噶米锤式破碎机的设计学士学位69452052

1、学士学位论文锤式破碎机的设计摘要锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门，所以，它的设计有 着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。其设计的实质是，在完成总体的设 计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别 零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对锤头的寿命延长进行比较 详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、 加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强 度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计 算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同 时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两

2、个主要工作零件的加工 精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。关键词：锤式破碎机；锤头；强度；公差The Design Of the Hammer CrusherAbstractHammer type breakers are applied to such each department as the cement plant, power plant, etc. in a large amount, so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference

3、. Its design essenceis, formerly after total conceptual design, a design which points each main spare part, question of installing and making a reservation etc., and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematic parts, analysis of comparing question that the

4、 life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail. In the design of each spare part, should include the choice, sureness, demand processed, structure craft satisfication of the size of the material, and the demand for cooperating with other parts, etc. When the intensity is checked, sho

5、uld use relevant formulae, carry on the analysis of the dangerous position, need to check form, mapping, calculation, etc. Then to install , work course , work situation after predict that carries on more overall inspection whole, give consideration to the question in such respects as maintaining an

6、d safety ,etc. at the same time. Finally, choose to analyse in machining accuracy, public errand to two groundwork parts, economy and dependability that the breaker soed as to ensure is designed finally.Keywords: Hammer type breakers, hammer, intensity, tolerance目录摘要 IAbstract II第 1 章 绪论 1.4.1.1 课题背

7、景 1.4.1.2 选题分析 1.4.1.3 国内外现状 1.4.1.3.1 国内发展情况 1.41.3.2 国外发展情况 1.5第 2 章 原理及其设计方案的确定 1.62.1 破碎机的结构及原理 1.62.1.1 破碎原理 1.62.1.2 破碎机的主要结构 1.62.2 设计方案 1.7.2.3 本章小结 1.7.第 3 章 锤式破碎机的电动机功率的计算和选择 1. 83.1 破碎机电动机功率的计算 1.83.1.1 综合各种因素计算功率 1.83.1.2 根据生产实践以及引用经验公式计算电动机功率 193.2 电动机型号的选择 2.03.3 本章小结 2.0.第 4 章 锤式破碎机的主

8、要机构参数的 2. 14.1 转子部分结构 2.14.2 转子转速的确定 2.14.3 转子轴的设计 2.24.3.1 转子轴尺寸设计 2.24.3.2 转子轴的校核 2.44.4 锤头参数的设计 2.54.4.1 锤头质量确定的理论分析 2.54.4.2 锤头质量参数的确定 2.74.5 带传动部分的设计 2.94.5.1 设计步骤和方法 2.94.5.2 带轮的设计 错. 误！未定义书签。4.6 圆盘的设计 错. 误！未定义书签。4.7 角接触球轴承的选择及校核 错误！未定义书签。4.8 键的选择及校核 错. 误！未定义书签4.8.1 转子上键的校核 错. 误！未定义书签4.8.2 皮带轮

9、上键的校核 错. 误！未定义书签4.9 本章小结 错. 误！未定义书签第 5 章 电涡流传感器的选择、功能原理及其结构 错误！未定义书签5.1 选择电涡流传感器 错. 误！未定义书签5.2 电涡流传感器工作的原理 错误！未定义书签5.3 电涡流传感器结构 错. 误！未定义书签5.3.1 探头结构 错. 误！未定义书签5.3.2 延伸电缆 错. 误！未定义书签5.4 本章小结 错. 误！未定义书签结论错. 误！未定义书签致谢错. 误！未定义书签参考文献 错. 误！未定义书签附录错. 误！未定义书签第1章 绪论1.1 课题背景锤式破碎机是破碎的一种设备，尤其是适用于1215t/h矿山煤等硬度的物料

