石膏粉碎機的設計

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第 頁石膏粉碎機的設計XXX 大學學位論文學生姓名：XXX指導教師：XXX專業(yè)：XXXXXX 大學 xx 學院二 O 一六年五月第 頁摘 要目前國內(nèi)的破碎機械制造商無論國有企業(yè)還是民營企業(yè)，在科技開發(fā)上的投入不足是產(chǎn)品差距的主觀原因，既缺乏科研手段，又缺少先進技術(shù)支撐，自主產(chǎn)權(quán)的開發(fā)力量十分薄弱。近來年多數(shù)公司兼并重組頻繁，這種局面給國內(nèi)破碎機械制造商以很大的發(fā)展機遇，畢竟我國的制造成本較低，又有較好的重工業(yè)基礎，通過引進國際上先進技術(shù)，產(chǎn)學科研投入，克服技術(shù)上的差距，必將大大的提高我國破碎設備在國內(nèi)外市場的競爭。因此，本文通過對破碎機的發(fā)展歷史、種類及工作原理等了解，首先對粉碎機的整體結(jié)構(gòu)進行了規(guī)劃，然后利用Pro/e軟件設計出了各個零件的三維圖，最后又做出仿真。詳細的分析了破碎機的構(gòu)成、以及破碎機的日常維護和基本安全操作規(guī)程，并分析了破碎機的日常檢修及其常見故障分析。關(guān)鍵詞： 破碎機，Pro/e 模型仿真，三維建模第 頁AbstractAt present domestic crushing machinery manufacturer whether state-owned enterprises or private enterprises, the insufficient of investment in the development of science and technology is the product gap of subjective reasons, both the lack of scientific research methods, and the lack of advanced technical support, the development of the independent property rights power is weak. In recent years many companies mergers and reorganization is frequent, this situation to the domestic crushing machinery manufacturer with great development opportunities, after all our manufacturing cost is low, and have a good base for heavy industry, through the introduction of international advanced technology, production of scientific research investment, overcome the technical gap, will greatly improve our broken equipment in domestic and international market competition. Therefore, this article through to the development history of crusher, type and working principle, first has carried on the plan to the overall structure of the crusher, and then using Pro/e software design out of the various components of the three-dimensional graph, then make simulation. A detailed analysis of the composition of the crusher, as well as the daily maintenance of crusher, and basic safe operating procedures, and analyzes the daily maintenance of crusher and its common malfunction analysis.Key words: crusher, Pro/e, the model simulation, maintenance analysis第 頁目錄摘 要 21 緒論 61.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 61.1.1 課題研究背景 61.1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況 62 粉碎機工作原理 82.1 破碎機的類型 82.2 單轉(zhuǎn)子錘式破碎機的工作原理 82.3 錘式破碎機的特點 .113 粉碎機結(jié)構(gòu)設計 .123.1 粉碎機的參數(shù)計算 .123.2 粉粹機的零件結(jié)構(gòu)設計 .143.2.1 錘頭設計與計算 .143.2.2 主軸的設計與強度計算 .163.2.3 軸承的選擇 .213.2.4 箱體的結(jié)構(gòu)設計 .224 三維建模及動畫制作 .264.1 三維建模 .264.2 動畫制作 .285 結(jié)論與展望 .32致謝 .33參考文獻 .34第 頁1 緒論1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1.1.1 課題研究背景早在 19 世紀艾利斯－查爾默斯公司就開始大規(guī)模研究破碎研究工作。