PE800X600錘式破碎機機械結構設計含SW三維、仿真及8張CAD圖

PE800X600錘式破碎機機械結構設計含SW三維、仿真及8張CAD圖,pe800x600,破碎,機械,結構設計,sw,三維,仿真,cad 錘式破碎機機械結構設計 MECHANICAL STRUCTURE DESIGN OF HAMMER CRUSHER 摘要 在各類基礎建設中會用到大量的石塊、沙粒，第一代的破碎機是在各種動力機械技術較為成熟后逐漸制造出來的，比如：蒸汽機技術、電動機技術。 破碎機的作用是對破碎料進行破碎使其變成一定尺寸的機器，破碎機的研發(fā)，生產(chǎn)效率有了相當大的提高，生產(chǎn)效率提高且安全性能也提高了。錘式破碎機一般會根據(jù)有多少個轉子分為擁有一個轉子的錘式破碎機與擁有兩個轉子的錘式破碎機，根據(jù)轉盤上錘頭的排數(shù)可以分為一排錘頭的錘式破碎機和多排錘頭的錘式破碎機，根據(jù)轉子擁有的轉向個數(shù)分為單轉向不可逆式錘式破碎機和雙轉向可逆式錘式破碎機。還有結構較為簡單的錘式破碎機，例如：十字粉碎機，鏈環(huán)式碎煤機等。 本設計的內容主要是，在對機器整體設計初步完成之后，對機器中較為重要的零部件的創(chuàng)新、位置確定、裝卸等問題與對機器中一些零部件強度校核與試驗的研究。其中單附章節(jié)，對錘頭壽命延長進行細致的分析。每個個零部件的研發(fā)設計，都會包括選擇材料、確定尺寸、確定加工方案，滿足結構工藝性，及與其他部件之間的配合問題等。校核強度是使用相關公式，對主要部分進行解析、查表、查表、作圖等。在整體的安裝與工作開始到工作結束過程中進行檢查，并同時對維修與保險裝置進行檢查，本設計的后半部分主要是對機器中主要零件加工時的精度與所使用公差類型、數(shù)值的選擇的分析，保證最后設計出的破碎機具有可靠性與經(jīng)濟性的雙重優(yōu)勢。 關鍵詞：錘式破碎機；公差；強度；錘頭 Abstract A large number of stones and sand grains will be used in all kinds of infrastructure construction. The first generation of crusher is made gradually after the maturing of various power and machinery technology, such as steam engine and motor technology. The function of the crusher is to break the crushing material into a certain size machine. The crusher's R & D, the production efficiency has been greatly improved, the production efficiency is improved and the safety performance is also improved. A hammer crusher is usually divided into a hammer crusher with a rotor and a hammer crusher with two rotors on the basis of the number of rotors. According to the number of hammer heads on the turntable, a hammer crusher and a hammer crusher with multiple rows of hammers can be divided into a single steering irreversible number according to the steering number of the rotors. Hammer crusher and double steering reversible hammer crusher. There are also simple Hammer Crushers, such as cross grinder, chain type coal crusher, etc. The main content of this design is to study the innovation, position determination, loading and unloading of the more important parts in the machine and the strength checking and test of some parts in the machine after the