《機械畢業(yè)設計（論文）-沖擊式破碎機設計【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械畢業(yè)設計（論文）-沖擊式破碎機設計【全套圖紙】（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 摘 要 沖擊式破碎機是廣泛運用于特硬、中硬及磨蝕性物料的粗碎與細碎作 業(yè)的高效破碎機械設備。在設計初，先查閱資料，了解了沖擊式破碎機在 國內(nèi)外的現(xiàn)狀。然后按照破碎機的一般設計步驟進行了以下設計：破碎機 總體方案確定及主軸等主要零件結構參數(shù)的計算和選擇；破碎機工作參數(shù) 的計算；破碎機結構設計；破碎機的受力分析和主要零部件的強度校核。 最后完成破碎機裝配圖，主要部件及零件圖，設計說明書一份。 關鍵詞：沖擊式破碎機；傳送帶；葉輪；軸 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 2 Abstract The impact crusher is widely used in special har

2、d, hard and abrasive materials, rough broken and mechanical crushing operations efficiency impact crusher. Through this graduation project, to study on the consolidation of book knowledge. Early in the design, to inspect the information about the impact crusher at home and abroad. Then follow the im

3、pact crusher of the general design steps of the following design: the overall plan of impact crusher and calculation and choice of the main shaft and the other major parts to determine structural parameters; the calculation of impact crusher working parameters; impact crusher structural design; chec

4、k of the stress analysis and strength of major components. Finally complete a assembly drawings of impact crusher, parts diagram , the design of a paper. Key words: impact crusher; conveyor belt; impeller; shaft 3 目 錄 摘摘 要要 ABSTRACT 第 1 章 緒 論 1 1.1 選題背景1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2 1.3 歷史發(fā)展過程與未來發(fā)展方向3 第 2 章 破碎機的總體方

5、案設 計5 2.1 沖擊式破碎機的總體方案設計5 2.2 沖擊式破碎機的結構7 2.3 沖擊式破碎機的工作原理9 2.4 沖擊式破碎機的特點10 2.5 沖擊式破碎機的主要部件11 2.5.1 葉輪12 4 2.5.2 反擊板13 第 3 章 破碎機的結構設計與計算15 3.1 破碎機主要工作參數(shù)的確定15 3.1.1 沖擊速度的確定 15 3.1.2 沖擊時間的確定 15 3.1.3 電機功率的確定 16 3.1.4 葉輪結構參數(shù)的確 定16 3.2 破碎機主要零件設計及其參數(shù)的選定 18 3.2.1 多楔帶設計 18 3.2.2 主軸設計 20 3.2.3 軸承設計 22 3.2.4 鍵的

6、選擇與校核 24 3.2.5 反擊板設計 24 3.2.6 螺栓強度校核 25 3.3 機架設計 26 3.3.1 機架的類型、材料及制造方法選擇 26 3.3.2 機架結構的設計 27 第 4 章 破碎機的安裝和維護 30 4.1 沖擊式破碎機的安裝、調(diào)整與試運轉說 明30 4.1.1 設備的安裝 30 4.1.2 設備的調(diào)整 30 4.1.3 機器的試轉 31 4.2 沖擊式破碎機的使用與維護要求31 結 論34 致 謝35 參考文獻36 5 CONTENTS Abstract Chapter 1 Introduction1 1.1 Research background1 1.2 Dev

7、elopment Status2 1.3 The historical development and future development direction 3 Chapter 2 Crushing machine overall plan design5 2.1 Impact crusher design argument5 2.2 Impact crushers structure7 2.3 Impact crusher working principle9 6 2.4 Impact crusher features10 2.5 Main components of the impac

8、t crusher Profile11 2.5.1 Impeller12 2.5.2 The counterattack plate13 Chapter 3 Crusher structure design and calculation15 3.1 Impact crusher main working parameters of the selected counter board 15 3.1.1 Impact velocity15 3.1.2 To determine the impact of time15 3.1.3 Motor Power16 3.1.4 Impeller str

9、uctural parameters16 3.2 Parts and its parameter selection18 3.2.1 Multi wedge belt design18 3.2.2 Spindle design20 3.2.3 Bearing design22 3.2.4 The key choice and verification24 3.2.5 The counterattack plate24 3.2.6 Bolt strength checking25 3.3 Frame design26 3.3.1 Frame type, material and manufact

10、uring method choose26 3.3.2 Frame structure design27 Chapter 4 Crushing machine installation and maintenance30 4.1 Impact crusher installation, adjustment and operation30 4.1.1 Equipment installation30 4.1.2 Adjustment of the equipment30 4.1.3 Machine test switch31 4.2 Impact type crushing machine u

11、se and maintenance31 Conclusion34 Thanks35 References36 7 第 1 章 緒論 1.1 選題背景 隨著國內(nèi)需求的拉動，各地公路，鐵路等基建的投入日益增大，迫切 需要大量的砂石。為了保護生態(tài)平衡，國家明文禁止擅自開挖天然砂 （清理河道除外）， 天然砂供量大大跟不上需 求。因此，機械制砂機器 的開發(fā)和和設計就十分必要。鑒于機械制砂是巖石爆破后，經(jīng)機械破碎或 卵石經(jīng)機械破碎并篩分而成的，其強度等性能都較天然砂優(yōu)越。另一方面， 有些金屬與非金屬礦山在采礦與加工過程中，產(chǎn)生出大量尾礦，迫切需要 8 綜合利用。故生產(chǎn)機械制砂代替天然 砂是一個必然趨勢。

12、一方面可以使大 量的尾礦和卵石可利用，另一方面可 通過機械加工，生產(chǎn)出質量好，能適 應各種標號混凝土的需要。實踐也證明，機械制砂無論在物理性能還是化 學性能上都優(yōu)于天然砂。我國的機械制砂技術和設備的研究和研發(fā)工程起 步較晚，發(fā)展較緩慢，一些大型水利工程建設中使用人工砂，其關鍵的制 砂設備不少是國外引進的。國內(nèi)的機械制砂設備開發(fā)與國外先進水平相比 還存在一定差距。 目前，在國內(nèi)采石場成套設備用做二破或細破的設備主要是細碎鄂式 破碎機、臥式?jīng)_擊式破碎機或圓錐破碎機。采石場成套設備主要為修建高 等級（高速）公路等工程項沒提供高品質（立方形顆粒含量80%）各種 粒級的骨料。細碎鄂式破碎機和圓錐破碎機在

