單齒輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì),單齒輥式,破碎,設(shè)計(jì) 寧XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 單齒輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 摘 要 破碎是一種使大塊物料變成小塊物料的過程。這個過程是用外力（人力、機(jī)械力，電力、化學(xué)能、原子能或其它方法等）施加于被破碎的物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊。礦石是脆性材料，它在很小的變形下就發(fā)生毀壞。 齒輥式破碎機(jī)是在齒的作用下對物料進(jìn)行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比較均勻。本文主要是對單齒輥式破碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。 關(guān)鍵詞：單齒輥式破碎機(jī)，破碎機(jī)設(shè)計(jì)，破碎，帶傳動 III Abstract Broken is a type of large material into small pieces of material process. This process is to use external force ( human, mechanical, electric power, chemical energy, atomic energy or other methods) is applied to the broken material material, overcome intermolecular cohesive force, so that the bulk material is split into a number of small. The ore is a brittle material, it is in a very small deformation destruction occurs. Toothed roll crusher teeth in the role of material breaking, the crushed material is discharged directly, thus crushing granularity uniformity. This paper is mainly on the single toothed roll crusher machine structure design and analysis. Key words: single toothed roll crusher, crusher, crushing, belt drive 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1研究的目的和意義 1 1.2 破碎機(jī)的分類及工作原理詳解 1 第2章 輥式破碎機(jī)的工作原理和構(gòu)造 4 2.1概述 4 2.2 輥式破碎機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 4 2.2.1 單輥破碎機(jī) 4 2.2.2 其他輥式破碎機(jī) 5 2.3 齒輥式破碎機(jī)的構(gòu)造 8 2.3.1破碎裝置 8 2.3.2調(diào)整裝置 8 2.3.3彈簧保險(xiǎn)裝置 8 2.3.4傳動裝置 9 2.3.5機(jī)架 10 第3章 破碎機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 10 3.1齒輥式破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 10 3.1.1嚙角的確定 10 3.1.2給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑 11 3.1.3 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù) 12 3.2 輥皮的設(shè)計(jì) 13 3.2.1輥式破碎機(jī)輥皮的失效形式分析 13 3.2.2輥皮的設(shè)計(jì)原則 14 3.2.3 輥皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 第4章 破碎機(jī)的傳動方案設(shè)計(jì)選擇 16 4.1 生產(chǎn)能力 16 4.2 電動機(jī)功率 17 4.3 傳動比的確定 17 4.4 V帶的設(shè)計(jì) 18 4.5 傳動軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 4.5.1 輥的受力分析 22 4.5.2 軸的設(shè)計(jì) 23 4.5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 4.5.4軸上零件的周向定位 26 4.5.5 軸的校核 26 4.5.6軸的結(jié)構(gòu)圖 29 結(jié)束語 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 單齒輥式破碎機(jī) 第1章 緒論 1.1研究的目的和意義 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的綜合利用技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)迅猛前進(jìn)，到1999年我國已建成10 879座國有大中型礦山和227 854個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體企業(yè)，全國礦石采掘總量超過50億噸，礦業(yè)總產(chǎn)值為4 000億元。 物料的破碎是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異很大,為適應(yīng)各種物料的要求,破碎機(jī)的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言,破碎是選礦廠的首道工序,為了分離有用礦物,不但分為粗碎、中碎、細(xì)碎,而且還要磨礦。因?yàn)槠扑槭沁x礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50%),為了節(jié)能和提高生產(chǎn)效率,所以提出了“多碎少磨”的技術(shù)原則。這使破碎機(jī)向細(xì)碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。 另外隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,破碎機(jī)也向自動化方向邁進(jìn)(如國外產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化、連續(xù)檢測,并自動調(diào)節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴(kuò)大,破碎機(jī)也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機(jī)的處理能力已達(dá)6000th。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗(yàn)中,暫時還不能用于生產(chǎn)。對粗碎而言,目前還沒有研制出更新的設(shè)備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)和旋回式破碎機(jī),主要是利用現(xiàn)代技術(shù),予以改進(jìn)、完善和提高耐磨性,達(dá)到節(jié)能、高效、長壽的目的。