PG型双齿辊破碎机设计说明书.doc

分 类 号 TH12 密 级 公开 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)PG型双齿辊破碎机设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级12机自3班姓 名叶盈波学 号1221080342指导老师刘玉 2016 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）PG型双齿辊破碎机设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要 在现阶段，我国的工业快速发展，在矿山、冶金、化工、煤矿等很多行业中破碎机的作用至关重要。其中PG型辊式破碎机具有噪声低、结构简单、维修方便、生产率高等优点，节省了许多的人力物力，大大减轻了工人的工作强度，这促进了我国工业的进一步发展。本课题是针对PG型双齿辊辊式破碎机进行研究和设计。本论文首先说明了我国工业发展中存在的问题及破碎机的作用，介绍了破碎机的国内外的发展历程；然后对其进行总体方案的设计，在对方案进行论证选出合理的方案；在确定方案后，对其重要参数进行计算，然后设计对减速器的轴进行设计，再对主要部件进行设计计算和校核；然后，对设计的参数进行整理和分析，看看是否满足生产要求；最后，进行破碎机各个结构的设计，并对本课题进行总结。关键词：破碎机，双齿辊破碎机，结构设计IIIAbstractAt present, Chinas rapid development of the industry, in the mining, metallurgy, chemical industry, coal and other industries in many crucial crushing machine.The PG type roller crusher has low noise, simple structure, convenient maintenance, high efficiency, save the many manpower and material resources, greatly reducing the work intensity of workers, which promote the further development of industry of our country.This paper is aimed at the research and design of PG type double toothed roll crusher. This paper firstly illustrates the existing in the development of the industry of our country and crusher, crusher at home and abroad of the development process is introduced; and then the overall scheme design, to demonstrate the program to choose reasonable scheme; after confirming the scheme, on the important parameters calculated, and design of the deceleration device of shaft design, of the main parts of the design, calculation and check; then, collation and analysis of design parameters, see whether meet the