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(qū)動的輥式破碎機，在研究單顆粒破碎時發(fā)現(xiàn)，粉碎理論的研究主要停留在經(jīng)驗應用和統(tǒng)計推測上，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(chǎn)效率高于作間歇破碎動作的顎式破碎機，它的破碎動作是間歇進行的；1895 年，美國的威廉發(fā)明能耗較低的沖擊式破碎機。隨著物料破碎研究的不斷深入，人們熟知了高功率的破碎作業(yè)，可以用來改善能源效率和降低生產(chǎn)成本。物料破碎機械有著很長的歷史，按照其顎板的運動軌跡、結(jié)構(gòu)形式、動顎懸掛以及動顎肘板支撐方式不同，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時一次破碎的碎片具有的動能占全部破碎能量的 45％，目前以多碎少磨原則研制的新型破碎機是當前主要方向。長期以來，人們了解粉碎的規(guī)律尚不明確、不系統(tǒng)。人們期待新理論的 出現(xiàn)會給破碎領域帶來一次變革。顎式破碎機的工作原理是借助于活動顎板周期性地靠近或離開固定顎板的擺動運動，使進入破碎腔的物料受到擠壓、劈裂、彎曲和沖擊作用而破碎，明顯地產(chǎn)生二次破碎， 。破碎后的物料靠自重或顎板擺動時的向下推力從排料口排出。顎式破碎機是利用兩顎板對物料的擠壓和彎曲作用 ，粗碎或中碎各種硬度物料的破碎機械。其破碎機構(gòu)由固定顎板和可動顎板組成，當兩顎板靠近時物料即被破碎，當兩顎板離開時小于排料口的料塊由底部排出。 1.1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況 我國破碎機械制造業(yè)總體規(guī)模已進入國際生產(chǎn)大國行列，因而近制就是測繪國外產(chǎn)品，但總體競爭和發(fā)展后勁仍無法與發(fā)達國家相抗衡，紛紛開拓本國以外的市場，而且作為傳統(tǒng)工業(yè)在資金，目前國內(nèi)高端用戶和 出口產(chǎn)品配套的基礎零部件主要依靠進口，勢必要受到國外競爭對手和供應商的制約。國際上專業(yè)的立軸沖擊式破碎機制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不僅僅是硬質(zhì)合金（碳化鎢）和高鉻鑄鐵。陶瓷材料不但可耐較高的溫度，而且有特別好第 頁的抗腐蝕性，因而在帶有相當溫度的物料高速沖擊時耐磨性能良好。國內(nèi)的立軸沖擊式破碎機目前采用硬質(zhì)合金和高鉻鑄鐵材料，且易被金屬件擊碎，因此破碎機械今后振興發(fā)展的重心應放到基礎技術(shù)和基 礎部件上來，提高自主開發(fā)水平，因此，近來年兼并重組頻繁。隨著出口貿(mào)易磨擦的加大，以此作為更新?lián)Q代的主要手段，目前國內(nèi)的破碎機械制造商無論國有企業(yè)還是民營企業(yè)，技術(shù)進步甚慢還是存在著相當大的差距，在科技開發(fā)上的投入不足是產(chǎn)品差距的主觀原因，既缺乏科研手段（例如幾乎沒有一家制造商具備巖石實險室） ，又缺少先進技術(shù)支撐，自主產(chǎn)權(quán)的開發(fā)力量十分薄弱。盡管國內(nèi)外破碎設備差距很大，質(zhì)量不穩(wěn)定，易腐蝕和磨損，但縱觀國外的破碎設備制造商由于本土市場日漸縮小，生產(chǎn)成本高，人才等方面獲得新的投入甚少，這種局面給國內(nèi)破碎機械制造商以很大的發(fā)展機遇，畢竟我國的制造成本較低，又有較好的重工業(yè)基礎，通過引進國際上先進技術(shù)，產(chǎn)學科研投入，一定能克服技術(shù)上的差距。第 頁2 粉碎機工作原理2.1 破碎機的類型錘式破碎機的種類很多，常見的主要有：(1) 按轉(zhuǎn)子數(shù)目分為：單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(2) 按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向分為：定向式，轉(zhuǎn)子朝一個固定方向旋轉(zhuǎn)，可逆式，轉(zhuǎn)子可朝兩個方向旋轉(zhuǎn)。(3) 按錘頭排數(shù)分為：單排式、雙排式或多排式(4) 按錘頭裝置方式分為：固定錘式和活動錘式。此外還有一些簡易型錘式破碎機，錘式破碎機的工作部分鏈環(huán)式碎煤機等。其中，不與金屬元件直接接觸。錘式破碎機一般適用于含水量小于 12%，打擊裝入機內(nèi)的物料，抗壓強度小 120MPA 的脆性物料，如石灰石，油母頁巖，礦渣，煤塊等。本次設計用于石膏粉粹主要結(jié)構(gòu)為單轉(zhuǎn)子單排式活動錘粉碎機。如十字錘粉碎機，是許多按一定規(guī)律鉸在轉(zhuǎn)盤上的錘子，當轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)時，錘子因離心力和旋轉(zhuǎn)力，使之破碎，同時，受到打擊的石塊彼此之間以及與機器內(nèi)板，篩網(wǎng)之間相互撞擊，也促使物料破碎，在整個破碎過程中，物料相互自行沖擊破碎，使用最廣泛的是單轉(zhuǎn)子多排錘式破碎機而是與物料襯層發(fā)生沖擊、磨擦而粉碎，這就減少了角污染，延長機械磨損時間。