13、實際使用中存在的主要問題 是產(chǎn)品中立方形顆粒含量偏低，而且前者的處理能力也較小，不能適應日 益發(fā)展的市場要求。臥式?jīng)_擊式破碎機雖然具有處理能力大、立方形顆粒 含量高等優(yōu)點，但機器的磨耗較高，特別是破碎硬物料一時更顯突出。近 十年來，國外逐步采用沖擊式破碎機作二破和細破，與細碎鄂式破碎機， 其在工作原理上顯得更為合理，除了具有更大的處理能力、高含量的立方 形顆粒外，設備磨耗也有所改善，市場前景逐年看好 1。 本次畢業(yè)設計通過對沖擊式破碎機進行研究和設計，能夠極大的鞏固 機械專業(yè)基本理論和專業(yè)理論知識，并應用于實際情況下的設計和制造中。 還能夠培養(yǎng)我由實際生產(chǎn)情況出發(fā)分析、解決機械方面問題的能力和

14、動手 能力以及在機械設計過程中的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力，同時我也了解目前整 個礦山機械制造行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，為畢業(yè)后可能從事礦山機械制造 行業(yè)打下一定的基礎。 并且拓寬了自己的眼界，使得 自己今后的工作前 景更加樂觀 。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 20 世紀 90 年代開始引進沖擊式破碎機，目前技術上還與國外 有較大的差距。仍采用硬質合金和高鉻鑄鐵材料作為耐磨材料，質量不穩(wěn) 定，易腐蝕和磨損，且易被金屬件擊碎。國內(nèi)機型破碎比較小只能作為三 級或四級破碎設備使用。葉輪直徑上國內(nèi)規(guī)格很少，故國內(nèi)高端市場，如 9 規(guī)模較大的砂石場仍是進口設備占多 數(shù)。 國內(nèi)外破碎機械存在差距的原因很多，其中市

15、場需求不同是造成差距 的客觀原因。國正處于大規(guī)模的基本建設時期，各地對砂石料的需求劇增， 引起投資砂石場熱，遍地開花的砂石場往往規(guī)模小，只求上馬快、投資少。 供不應求的市場使粗制濫造、技術水平低下、耗能高、污染環(huán)境嚴重的產(chǎn) 品紛紛進入。而這些設備只能以低價來占領市場。因此與國際上先進水平 差距明顯 。 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（例如幾乎沒有一 家制造商具備巖石實驗室），又缺少先進技術支撐，自主產(chǎn)權的開發(fā)力量 十分薄弱。因而近 10 年來，國內(nèi)破碎機械企業(yè)不是相互仿制就是測繪國 外產(chǎn)品，以此作為更新?lián)Q代的主要手

16、段，技術進步甚慢。 盡管國內(nèi)外破碎設備差距很大，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，紛紛開拓本國以外的市場，而且作為傳統(tǒng) 工業(yè)在資金、人才等方面獲得新的投入甚少，因此，近年來兼并重組頻繁， 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，產(chǎn)學研相結合， 同行企業(yè)合作與分工，加大科研投入，一定能克服技術上的差距，使我國 的破碎設備產(chǎn)品更好的進入國內(nèi)外市場 。 隨著經(jīng)濟的增長，各種金屬與非金屬礦、水泥廠、建筑、砂石冶金等 行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，沖擊式破碎機在其發(fā)展中占有十分重要的地位和作 用，使其成為國民

17、經(jīng)濟的支柱行業(yè) 。 據(jù)調(diào)查分析，目前，沖擊式破碎機是礦山機械的支柱產(chǎn)品之一，是國 家建立獨立工業(yè)體系的基礎，也是衡量一個國家工業(yè)實力的重要標志。其 為煤炭、金屬和非金屬礦山的開發(fā)提供更多的具有國際先進水平的優(yōu)質、 高效設備，滿足國民經(jīng)濟發(fā)展對能源和原材料的需要。 改革開放 30 年來，我國沖擊式破碎機械行業(yè)經(jīng)歷了引進消化吸收國 外先進技術、合作設計和制造、自主設計的發(fā)展道路，從產(chǎn)品開發(fā)由仿制 型向自主創(chuàng)新型轉變，經(jīng)濟的運行也由粗放型向效益型轉變。 如今，在國內(nèi)基礎工業(yè)和基礎建設大發(fā)展的拉動下，沖擊式破碎機市 10 場需求旺盛，從而促進了整個沖擊式 破碎機行業(yè)的技術進步，涌現(xiàn)了一批 具有自主知識

18、產(chǎn)權的重大新產(chǎn)品，如5X 系列新型沖擊式破碎機， VSI 系列沖擊式破碎機， PCL 系列沖擊式破碎機等，其引進國外先進的技術， 為國民經(jīng)濟建設做出了積極貢獻，同時縮小了與先進國家的差距，提升了 參與國際競爭的能力，我國礦山機械行 業(yè)在國際礦山工程建設中正在發(fā) 揮越來越大的作用。 沖擊式破碎機的發(fā)展是與人類的技術進步、現(xiàn)代科學技術和整體工業(yè) 水平息息相關，在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著重要的作用。經(jīng)濟在不斷的發(fā) 展，社會在不斷的進步，同時對沖擊式破碎機行業(yè)提出了新的要求和期望， 其面向國家經(jīng)濟建設重大需求，以科學發(fā)展觀為指導，實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持 續(xù)發(fā)展 2。 1.3 歷史發(fā)展過程與未來發(fā)展方向 1942