overall design of the machine is completed. Among them, the single attached chapter is a detailed analysis of the prolongation of the life of the hammer. The research and design of each component will include the selection of material, the determination of the size, the determination of the processing scheme, the technical nature of the structure, and the coordination with other components. Checking strength is to use relevant formulas to parse, look up, look up and map out the main parts. The final part of this design is mainly the analysis of the precision of the main parts in the machine and the selection of the type of tolerance and the value of the tolerances used in the machine, which ensures the reliability of the final crusher. The dual advantages of the economy. Keywords： Hammer crusher tolerance Strength Hammerhead 33 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 破碎機械的發(fā)展 1 1.2 理論發(fā)展 1 2 錘式破碎機原理及特點 2 2.1 錘式破碎機的工作原理 2 2.2 錘式破碎機的特點 2 2.2.1 優(yōu)點 2 2.2.2 缺點 2 3 破碎機主體設計 3 3.1 殼體 3 3.2 轉子 3 3.3 轉軸 3 3.4 碰撞板 3 3.5 錘頭 3 3.6 篦條 4 3.7 間隙調整 4 3.8 設定參數(shù) 4 4 參數(shù)選擇與計算 5 4.1 主參數(shù)計算選擇 5 4.1.1 主軸轉速選擇 5 4.1.2 生產(chǎn)率的計算 5 4.1.3 電動機功率計算 5 4.2 結構尺寸計算選擇 5 4.2.1 轉子的直徑和長度 5 4.2.2 進料口的尺寸 6 4.2.3 出料口的尺寸 6 4.2.4 錘子的質量計算 6 5 傳動裝置的選擇計算 7 5.1 傳動方式的選擇與計算 7 5.1.1 選擇帶型 7 5.1.2 確定帶的根數(shù) 8 5.2 飛輪的設計 8 6 主要結構設計 10 6.1 錘頭的設計計算 10 6.2 轉盤的設計計算 10 6.3主軸設計 11 6.3.1主軸材料選擇 11 6.3.2主軸最小直徑與長度估算 11 6.3.3主軸彎矩扭矩合成強度計算 11 6.3.4校核主軸疲勞強度 13 6.4軸承的設計 14 6.4.1材料的選擇 14 6.4.2軸承類型選擇 15 6.4.3軸承工作時的位移 15 6.5箱體結構及相關設計 16 6.5.1制造方法 16 6.5.2截面形狀選擇 16 7 專題設計 17 7.1錘頭結構的改進 17 7.2錘頭壽命的延長 17 7.3錘頭材料選擇分析 18 7.3.1使用高錳鋼的缺點 18 7.3.2元素含量的影響 18 8 公差與配合 19 8.1配合的選擇 19 8.1.1配合的方式 19 8.1.2配合方式的選擇 19 8.2尺寸公差的選取 19 8.3形位公差 19 8.3.1形位公差種類選擇 19 8.3.2形位公差的值選擇 19 9 操作與維護 21 9.1操作 21 9.1.1啟動前的操作 21 9.1.2啟動后的操作 21 9.1.3停止后的操作 21 9.2維護 21 10 錘式破碎機的三維立體視圖 22 10.1 錘式破碎機總體三維視圖 22 10.2 錘式破碎機各零件三維視圖 23 結論 30 致謝 31 參考文獻 32 1 緒論 1.1 破碎機械的發(fā)展 破碎機歷經(jīng)幾個時代的變遷，破碎能力一步一步的優(yōu)化提升，機械化程度與智能化程度也越來越高，最早的破碎機械出現(xiàn)在西方，西方工業(yè)革命時期破碎機械誕生。最早的破碎機械是由美國科學家布萊克創(chuàng)在出來的，第一代破碎機械是顎式破碎機，主要組成結構是雙肋板式。 