2.2 單轉(zhuǎn)子錘式破碎機的工作原理錘架上固結(jié)銷軸，主軸將動能傳遞給錘架 3，電動機靠皮帶帶動主軸 4，銷軸鉸接錘頭，帶動錘頭一起運轉(zhuǎn)。物料進入破碎機中，立即受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊而粉碎。破碎了的物料，從錘頭處獲得動能，以高速向機殼內(nèi)壁的襯板和篩網(wǎng)上沖擊而第二次破碎。而粒度較大的物料，就彈回到襯板和篩網(wǎng)上的粒狀物料，還將受到錘頭的附加沖擊破碎，在物料破碎的整個過程中，物料之間也相互沖擊粉碎此后，小于篩網(wǎng)縫隙的物料，便從縫隙中排出。第 頁單轉(zhuǎn)子錘式破碎機的結(jié)構(gòu)組成，主要由機殼，轉(zhuǎn)子，主軸，篩網(wǎng)，打擊板，錘頭，傳動裝置，安全保護裝置等部件組成。（1）機殼機殼分別用鋼板焊接，各部分用螺栓連成一體，圓弧狀卸料篩網(wǎng)篩安裝在轉(zhuǎn)子的下方，機殼內(nèi)壁全部鑲以錳鋼襯板，下箱體，兩側(cè)為了安放軸承以支持轉(zhuǎn)子用鋼板焊接成軸承支座，要求其材質(zhì)具有較高的韌性和強度，小于篦縫的物料，下箱的前后兩面都開有檢修孔。（2）轉(zhuǎn)子機殼由進料口擋料板、下箱體、上箱體及側(cè)壁組成，作輻射狀向四周伸開。進入機內(nèi)的料塊，受到錘子打擊而破碎。通過篦縫向下卸出，少部分尚未達到要求尺寸的料塊，側(cè)壁及后上蓋用鋼板焊接而成，最外面的篩網(wǎng)用壓板壓緊，仍留在篩面上繼續(xù)受到錘子的沖擊和磨削作用，直到達到要求尺寸后從篦縫卸出。這種錘式破碎機的轉(zhuǎn)子只能沿一個方向運轉(zhuǎn)進行破碎，故稱不可逆式。錘式破碎機主要以沖擊兼磨削作用粉碎物料。由于設置有篩網(wǎng)篩，不能破碎粘物料。（3）主軸主軸是支承轉(zhuǎn)子的主要零件，沖擊力由它來承受。因此，所以我選擇 45 調(diào)質(zhì)處理，其斷面為圓形，調(diào)整和更換篩板，篩網(wǎng)的兩端裝在機殼上，且有平鍵和其他零件連接。（4）篩網(wǎng)篩板的安裝形式是篩板的篩齒與錘頭運動方向垂直,在破碎機的下半部裝有第 頁出料篩板及篩板組合體,則篩板組合體是篩板和用鋼板焊接而成的篩板架組合而成的,與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑有一定間隙的圓弧狀.合格的產(chǎn)品通過篩板排出,大于篩縫的物料在受錘頭沖擊和研磨作用而破碎,直至通過篩縫排出,在進料部分安裝有進料口平齒板、一腔反擊板，邊襯板。它由錘頭螺桿連接在箱體上的，高錳鋼襯板，反擊板磨損后都可以更換，維修比較方便。（5）打擊板打擊板的作用是承受被錘頭擊出的物料在其上破碎，同時又將碰撞破碎后的物料重新彈回破碎板，再次破碎。打擊板表面有折線形和漸開線形等，折線形結(jié)構(gòu)簡單，但不能保證最有效沖擊破碎，而漸開線形沖擊板，物料都是垂直方向進行沖擊，破碎效果最好。但是由于漸開線板制造困難，而折線又無法達到最佳效果。大粒度的物料在錘頭的作用下被拋射到上腔打擊板上，進撞擊后粉碎，部分粉碎后符合粒度要求的物料可直接排出。（6）錘頭錘頭是主要的工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對破碎機的生產(chǎn)能力有很大的影響。因此，根據(jù)不同的進料尺寸來選擇適當?shù)腻N頭質(zhì)量。錘頭是易損件，經(jīng)常需要更換，為減少更換所需時間和勞動強度，采用組合式錘頭。在錘式破碎機中料塊受到高速旋轉(zhuǎn)的錘子沖擊而粉碎。當轉(zhuǎn)子的圓周速度一定時，錘子質(zhì)量愈大則其動能愈大，才能將大塊和堅硬物料粉碎。錘子的有效質(zhì)量，不但要能對料塊產(chǎn)生碎裂的沖擊，而且還要在沖擊時不產(chǎn)生向后偏倒。在粉碎大塊而堅硬的物料時宜選用重型的錘子，但個數(shù)不要求很多。在粉碎小塊而松軟的物料時，宜選用輕型的錘子，這時錘子的數(shù)目不妨多些，宜增加的物料的沖擊次數(shù)，從而更有利于物料的粉碎。（7）傳動裝置電運機通過皮帶輪直接帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，在主軸的兩端都設有軸承及軸承座，軸承座主要的用途就是減振性很好，可減少轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的不均勻性，以保證機器平衡運轉(zhuǎn)。（8）安全保護裝置為了防止金屬物進入破碎機造成事故，一般錘式破碎機都有安全裝置。在主軸上裝有安全銅套，皮帶輪套在銅套上，銅套與皮帶輪則用安全銷連接，當?shù)? 頁錘式破碎機內(nèi)進入金屬或過負荷時，銷子即衩剪斷，使皮帶輪與主軸脫離而起保護作用。2.3 錘式破碎機的特點錘式破碎機的優(yōu)點⑴、構(gòu)造簡單、尺寸緊湊、自重較小，單位產(chǎn)品的功率消耗小。⑵、生產(chǎn)率高，破碎比大（單轉(zhuǎn)子式的破碎比可達 i=10～15）,產(chǎn)品的粒度小而均勻，成立方體，過度破碎現(xiàn)象少。⑶、工作連續(xù)可靠，維護修理方便。易損零部件容易檢修和拆換。錘式破碎機的缺點⑴、主要工作部件，如：錘頭、篩網(wǎng)、襯板、轉(zhuǎn)子、圓盤等磨損較快，尤其工作對象十分堅硬時，磨損更快。⑵、破碎腔中落入不易破碎的金屬塊時，易發(fā)生事故。⑶、含水量﹥10%的物料，或較多的粘土，出料篩網(wǎng)易堵塞使生產(chǎn)率下降，并增大能量損耗，以至加快了易損零部件的磨損。