細(xì)碎方面新機(jī)型更多些?？偟膩砜?值得提出的有:顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和輥壓機(jī)。而應(yīng)用最廣泛的就是鄂式破碎機(jī)。 1.2 破碎機(jī)的分類及工作原理詳解 專業(yè)的礦山機(jī)械行業(yè)用的碎石機(jī)可分為：鄂式破碎機(jī)，錘式破碎機(jī)，復(fù)合式破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，石頭破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)等。 1、鄂式破碎機(jī)：顎式破碎機(jī)具有破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修簡便、運(yùn)營費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。 2、錘式破碎機(jī)：（環(huán)錘式破碎機(jī)）簡稱：錘破，主要適用于破碎各種脆性材料的礦物。被破碎物料為煤、鹽、白亞、石膏、明礬、磚、瓦、石灰石等。 3、反擊式破碎機(jī)：簡稱反擊破，適用于破碎中硬物料，如水泥廠的石灰石破碎，具有生產(chǎn)能力大，出料粒度小的優(yōu)點(diǎn)。 4、復(fù)合式破碎機(jī)：簡稱（復(fù)合破）適用于建材、礦業(yè)、冶金、化工工業(yè)破碎石灰石、熟料、煤及其它礦石。特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；維護(hù)方便。 5、輥式破碎機(jī)：對輥破碎機(jī)（輥式破碎機(jī),對輥式破碎機(jī)）供選礦、化學(xué)、水泥、建筑材料等工業(yè)部門中碎和細(xì)碎各種中等硬度以下的礦石和巖石之用。 6、沖擊式破碎機(jī)：又稱制砂機(jī)，廣泛適用于各種巖石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、鐵礦石、混凝土骨料等多種硬、脆物料的中碎、細(xì)碎（制砂粒）。HX系列沖擊式破碎機(jī)（制砂機(jī)）對建筑用砂、筑路用砂石優(yōu)為適宜。 7、破碎塊料所用的方法？ 破碎塊料所用的方法（見圖）有： ①壓碎。將塊料置于兩個平面之間,施加壓力,塊料因應(yīng)力超過其抗壓強(qiáng)度而破碎。此法適用于破碎堅(jiān)硬的物料。 ②劈裂。塊料受帶有尖棱的工作面的擠壓，因擠壓力作用面上的拉應(yīng)力超過大塊物料抗拉強(qiáng)度而被劈裂。脆性物料的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，故宜采用劈裂。 ③折斷。使塊料受到彎曲，因彎曲應(yīng)力超過物料的抗彎強(qiáng)度而破碎。在多數(shù)情況下，塊料的破碎是上述各種方法綜合作用的結(jié)果，僅有主次之分。在生產(chǎn)中可根據(jù)物料的性質(zhì)（主要是硬度及韌度）來選擇破碎的方法。 9、破碎過程的能耗分析 破碎過程消耗大量的機(jī)械能。 大部分能量消耗在物料的變形和裂縫的形成，僅一小部分用于形成固體自由表面。1867年，雷廷格爾 (P.R.vonRittinger)提出“面積說”，認(rèn)為：“破碎過程的功耗與破碎過程中物料新生成的表面積成正比?！?874年基爾皮喬夫 (В.Л.кирпичёв)、1885年基克（F.Kick）提出“體積說”，認(rèn)為“破碎時的功耗與被破碎物料的體積或重量成正比”,適用于粗碎作業(yè)。1950年邦德(F.C.Bond)和王仁東提出了“裂縫說”,認(rèn)為：“破碎過程功耗與物料在破碎過程中所形成的裂縫長度成正比”，成為現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的破碎“第三理論”，適用于中、細(xì)碎作業(yè)。 礦石和物料的破碎難易度,取決于其物理-機(jī)械性質(zhì)和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二： ① 可碎性系數(shù)法 同一破碎機(jī)在同樣條件下破碎不同礦石時處理能力之比。可碎性系數(shù)為破碎機(jī)在同樣條件下破碎待定礦石的處理能力和破碎機(jī)破碎中硬礦石的處理能力的比值,通常以石灰石作為標(biāo)準(zhǔn)中硬礦石,其可碎性系數(shù)為1。 ② 功指數(shù)法 用雙擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)測定礦石或物料的沖擊破碎功指數(shù)，并用功指數(shù)大小表示其可碎性。 破碎機(jī)的效率通常用比功耗表示，即破碎一噸礦石功耗的大小(kW·h)。把粒度上限為900～1200mm顆粒群破碎到粒度上限為25mm顆粒群的比功耗約為1.5～3kW·h。通常選礦廠破碎作業(yè) (包括篩分和運(yùn)輸)的能量消耗約占選礦廠總能量消耗的10％左右。 輸入破碎機(jī)的能量消耗于發(fā)生聲、熱、破碎機(jī)零件和部件的磨損、機(jī)械傳動系統(tǒng)的摩擦損失、電氣損失和使礦石產(chǎn)生微裂縫及形成新表面等方面。除最后兩項(xiàng)為有用功外，其他都屬于能量的無益損耗。60年代中期以來正研究新的破碎方法，如熱電、激光、高速氣流、減壓等。 第2章 輥式破碎機(jī)的工作原理和構(gòu)造 2.1概述 輥式破碎機(jī)是一種較古老的粉碎機(jī)械。輥式破碎機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)體緊湊輕便，價格低廉，工作可靠，調(diào)整破碎比較方便，破碎時過粉碎現(xiàn)象少，能粉碎粘濕物料。正由于輥式破碎機(jī)具有上述優(yōu)點(diǎn)，目前仍有一些工業(yè)部門使用，且有新的改進(jìn)和發(fā)展。輥式破碎機(jī)的缺點(diǎn)是：生產(chǎn)能力低，要求將物料均勻連續(xù)地喂到輥?zhàn)尤L上，否則輥?zhàn)幽p不均，且所得產(chǎn)品粒度也不易均勻，需要經(jīng)常修理。對于光面輥式破碎機(jī)，喂入料塊的尺寸要比輥?zhàn)拥闹睆叫〉枚啵什荒芷扑榇髩K物料，也不宜破碎堅(jiān)硬物料，通常作中硬或松軟物料的中、細(xì)碎。齒面輥式破碎機(jī)雖然可以鉗進(jìn)較大的料塊，但也限于中碎時使用，而且料塊的抗壓強(qiáng)度不能超過60.8MPa，否則齒棱很易折斷。 按輥?zhàn)拥臄?shù)目，輥式破碎機(jī)可以分為單輥、雙輥、三輥和四輥四種型式；按輥面形狀，可以分為光面、槽面和齒面輥式破碎機(jī)等三種。輥式破碎機(jī)的規(guī)格用輥?zhàn)拥闹睆? 輥?zhàn)娱L度L來表示。 2.2 輥式破碎機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 2.2.1 單輥破碎機(jī) 單輥破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖。破碎機(jī)構(gòu)是由一個轉(zhuǎn)動輥?zhàn)雍鸵粔K顎板組成。帶齒的襯套! 用螺栓安裝在輥芯上，齒尖向前伸出如鷹嘴狀，襯套磨損后可以拆換，輥?zhàn)用鎸χ€板，顎板掛在心軸上，顎板上面鑲有耐磨的襯板。顎板通過兩根拉桿( 借助于頂在機(jī)架上的彈簧) 的壓力拉向輥?zhàn)?，使顎板與輥?zhàn)颖３忠欢ň嚯x。輥?zhàn)虞S支承在裝于機(jī)架兩側(cè)壁的軸承上，工作時只有輥?zhàn)有D(zhuǎn)，料塊從加料斗喂入，在顎板與輥?zhàn)又g受擠壓作用，并受到齒尖的沖擊和劈裂作用而粉碎。如遇有難碎物掉入，所產(chǎn)生的作用力就會使彈簧壓縮，顎板離開輥?zhàn)佣龃蟪隽峡?，使難碎物排出而避免機(jī)件的損壞。輥?zhàn)虞S上裝有飛輪，以平衡破碎機(jī)的動能。 圖2-1 單輥破碎機(jī) 單輥破碎機(jī)實(shí)際上是將顎式破碎機(jī)和輥式破碎機(jī)的部分結(jié)構(gòu)組合在一起，因而具有這兩種破碎機(jī)的特點(diǎn)，該機(jī)種又稱為顎輥破碎機(jī)。