在二戰(zhàn)時期，由于戰(zhàn)爭人類對破碎機械的性能需求更大了，黑德森博士發(fā)明了第一臺利用沖擊作用使物料破碎的反擊式破碎機，這臺破碎機的重要部件是板錘，板錘直接固定在旋轉圓盤上，在工作時板錘高速旋轉，有較高的線速度，物料進入后會被板錘高速擊飛，擊飛后撞在反擊板上實現(xiàn)破碎功能。這種破碎機械的優(yōu)點較為突出，大大提高了工作的效率，對能量的損耗大大降低，連續(xù)工作時間長，產(chǎn)量相對于其他種破碎機械較高，并且破碎后的產(chǎn)品質量高，顆粒大小較為均勻。這臺反擊式破碎機的發(fā)明為破碎機日后的發(fā)展奠定了堅實的基礎。 第一臺錘式破碎機約是年發(fā)明的，作為工作元件的錘頭以動聯(lián)接的方式與回轉圓盤聯(lián)接，工作時以很大的線速度與物料相撞，從而破碎物料，破碎后的物料由控制成品物料顆粒大小的篦條間隙排除，錘式破碎機按轉子主要分為一個轉子的錘式破碎機與兩個轉子的錘式破碎機。一個轉子的錘式破碎機又可以根據(jù)轉子旋轉方向可以分為不可逆錘式破碎機與可逆錘式破碎機。 一般情況下，物料出入破碎機械的顆粒度大小對比分為以下三大類，如下表所示。 類別 入料粒度 出料粒度 粗碎 中碎 細碎 1.2 理論發(fā)展 進行破碎時，當打擊力對物料做的有用功大于物料自身的內聚力時，物料才能破碎。由于物料破碎時需吸收一定的功，破碎后的成品物料的潛能相對于未破碎前的物料潛能有所增加。當下人們主要從面積學、裂縫學、體積學等方面研究物料吸收的功與潛能二者的關聯(lián)。 2 錘式破碎機原理及特點 2.1 錘式破碎機的工作原理 把物料投入破碎機中后，飛速回轉的錘頭與物料之發(fā)生撞擊，物料受到錘頭巨大的沖擊而破碎，由于與飛速回轉的錘頭發(fā)生了撞擊，獲得了一定的動能，高速飛向篦條與殼體內部襯板與之碰撞實現(xiàn)二次粉碎。二次粉碎之后，顆粒較小的物料會直接從篦條的縫隙中直接排出，而顆粒較大的物料會在與篦條與殼體內部襯碰撞時被彈回，進行再一次的粉碎。破碎時物料與物料之間也會發(fā)生相互撞擊，造成破碎的效果。 2.2 錘式破碎機的特點 2.2.1 優(yōu)點 錘式破碎機結構較為簡單，緊湊的尺寸并且自身重量較小，與其他形式破碎機相比在對物料粉碎過程中消耗的能量較小。工作的效率高于其他形式破碎機，擁有極高的破碎比例，單轉子的破碎比例一般可達，形成的顆粒物比較均勻，主要是立方體，破碎過度的情況較少發(fā)生，可以連續(xù)工作并能保證工作的可靠性，由于結構簡單維修保養(yǎng)比較方便，對易損件的檢查與換裝較為方便。 2.2.2 缺點 錘式破碎機的主要零件在工作時磨損與其他形式機器相比較高，比如：錘頭、篦條、襯板、轉盤、轉子等，尤其是物料的硬度比較高時會加劇這種磨損。對破碎物料有要求：1、不可以對不容易破碎的金屬塊進行破碎，物料中摻雜了金屬塊容易引起事故的發(fā)生。2、當對含水量大于或者有粘土的物料破碎時，破碎的物料會結塊堵塞出料口，使生產(chǎn)效率大幅度降低，并加快主要部件的磨損，降低其使用壽命。 3 破碎機主體設計 本設計是破碎機，主要部件是：一個單向轉軸轉子和多個錘頭組成的多排錘。主要構成是：殼體、轉子、主軸等。 3.1 殼體 殼體由下機座、上蓋板、左右側壁組成，主要聯(lián)接方式是螺紋聯(lián)接，進料口設置在上方，殼體內有用錳鋼制成的耐磨襯板，且耐磨襯板更換方便。殼體下方用腳螺栓固定在水泥混凝土上，方便了后期的調整與檢修，同時能使篦條方便的更換。為提高檢修與裝卸錘頭的便利性，在殼體的兩側留有用于檢修的孔，大大提高了工作的可靠性。 3.2 轉子 錘架（轉盤）與主軸通過銷軸連接在一起構成了轉子，轉盤上設有均勻分布的個孔，與圓柱定位銷配合將錘頭掛在轉盤與轉盤中間，懸掛排錘頭共個。使用鎖緊螺母對銷軸端部進行固定，有效的防止錘架與錘頭沿著軸線方向移動，轉子是通過滾動軸承與殼體聯(lián)接的，并且，在主軸的一端裝有飛輪，使轉子旋轉時可以儲存能量，提高工作的效率。 3.3 轉軸 轉軸是轉子的主要支撐部件，采用具有高強度高韌性的材料制成可以承受各種沖擊，由于是圓形的截面，因此，采用鍵聯(lián)接與其他零件聯(lián)接。 3.4 碰撞板 布置了兩塊碰撞板，外形是折線。安裝方式一個采用不可動的聯(lián)接，一個采用可動的聯(lián)接。可動聯(lián)接是由殼體上的螺桿控制，方便調整。 3.5 錘頭 作為整個機器的主要工作器件，材料、形狀、大小等幾個方便均有特殊要求，直接關系到生產(chǎn)能力以及效率。破碎不同的物料對錘頭的要求不同，一般錘頭的生產(chǎn)方式是鍛造或者是鑄造，一般錘頭材料選擇有高碳鋼或高猛鋼，有特殊耐磨性要求的錘頭一般會涂裝硬質合金或材料使用高鉻鑄鐵鑄造。具體形狀 3.6 篦條 篦條采用與轉子轉向垂直的布置方式，與旋轉的錘頭頂面有一定的間隙，篦條之間的縫隙決定了物料破碎最終的顆粒物大小，破碎后小于其縫隙的物料才能通過篦條進入出料口，篦條是由錳鋼鑄造形成的具有梯形截面的鋼條，每組鋼條具有相同的尺寸。