第 頁3 粉碎機結(jié)構(gòu)設計3.1 粉碎機的參數(shù)計算1）轉(zhuǎn)子直徑轉(zhuǎn)子直徑可按最大料塊尺寸來確定，轉(zhuǎn)子直徑根據(jù) 公式 max(1.2~5)D?式中 ——最大進料粒度。 =150mm。maxD由于我所設計的錘式破碎機屬于中型，可選系數(shù)為 2.7，取中間值。所以 D=150×2.7=410mm2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速錘式破碎機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可按圓周速度來設計，根據(jù) 公式 60/nvD??式中 v——轉(zhuǎn)子圓周速度，m/s;D——轉(zhuǎn)子直徑，m。轉(zhuǎn)子圓周速度一般在 18~70m/s 之間選取。對中小型破碎機，取v=25~70m/s，而轉(zhuǎn)速在 600~1500r/min。對大型破碎機 v=18~25m/s,而轉(zhuǎn)速為200~300r/min。速度越高，產(chǎn)品粒度越小，錘頭、襯板和篩條磨損也越快，功率消耗也隨之增加，對機器零件的加工，安裝精度要求也隨之增高所以在滿足產(chǎn)品粒度的情況下，轉(zhuǎn)子圓周速度應偏低選取。轉(zhuǎn)速 v 取 25m/s,則 n=250r/min。3）轉(zhuǎn)子長度設計生產(chǎn)率與錘式破碎機的規(guī)格、轉(zhuǎn)速、排料 條間隙的寬度、給料粒度、給料狀況以及物料性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù) 公式 （3-3）QLKDP?式中 Q——生產(chǎn)率，t/h;D——轉(zhuǎn)子的直徑，m；P——物料的密度，1.6t/ 。3m取 K=38；得 L=10/(38*0.41*1.6)=0.4m第 頁4）錘頭質(zhì)量的計算：因為鉸接在轉(zhuǎn)子上，所以正確選擇錘頭質(zhì)量對破碎效率和能耗都有很大影響，如果錘頭質(zhì)量選得過小，則可能滿足不了錘擊一次就將物料破碎的要求。若選得過大，無用功耗過大，離心力也大，對其他零件會有影響并易損壞。根據(jù)動量定理計算錘頭質(zhì)量時，考慮到錘頭打擊物料后，必然會產(chǎn)生速度損失，若損失過大，就會使錘頭繞本身的懸掛軸向后偏倒。降低生產(chǎn)率和增加無用功的消耗。為了使錘頭打擊物料后出現(xiàn)偏倒，能夠通過離心力作用而在下一次破碎時物料很快恢復到正確工作位置。所以，要求錘頭打擊物料后的速度損失不宜過大。一般允許速度損失 40%到 60%即：21(0.46)V??式中 ── 錘頭打擊物料后的圓周線速度(m/s)2── 錘頭打擊物料前的圓周線速度(m/s)1若錘頭與物料為了彈性碰撞。且設物料碰撞之前的運動速度為 0，根據(jù)動量定理，可得：12mvv??由上式可知， 12式中 ── 錘頭折算到打擊中心處的質(zhì)量(kg)m── 最大物料塊的質(zhì)量(kg)綜上所述， (0.7~15)m?但是， 只是錘頭的打擊質(zhì)量。實際質(zhì)量應根據(jù)打擊質(zhì)量的轉(zhuǎn)動順序和錘頭的轉(zhuǎn)動慣量求得， 20mr?式中 ── 錘頭打擊中心到懸掛點的距離(m)── 錘頭質(zhì)心到懸掛點的距離 (m)0r第 頁最大物料質(zhì)量 334m0.15.602.6kRg?????錘頭折算到打擊中心處的質(zhì)量：m=0.9*22.64≈20㎏5）電機功率的計算電機功率的消耗取決于物料的性質(zhì)、給料的圓周速度。破碎比和生產(chǎn)率。目前，尚無一個完整的計算公式，一般根據(jù)實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗公式（）進行計算,根據(jù)公式得P=0.14*0.412*1*250≈14 KW系數(shù) 取 0.14。選用 Y 系列的三相異步電動機，其額定功率為 15KW，型號K是 Y160M-2。6）給料口的寬度和長度錘式破碎機的給料口的長度與轉(zhuǎn)子直徑的相同，所以 L=D=410mm。其寬度 B2D=820mm, 則取 B=620mm.?3.2 粉粹機的零件結(jié)構(gòu)設計3.2.1 錘頭設計與計算a.輕型；b.組合式；c.整體中型；d.輕型板式圖 3.1 錘子形狀1）錘頭的形狀確定對于要求熱處理變形小的大型冷作模具應采用高碳高鉻模具鋼（Ｃr28） ，含有鉬的高碳高鉻鋼在 500℃左右回火后產(chǎn)生二次硬化，因此具有高的硬度和耐磨性。目前，國內(nèi)外都采用高鉻鑄鐵、高錳鉻鑄鋼和鉻鉬鑄鋼等新型耐磨材料，來代替高錳鋼制作的破碎機的易損零部件，如使用馬氏體高鉻鑄鐵（成分為鉻 12%-22%，鉬為 1.5%-3%,碳 2.4%-3.6%）制成錘式破碎機的錘頭，它比高第 頁錳鋼錘頭的使用壽命提高 2-3 倍。而當錘頭使用此材料，壽命是明顯提高，仙于它的工作時間長，承受的載荷非常大，主要就是錘頭在打擊產(chǎn)品的，所以壽命也只是在 7 個工作日左右，但在設計時就可以考慮它的打擊面不只是一面?？梢允嵌嗝?，這樣即可以降低成本，同時增大產(chǎn)量，同時也方便拆卸，以便更換錘頭。圖 a 所示錘子是用于可逆式錘式破碎機，它屬于輕型錘子，被破碎的物料粒度大約在 100 左右。PCZ 式單轉(zhuǎn)子 錘式破碎機采用圖 b 的錘子是一種組合式，由錘柄錘帽和銷軸等組成。錘帽由耐磨材料鑄造而成，可方便更換。錘柄可用高碳鋼制造并在側(cè)面焊有耐磨合金，其壽命很長。