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第一章 緒 論
1.1 項目的研究意義
隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,將對礦藏資源需求量更高、更好，國家有限的資源量將無法滿足更多的需求，雙齒輥式破碎機(jī)不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。通常使用的破碎機(jī)在工作時只能粗略的對礦石進(jìn)行破碎，很多還需要二次破碎，仍無法滿足生產(chǎn)生活需要，為此就不得不改變物料的破碎方式，物料的破碎效率，物料破碎的安全性環(huán)保性等多方面問題，為解決此問題在老師的指導(dǎo)下我設(shè)計這臺雙齒輥式破碎機(jī)，它可以有效的解決上述問題。我相信這臺破碎機(jī)能有效的節(jié)省和利用資源，對于提高生產(chǎn)、率環(huán)境保護(hù)和降低成本將會起到?jīng)Q定性作用，它一定會有很廣闊的市場前景!
1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀
輥式破碎機(jī)出現(xiàn)于1806年，它是一種較為古老的破碎設(shè)備。但是，由于它的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊輕便、易于制造、工作可靠，特別是它的產(chǎn)品過粉碎少，因此，至今仍在選煤、冶金燒結(jié)、水泥、玻璃、陶瓷等工業(yè)部門，以及小型選礦廠中使用，而且有新的改進(jìn)與發(fā)展。輥式破碎機(jī)被廣泛用于破碎軟質(zhì)和中等硬度的物料，對破碎濕料和黏性物料和堅硬物料，使用范圍受到了限制。
近年來，國外輥式破碎機(jī)發(fā)展的得很快，種類也很齊全。按輥?zhàn)拥臄?shù)目，輥式破碎幾可以分為單輥、雙輥、三輥、和四輥四種；按輥面形狀，可以分為光輥、齒輥、槽輥破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)等等
就其結(jié)構(gòu)而言，大多采用自動移動輥機(jī)結(jié)構(gòu)，液壓調(diào)整，油—液控制系統(tǒng)等新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)。但各制造廠所采用的結(jié)構(gòu)形式和控制系統(tǒng)各有不同，獨(dú)具特色。如美國Pettibone公司生產(chǎn)的雙輥破碎機(jī)，應(yīng)用橡膠輪胎傳動，液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，采用自動定位滾子軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用壽命較長。還有美國Portec公司生產(chǎn)的三輥破碎機(jī)，由一個固定輥和兩個移動輥組成。移動輥由彈簧保持壓力及固定工作位置。固定輥由齒輪驅(qū)動，移動輥由橡膠輪胎傳動，可進(jìn)行單向給料破碎和雙向給料破碎。三輥破碎機(jī)由單輥破碎機(jī)和雙輥破碎機(jī)組合而成。而四輥破碎機(jī)由兩個雙輥破碎機(jī)組合而成，這種破碎機(jī)能完成粗碎和終碎兩道工序，破碎效率很高。
輥式破碎機(jī)的規(guī)格用輥?zhàn)又睆紻和長度L表示，例如輥?zhàn)又睆綖?200mm，輥?zhàn)娱L度為為1000mm的輥式破碎機(jī)表示為：Φ1200mm×1000mm輥式破碎機(jī)。
1.3 設(shè)計特點(diǎn)
雙齒輥破碎機(jī)機(jī)的主要性能特點(diǎn)是：
1. 本機(jī)具有體積小、重量輕、噪聲低、安裝檢修都十分方便等特點(diǎn)；
2. 齒輥的結(jié)構(gòu)尺寸都是根據(jù)產(chǎn)品粒度要求進(jìn)行設(shè)計，破碎齒磨損后現(xiàn)場可直接更換破碎牙齒，大大降低了使用成本；
3. 過粉碎極低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通過，對于大于粒度要求的物料進(jìn)行破碎，避免了進(jìn)入破碎機(jī)的物料攙雜破碎的缺陷。對于煤炭、焦碳等中等硬度物料，過粉碎率一般在5%以下。
2PGC—450×500新型雙齒輥破碎機(jī)是利用新型的齒形對物料進(jìn)行剪切、拉伸、彎曲、刺破、折斷等作用實現(xiàn)破碎，特別適合用于原煤的粗碎和中碎，可簡化原煤的準(zhǔn)備作業(yè)，是理想的煤炭破碎設(shè)備。
1.4 設(shè)計產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域
破碎機(jī)是冶金、礦山、礦山、電力、化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的設(shè)備，每年有大量原料和再利用的廢料都需要用破碎機(jī)進(jìn)行加工處理，以達(dá)到下一級機(jī)械加工設(shè)備所要求的粒度，所以破碎機(jī)主要應(yīng)用于礦區(qū)。
1.5 設(shè)計方案
1.5.1 設(shè)計目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬定解決的關(guān)鍵問題
設(shè)計目標(biāo)：
提高雙輥齒破碎機(jī)齒輥耐磨性和整體強(qiáng)度，使得齒輥在整個破碎工作過程中，不會因雙齒輥破碎機(jī)輥齒的長時間工作和物料粒度過大而發(fā)生變形，降低事故率，提高破碎效率，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高勞動生產(chǎn)率。
研究內(nèi)容：
（1）結(jié)構(gòu)分析設(shè)計；
（2）分析雙齒輥破碎機(jī)齒輥工作面耐磨性及其整體強(qiáng)度；
（3）整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
解決的關(guān)鍵問題：輥齒齒面嚴(yán)重磨損； 輥齒軸變形。
1.5.2 設(shè)計方案
設(shè)計方案
破碎機(jī)理：雙齒輥破碎機(jī)的主要工作部件為兩個平行安裝的齒輥，每個齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的齒環(huán)，通過齒輥的對轉(zhuǎn)實現(xiàn)對物料的破碎。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
