑大小為700mm，圓孔的大小和錘頭圓孔大小一樣。
3.3.7滾動(dòng)軸承
滾動(dòng)軸承由四部分組成，這四個(gè)部分一個(gè)接一個(gè)的包裹著，第一個(gè)是內(nèi)圈，第二個(gè)是外圈，第三個(gè)是滾動(dòng)體，第四個(gè)是保持架。裝在零件的軸承孔內(nèi)的是內(nèi)圈。滾道被打造在內(nèi)圈和外圈上，內(nèi)外圈會(huì)隨著軸而相對(duì)旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體就在滾道內(nèi)滾動(dòng)。滾動(dòng)體被保持架均勻地隔開(kāi)。
滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料在硬度和接觸疲勞強(qiáng)度的要求很高，耐磨性和沖擊韌性都要夠好。一般用合金鋼建造。滾動(dòng)軸承的硬度在經(jīng)熱處理后可以達(dá)到HRC62- 63，之后還要磨削和拋光工作表面。
滾動(dòng)軸承受到的摩擦阻止力不大，在啟動(dòng)時(shí)很快，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單而且易于互換等優(yōu)點(diǎn)。所以本設(shè)計(jì)我們選用滾動(dòng)軸承。
接觸角在滾動(dòng)軸承的參數(shù)中很重要，軸承的一些計(jì)算都要與接觸角合作。變大公稱接觸角，軸承的承受載荷的能力就增大了。
我們分辨工作時(shí)是否調(diào)心，就可以分出哪個(gè)是剛性軸承，哪個(gè)是調(diào)心軸承。剛性軸承阻抗了滾道間軸心線不準(zhǔn)位的軸承。調(diào)心軸承滾道是球面型的，適應(yīng)兩滾道軸心尖的角偏差及角運(yùn)動(dòng)。
在本次的設(shè)計(jì)中選用的軸承是調(diào)心滾子。經(jīng)過(guò)此次查詢書里的表來(lái)得到型號(hào)為5868一2003。用兩個(gè)軸承箱體將軸承進(jìn)行密封，來(lái)確保軸承在不好的的工作環(huán)境下能夠進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，為了滿足裝配要求，需要將兩密封裝置放在同一條母線上，在此用一對(duì)墊片進(jìn)行調(diào)整。在一模一樣的外輪廓下，滾子軸承所能承受的外載是球型的倍的大小。可以看出，要想承載大的外載荷就需要優(yōu)先采用滾子軸承。
圖3-9調(diào)心滾子軸承
3.3.7.1軸承的游動(dòng)和水平方向位移
在真正工作的時(shí)候，軸承使用前和使用后的熱度差距很大，防止軸和外殼受到的遇熱膨脹的大小不同，并能讓軸承順利運(yùn)動(dòng)。可以讓軸承的一邊橫向固定，另外一邊可以左右移動(dòng)。如此，軸承的內(nèi)外圈左右移動(dòng)的距離改變不大時(shí)，還能照常工作。也能讓外圓和底座的孔的配合不那么緊固，如此，外圓就能左右移動(dòng)
3.3.7.2 軸承的安裝和拆卸
圖3-10軸承安裝
方便軸承在主要的軸上的取下和裝上，所以軸承座要有被剖的面。如此就不要思考橫向的取下和裝上。優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承了。
3.3.8箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì)
機(jī)架的設(shè)計(jì)是否達(dá)到要求，通?？梢詻Q定所有零件是不是能夠工作正常。因?yàn)殄N式破碎機(jī)的零件經(jīng)常會(huì)受到磨損，因此磨損部分的零件替換要勤快。本次設(shè)計(jì)的機(jī)架采用上、下機(jī)架兩部分構(gòu)成，這樣可以從而更好地對(duì)機(jī)器進(jìn)行安裝和維修。在上機(jī)架的上方留有一進(jìn)料口，該進(jìn)料口和破碎板應(yīng)放置在一邊，這樣能使物料很快被擊碎。在破碎過(guò)程中，機(jī)架也會(huì)受到一定的磨損，為減少磨損量需要在機(jī)架的內(nèi)壁添加襯板，襯板需要用外部帶有螺旋狀的圓柱體連接在其內(nèi)壁上。最后還需在機(jī)架的上、下兩部分開(kāi)個(gè)檢查門，這樣便于修理零件和更換零部件。
機(jī)座和箱體等零件在機(jī)器的全部重量中占據(jù)很大的分量。它們還能使機(jī)器的工作精度和抵抗振動(dòng)的能力有所不同。因此，為了降低機(jī)器的重量和節(jié)省材料，我們要正確的挑選機(jī)器的底座及外殼的用料，還要能選擇合適的構(gòu)造和大小。