單輥破碎機(jī)具有較大的進(jìn)料口，另外輥?zhàn)颖砻嫜b有不同的破碎齒條，當(dāng)大塊物料喂入時，較高的齒條將大塊物料鉗住，并以劈裂和沖擊方法將其破碎，然后落到下方，再由較小的齒將其進(jìn)一步破碎到要求的尺寸。在一臺破碎機(jī)中，有預(yù)碎區(qū)和二次破碎區(qū)，所以可用于粗碎物料，而且破碎比較大，可達(dá)!$。破碎時，料塊受到輥?zhàn)由系凝X棱撥動而卸出機(jī)外，因此是強(qiáng)制卸料，粉碎粘濕的物料也不致發(fā)生堵塞。單輥破碎機(jī)宜用于粉碎中硬或松軟的物料，如石灰石、硬質(zhì)粘土及煤塊等。當(dāng)物料比較粘濕（如含土石灰石等）時，它的粉碎效果比使用顎式破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)都好，特別是對于破碎片狀粘土物料，與顎式或圓錐破碎機(jī)相比，在性能與機(jī)體緊湊方面均有優(yōu)越之處。單輥破碎機(jī)的規(guī)格是用輥?zhàn)又睆胶烷L度來表示。 2.2.2 其他輥式破碎機(jī) 1、 雙輥破碎機(jī) 雙輥破碎機(jī)是常用的輥式破碎機(jī)，其結(jié)構(gòu)詳見圖，它的破碎機(jī)構(gòu)是一對互相平行 水平安裝在機(jī)架上的圓柱形輥?zhàn)?。前? 和后輥工作相向旋轉(zhuǎn)，物料加入到喂料箱)! 內(nèi)，落在轉(zhuǎn)輥的上面，物料在輥?zhàn)颖砻婺Σ亮Φ淖饔孟?，被扯進(jìn)轉(zhuǎn)輥之間，受到輥?zhàn)拥臄D壓而粉碎。粉碎后的物料被轉(zhuǎn)輥推出，向下卸落。因此，破碎機(jī)是連續(xù)操作的，且有強(qiáng)制卸料的作用，粉碎粘濕的物料也不致堵塞。輥?zhàn)影惭b在焊接的機(jī)架+ 上，由安裝在軸)) 上的輥芯, 以及套在輥芯上的輥套- 組成，兩者通過錐形環(huán)!，用螺栓. 拉緊，以使輥套緊套在輥芯上。當(dāng)輥套的工作表面磨損時，可以拆換。前輥的軸安裝在滾柱軸承中，軸承座) 固定安裝在機(jī)架上，后輥的軸承)/則安裝在機(jī)架的導(dǎo)軌中，可以在導(dǎo)軌上前后移動，后輥的軸承用強(qiáng)力彈簧!" 壓緊在頂座上，當(dāng)轉(zhuǎn)輥之間落入難碎物時，彈簧被壓縮，后輥后移一定距離，讓硬物落下，然后在彈簧張力作用下又回到原來位置。彈簧的壓力可用螺母調(diào)整，在軸承與頂座之間放有可以更換的鋼墊片!&，通過更換不同厚度的墊片，即可調(diào)節(jié)兩轉(zhuǎn)輥的間距。 圖2-2雙輥破碎機(jī) 前輥通過減速齒輪 和!( 傳動軸) 以及帶輪用電動畸帶動，后輥則通過裝在輥?zhàn)? 軸上的一對齒輪由前輥帶動作相向轉(zhuǎn)動。為了使后輥后移時兩齒輪仍能嚙合，齒輪采用非標(biāo)準(zhǔn)長齒。輥?zhàn)拥墓ぷ鞅砻娓鶕?jù)使用要求，可以選用光面的（如后輥!）、槽面的（如前輥"）或是齒面的。光面輥?zhàn)又饕詳D壓方式粉碎物料，它適于破碎中硬或堅(jiān)硬物料，為了加強(qiáng)對物料的粉碎，兩輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速也可以不一致。此時對物料還兼施磨剝作用，宜用于粘土及塑性物料的細(xì)碎，產(chǎn)品粒度小且均勻。帶有溝紋的槽型輥?zhàn)樱扑槲锪蠒r，除施于擠壓作用外，還兼施剪切作用，故適于強(qiáng)度不大的脆性或粘濕性物料的破碎，產(chǎn)品粒度均勻，槽面輥?zhàn)舆€可以幫助料塊的扯入，當(dāng)需要取得較大的破碎比時宜采用槽面輥?zhàn)印｝X面輥?zhàn)?。該輥?zhàn)佑梢粔K塊帶有齒的鋼盤" 并成，鋼盤用鍵% 裝在軸! 上，螺栓將各塊鋼盤串接起來拉緊成為一整體。齒面輥?zhàn)悠扑槲锪蠒r，除了施壓作用外，還兼施劈裂作用，故適于破碎具有片狀節(jié)理的軟質(zhì)和低硬度的脆性物料，如煤、干粘土、頁巖等，破碎產(chǎn)品的粒度也比較均勻，齒面和槽面輥?zhàn)佣疾贿m于破碎堅(jiān)硬物料。 2、三輥和四輥破碎機(jī) 為了提高破碎機(jī)的破碎比，減少占地面積，減少物料轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)和簡化操作，生產(chǎn)了三輥和四輥破碎機(jī)。三輥破碎機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺單輥破碎機(jī)和一臺雙輥破碎機(jī)重疊起來的，同樣四輥破碎機(jī)由兩臺雙輥破碎機(jī)重疊起來制成。四輥破碎機(jī)適用于破碎焦炭、石灰石、泥灰?guī)r、白堊、爐渣等物料。 該機(jī)由兩臺規(guī)格相同的雙輥破碎機(jī)重疊組成。物料經(jīng)給料口 送入機(jī)內(nèi)，受到輥?zhàn)印?的壓碎并向下方排料。一個輥?zhàn)拥妮S承是固定的，另一個輥?zhàn)拥妮S承由彈簧( 向墊片壓緊，彈簧是破碎機(jī)的保險(xiǎn)裝置。電動機(jī)!) 通過減速器和聯(lián)軸器+ 帶動輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動，其中一臺電動機(jī)帶動右上方的輥?zhàn)樱硪慌_電動機(jī)帶動左下方的輥?zhàn)?，而每一個輥?zhàn)又鬏S的另一端裝有帶輪。右上輥?zhàn)拥膸л啂佑蚁螺佔(zhàn)拥膸л?，使右下輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動；左下輥?zhàn)拥膸л?，帶動左上輥?zhàn)拥膸л?，使左上輥予轉(zhuǎn)動。由于活動軸承運(yùn)動方向垂直于帶傳動的方向，活動軸承移動時傳動帶的張力變化不大。物料經(jīng)過上、下兩套輥?zhàn)悠扑楹?，自下方排出機(jī)外。 1—給料口；2—機(jī)架；3—帶輪；4—軸承；5—切削裝置；6—彈簧；7—輥?zhàn)樱? 8—聯(lián)軸器；9—減速器；10—電動機(jī)；11—干油潤滑裝置；12—鏈輪 這臺機(jī)器本身帶有兩套車削輥皮的切削裝置。當(dāng)光面輥皮磨損或出現(xiàn)溝槽、凹坑后，不必拆卸輥?zhàn)?，可以直接利用切削裝置對輥?zhàn)舆M(jìn)行整修，整修時，將切削裝置安裝在走刀架上，再將鏈子掛到鏈輪上。這種修理方法可以減少停車時間，提高設(shè)備作業(yè)率，保證輥面光整，破碎產(chǎn)品粒度均勻。 2.3 齒輥式破碎機(jī)的構(gòu)造 根據(jù)總體設(shè)計(jì)的規(guī)劃與要求，主要部件構(gòu)成有：破碎輥、調(diào)整裝置、彈簧保險(xiǎn)裝置、傳動裝置和機(jī)架等組成。 2.3.1破碎裝置 在水平軸上平行裝置兩對相向回轉(zhuǎn)的輥?zhàn)樱瞧扑闄C(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。水平軸上平行的一對輥?zhàn)又校渲幸粋€輥?zhàn)拥妮S承是可動的，另一個輥?zhàn)邮枪潭ǖ?，破碎輥是由軸、輪轂和輥皮構(gòu)成。輥?zhàn)虞S采用鍵與錐形表面的輪轂配合在一起，輥皮固定在輪轂上，借助三塊錐形弧鐵，利用螺栓帽將它們固定在一起的。由于輥皮與礦石直接接觸，所以它需要時常更換，而且一般是應(yīng)用耐磨性好的高錳鋼或特殊碳素鋼（鉻鋼、鉻錳鋼等）制作。 2.3.2調(diào)整裝置 調(diào)整裝置是用來調(diào)整兩破碎輥之間的間隙大?。磁帕峡冢┑?，它是通過增減兩個輥?zhàn)虞S承之間的墊片數(shù)量，或者利用蝸輪調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的，以此控制破碎產(chǎn)品粒度。本次設(shè)計(jì)采用增減兩個輥?zhàn)虞S承之間的墊片數(shù)量來進(jìn)行調(diào)整。 