机械毕业设计6800×800锤式破碎机

西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 1 - 内容摘要 我这次的毕业设计的课题是 800 800 锤式破碎机。设计中主要涉及到以下的一些内容： 首先我认真阅读了一些有关锤式破碎机的书籍，弄清楚了锤式破碎机的工作原理 ，它是利用冲击原理进行破碎的； 同时还分析了它的优缺点以及应用范围；然后对整个锤式破碎机的结构进行了改进设计，其中主要是对转子的设计，在设计中注意了结构的简单使用和工作的安全可靠；其次，我设计、计算和校核了主要零件，在零件的设计中做了一些改进，比如为了提高锤头的使用效率和使用寿命而采用了两组锤头销轴；最后简单的对整个机器的操作 、安装、维护进行了详细的说明。 关键词 ： 锤式破碎机 结构 设计 转子 改进 锤头 效率 操作 维修 说明 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 2 - The booklet of direction This design of my graduation is a project of Hammer-broken-machine. The design involves content of following. The first, we analyze its function principle. It used the theory of lash to break. Also, analyze its advantage hurt-coming and yield of application. Then project all structure of hammer-broken-machine. Primary to dosing rotor. Any pay attention to saturation which use simply and work safely. Then, we calculate main components correct in design of component, for example, use two the head of harmer axles to improve the effeminacy of production. Finally, illustrate the operation and maintain of machine simply. Key word: Hammer-broken-machine structure design rotor improvement the head of a hammer efficiency operate 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 3 - 前 言 近年来，随着改革开放的深入以及西部大开发计划的实施，使得我们选矿工业得到前所未有的机遇和发展。 随着建筑等行业的规模日益加大，使得矿石的需求越来越多，如此，便增加了矿山机械的需求量。 为了满足这种需求，我在宋霖老师的指导下，设计改进了锤式破碎机。 锤式破碎机是利用 高速回转的锤头冲击矿石，使其沿自然裂隙、层理面和节理面等脆弱部分而破碎。矿石送入破碎机后，即受到高速回转的锤头的冲击而破碎，破碎了的矿石从锤头处获得动能 高速冲向破碎板和筛条，第二次被破碎，大于筛条缝隙的矿石在筛条上再次经过锤头的附加冲击、研磨而破碎，达到合格粒度后的矿石从筛条缝隙排出。整台机器主要是靠转子的旋转来工作。在设计转子时，我总结了前人的经验，对锤架做了进一步改进， 即把锤架设计了两组锤头销轴孔。通过这样的改进来延长锤头的使用寿命，同时又能保持锤式破碎机的破碎效果，从而降低生产成本。 锤式破碎机与其他 型式的破碎机相比的具有的优点： （ 1） 利用冲击原理进行破碎。 （ 2） 破碎比 大 。 （ 3） 机器结构简单、加工量少、因而便于制造、成本低、操作维护比较简单。 （ 4） 具有选择性破碎的特点，即比重大的矿石，破碎比较小的粒度，比重小的矿石，破碎后粒度大，利于选矿。 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 4 - （ 5） 设备自重轻，工作时没有明显的不平衡振动，不需要笨重的基础。 （ 6） 锤式破碎机的特点：工作零件（如锤头、 篦 条、衬板等）容易磨损，需要经常更换，另外， 篦 条容易 被 堵塞，尤其对湿度大 ，含有粘土质的物料，会引起生产能力的下降。 通过这次毕业设计，我要积累经验，为将来工作打下坚实的基础，所以在设计过程中，我要脚踏实地搞好毕业设计。再次，我要衷心地感谢我的指导宋霖教授在整个设计过程中给我的帮助。另外，由于时间仓促，加上我本人设计经验欠缺，在设计中难免有不妥的地方，希望老师和同学们给我指正，谢谢各位，谢谢！ 