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哈爾濱理工大學 畢業(yè)設計 (論文 ) 開 題 報 告 學生姓名 林 寬 學 號 1330060310 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械 13 指導教師 趙金濤 2017 年 3 月 17 日 課題題目及來源： 題目： 立軸式破碎機的 設計 題目來源： 自擬 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 究目的 由于立軸式破碎機的運用非常廣泛， 結構設計方案也多種多樣 ，所以立軸式破碎機的研究設計將會提高破碎的效率和效果，對于生產(chǎn)的 優(yōu)質、高產(chǎn)、低消耗具有重要意義。 本課題是 立軸式破碎機的結構 設計 ，對 立軸式破碎機 的總體結構設計以及各個零部件的具體結構設計，達到滿意的設計技術 要 求。當前由于 立軸式破碎機 適應性強而被廣泛的運用在 建筑產(chǎn)品和礦山 的各個領域，所以 立軸式破碎機 的結構設 計可以極大的 提高這些方面的生產(chǎn)效率 ，促進社會的發(fā)展和進步 。 究意義 破碎機體內(nèi)研磨介質運動狀態(tài)分為二部分，其一為在筒體內(nèi)旋轉，其二為帶到一定高度后拋落，即拋落運動狀態(tài)。前者粉碎的主要形式為研磨，而后者為沖擊。磨內(nèi)物料隨著研磨和沖擊的綜合作用而使物料粉碎。立軸式破碎機的破碎部分主要由錘擊部分和反擊部分兩部分組成，物料由進料口進入破碎腔，經(jīng)過錘頭的沖擊、剪切、劈碎、折斷，使得物料粒徑降低，然后再經(jīng)過反擊破碎，通過反擊破碎中反擊板的沖擊、剪切和物料的自撞破碎，進一步降低和均衡物料的粒徑，從而實現(xiàn)了 物料粉碎的目的。 建材產(chǎn)品的生產(chǎn) ,從原料、燃料到半成品都需要進行破碎和粉磨 ,其目的是使物料的表面積增加 ,以提高物理作用的效果及化學反應的速度 ,如促進均勻混合 ,提高物料的流動性 ,便于貯存和運輸 ,提高產(chǎn)量等。水泥熟料和石膏一起磨碎成最終產(chǎn)品 ,其磨碎的粒度越細 ,表面積越大 ,則水泥的標號就越高。改善和提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量 ,減少動力消耗 ,降低生產(chǎn)成本 ,對達到優(yōu)質、高產(chǎn)、低消耗具有重要意義。 機械沖擊粉碎是建材行業(yè)材料破碎的主要手段，其設備效率是重要的技術和經(jīng)濟指標。目前在破碎機的設計研究中，主要集中 在耐磨材料和常規(guī)設計的改進。 在水泥行業(yè)、選礦電力等工業(yè)領域中廣泛使用粉磨機械，但各類粉磨機械都有生產(chǎn)效率低，能耗高的缺點。當前的發(fā)展趨勢是“以破代磨”，借助加強粉磨機前的粉碎，降低入料粒度，可大幅度提高粉磨機產(chǎn)量，降低綜合能耗。 從生產(chǎn)工藝上看，這種能源消耗可分為兩部分：一部分是消耗燃料多的熟料燒成系統(tǒng)；一部分是消耗電能多的原料和熟料的粉磨系統(tǒng)。因此，各國都在積極開發(fā)節(jié)能降耗的水泥成套設備。磨前破碎正是向節(jié)能方向發(fā)展的一個重要路口，也正是水泥設備發(fā)展的必經(jīng)之路。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 立軸式破碎機即立式?jīng)_擊式 破碎機 ，俗稱制砂機 圖 1 是國內(nèi)現(xiàn)在較成熟的立軸式破碎機 工作原理 物料由制砂機進料斗進入破碎機，經(jīng)分料器將物料分成兩部分，一部分由分料器中間進入高速旋轉的葉輪中，在葉輪內(nèi)被迅速加速，其加速度可 達數(shù)百倍重力加速度，然后以 60 /秒的速度從葉輪三個均布的流道內(nèi)拋射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料沖擊破碎，然后一起沖擊到渦支腔內(nèi)物 料襯層上，被物料襯層反彈，斜向上沖擊到渦動腔的頂部，又改變其運動方向，偏轉向下運動，從葉輪流道發(fā)射出來的物料形成連續(xù)的物料幕。這樣一塊物料在渦動破碎腔內(nèi)受到兩次以至多次機率撞擊、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。和循環(huán)篩分系統(tǒng)形成閉路，一般循環(huán)三次即可將物料破碎成 20 目以下。 性能特點 1、制砂機是九十年代開發(fā)的新型中 、細碎石設備，也是目前世界上廣泛用于替代圓錐破碎機、對輥機、球磨機的機型。 2、結構新穎、獨特、運轉平穩(wěn)。 3、能量消耗小、產(chǎn)量高、破碎比大。 4、設備體積小、操作簡便、安裝和維修方便。 5、具有整形功能、產(chǎn)品呈立方狀、堆積密度大。 6、生產(chǎn)過程中，石料能形成保護底層，機身無磨損，經(jīng)久耐用。 7、少量易磨損件用特硬耐磨材質制成，體積小、重量輕、便于更換配件。 圖 2 是國內(nèi)成熟度立軸式破碎機 本系列制砂機適用于軟或中 硬和極硬物料的破碎、整形，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。 在工程領域，是機制砂、墊層料、瀝青混凝土和水泥混凝土骨料的理想生產(chǎn)設備。 在礦業(yè)領域，廣泛地應用于磨礦前段工藝，它能產(chǎn)生大量的粉礦，減少高成本的磨礦負荷。 由于本系列制砂機優(yōu)良的低磨耗特性，該設備也為高磨蝕性和二次解體破碎生產(chǎn)所采用。