圖4 調(diào)整裝置示意圖 2.3.3彈簧保險(xiǎn)裝置 它是輥式破碎機(jī)很重要的一個部件，彈簧松緊程度，對破碎機(jī)正常工作和過再保護(hù)都有積極其重要的作用。機(jī)器正常工作是，彈簧的壓力能平衡兩個輥?zhàn)又g所產(chǎn)生的作用力，以保持排礦口的間隙，使產(chǎn)品粒度均勻。當(dāng)破碎機(jī)進(jìn)入非磨碎物體時，彈簧被壓縮，迫使可動破碎輥橫向移動，排礦口寬度增大，保證機(jī)器不致?lián)p壞。非破碎物體排除后，彈簧恢復(fù)原狀，機(jī)器照常工作。 1、2 - 輥?zhàn)樱?3 – 物料； 4 – 固定軸承； 5 – 可動軸承； 6 – 彈簧； 7 – 機(jī)架 圖5 彈簧保險(xiǎn)裝置的工作示意圖 在破碎機(jī)工作過程中，保險(xiǎn)彈簧總處于振動狀態(tài)，所以彈簧容易產(chǎn)生疲勞破壞，必須經(jīng)常檢查，定期更換。 圖6 彈簧保險(xiǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.4傳動裝置 1、2-齒輪 3、4-非標(biāo)準(zhǔn)長齒輪 5、7、8-軸 6、9-破碎輥 圖 7 齒輥式破碎機(jī)傳動原理圖 電動機(jī)通過皮帶輪帶動一對減速齒輪1、2。又通過軸7帶動輥?zhàn)?和非標(biāo)準(zhǔn)長齒輪3，3又帶動齒輪4，齒輪4帶動輥?zhàn)?，這樣就夠成了輥?zhàn)?和9的相向轉(zhuǎn)動。如圖7。 2.3.5機(jī)架 機(jī)架用來固定安裝軸承座和導(dǎo)軌。在結(jié)構(gòu)上采用上下箱體機(jī)架構(gòu)造。一般采用鑄鐵鑄造，也可以采用螺栓連接而成。其要求是機(jī)架結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固。本次設(shè)計(jì)采用采用鑄鐵鑄造造機(jī)架。 第3章 破碎機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 在水平軸上平行裝置兩對相向回轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?，它是破碎機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。水平軸上平行的一對輥?zhàn)又?，其中一個輥?zhàn)拥妮S承是可動的，另一個輥?zhàn)邮枪潭ǖ?，破碎輥是由軸、輪轂和輥皮構(gòu)成。輥?zhàn)虞S采用鍵與錐形表面的輪轂配合在一起，輥皮固定在輪轂上，借助三塊錐形弧鐵，利用螺栓帽將它們固定在一起的。 3.1齒輥式破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 影響輥式破碎機(jī)生產(chǎn)能力和電機(jī)功率的主要參數(shù)有：嚙角、給礦粒度、輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速。 3.1.1嚙角的確定 礦石中心（為使推倒簡化，假設(shè)破碎物料為圓形）與輥?zhàn)又行模ɑ颍┑倪B線與水平線所成的角度，稱為嚙合角。 兩個棍子產(chǎn)生的正壓力F（F=fP）都作用于物料塊上，如圖7所示。如將力P和F分別分解為水平分力和垂直分力，由圖可以看出，只有在下列條件下，物料塊才能被兩個棍子卷入破碎腔： 所以摩擦系數(shù)是摩擦角的正切，所以 （3.1） 由次可見，最大嚙合角應(yīng)小于或等于摩擦角的兩倍。 當(dāng)輥式破碎機(jī)破碎有用礦物時，一般取摩擦系數(shù)f=0.30～0.35；或摩擦角 圖8 輥?zhàn)拥氖芰Ψ治? 16°50′～19°20′，則破碎機(jī)最大嚙合角33°40′～38°40′。結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，這里我們?nèi)∧Σ两菫?，則破碎機(jī)最大嚙角 3.1.2給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑 當(dāng)排礦口寬度e一定時，嚙角的大小決定與輥?zhàn)又睆紻和給礦粒度d的比值。下面研究一下當(dāng)物料塊可能被帶入破碎腔時，輥?zhàn)又睆胶徒o礦粒度間的關(guān)系。 圖 9 給礦粒度和輥?zhàn)又睆绞疽鈭D 由[6]圖8 的Rt△OAB中可以看出 和D相比e很小，可略而不計(jì)，則 （3.2） 當(dāng)取f=0.325時， =18°，18°=0.951 故 或 （3.3） 2PG—T0604型破碎機(jī)的 D=610mm，故mm。 由此可見光面輥式破碎機(jī)的輥?zhàn)又睆綉?yīng)但等于最大給礦粒度的20倍左右，也就是說，這種雙輥式破碎機(jī)只能作為礦石的中碎和細(xì)碎。 對于潮濕粘性物料，f=0.45，則： 2PG—T0604型破碎機(jī)的 D=610mm，故mm。 3.1.3 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù) 破碎機(jī)合適的轉(zhuǎn)數(shù)與輥?zhàn)拥谋砻嫣卣鳌⑽锪系膱?jiān)硬性和給礦粒度等因素有關(guān)。一般地說，給礦粒度愈大，礦石愈硬，則棍子的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)愈低。槽形（齒形）輥式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)低于光輥式破碎機(jī)。 但是破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是與輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)數(shù)成正比地增加。為此，近年來趨向選用較高轉(zhuǎn)數(shù)的破碎機(jī)。然而，轉(zhuǎn)數(shù)的增加是有限度的。轉(zhuǎn)數(shù)太快，摩擦力隨之減小，若轉(zhuǎn)數(shù)超過某一極限值時，摩擦力不足以使礦石進(jìn)入破碎腔，而形成“遲滯”現(xiàn)象，不僅動力消耗劇增，而且生產(chǎn)能力顯著降低，同時，輥皮磨損嚴(yán)重。所以破碎機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)有一個合適的數(shù)值。輥?zhàn)幼詈线m的轉(zhuǎn)數(shù)，一般手是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定的。通常，光面輥?zhàn)拥膱A周速度v=2 ～7.7米／秒，不應(yīng)大于11.5米／秒。 破碎中硬礦石時，光面輥式破碎機(jī)的輥?zhàn)訄A周速度可由下式計(jì)算： （3.4） 式中 D───輥?zhàn)又睆剑? 單位米； d───給礦粒度，單位米； e───排礦口寬度，單位米。 則計(jì)算輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速公式為 轉(zhuǎn)/分 （3.5） 由于 =2.022 m/s 則 綜合3.1.2和3.1.3的計(jì)算設(shè)計(jì)出輥?zhàn)拥膮?shù)，如表(3.1) 表2 輥?zhàn)又睆? 610mm 輥?zhàn)娱L度 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 給礦粒度 排礦口寬度 3.2 輥皮的設(shè)計(jì) 輥式破碎機(jī)破碎輥的關(guān)鍵是輥皮，只要有了機(jī)械性能好，耐磨性能優(yōu)良的輥皮，對輥機(jī)的其他技術(shù)指標(biāo)是很容易達(dá)到的。因此輥式破碎機(jī)輥皮材質(zhì)的選擇十分重要。在選材之前先對破碎輥的失效進(jìn)行分析。 3.2.1輥式破碎機(jī)輥皮的失效形式分析 對輥機(jī)輥皮的失效主要是兩方面：一是機(jī)械損壞，如開裂。這類機(jī)械損壞一般只發(fā)生在鑄鐵或球鐵輥皮。輥皮如果開裂，對輥機(jī)就無法運(yùn)轉(zhuǎn)甚至還可能發(fā)生人身事故。