设计者： 2008-4-28 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 5 - 目 录 内容摘要 引言 第一部分：锤式破碎机的运用、原理和类型 - 一 、锤式破碎机的运用 二、锤式破碎机的工作原理 三、锤式破碎机的分类 四、锤式破碎机的的优缺点 第二部分：锤式破碎机的构造 一、 机架部分 二、 转子部分 三、 篦条 第三部分：锤式破碎机的结构参数和工作参数的选择 和计算 一、 基本结构参数 二、 主要参数的计算 第四部分：锤式破碎机主要零件的计算 一、 锤头的设计计算 二、 主轴的设计计算 三、 飞轮的设计计算 四、 篦条的设计 五、 轴承的设计计算 第五部分：锤式破碎机的结构设计 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 6 - 一、 机架 二、 破碎板 三、 圆盘锤架 四、 联轴器 五、 滚动轴承 第六部分：锤式破碎机的维修与操作 一、 锤 式破碎机的操作 二、 锤式破碎机的维护与保养 总结 参考文献 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 7 - 第一部分 锤式破碎机的运用、原理和类型 一、 锤式破碎机的运用 锤式破碎机是利用高速回转的锤头冲击物料，使物料沿其自然裂隙、层理面和节理面等脆弱部分而破碎。 它适用于脆性、中硬、含水量不大的物料的破碎。在建材、化工、电力、矿业、冶金等工业部门广泛用来破碎石灰石、煤、页岩、白垩、石膏及石棉矿石等。 二、 破碎机的工作原理 锤式破碎机的基本结构和工作原理如图 1 所示。主轴上用键固装转子 2，在转子上挂装锤头 3，锤头尺寸和形状是根据破碎机 规格和物料粒度决定的。 由 主轴、转盘、锤头组成的回转体称为转子。机架1 内固装有破碎板 4和篦条筛 5。 物料进入破碎机中，受到高速回转的锤头冲击而破碎。物料从锤头处获得动能，以高速冲向破碎板 4而被第二次破碎。粒度小的物料从篦条筛排出，粒度大的物料在篦条筛上再经锤头冲击、研磨、铣削而破碎。合格粒度 由篦条筛排出。为了避免篦缝被堵塞，通常要求物料含水不超过 8 10%。 三、 锤式破碎机的类型 破碎机 结构类型很多，按回转轴的数目不同可分为单转子式和双转子式 ；按锤头的排数可分为单排式和多排式；按转子回转方向分为不可逆式和可逆式； 按锤头装置的方式可分为固定锤式和活动锤式西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 8 - （固定锤式仅用于物料的细磨 ） 。 四、 锤式破碎机的优缺点 （一） 锤式破碎机与其他型式的破碎机相比，具有以下优点： 1、 利用冲击原理进行破碎，使物料沿其自然裂隙、层理面和节理面等脆弱部分而破碎，破碎效率高，能量消耗少，产量大，产品粒度均匀，过粉碎现象少； 2、 破碎比大，锤式破碎机具有很高的破碎比，一般 i=10 15，最高可达到 40 左右。因而破碎段数减少，简化了生产流程，减少了基建投资； 3、 机器结构简单，加工量少，体型紧凑，因而便于制造，成本低，操作维修简单； 4、 具有选择性破碎的特点，即比重大的 矿石，破碎比较小的粒度，比重小的矿石，破碎后粒度大，利于选矿。 5、 设备自重轻，工作时没有明显的不平衡振动，不需要笨重的基础。 6、 生产能力大，单位产品的能量消耗低。 （二） 锤式破碎机的主要缺点： 1、锤式破碎机的工作零件（如锤头、篦条、衬板等）容易磨损，需要经常更换。 2、当物料的含水量大于 10%或含有粘性物料时，对锤式破碎机的篦条就会有影响，篦条容易被堵塞，会引起生产能力的下降，有时也会造成设备事故。 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 9 - 锤式破碎机的规格是以转子直径 D（ mm）和转子长度 L（ mm）来表示的， D 是指锤头端部所绘出的圆周直径， L 是指 沿轴向排列的锤头有效工作长度。例如 800 800 的锤式破碎机， D=8OOmm， L=800mm。 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 10 - 第二部分 锤式破碎机的构造 本设计是一台 800 800mm单转子，不可逆，多拍，铰接锤头的锤式破碎机。它适用于破碎石灰石、煤、石膏和其他中等硬度物料，待破碎物料的表面含水不超过 2%。这种机器是由传动装置、转子、格筛和机架等几部分组成。 一、 机架部分 机架由上下机架组成，彼此用螺栓固定在一起。上下机架是用20毫米普通碳素结构钢板焊接而成，两侧为了安装轴承以支持转子 ，钢板焊接 成轴承支座。上机架得上方有给矿口。机壳内壁全部镶以锰钢衬板，衬板磨损后可以更换，为了便于维修，在上、下机架得两侧均没有检查门。 二、 转子部分 锤式破碎机的转子是由主轴、一组转子圆盘（或三角、多角形挂锤体）和锤头组成。 主轴是破碎机支承转子得主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求主轴得材质具有较高强度和韧性，如用 37SiMn2MoV 合金钢锻造而成。主轴断面维圆形，最大直径维 280mm，轴承处为 200mm。锤架用 60mm 宽的平键与轴连接。有的主轴 断面为正方形，锤架活套在主轴上，不用平键连接。 圆盘（即锤架）是用 来悬挂锤头的。破碎机在运行时，锤架与物料接触，而造成磨损，所以，选择的材料要具有一定的耐磨性，并具有较好的焊接性能，局部出现磨损时，可进行补焊。 