19、 年，德國人 Andreson 在總結了鼠籠型破碎機、錘式破碎機的結 構特性和工作原理基礎上，發(fā)明了和現(xiàn)代沖擊式破碎機結構形式類似的 AP 系列沖擊式破碎機。這種沖擊式破碎機因其有生產(chǎn)效率比較高、可以處 理種類較多的物料、形式結構上比較簡單、移動方便等優(yōu)點，而得到了迅 速發(fā)展。隨后伴隨著破碎篩分破碎理論的日益完善與技術的進一步發(fā)展， 各種各樣高性能的沖擊式破碎機開始大量出現(xiàn)。 沖擊式破碎機的發(fā)展史可以追溯到19 世紀 50 年代，當世界上第一臺 顎式破碎機誕生于美國時，不久以后隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，顎式破碎機已經(jīng) 不能滿足破碎技術的需要，于是，在顎式破碎機的基礎上，人們又設計出 了沖擊式破碎機 。

20、 沖擊式破碎機在中國的發(fā)展比較晚，到上個世紀50 年代，我國才真 正擁有破碎機。因此，我國的破碎篩分設備大都是50 年代問世的。在上 個世紀 80 年代之前，我們國產(chǎn)的沖擊式破碎機僅局限于處理煤和石灰石 之類中硬物料。直到上世紀八十年代末我國引進KHD 型硬巖沖擊式破碎 機，才填補了國內(nèi)無 高硬度破碎機空白，但技術落后國外二十多年。 與傳統(tǒng)的沖擊式破碎機相比，新型的沖擊式破碎機能破碎抗壓強度 300MPa 以上的硬物料。沖擊式破碎機在行業(yè)中銷售量大，使用范圍廣， 11 設備性能強。 總的來說，未來國內(nèi)外沖擊式破碎機的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個 方面： 第一，需要對現(xiàn)有的沖擊式破碎機結構進行改進

21、，提高沖擊式破碎機 對中硬礦石的破碎能力和設備維護的方便性，其主要集中在沖擊板、轉子 結構的改進以便于沖擊板的更換和裝卡；破碎腔的結構優(yōu)化；提高礦石的 一次破碎率和能量的利用率。 第二，研究開發(fā)具有高耐磨 、高韌性的新型沖擊板材料提高沖擊板 的使用壽命，提高生產(chǎn)率。 第三，應用現(xiàn)代機電一體化技術和現(xiàn)代控制方法（如液壓技術、電子 技術） ，不斷提高沖擊式破碎機的自動化程度，減少工人的勞動強度，提高 生產(chǎn)率。例如：應用現(xiàn)代計算機輔助設計優(yōu)化沖擊架的結構參數(shù)，提高對 能量的利用率和礦石的一次破碎率。 第四，為適應市場和客戶的需要，使沖擊式破碎機向系列化、規(guī)格 化、大型化發(fā)展。 第五，堅持技術創(chuàng)新，逐

22、漸擺脫對產(chǎn)品的單一引進和模仿 3。 第 2 章 破碎機的總體方案設計 2.1 沖擊式破碎機的總體方案設計 沖擊式破碎機的設計方法很多，按物料給入破碎的形式可分為葉輪給 料、瀑落給料、雙給料三種類型。按破碎腔的形式可分為物料自然床層型、 金屬剛性內(nèi)襯型、格柵型。按葉輪的形式，可分為圓形葉輪和帶沖擊板的 三角形葉輪。按葉輪的通道可分為雙通道型、三通道型、四通道型和多通 12 道葉輪。按葉輪有無上盤可分有上 盤型的閉式葉輪、無上盤的開式葉 輪。 按在破碎腔內(nèi)葉輪的個數(shù)可分 為單葉輪型、雙葉輪型和多葉輪型。按 物 料的循環(huán)方式，可分為物料內(nèi)循環(huán)型和物料外循環(huán)型 4。 （1） 葉輪給料物料全部通過葉輪加

23、速，以高速進入破碎腔，這是沖 擊破碎機的最基本形式，國內(nèi)外均普遍采用，其它類型的沖擊破碎機均為 在此基礎上的變種。 （2） 瀑落給料進入破碎腔的物料，除部分通過葉輪被加速外，還有 另一股料直接進入破碎腔，此機型可獲得更大的通過能力，可獲得比葉輪 給料在相同的能耗下更多的產(chǎn)品，兩股料之間存在一個合理的分流比。 （3） 雙給料將小于某一尺寸的物料進入葉輪加速后進入破碎腔，將 大于某一尺寸的物料直接給入破碎腔，形成硬襯，反射葉輪發(fā)出的物料， 增加了給入破碎機的粒度及通過量，使破碎機的使用范圍更寬，可省去二 破，進一步降低能耗和投資，簡化工藝。 （4） 物料自然床層型 (渦動破碎腔 )為一有下底的環(huán)形

24、腔體，物料靠 自然休止角堆積在下底上，形成一個從下到上逐步擴大的倒錐型腔體，具 有一定速度的物料沖擊在此床層上，產(chǎn)生摩擦、劈裂和磨削，使之產(chǎn)生大 量細粉。 （5） 金屬剛性內(nèi)襯型 (反擊板、顆板 )，在破碎腔下正對葉輪發(fā)射口 方向，安裝耐磨、耐沖擊的金屬內(nèi)襯，形狀有倒錐形、圓柱面形、內(nèi)齒面 形和與發(fā)射方向垂直布置形。主要用于韌性較大的物料或混合料的分別破 碎。 （6） 格柵型在破碎腔的下底板，開有一定尺寸的孔，或使用強度好 的篩網(wǎng)，使腔內(nèi)合格的細粉盡快排出，大塊物料駐留底部形成承受物料沖 擊的硬性襯墊，消除了物料自然床層中的軟墊層，可以防止在腔內(nèi)沖擊頻 率低時，由于物料均在料層上，空中撞擊次數(shù)