齒對物料的作用過程可分為3個階段。在第1個階段，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中的輥齒遇到大塊物料，首先對它進(jìn)行沖擊剪切作用，接著對它進(jìn)行撕拉作用。如果碎塊能被輥齒咬入則進(jìn)入第2階段，否則輥齒沿物料表面強(qiáng)行猾過，靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn)，等待下一對齒的繼續(xù)作用。在圖1中，這一階段為齒從1-1位置到2-2位置。第2階段從物料被咬入開始，到前一對齒脫離咬合終止。在圖1中表示為齒從2-2位置運(yùn)動到3-3位置的過程。這一階段兩齒包容的截面由大逐漸變到最小，然后在增大，粒度大的物料由于包容體積逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎，破碎后的物料被擠出，從齒側(cè)間隙漏下。
前一對齒開始脫離嚙合時，破碎的物料大量下漏排除，個別粒度仍然偏大的物料被兩齒輥下面的破碎砧阻擋，使其進(jìn)行二次破碎。當(dāng)齒運(yùn)動到破碎砧附近時，與破碎砧共同作用，將大塊物料劈碎并將其強(qiáng)行排除，這就是第3階段破碎。
至此，一對齒的破碎過程結(jié)束。每對齒環(huán)上有多少齒，齒輥運(yùn)行一周時同樣的過程就進(jìn)行多少次，循環(huán)往復(fù)。
破碎機(jī)設(shè)計方案：由三向異步電動機(jī)帶動皮帶論轉(zhuǎn)動，小皮帶輪向大皮帶輪完成第一級降速，大皮帶輪上小齒輪軸向第一齒輥軸完成第二級降速，第一皮帶輪帶動第二皮帶輪，同速傳動，兩齒輥相向轉(zhuǎn)動，由齒輥上破碎齒輪完成破碎工作，并且在兩齒輥中間下方破碎物料排出最密集的地方安放破碎砧，使物料進(jìn)行二次破碎，達(dá)到更好的破碎效果，提高破碎生成率和降低生產(chǎn)成本和工作工序，已經(jīng)破碎的物料由下面排料口直接排出。
1.5.3 題目的可行性分析：
輥式破碎機(jī)尤其適用于破碎黏性物料。它具有處理細(xì)料的優(yōu)點(diǎn)，尤其是用于洗選之前的選煤過程。其處理能力較大，可達(dá)幾千噸/時。當(dāng)采用槽型和齒型齒板時，最好處理軟質(zhì)材料和抗壓強(qiáng)度低于800-1000kg/cm2的中硬物料，如：黏土，石膏，煤炭，焦碳，尾礦，鋁土礦，滑石等。目前隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和煤炭破碎加工技術(shù)的進(jìn)步，特別是新的新型破碎方法的出現(xiàn)，煤礦石對破碎機(jī)齒輥工作表面的性能、破碎后物料粒度和使用可靠性的要求也越來越高，齒輥?zhàn)鳛槠扑楣ぷ髅嬷泄r最惡劣、負(fù)載情況最復(fù)雜的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能、壽命和可靠性制約了其它設(shè)備能力的正常發(fā)揮，決定了高產(chǎn)高效輥式破碎機(jī)的可行性和經(jīng)濟(jì)效益。改造方案的實施，必將為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
1.5.4 本項目的創(chuàng)新之處
傳統(tǒng)的破碎機(jī)大都是利用一對或幾對輥齒對塊狀物料進(jìn)行擠壓破碎。且這些輥輪在軸上的安裝大都是并齊地排列在軸上，也就是它們的安裝鍵都在同一個空間角度上。這種傳統(tǒng)的破碎機(jī)它的破碎效果不太理想。
在設(shè)計過程中，我對傳統(tǒng)的破碎機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。首先，對輥齒的空間安裝位置進(jìn)行改進(jìn)，把輥齒在軸上成螺旋式安裝布置，也就是連接鍵成角度布置其值為：第一個鍵槽角度為00其它的依次為150 、300 、450、600、750。這樣設(shè)計能對塊狀物料進(jìn)行階段性破碎。也就是能對塊狀物料進(jìn)行多次破碎。它能很好地提高破碎效率。
同時為了更好地，進(jìn)一步地提高破碎效率。在每兩個嚙合輥齒嚙合處的正下方加上一個破碎砧。破碎砧利用它的兩個側(cè)面與嚙合輥齒下方的齒面再次地對物料進(jìn)行進(jìn)一步破碎具體工作原理如下：
圖3 破碎砧的工作原理圖
第二章 破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 結(jié)構(gòu)的選擇與比較
傳動機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)方式很多，好的傳動機(jī)構(gòu)不僅可以大大提高破碎的效率，而且可以節(jié)省功耗。傳動機(jī)構(gòu)為齒輪機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是從齒輥?zhàn)鳚L動的一對齒輥機(jī)構(gòu)。實現(xiàn)上述功能的機(jī)構(gòu)有很多下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)如圖的右側(cè)所示
方案一：
這種結(jié)構(gòu)使用的是一臺三向異步電動機(jī)帶動小齒輪，小齒輪帶動一級輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動，在一級輥?zhàn)拥牧硪欢搜b有和二級輥?zhàn)油耆嗤凝X輪只起到傳動的作用，兩輥?zhàn)油傧嘞蜣D(zhuǎn)動完成破碎任務(wù)，這種方案可以完成破碎，且具有噪聲小，平穩(wěn)性好，結(jié)構(gòu)簡單，高效率等多方面優(yōu)點(diǎn)，但一級輥?zhàn)由系牡诙积X輪多余，造成浪費(fèi)。
方案二：
如圖所示的結(jié)構(gòu)，其布局基本與方案一相同，不同的是采用兩個同型號的三向異步電機(jī)分別帶動兩個輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動，這種設(shè)計方案破碎效果很好，但造價相當(dāng)昂貴，且在不需要調(diào)動破碎粒度的時候不需要采用兩個動力源，故舍棄。
方案三：
這種結(jié)構(gòu)不但具有方案一的所有優(yōu)點(diǎn)，而且克服了方案一多余齒輪造成浪費(fèi)的缺點(diǎn)，還在齒輥下方加入破碎砧，進(jìn)行二次破碎，進(jìn)一步提高破碎效率，其結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，故選用此設(shè)計方案。
2.2 破碎機(jī)參數(shù)的初步確定
性能：輥?zhàn)右?guī)格 450×500 D×L/mm
給料粒度 200 /mm
排料粒度 0～25；0～50；0～75；0～100 /mm
生產(chǎn)率 20； 35； 45； 55 Q/（t/h）
輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù) 64 n/（r/min）
電機(jī)功率 8；11 N/ kw
機(jī)器質(zhì)量 3.765 m/ t
計算參數(shù)：
1．輥?zhàn)又睆?