提高工作精度等重要途徑。
3.3.8.1進(jìn)料口的計(jì)算
錘式破碎機(jī)的進(jìn)料口的長(zhǎng)度是通過(guò)最大進(jìn)料物料尺寸來(lái)確定的，假設(shè)最大進(jìn)料的大小是大小尺寸的正方形，它的最大尺寸就是對(duì)角線大小，所以它的大小為，所以進(jìn)料口的寬度一般大于等于三倍的最大給料粒度。
該錘式破碎機(jī)的進(jìn)料口的尺寸長(zhǎng)和寬為。
3.3.8.2排料口的計(jì)算
排料口的尺寸是通過(guò)各個(gè)箅條之間的距離的尺寸來(lái)確定的，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的錘式破碎機(jī)的排料尺寸一般是進(jìn)料粒度的到。
3.3.8.3鑄造方法
查詢相關(guān)的書籍，機(jī)座和箱體的裝配的方式非常多。通過(guò)根據(jù)構(gòu)造形式一般可以分為機(jī)座的種類、機(jī)架的種類等。
這次我設(shè)計(jì)的這個(gè)錘式破碎機(jī)，是固定在一個(gè)點(diǎn)的比較大型重型的機(jī)器。并且，機(jī)器的底座和外殼的構(gòu)造很不容易，剛度需求也不低，所以，往往使用鑄造的方式來(lái)做完它。鑄造的材料通?？梢苑奖愕剡M(jìn)行施工而又便宜的鑄鐵。而且本次設(shè)計(jì)的破碎機(jī)的機(jī)座，是通過(guò)那種比較大型的機(jī)座來(lái)建造的。
3.3.8.4截面形狀的選擇
因?yàn)榇蟛糠值臋C(jī)器的底座和外殼所受到的壓力很多，因此會(huì)有振動(dòng)和變彎的形式出現(xiàn)。
在軸受到彎曲或扭轉(zhuǎn)的時(shí)候，豎直剖切表面的形狀對(duì)于軸的剛度和強(qiáng)度的影響還是非常大的。因此，策劃出合適的機(jī)器的底座和外殼的縱向剖切外表形狀，能使縱向剖切外表的大小沒(méi)有變大，也沒(méi)有讓零件重量增大。而且增大了豎直剖切表面系數(shù)以及豎直剖切表面慣性矩，這樣的話就能夠使軸強(qiáng)度和剛度顯著增加。
在工作的過(guò)程中，非常多的的機(jī)器底座和外殼全都采用這種豎直剖切表面形狀，就是這個(gè)原因。雖然矩形豎直剖切表面的彎曲強(qiáng)度沒(méi)有工字型豎直剖切表面來(lái)得好，而且扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度也沒(méi)有圓形豎直剖切表面的來(lái)得高，但是它的扭轉(zhuǎn)剛度卻非常的大。并且使用方形縱向剖切表面的機(jī)器的底座和外殼的內(nèi)外面方便安裝其他物件。因此，相對(duì)機(jī)器的底座和外殼來(lái)說(shuō)，它是構(gòu)造很棒的縱向剖切表面。
3.3.8.5肋板的布置
雖然加大壁的寬度，可以加大機(jī)器底座和外殼的強(qiáng)度和剛度，但是如果用一個(gè)肋板會(huì)更合適。當(dāng)有了肋板后，能使壁的強(qiáng)度和剛度變大，也能使它的質(zhì)量變小。我所設(shè)計(jì)的破碎機(jī)的機(jī)體的外殼是鑄造而成的。因此它不用加大壁的寬度，這樣就大大降低了鑄造的缺點(diǎn)。相對(duì)于通過(guò)電焊銜接的地方，壁的寬度越小，越能保證電焊銜接的地方的品質(zhì)。
思考到電焊銜接、鑄造和構(gòu)造需求時(shí)的局限時(shí)，方便砂型的裝上和清理，并要在機(jī)座里面裝上其他的物件。通常把機(jī)器底座制造成兩面都不面向里，或者能在一些地方打出大的孔。因?yàn)?，這樣的做法會(huì)很大程度上的降低機(jī)器底座的剛度。所以，通過(guò)多加固一個(gè)肋板是合理的。其構(gòu)造也有很多原因組成，比如：價(jià)格、質(zhì)量及制造方法等。并且，它的使用的地方和制造的不同就會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)形式。
4 錘式破碎機(jī)的三維建模
4.1實(shí)體建模的基本方式