25、少而影響破碎效果。但由于 腔底上的孔易于堵塞，往往不能發(fā)揮其功能。 （7） 圓葉輪型為立式?jīng)_擊破碎機最基本形式，其上部具有供物料進 人的開口，下部與傳動裝置相連，圓周方向有若干個供發(fā)射物料的通道， 形狀為有利于物料駐留的彎臂形，使葉輪通道不受磨損。 （8） 二角葉輪具有三個發(fā)射物料通道的葉輪，除保留圓形葉輪的通 13 道外，其余部分用三塊可更換的沖 擊板代之，將返回葉輪的物料給予 有 力的打擊，改善了破碎效果，但 磨損較大。 （9） 兩通道葉輪在葉輪的圓周方向對稱設置兩個物料發(fā)射通道，用 于小型的沖擊破碎機。由于轉速較高，同樣有較高的能量密度。 （10） 三通道葉輪在葉輪的圓周方向均布三個形狀

26、相同的物料發(fā)射通 道，用于大中型的高速立式破碎及小型低速沖擊破碎。 （11） 四通道葉輪在葉輪圓周方向設置四個對稱的物料發(fā)射口，用于 大型低速沖擊破碎。 （12） 多通道葉輪用于磨蝕性低的物料粉碎，一般不設計成自襯，而 帶有反擊板。 （13） 有上盤葉輪一般立式?jīng)_擊破碎機采用的葉輪均由上盤、下盤、 葉片和發(fā)射刃邊組成，外部堆焊耐磨層，用于給料小于60mm 的物料。 （14） 無上盤葉輪沒有上盤和外部堆焊耐磨層，用于給料較大的物料 破碎，給料可達到 100mm500mm，破碎腔采用剛性襯板。 （15） 單葉輪型是立式?jīng)_擊破碎機最常用的形式，結構簡單，易加工、 制造和維修。 （16） 多葉輪型的物

27、料從上一個葉輪發(fā)射出，進行一次沖擊，再進入 下一道葉輪重新被加速，獲得再次或多次沖擊，一般下一道葉輪直徑大于 其上部葉輪的直徑，從而使物料受沖擊的強度越來越大，可獲得更大的破 碎比。 （17） 物料外循環(huán)是物料在破碎機內(nèi)進行破碎，失去動能后，由排料 口排出，排出物料的粒度還不能百分之一百滿足要求，一般有 30%50%的 料要返回破碎機的葉輪重新被加速，此時需要一個分級設備將合格成分分 離出來，目前國內(nèi)外的立式破碎機均采用外循環(huán)。 （18） 物料內(nèi)循環(huán)則在破碎機內(nèi)部設置分級裝置和能將大塊提升到葉 輪的提升系統(tǒng)，在破碎機的內(nèi)部將合格的物料選出并排出破碎機外，而將 大塊物料重新送入葉輪。 比較各種結

28、構，并滿足任務書的要求選擇： 葉輪結構從給料粒度上選用有上盤葉輪，葉輪數(shù)選用最常見的一個即 可，從磨損上考慮選用圓型葉輪。通道數(shù)選用三通道數(shù)。給料方式選用最 14 普通的給料方式 葉輪給料，由破 碎物料為鵝卵石破碎腔選用金屬剛 性 內(nèi)襯型。 2.2 沖擊式破碎機的結構設計 沖擊式破碎機用途：本產(chǎn)品廣泛應用于各種礦石、水泥、耐火材料、 鋁凡土熟料、金剛砂、玻璃原料、機制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣， 特別對碳化硅、金剛砂、燒結鋁礬土、美砂等高硬、特硬及耐磨蝕性物料 比其它類型的破碎機產(chǎn)量功效更高。 沖擊式破碎機的結構：沖擊式破碎機主要由進料斗、分料器、渦動破 碎腔、葉輪體、主軸總成、底座、傳動裝

29、置及電機等七部分組成，如圖 2-1 所示。 1. 進料斗 進料斗的結構為一倒立的棱臺體（或圓筒體） ，進料口設置耐磨環(huán)， 從給料設備的來料經(jīng)給料斗進入破碎機。 2. 分料器分料器 安裝在渦動破碎腔的上部，分料器的作用就是將從給料斗來料進行分 流，使一部分物料經(jīng)由中心入料管直接進入葉輪被逐漸加速到較高速度拋 射出去，使另一部分物料從中心入料管的外側，旁路進入渦動破碎腔內(nèi)葉 輪的外側，被從葉輪拋射出來的高速度物料沖擊破碎，不增加功率消耗， 增大生產(chǎn)能力，提高破碎效率。 3. 主軸總成 主軸總成安裝在破碎機底座上，用以傳遞電動機經(jīng)由三角皮帶傳來的 動力及支撐葉輪旋轉運動。主軸總成由軸承座、主軸、軸承

30、等組成。 4. 渦動破碎腔 渦動破碎腔的結構形狀為上、下兩段圓柱體組成的環(huán)形空間，葉輪在 渦動破碎腔內(nèi)高速旋轉，渦動破碎腔內(nèi)也能駐留物料，形成物料襯層，物 料的破碎過程發(fā)生在渦動破碎腔內(nèi)，由物料襯層將破碎作用渦動破碎腔壁 隔開，使破碎作用僅限于物料之間，起到耐磨自襯的作用。觀察孔是觀察 葉輪流道發(fā)射口處耐磨塊的磨損情況及渦動破碎腔頂部襯板的磨損情況， 破碎機工作時必須將觀察孔密封關嚴。分料器構形狀為上、下兩段圓柱體 15 組成的環(huán)形空間，葉輪在渦動破碎 腔內(nèi)高速旋轉，渦動破碎腔內(nèi)也能 駐 留物料，形成物料襯層，物料的 破碎過程發(fā)生在渦動破碎腔內(nèi)，由物 料 襯層將破碎作用渦動破碎腔壁隔開，使破碎

31、作用僅限于物料之間，起到耐 磨自襯的作用。觀察孔是觀察葉輪流道發(fā)射口處耐磨塊的磨損情況及渦動 破碎腔頂部襯板的磨損情況，破碎機工作時必須將觀察孔密封關嚴。分料 器固定在渦動破碎腔的上部圓柱段。葉輪高速旋轉產(chǎn)生氣流，在渦動破碎 腔內(nèi)通過分料器、葉輪形成內(nèi)部自循環(huán)系統(tǒng)。 5. 葉輪結構 由特殊材料制作的一空心圓柱體，安裝在主軸總成上端軸頭上，用圓 錐套和鍵聯(lián)接傳遞鈕距，高速旋轉，葉輪是立式?jīng)_擊破碎機的關鍵元件。 物料由葉輪上部分料器的中心入料管進入葉輪的中心。由葉輪中心的布料 錐體將物料均勻的分配到葉輪的各個發(fā)射流道，在發(fā)射流道出口，安裝有 特殊材料制成的耐磨塊，可以更換。葉輪將物料加速到60m/