輥?zhàn)又睆紻與給料粒度d有關(guān)，它們之間的關(guān)系決定于輥皮與被破碎物料間的摩擦系數(shù)的大小。
對于光輥： D20d
輥皮表面帶有溝槽： D=（10～12）d
輥皮表面鑲齒： D=（2～6）d
對于我所設(shè)計的雙齒輥破碎機(jī)，所破碎的物料粒度在100～200mm范圍內(nèi)。
D=（2～6）×（100～200）=（200～1200）mm 取D=450mm
由于450×500型雙齒輥破碎機(jī)較接近設(shè)計要求，故選用。
2．輥?zhàn)庸ぷ鬓D(zhuǎn)速
輥?zhàn)幼詈线m的轉(zhuǎn)速與輥皮表面特征，被破碎物料的硬度和尺寸大小有關(guān)，一般都是根據(jù)經(jīng)驗決定的。它要保證機(jī)器有最大的生產(chǎn)率，功率消耗又要少，同時還要考慮輥皮的磨損不能太快。通常破碎無聊的粒度越大，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速越低，輥皮表面有溝槽或鑲齒的輥?zhàn)?，他的轉(zhuǎn)速應(yīng)比光輥的低；當(dāng)破碎軟的或脆的物料時，轉(zhuǎn)速應(yīng)高些，而破碎硬物料時應(yīng)低些。根據(jù)經(jīng)驗：
N=（120～420）
式中： n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 （r/min）；
——被破碎物料與輥皮之間的摩擦系數(shù)；
——被破碎物料的容積重 （Kg/）；
D——輥?zhàn)又睆?（cm）；
D——給料粒度 （cm）。
按照設(shè)計要求可知，d=10～20cm，一般摩擦系數(shù)取=0.30～0.35，（或摩擦角=1645’～1918’），取=0.325，=arctan0.325=18，D=45cm，r=1.3～1.45Kg/，取r=1.35×10Kg/。
n=（120～420）=（120～420）=62.06～217.22（r/min）
光輥破碎機(jī)每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)取上式的上限，帶溝槽的輥?zhàn)尤≈械葦?shù)值，而帶牙齒的輥?zhàn)觿t應(yīng)取其下限，故取 n=64r/min。
3．生產(chǎn)率
雙輥式破碎機(jī)的理論生產(chǎn)率與工作時兩輥?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)。假設(shè)在輥?zhàn)尤L上均勻地填滿物料，而且破碎機(jī)的給料和排料都是連續(xù)的，料帶的寬度等于輥?zhàn)娱L度L，厚度等于輥?zhàn)拥拈g距e，卸出速度等于輥?zhàn)訄A周速度v，因此破碎機(jī)的體積生產(chǎn)能力為
m/h
實際上，喂入物料并布滿整個長度，同時卸出物料是松散的，故必須乘上系數(shù)加以修正，而物料落下的速度與輥?zhàn)訄A周速度的關(guān)系為V=，則：
Q=188
式中 Q——生產(chǎn)率 （t/h）；
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 （r/min）；
——破碎產(chǎn)品的松散容重，接近1 （t/m）；
L——輥?zhàn)娱L度 （m）；
D——輥?zhàn)又睆?（m）；
——輥?zhàn)娱L度利用系數(shù)和排料松散度系數(shù)，對于中硬度物料，=0.2～0.3；對于粘性和潮濕物料，如煤，焦碳等，=0.4～0.6；
e——排料口寬度 （m）。
當(dāng)破碎硬質(zhì)物料時，在破碎力的作用下，后輥彈簧受壓縮，使轉(zhuǎn)輥之間距增大，通常間距約為增大1/4，故
Q=235 t/h
Q=235
=235（ 0.4～0.6）0.510.450.02564
=33.84～50.76（t/h）
4．輥?zhàn)庸β实挠嬎?
輥式破碎機(jī)功率，一般采用經(jīng)驗公式來估算。破碎中硬物料時，破碎機(jī)所需功率為
N=0.794KLV
式中 V——輥?zhàn)訄A周速度 m/s；
L——輥?zhàn)娱L度 m；
K——系數(shù)，K=+0.15，和d分別是給料與排料粒度；
對于破碎煤或焦碳用的齒輥破碎機(jī)，則輥?zhàn)庸β蕿?
N=KLDn kw
式中 D——輥?zhàn)又睆?m；
L——輥?zhàn)娱L度 m；
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 r/min；
K——系數(shù)，破碎煤時，K=0.85。
N= KLDn=0.85×0.5×0.45×64=12.24 kw
2.3 原動機(jī)的確定
為了能對整個機(jī)械系統(tǒng)提供穩(wěn)定有力原動力的裝置，只有合適的選擇原動機(jī)的類型才能有效的使系統(tǒng)發(fā)揮其作用，電動機(jī)的選用，主要從選用的電動機(jī)的功率、工作電壓、種類、型式及破碎機(jī)結(jié)構(gòu)考慮，粗算破碎機(jī)傳動效率：
/=N
式中 ——電機(jī)額定功率 kw
——工況系數(shù)，破碎機(jī)屬于的載荷很大的工作機(jī)器，按每天工作10～16小時計算，取=1.4；
——帶傳動效率，0.95；
——滾動軸承效率，0.98；
——8級精度圓柱齒輪傳動效率，0.97。
則 =N/()=20.37 kw
雙齒輥破碎機(jī)的電動機(jī)需要起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、可靠性高、功率等級高，能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊及振動的類型。綜合上述因素可以做出選擇Y225M-8型。
2.4 傳動機(jī)構(gòu)的選擇與比較
1．傳動機(jī)構(gòu)的重要性：
在原動機(jī)和工作機(jī)之間必須加入傳動裝置，通過它來傳遞動力或改變運(yùn)動形式、參數(shù)，這是因為：
1)工作機(jī)所要求的速度通常和原動機(jī)的額定速度不一致，需要減速或增速(大多數(shù)情況下要求減速)。
2)工作機(jī)要根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，而原動機(jī)通常只以一種恒定的額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果通過改變原動機(jī)的速度來滿足工作機(jī)的變速要求，往往經(jīng)濟(jì)成本較高。對于某些類型的原動機(jī)無法通過其本身變速來滿足工作機(jī)的生產(chǎn)工藝要求。
3)原動機(jī)的運(yùn)動形式比較單一，比如通常只能作勻速轉(zhuǎn)動，而工作機(jī)的運(yùn)動形式由生產(chǎn)的工藝要求而定，它們是多種多樣的，如直線運(yùn)動、往復(fù)擺動、螺旋運(yùn)動等等。
4)在單機(jī)集中驅(qū)動時，需要一臺原動機(jī)來帶動若干組不同速度大小，不同運(yùn)動形式的工作機(jī)(或執(zhí)行機(jī)構(gòu))。
5)為了工作安全及維修方便，或因機(jī)器的外廓尺寸受到安裝空間、運(yùn)輸條件的限制等其它原因必須把原動機(jī)和工作機(jī)分成兩個部件，而它們中間則出傳動裝置來連接。
2．傳動類型選擇
（1）傳動類型選擇時應(yīng)考慮的因素
選擇傳動類型時所依據(jù)的主要指標(biāo)應(yīng)是：效率高、經(jīng)濟(jì)成本低、外廓尺寸小、重量輕、運(yùn)動性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產(chǎn)條件又安全可靠。具體地說選擇傳動類型時應(yīng)考慮到：
1）原動機(jī)的工況應(yīng)與工作機(jī)工況相匹配，即它們的工作點(diǎn)接近各自的最佳工況，而且工作點(diǎn)盡可能穩(wěn)定。原動機(jī)和傳動裝置在起動、制動、調(diào)速性能、機(jī)械特性、反向和空載等方面能符合工作機(jī)的要求。
2)對傳動的尺寸、重量和布置方面應(yīng)做到緊湊、輕巧、合理，同時又要便于安裝和維修。
3)能適應(yīng)工作環(huán)境條件，加多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境、噪聲的限度等。
4)經(jīng)濟(jì)成本低，即工作壽命長、傳動效率高、初始費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用低。
5)操作和控制方式簡便。
6)必須符合國家的技術(shù)政策，現(xiàn)場的技術(shù)條件和環(huán)境保護(hù)等其它要。
（2）傳動類型選擇的原則
1)對于大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先選用高效率的傳動，以節(jié)約能源。