requirements of the production. Finally, crushing machine and various structural design and on the subject were summarized in this paper. Key Words: Crusher, double toothed roll crusher, structure design 目录摘 要IAbstractII目录III第1章 绪论11.1引言11.2 齿辊式破碎机的发展21.2.1国内齿辊破碎机的发展21.2.2国外齿辊破碎机的发展51.3 本文主要设计内容5第2章 双齿辊破碎机总体设计方案72.1方案设计72.2双齿辊破碎机的工作原理82.3双齿辊破碎机的基本构造8第3章 破碎机各参数计算103.1 啮角的计算103.2 生产率的计算103.3 电动机功率计算113.4 联轴器的选择与校核123.4.1联轴器类型选择123.4.2联轴器安全校核12第4章 减速器的基本设计144.1 总体设计方案144.2 减速器传动比的分配144.3 齿轮的设计154.3.1高速级传动齿轮设计154.3.2按齿面接触强度计算164.3.3按齿根弯曲强度计算18第5章 主要零部件的设计和校核205.1 主轴的材料205.2 轴的结构设计205.2.1主轴功率、转速及转矩205.2.2轴的最小直径确定205.2.3轴的结构设计215.3 主轴受力分析与计算225.3.1主轴受力分析225.3.2主轴力的计算235.3.3主轴弯矩、扭矩计算245.4 主轴的安全校核265.4.1主轴强度校核265.4.2精确校核轴的疲劳强度265.5 滚动轴承的选择和寿命验算275.5.1滚动轴承的选择275.5.2寿命验算27第6章 结构设计29结 论30参考文献32致谢33III第1章 绪论第1章 绪论1.1引言我国的矿石资源十分丰富，涉及矿石破碎企业也很多，遍布全国各地。但是，很多企业缺乏对现场工作人员的安全教育和培训，有些现场工作人员存在不同程度的不安全作业方式，甚至有的地方使用最传统、最不安全的爆破方式来进行破碎，这些破碎工人并非专业的爆破员，对爆破器材的使用和管理也不到位，极易引发安全事故，并且破坏当地的生态环境。所以矿石的破碎应该采用科学合理的方法，不仅可以降低投资的成本，提高安全度，而且也能够推动环境的可持续发展。在许多工业部门，如冶金、矿山、化工、水泥等工业部门，每年都有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理。如在选矿厂，为使矿石中的有用矿物达到单体分离，就需要用破碎机将原矿破碎到磨矿工艺所要求的粒度。需要用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃工业、粉末冶金等部门，须用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在建国初期，我国许多工业都依照前苏联的模式来发展，所以齿辊式破碎机并不常见也不常用，而是圆锥破碎机和颚式破碎机的应用比较多，并且在高等院校的教材中也很少见到齿辊破碎机的介绍，有关双齿辊破碎机的内容十分简单，主要讲述的是圆锥破碎机和颚式破碎机的结构和设计，且对双齿辊破碎机的结论是“不能破岩石，没有发展前途”，所以建国后30多年双齿辊破碎机并没有得到广泛应用。在改革开放后，我国和西方发达国家的交流越来越多，在逐渐了解了国外对齿辊破碎机的应用比较普遍后，我国才开始大力引进双齿辊破碎机设备及技术，双齿辊破碎机也得以发展起来。经过国内外双齿辊破碎机的运行实践和对比分析，与颚式破碎机等国内使用的传统破碎机相比，双齿辊破碎机具有下列优点: (1)双齿辊破碎机的结构比较简单，整机的安装维护修理十分方便；1 （2)双齿辊破碎机整机的外形尺寸不大，而且重量较轻，移动比较方便；(3)双齿辊破碎机生产能力可大可小，能耗低，应用范围比较广；(4)双齿辊破碎机工作受力均为内力，为简化基础设计创造了有利条件，而更适合移动破碎站选用；(5)双齿辊破碎机的产品粒度比较均匀；(6)双齿辊破碎机使用起来安全可靠；(7)在特殊情况下，双齿辊破碎机可直接起动，因此其对电网冲击很小。