32、s75m/s 速 度拋射出去，沖擊到渦動破碎腔內(nèi)的物料襯層，進行強烈的自粉碎，在錐 帽和耐磨塊之間裝有上、下流道板，保護葉輪不受磨損。 6. 傳動裝置 采用單電機或雙電機驅動的皮帶傳動機構 (75kW 以上，為雙電機傳 動)，雙電機驅動兩臺電動機分別安裝在主軸總成兩側，兩電機皮帶輪用皮 帶與主軸皮帶輪相連，使主軸兩側受力平衡，不產(chǎn)生附加力矩。 7. 底座 底座渦動破碎腔、主軸總成、電動機、傳動裝置均安裝在破碎機底坐 上，底座結構形狀，中部為四棱柱空間，四棱柱空間的中心，用于安裝主 軸總成，兩側形成排料通道。雙電動機安裝在底座縱向兩端，底座可安裝 在支架上，也可直接安裝在基礎上。 8. 支架 根

33、據(jù)破碎機工作場所不同 露天作業(yè)或室內(nèi)作業(yè)，可以考慮配置支架 或不配置支架。 9. 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 本設計采取特級集中潤滑方式，潤滑部位為主軸總成上部軸承和下部 軸承兩處，為使注油方便，用油管引到機器外側，用于油泵定期加油 5。 16 1-給料斗；2-分料器；3-葉輪；4-渦流破碎腔；5-電動機； 6-主軸總成；7-機架；8-排料斗 圖 2-1 沖擊式破碎機結構圖 2.3 沖擊式破碎機的工作原理 如圖 2-2 所示，物料由輸送設備連續(xù)均勻地送入破碎機的給料斗，再 進人緩沖漏斗，由于緩沖漏斗的特殊結構，物料在斗內(nèi)部分通過導料筒進 人葉輪，部分由緩沖漏斗外進人渦流破碎腔。物料在破碎機的葉輪內(nèi)，由

34、于分料錐及葉輪的高速旋轉、離心力的作用使物料被分配到各個發(fā)射通道 內(nèi)，并在極短的時間內(nèi)被加速到70m/s100m/s，向著外周的物料或從物 料襯(靠物料自然安息角等因素形成 )反射回落的物料噴射，從而產(chǎn)生強烈 的撞擊和磨削作用。同時由于物料襯向上的提升物料作用，物料在破碎腔 內(nèi)會自然形成相互摩擦，物料之間的碰撞機率較高，使得物料反復經(jīng)過數(shù) 次的撞擊，達到劇烈的破碎效果 6。 17 1-轉子； 2-葉輪； 3-機架； 4-反擊板； 5-空氣循環(huán)裝置； 6-給料斗； 7,8-給料筒 圖 2-2 沖擊式破碎機原理圖 分析沖擊式破碎機的破碎作用，主要有： （1） 葉輪內(nèi)破碎 進入葉輪內(nèi)部的物料，由分料

35、錐分入葉輪的各個發(fā)射通道內(nèi)。物料之 間相互擠壓，摩擦形成一定的破碎，如圖2-3 所示。 （2） 與反擊板碰撞 物料經(jīng)過葉輪加速后，從發(fā)射通道高速飛出與反擊板發(fā)生碰撞反彈， 強烈的碰撞使物料發(fā)生破碎。 （3） 物料之間碰撞 物料與反擊板碰撞后反彈，在破碎腔內(nèi)形成不規(guī)則飛濺。物料與物料 之間發(fā)生碰撞，使物料逐漸破碎減小。 2.4 沖擊式破碎機的特點 沖擊式破碎機具有優(yōu)點很多，大致可分為以下幾點： （1） 機器的適用范圍寬 沖擊式破碎機的給料粒度不斷的加大，使其從以往的只能用于第三級 甚至第四級破碎工藝發(fā)展到可以在二級等中破工藝被選中。 18 圖 2-3 物料在葉輪內(nèi)的破碎簡圖 （2） 機器的使用壽

36、命長 沖擊式破碎機采用石打石破碎理論使破碎物料對機器的磨損降低，提 高了反擊板等零件的使用壽命。 （3） 良好地粉塵控制 沖擊式破碎機大多采用封閉式的設計，對粉塵控制較好，比其他破碎 機械更加環(huán)保。 （4） 除此之外立式破碎機還具有生產(chǎn)效率高、破碎率高、破碎比可 變等優(yōu)點。 此外，立式?jīng)_擊破碎機易損部件的壽命仍有不足，需要繼續(xù)提高。 2.5 沖擊式破碎機的主要部件 沖擊式破碎機主要由反擊板 、葉輪和主軸裝置等部分組成。其結構特 點是反擊板分在轉子周圍一圈，轉子與反擊板之間按形成破碎區(qū)。 沖擊式破碎機機體分為上下兩部分，用鋼板和型鋼焊成。機體內(nèi)部裝 有襯板。該機有超過六十個反擊板，以圓周方式排列

37、安裝在襯板上。其實 反擊板安裝方式要求較為特別，為了使從轉子高速飛出的物料與反擊板碰 撞時效果最好。要求反擊板正面與飛來的物料垂直碰撞，使其達到最好的 破碎效果。 轉子安裝與破碎機中間的主軸上，由上下軸承以及與箱體連接的一些 零件進行支撐。電動機通過窄三角帶帶動轉子作高速回轉，物料經(jīng)過進料 口，由分料錐將物料分散到轉子的各個發(fā)射通道內(nèi)。 19 立式?jīng)_擊破碎機采用焊接的結構 件機械結構，在保證機器整體強度 及剛度的同時，可以降低設備本身 的重量和體積。 破碎機的傳動裝置視規(guī)格的大小和實際的要求，可分別采用單、雙電 機驅動，以窄 V 帶傳動，傳動功率大、效率高。 主軸與機架的連接以錐面配合，使用軸