2)當(dāng)工作機(jī)要求與原動機(jī)同步時，不宜采用摩擦傳動，而應(yīng)采用無滑動的傳動裝置(如嚙合傳動)。
3)傳動裝置應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，便于互換從而降低初始和維修費(fèi)用。
4)當(dāng)載荷變化頻繁，而且可能出現(xiàn)過載時，不宜采用嚙合傳動而可采用摩擦傳動、流體傳動，或在傳動裝置中配備過載保護(hù)設(shè)施。
5)為了降低初始費(fèi)用，在滿足使用要求前提下，盡可能選擇結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，即簡化和縮短傳動鏈。
6)若原動機(jī)的調(diào)速速比能與工作機(jī)的變速要求相適應(yīng)時，可直接聯(lián)接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)工作機(jī)要求的變速范圍大，原動機(jī)的調(diào)速措施不能滿足其機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)要求時，應(yīng)采用變傳動比的傳動。通常從降低成本角度出發(fā)盡量采用有級變速，只有工作機(jī)生產(chǎn)工藝需要連續(xù)變速時，才選用無級變速傳動。此外，在傳動裝置中傳動比的分配應(yīng)合理。
如下圖所示傳動機(jī)構(gòu)，選擇了帶式傳動機(jī)構(gòu)。因為雙齒輥破碎機(jī)所需要的傳動精度不需要太高，而且功率消耗很大需要安全保障，使用帶式傳動機(jī)構(gòu)很安全。因為雙齒輥破碎機(jī)的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是730r/min，而輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速需要64 r/min，要求傳動比為11.4127。11.4127=4.12*2.77*1，因為帶式傳動機(jī)構(gòu)所需要的傳動精度不需要太高，故帶式部分的傳動比為4.12第一對齒輪的傳動比為2.77第二對齒輪的傳動比為1。即I帶=4.12，i12=2.77,i23=1
第三章 破碎機(jī)的總體設(shè)計
3.1 帶傳動設(shè)計
1．設(shè)計功率 kw
=P
式中 P——工作機(jī)功率 kw
=1.4×14.55=20.37 kw
2．帶型
根據(jù)和選取有效寬度制V帶，選取15N/15J型有效寬度制V帶。
式中 ——小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min。
3．傳動比i
i= (=0.01～0.02)
式中 ——大帶輪轉(zhuǎn)速 r/mim；
——小帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準(zhǔn)直徑；
——大帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準(zhǔn)直徑；
——彈性滑動系數(shù)；
有效寬度制窄V帶： =-2
取=197.4mm，=797.4mm，則
==4.12，
==177 r/min
4．小帶輪有效直徑及大帶輪有效直徑（為提高V帶壽命，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，值較大選取。
=200mm，=800mm
5．帶速V m/s
V===7.55 m/s
窄V帶 =35m/s，V20m/s時，可以充分發(fā)揮帶的傳動能力，一般V不低于5m/s，滿足要求，7.5m/s>5m/s。
6．初定中心距離
則
700<<2000，取=1500mm
7．有效長度
=2++=4630.8 mm
圓整近似選取=4570 mm
8．實定中心距 a mm
a+=1469.6 mm
取a=1470 mm
9．小帶輪包角
=180-×57.3=156.6
10．根V帶額定功率 kw
根據(jù)帶型，及選取 =7.62 kw
11．i1時的單根V帶額定功率增量 kw
根據(jù)帶型，及選取 =0.69 kw
12．V帶根數(shù)
=
式中 ——包角修正系數(shù)，取=0.93；
——帶長修正系數(shù)，取=1.06。
==2.49
取=3
13．帶輪寬度 D=2e+2f=350.25+26=610.5 mm
14．單根V帶初張緊力 N
=0.9[500（-1）+mV]
式中 m——V帶單位長度質(zhì)量 Kg/m，取m=0.20 Kg/m。
=0.9[500（-1）+0.20×7.55]=693.5 N
15．作用在軸上的力 N
=2sin=2×693.5×sin=1358.2 N
=1.5=2037.3 N（新帶的初張緊力為正常張緊力的1.5倍。）
16．切邊長t mm
t=
=
=1439.1 mm
17．撓度 mm
==23.0 mm
18．載荷 Wd N
新安裝的帶 Wd=
式中 ——初張緊力的增量，取=40N。
Wd==65.8 N；
運(yùn)轉(zhuǎn)后的帶 Wd==57.1 N；
最小極限值 Wd=44.1 N。
3.2 齒輪傳動設(shè)計
1．選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)
1) 按1.5所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。
2) 雙齒輥破碎機(jī)為一般重載工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度。
3) 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì),表面氮化，深度為0.2～0.3mm），硬度為HB260～290，齒輪硬度Hv550；大齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì)），硬度為HB260～290。
4) 選小齒輪齒數(shù) =19，已知大齒輪轉(zhuǎn)速為 64r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速為 177r/min。
5) 傳動比 i=u===2.77，故=u×=19×2.77=52.63，取=53。
2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1）試載荷系數(shù) =1.3
（2）計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩
=95.5×10/
=95.5×10×/
=95.5×10
=789359 N
（3）取齒寬系數(shù) =1
（4）查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8 MPa
（5）按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限為
=600 MPa, =600 MPa
（6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60j
式中 j——齒輪每轉(zhuǎn)一周時，同一齒面嚙合的次數(shù)；
——齒輪的工作壽命 h；
假設(shè)破碎機(jī)壽命為10年（一年工作300天，每天工作10小時）
=60×1×177×（15×300×10）=4.779×10
=/u=1.725×10
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)
=0.95； =0.98
（8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力
=
式中 S——安全系數(shù) S=1，取失效概率為1%
=0.95×600 MPa=570 MPa
=0.98×600 MPa=588 MPa
2）計算
（1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值
2.32=124.584 mm
（2）計算圓周速度
===1.15 m/s
（3）計算齒寬 b
b==1×124.584 mm=124.584 mm
（4）計算齒寬與齒高之比 b/h
模數(shù) =/=124.584/19=6.557 mm
齒高 h=2.25=2.25×6.557=14.75 mm
b/h=124.584/14.7=8.45
（5）計算載荷系數(shù)
根據(jù)=1.15 m/s，八級精度，查得動載荷系數(shù) =1.1；
直齒輪，假設(shè)<100 N/mm，查得=1.2；查得使用系數(shù)=1；
查得8級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時
=1.15+0.18（1+0.6）+0.31×10b
=1.15+0.18(1+0.6×1)×1+0.31×10×124.584