1.2 齿辊式破碎机的发展1.2.1国内齿辊破碎机的发展上世纪90年代前，齿辊破碎机存在许多技术问题例如无法严格控制破碎后产品粒度，过粉碎现象严重，机体冲击载荷比较大，噪声也比较大，维修起来不方便，维修量大，破碎齿易坏等。为了防止过硬物体损坏破碎齿，双齿辊破碎机两端添加压缩弹簧，当过硬或大块物体如铁块，落入破碎辊时不能被破碎，这时破碎辊受力加大，压缩弹簧，增大破碎腔的排料间隙，铁块便能顺利排出，然后弹簧恢复力使得破碎辊回原位。这种过铁保护虽能保护破碎齿但是不能严格保证产品粒度。1987年原兖州煤矿设计院在基础的美国雷克斯公司生产的冈拉克36DAM式破碎机参考，设计4PGC-380 / 350 1000型齿式破碎机，反击式破碎机更为先进的技术。该破碎机是采用新的控制系统，可以独立调整上辊间距，控制在较低的进给量的大小，也可以调整到段齿辊间距来控制颗粒大小，控制系统根据破碎过程实现破碎机的灵活调节。而破碎机可以使保险装置和调节齿轮辊间距装置成一个整体，采用液压气动系统，但设计不足以控制材料的尺寸。上世纪90年代，随着我国改革开放的不断深化，煤炭销售市场的使用发生了巨大的变化，导致煤炭制备技术和设备的人提出了更高的要求，如粉碎产品减少细颗粒含量，产品尺寸要求更均匀，能力增加，这些要求使破碎机的发展速度更快，技术更先进。煤炭科学研究总院开发了2PL系列破碎机唐山分公司。该破碎机在技术上的进步主要是取消了原有的双辊破碎机特许弹簧的安全装置，将双辊破碎机固定，采用新技术和材料，防止破碎的牙齿破碎，从而使其更严格的控制破碎产第1章 绪论品的大颗粒。针对单齿辊破碎机的工作效率低、结构复杂、受力特点等，开发了新一代的单齿辊915齿辊破碎机。该破碎机有2种结构形式：第一种结构形式（图1.1）。原来主要是调整破碎板位置的拉簧的弹簧推力的变化，弹簧的490kn的弹性力，在弹簧的两端分别装有两组螺母，调整破碎板位置外螺母，为调节弹簧弹力调整放电间隙内螺母。弹簧上安装的拉杆插入车身的支架上，并在垂直方向上的支撑孔是矩形的，并且该产品的尺寸是通过使用拉杆调整。结构降低了车身的高度，缩短了拉杆的长度，使结构更加紧凑。二级结构（图1.2）是颚式破碎机楔调整机构和双辊破碎机驱动辊轴相结合，吸收了两者的优点，如进料口；破碎及表面可提供不同尺寸的破碎齿板；颚板镶嵌具有可更换耐磨衬板；材料口尺寸可通过推力板进行调整。与相同尺寸的颚或双齿辊破碎机相比，粉碎能力明显提高，效率提高30%。同时，由于预粉碎和破碎2个区域，粉碎后的材料由齿和切换强制排出到外部的机器，所以它更适合处理水分大煤。1.破碎板2. 机架3. 弹簧4. 拉杆5. 螺母图1.1 915单齿辊破碎机示意图(第1种结构)1.破碎辊2. 颚板3. 调整机构4. 机架图1.2 915单齿辊破碎机示意图(第2种结构)1994平顶山煤炭设计研究院和郑州长城冶金设备厂研制的FP500系列分级破碎机。该系列破碎机采用单电机驱动，液力耦合器过载保护，传动系统是由III电机驱动的液力耦合器，由一对锥齿轮传动，改变旋转方向，带动主动破碎辊转动，主动断开并由一组另一端的直齿传动被动旋转。断齿螺旋排列时，进入小颗粒的材料容易通过破碎辊间隙排出，大的受剪应力和拉伸力在牙齿折断，提高了传统破碎机的材质控制应打破。90年代中期，山东莱芜煤矿机械厂引进德国技术，对双齿辊破碎机高强度的PGL系列的开发和生产。该系列破碎机是由双电机驱动，双液压耦合器，双套齿轮箱直接耦合，侧壁和一个破碎和一个手动液压系统可以移动，用于调整齿辊间距，从而控制该行材料的大小与液压耦合器过载保护，和电子过载保护，可以有效防止破碎坚硬破碎的牙齿。整体结构紧凑，车身高度低，冲击载荷小。