38、向力由四點接觸的球軸承或深 溝軸承承載。 葉輪是立式?jīng)_擊破碎機的心臟部件，它由分料錐、耐磨刀頭、耐磨保 護組件等組成。由于它的高速旋轉，物料與其發(fā)生強烈的摩擦，因此在保 證葉輪整體的安全可靠的同時，需要在葉輪的內(nèi)部襯以高耐磨性能的耐磨 材料，并在結構上要把機器設計成在轉子工作時物料會自然形成料襯的 “自襯自磨 ”形式，使其易損部分只集中在耐磨刀頭處。 耐磨刀頭應該采用高鉻鑄鐵、鑲嵌硬質合金的復合耐磨材料等。處理 不同的物料可以選用不同性能的耐磨刀頭，但要進行必要的經(jīng)濟估算 7。 渦動破碎腔是物料破碎的空間位置，破碎腔的作用主要是： （1） 使物料自然形成耐磨料襯 立式?jīng)_擊破碎機的破碎腔設計分兩

39、種，有帶反擊板和不帶反擊板之區(qū) 別。一般工作條件下，物料都會在破碎腔內(nèi)自然形成物料料襯，撞擊作用 只發(fā)生在物料與物料之間； （2） 渦動作用 由于物料料襯的自然形成，轉子拋出的物料沖擊到料襯上，會向上回 轉接受下一次沖擊，周而復始，物料在破碎腔內(nèi)相互撞擊的機率遠遠大于 物料與料襯的撞擊 8。 2.5.1 葉輪 1. 葉輪直徑 葉輪的直徑在立式?jīng)_擊破碎機上是一個重要的參數(shù)，它與葉輪的轉速 組成了破碎機的主要性能參數(shù)。試驗可以得出： （1） 在滿足平衡條件要求的情況下，隨著葉輪直徑和高度的增加， 物料的通過量增大，破碎機的處理能力增大； 20 （2） 隨著葉輪直徑的增加， 破碎腔尺寸加大，人料粒度

40、可以增 大， 破碎機產(chǎn)品中相同粒極含量增 大，尤其適用于建材碎石用料； （3） 隨著葉輪尺寸的增大，葉輪質量加大，轉動慣量增大，對給料 不均勻性的適應能力增強，破碎過程中的沖擊變載荷減??； （4） 隨著葉輪尺寸的增大，破碎機高度要增大，因而支撐軸承承受 負荷的能力就要增大。 2. 葉輪轉速 在立式?jīng)_擊破碎機中的物料是在葉輪內(nèi)被強制加速后拋入破碎腔的， 葉輪轉速的確定應考慮以下幾個因素影響： （1） 轉速越高，破碎效果越好，但有一個極限； （2） 葉輪轉速與振動有著直接的關系，破碎機在制造和使用過程中， 由于加工精度和磨損等因素的影響，會導致葉輪本身的嚴重不平衡，這會 引起設備發(fā)生強烈的振動。因

41、此，要求提高葉輪轉速，制造質量、軸承承 載、動平衡等要求就得高，從而葉輪的加工成本會成倍增加； （3） 轉速與磨損密切相關，轉速太大會引起葉輪與其它易損件的磨 損加劇，增大運轉費用； （4） 轉速與物料特性一一相關，物料的硬度、脆性、易碎性不盡相 同，應該以不同的葉輪轉速區(qū)別對待。 2.5.2 反擊板 反擊板的作用是承受被葉輪加速后飛出的物料在其上沖擊破碎，并將 沖擊破碎后的物料重新彈回破碎區(qū)，也其他飛行的物料再次進行碰撞破碎。 為了使從葉輪飛出來的物料與反擊板的碰撞效果最好，故需以圖2-4 的 方式螺旋狀安裝使物料飛出后能與反擊板垂直碰撞。 其中物料的拋射角度，以及反擊板的安裝角度，都與轉子

42、的轉速等因 素有關系 9。 21 圖 2-4 與物料發(fā)射方向垂直分布的反擊板 第 3 章 破碎機的結構設計與計算 3.1 破碎機主要工作參數(shù)的選定 3.1.1 沖擊速度 22 在沖擊式破碎機中，沖擊速度是 最重要的工作參數(shù)，它影響破碎效 率、破碎比和生產(chǎn)能力。 沖擊速度 v 可用下式求得： （3-1） 2 1 3 1 6 5 v E kv 式中 kv沖擊破碎機沖擊速度系數(shù)； E礦石彈性模數(shù)， Pa； 礦石密度， kg /m3； 礦石抗壓強度， Pa。 根據(jù)破碎物料的 類型，通過參考文獻10查表選定 kv=2.02，E=100GPa，=3000kg/M3，=320Mpa ，代入公式（ 3-1）得

43、： m/s97 300010100 10320 02 . 2 2 1 3 1 9 6 5 6 v 從計算結果看，所選速度在48m/s100m/s 范圍內(nèi)，所選用的速度比 較合適。 3.1.2 沖擊時間的確定 有理論分析得： （3-2） 5 2 5 1 1t p E v RK t 式中 Kt沖擊時間系數(shù)； E礦石彈性模數(shù)， Pa； 礦石密度， kg /m3； v沖擊速度， m/s； R1物料的球半徑， m/s。 根據(jù)破碎物料的類型， 通過參考文獻10查表得選定 23 Kt=2.73，E=100GPa，=3000kg/M3。 將數(shù)據(jù)代入公式得： s10321. 0 10100 3000 97 10

44、3073. 2 4 5 2 9 5 1 3 p t 對高速攝影底片的分析，認為破碎時間小于萬分之二秒，與上式計算 相符。 3.1.3 電機功率 沖擊式破碎機處理能力與電機功率、葉輪轉速和尺寸、分流比以及物 料流動性有關。決定處理能力的主要參數(shù)是電動機功率。在葉輪直徑、轉 速一定條件下，葉輪中的物流量與功率成正比。當物料流動性增加，流量 一定時，功率 消耗量減少，小圓顆粒比大的片狀顆粒流動性好 11。 設處理能力為 Q（t/h） 、電機功率為 P（kW） 、能耗為 q（kW.h/t） ， 則電機功率： P=qQ （3- 3） 根據(jù)設計要求，采用葉輪入料， q=1.4 kW.h/t，Q=30t/h