=1.477
由 b/h=8.45，=1.477查得 =1.38，故載荷系數(shù)
K==1×1.1×1.2×1.477=1.95
（6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑得
==124.584=142.60 mm
（7）計算模數(shù) m==7.51 mm
3．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為
m
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500 MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500 MPa。
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.85，=0.87。
（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得
== MPa=303.57 MPa
== MPa=310.71 MPa
（4）計算載荷系數(shù) K
K==1×1.1×1.2×1.38=1.822
（5）查取齒型系數(shù)得
=2.85， =2.31
（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)
=1.54， =1.71
（7）計算大小齒輪的 ，并加以比較
==0.01446
==0.01271
小齒輪的數(shù)值大
2）設(shè)計計算
=4.87 mm
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù) m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的載荷能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度計算得的模數(shù) 4.87，并就近完整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=5 mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=142.6mm，則
=/m=142.6/5=28.52， 取=29
=u=2.77×29=80.33， 取 =80
這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并作到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4．幾何尺寸計算
1）計算分度圓直徑
=m=29×5=145 mm
=m=80×5=400 mm
2）計算中心距
=（+）/2 =（145+400）/2=272.5 mm
3）計算齒輪寬度 b==145
取 =145 mm， =150 mm
4）齒數(shù)比 u===2.77
5）齒頂高 ==m=5 mm
6）齒根高 ==（+）m=6.25 mm
7）全齒高 ==（2+）m=11.25 mm
8）齒頂圓直徑 =（+2）m=155 mm
=（+2）m=410 mm
9）齒根圓直徑 =（-2-2）m=132.5 mm
=（-2-2）m=377.5 mm
10）基圓直徑 =cos=138.3 mm
=cos=375.9 mm
11）齒距 p=m=15.7 mm
12）齒厚(s)=齒槽寬(e) s=e=m/2=7.9 mm
13）驗算
===10887.7 N
= N/mm=75.09 N/m<100 N/mm，滿足要求，可以使用。
注：第二根輥轉(zhuǎn)速與第一根輥轉(zhuǎn)速一致，因此選用與第一根齒輪相同齒輪，只起傳動作用。
3.3 齒輪強(qiáng)度校核
1．齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件
式中 ——計算接觸應(yīng)力 N/mm；
——許用接觸應(yīng)力 N/mm。
（1）計算應(yīng)力
式中 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；
——材料彈性系數(shù) ；
——接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)；
——分度圓上的圓周力 N；
b——齒寬 mm；
——小齒輪分度圓直徑 mm；
u——齒數(shù)比；
——使用系數(shù)；
——動載系數(shù)；
、——齒向載荷分布系數(shù)；
、——齒間載荷分布系數(shù)。
1）的確定
變位系數(shù)的選擇
按=+=29+80=109，選擇=1.6，查得=0.146，所以y=-=1.6-0.146=1.454，a=（+y）m=（109/2+1.454）×5=279.77 mm，
取a=280 mm，y=1.5,求出=0.14，=y+=1.5+0.14=1.64，選出
=0.745， =0.921
==0.0153，分度圓螺旋角=0，查得=2.26
2）彈性系數(shù)的確定
取=189.8
3）接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)的確定
=，為接觸強(qiáng)度計算的重合度系數(shù)，它是考慮端面重合度、縱向重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)；為接觸強(qiáng)度計算的螺旋角系數(shù)，它考慮螺旋角對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)
=；
=；
==0
式中 、分別為大小齒輪的部分重合度，查得0.83=，=0.92，則
==1.75；
==0.866；
==1；
==0.866
4）分度圓上的圓周力的確定
=
轉(zhuǎn)矩T====789.28 Nm
===10523.73 N
5）使用系數(shù)的確定
取=1.25
6）動載系數(shù)的確定
=1+[+]
式中 、——系數(shù)，查得=39.1，=0.0193
=1+[+0.0193]=1.15
7）齒向載荷分布系數(shù)的確定
=1.15+0.18[1+0.6（）]（）+0.31×10b
=1.15+0.18[1+0.6（）]（）+0.31×10×150
=1.484
8）齒間載荷分配系數(shù)的確定
取=1.2
9）計算
=474.20 N/mm
（2）許用應(yīng)力
=
式中 ——試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 N/mm；
——接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)；
——潤滑油膜影響系數(shù)；
——工作硬化系數(shù)；
——接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)；
——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
1）的確定
由大小齒輪材料為40Cr查得==600 N/mm
2) 的確定
N=60j
=60×1×177×（15×300×10）=4.779×10
=/u=1.725×10
查得 =0.95， =0.98
取較小的 =0.95
3）的確定
查得 =1
4）的確定
=1.2-=1.2-=1.11
5）的確定
查得 =1
6）的確定
選取 =1.25 （較高可靠度）
7）計算
===506.11 N/mm
=474.2 N/mm<
2．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件
（1）計算應(yīng)力
=
式中 ——法向模數(shù)；
——復(fù)合齒型系數(shù)；
——抗彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù)。
1）的確定
==1.48
2）的確定
==1.2
3）的確定
查得 =4.39， =3.95，取較大值 =4.39
4）的確定
=×
=（0.25+）×（1-）
=（0.25+）×（1-）
=0.6786
5）計算
=
=
=107.01
（2）許用彎曲應(yīng)力
=
式中 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值 N/mm；
——抗彎曲強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)；
——相對齒根圓角敏感性系數(shù)；
——相對表面狀況系數(shù)；
——抗彎曲強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù)；
——彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。
1）的確定
查得 ==500 N/mm
2）的確定