二是磨損，磨損會使對輥機(jī)輥皮的表面產(chǎn)生溝槽，使兩輥皮之間的間隙增大，因而原料的細(xì)碎度也就不能保證。磨損過快是很多對輥機(jī)輥皮都存在的嚴(yán)重缺陷。 3.2.1.1 輥皮的機(jī)械損壞形式 輥皮發(fā)生機(jī)械損壞比較少，一般都是發(fā)生在高速強(qiáng)力細(xì)碎對輥機(jī)上，因?yàn)檫@種對輥機(jī)在兩輥皮之間是強(qiáng)力擠壓作用，擠壓力可達(dá)30t～40t，是普通對輥機(jī)十幾倍的擠壓力。在這樣高的擠壓力的作用下，輥皮就必須具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。但是，由于在輥皮的制造過程中，無論其化學(xué)成分和機(jī)械性能都很難得到有效控制，甚至還可能存在一些鑄造缺陷和較大的內(nèi)應(yīng)力。球墨鑄鐵包括低合金球鐵和中錳球鐵的機(jī)械性能比灰鑄鐵高得多，應(yīng)該能夠承受較大的負(fù)荷。但是，由于這些球鐵類輥皮的硬度只有HB240左右，為了提高耐磨性，必須將這些鑄件進(jìn)行淬火處理，把硬度提高到HR50以上。淬火雖然使耐磨性提高了，但淬火以后也可能產(chǎn)生很大的殘余內(nèi)應(yīng)力，或者可能產(chǎn)生裂紋。工作時在擠壓力的作用下，輥皮有時會突然發(fā)生開裂，這就是說球鐵類輥皮也存在著機(jī)械損壞的潛在危險(xiǎn)。 3.2.1．2輥皮的磨損形式 輥皮的磨損就是由輥皮的表面受到原料的摩擦作用而使其表面逐漸損耗的過程。在輥皮表面高應(yīng)力的作用下，會形成局部的機(jī)械磨損。這種磨損在整個表面上是不均勻的，一般是形成從輥皮的兩邊到中部逐漸加深的溝槽。這種溝槽主要是從兩輥皮表面流過的原料中有硬的磨粒造成的磨損 ，主要屬于粒磨損。按照磨粒磨損的公式[13] （3.10） ──磨損度； ──法向載荷； H ──材料硬度； K──磨損度系數(shù)。 公式中的磨損度是一個變化范圍很大的數(shù)值，它和物料的性質(zhì)等因素有關(guān)。由公式可見 ，磨損度和材料的硬度 H成反比，即材料的硬度越高，磨損度就越小。一般當(dāng)對輥機(jī)輥皮的硬度≥50，其耐磨性就比較好：而當(dāng)對輥機(jī)輥皮的硬度<50時 ，其耐磨性就明顯下降。所以，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對輥機(jī)輥皮的表面硬度必須達(dá)到≥50，且硬度層深度在20mm以上。 3.2.2輥皮的設(shè)計(jì)原則 常見的輥皮有：灰鑄鐵輥皮、外圈包鋼板的灰鑄鐵輥皮、外圈包鋼板并在鋼板表面堆焊耐磨焊條的輥皮、耐磨鑄鐵輥皮、高鉻復(fù)合金制作輥皮等，為了方便輥皮的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)選用鑄造＋耐磨堆焊復(fù)合輥皮。 由于對輥破碎機(jī)擠壓輥在擠壓物料過程中輥面的擠壓力比輥壓機(jī)要小很多，所以制造的擠壓輥輥體是中空的，根據(jù)工作壓力的大小擠壓輥輥皮的厚度一般在50～100mm之間。早期的對輥破碎機(jī)擠壓輥的輥皮采用的是高Cr鑄鐵材料、高錳鋼或超高錳鋼整體鑄造成的，用高Cr鑄鐵材料鑄造的輥皮在運(yùn)行過程中輥面容易出現(xiàn)掉塊和輥皮斷裂，用高錳鋼和超高錳鋼鑄造的輥體輥面的耐磨性比較差，另外用這三種材料鑄造的輥皮基本上都是一次性用的，當(dāng)輥皮磨損以后，堆焊修復(fù)就非常困難，因?yàn)檫@三種材料的可焊性比較差，韌性也差，堆焊修復(fù)過程中很容易就把輥皮拉裂，所以當(dāng)輥皮磨損到一定程度后，廠家都是直接更換新輥，舊輥就報(bào)廢不用維修，這就帶來較大的濫費(fèi)，給國家和企業(yè)都造成較大的經(jīng)濟(jì)損失 結(jié)合在輥壓機(jī)輥面耐磨材料的研制以及輥壓機(jī)輥面再生性修復(fù)方面豐富經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)對輥破碎機(jī)擠壓輥的實(shí)際運(yùn)行情況，對擠壓輥輥皮的制造工藝加以改進(jìn)，提出擠壓輥輥皮的制造工藝采用鑄造＋耐磨堆焊相結(jié)合的復(fù)合工藝，使擠壓輥輥皮由以前的單一種材料變成復(fù)合材料，并且研制出專用于對輥破碎機(jī)擠壓輥表面堆焊的耐磨材料ZM焊絲和MD601焊絲。ZM焊絲堆焊過渡層，作用是保證堆焊層與輥體結(jié)合良好，防止整個堆焊層剝落，同時要求抗裂性好，能夠有效阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體的延伸、發(fā)展，保護(hù)輥體不受破壞；MD601焊絲是采用多元合金強(qiáng)化的高耐磨性材料，堆焊層金屬含有大量的合金炭化物，保證了堆焊金屬具有優(yōu)異的抗磨粒磨損性能和一定的抗沖擊性能及抗剝落性能，堆焊層具有細(xì)密的網(wǎng)狀裂紋，是釋放焊接應(yīng)力所必須的“應(yīng)力釋放裂紋”，有利于防止堆焊層的大面積掉塊和剝落。擠壓輥輥皮具體的復(fù)合制造工藝為：首先輥皮用普通的碳鋼如35＃鋼等來鑄造，輥皮鑄造好后先用專用的耐磨焊絲ZM焊絲焊一層過渡層，過渡層焊完后，再用MD601焊絲在輥面堆焊一層耐磨層。采用復(fù)合工藝制造的對輥破碎機(jī)擠壓輥的優(yōu)點(diǎn)是：a、輥皮基體是用碳鋼鑄造的，輥皮韌性好，可焊性好，輥皮不容易斷裂；b、用專用的耐磨焊絲堆焊的耐磨層，使輥面的耐磨性大大提高，輥面至少可以用一年而不用補(bǔ)焊，擠壓輥的使用壽命有了很大的提高；c、當(dāng)輥面的耐磨層磨損以后，因?yàn)檩伷せw是碳鋼，可以用耐磨焊絲重新堆焊修復(fù)，而不用擔(dān)心輥皮會被拉裂，并且輥皮可以反復(fù)堆焊修復(fù)多次，這就避免讓輥體報(bào)廢，為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益；d、采用復(fù)合工藝制造新輥輥體成本比采用整體鑄造工藝制造新輥輥體成本低20％左右。 3.2.3 輥皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輥皮的結(jié)構(gòu)主要由四大部分組成。輥皮、輪轂1、輪轂2、螺栓這四個部分組成。安裝時通過螺栓使輪轂1和輪轂2壓緊。由于兩個輪轂和輥皮都有一個錐度，因此輥皮能很好的安裝好。不僅結(jié)構(gòu)簡單而且輪轂較輕。破碎機(jī)的好壞關(guān)鍵在輥皮，沒有合格的耐磨輥皮，就不會有合格的對輥機(jī)。采用安全可靠經(jīng)濟(jì)實(shí)用的耐磨輥皮，以及合理的結(jié)構(gòu)，將使輥式破碎機(jī)的性能大大的提高。輥皮的具體結(jié)構(gòu)見圖10。 1–輪轂 2-輥皮 3–輪轂 4-鍵 5-螺母 6-軸 圖10 輥?zhàn)友b配結(jié)構(gòu)示意圖 2──輥皮：35鋼鑄造+耐磨焊絲堆焊。最薄處的厚度為45mm。與輪轂配合處的斜度為12°。 1，3──輪轂：材料為45鋼，鋼輪轂的主要優(yōu)點(diǎn)是：制造工藝簡單，成本相對較低，抗金屬疲勞能力強(qiáng)。 4──鍵 5──螺栓：每給輥?zhàn)由?個30M螺栓。材料35CrMo。 第4章 破碎機(jī)的傳動方案設(shè)計(jì)選擇 4.1 生產(chǎn)能力 由齒輥式破碎機(jī)的原理進(jìn)行計(jì)算，理論生產(chǎn)能力與工作時兩輥?zhàn)拥拈g距e、輥?zhàn)訄A周速度v以及輥?zhàn)右?guī)格等因素有關(guān)。當(dāng)速度以v米／秒時，則理論上物料落下的體積為： (立方米／小時) （3.6） 而物料落下的速度與磙子的圓周速度的關(guān)系為：，其中 為輥?zhàn)用糠昼姷霓D(zhuǎn)數(shù)，應(yīng)此 (立方米／小時) 或 T／h (噸／小時) （3.7） 式中 e───工作時排礦口寬度， 單位米； L───輥?zhàn)娱L度， 單位米； D───輥?zhàn)又睆剑?