線框建模：線框模型是通過(guò)一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)建造的，之前都是用手在圖紙上繪制的，現(xiàn)在可以用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)代替，可以看到每一個(gè)不同方位或者是每一個(gè)點(diǎn)所在位置的立體圖。它構(gòu)造起來(lái)很方便，只有已知點(diǎn)和直線所在的位置，在計(jì)算機(jī)中所占地方小，這樣的建造的模型，它會(huì)在同一種環(huán)境下出現(xiàn)兩種以上的含義，缺乏物體曲線的外部線條。因?yàn)闆](méi)有物體的邊和表面、表面和整個(gè)物體的整體情況，所以沒(méi)有辦法將它們建立成一個(gè)整體，也就沒(méi)有辦法能夠識(shí)別哪個(gè)是表面、哪個(gè)是體，就不能把它剖開(kāi)，也不能對(duì)這個(gè)物體進(jìn)行一般的計(jì)算過(guò)程，再者在數(shù)控機(jī)床加工中，因沒(méi)有軌跡線的生成，所以就不能進(jìn)行加工。
表面建模：表面模型就是有許多個(gè)平面或者曲面組合建立起來(lái)的，它只能記錄點(diǎn)、線、面，每一條邊和每個(gè)平面的連接關(guān)系，就是不能生成每個(gè)面和物體的關(guān)系。但是它有一些出色的地方，比如：隱藏物體的存在，在物體表面上染色，對(duì)物體進(jìn)行整體計(jì)算，兩個(gè)帶有曲面的物體相結(jié)合，自動(dòng)化生產(chǎn)中加工刀具軌跡路線等等。它最主要的工作對(duì)象就是對(duì)繁瑣的曲面物體的建模。然而它卻不能對(duì)物體進(jìn)行剖分，不光是對(duì)內(nèi)部還是對(duì)外部。
實(shí)體建模：一個(gè)需要被建模的物體里的所有相關(guān)數(shù)據(jù)都會(huì)被記錄進(jìn)去，綜合了上兩種建模的優(yōu)點(diǎn)。這種建模方式在現(xiàn)在的應(yīng)用中最常用的。
4.2錘式破碎機(jī)的實(shí)例建模
利用Pro/E建立模型先要對(duì)所要建模的對(duì)象進(jìn)行具體的分析，包括每一個(gè)配件的建立過(guò)程，配件與配件間的組成，了解每一個(gè)配件是怎樣連接的，每個(gè)配件連接前后的順序。在其上方開(kāi)始建立模子、增加工件的特點(diǎn)。在之前建立的平面草繪里建立旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描等基本的特征來(lái)給工件進(jìn)行建模。Pro/E建立模型的步驟有以下幾點(diǎn)：
1) 創(chuàng)建或者選擇一個(gè)參考對(duì)象來(lái)當(dāng)做模子在空間確位置確定置的標(biāo)準(zhǔn)：參考平面、參考對(duì)稱中心線、參考所建立的XOY等等；
2）創(chuàng)建每一個(gè)物體的特點(diǎn)的時(shí)候，需要找一個(gè)參考對(duì)象作為它的基準(zhǔn)特點(diǎn)；
3）創(chuàng)建最基本的物體方法：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合等；
4）對(duì)所建立的物體的修正：復(fù)制、環(huán)形陣列等；
5）對(duì)所建立的物體在其表面上增加顏色和分析。
4.2.1主軸
一般模型的建立都需要使用最基本的操作特征，比如先選定一個(gè)空間平面，對(duì)物體進(jìn)行具體步驟的建立，再后期對(duì)物體進(jìn)行修改。
主軸相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)便，只需拉伸、建立基準(zhǔn)面、倒圓角即可完成建模，再在“文件”→“屬性”→“材料”里指定材料等屬性，最后還可以為模型著色。
對(duì)單個(gè)零件建立模型完成之后，再按照機(jī)械安裝要求再對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行拼裝，從而真正意義上的完成一個(gè)物品的加工。
模型的安裝可以由Pro/E來(lái)完成，模型安裝的經(jīng)過(guò)就是要有相對(duì)的控制方法和連合的方法。最后讓它們形成一個(gè)整體，并還要滿足它制造的途徑。
圖4-1主軸的三維模型
圖4-2材料指定
4.2.2圓盤錘架
圓盤錘架只是用來(lái)吊掛錘頭的，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在建模過(guò)程中它只用了旋轉(zhuǎn)、陣列特征。
圖4-3圓盤錘架
4.3錘式破碎機(jī)的裝配
在已經(jīng)做完裝配的各零部件的建模后，可以使設(shè)計(jì)的零件按照設(shè)計(jì)要求的約束條件裝配在一起才能夠變成一個(gè)符合要求的東西。通過(guò)使用Pro/E里面的“組件”模塊可以完成模型的組裝。模型裝配就是通過(guò)一定的約束條件和特有的連接方式來(lái)組裝的，最后把每個(gè)零部件全部都組裝成一個(gè)整體而且還能夠符合設(shè)計(jì)功能情況的要求。