查得 =0.95， =0.98，取較小值 =0.95
3）的確定
查得 =1
4）的確定
查得 =1
5）的確定
查得 =1
6）的確定
選取 =1.25（較高可靠度）
7）計算
===380 N/mm
=107.01 N/mm<， 滿足要求。
3．齒輪靜強(qiáng)度校核計算
（1）齒面靜強(qiáng)度校核
齒面靜強(qiáng)度條件
1）靜強(qiáng)度最大齒面應(yīng)力
=
計算切向力
=
=
=10523.73 N/mm
=
=424.13 N/mm
靜強(qiáng)度許用齒面接觸應(yīng)力
=
=
=506.16 N/mm
=424.13 N/mm<， 滿足要求
（2）彎曲靜強(qiáng)度校核
彎曲強(qiáng)度條件
1）靜強(qiáng)度最大的齒根彎曲應(yīng)力
=
=1.15×1.484×1.2××4.39×0.6786
=85.61 N/mm
2）靜強(qiáng)度許用齒根彎曲應(yīng)力
=
=
=380 N/mm
=85.61 N/mm<， 滿足要求
3.4 軸、軸承及鍵的設(shè)計
1．齒輪軸的強(qiáng)度計算
1）按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑
（1）選擇軸的材料為40Cr，竟調(diào)質(zhì)處理，查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
=750 MPa；
=550 MPa；
=350 MPa；
=200 MPa;
E=2.06×10 MPa
初步估算軸徑，由材料為40Cr，選取 A=99，則
=43.12 mm
考慮到大帶輪端加鍵，故取d=100 mm
2）齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）軸承的選擇
根據(jù)破碎機(jī)的工作條件和該軸受力情況選用單列圓錐輥?zhàn)虞S承，該軸承的技術(shù)特點(diǎn)為：
1> 額定動載荷比為1.5～2.5；
2> 能承受單向軸向載荷，在徑向載荷作用下，會產(chǎn)生附加軸向力，一般成對使用；
3> 能夠限制軸承和外殼在一個方向上的軸向位移；
4> 極限轉(zhuǎn)速低；
5> 313系列具有較大的接觸角，可以承受更大的軸向載荷，其他系列的接觸角在10～18之間。
故我選用 31322 型號單列圓錐滾子軸承
（2）鍵的選擇
根據(jù)設(shè)計要求選擇普通平鍵（C型）聯(lián)接，它具有靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，對中好，易拆裝。無軸向固定作用。精度較高，用于高速軸或較大沖擊、正反轉(zhuǎn)的場合。薄型平鍵運(yùn)用于薄壁結(jié)構(gòu)和傳力矩較小的傳動。C型用于軸端。
根據(jù)齒輪軸徑d=110 mm，選用C28×61（GB/T1096-2003）
（3）鍵的強(qiáng)度校核
鍵的強(qiáng)度要求
和
式中 T——傳遞的轉(zhuǎn)矩；
d——軸的直徑；
l——鍵的工作長度，l=L-b/2；
k——鍵與輪轂的接觸高度，k=0.4h；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓力，查得=100～120 MPa；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓強(qiáng)，查得=40 MPa；
=35.46 MPa
，滿足要求，可以使用；
=35.46 MPa
，滿足要求，可以使用。
3）軸上受力分析如下面彎矩轉(zhuǎn)矩圖
（1）軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩
==789359 Nmm =789.359 Nm
（2）齒輪的圓周力
=10887.7 N
（3）齒輪的徑向力
=10887.7×0.364=3962.8 N
（4）軸承的軸向力
=
=
=5271.4 N
（5）由大帶輪制造和安裝所附加的圓周力
=2cos(90-)
=2×693.5×
=1358.2 N
4）求支反力
（1）在水平面內(nèi)的支反力，由=0 得
（a+b）-b=0
==1844.8 N
由=0得
=-=3962.8-1844.8=2118 N
（2）在垂直平面內(nèi)的支反力
===5443.85 N
（3）由于的作用，在支點(diǎn)A、B處的支反力，=0，得
（a+b）-c=0
==386.38 N
=+=1358.2+386.38=1744.58 N
5）作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖
（1）齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖
=×b=2118×0.135=285.93 Nm
=-F×==285.93-5271.4×=-96.25 Nm
齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖
==5743.85×0.135=734.92 Nm
由于齒輪作用力在D截面作出的最大合成彎矩
==790 Nm
由于作用而作出的彎矩圖
=×C=1358.2 N×0.0825 m=112.05 Nm
該彎矩圖的作用平面不定，但當(dāng)其與上述合成彎矩圖共面時是最危險的情況。這時其彎矩為二者之和，則截面D的最大合成彎矩為
=+=790+112.05=902.05 Nm
2）作轉(zhuǎn)矩圖
=789.359 Nm
6）軸的強(qiáng)度校核
（1）確定危險截面
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖、截面B處彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中，截面D處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險截面?，F(xiàn)對D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。
（2）安全系數(shù)校核計算
由于該破碎機(jī)軸轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的脈動循環(huán)的切應(yīng)力。
彎曲應(yīng)力幅為：
==47.04 MPa
式中 W——抗彎斷面系數(shù)
由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 =0
式中 ——40Cr的彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，查得=350 MPa；
——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，查得=2.38；
——表面質(zhì)量系數(shù)，軸徑車削加工，查得 =0.90；
——尺寸系數(shù)，查得 =0.6
=
=1.69
切應(yīng)幅為
==1.03×10 Pa
式中 ——抗扭斷面系數(shù)
根據(jù)式
式中 ——40Cr扭轉(zhuǎn)疲勞極限，查得 =200 MPa；
——切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，查得 =2.22；
——平均應(yīng)力折算系數(shù)，查得 =0.21；
——尺寸系數(shù)，查得 =0368；
=
=50.6
軸D截面的安全系數(shù)為
S===1.69
查得 [S]=1.3～2.5
故S>[S]，可知該截面是安全地，可以使用。
3.5破碎機(jī)的總體設(shè)計
根據(jù)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、帶傳動、齒輪及軸的設(shè)計，綜合進(jìn)行破碎機(jī)的總體設(shè)計，破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如下圖。
破碎箱采用鋼板組裝方式，底座采用180型槽鋼，破碎箱與底座采用螺緊后焊接，而電動機(jī)直接用螺栓擰在底座上。
我對破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。其減速箱與破碎箱做成一體形式，既可以節(jié)省空間和制造成本又可以更好的密封和傳動；對齒輪軸部分我采用齒輪軸半露，上蓋與半露部分很好的密封。具體形式如下圖表示。
第四章 項目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
4.1 2006年的經(jīng)濟(jì)預(yù)測
2006年是實施“十一五”規(guī)劃的第一年，是“十一五”規(guī)劃完成好壞的關(guān)鍵一年。初步分析2006年的發(fā)展環(huán)境非常有利破碎機(jī)行業(yè)保持持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展。