篦條會發(fā)生變形和斷裂，通常是由于物料的硬度過高，常見的是物料中夾雜著不易破碎的金屬體。 3.7 間隙調整 通過配備凸輪裝置來實現(xiàn)篦條與轉子之間間隙的調整，同時使用棘輪機構使間隙實現(xiàn)有級調整。 3.8 設定參數(shù) 設定的參數(shù)主要為：1、錘式破碎機要求可以對噸的物料進行長時間連續(xù)破碎工作；2、主軸轉速在以上在以下；3、原始物料顆粒度大小在之內；4、破碎后的物料顆粒度大小在以內；5、可以對濕度以下的物料進行破碎；6、物料的破碎等級達到中、細等級。 4 參數(shù)選擇與計算 4.1 主參數(shù)計算選擇 4.1.1 主軸轉速選擇 主軸的轉速根據(jù)工作時錘頭的線速度來計算，加工物料的種類和工作的效率以及錘頭的壽命均與錘頭線速度有關。公式見（4-1） （4-1） 式中：── ── 轉子的直徑（） 根據(jù)經(jīng)驗可知中型與小型錘式破碎機每分鐘轉速在以上以下，線速度每秒在與之間，較高的線速度加工出的物料顆粒度越小，同時降低了篦條、襯板、錘頭壽命，耗能增高。高速度對零件間的裝備精度及單個零件的加工精度要求也隨之提高，所以綜合考慮在選擇線速度時以能保證物料破碎顆粒大小偏低的線速度。 4.1.2 生產(chǎn)率的計算 填裝物料的顆粒大小、成品顆粒度大小、主軸轉速、物料的種類、機器的結構等均是影響生產(chǎn)率的因素。根據(jù)經(jīng)驗公式見（4-2） （4-2） 式中：── 生產(chǎn)率（） ── 物料的密度（) ── 轉子直徑（） ── 轉子長度（） 4.1.3 電動機功率計算 物料的顆粒大小、物料的種類、轉子的線速度、粉碎的比例、生產(chǎn)率影響電動機的功率消耗，至今未有一個準確的公式，根據(jù)實際操作經(jīng)驗與生產(chǎn)數(shù)據(jù)來計算功率。經(jīng)驗公式見（4-3） （4-3） 式中：── 經(jīng)驗系數(shù) 由于本設計機器為中小型所以經(jīng)驗系數(shù)的值大于小于 4.2 結構尺寸計算選擇 4.2.1 轉子的直徑和長度 本設計中小型錘式破碎機轉子的與根據(jù)經(jīng)驗分別定為。 4.2.2 進料口的尺寸 根據(jù)結構形式可確定進料口的長度等于錘式破碎機轉子的長度，進料口寬度可定為。 4.2.3 出料口的尺寸 出料口的尺寸決定了物料粉碎后成品的顆粒大小，其尺寸主要由各個篦條之間的空隙控制，一般來說錘式破碎機破碎后的顆粒物大小是篦條空隙的至左右。 4.2.4 錘子的質量計算 因為錘頭是通過圓柱定位銷懸掛在轉盤與轉盤中間的，是動聯(lián)接，所以錘頭的自身質量對破碎效率與使用動能的多少有著相當大的影響。作為錘式破碎機主要工作零件的錘頭，其質量數(shù)值直接影響工作的質量，是否能將物料破碎達標，當質量數(shù)值過低時，就無法將物料破碎到要求的大小，當質量數(shù)值過大時，會消耗大量的能量，因質量大引起的巨大離心力會影響部件的使用壽命，且經(jīng)濟性較差。 當破碎機在工作時，錘子隨著錘盤以一定轉速高速旋轉，錘頭的線速度較大，擁有較大的動能，當與物料碰撞后，傳遞給物料一部分能量，因為能量守恒的，所以錘子的能量會減小，從而線速度會降低，線速度的降低量不能太高，降低的過高會影響工作的能力及效率，一般速度的降低量在與之間屬于合理損失，根據(jù)這個損失量可得公式（4-4） （4-4） 式中：── 打擊物料后線速度(m/s) ── 打擊物料前線速度(m/s) 由能量守恒原理可推出公式（4-5） （4-5） 式中： ── ── 最大物料塊的質量(kg) 其中僅是物料與錘頭撞擊的質量，實際操作過程中錘頭的質量需要根據(jù)打擊物料的質量轉動慣量與錘頭自身質量轉動慣量兩個數(shù)值相等的原則來質量代換[2]可得公式（4-6） （4--6） 式中：── ── ── 錘頭實際質量(kg) 5 傳動裝置的選擇計算 一般在錘式破碎機轉軸端部加裝飛輪或采用大質量帶輪來提高工作效率與經(jīng)濟性，保證破碎時錘頭的線速度降低量不至于過大，防止電機尖峰負荷過高而降低電機壽命。 5.1 傳動方式的選擇與計算 本設計準備選定的傳動方式是帶傳動，這種傳動方式比較緊湊，并且傳動效率相對于平帶要高，在傳動過程中的平穩(wěn)性高，還可以起到一定保護機器部件的功能。這種傳動方式在選擇時，由于帶是標準件，第一步確定的應是帶輪，根據(jù)帶輪的基準直徑來在帶的標準中選擇適用的帶。在本設計中帶輪的基準直徑主要取決于選定的電機，故根據(jù)之前對機器所需電機的功率與旋轉速度的計算，選擇匹配的電機額定工作的功率在，轉速達，其中當帶滿負載時轉速可達，三相異步電動機。 根據(jù)主軸轉速在限定至轉每分鐘之間，可根據(jù)的選擇的電機將小帶輪的基準直徑定為，小帶輪選定之后，根據(jù)小帶輪的基準直徑與傳動的比率可以算出大帶輪的基準直徑在左右，再根據(jù)這個數(shù)值在帶輪的標準選擇系列中選擇，最終選擇大帶輪的基準直徑為。 