除此之外，由于對產(chǎn)品的零污染， 沖擊式破碎機能很好地適應于玻璃石英砂和其他高純度材料的生產(chǎn)中， 10h 的生產(chǎn)能力范圍，沖擊式破碎機幾乎可以滿足任何生產(chǎn)要求 該 立式?jīng)_擊破碎機由進料斗、分料器、渦動破碎腔、葉輪體、主軸總成、底座、傳動裝置及電機等七部分組成。 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。 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。 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)。 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 60s 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。 主軸總成安裝在底座上，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、軸承等組成。 渦動破碎腔、主軸總成、電動機、傳動裝置均安裝在底坐上，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。 采用單電機或雙電機驅動的皮帶傳動機構 (75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。 根據(jù)破碎機工作場所不同 以考慮配置支架或不配置支架。 用美孚車用潤滑脂特級集中潤滑，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 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 研 究對象：立軸式破碎機 析立軸式破碎機的構成組件 立軸式破碎機由筒體、轉子、機蓋附件、底座、動力部分組成 1、筒體由機殼、門、隔板、反擊板組成，各部件分別用焊接螺栓、螺釘連結成一體； 2、轉子由主軸、錘架組成。錘架上偏心銷軸將錘頭分 4 排懸掛在錘架之間，為了防止錘架和錘頭的軸向竄動，錘架一端用軸套軸向固定，一端用止退墊圈和鎖緊螺母固定，轉子支承在三個滾動軸承上，機殼內(nèi)部有反擊板，反擊板磨損后可以更換，機蓋與軸之間漏灰現(xiàn)象嚴重，為了防止漏灰，設有軸封。主軸是破碎機支承轉子的主要零件，沖擊力由它來承 受。因此，要求主軸的材質具有較高的硬度和韌性，如用 45 鋼。主軸斷面為圓形，錘架用平鍵與軸連接，錘架是用來安裝錘頭的，但破碎機在逆轉時，錘架與物料接觸，易造成磨損，所以選擇的材料要具有一定的耐磨性。錘頭的質量、形狀和材質對破碎機的生產(chǎn)能力有很大的影響。錘頭動能的大小與錘頭質量成正比，動能越大，即錘頭質量越大，破碎效率愈高，但能耗佷大。因此，應根據(jù)不同的進料尺寸來選擇適當?shù)腻N頭質量。錘頭耐磨性是其主要質量指標之一，提高錘頭的耐磨性，可以縮短破碎機的檢修停車時間，就能大大的提高立軸式破碎機的利用率和減少檢修費用。 3、機蓋部件由機蓋、滾動軸承、圓錐套、上軸承蓋、上密封環(huán)、圓螺母以及直通式油杯組成，用螺栓連接在一起，軸承蓋用于軸承的外圓定位，軸承蓋內(nèi)的內(nèi)油氈槽用以安裝油氈起密封油的作用，軸承蓋外面有凸起的環(huán)體，擋住外面的灰塵進入軸承蓋內(nèi)，圓螺母和止退墊圈使軸承的內(nèi)圈得以定位，上密封環(huán)擋住筒體內(nèi)的灰塵進入到機蓋內(nèi)，即采用迷宮密封來擋灰。軸承的潤滑采用直通式油杯油潤滑，軸承間隙的調整可通過調整墊片得以實現(xiàn)。 4、底座部件由支承套、滾動軸承、下軸承蓋、下密封環(huán)、軸套、墊片、注油裝置、底座等組成，用螺栓連接在一起，底座用 于整個轉子軸的定位，支承套用來支承兩個滾動軸承和下軸承蓋，調心滾子軸承主要用來承受軸向力，推力調心滾子軸承主要承受徑向力，在兩個軸承之間增加一塊墊片，隔開兩軸承以避免兩軸承直接接觸，影響兩軸承的壽命。上軸承蓋用來定位，推力調心滾子軸承的外圈定位，兩軸承之間的墊片用于保證兩軸承的內(nèi)圈定位，軸承蓋內(nèi)毛氈用來保證潤滑油的密封，下軸承蓋和下密封環(huán)組成的環(huán)形密封用來擋住筒體內(nèi)的灰塵進入到軸承中。 5、動力部分采用電動機，電動機動力輸出平穩(wěn)，噪音低，維護方便。傳動選用帶傳動，結構簡單，效率高。 究的問題： 1、闡述課題背景，對國內(nèi)外相關研究現(xiàn)狀進行總結和分析； 2、根據(jù)主要技術指標，在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎上制定總體設計方案，并闡明方案制定依據(jù)； 3、對立軸式破碎機進行機械結構設計；完成立軸式破碎機零部件的具體結構設計； 4、對所設計的結構進行精度和剛度校核； 5、得出設計結論。 要解決問題 1、機械傳動部分的選擇 2、整體結構的強度和耐久度的校核 3、整體機構的設計 決辦法 1、 功能原理分析法：通過 立軸式破碎機 的 功能、原理的分析，分析 斗輪堆取料機 在使用中存在的問題，提出問題并分 析原因，作出合理的解釋判斷，最終解決問題。 2、 可靠性設計：分析、計算機械零部件的運行壽命 ,構件必須能保證 立軸式破碎機 的 壽命持久性，保證 立軸式破碎機 運行安全可靠，因此必須進行可靠性設計。 3、用 立虛擬模型 工程圖 課題研究所需的 [1] 濮良貴 ,胡綜武 ,張鄰康．機械設計 [M]．沈陽：西北工業(yè)大學， 1992. 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