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 11 - 整个转子是在高速旋转下工作，为了使它正常工作，在更换新锤头或新设计转子时，要对转子作静平衡和动平衡试验。下面把转子得几个主要不见的构造、材质和用途分别加以介绍： （ 1）、主轴 主轴是破碎机支承转子得主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求主轴得材质具有较高强度和韧性，设计中采用的是 35SiMn2MoV锻造而成。主轴得断面为圆形，最大直径是 140mm，轴承处为 100mm。锤架用 36mm宽的平键与轴连接。 （ 2）、锤架 锤架是用来悬挂锤头的，它不起破碎物料得作用，但锤式破碎机在运行的过程中，锤架免不了与无聊接触造成磨损，所以锤架 的 材质也要有一定得耐磨性。 如 图 2所示 ， 锤架是用较优质得铸钢 MG35B制作，该材质具有较好得焊接性，局部出现磨损时，可以进行焊补。该锤架 的 结构简单，容易制作，检修和更换比较方便。 锤架上得锤头销轴孔共有六哥，分两组，分别布置在直径 440mm和 465mm的圆周上。新换的锤头可首先挂在直径为 440mm 的轴孔上，当锤头磨损后，这种锤头就可以挂在直径为 465mm 的轴孔上，这样既可延长锤头的使用寿命，又能保持破碎机的破碎效率。 （ 3）、锤头 锤头是锤式破碎机 最主要得零件，它主要的质量指标是耐磨性，它告他的耐磨性可以缩短锤式破碎机的检修停机时间，这就大大提高了锤式破碎机的利用率，从而减少了维修费用。锤式破碎机的锤头如西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 12 - 图 3 所示，它的材质是 ZGMn13 高锰钢，具有较高的耐磨性，并可承受冲击负荷。它的形状对称，一面磨损后还可以翻面使用。 图 3 800 800 锤式破碎机的锤头 （ 4）、飞轮 锤式破碎机的动能储备是靠飞轮来储备的。由于传动方式采用的是电动机直接带动，为 了避免破碎较大块物料时，锤头的损失不至于过大和减少电动机的尖峰负荷，在主轴的一端装有飞轮，来增加动能的储备。 三、 篦条 锤式破碎机篦条的排列方式是与锤头运动方向垂直，与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状。合格的产品通过篦条缝排出，大于篦条缝的物料在篦条上再次受锤头冲击和研磨，直至能通过篦条缝排出。篦条与锤头一样，受到物料的冲击而磨损，是锤式破碎机易磨损的零件之一。篦条受到硬物料 块或金属块的冲击，容易弯曲和折断，如题 4 所示， 800 800 锤式破碎机的篦条，其形状基本是梯形断面，材质为 ZGMn13 的高锰钢，具有较 好的耐磨性，能承受一定的冲击负荷。篦条间的缝隙是由篦条中间凸出部分形成。 图 4 800 800 锤式破碎机的篦条 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 13 - 第三部分 锤式破碎机的结构参数和 工作参数的选择与计算 一、基本结构参数 1、转子的直径与长度 （ 1）、转子的直径一般是根据所给物料的尺寸来决定的。通常转子的直径与所给物料尺寸之比为 4 8，大型破碎机则近似取为 2.由于 800 800 锤式破碎机为中型，所以直径与所给物料尺寸之比取6.7，而加工物料粒度 120mm。 2 所以转子直径 D =6.7 120=840mm 本设计中转子直径 D 取 值为 800mm （ 2）、转子的长度根据机器的生产能力而定，转子直径与长度的比值，一般为 0.7 1.5，物料抗冲击力较强时，应该取较大的比值。由于 800 800加工的物料为石灰石、煤或石膏这样一些中等硬度的矿石，所以比值取 1。 2 转子的长度 L=D 1=800mm L=800mm 2、 基本结构尺寸的确定 （ 1）给物料的宽度和长度：锤式破碎机给料口宽度 B3dmax, 2 d max 表示最大给料块的尺寸。 B3 120=360mm B360mm (2)排矿口尺寸：锤式破碎机的排矿口尺寸由篦条间隙尺寸决定，一般按入磨粒度要求来确定。 （ 3）给矿港式与给矿导板的似角：锤式破碎机要求给矿块由一定西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 14 - 的垂直下落速度，故给矿口一般都设在机架的上方。 二、主要工作参数的计算 1、生产率 目前，锤式破碎机还没有一个考虑了各种因素的理论计算公式，因此选用经验公式来计算。 以破碎中等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率： 经验公式 2： Q=（ 30 45） DL吨 /小时 其中 D 转子的直径，米； L 转子的长度， 米； 物料的松散比重，吨 /米 3 由于本次设计中 D=800mm=0.8m L=800mm=0.8m 物料的松散比重取 1.57 公式中的系数取中间值 40 则 Q=40 0.8 0.8 1.57=40.192吨 /小时 根据计算结果，可以确定出 800 800 锤式破碎机的生产率为40吨 /小时左右。 