大帶輪與小帶輪確定之后，確定所需的帶的型號與帶的數(shù)量。方法如下： 5.1.1 選擇帶型 計算功率公式見（5-1） （5-1） 式中 ── 。 ── 工況系數(shù)。 根據(jù)表可查得工況系數(shù)取值為。 工況 KA 空載、輕載啟動 重載啟動 每天工作小時數(shù) <10 10~16 >16 <10 10~16 >16 載荷變動較大 斗式提升機 磨粉機 振動篩 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷變動很大 破碎機 磨碎機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 確定了工況系數(shù)之后，可以算出計算功率為，根據(jù)這個數(shù)值在下表中選擇帶型，最終確定帶型為A型。 5.1.2 確定帶的根數(shù) 根據(jù)選定的型帶、小帶輪基準直徑轉速約在、與傳動的速比，查表可得一下數(shù)據(jù)： 基本額定功率的值取為，長度系數(shù)的值取為，包角系數(shù)的值取為，單根V帶的基本額定功率的增量的值取為。 根據(jù)公式可計算出帶根數(shù)為，見（5-2） （5-2） 5.2 飛輪的設計 飛輪是用來把動能儲存起來，防止在破碎過程中錘頭與物料碰撞時圓周線速度降低過大，同時也防止電機的尖峰負荷過大，從而保證機器正常運作，提高工作的效率，機器運作的經(jīng)濟性。本設計飛輪采用腹板式。具體的飛輪在這里不做細致介紹，選擇常見的飛輪即可，只要滿足其功用即可。飛輪簡圖 6 主要結構設計 6.1 錘頭的設計計算 錘式破碎機的主要工作部件是錘頭，錘頭直接影響機器的工作能力，錘頭選擇什么樣形狀，選擇什么什么材質，錘頭的整體質量多大均是影響機器工作能力的重要因素。之后的章節(jié)中有對錘的細致的介紹，介紹內容主要包括對錘頭的改進方案以及整體結構的設計。本設計是中小型錘式破碎機，設計中選擇的錘頭是中型錘頭。 錘頭使用的什么材料對機器而言是相當重要的，主要根據(jù)工作時的要求及工況來選擇錘頭的材料。本次設計的錘式破碎機將要處理的物料硬度等級在中等左右，所以根據(jù)經(jīng)驗可以用錳元素含量較高的鋼鑄造或者采用含碳元素較高的鋼鍛造或者鑄造?？梢允褂缅i含量較高合金鋼或者在工作表面涂比較耐磨的硬質合金的方法來提高錘頭的耐磨性。當使用材料是鉻含量較高的鋼鑄造時，耐磨性是使用普通材料的數(shù)倍。 6.2 轉盤的設計計算 本設計中與每根銷軸鉸接的錘頭有八個，錘頭通過銷軸掛在轉盤上，每個錘頭的兩側均有一個轉盤，共有九個轉盤，其中兩端的轉盤與中間的轉盤有不同的設計，一個采用軸肩做軸向定位，另一個采用的螺母進行鎖緊。轉盤上的孔均是均勻分布，有一定同心度要求。錘頭的兩側不與轉盤直接接觸，中間有用于保護轉盤側面的類似于軸套的套隔，保證錘頭與轉盤端面軸向有一定的間隙。轉盤直徑的大小是根據(jù)轉子直徑大小進行選定的。本設計中選定轉子的直徑是，因此在設計時轉盤的大小時選定的直徑為，整數(shù)可以保證在加工的精度與加工的方便性。銷軸孔距離轉盤邊緣的距離是根據(jù)保證載荷與強度的前提下進行選取的，銷軸孔與錘頭上的孔大小基本上是一樣的。 轉盤通過鍵聯(lián)接來保證在主軸上的周向定位，由于工作時轉速高且沖擊力較大，對于鍵的強度與主軸上鍵槽的深度要滿足機器工作要求。為了保證運動的平穩(wěn)性，轉盤與轉盤之間在主軸上設置有軸套。 轉盤的結構見下 6.3主軸設計 6.3.1主軸材料選擇 一般情況下軸所采用的材料是碳素鋼或者合金鋼，有的也使用圓鋼，也就是使用軋制的圓鋼或者鍛件。在幾中材料中，碳素鋼最為經(jīng)濟，并且同等狀況下出現(xiàn)應力集中較少，對于耐磨性與抗疲勞強度的提升方法比較簡單，一般直接使用普通熱處理或者化學熱處理即可。所以本設計中軸的材料選擇的是45號碳素結構鋼。 6.3.2主軸最小直徑與長度估算 軸上每一段的載荷決定了，軸的每一段的直徑，由于支反力作用點無法確定，所以不能直接將彎矩的大小以及彎矩的分布情況確定，由于軸上零件的安裝也對軸每段直徑有要求，所以軸每段的直徑并不能直接根據(jù)載荷來定。一般情況下對于軸直徑的確定需要依據(jù)扭矩初步對軸的最小直徑進行估算然后依次確定軸直徑的大小，保證工作能力及安裝的便利性。 6.3.3主軸彎矩扭矩合成強度計算 在對主軸結構的大體設計完成之后，再對草圖進行微小的修正之后就可以進行強度的計算。主軸是否能滿足工作條件的要求主要是主軸的強度決定的，強度不夠的主軸會發(fā)生變形甚至斷裂等情況，接下來將對主軸的彎矩扭矩合成強度進行細致的分析計算[1]。