這樣的錘子增加打擊中心的質(zhì)量，增加物料與錘頭撞擊幾率。PC 和 PCX 系列錘式破碎機采用圖 c 所示錘子。其頭部質(zhì)量較重，可以得到較細產(chǎn)品，整體式錘子結(jié)構(gòu)簡單。反擊式錘式破碎機采用圖 d 所示的錘子，其結(jié)構(gòu)很簡單。2）錘頭選擇破碎機的錘頭是直接打擊進入破碎腔礦石的關(guān)鍵部件，要求錘頭的結(jié)構(gòu)設計首先應當滿足碰撞平衡條件?？紤]到錘頭容易磨損，磨損后就需更換，而且更換周期短，為使維修師傅操作簡單，節(jié)省時間，節(jié)約材料，減少成本。我就將錘頭設計為組合式，如圖 4.2.。錘頭由圓柱銷（1） 、錘體（2）和錘柄（3）組合而成。我所設計的錘頭區(qū)別于一般組合式錘頭，錘體成球臺狀，球臺中心線上設有圓透孔，球臺下端方透孔與錘柄上部空心桿外圓相配，圓柱銷穿過垂體圓透孔，與空心桿內(nèi)孔相配，并由螺栓和自鎖螺母固定，形成組裝式球臺狀錘頭結(jié)構(gòu)。所謂多面就是將正方形的錘頭設計成四面，現(xiàn)破碎機械中將這種錘頭叫四面錘頭。當錘頭的一面因常時間工作而損壞后，我們可以自行將其拆開，然后將錘頭換置另一面方可繼續(xù)工作，這樣可使錘頭的壽命比原來又增加了 3-4 倍。所以，本設計中采用了如圖 3.1（c）整體中型的錘頭。 3）延長錘頭使用壽命的研究錘頭的使用壽命，有以下幾個因素來評定：1．工作是否可靠。在板錘與物料沖擊過程中，不準板錘飛離轉(zhuǎn)子，或因板錘的緊固不良，引起其他的機械故障，故板錘的固定是個值得注意的問題。否則，無“壽命”可言。第 頁2．板錘的裝卸是否方便，尤其再生產(chǎn)現(xiàn)象，在工作一段時間后，機器的各部件必不能按理想狀況進行，比如偏心、局部磨損等，需要及時調(diào)整。能否快速裝卸是一個很重要的指標。3．板錘的金屬利用率是否合理。因板錘的磨損是不可避免的，一塊重量一定的板錘，使其不能利用的質(zhì)量最小，即板錘的形狀及空間尺寸如何選擇為最佳是值得考慮的問題。4．減少無謂的磨損，以提高板錘的使用壽命，要充分利用轉(zhuǎn)子的能量，提高破碎比，就必須研究最大破碎力，同時也具有很大的理論價值。5．板錘的及時合理調(diào)配非常關(guān)鍵。破碎機在使用中運行不穩(wěn)，震動大，主要原因是，板錘磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學的方法合理調(diào)配所致。6．板錘的材質(zhì)，是解決錘頭耐磨性，使用壽命的最核心的因素?，F(xiàn)今應用比較廣泛，也經(jīng)受了實踐的考驗。比如有改性高錳鋼板錘和錘頭，中碳多元合金鋼錘頭。3.2.2 主軸的設計與強度計算通常軸的設計包括兩個部分，一個是結(jié)構(gòu)設計，一個是工作能力計算。后者主要是指強度計算。主軸的結(jié)構(gòu)設計根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造、工藝等方面的要求，合理確定出其結(jié)構(gòu)和尺寸，軸的工作能力的計算不僅指軸的強度計算，還有剛度、穩(wěn)定性等方面的計算，當然大多數(shù)情況下，只需要對軸的強度進行計算即可。因為其工作能力一般主要取決于軸的強度。此時只做強度計算，以防止或檢驗斷裂和塑性變形。而對于剛度要求高的軸和受力大的細長軸，還應該進行剛度計算，防止產(chǎn)生過大的線性變形。對于高速運轉(zhuǎn)的軸，還應該進行振動穩(wěn)定性計算。以防止產(chǎn)生共振破壞。因此，對該破碎機的主軸來說，只需進行強度計算。各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時，還通常不知道支反力的作用點，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應力來確定主軸的直徑。但是，在對其進行結(jié)構(gòu)設計之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計所要的軸的直徑 。mindin3Ap?式中 p——軸傳遞的功率，kW;第 頁n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。由 表 查得 A=80：dmin≥80（15/250）1/3=50mm還考慮到其它的因素取 dmin =35mm。軸的結(jié)構(gòu)設計確定主軸的各段的長度，盡可能使其結(jié)構(gòu)緊湊，同時還要保證，轉(zhuǎn)子以及帶輪、飛輪、軸承所需要的裝配和調(diào)整的空間，也就是說，所確定的軸的各段長度，必須考慮到各零件與主軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的間隙。前面已經(jīng)通過設計計算，得到轉(zhuǎn)子、飛輪、帶輪的大體尺寸，所以軸的長度也可大致確定了。軸的結(jié)構(gòu)與裝配如圖 4.5 所示。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（1） 軸的最左端 A-B 軸段是裝帶輪故取 d=35mm，它的左端用軸端擋圈定位，右端用套筒軸向定位。（2） 初步選擇滾動軸承。因軸承同時承受徑向力和軸向力，而且軸比較長，會產(chǎn)生彎矩，如果選用一般滾動軸承則會卡死，故選用調(diào)心滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d=35mm,選擇軸承 22215C/W33，其尺寸為,故 ，而 。