2、电机功率 锤式破碎机的功率消耗与很多因素有关，但主要功耗取决于物料的性质，转子的圆周速度，破碎比和生产能力。 目前，锤式破碎机的电动机功率尚没有一个完 整的理论计算公式，一般是根据生产实践或实验数据而用经验公式选择破碎机的电机西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 15 - 功率。 根据生产实践的实际资料老选择电动机功率： 2 N=KQ (KW) 式中： Q 机器的生产能力，吨 /小时； K 比功耗，千瓦 /吨，比功耗由破碎物料的性质、机器的结构特点和破碎比决定。对中等硬度的石灰石，锤式破碎机取K=1.4 2；粗碎时偏小取，细碎时偏大取。 本次设计中要求将物料细碎，因此功耗偏大取 K=1.88 千瓦 /吨 Q=40吨 /小时 则 N=KQ=40 1.88=75.2 75 KW 根据电动机功率的计算结果，综合各种要求，选择 Y 系列的电动机。型号为 Y280s-6，功率 75千瓦，转速 980转 /分 3、转子转速 锤式破碎机的转子转速一般和所安装的电动机的额定转速相同。转子转速用锤头的圆周速度来控制。一般单转子锤式破碎机锤头圆周速度 V=35 55 米 /秒。转子转速 n=750 1500 转 /分，综合各种因素，本次设计转子转速取 n=980转 /分。 4、锤头重量 锤式破碎机转子的转速 n 和锤头重量 G 是相互关联的，锤式破碎机不是靠回转部件的全部能量来破碎物料的，而是靠锤头的对欧盟和么 美好所做的功来完成物料的破碎，锤头的动能 E为： 1 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 16 - 22GVEg（ 1） 式中 E 锤头的动能，米； G 锤头的重量，牛； g 重力加速度，米 /秒 2 V 锤头的圆周速度，米 /秒。 60DnV （ 2） 式中 n 转子转速 ，转 /分 D 转子旋转时，由于离心力的作用，锤头作辐射状，这时转子的外段直径就用 D（米）表示。 将式（ 2）代入（ 1）中： 222()2 6 0 7 2 0 0G D n G D nEg牛米 （ 3） 锤头动能大小与锤头的重量成正比，即锤头越重，锤头的动能越大，破碎效率越高。但锤头的重量越大，旋转起来产生的离心力也越大，对锤式破碎机转子的其它零件都会有不同程度的影响，甚至损坏，因此，锤头的重量要适中。 正确的选择锤头的重量对破碎机效果和能量消耗有很大作用。所选的锤头重量一定要满足锤击 一次便使物料块破碎的要求，并使无用功的消耗达到最小值，同时，还必须不使锤头向后偏倒，为此，必须使锤头运动 起来产生的动能等破碎物料所需要的打击功，如公式（ 3）西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 17 - 所示。 转子全部锤头每转一次所产生的动能 Ea 为 1： 121222a 7200G D n K KE K K E 牛米 （ 4） 式中 1K 转子圆周方向的锤头排数； 2K 转子横向每排锤头的个数。 转子 每分钟 n 转时全部锤头所产生的动能 Na 为 1： 1222a 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 7 2 0 0n G D n K Kn E aN (5) 由于给料的不均匀和物料的松散比 不一，实际上并不是全部 锤头都能物料，其中有些锤头空过，因此，公式（ 5）不必再乘以给料不均匀和物料松散系数。 全部锤头每分钟所产生的动能 Na 是由电动机直接供给的，故使式（ 5）与电动机每分钟所发出的功率 N 相等，即可以为全部锤头所产生的打击力能够击碎加入的物料。 亦即： 1223g 1 0 0 0 6 0 7 2 0 0G D n K KN N a KW （ 6） 126234 3 2 1 0 NGD n K K 牛 式中 N 锤式破碎机的电动机功率，千瓦； N=75 KW D=0.8mm 1 3K 2 10K n=980 转 /分 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 18 - 6234 3 2 1 0 7 5 1 . 80 . 8 9 8 0 3 1 0GN 公式（ 6）只是考虑全部锤头运动起来产生的动能能够打碎物料，并没有考虑锤头打击物料后，它的速度损失大小。如果打击物料后 ，其速度损失过大，是这会使锤头绕自己的悬挂轴回转而向后偏斜过大，再下一次物料相遇时，它会空过而不破碎物料，因而会降低锤式破碎机的生产能力和增加无用功。当然，锤头打击物料产生的偏斜由于离心力而能够恢复到原来的位置，但必须 再第二次打击物料前恢复正常位置，所以，锤头打击物料后只能允许速度损失 50% 60%，利用动量相等的原理，可得： 12()G V G G V 牛米 /秒 12GVVGG 米 /秒 （ 7） 式中 G 锤头重量折算到打击中心的重量，牛； 1G 最大物料块的重量，牛； V 锤头打击开始所具有的圆周线速度，米 /秒； 2V 锤头打击物料后的圆周线速度，米 /秒。 公式（ 7）的系数等于 0.5 0.4，即 2 2V =（ 0.5 0.4） V 米 /秒。 （ 8） 由式（ 7）得： 2 1 2G V G V G V 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 19 - 212VGG VV 牛 （ 9） 把式（ 8）代入式（ 9）中得： 1( 0 . 5 0 . 4 )( 0 . 5 0 . 4 )VGG VV 1( 0 .7 G 牛 （ 10） 取1G=25N 系数取为 1 则 G=1 25=25N 综合前面两种方案，我最终确定锤头重量为 G=25 牛。 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 20 - 第四部分 锤式破碎机主要零件的计算 一、锤头 锤式破碎机是一种高速回转且靠冲击来破碎随物料的机械。为了确保它能正常工作，必须使它的转子获得静平衡和动平衡，如果转子的中心离开它的几何中心线，则产生静力不平衡现象；若转子的回转中心线和其主惯性中心线相交，则 将产生动不平衡现象，这两种不平衡现象都会使机械产生较大的惯性力和力矩从而缩短零件的寿命。转子上零件要按二级精度来制造，并且还要精确地进行静 力和动力平衡。 虽然，锤式破碎机的转子已达到静力和动力平衡，但是由于锤头悬挂得很不正确，则将伴随着锤头与物料的冲击在锤头销轴、转子圆盘、主轴以及主轴承上产生打击反作用力，如图 5 所示。 在图 5 中，锤头打击物料块时，在锤头打击点上将 产生 打击力 N。如果锤头 悬挂 得不正确 ，即锤头是非打击平衡锤，则在锤头销轴上产生打击反作用力 Ny 。根据作用力等于反作用力的原理，盖里也将作西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 21 - 用在转子圆盘的销孔上，该力用 Ny 表示 ，其方向与 Ny 相反。如果转子已经达到静力和动力平衡，则作用在转子圆盘销孔上的打击反力Ny 也将传给转子轴上，该力用 N 表示，而 N 力的反作用力 N 将作用在转子中心孔上， Ny 与 N 在转子圆盘上形成逆 圆盘回转方向的打击力偶，因而额外的多消耗了能量，作用在转子轴上的打击反力 N 将传给轴承，时轴承在工作中受到与打击次数相同的连续冲击，而显著地缩短轴承寿命。 为了避免锤式破碎机工作时产生打击反作用力，必须使所安装的锤头是打击平衡锤头。所谓打击平衡锤头，就是锤头打击物料后，在其悬挂销轴上不产生打击反力。从这个观点出发，在设计和改进锤式破碎机的锤头时，必须对所选的锤头的几何形形状进行打击平衡计算。 下面是我对本次设计的锤头进行的打 击平衡计算 ，它是一个最常用的、几何形状最简单的、具有一个销轴孔的锤头进行打击平衡计算，如图 6 所示。 在计算前，现假定锤头的打击中心在其外棱处，即锤头以其外棱打击物料，然后通过求得锤头最合适的悬挂销轴孔来满足打击中心公式 1： 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 22 - 00JFlFCcm （ 1） 式中 C 锤头悬挂中心（销轴孔） O 到重心 S 的距离， cm； l 锤头 悬挂重心 O到打击重心（锤头外棱）的距离，cm； l a x cm （ 2） a 锤头的长度， cm； 0F 有孔（销轴孔）锤头的面积， cm 2； 02a4dFb cm 2 （ 3） d 锤头悬挂销轴孔的直径， cm； b 锤头的宽度， cm； 0JF0F面积 对 喜欢挂重心 O 的极限惯性矩， 4cm 。 根据面积定理，在图 6 中以左边缘为基准时： 22( ) ( )2 4 4a d da b a b x c x 化简后得： 2( 1 )24adxcab cm (4) 由式（ 4）可得： 2( ) 424ax a bcd a bcm (5) 设： 0JF 有孔锤头（平面薄板）的面积对其悬挂中心 O西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 23 - 的极惯性矩， 4cm ； 0JF 无孔锤头（平面薄板）的面积对其悬挂中心 O的极惯性矩， 4cm ； JFs 无孔锤头（平面薄板）的面积对其重心 s 的极惯性矩， 4cm ； Jd 销轴孔面积对其悬挂中心 O的极惯性矩， 4cm ； JFx 无孔锤头对其面积 F 的垂直对称轴 x-x 的 轴惯性矩， 4cm ； JFz 无孔锤头对其面积 F 的垂直对称轴 z-z 的 轴惯性矩， 4cm ； F 无孔锤头的面积， 2cm ; e 无孔锤头的重心 s 至 悬挂重心 O 的距离， cm 。 J F s J F z J F x 4cm （ 6） 2J F J F s F e 4cm （ 7） 0 2J F J d J F s F e 4cm （ 8） 0222 2 22 2 2 2 23 3 42()1 1 1( ) ( )1 2 1 2 2 21 1 1( ) ( ) ( )1 2 1 2 2 4 2 23 1 2 3 2J F J F s J d F eJ F z J F x J d F eaF a F b F d r F xdaa b a a b b d a ba b a b da b x a b x 4cm (9) 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 24 - 将式（ 2）、（ 9）、（ 3）和（ 5）代入（ 1）中，化简整理得： 24236 16a b dxa ab cm (10) 其中： a=228mm b=95mm d=33mm 2422 2 8 9 5 3 3 453 6 2 2 8 1 6 2 2 8 9 5x m m 按上式计算方法求得锤头悬挂中心位置，在实际工作中 锤头销轴难免受到打击反力的作用，因为我在计算之初是假定锤头以其外棱打击物料，而实际上由于给料粒径的变化，锤头并非都是以其外 棱打击物料。