主軸簡如下 1、首先做出主軸的計算力學模型，主軸上的零件給主軸帶來了不同程度的載荷，將不同的載荷集中至一點表示然后進行計算，集中點取該載荷分布軸段的中點，對于繪制強度計算簡圖時，對主軸上的零件受力情況進行分析將空間力分解成軸向與周向的力，與平面力進行合成，然后求反力。詳情。 主軸力及力矩分析圖 2、根據(jù)上面分析繪制彎矩圖，彎矩主要有水平彎矩與垂直彎矩構成，根據(jù)彎矩的公式（6-1） （6-1） 最終繪制出彎矩圖 3、在彎矩圖繪制之后繪制出的扭矩圖 4、彎矩圖與扭矩圖繪制之后，根據(jù)公式（6-2）計算出計算彎矩。繪制計算彎矩圖 = （6-2） 式中： ── 。 根據(jù)回轉的切應力情況不同有不用的取值，靜應力、脈動循環(huán)變應力、對稱循環(huán)變應力分別取值為。 5、在對主軸的計算彎矩分析過后，依據(jù)第三強度理論針對一些危險斷面進行必要的強度校核。計算彎應力公式見（6-3） （6-3） 式中： ──軸的抗彎截面系數(shù)（）。 ──軸的許用彎曲應力（）。 的值查表可知為 由于本設計中主軸是擁有單個鍵槽的形式，所以公式為（6-4） = （6-4） 具體載荷分析 6.3.4校核主軸疲勞強度 采用含碳量0.45%的鋼作為主軸的材料，做調制熱處理后材料性能可達到，，。采用兩種不同的循環(huán)應力對主軸進行不同程度的測試，與兩種循環(huán)應力分別測試與。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可對主軸的安全系數(shù)進行計算。再采用的循環(huán)應力對主軸進行測試，記錄主軸在此種應力下完后工作的次數(shù)，這個次數(shù)可作為主軸使用壽命的估量值。 根據(jù)公式（6-5） （6-5） 根據(jù)公式（6-7）對主軸的安全系數(shù)進行計算 （6-7） 又由公式（6-8）進行以下計算 （6-8） =1 依據(jù)以上計算可以求出 由此可知在的循環(huán)應力之下主軸可以工作次不損壞，實際的值應根據(jù)公式（6-9）進行換算 （6-9） 計算結果為次 6.4軸承的設計 一般情況下使用的軸承均是滾動軸承，滾動軸承絕大多數(shù)是標準件，我們只需根據(jù)設計機器的需求在滾動軸承的標準中選擇對應適合的軸承即可。 6.4.1材料的選擇 一般情況下滾動軸承采用鉻鋼制造內外圈與滾動體，經(jīng)過熱處理之后的硬度大多在以上。一般會經(jīng)過攝氏度的回火熱處理，不影響硬度的工作溫度一般在攝氏度以下。 6.4.2軸承類型選擇 因為本設計中，要求破碎機的主軸轉速在至，轉速相對來說是很高的，并且軸上裝配的錘頭會與物料碰撞，承受的沖擊載荷很大，并且每個錘頭的工作情況有差別，磨損不同，會使軸回轉的平衡性變差。軸向安裝的錘頭較多，兩軸承軸向距離較大，軸容易撓曲。同心度保證較為困難，所以本設計選擇的軸承為調心滾子軸承。大體外形 6.4.3軸承工作時的位移 工作時軸承的回轉的速度較高，產(chǎn)生的摩擦熱也相對較高，若將兩端軸承做完全定位，軸與外殼受熱后的膨脹程度不同可能會使軸承卡住無法正常工作，因此軸承可采用一端做完全定位另一端采用可有一定的位移的非完全定位，這樣可以使在受熱后膨脹不同的情況下可以自動進行調整，保證工作的可靠性。軸承座簡圖 6.5箱體結構及相關設計 箱體與底座作為機器的最外部零件，有著較大的質量，影響機器工作時的穩(wěn)定性及美觀性。合理選擇箱體的參數(shù)對于設計尤為重要。 6.5.1制造方法 本設計是對錘式破碎機機械結構的設計，錘式破碎機屬于重型機器并且工作時是固定不動的，內部結構結構較多，較為復雜，工作時有較大的沖擊力對于底座與箱體有較高的剛度要求，根據(jù)經(jīng)驗此類箱體零件采用的是鑄造方法制造。 6.5.2截面形狀選擇 因為本設計的機器在工作時受力情況比較復雜，工作時振動大，容易產(chǎn)生變形。截面形狀對承載能力有相當大的影響，合理的截面形狀既可以保證工作質量又可以節(jié)約材料，減小體積與質量。 本設計中底座與箱體的截面做成矩形，矩形截面可以方面其他零件的安裝，簡化了加工難度，這種截面形狀在彎曲強度與扭轉強度方面比不上工形截面與圓形截面，但扭轉剛度遠超上述兩種截面。對于本設計來說底座與箱體采用矩形截面是較為合理的選擇。 7 專題設計 本章節(jié)中主要對錘頭的各參數(shù)的改良進行細致的分析，改良后的錘頭破碎時可靠性更高，破碎的效果更好，工作效率高且壽命更長。 7.1錘頭結構的改進 在原有基礎上對錘頭厚度、寬度分別增加，銷軸的鉸接孔中心到側面距離增加，到圓弧面的距離減小。 改進后有效的增加了工作時的沖擊力，改進后的錘頭與原本相比重心向錘頭頂面有一定的偏移，回轉工作時撞擊的線速度增大，破碎力更大。極大提高了錘頭的可磨損量，改進后提高了接近一倍可磨損量，使機器更經(jīng)濟，易損件更換成本更低。錘頭的回轉由于錘頭結構的變化有所增加，使回轉時與殼板之間的距離減小，物料破碎后的顆粒度大小大大降低，破碎效果更好，工作效率更高。 