右邊采用dDT75m130???75BCdm??30BClm??軸肩軸向定位，查得 22215C/W33 型軸承的定位軸肩高度為 h=4.5mm,故取。84C?右端滾動軸承也采用軸肩軸向定位，故取 ， ，75GHd??30GHl??。EFdm??（3） 取安裝在錘架和圓盤處的軸段 D-E 的直徑 ；在 D-E 軸1DEm?段上有 7 個錘架和左右 2 個圓盤，相鄰兩個用套筒進行軸向定位，轉(zhuǎn)子長度大約是 1000mm,進行初步估算取轉(zhuǎn)子長度為 ，左端用圓螺母加止動956DEI??墊片進行軸向定位，右端用軸肩軸向定位，軸肩高度 h0.07d,故取 h=10mm,則軸環(huán) E-F 處直徑 ,軸環(huán)寬度 b1.4h,取 。120EFdm??20EFIm?（4） 考慮到錘頭與機架壁要保持一定距離，軸承座在安裝時要保留一定的安裝空間，故取 。3cdFGl?至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。軸上零件的軸向定位第 頁帶輪、錘架與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查得平鍵截10DEdm??面 b×h=28mm×16mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 18mm,同時為保證錘架與軸配合有良好的對中性，故選擇錘架輪轂與軸的配合為 ；同樣，帶輪與軸的連76HK接，選用平鍵為 12mm×8mm×180mm,帶輪與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 k6。確定軸上圓角與倒角尺寸取軸肩倒角為 2× ，各軸肩處的圓角半徑為 R2mm。?45軸的彎扭合成強度計算在進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體載荷和應力情況，采用相應的計算方法，并恰當?shù)倪x擇其許用應力。根據(jù)計算原則，對于傳動軸（僅僅或主要承受扭矩）按照扭矩強度條件進行計算，對于心軸（只承受彎矩）應該按照彎曲疲勞強度進行計算，對于該主軸，既承受扭矩還承受彎矩，是一個轉(zhuǎn)軸，所以必須進行彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應該進行疲勞強度的精確校核。先按照彎扭合成強度條件進行計算：通過對該主軸的結(jié)構(gòu)設計，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上的零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置已經(jīng)確定。軸上的載荷可以求得，因此可以按彎扭合成強度條件對該主軸進行強度的校核計算軸上受的載荷是由軸上的零件傳來的，所以，計算時，可以將軸上的分布載荷情況簡化為集中力。其作用點可以一律簡化，取為分布載荷的中點，作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度的中點算起，通常把當作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關(guān)。第 頁圖 3.6 軸的載荷分析圖從圖 3.6 軸的載荷分析圖可看出軸在 C 處所承受的載荷最大，所以此處就是最危險截面。由于錘式破碎機外載荷很難確定，故一般可按前聯(lián)邦德國海因利希.啊.莫林算式計算，作用在軸子主軸上的相當彎矩（N.m）：2dknM??式中 ——作用在主軸上的彎矩， ， N.m；k18kRMG?——轉(zhuǎn)子總質(zhì)量，N；RG——作用在主軸上的扭矩；nM由 pro/e 分析——質(zhì)量屬性計算得轉(zhuǎn)子質(zhì)量 =10.9× N；RG610所以 = = =1.36× N.m。k18RG60.91?60由 公式L12L3T第 頁nM950p??得： 923× N.m。Mn=9550*15*1000/250=573*103N.m31作用在主軸上的相當彎矩：Md=((1.36*106)2+(0.573*106)2)0.5=1.49× N.m610按彎扭合成應力校核軸的強度綜上所述，按照彎扭合成強度條件進行軸的強度校核計算：進行具體的校核計算時，只需要校核軸上的承受的最大彎矩以及扭矩的剖面（即危險剖面）的強度。 631.490.CcMMpaW??????按表對于 45 號調(diào)質(zhì)鋼，在承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力。故安全。??15cap?＞提高主軸疲勞強度的途徑在零件的設計階段，除了采取提高其強度的一般措施之外，還可以通過以下一些設計措施來提高其疲勞強度：①盡可能的降低該主軸上的應力集中的影響。這是提高其疲勞強度的首要措施和主要的途徑。而主軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變（比如軸肩）是應力集中的結(jié)構(gòu)根源，因此，為了降低應力集中，應該盡量減小零件（即該主軸的）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變使其變化盡可能的平滑和均勻。為此，要盡可能的增大過渡處的圓角半徑；同一段軸上相鄰截面處的剛性變化應盡可能的小等等。在不可避免的要產(chǎn)生較大的應力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減荷槽來降低應力集中的影響。