10、破碎。能等硬度的调节破碎细度，具有生产效率高、能耗小、使 用安全、维修方便等优点，所以得到了很多矿站的亲睐。为了使锤击破碎 机得以进一步改进，在标准化、通用化、系列化方面日趋完善，现对锤式 破碎机的性能因素和质量要素等方面进行分析、研究和讨论，使其不但在 结构和功能上更加先进合理，而且更加有利于环境保护1.2 选题分析我的毕业设计题目是锤式破碎机设计。破碎机是冶金、矿山、电力、 化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等工业部门广泛应用的设备，每年有大量 的原料和再利用的废物都需要用破碎机进行处理。如在选矿厂，为使矿石 中的有用矿物达到单体分离，就需用破碎机将原矿物破碎到磨矿工艺需要 的粒度，磨机再把破碎

11、机所提供的原料磨至有余矿物单体分离的粒度。在 水泥厂，需要用破碎机将原料破碎，以便烧成熟料，然后再将熟料磨细成 水泥。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃厂、粉末冶金等部门，需用破碎 机磨机械将原料粉磨到下一步作用需要的粒度。在建筑和筑路业中，许大 量具有一定粒度的碎石料，这些碎石料都是有各类破碎机制备的。在化 工、电力部门，破碎机磨机械将原料破碎研磨，增加物料的表面积，为缩 短物料化工反应的时间创造有利条件。1.3 国内外现状1.3.1 国内发展情况根据参考文献 1知我国胡景坤和徐小荷研究颗粒的粉碎时得出结论， 静压粉碎效率为 100%，单次冲击效率在 35% 40左右。为了节约能 量，提高粉碎效

12、率，应多用静压粉碎，少用冲击粉碎。在各种金属、非金属、化工矿物原料及建筑材料的加工过程中，粉碎 作业要消耗巨大的能量，而且又是个低效作业。物料粉碎过程中，由于作 业中产生发声、发热、振动和摩擦等作用，使能源大量消耗。因而多年来 界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程。目前破碎理论、工艺和设备的研究主要着重于：( 1 )研究在破碎中节能、高效的理论，也力求找出新 理论突破人们已熟知的破碎三大理论； (2) 研究新的非机械力的高能或多力场联合作用的破碎设备，目前还没见有工 业化的设备，只是研究阶段； (3)改进现有设备，这方面经常是根据用户自 己需要来进行，而不见市场上大规模生产或研制

13、新设备。1.3.2 国外发展情况物料破碎是一个历史悠久的话题。早在 20 世纪 50 年代艾利斯时， 查尔默斯公司就开始大规模研究破碎工作， 60 年代得出具有重大意义的结 论。随着研究的深入，人们熟知了高功率的破碎作业，可以用来改善能源 效率和降低生产成本。 B HBergstrom 在研究单颗粒破碎时发现，在空 气中一次破碎的碎片撞击金属板时明显地产生二次破碎，一次破碎的碎片 具有的动能占全部破碎能量的 45。如能充分利用二次破碎能量，则可提 高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击更有希望 破碎物料。目前 “料层粉碎的理论 ”已为粉碎界的公认，根据料层粉碎理论 研制的新设

14、备有美国诺德伯格公司的旋盘圆锥破碎机、俄罗斯的惯性圆锥 破碎机等。第 2章 原理及其设计方案的确定2.1 破碎机的结构及原理2.1.1 破碎原理破碎机械虽然类型繁多，但按施力方法不同，对物料破碎有挤压，弯 曲，冲击，剪切和研磨等方法，而在破碎机械中，施力情况很复杂，往往 是几中施力情况同时存在。由于物料颗粒的形状是不规则的，而且物料的物性不同，所以采用的 破碎方法也不同，利用机械力破碎物料按施加外力不同有如下几种方法：1、挤压破碎两个破碎工作面对夹于其间的物料施加压力，当物料受 到的压应力达到其抗压强度极限时而破碎。2、劈裂破碎当两个带尖棱的工作面靠近时，尖棱楔入物料而使内部 产生拉应力，当其

15、值亏过物料的抗拉强度极限时，物料裂开，并在尖棱与 物料接触点局部产生碎末。3、折断破碎夹在工作面之间的物料如受集中力作用的简支梁或多支 梁，物料主要由于受弯曲应力而折断，但在物料与工作面接触处受到劈力 作用。4、冲击破碎物料受到足够大的瞬时冲击力而破碎，它的破碎力是瞬 时作用的，其破碎效果高，破碎效果高，破碎比大，能量消耗小。总之，掌握了物料性质与破碎方式相适应的道理，无论是对其它矿 物，如金属矿石，化工原料等破碎，都可正确选择所需的破碎设备。2.1.2 破碎机的主要结构冲击锤式破碎机主要由机体、转子、蓖条体和传动装置四大部分组 成。下面对这四大部分分别作一简述。1、机体 它的主要功能是支承转