單位米； n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)／分； μ───物料的松散系數(shù)，中硬礦石，μ=0.20～0.30；潮濕礦石和粘性礦石，μ=0.40～0.60； δ───物料的容重，噸／立方米。 當(dāng)輥式破碎機(jī)破碎堅(jiān)硬能夠礦石時，由于壓碎力的影響，兩輥?zhàn)娱g隙（排礦口寬度）有時略有增大，實(shí)際上可將公式（3.7）增大25%，作為破碎堅(jiān)硬礦石時的生產(chǎn)能力的近似公式，即： ， 噸／小時 （3.8） 式中，符號的意義和單位同上。 本次設(shè)計(jì)的齒輥式破碎機(jī)主要用來破碎中硬礦，因此以上參數(shù)可選擇為 e=0.008 m ， L=0.4 m ，D=0.61 m ，n=，μ=0.26 ， δ=2.8 因此由公式3.8有= 4.2 電動機(jī)功率 輥式破碎機(jī)的功率消耗，通常多用經(jīng)驗(yàn)公式 或時間數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 光面輥式破碎機(jī)（處理中硬以上的物料）的需用功率，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ，千瓦 (3.9) 式中 Q───生產(chǎn)能力，噸／小時； e───排礦口寬度，厘米； n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)／分。 此處的0.735是將公制馬力換為千瓦的折換系數(shù)。 則 千瓦 則查[1]選電機(jī)型號為YB225M-8，功率為22KW。 4.3 傳動比的確定 在前面計(jì)算中選擇方案一為傳動方案，先通過減速器進(jìn)行一級減速，然后經(jīng)聯(lián)軸器和帶輪分別將動力傳給滾筒（路線一）和螺旋輸料器（路線二）以達(dá)到工作機(jī)的要求。由前面可知電動機(jī)轉(zhuǎn)速為940r/min，滾筒轉(zhuǎn)速為37r/min. 則總傳動比 i=n/n=940/37=25.4 i—滾筒精選機(jī)的總傳動比 n—電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n—滾筒轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求和工作環(huán)境等因素，首先擬定了（a）、(b)兩種傳動方案。 圖17 傳動方案（a） 方案a采用了帶有電機(jī)的擺線針輪減速器，大大簡化了結(jié)構(gòu)，由于減少了功率的傳動環(huán)節(jié)，功率傳遞損失較小，工作效率較高，直接用v帶連接，有很好的過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝處理。帶傳動便于將電動機(jī)和轉(zhuǎn)盤的基礎(chǔ)分離，減輕振動的干擾，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護(hù)方便，帶損壞后容易更換。過載時，帶在帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。帶傳動對環(huán)境的要求比較低。 圖18 傳動方案（b） 方案b是電動機(jī)通過減速器和帶傳動將動力傳至輥筒。傳動裝置的外形大，傳動不適合在低速和大傳動比下使用，有彈性滑動或打滑現(xiàn)象，難以保持準(zhǔn)動比。它的缺點(diǎn)是價格較其它減速器稍高、制造精度要求較高 結(jié)合以上兩種傳動方案的特點(diǎn)和本課程設(shè)計(jì)實(shí)際工作情況和設(shè)計(jì)要求，主要從經(jīng)濟(jì)成本和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上考慮，確定方案a為本設(shè)計(jì)的最佳傳動方案。 傳動機(jī)構(gòu)主要由齒輪，皮帶輪構(gòu)成，起著傳遞電機(jī)功率的作用，本節(jié)將對這兩個部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 4.4 V帶的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用V帶傳動是由于帶傳動是撓性件，具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖和吸震等特點(diǎn)。在總體設(shè)計(jì)里面電機(jī)選用的是YB225M-8，功率為22KW，小帶輪為，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為。 計(jì)算功率 根據(jù)設(shè)計(jì)要求查計(jì)算公式為有 （4.1） 式（4.1）中可查[1]表10得 選定截面 根據(jù)及 查[1]圖10確定選用C型帶。 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 小帶輪基準(zhǔn)直徑參考[1]圖10和表10取。 大帶輪基準(zhǔn)直徑計(jì)算公式為 （4.2） 查[1]表10取標(biāo)準(zhǔn)值1000。 帶速 查[1]有 （4.3） 則 符合要求 初定中心矩 (4.4) 則有 本設(shè)計(jì)取 確定帶基準(zhǔn)長度 (4.5) =6015.25 按[1]表10-2選取 實(shí)際中心距 (4.6) =2142.375 安裝時所需要的最小中心距 =2047.875 張緊或補(bǔ)償伸長所需要的最大中心距 =2123.475 小帶輪包角 (4.7) = 符合要求 求單根V帶的基本額定功率及其增量 按[1]圖10.3 ，當(dāng) 時=5.8KW 當(dāng)時，=0.65 KW V帶的根數(shù) (4.8) = 4.48 取Z=5 查[1]圖10-5得 查[1]表10-6有 單根V帶的初拉力 (4.9) =403.22N 按[1]表10.1查得m=0.3 作用于軸上的力 (4.10) = 3977.82 N 小帶輪的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 由YB250M-8電動機(jī)軸伸尺寸， 故小帶輪輪轂孔直徑，軸轂長 查表10有 圖19 小帶輪的工作圖 按[1]表10有 ， ， ， ， ， ， 查[1]表10.9得小帶輪為實(shí)心輪。 4.5 傳動軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 這部分主要對傳動軸中的一根（圖11中7）進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳動路線圖見下圖。 1、2-齒輪 3、4-非標(biāo)準(zhǔn)長齒輪 5、7、8-軸 6、9-破碎輥 圖 11 傳動路線圖 4.5.1 輥的受力分析 光輥是由輥皮，輪轂，螺母，螺栓等組成。 輥式破碎機(jī)能否保證輥的受力均勻、間隙正確、避免對輥的損傷，是保證輥?zhàn)诱９ぷ鞯年P(guān)鍵因素。對輥?zhàn)舆M(jìn)行挾入物料的力學(xué)分析，算出輥?zhàn)拥氖芰?，是對輥?zhàn)虞S設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本節(jié)將分析差速反向旋轉(zhuǎn)光輥的工作區(qū)進(jìn)行力學(xué)分析。 當(dāng)物料進(jìn)入輥軋區(qū)后，趨近中心軋點(diǎn)輥間隙越小，壓強(qiáng)越大，壓強(qiáng)的增大于物料壓縮程度成正比。如圖所示，設(shè)物料在最下軋距處的最大為壓強(qiáng)，而在α角處為p，此時 令光輥半徑為r，則有 ； ； ， ； 當(dāng)α和θ足夠小時，可簡化，則； 當(dāng)θ角增加到時，磨輥上所承受壓力增加，則可積分得到總壓力 ，式中dA為間所占輥?zhàn)用娣e在Y軸上的投影，令光輥長度為L，則 ，代入前式可得 積分簡化，取，最后得到 （3.11） 合力矩應(yīng)與積分力矩相等，設(shè)合力矩臂為x，則 M=xP=； （3.12） 故 當(dāng)θ足夠小時，取，則 ， 故 （3.13） 從此式可以看出，輥?zhàn)涌倝毫狭Φ奈恢么蠹s位于最小軋點(diǎn)以上3/8軋區(qū)長度處。 