同期，煤炭科学研究总院唐山分院开发了一种分级破碎机2PLF系列，2FJP600强力分级破碎机，破碎机4PGG强大和DP系列单齿辊破碎机。与大皮带轮带动传动形式2PLF系列破碎机，传动结构简单，故障率低，由于具有存储功能的大轮，所以所需电机功率比小直接传输。双齿辊破碎齿的传输模式，子弹，焊接硬质合金、表面强度高、破碎效率高、易磨损修复，2FJP600强大双齿辊破碎机的分类分别在墙的两侧，转动方向，齿辊破碎板挖掘与组装，破碎的牙齿在堆焊硬质合金韧性好的基体，不仅强度高，可以被打破，很难打破的硬物和断齿”宁弯折”当破碎硬物卡住弯曲断齿，无需更换破碎板的场景可以断牙修复。梳板分别设置在墙的两侧。它有2个功能：1.使破碎过程为剪切、拉伸断裂，不易产生过粉碎；2.条筛的材料不需破碎，且需要用大块物料粉碎，严格控制粉碎后的产品尺寸，粉碎后的物料尺寸可以得到控制。双齿并分别向各自的侧壁，旋转的方向也可以保证成材料具有满足要求的粒度不再二次破碎，从之间的牙齿和牙齿之间的排和齿辊和梳板排口直接排出，从而减少能源消耗和由于挤压和破碎的破碎。双压辊有2个独立的驱动装置，2个破碎辊独立工作，在实际破碎，根据进料量变化工作系统和进料少开单送料多开双，用户更节能。每个破碎机都可以配备一个、乙、丙三颗牙齿，每颗牙齿类型对应一个产品的粒径，用户可以通过更换齿型来调整产品的尺寸而不需要更换破碎机，实现一机多用，减少用户的重复投资。也正是由于这一系列破碎机是一种强力粉碎，工艺布局不需要手选皮带手动拣选煤矸石，煤炭不需预筛直接进入破碎机，简化了选煤工艺，降低了厂房高度，降低了选煤厂建设投资和I第1章 绪论生产成本。4PGG四齿辊破碎机和DP系列单齿辊破碎机是在2FJP系列基础上派生的，除了4PGG系列破碎机机体采用模块化结构，全身上下组可以根据生产实际安装分，破碎比大，其他结构与粉碎原理和基本2FJP系列相同。1.2.2国外齿辊破碎机的发展MMD型系列齿轮式破碎机是英国英迈特矿山机械集团公司开发一种新的破碎机，500，625，750代，1000、1300和1500共六大系列各系列、短箱型，标准箱型和长箱3种不同的长度，以满足对不同处理能力的要求。每种规格都配有不同类型的齿、齿帽，以满足不同破碎产品尺寸的要求。该机的工作原理是靠剪切和冲击拉伸的影响，使沿材料的剪切应力沿材料的薄弱部位产生巨大的破碎力使其破碎。材料之间的断齿和侧壁的梳板，打破了从间隙控制的产品，没有大颗粒，在饲料中已经包含了合格的材料粒度将迅速排出，无需粉碎效果，更好的粒度控制和筛分效果，产品尺寸均匀。因此，该机也称为“筛分破碎机”，主要用于粗碎和二段破碎。我国煤矿和选煤厂使用许多MMD型破碎机。其特点是：（1）结构高度紧凑；（2）具有特殊结构的牙齿，适合干湿泥和粘土矿；（3）破碎后的产品粒度不太大，颗粒过多的破碎产品；（4）大量到14000th的耐压强度和高抗压强度达300MPa；（5）采用液压耦合器和电动双重过载保护装置，当过载或不易破碎的物料时，可以保护破碎物料；（6）保养及维修。1.3 本文主要设计内容本设计的主要内容是设计PG型双齿辊破碎机，具体参数如下：入料粒度800mm，出料粒度S，B轴处剖面合格5.5 动轴承的选择和寿命验算5.5.1滚动轴承的选择滚动轴承为圆锥滚子轴承32238系列号 4GD，由文献1，26-29 表39.2-23得Cr=1120KN，Cor=1900KN，e=0.44，Y=1.4，Y1=0.8，W=36.1Kg5.5.2寿命验算轴承所受支反力合力对于圆锥滚子轴承： 根据文献7，315 表39.2-24得，由文献7，315当量动载荷的一般计算公式由文献7，313 由轴承寿命的计算公式，按轴承C受力大小验算：由文献7，215页 轴承寿命的计算公式，按轴承C的受力大小验算预期寿命：所以 由于破碎机的冲击力较大，必须选择较大寿命的轴承，又由于破碎机的冲击力，轴承能达到所计算的寿命。经审核后，此轴承合格。