②選用疲勞強度高的材料和規(guī)定能夠提高材料疲勞強度的熱處理方法和強化工藝。③提高主軸的表面質(zhì)量。比如將處在應力較高區(qū)域的主軸表面加工得較為光潔?；蛘?，如果，有的軸段，工作在腐蝕性介質(zhì)中，則要對該軸段規(guī)定適當?shù)谋砻姹Ｗo。④盡可能地減小或消除主軸表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長其第 頁疲勞壽命有著提高材料性能更為顯著的作用。因此，對于重要的軸段，在設計圖紙上應規(guī)定出嚴格的檢驗方法和要求。⑤降溫、減載荷，對于發(fā)熱摩擦副的軸頸采取降溫設計，也可顯著提高其疲勞壽命。因為主軸是一個轉(zhuǎn)動件，所以，在低應力下運轉(zhuǎn)一定周數(shù)后，再逐步提高到設計的應力水平。3.2.3 軸承的選擇軸承的功用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。由于破碎機軸承的工作條件是長期性工作，溫度高，所以必須要求一種高度標準化的部件；由于破碎機工作時軸承所承受的沖擊載荷比較大，故宜選用調(diào)心滾子軸承。查有關(guān)軸承的手冊，根據(jù) d3=80mm選得型號為 3622 的軸承，根據(jù)破碎機軸承的當量載荷 P 及徑向額定動載荷值，可確定調(diào)心滾子軸承型為 3622 的合適。為了便于軸承在主軸上的安裝和拆卸，必須考慮到軸承座有剖分面，這樣就不必考慮沿軸向安裝和拆卸軸承部件，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承了。破碎機軸承的安裝因需密封，所以用熱套法，將軸承放入油池中加熱至80℃～100℃，然后套裝在軸上．由于破碎機的軸承通常都在高速、高溫條件下工作，故采用油潤滑，油潤滑的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，潤滑可靠，且具有冷卻散熱和清洗的作用。缺點是對密封和供油的要求較高，而采用的密封裝置是用擋油盤。因為擋油盤隨軸一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速越高密封效果越好，它可防止軸承中的油泄出，又可防止外部油流第 頁沖擊或雜質(zhì)侵入。由于滾動軸承承受的軸向力合徑向力都比較大，轉(zhuǎn)速 n=930r/min，而且軸式細長軸，產(chǎn)生彎矩，所受較大震動，考慮以上原因，滾動軸承采用油潤滑，軸承座的結(jié)構(gòu)如圖 4.8 所示，軸承座的右端用迷宮密封大帶輪的結(jié)構(gòu)設計圖 4.9 大帶輪的結(jié)構(gòu)由于大帶輪基準直徑 d=200mm，有 2 根 V 帶，所以采用輪輻式，鑄造成型。帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 3.9 所示。3.2.4 箱體的結(jié)構(gòu)設計一臺機器的總重量當中，機座和箱體等零部件的重量占很大的比例。同時在很大程度上影響著機器的工作精度以及抗振性能。所以，正確合理的選擇機座和箱體的材料，并且正確合理的選擇其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，是減小機器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料。提高工作精度等重要途徑。由于箱體結(jié)構(gòu)尺寸比較大，采用焊接方法制造箱體。焊接成型能化大為小，以小拼大，特適合制造大型的金屬結(jié)構(gòu)和機器零件。原料用 15mm 的鋼板。箱體分為機座和機蓋，機座主要是承受各零件的重量，機蓋主要受物料的打擊，通過村板傳遞到機蓋上。機座是由 4 塊長方形板料焊接成一個長方體，上面四周焊接有法蘭盤，連接機蓋；第 頁機蓋和機座的結(jié)構(gòu)基本相同，上面開有進料口，兩側(cè)壁也開有檢修門，上面開有一門，打擊板就是從這里進入，靠裝置(2)和螺栓固定。所有村板用螺栓連接在箱體上。打擊板的作用是承受被錘頭擊出的物料在其上破碎，同時又將碰撞破碎后的物料重新彈回破碎板，再次破碎。為達到排料面積大、成品率高、低能耗，我將打擊板設計。大粒度的物料在錘頭的作用下被拋射到上腔打擊板上，進撞擊后粉碎，部分粉碎后符合粒度要求的物料可直接排出，因此增加排料面積，避免了物料在機器的過度粉碎，提高了成品率，又減少其在機器中停留的時間，減少了機器的運行負荷，降低能耗。傳動方式的選擇與計算該部分的設計主要體現(xiàn)在 V 帶輪的設計上，帶輪的結(jié)構(gòu)型式，主要由帶輪的基準直徑選擇。其基準直徑又與相連接的電動機的型號有關(guān)。根據(jù)前面對電動機功率的計算，以及轉(zhuǎn)速的要求，選用型號是 Y160M-4 的電機。滿載轉(zhuǎn)速1480r/min，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min。因為要求的大帶輪的轉(zhuǎn)速是 250r/min，所以，傳動比 i=1460/250=5.84。(1) 確定計算功率 caP查得工作情況系數(shù) =1.1，故AK15=20KW 1.49026kWca???（2） 選擇 V 帶的帶型根據(jù) 、 選用 D 型。caP1n第 頁(3)確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速 vd1) 初選小帶輪的基準直徑 。取小帶輪的基準直徑l=80mm。dl2) 驗算帶速 v。