另外，由于制造和安装上的误差，以及锤头外棱和销轴孔的磨损，都会改变打击平衡的条件（ 00JFlFC） 。因此，考虑到以上一些因素，锤头悬挂中心到左边的距离 x 最后取为 47.5mm。 二、主轴 1 对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为 3： 639 . 5 5 1 00 . 2PTPZ dn N/mm2 (1) 式中 轴 的扭切实力， N/mm2； T 转矩， N/mm； PZ 为 极截面系数， mm3, 对圆截面轴 3 30 . 216PdZd; 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 25 - P 传递的功率， KW； n 轴的转速， r/min； d 轴的直径， mm； 许用扭切应力， N/mm2。 对于既传递转矩又承受弯矩的轴，可用上式初步估算 轴的直径 ，但必须把轴 的许用扭切应力 适当降低，以补偿弯矩对轴的影响，然后将降低后的许用应力代入上式，并改写为设计公式 3： 3 333 9 . 5 5 1 0 p p0 . 2dA nn mm (2) 式中 A 由轴的材料和承载情况确定的常数，查表 14-2： 3 A=0 98 体内为本设计中主轴的材料为 35SiMn，且 受大载荷，大弯矩。所以 A取为 100，又因为 P=75KW n=980n/min 所以 3 751 0 0 4 2 . 4980d m m 则取轴的最细处 dmin=80mm 而细轴处的强度条件为 639 . 5 5 1 00 . 2Pdn 639 . 5 5 1 0 7 5 7 0 1 4 / m m0 . 2 8 0 9 8 0 N查表 11-3： 4 35SiMn 的许用扭切 应力 =40 52 N/mm2 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 26 - 则 =7.14 N/mm2 N1情况下，多余的功率就使飞轮的能量增加，如果在空转阶段开始时，飞轮的角速度等于 min,在空转阶段结束时，飞 轮的角速度增加为 max；在有载 运转时 N2 N，飞轮就输出能量，飞轮的角速度就由 max 降到 min。 列出空转时的平衡方程式： 221 1 1 m a x m i n1 0 2 1 0 2 ( )2TN t N t 或 2111 0 2 1 0 2N t N t J 则 飞轮储存的能量： 112 1 0 2 ( )J t N N 设 空转的功率消耗 1NN （ 称 损失系数） 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 29 - 故 1 ( 1 )N N N N N N 考虑摩擦损失的机械效率 =0.85. 则 12 102J t N n 11022t N nJ 飞轮的平均角速度，即主轴的角速度。 m a x m i n()2 速度不均匀系数 m a x m i n() =0.03 0.05 t1 空转时间 取1230tt秒 所以 22301 0 2 9 8 0 . 8 5980 1 7 . 1 7980( ) 0 . 0 450J k g m m 2、飞轮的主要尺寸 2 4G D q J 6321 1 1 0 NG n D 飞 =700mm D 孔 =80mm B=100mm 四、 篦条的设计 篦条是锤式破碎机中和锤头一样，受到物料 的撞击而有一定程度的磨损，也是锤式破碎机中易损的零件之一，篦条受到硬物料的冲击，西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 30 - 容易弯曲或者折断。 篦条的形状由多种形式， 由三角形、矩形和梯形三种，本次设计中采用的是梯形，其材料是 ZGMn13 的高锰钢。因此由较高的耐磨性，又能承受一定的冲击。 计算篦条时，假设其倾角为 ， 篦 孔为方形，边长为 L，筛丝直径为 a，颗粒直径为 d，颗粒与篦条方向倾角 角 投落到筛面。如图9 所示： 图 9 当不考虑重力对颗粒运动的影响，则可以为颗粒作直线运动，可得出物料的颗粒通过篦缝的概率 6： ( 4 ) ( ) ( c o s ( ) 4 )()( ) ( ) c o s ( )L d a L a a d aPAL a L a 2( 1 4 ) ( 1 ) ( c o s ( ) ( 1 4 ) )( 1 ) c o s ( )d q q q dL L L L LqL （ 1） 若筛面水平放置，即 =0，则不考虑颗粒投落到筛条上后弹回来弹跳起来落入筛孔的可能性，可改写为 6 ： 2( ) ( ) c o s ( )()( ) c o sL d L a a dPALa ( ) c o s 2 ( ) ()( ) c o sL a a d LdLa Ld （ 2） 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 31 - 从（ 1）、（ 2）两式中不难看出，颗粒倾斜于筛面运动时比垂直于筛面 运动时的透筛概率要小。 