7.2錘頭壽命的延長 關于錘頭的壽命主要是錘頭的磨損問題，磨損速度降低錘頭的壽命也就提高了。錘頭工作時有以下要求： 1、錘頭在工作時聯(lián)接必須可靠，不會因為與物料撞擊產(chǎn)生的沖擊力使聯(lián)接損壞飛離轉盤，或者其他的機械故障，必須保證工作時的安全性。 2、錘頭在一定的工作后與其他零件進行了有效的磨合需要進行聯(lián)接調整，需要具有一定的裝拆便利，以保證較為方便的使錘頭保持最佳的工作狀態(tài)，也使作為易損件的錘頭更換時更加便利。 3、錘頭的材料與處理方法需要選擇得當，選擇合適的材料不僅可以保證錘頭工作可靠還可以節(jié)省不必要的空間浪費，錘頭的重量也與其材料有很大關系。合適的熱處理方法可以有效提高錘頭的耐磨性，使在同等工作環(huán)境下錘頭的磨損降低，進而延長使用壽命，也可以大大減少錘頭的更換次數(shù)。 4、錘頭除了正常磨損外還會有其他的磨損，應盡量減少不必要的磨損，比如與銷軸之間的磨損、與兩側套隔的磨損等，減少此類磨損對錘頭的使用壽命延長有相當大的作用。 5、對于錘頭的調試及保養(yǎng)也尤為重要，使用后的錘頭在會因為磨損產(chǎn)生的間隙使運動時平穩(wěn)性下降，及時的調試使錘頭所處的工作狀態(tài)保持最佳，既可以延長使用壽命又可以提高安全性，定期對錘頭保養(yǎng)可以大大降低錘頭不必要的磨損。 7.3錘頭材料選擇分析 錘頭的使用材料對錘頭的耐磨性有著決定性的作用，也是延長錘頭的使用壽命的最基本的方式，接下來對錘頭制造選材中最長見的含錳量較高的高錳鋼材質進行較為詳細的分析。 7.3.1使用高錳鋼的缺點 錘頭以采用鑄造的方法制成，而高錳鋼鑄造后的主要組織結構是奧氏體與碳化物構成，處理之后組織形式變成了單一的奧氏體，這種組織形式的韌性較高，當錘頭經(jīng)過一段時間的工作后，錘面與物料撞擊會使錘面形成硬化，表面的耐磨性有所提高[10]。但是當物料的硬度較低時，比如石灰石之類的，回應為撞擊力不足，不使表面硬化，反而磨損會加劇，使用壽命會降低。 7.3.2元素含量的影響 高錳鋼錘頭主要是因為錘面硬化提升的耐磨性，元素含量的選擇對基體的影響較大，本設計中在對錘頭元素的含量時有較為適當?shù)倪x擇，下面將對主要的元素含量的影響進行較為細致的分析。 1、碳是對鋼的各種性能影響最大的元素。適當?shù)脑黾犹荚氐暮靠梢詮娀摰挠捕?，破壞與屈服強度也會大幅度提高，同時鋼的耐磨性也隨之提高。當然碳元素的含量并非越高越好，當高于百分之時，鋼就會變脆，因此碳元素的含量需要有一個適當?shù)娜≈?，一般在之間。 2、錳元素對高錳鋼是不是能形成優(yōu)質的奧氏體的主要元素，錳元素是個對溫度較為敏感的元素，適當?shù)腻i元素可使形成的奧氏體更為穩(wěn)定[7]。錳元素的含量提高之后與適當提高碳元素含量一樣可以提高鋼的強度，鋼度提高了耐磨性也隨之有所提高。當含量超過百分之之后，各種由于含量增加帶來的性能的提高都會停止，形成猛碳化物，對熱處理的造成不便，熱傳遞性能力變低，在鑄造時熱變形較大，增大鑄造的困難性，容易產(chǎn)生氣孔、沙眼等缺陷。因此猛元素的含量需要有一個適當?shù)娜≈?，一般在? 3、硅元素是決定鋼內部是不是緊密的主要元素，保證鋼的組織的緊密可以有效的提高鋼的耐磨性。硅元素的含量過低會使鋼在一定溫度下發(fā)生斷裂，硅元素的含量過高時鋼的脆性同樣也會增加。因此硅元素的含量需要有一個適當?shù)娜≈担话阍凇? 8 公差與配合 8.1配合的選擇 8.1.1配合的方式 配合的方式主要分為間隙配合、過渡配合、過盈配合三種，本設計中三種配合方式均有體現(xiàn)。兩零件有相對運動的聯(lián)接，配合方式必須采用間隙配合，本設計中錘頭與銷軸的配合就屬于這種方式。主軸與調心滾子軸承的內圈之間的配合采用的是過渡配合或者間隙配合，因為兩者之間不存在相對運動。 8.1.2配合方式的選擇 了解配合方式后，在實際選擇配合方式時也是有一定難度的，需要對每種配合方式所適用的場合熟悉，明白零件的功能與特點，工作時所需要的條件等等。對于配合方式選擇可以在機械手冊中查詢，作為選擇的標準。 8.2尺寸公差的選取 合理的尺寸公差對于配合來說尤為重要，尺寸公差也是加工精度高低的另一種表現(xiàn)，有些精密配合對尺寸公差的要求極高。國標對尺寸公差就有一定的規(guī)定，對于公差尺寸標注時可以不把極限偏差專門單獨標注出來，但在圖上或者技術要求里面要有說明。 在本設計配套的零件圖中就有這樣的例子。 8.3形位公差 8.3.1形位公差種類選擇 形位公差選擇時注意點較多，首先要注意零件的幾何特征，并且功能與結構特點也要注意，并且選擇后是不是便于加工便于檢測均是注意的中點。形位公差的種類很多，比如：直線度、平行度、平面度、垂直度等等。形位公差之間是有一定相關性的，所以我們再配置與選擇形位公差時需要合理，保證其工作性能的前提下盡量選擇較少的形位公差，并且形位公差的誤差檢測起來較為麻煩，應盡可能的減少形位公差的誤差檢測。 