1．國家宏觀調(diào)控政策有利于破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展
國家振興裝備制造業(yè)政策，特別是最近中央經(jīng)濟(jì)工作會議精神，國家仍將繼續(xù)執(zhí)行“雙穩(wěn)健”的財政政策和發(fā)展內(nèi)需的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，以及國家近期出臺的有關(guān)工、農(nóng)業(yè)政策和調(diào)控政策，還有對節(jié)能降耗，環(huán)境保護(hù)的部署等，為機(jī)械工業(yè)提出了新的要求，擴(kuò)展了機(jī)械產(chǎn)品的市場，機(jī)械工業(yè)仍將保持高速發(fā)展，必然帶動破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
2．主機(jī)任務(wù)飽滿，對破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展有利
破碎機(jī)是配套件行業(yè)，受主機(jī)行業(yè)的影響很大。據(jù)有關(guān)行業(yè)預(yù)測，目前各主機(jī)行業(yè)企業(yè)2006年在手的任務(wù)十分飽滿，特別是國家重點(diǎn)工程所需的重大裝備和大型高檔產(chǎn)品需求十分火暴，仍處于供不應(yīng)求的局面，必然拉動破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
4.2 可能影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量的問題
1．燃料、動力、原輔材料價格上漲，影響企業(yè)的效益
煤、油、電力以及原輔材料和鋼材的價格上漲，將直接影響破碎機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)很難通過加強(qiáng)管理，靠企業(yè)內(nèi)部挖潛對這部分予以補(bǔ)償。在企業(yè)利潤空間不大的情況下，會降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，影響行業(yè)企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展的后勁。
2．積極引導(dǎo)企業(yè)吸引外資
對外開放是國家的重大國策，不少地方往往以吸引外資的多少，作為政府的政績考核目標(biāo)，不管項目的好壞和效益如何。有的企業(yè)，國家花了大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，已形成了自己的品牌，而且還形成了行業(yè)的排頭兵，在國內(nèi)外都有一定的名氣，像這樣的企業(yè)也被國外公司購買或控股，是這樣的企業(yè)失去了自主權(quán)，丟掉了自己的品牌，失去了多年來創(chuàng)造的無形資產(chǎn)，實在可惜。這樣也可能影響到國家的產(chǎn)業(yè)安全，影響到國家發(fā)展的自主性，應(yīng)引起重視。
4.3 綠色設(shè)計
1．綠色設(shè)計產(chǎn)生的背景
自20世紀(jì)70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，迫使人們不得不重視環(huán)境污染的現(xiàn)實。日益嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)，要求全世界工商企業(yè)采取共同行動來加入環(huán)境保護(hù)，以拯救人類生存的地球，確保人類的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，各國的環(huán)保戰(zhàn)略開始經(jīng)歷一場新的轉(zhuǎn)折，全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢，這就是向資源利用合理化、廢棄物產(chǎn)生少量化、對環(huán)境無污染或少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的沖擊下，綠色產(chǎn)品逐漸興起，相應(yīng)的綠色產(chǎn)品設(shè)計方法就成為目前的研究熱點(diǎn)。
在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡標(biāo)有“綠色標(biāo)志”圖案的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用回收的整個過程符合環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，可以實現(xiàn)資源的再生和回收，這種產(chǎn)品大大地提高了在國際市場的競爭力。例如：德國的水溶油漆被授予綠色標(biāo)志后，銷售額提高了20%。
與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)的技術(shù)水平還有較大差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原材料消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、國際競爭能力相對較弱等問題。在加入WTO之后，產(chǎn)品出口所面臨“綠色壁壘”十分突出。為解決上述問題的可行途徑，就是通過綠色設(shè)計與綠色制造技術(shù)，大力開發(fā)綠色產(chǎn)品，盡可能減少對環(huán)境的污染和資源浪費(fèi)，全面提高產(chǎn)品的競爭力。
2．綠色產(chǎn)品的定義和特點(diǎn)
綠色設(shè)計是由綠色產(chǎn)品的誕生所引申的一種設(shè)計技術(shù)。因而，要進(jìn)行綠色設(shè)計，首先有必要弄清什么樣產(chǎn)品是綠色產(chǎn)品，綠色產(chǎn)品有何特點(diǎn)，以便于采取一定的方法和手段去設(shè)計綠色產(chǎn)品。
1）綠色產(chǎn)品的定義 綠色產(chǎn)品是相對傳統(tǒng)產(chǎn)品而言的，至今還沒有權(quán)威的定義，為了便于對綠色產(chǎn)品的認(rèn)識，給出如下一些定義：
（1）綠色產(chǎn)品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護(hù)為核心概念而設(shè)計生產(chǎn)的、可拆卸和分解的產(chǎn)品，其零部件經(jīng)過翻新處理后可以重新利用。
（2）綠色產(chǎn)品是將重點(diǎn)放在減少部件，使原材料使用合理化并能進(jìn)行回收處理的產(chǎn)品。
（3）綠色產(chǎn)品是指從生產(chǎn)到使用乃至回收的整個過程都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害小，以及可以再生或回收、循環(huán)、再利用的產(chǎn)品。
（4）綠色產(chǎn)品是指其使用壽命完結(jié)時，部件可以翻新和重新利用的產(chǎn)品。
以上定義可以看出，綠色產(chǎn)品是指在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收、再用或再生過程，能節(jié)約資源和能源，對生態(tài)環(huán)境無危害或少危害，且對生產(chǎn)者及使用者具有良好保護(hù)性的產(chǎn)品。
2）綠色產(chǎn)品的幾個鮮明特點(diǎn)：（1）優(yōu)良的環(huán)境友好性；（2）最大限度地利用材料資源；（3）最大限度地節(jié)約能源。
3．綠色設(shè)計的主要內(nèi)容和設(shè)計原則
設(shè)計內(nèi)容：1）綠色產(chǎn)品的描述和建模；2）綠色設(shè)計的材料選擇；3）面向拆卸性設(shè)計；4）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計；5）綠色產(chǎn)品的成本分析；6） 綠色產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫。
設(shè)計原則：1）資源最佳利用原則；2） 能量消耗最少原則；3）“零污染”原則；4）“零損害”原則；5）技術(shù)先進(jìn)原則；6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則
我設(shè)計的雙齒輥破碎機(jī)具有可拆卸性，并且破碎過程中較原始輥式破碎機(jī)添加破碎砧，這樣設(shè)計可以提高生產(chǎn)率，節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來可觀的效益。但是也存在著一些不足，那就是問題，就目前的科技還無法徹底解決此問題，希望日后在這方面有所突破。