45、，代入公式 （3- 3）得： P=1.430=42kW 3.1.4 葉輪結構參數(shù) 1. 葉輪直徑確定 葉輪直徑與破碎機處理能力和給料最大粒度有關。由于影響破碎機處 理能力的因素很多，又比較復雜，故根據(jù)給料最大粒度來確定葉輪直徑。 一般給料粒度越大，葉輪直徑也越大，反之亦然。現(xiàn)給出計算葉輪直徑 D（mm）的公式為： D=600+K（dmax-40） （3-4） 式中 K系數(shù)，K=20； 24 dmax最大給料粒度，mm，根據(jù)設計要求 dmax=35mm。 則 D=600+20（35-40）=500mm。 2. 葉輪轉速 葉輪轉速越高處理能力越大，反之亦然；葉輪轉速越高產(chǎn)品粒度越細， 但葉輪轉速越

46、高對同樣規(guī)格破碎機安裝功率也越高，葉輪磨損也越快。因 此，確定葉輪合適轉速也是一個重要問題。 根據(jù)經(jīng)驗葉輪切線速度 Vx在 5085m/s 范圍內(nèi)，初選葉輪切線速度 Vx=70m/s，故求得葉輪轉速 n（r/min）為： （3-5） D V n x 60 代入數(shù)據(jù)得： min/r2675 1050014 . 3 7060 3 n 3. 葉輪流道板安裝方式 葉輪流道板安裝方式有三種：前向流向板、徑向流道板和后向流道板。 物料在流道出口處的速度與流道板安裝角有關，由于安裝角不同，物 料的運動方向也不一樣，故從磨損角度看，前向流道板磨損較重而后向流 道板磨損較輕，徑向流道板磨損居中。綜合各種因素結果

47、，對于開式葉輪 采用徑向流道板而對閉式葉輪采用前向流道板為宜。初步設計葉輪為閉式， 所以采用前向流道板。則物料對于前向流道板，在葉輪流道出口處的速度 V 為12： （3-6） 2 1 22 r sin xu VVVV 式中 Vu轉子線速度，Vu=Ra，m/s； Vr物料的徑向速度，m/s；cos 2 1 22 xiar VRRV Ra葉輪半徑， m； Ri分料錐半徑， m。 根據(jù)計算得： m/s97m/s128 3 2 . 67 70 2 . 67 2 1 2 2 V 25 所以可以采用前向流道板，安裝角為 300。 3.2 破碎機主要零件設計及其參數(shù)的選定 3.2.1 多楔帶設計 本次設計中

48、破碎機由于需要傳動較大功率，傳動比較小，所以選擇多 楔帶來傳動。 1. 計算傳動比 i i=n1/n2 （3- 7） 式中 n1電動機的轉速，r/min； n2轉子的轉速，r/min。 即： i=n1/n2 =2970/2675=1.11 2. 確定帶輪有效直徑、 1e d 2e d 小帶輪有效直徑： 1e d mine d 如不考慮彈性滑動： 1221 / pp ddnni 式中： eep dd2 11 （3- eep dd2 22 8） 通過參考文獻13查表得： =75mm, =3mm mine d e 由表取小帶輪直徑=160mm 1e d 則： mm166321602 11 eep d

49、d mm18416611 . 1 12 pp did mm178321842 22 epe dd 大帶輪直徑取=180mm 2e d 大帶輪轉速2614r/min 180 01 . 0 116029701 2 11 2 e e d dn n 26 其誤差，故允許。 0 0 5 . 0 計算初定有效長度，選擇有效長度： 0 L e L （3- 0 2 12 2100 4 57 . 1 2 a dd ddaL ee ee 9） 初選中心距=1100mm。 0 a 則mm 2734 11004 160180 18016057 . 1 11002 2 0 L 取=2800mm e L 中心距 mm11

50、33 2 27342800 1100 a 中心距變動范圍： aa 通過參考文獻13查表取中心距調(diào)整量=34mm,=27mm 即中心距變動范圍：1106mm1167mm。a 3. 計算小帶輪包角，確定包角系數(shù) 1 K （3-10 a dd ee120 1 3 . 57180 ） 即： 00120 1 179 1133 160180 3 . 57180 3 . 57180 a dd ee 根據(jù)，通過參考文獻13查表取 0.99。 1 K 4. 確定帶長系數(shù) L K 由有效長度，取帶長修正系數(shù)=0.98。 e L L K 5. 確定帶每楔傳遞的基本額定功率和傳動比引起的功率增量 根據(jù)小輪轉速、直徑和

51、傳動比，通過參考文獻13查表可得帶每楔傳遞的 基本額定功率 P1=3.7kW, 傳動比引起的功率增量P1=0.09kW。 6. 確定帶的楔數(shù) Z （3- L11 d KKPp p Z 27 11） 4 . 11 99. 098 . 0 09. 07 . 3 42 L11 d K KPp p Z 則多楔帶的數(shù)目取 12。 7. 壓軸力 Q 的確定 帶傳遞的有效圓周力 F 為： （3- 1000 V P F d 12） m/s35m/s8 .25 100060 297016614. 3 100060 11p nd V 則 N1063 . 1 8 . 25 1042 3 3 d V P F 壓軸力

52、Q 近似求得： （3- 2 sin 1 21 a FFQ 13） 1 r r 1 K K FF FFF 12 根據(jù)小輪包角，通過參考文獻13查表取=5 1 a r K 則 N1004. 2 15 5 103 .16 1 33 r r 1 K K FF N1041 . 0 1063 . 1 1004 . 2 333 12 FFF N1045 . 2 2 179 sin1041 . 0 1004 . 2 2 sin 3 0 331 21 a FFQ 3.2.2 主軸設計 28 沖擊式破碎機的 轉子軸既要承受彎矩，又要承受扭矩，因此 選用轉 軸的形式。 軸的材料采用 45 鋼，經(jīng)過調(diào)質處 理后，其特