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）第6章 结构设计减速器低速齿轮：因为齿顶圆直径大于160mm，又小于500mm，故选用腹板式结构大带轮：因为尺寸大于300mm，故选用椭圆轮辐式结构小带轮：因为尺寸小于300mm，故选用腹板式结构减速器输入轴：由每一段长度可以画得减速器输出轴：从得到的每段长度画得减速器大齿轮（低速齿轮)：因为齿顶圆直径在400mm至1000mm间，故选用轮辐式结构减速器小齿轮（高速齿轮）：因为齿顶圆直径在160mm至500mm间，故选用腹板式结构其余部件根据大小和配套程度自由调配结 论在国民经济领域中，碎矿是许多基础工业部门的重要工序。而碎矿所用的机器大都属于工厂内的主要设备。中华人民共和国成立前，我国几乎不能生产任何类型的破碎设备。在早期的新中国成立后，我国与前苏联的工业发展和旋回破碎机的模式一致，圆锥破碎机，颚式破碎机的使用也较为普遍，在高校教学中主要是对破碎机的结构和设计，双齿辊破碎机是非常简单的，结论是“没有岩石的缝隙中，没有发展前途”，所以在中华人民共和国建国30年还没有被广泛的使用。但在这之后，在西方国家的应用已经非常流行，开始后的设备和技术介绍。目前我国的选矿、化工、水泥、建材等工业部门的辊式破碎机。随着工业的发展，矿山破碎设备所需的金属量越来越多，越来越多的领域。粉碎设备与工业的发展已经非常迅速，在机器的性能大大提高和丰富。辊式破碎机是一种最古老的破碎机械。由于其结构简单，在水泥，硅酸盐，和其他工业部门，也在矿石，精细作业，但由于其自身的缺陷，由于大面积，生产能力低，在冶金和采矿业在一些地区已经圆式破碎机，在金属矿山很少使用。对于双齿辊破碎机的设计，应充分了解破碎机的工作原理和结构特点，并对破碎机进行动力分析和结构分析。同时对电机的选型计算、减速器的设计、选型，也对破碎机是工作轴结构的主要部分进行了结构自设计、轴径设计和危险截面的校核。弹簧装置通过预压缩弹簧，在该材料被破坏时，通过预压缩弹簧来抵抗动齿辊的反作用力。当破碎机一旦难以粉碎坚硬的物体或韧性的材料，如木材，则进一步压缩弹簧，动齿和优惠，从而缓解了冲击力造成的冲击力和避免齿辊是硬或木材卡住，并导致在公园。破碎机卸料粒度的弹簧是至关重要的。刚度太小，颗粒大小相差太大：刚性太大，虽然颗粒大小相差不大，但一旦被一个坚硬的物体或木材，破碎机产生较大的冲击，容易造成材料卡牙和停车场。因此，我们必须设计一个合理的缓冲弹簧。根据我们生产此类破碎机的经验和有关资料，要求活动齿辊一般移动40mm左右即弹簧在工作过程中，其压缩量变化值L=40mm，两侧的弹簧每个最小负荷在40kN，最大工作负荷在70kN左右为宜。经计算，弹簧可取以T参数：弹簧丝直径d=30mm，弹簧中径D2=l00mm，工作长度变化值L=40mm，弹簧圈数n =11。破碎机的类型是根据所采用的选矿工艺流程，矿石的物理机械性质，破碎比以及舞 响矿石可碎性的其它一些因素进行选择。破碎机经常在繁重负荷的条件下及灰尘密布的恶劣环境中进行工作，为保证破碎的正常生产，除要满是对机器的一般要求以外，它还必须满足一下要求：1、破碎机的传动装置、给矿口及排矿口必须有安全保护装置；2、破碎机必须配有可靠的防尘装置和除尘装置；3、为防止机器的主轴、机座等重要部件的毁坏，破碎机都应当有简单而有效的保装置；4、破碎机的构造应当保证迅速而容易地更换其全部被磨损了的部件，特别是破碎部件，这些部件的数目应当使之最小，各个部件重量不要太大，其形状则应尽可能地便于和制造和维修；5、为保证破碎机有效的工作，入料最大矿块的直径应比破碎机给矿口的宽度小10%20%，而破碎机的给矿和排矿应当是连续生产的；6、破碎机应有迅速而容易改变破碎比的装置，即调节排矿口的装置。致谢参考文献1王文斌，纪名刚，机械设计M，第七版北京：高等教育出版社，20012成大先，机械设计手册M.第三卷.北京：化学工业出版社，20043成大先，机械设计手册，单行本轴承及其连接，北京，化学工业出版社，20044孙桓，陈作模机械原理M第六版北京：高等教育出版社5王文斌，机械设计手册M北京：高等教育出版社，20046孙桓，陈作模机械