第五章 專題論文
破碎粉磨設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展
摘要：介紹了破碎粉磨設(shè)奮酌研制現(xiàn)狀，著重闡述了其蛄構(gòu)、原理及適應(yīng)范圍，同時對個后硅磨設(shè)奮的發(fā)展作了評述。
關(guān)鍵詞：粉碎 粉磨 超細(xì)粉碎
專題正文：
為了滿足有色金屬、黑色金屬、水泥、化工、建材以及非金屬加工業(yè)的迅速發(fā)展，9O年代以來，破碎粉磨設(shè)備的研究非?；钴S，研制了多種新型設(shè)備，取得了新的突破。本文就這些新型破磨設(shè)備進(jìn)行論述。
1 破碎設(shè)備
在破碎設(shè)備的研制中，一直貫徹“多碎少磨”的原則研制超細(xì)碎設(shè)備，即由原來的破碎產(chǎn)品粒度15～20mm降到12～15mm，甚至小于12ram，以求達(dá)到“以碎代磨”主要的機(jī)型有：高壓輥磨機(jī)、慣性圓錐破碎機(jī)、立式?jīng)_擊破碎機(jī)(BARMAC立式?jīng)_擊粉碎機(jī))、離心環(huán)磨機(jī)和回轉(zhuǎn)破碎機(jī)等。
1.1 高壓輥磨機(jī)
高壓輥磨機(jī)是8O年代由德國K·舍納特(K．SchonerO教授提出，德國洪堡公司首先研制的高效破碎設(shè)備。如圖1所示。物料在高壓輥之間受到強(qiáng)大的作用力，一般可以達(dá)到150～300MPa，實現(xiàn)“料層粉碎”，產(chǎn)品能小于2ram。不但實現(xiàn)了“多碎少磨”，而且能成為“以碎代磨”的新型粉磨設(shè)備。由于高壓輥磨機(jī)對顆粒層旌加強(qiáng)大壓力，不僅使物料粉碎，而且還可以使粉碎后的物料顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋．利用球磨機(jī)或錘碎機(jī)后續(xù)粉碎．顯著提高破碎能力，節(jié)省能量。在國內(nèi)該種設(shè)備首先應(yīng)用在水泥建材行業(yè)，現(xiàn)逐步向有色金屬行業(yè)推廣。高壓輥磨機(jī)與松散設(shè)備(球磨機(jī)或錘碎機(jī))及干法微細(xì)粒分級機(jī)配套，可望在超細(xì)粉碎領(lǐng)域發(fā)展．國內(nèi)東北大學(xué)、天津水泥工業(yè)設(shè)計院、中南工業(yè)大學(xué)開展了研制工作，并進(jìn)入工業(yè)試驗階段。
1.2 慣性圓錐破碎機(jī)
慣性圓錐破碎機(jī)最早由前蘇聯(lián)術(shù)哈布爾選礦設(shè)計研究院研制，是 種新型的超細(xì)碎設(shè)備。如圖2所示。該機(jī)與傳統(tǒng)破碎機(jī)有很大不同，其破碎力主要由可調(diào)偏心裝置在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生離心慣性力產(chǎn)生,動錐在工作過程中產(chǎn)生一定頻率的振動沖擊脈沖，使之能以較少的能量破碎物料 該機(jī)具有破碎比大(可達(dá)4~3o)、單位功耗低、可帶負(fù)荷啟動和停車等特點(diǎn)。由于采用了隔振原理，動載荷小?，F(xiàn)在北京礦冶研究院與俄羅斯共同建立了中俄凱特破碎機(jī)有限公司，專門開發(fā)制造慣性圓錐破同 該設(shè)備已在耐火材料、磨料、鋼渣、石英 鉛鋅礦中應(yīng)用，是當(dāng)今破碎硬物料最有效的設(shè)備。
1.3 立式?jīng)_擊破碎機(jī)
80年代初期，新西蘭BARMAC立式高效沖擊破碎機(jī)問世，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)在有單沖和雙沖式立式?jīng)_擊破碎機(jī)。圖3為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)圖。該種機(jī)型一個高速轉(zhuǎn)子( v=40～100m／s)，物料通過專用給料裝置給入轉(zhuǎn)子中心 物料受離 b力和轉(zhuǎn)子的沖擊作用而飛濺，像子彈一樣與另一部分在轉(zhuǎn)盤環(huán)形區(qū)域以傘狀方式分流而下的物料相碰擊而產(chǎn)生第一次粉碎，然后共同飛濺到反擊板上產(chǎn)生第二次粉碎 高速度 高能量的碰擊，使物料產(chǎn)生高強(qiáng)度粉碎。該種粉碎機(jī)主要具有如下特點(diǎn)：粉碎過程強(qiáng)烈，粉碎效率高；自襯作用覆蓋面大，金屬磨損少；具有細(xì)碎、超細(xì)碎和粗磨的能力I受給料濕度影響少，可處理含水量9 的物料；產(chǎn)品粒度形狀好，立方體產(chǎn)品含量高等。因此，該設(shè)備適用水泥、磨料、耐火材料 人造石英砂、鐵礦、金礦等行業(yè)中。尤其在筑壩中，需要大量立方體顆粒，三峽大壩工程就采用了該設(shè)備來生產(chǎn)石料。我國洛陽大華機(jī)器廠生產(chǎn)該種粉碎設(shè)備。
1.4 立式離心磨機(jī)
立式離心磨機(jī)工作原理如下；塊狀物料從料斗給入磨機(jī)，電機(jī)及帶輪帶動由多級拔盤組成的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。大塊物料首先經(jīng)第一級拔盤葉輪上沿?fù)跚虮患羲?由于重力作用，物料繼續(xù)下落受球、柱離心力輥碾粉碎，工作結(jié)構(gòu)如圖4。長沙礦冶研究院王桂福教授研制的離心環(huán)磨機(jī)，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作原理，電耗比球磨機(jī)低30 ，鋼耗省89．6 ，生產(chǎn)能力大，重量輕，價格低。該種機(jī)型能把破碎、粗磨結(jié)合在一起，減少設(shè)備投資，生產(chǎn)效率高，節(jié)能顯著?，F(xiàn)在需要解決襯套、柱、球的磨損問題。對中、小企業(yè)是一種極其前途的以碎代磨的新設(shè)備。
1.5 破碎設(shè)備的發(fā)展方向
(1)開發(fā)新型節(jié)能、低耗的破碎設(shè)備
(2)應(yīng)用新型耐磨材料。例如高鉻鑄鐵，堆焊高鉻合金。
(3)破碎、粗磨一體化設(shè)備仍是主要研制方向。
(4)進(jìn)一步完善現(xiàn)有破碎設(shè)備及工藝，使性能更優(yōu)越。
2 磨礦設(shè)備
近l0年來，磨礦設(shè)備仍然廣泛應(yīng)用普通臥式簡型球磨機(jī)，但是圍繞提高磨礦效率、降低能耗鋼耗方面作了大量工作，例如煙臺石油機(jī)械廠開發(fā)了ZQM 節(jié)能圓錐球磨機(jī)、衡陽有色冶金機(jī)械廠開發(fā)了QSG一2836型節(jié)能球磨機(jī)、云南曲靖地區(qū)機(jī)械廠研制了EM 型立式球磨機(jī)，一些大學(xué)、研究院對襯板和介質(zhì)結(jié)構(gòu)及材質(zhì)做了大量工作，取得了一定效果。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新材料的應(yīng)用，對物料的粒度、形狀、表面特性均提出了不同的要求。近幾年來，超細(xì)粉及分級技術(shù)發(fā)展迅速，相繼開發(fā)了高速沖擊粉碎機(jī)、振動磨、攪拌磨、氣流磨、膠體磨 離心輥磨等超細(xì)粉碎設(shè)備 ．
2.1 高速沖擊粉碎機(jī)
高速沖擊粉碎機(jī)是指圍繞水平或垂直高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體(轉(zhuǎn)子、錘子、葉片)給物料以強(qiáng)烈沖擊的一種沖擊式粉碎設(shè)備。如圖5所示。日本細(xì)川一密特朗公司生產(chǎn)的CM 高速沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)是一種先進(jìn)的設(shè)備，已廣泛地應(yīng)用在非金屬超細(xì)粉碎，可將8ram以下物料一次粉碎成一10#m占70 以上，配上分級設(shè)備，一10#m可以達(dá)到95 。國內(nèi)咸陽非金屬礦研究所、瓦房店化工機(jī)械廠均生產(chǎn)該類設(shè)備。該設(shè)備可應(yīng)用于滑石、粘土、重晶石、碳酸鈣、云母、石墨等非金屬的超細(xì)粉碎。
2.2 氣流磨
氣流磨是利用高速氣流(300~500m／s)使顆粒相互沖擊碰撞、磨擦和剪切而使物料粉碎，是一門較成熟的干法超細(xì)粉碎技術(shù)，已廣泛應(yīng)用在化工、農(nóng)藥、非金屬的超細(xì)粉碎，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)l~5#m。氣流粉碎具有純度高、分散性好、粒度細(xì)而且均勻等特點(diǎn)。但是這種設(shè)備投資大，附屬設(shè)備多，能耗大。德國Alp