53、性適用于沖擊 式 破碎機轉子軸要求高耐磨性，高 強度且熱處理變形很小的特 點14。 設計主軸必須考慮到主軸上端的葉輪，從同類產(chǎn)品相比較而言，葉輪 的大概重量為 600kg，破碎機械的平衡精度等級可 通過參考文獻15查表 得為 16。 需用不平衡量： mm57 16 60 2 2675 1000 1000 Ae 安裝不平衡時的慣性力： N2680 60 2 2675572600 2 emF 轉子軸的彎矩 M： mN13134902680lFM 轉子軸的扭矩 Mn：Mn=T mN150 2675 42 9550 9550 n P T 主軸整個轉矩： （3- 2 2 ca TMM 14） （3-14

54、）式中是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn) 生應力的循環(huán)特 29 性差異的系 數(shù),本設計中因為扭轉切應力為靜應力,所以=0.6。 則 mN13161506 . 01313 2 2 2 2 ca TMM 選定軸的材料后 ,對軸的最小直 徑進行按計算： 3 1 0.1 ca b dM （3- mm55 10801 . 0 1316 1 . 0 3 3 b1 3 ca M d 15） 本設計中, 因為無法確定轉子體的實際重量，為保證轉子軸的強度足 夠，又因為轉子軸采用雙鍵來與轉子體進行連接，則轉子軸 的實際最小 直徑為： mm6011010755 0 0 0 0 實 d 選定轉子軸的最小直 徑后,還應該對

55、 其進行強度校核： b1 3 3 ca ca 61 10601 . 0 1316 Mpa W M 3.2.3 軸承設計 1. 軸承壽命計算 軸承的壽命與軸承負荷的大小有 關，工作負荷越大， 軸承的壽命越 短。即軸承的型號選擇為圓柱滾子軸承N320E 和深溝球軸承 6320。 通過參考文獻13查詢可知，立式破碎機 軸承的預期壽命 Lh按照機器 類型（每日 8h 工作的機械（利用率不高），如金屬切削機床、 連續(xù)使用 的起重機、木材加工機械、印刷機械、建材機械等）一般取 20000h30000h。 本設計中，為了保證軸承負荷有余，取 30 Lh=30000h，fp=1.8，X=0 為徑向載 荷系數(shù)，

56、 Y=0.56 為軸向載荷系數(shù)， 為徑向載荷，為軸向載荷。N2680 r FN5880 a F 則 P=fp（XFr+YFa）=1.8（0+0.565880）=5927N 軸壽命計算： h L h30000h148850 5972 10172 267560 10 60 10 3 366 h P C n L 其中是壽命指數(shù)，對于球軸承=3，對于滾子軸承=10/3。 壽命選用合乎要求。 2. 滾動軸承的軸向緊固 要想保證軸承順利工作，除了正確 選擇軸承類型和尺寸外 ，還應正 確設計滾動軸 承的軸向緊固方式。合理的 軸承軸向緊固應考慮軸在機器 中有正確的位置、防止 軸向竄動以及軸受熱膨脹后不致將軸承

57、卡死等因 素。常用的 軸承配置方法有： 雙支點單向固定（亦 稱兩端固定） ；單支 點雙向固定（亦 稱一端固定、一端游 動） ；兩端游動支承。本 設計中采 用一端固定、一端游動的方式 。 （1） 內(nèi)圈與軸的軸向緊固 內(nèi)圈緊固的常用方法有： 用軸向彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，主要用 于深溝球軸承，當軸向力不大及 轉速不高時；用螺釘固定的軸端擋圈緊 固，用于在軸端切割螺 紋有困難時，這樣緊固 可在高轉速下承受大的 軸 向力；用 圓螺母和止 動墊圈緊固，主要用于 軸承轉速高、承受 較大的軸 向力的情 況；用緊定襯套 、止動墊圈和圓螺母緊固，用于光 軸上的、軸 向力和轉速都不大的 軸承。 本設計中沖擊式破碎

58、機的 滾動軸承內(nèi)圈緊固符合上述 內(nèi)圈緊固常用 方法中的第三種情 況，所以采用 圓螺母和止 動墊圈緊固的方法。 內(nèi)圈的 另一端以 軸肩作為定位面，為了便于軸承拆卸， 軸肩的高度 應低于軸承 內(nèi)圈的厚度。 （2） 外圈與軸承座座孔的 軸向緊固 滾動軸承外圈軸向緊固的常用方法有：用嵌入外 殼溝槽內(nèi) 的空用彈 性當斷緊固 ，用于向心 軸承，當軸向力不大且需要 減小軸承裝置的尺寸 31 時；用止動環(huán)嵌入軸承外圈的止 動槽內(nèi)緊固 ，用于帶有止動槽的深溝球 軸承，當外殼不便設置凸肩并且 外殼為剖分式結構時；用軸承蓋緊固， 用于高轉速及很大 軸向負荷時的各類向心、推力和向心推力 軸承；用螺 紋環(huán)緊固 ，用于軸承轉速高、軸向負荷大，而不適用于使 用軸承端蓋緊 固的情況。 本設計中沖擊式破碎機的 滾動軸承外圈固定符合上述外 圈軸向緊固 常用方法中的最后一種情 況，所以采 用螺紋環(huán)緊固 的方法 16。 3.2.4 鍵的選擇與校核 本設計中，電機軸與帶輪，主軸與葉輪，采用鍵聯(lián)結。選用C 型普 通平鍵。 V 帶帶輪的輪轂寬度 B=145mm，電機軸的直徑 D=65mm，通過 參考文獻15，選取普通平鍵的尺寸： bh=18mm11mm，L=90mm。 本設計中的鍵一般不會發(fā)生被剪斷的現(xiàn)象，因此只需要對其進行擠壓 強度的校核。擠壓強度條件為： （3-16） p 4 dhl T 式中 T轉矩，；mN d