在本設計配套的零件圖中，就有關于形位公差的選擇實例。 8.3.2形位公差的值選擇 對形位公差值選擇時需要掌握一些選用的原則： 1、形位公差與尺寸公差之間具有關聯(lián)性，形位公差分為形狀公差與位置公差，三種公差的數(shù)值有一定的規(guī)則，一般情況下，形狀＞位置＞尺寸。 2、對于配合部位的形位公差與尺寸公差兩者之間要滿足包容要求，一般來說數(shù)值之間的關系是：形狀=（）尺寸。 3、尺寸與粗糙度等級是為中等時，形狀公差與表面粗糙度之間的數(shù)值關系是：粗糙度=（）形狀 4、公差數(shù)值的選取需要考慮零件的結構，當零件的剛性差或者有特殊結構，不易保證其工藝，保證其加工精度也較為困難的情況，形位公差的值應選取較高的值。 5、對于基準的選擇時，需要結合零件的結構注意基準的統(tǒng)一性，一般情況下，要根據(jù)設計要素與幾何要素來選擇基準；選用夾具與量具的定位基準作為基準；相互配合的零件以裝配的接觸面作為基準，這樣可以保證配合的精度。 9 操作與維護 9.1操作 9.1.1啟動前的操作 啟動破碎機前要對機器進行必要的檢查，尤其是主要零件是否定位可靠，是否有損毀。破碎機中是不是有物料或者雜物，如有一些影響破碎機啟動的物件需要及時處理。有沒有進行潤滑，防止因為沒有潤滑劑造成的不必要的磨損。 9.1.2啟動后的操作 啟動后需要保證電源的穩(wěn)定，防止因為電源不穩(wěn)定將電機燒毀。投放物料時盡可能的保持勻速，這樣既可以保證安全性又可以提高工作效率。防止一些雜物隨物料一起進入機器，防止造成機器不必要的損壞。 9.1.3停止后的操作 停止破碎機時要注意要先停止投放物料，需要等機器將機器內的物料加工完成之后才能停止機器的運行。停止后需要對機器做一定的檢查，并清理殘留的物料。 9.2維護 本設計的錘式破碎機錘頭隨轉盤高速旋轉與物料撞擊，錘頭的回轉中心需要保證嚴格的水平。定期對機器上的螺栓進行檢查，檢查是否緊固到位有沒有松脫現(xiàn)象。定期對需要潤滑的地方進行潤滑，比如軸承。檢查V帶的松緊，保證傳動可靠，減少不必要的能量損失。篦條與錘頭之間的距離要根據(jù)工作的需求在機器允許的范圍內進行合理調整。錘頭磨損后更換時為保證運動的平穩(wěn)性要成對更換。運行后注意回轉件的溫度，過高的溫度會影響零件的使用壽命。 10 錘式破碎機的三維立體視圖 10.1 錘式破碎機總體三維視圖 10.2 錘式破碎機各零件三維視圖 機座與殼體是錘式破碎機最外部零件，為其他零件提供支撐與定位，防止物料飛濺起到安全保護作用。 飛輪 ：用于儲存動能，保證錘式破碎機的工作能力，提高效率，保護電動機。 帶輪：通過帶為破碎機提供動力。 主軸：將帶輪回轉運動傳遞給工作零件。 轉盤銷軸 篦條銷軸 篦條調整桿 轉盤 錘頭 錘頭組件 調整凸輪 固定反擊板 可調反擊板 可調反擊板調整桿 隔板 軸承座 篦條調整彈簧 彈簧固定套 篦條 錘頭隔套 內隔板1 內隔板2 內隔板3 內隔板4 內隔板5 結論 對本設計的學習與研究，是對我四年大學學習的考驗，各種理論與實踐知識的綜合運用，是一次突破自我的嘗試。在過程中得到了導師與同學的極大幫助，讓我深刻認識到謙虛受教的好處。 本設計是對機器各個方面的全方位設計，所包含的知識點繁多。在這三個多月的時間里想充分對這些知識掌握是不肯能的，所以我們只有對自己不斷的檢查，多向導師與同學請教，查漏補缺，才可以為四年大學生活畫上一個圓滿的句號，保證設計的合理與實際性。對每一個不論復雜與簡單的零件都要細致的設計，精確到每多少絲，與其他零件如何配合，有沒有干涉問題，采用什么材料什么處理，會不會影響使用效果等等問題的研究，使我認識到堅持與仔細的重要性，對我以后的人生具有極大的影響。 如果要將本設計真正投入市場，還需要對本設計的造價與使用消耗做細致的分析，對外形與環(huán)保等級也有一定的考量，是對我的考驗，也是對我設計機器的考驗。 在對機器的設計過程中，充分培養(yǎng)了我對信息搜集，獨立思考，與他人協(xié)作等能力，為我以后的人生積累了無法衡量的財富。 致謝 由衷的感謝楊老師對我的教導，從對畢設一無所知到畢設的完成均有您的身影，不厭其煩的教導我，如何將大學所學的知識穿插組合運用到實際的問題上，應該收集什么類型的資料并如何使用，如何細致的對設計進行檢查分析，讓我受益匪淺，受用一生。 另外，我對我大學中所有任課老師表示感謝，感謝你們無私且耐心的教誨，讓我學習到了必不可少的知識，不僅僅是對我的大學生活的幫助，更是對我一生的幫助。 同時也要感謝身邊的同學，謝謝你們在畢設這段日子里的陪伴，在我頹廢停歇時將我拉起，一同前進，幫助我對文件進行檢查，使我的設計更加完善。 在日后的學習生活中，我必謹記你們的教導。最后，衷心地祝福和感謝你們! 參考文獻 [1]朱里.機械原理[M].北京: 高等教育出版社, 2010. 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