16、子和蓖条体实现对物料的破碎且保证 有足够大的破碎腔使物料得以充分破碎。另外，为了防止物料对机体内壁 的磨损，在机体易磨损的内壁上均铺有衬板。反击板应能开启至适当位 置，便于更换反击衬板和其他衬板。打开检修盖后可以更换锤头。此外， 打开检修门可将蓖条体移出更换蓖条。打开观察门可以检查锤头与蓖条的 间隙大小及锤头的磨损情况。2、传动装置 它的功能是驭动静转矩子、加速转矩大的转子。3、转子 转子是本机的主要破碎工具。4、蓖条体 蓖条体是物料承受锤击的承载体，同时又是物料排出的产 品粒度的约束体。2.2设计方案如图2-1是锤式破碎机的机构简图，物料进入机体内，受高速运动的 锤子打击、冲击、剪切、研磨作

17、用而粉碎。在转子下部大于筛孔尺寸的继 续受锤子打击和研磨，最后通过筛孔排除机体外。因此在设计过程中主要考虑主轴、锤头、轴承的受力情况，从而设计 合适的主轴。转子IW肿栓/ 1可调式反击板下箱林图2-1破碎机结构简图设计步骤如下：1、先初选电动机并校核；2、轴的设计计算及较核；3、给料口尺寸；4、排料口尺寸；5、锤头质量计算；6轴承的选择及较 核；7、破碎机整体结构尺寸设计。2.3本章小结本章主要是介绍破碎机的基本结构和基本原理以及设计方案的确定。第3章 锤式破碎机的电动机功率的计算和选择3.1破碎机电动机功率的计算转子直径一般是根据物料的尺寸来决定。通常转子的直径与给矿块的 尺寸之比为48,大

18、型破碎机则近似取 2。转子的长度视机器生产能力的 大小而定。转子直径与长度的比值，一般为 0.71.5，矿石抗冲击力较强 时，应选取较大的比值。现已知给矿块的最大粒度为100m m,转子转数n=970r/min;取转子直径与给矿块的比为6 ,则转子直径 D=100 6=600mm；取转子直径与长度的比值 1.5,则长度：L=D/1.5=600/1.5=400mm3.1.1综合各种因素计算功率1. 冲击功率在锤式破碎机中，每个锤头冲击物料的平均质量可按以下式计算3-11000Q m60 nZ=12.5kg式中Z锤头个数，20 则在锤式破碎机中冲击功率为Z ER =13.582kw3-260X00

19、0式中N1冲击功率，kW锤头拖拉物料的摩擦功率移动物料与静止物料之间的摩擦力和锤头与物料之间的摩擦力都消耗 了功率，这部分功率可按下式计算3-33-4ZFfRSN2-=1.625kw60 勺 000式中N2摩擦功率，kW;S物料拖拉长度，0.4m；Ff 摩擦力，NFfm 二 4063.732 N -m2 Rf摩擦系数，f = 0.3;R转子半径，0.3m；2. 鼓风功率鼓风功率可按下式计算式中N3N3鼓风功率，二 Pv A1000kW;3-5P 锤式破碎机进出口压差，N/m ;A 锤头侧面投影面积，0.02 m23. 轴承摩擦功率轴承摩擦功率损失率的计算如下式3-63-7M f nN4-60

20、000式中N4 轴承摩擦功率，kW;M f轴承摩擦力矩，N m4电动机功率 考虑到传动效率，电动机功率按下式计算N = (N, +N2 +N3 +N4 )/牛式中 N 电动机功率，kW;0 传动效率，* = 0.90.95由于在普通型锤式破碎机中N3 - N4约占电动机功率的 14%20%，贝U 3-7 为N =汕 N2 /3_8式中锤式破碎机效率系数一般取0.80.85结合式3-13-8，最后计算得到电动机的计算功率为N = 18kw3-93.1.2根据生产实践以及引用经验公式计算电动机功率1. 根据根据文献1式(5-9)计算电动机功率N = KQ (kW)(3- 1 0式中Q机器的生产能力