因为 ()( a ) ( )c o sadL L d 在式 （ 1）和（ 2）中引进碰撞系数 ， 就使得 比筛孔晓的颗粒透筛概率度大了，者仅是向实际透筛概率靠近一些。 所以要在公式中引入系数 ， 其结果 业使理论透筛概率。 由式（ 1）可以看出，如果令分子中带括号那项为 0，则理论透筛概率 P（ A） 也为 0，这样可以算出各颗粒材料不能透筛的筛面临界倾斜角 oe 。 ( ) c o s ( ) ( 1 4 ) 0L a d d 则 ( 1 4 )c o soedaarla （ 3） 当 0 时 ，即物料从垂直方向落到倾斜面上， 则 ( 1 4 )c o soedaarla 由式（ 3）或（ 4）可以绘出下面关系曲线，它反映了倾斜角与筛面的相对粒度关系，从中可以看出，在具有大倾斜筛面的筛分机中，可以用筛孔尺寸较大的筛面来处理相对粒度小的颗粒群，这就是概率筛之所以 可以采用大筛孔筛 面的一条理论依据。 图 10 筛面临界倾角与相对粒度关系 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 32 - 我可以确定篦条的部面图，如图 11所示： 图 11 篦条 五、 轴承计算 滚动轴承 的尺寸悬着取决于疲劳寿命。 1、寿命计算公式 3： 610()60 cLn np 小时 式中： c 额定载荷 （轴承） kg P 轴承的当量动载荷 kg n 轴承的转速 r/min 轴承的寿命指数（球轴承 为 3，滚子轴承为 103） 2、当量动载荷的计算 用于计算同时承受径向及轴向负荷的轴承而引进的假定负荷，若将此假定负荷作用于轴承所得的寿命与轴承在实际条件下达到的寿命相同。 对向心轴承 3： P x F r y F a kg 式中： Fr 实际径向负荷 kg Fa 实际轴向负荷 kg x 径向系数 y 轴向系数 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 33 - 考虑到机械工作中的冲击，振动以及传动件运转不平稳等所产生的动负荷对轴承 负荷的影响，所以其公式为： F r F RF a f P d式中： R 轴承段受名义径向载荷 kg Fa 轴承段受名义轴向载荷 kg f 动载荷系数，查表取 f 1.2 1.5，最后查表选出轴承为 N220E 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 34 - 第五部分 锤式破碎机的结构设计 一台机器的结构对其很重要，好的设计可以提高机器的生产，延长其使用寿命等。 一、机架 机架是一台机器的骨架，他支撑着所有的工作零件。由于锤式破碎机使一种容易磨损零件的机器，它需要经常更换零部件，所以设计时不能设计成一个闭合的实体，而应该设计成便于拆卸的结构， 于是我 用上下机架组合 的结构，上下机架分别用钢板焊接而成，再用螺栓将上下机架联结起来，上方机架留有给料口，给料口应靠近破碎板，这样可以使物料进入机体后便能在锤头和破碎板的作用下迅速破碎 。由于转子是在旋转下工作，所以，物料会磨损机架，那么我就给机架的内壁加上衬板，衬板使用螺栓联结在机架内壁上的，如下图 12 所示，这样磨损严重的衬板就可以得到更换。由于处于工作区的衬板最容易损坏，所以我把工作区的衬板的面积设计的比其它地方的，这样工作区的衬板布置得很密，以便不会因某个地方的衬板损坏而将所有的衬板更换，从而节省材料。最后在设计中，我还在上 、下机架的两侧开了两个检查门，以便检修、调整和更换篦条。 二、破碎板 破碎板和锤头一样，都是锤式破碎机的工作不见，由于它承受着物料的冲击，很容易磨损，所以选择 ZGMn13 高锰钢较合适。 破碎板在破碎物料时，应该和下落的物料有一定的角度，这样有西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 35 - 利于矿石破碎。如果 破碎板和物料下落的速度方向一致，如图 13（ a），物料只受锤头打击和锤头与破碎板的挤压作用，破碎不充分，但破碎板有一定的倾斜角度后，物料的破碎就充分多了。此外，破碎板倾斜后，机内的容积增大，提高了生产率。当然倾斜角度不能过大，根据经验，倾斜角度一般为 300，如图 13（ b） 所示，破碎板本身不厚，但是为了防止破碎板断裂，要在下面加固了一层厚厚的铸铁。 三、圆盘锤架 锤架是用来悬挂锤头的，它不起破碎物料的作用。但是锤式破碎机在运转时，锤架要和物料接触造成磨损，所以锤架的材质也要有一定的耐磨性，本设计中采用的是优质铸钢 ZG35B，该材质铸钢具有较好的焊接性，局部出现磨损时，可进行补焊。 锤架在转子上起着连接主轴和锤头的作用。锤架是装在主轴上的，有 11 个圆盘锤架，它是通过平键与轴刚性地联在一起。圆盘锤架间 装有间隔套，为了防止圆盘锤架的轴向传动，两端用圆螺母固定，圆盘 锤架装有三根销轴，销轴两端用圆螺母拧紧。每根销轴上装有10个锤头，所以锤头的总数为 30 个。为了防止锤头轴向传动，销轴上装有销轴套，组成了转子。 