破碎過程可以劃分為“預(yù)損—碎裂—壓實(shí)”[10]三個階段，在實(shí)壓階段物料所受的力應(yīng)大于其抗壓強(qiáng)度。石灰石、熟料、煤及其它礦石，其抗壓強(qiáng)度不超過100Mp。普通輥式破碎機(jī)一般工作間隙在10-40mm，[11]一端輥圈帶彈性支承，遇強(qiáng)力作用時能產(chǎn)生退讓，間隙可變大，其破碎時作用力一般5t在左右，輥式細(xì)碎機(jī)工作間隙一般在5mm 以下，采用剛性支承許用破碎力設(shè)計(jì)在10t，遇強(qiáng)力超過10t時采用剪切保護(hù)，剪切銷破壞后更換復(fù)位，在不超過許用壓力的情況下可以強(qiáng)制破碎 N.m 此外還有輥?zhàn)邮艿侥Σ了a(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，但輥?zhàn)訛榭招牡?，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比較小，把求得的轉(zhuǎn)矩乘以一系數(shù)K=1.1。 N.m 4.5.2 軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)前面的計(jì)算可知，主動軸（如圖3.4中的7軸）其電動機(jī)功率P=22kW，轉(zhuǎn)速n=75r/min， 軸的一端裝有皮帶輪，另一端有齒輪。 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： （3.14） 式中： P為電機(jī)功率，帶動下輥的電機(jī)功率為75kW，帶動上輥的電機(jī)功率為55kW；n為轉(zhuǎn)速，下輥的轉(zhuǎn)速為160 r/min，上輥的轉(zhuǎn)速為80 r/min。 N.mm=N.m （3.15） 式中： 、、 分別為皮帶輪、齒輪、軸承的傳動效率。 取=0.92 、=0.98、=0.97 由[9]P14 選取齒輪.軸承率分別為0.98和0.97 由[4]表8 取帶傳動效率為92% N.m=N.mm 3.3.2．1軸的材料和熱處理方式的分析 選擇軸的理由 選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 其機(jī)械性能由[3]表15-1查得： 　　抗拉強(qiáng)度極限＝650MPa；屈服強(qiáng)度極限=360MPa；彎曲疲勞極限=300MPa；剪切疲勞極限＝155MPa；許用彎曲應(yīng)力＝60MPa。 3.初算軸的最小軸徑 按式3.16初步確定軸的最小直徑。 （3.16） 由[3]表15，選=120。 kW 　　則軸的最小直徑為： mm 　軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增5%。 變?yōu)?0.01mm，查[2]表4，取標(biāo)準(zhǔn)直徑110mm。 初選軸承 　　因軸承主要受有徑向力的作用，以及機(jī)械振動可能產(chǎn)生少量軸向力。故選用圓柱滾子軸承。 根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為115mm)，由查軸承選用[2]表4.10-1及表4.10-2選取型號為NNJ3323的滾動軸承，其尺寸（內(nèi)徑×外徑×寬度）為 d×D×b=115×200×40。 支承下軸的軸承： 根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為130mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號為6226的滾動軸承，其尺寸（內(nèi)徑×外徑×寬度）為d×D×b=115×200×40。 4.5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。 圖13 軸的擬定草圖 圖13中，從輸入端裝入，輥?zhàn)?、套筒、左端軸承、齒輪，然后從右端裝入右端軸承，齒輪。其中兩個齒輪的軸向定位是由箱體上的軸承座來完成的。 確定軸的各段直徑 　　由于軸最小直徑為110mm，左端用軸承加套筒定位，右端用軸肩定位。故軸段1的直徑即為110mm。 　　軸段2的用來安裝軸承，為了保證定位可靠，只要比軸段1增大5～10mm就可以，因此取軸段2為115mm。 　　同樣，軸段6也是用來安裝軸承的，此處直徑也取115mm。 　　為了拆裝和制造方便，軸段3選擇為118mm。 軸段4是軸肩，參照 [2]P1073及同類軸設(shè)計(jì)取為140mm。 為了定位的可靠，軸段7要比軸段6小，因此也取最小直徑為110mm。 確定軸的各段長度 　　考慮到軸1的長度還要加上箱體的厚度，而且還比齒輪厚度要長，故該段軸長取為140mm。 軸段2和軸段6的長度要比軸承短1～5mm。且軸承寬為38mm，則這兩段取35mm長。 軸段3的長度即為輥?zhàn)拥拈L度加套筒長，輥?zhàn)娱L為400mm，選擇套筒長為90mm，則軸段3的長度為490mm。 圖14 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 依照[2]P1075 有軸肩的寬度設(shè)計(jì)為22mm。即軸段4長度為22mm。 根據(jù)長齒齒輪的厚度以及其他軸的類比，可以得出軸段7長度取100比較合適。 軸段5的尺寸變動空間比較大，主要考慮與箱體的設(shè)計(jì)相配合，取為43mm。 4.5.4軸上零件的周向定位 輥?zhàn)?、齒輪、平帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于輥?zhàn)樱?個半輪轂分別用鍵定位。由手冊查得平鍵的截面尺寸寬×高=32×20(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，查[2]取長為160mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見 GB1096-79)。對于齒輪，軸徑為110，查[2]表4.5-1截面尺寸寬×高=28×16，并取長度為80mm，同時也保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6； 確定軸上圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為2×45° 4.5.5 軸的校核 畫受力簡圖 　　畫軸空間受力簡圖15，將軸上作用力分解為水平受力圖b和垂直面受力圖c。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩(因軸上零件如齒輪、聯(lián)軸器等均有寬度)可當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中點(diǎn)。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式不同而異，一般可按圖15取定，其中A值參見滾動軸承樣本，跨距較大時可近似認(rèn)為支反力位于軸承寬度的中點(diǎn)。 計(jì)算作用于軸上的支反力 　　水平面內(nèi)支反力為 　　　N N 垂直面內(nèi)支反力 破碎輥外形尺寸為610mm×400mm，單輥重約1200kg。 N 齒輪受到的力，其大小為 。 （3.17） 　　　　　　　 （3.18） 綜合式上式可算出 N N 計(jì)算軸的剪力、彎矩，并畫剪力、彎矩、轉(zhuǎn)矩圖 　　分別作出水平面上和垂直面上的剪力圖d、e；分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按計(jì)算合成彎矩，畫轉(zhuǎn)矩圖h。 