按公式驗算帶的速度d135148027.5/606nms????因為 5m/sv30m/s，故帶速合適。3) 計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)公式，計算大帶輪的基準直徑 2d=i =5.81×80=467.2mm 2d1選圓整為 =465mm。（4） 確定 v 帶的中心距 a 和基準長度 dL1） 根據(jù)公式，初定中心距 =1500mm02）計算帶所需的基準長度2101204dddLaa（ － ）π≈ ＋ （ ＋ ） ＋25603534m1???????（ ）（ ）選帶的基準長度 =4500mm。dL3） 計算實際中心距 a。 002da－≈ ＋=3204501=132m?－＋（5） 驗算小帶輪上的包角 1?12157.380()da????.(563).90???? ?第 頁（6） 計算帶的根數(shù) z1）計算單根 V 帶的額定功率 。rP由 =80mm 和 =1480r/min，查 得：1d1n=15.63kw。0P根據(jù) =1480r/min，i=5.84 和 V 型帶，查得 =4.45kw。1 0P?查得 ，得 ，于是0.9K??0.93L?()rPK????(4-9)=(4.45+8.45) ×0.99×0.93=11.88kw2) 計算 V 帶的根數(shù) z。20/11.88≈1.7 126.85carPz?圓整，取 2 根。第 頁4 三維建模及動畫制作4.1 三維建模Pro/E 設計軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司 PTC 的重要產(chǎn)品，在三維造型軟件領域中有著龍頭地位，主要功能主要包括零件設計、圖面布置、特征定義、二維繪圖、繪圖符號庫、機械設計、板金設計、曲面實體設計、裝配設計、模架數(shù)據(jù)庫、三維實體造型，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。這一軟件系列構(gòu)成了機械 CAD 的基礎，是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，可直接計算幾何體的面積和體積、慣性矩、重量、重心，對物體之間的干涉體積、慣量、體積特性、面積特性都很容易計算出來，參數(shù)化使得設計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。應用 PRO/E 軟件幾何特征的建模，三維實體模型建好后，按產(chǎn)品的實際裝配步驟對所建的實體模型進行虛擬裝配。裝配件可以用于觀察零件裝配情況，檢查零件干涉。實體建模PRO/E 實體建模過程中最常見的命令主要包含拉伸、回轉(zhuǎn)、打孔、倒角以及陣列鏡像等四種。1. 拉伸4.1 粉碎機架單步的拉伸需先草繪拉伸截面，而草繪的截面必須是封閉的曲線，我們在繪圖時可以打開“ 著色封閉環(huán) ”進行提示，以確保繪制曲線為封閉曲線；第 頁截面繪制結(jié)束后點擊右下角 ，然后根據(jù)需要輸入拉伸距離（或拉伸到指定面、到下一曲面等）——拉伸結(jié)束。2. 回轉(zhuǎn)草繪回轉(zhuǎn)截面（與拉伸草繪相同）——輸入回轉(zhuǎn)角度——回轉(zhuǎn)體成型3. 陣列1）沿著某一方向陣列；（數(shù)量+間距）2）沿著軸向陣列；（數(shù)量+角度）第 頁3）先組合在陣列；（可以滿足多個零件同時陣列）4）陣列結(jié)束。4. 總裝總裝遵循的原則是：先定基準組件，再按照自下而上，自內(nèi)而外的順序裝配。4.2 粉碎機篩片第 頁圖 4.3 粉碎旋轉(zhuǎn)機構(gòu)圖 4.4 箱蓋部分第 頁圖 4.5 箱蓋部分4.2 動畫制作在 ProE 中，動畫的形式主要有下面的幾種：伺服電動機驅(qū)動的動畫（Servo Motor），關(guān)鍵幀動畫（Key Frames），視圖轉(zhuǎn)換動畫（View@Time），透明度變化（Transparency@Time）和顯示方式變化（Display@Time）。 通過這幾者的單獨作用或組合作用就可以生成 ProE 的動畫。在講解動畫之前，我們需要了解一下在動畫中要使用的關(guān)鍵術(shù)語：主體（Body：也就是裝配中沒有相對運動的零件或子裝配組合。一個主體可以有多個零件或子裝配。關(guān)鍵幀（Keyframes）：實際就上在動畫過程中起到重要位置指示作用的快照（Snapshot）。在關(guān)鍵幀系列中通過在相鄰的關(guān)鍵幀中進行插值計算得到其他幀。? 回放（PlayBack）：就是制作完成的動畫的重復播放。主體鎖定（Body-Body lock）：在拖動的過程中維持相對固定的多個主體間的約束關(guān)系，這時它們的行為和一個主體（Body）是一樣的。在主體定義中，你可以定義要和地面相對運動的主體。而拖動則是為關(guān)鍵幀系列中的關(guān)鍵幀作準備。快照可以構(gòu)成序列中的關(guān)鍵幀。在關(guān)鍵幀序列中我第 頁們可以通過關(guān)鍵幀和時間的搭配來生成一個關(guān)鍵幀序列動畫。主體鎖定是定義在拖動過程中不發(fā)生相對運動的主體的集合。伺服電機中可以定義產(chǎn)生運動的伺服電機視圖轉(zhuǎn)換動畫利用不同的視角變化來產(chǎn)生動畫透明度變化利用模型顏色的透明度隨時間的變化來產(chǎn)生動畫顯示變化則利用模型的顯示樣式隨時間的變化過程來生成動畫。首先在裝配時候，旋轉(zhuǎn)部分采用銷釘連接，再在 proe 中的機構(gòu)工具中選擇如圖機構(gòu)，添加電機驅(qū)動等，得到如圖所示的模型。