圖4-4新建裝配組件
圖4-5轉(zhuǎn)子的裝配
圖4-6整體裝配三視圖
通過(guò)對(duì)Pro/E的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作，在此能夠?qū)﹀N式破碎機(jī)進(jìn)行主要零件的建模，并對(duì)其進(jìn)行一個(gè)渲染的上色。
結(jié)論
經(jīng)過(guò)本次對(duì)錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而讓我更進(jìn)一步了解機(jī)器中的每個(gè)零件的工作狀況、材質(zhì)的選用以及每個(gè)零件間的相對(duì)匹配方式。也讓我知道真正設(shè)計(jì)出一臺(tái)機(jī)械設(shè)備，其實(shí)并不是一件簡(jiǎn)單的事情，它需要考慮多方面的因素以及在實(shí)際使用中出現(xiàn)的狀況，只有不斷的改良，才會(huì)設(shè)計(jì)出一臺(tái)工作效率較高的機(jī)械。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程,同時(shí)也是對(duì)我四年大學(xué)學(xué)到的知識(shí)的一次檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)此番檢驗(yàn)，可以讓我知道自己在哪方面是薄弱的，需要進(jìn)一步的加深學(xué)習(xí)，以便在以后的工作中能夠更進(jìn)一步的加強(qiáng)薄弱的基礎(chǔ)，能夠進(jìn)一步的取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高自己的知識(shí)面。
本次設(shè)計(jì)還利用Pro/E三維軟件對(duì)錘式破碎機(jī)建立了三維模型，在建模過(guò)程中可以看出我對(duì)于這個(gè)軟件還有一些不怎么懂的方面，希望在今后的日子里能夠彌補(bǔ)畫圖過(guò)程中的不足，可以靈活調(diào)用Pro/E軟件，這是我要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的地方。
致謝
本次設(shè)計(jì)是在我的指導(dǎo)老師汪菊老師的認(rèn)真精心指導(dǎo)下完成的，在這個(gè)時(shí)候我特別感謝她在這段時(shí)間對(duì)于我本次畢設(shè)的付出，就是因?yàn)樵谒闹笇?dǎo)下我才能夠完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，為我的大學(xué)生涯畫上一個(gè)完美的句號(hào)。在這幾個(gè)月的溝通中，從她對(duì)待工作時(shí)的認(rèn)真的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)方式，這都是我在以后的工作、學(xué)習(xí)中的一個(gè)榜樣。
這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，正是有了這四年的專業(yè)基礎(chǔ)的奠基，才能完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。所以，借此機(jī)會(huì)感謝這四年來(lái)教過(guò)我的所有老師們，正是有他們的付出，才會(huì)有我今天的收獲。在這感謝我的父母這么多年的養(yǎng)育之情，正是他們的默默支持，我才能考上徐州工程學(xué)院，在這里完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里還要感謝我的舍友們和同班同學(xué)們，在這四年里，有了她們的陪伴以及在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的互幫互助，這份珍貴的友誼，我會(huì)一直的記住的。對(duì)此次引用到的參考文獻(xiàn)的作者表示感謝，正是有了他們之前對(duì)此學(xué)術(shù)的研究，才會(huì)讓我的設(shè)計(jì)更加完美。
最后特別感謝在場(chǎng)指導(dǎo)的答辯老師，正是有了他們的提問(wèn)，才會(huì)讓我對(duì)今后的學(xué)習(xí)態(tài)度更嚴(yán)謹(jǐn)。
參考文獻(xiàn)
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