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖 　　轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計(jì)算， 取，可算出： N.m N.m N.m　 按照畫出當(dāng)量彎矩圖i。 c-c截面處彎矩最大， 屬于危險(xiǎn)截面 圖15 軸的受力結(jié)構(gòu)簡圖 校核軸的強(qiáng)度 　　一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核即可，而軸的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩圖可知，c-c截面處彎矩最大， 屬于危險(xiǎn)截面；d-d截面處當(dāng)量彎矩不大，軸徑大，不屬于危險(xiǎn)截面。而對于b-b，當(dāng)量彎矩小于a-a截面，軸徑一樣大，不屬于危險(xiǎn)截面；截面，僅受純轉(zhuǎn)矩作用，雖a-a、e-e截面尺寸小，但由于軸最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，故強(qiáng)度肯定滿足，無需校核彎扭合成強(qiáng)度。 　　c-c 截面處當(dāng)量彎矩為 N.m 強(qiáng)度校核：考慮到鍵槽的影響，查[3]表15 而＝60MPa，顯然＜，故安全。 4.5.6軸的結(jié)構(gòu)圖 圖16 軸的結(jié)構(gòu)圖 33 結(jié)束語 本次設(shè)計(jì)主要學(xué)習(xí)了破碎機(jī)設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)，對夾具設(shè)計(jì)有了一定的接觸與認(rèn)識，也了解到了生產(chǎn)的工藝過程，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則和夾具的柔性化的綜合運(yùn)用，受益匪淺。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己對學(xué)習(xí)的各門課程有了進(jìn)一步的理解，知識得到了系統(tǒng)化，同時自己在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)到了破碎機(jī)的設(shè)計(jì)知識，但在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上存在許多不足之處，還需要不斷學(xué)習(xí)和完善，以適應(yīng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的緊密結(jié)合。特別是，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)使零部件相對于整體結(jié)構(gòu)更趨于優(yōu)化和實(shí)用。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)到現(xiàn)場調(diào)察研究，收集資料，閱讀文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案，分析比較，在綜合能力上得到了訓(xùn)練，我覺得是對個人綜合能力的培養(yǎng)，這對今后的工作和學(xué)習(xí)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 附 錄 參考文獻(xiàn) [1] 蔡春源主編《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993. [2] 現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會主編《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中 .北京：北京出版社，1991. [3] 濮良貴，紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版.北京：高等教育出版社，2001. [4] 卜炎主編《機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊》上冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. [5] 卜炎主編《機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊》下冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. [6] 李啟衡主編《碎礦與磨礦》.北京：冶金工業(yè)出版社，1980. [7] 李彩英《非變位非標(biāo)準(zhǔn)長齒的研究》中國知網(wǎng) [8] 中國水泥技術(shù)網(wǎng)http://www.chinacement114.com [9] 龔桂義主編《械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第二版） 北京：高等教育出版社，1990 [10] 《礦物顆粒高壓破碎的基本規(guī)律》中國知網(wǎng)，2004 [11] 《輥式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)》中國知網(wǎng)，2001 [12] 《一種經(jīng)濟(jì)耐磨的輥圈》 中國知網(wǎng)，1980 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)所學(xué)的知識融合在一起，綜合運(yùn)用所有的相關(guān)專業(yè)知識，是課本知識在實(shí)際中的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計(jì)分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵，在設(shè)計(jì)分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認(rèn)識，使我受益非淺。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆保ㄟ^這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累。然而一著手清理自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，仔細(xì)回味畢業(yè)設(shè)計(jì)的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一部，是我人生中的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應(yīng)為不小心計(jì)算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。 經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點(diǎn)心急了。 由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時間去細(xì)細(xì)追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標(biāo)系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學(xué)里學(xué)的只是一個大體上的方向，離實(shí)際應(yīng)用還有太遠(yuǎn)的距離。但我相信方向才是最重要的，因?yàn)榉较虼_定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關(guān)重要。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻(xiàn)。