圆盘锤架上还配有第二组销轴孔，它是圆盘的一个特点，因为我们在实际操作时，先把锤头和销轴放在靠里边的一组销轴孔里，当锤头用过一段时间，磨损 20mm 时，我们可以把锤头以及销轴转移到第二组就可以继续使用直至不能用时。这样以来，提高了锤头的生产效率，而且不会影响机器的破碎效果。圆盘锤架如图 14 所示： 西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 36 - 图 14 800 800 锤式破碎机的锤盘 另外，锤头、 锤架、锤头销轴、飞轮以及压紧锤盘和滚动轴承组成转子，如图 15 所示： 图 15 转子 1-飞轮 2-锤架 3-锤架 4-锤头销轴 5-压紧锤盘 6-轴承 7-主轴 四、联轴器 联轴器是用来 联接 轴与轴，使它们一起回转并传递转矩。用联轴器 联接 的两根轴，只有在停机后，经过拆卸才能将它们分开。 联轴器有弹性和刚性两大类。刚性联轴器由刚性传力件组成，又可分为固定式和可移式两类。固定式刚性联轴器不能补偿两轴 的相对位移。但移动式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。 锤式破碎 机由于工作时要产生冲击和振动，所以应使用弹性联轴器。而弹性联轴器中有弹性柱销联轴器、弹性套柱销联轴器以及轮胎式联轴器。 弹性柱销联轴器在结构上和凸缘联轴器很相似，但是两个半联轴器的联接不用螺栓而用带橡胶或皮革套的柱销，但弹性套柱销联轴器在高速轴上应用十分广泛，所以本设计不选用弹性套柱销联轴器 。 轮胎式联轴器的中间用的是橡胶制成的轮胎，用夹紧板与轴套联西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 37 - 接，它的结构简单可靠，易于变形，因此它允许的相对位移较大，角位移可达 50 120，轴向位移可达 0.02D，径向位移可达 0.01D， D 为联轴器的外景，所以我也不选 用这种。 弹性柱销联轴器是利用若干非金属制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两周的联接，柱销通常用尼龙制成，尼龙具有一定的弹性。弹性柱销联轴器结构简单，更换柱销方便，为了防止柱销滑出，在柱销两端配置挡圈 。装配时应注意留出空隙 C。这种联轴器能补偿较大的轴向位移。依靠弹性柱销的变形，允许由微量的径向位移和角位移，但若径向位移或角位移较大时，将会引起弹性柱销的迅速磨损，所以我选用弹性柱销联轴器，应该注意的是安装必须仔细。 选择好使用弹性柱销联轴器后，我根据轴的直径和轴的转速从标准选择需要的型号和尺寸，最后 确定使用 HL6。 五、滚动轴承 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈装在轴颈上，外圈装在机座或零件的轴承孔内。内外圈上装有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着 滚道滚动，保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。 滚动体与内外圈的材料应具有较高的硬度、接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般含铬合金钢制造， 经 热处理后 硬度可达HRC61-65，工作表面须经磨削和抛光。保持架一般用低碳钢板冲压制成，高速轴承多采用有色或塑料保持架，与滑动轴承比，滚动轴承具有摩擦阻力小，起动灵敏效率 高、润滑简便和易于 互换等优点 ，所以西南科技大学制造学院毕业设计（论文） - 38 - 本设计我采用滚动轴承，它的缺点是抗冲击能力较差，高速运转时 会发出 噪声， 工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承。 接触角是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。 滚动体与套圈接触的法线与轴承径向面（垂直于轴承轴心线的平面）之间的夹角称为工程接触角。径向平面与经轴承套圈传递给滚动体的合力作用线之间的夹角称为接触角。工程接触角越大 ，轴承承受轴向载荷的能力越大。 滚动轴承按其承受载荷的方向或公称接触角的不同，刻分为：（ 1）向心轴承，主要用于承受径向载荷，其公称接触角从 00到 450；（ 2）推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角从大于 450到 900，（表 16-1） 3。 按照滚动体形状，可分为球轴承和滚子轴承。滚子轴承又分为圆柱滚子，球面滚子和滚针等。 按照工作时能否调心，可分为刚性轴承和调心轴承。能阻抗滚道间 轴心线错位的轴承称为刚性轴承。滚道使球面形的，能适应两滚道轴心线间的角偏移差及角运动的轴承称为调心轴承。 设计时我使用的是调心滚子轴承，查表得到的型号为 1220. 在同样的尺寸下，滚子轴承的承受能力为球轴承的 1.5 3 倍，所以，在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚子轴承。由 于接触角的存在，角接触轴承可同时承受径向