21、，kg/h；K比功耗，kw/kg，比功耗视待破碎物料的性质、机器结构 特点和破碎比而定。对中等硬度的煤，锤式破碎机取 K=1.22。由已知 Q=15t/h;且取 K=1.2 ;则N = 15 x1.2 =18kw(3 11)2. 根据文献3得电动机的功率2N =(0.1 0.15)D LnK ( kW)式中 D 转子直径，D=0.6m；L转子长度，L=0.4m；K过载系数，K=1.151.35,取K=1.35;n转子转数，n = 970r/min。则N = 28.29kw3-123.2电动机型号的选择结合式3-9、3-10和式3-11，电动机的功率N-28.29kw，根据C参考文献3表16-1

22、-28,选择电动机JB/T 9619-1999型号为丫200L-4，电动机功率为30kw,转速为1470r/min。如表3-1表3-1电动机参数表型号额定功率kW满载时转动惯量km -m2转数 r/ min效率%Y200-L430147092.20.2623.3本章小结本章主要进行锤式破碎机的电动机功率的总体参数计算以及电动机选 择的确定。第4章 锤式破碎机的主要机构参数的选择和计算4.1转子部分结构转子部分是锤式破碎机的主要部件，如图 4-1所示：转子轴4,圆盘5,锤头2,用锤头销轴3分别悬挂在圆盘之间，为防止圆盘和锤轴窜动， 固定圆盘套筒1固定。|7W图4-1锤式破碎机的主要部件4.2转子

23、转速的确定转子的转速是破碎机的重要工作参数，影响破碎机的破碎效率和生产能 力。转子的速度4-160v n 二二 D式中v 转子的圆周速度，m/sn转子转数，970r/minn 二 Dv3 0. 4r6 s /4-260按上式计算的转子圆周速度只能作为选取时参考。根据文献4可知，目前锤式破碎机的转子圆周速度为1870m/s。一般中小型破碎机的转速为7501 500 r/min，圆周速度为2570 m/s大型破碎机的转速为 200350 r/min，转子的圆周速度为1825 m/s。速度愈高，破碎产生的 粒度愈小，锤头及衬板、篦条的磨损越大，功率消耗也随之增加。从设备制造角度来看，高转速对机器零部

24、件的加工、安装精度要求也随之增高 锤头磨损与转子圆周速度成正比，所以在满足产品粒度要求的情况下 圆周速度应选取偏低值。综合以上因素，取转子转速n =970r/min，则转子的线速度v =30.46 m/s。4.3转子轴的设计4.3.1转子轴尺寸设计由于圆盘加厚，锤头质量加重，轴也要相应加粗。该轴主要受转矩 和转子部分的重力。根据文献3可知设计的轴并满足以下条件：1.轴的弯曲强度不能大于许用弯曲强度I/- 1弯曲强度弯矩M + Mm式中 M 均匀载荷产生的弯矩M m为扭矩m产生的弯矩Mq 二 qcl(2 -r)/8式中 q为轴所受均匀载荷，q=9070N/mr轴的最小半径，可忽略不计L 该破碎机

25、两轴承的距离，L=0.565m c转子部分的宽度，c=0.4m可得 Mq=512.5N/mMk= 159.2吐-n 2式中2传递功率2 =电动机功率 皮带传递效率=30 90% =27 kwn转子转速 n =970r/min =30.46m/s所以Mm = 727.1 N m-弯曲强度=Mm+q/W“lM m q 二 12.396 N mW pD3/32式中Wt抗弯截面系数,轴的材料为铸钢，从参考文献3得屈服强度1为355N/mm2，系数n = 1.152.5，取n=2;贝9，而且，转子4-3安全-n = 177.5mm2将 Mm q 和 bl 代入 4-4 得 d3_7.66 10”，即4-

26、4d _ 42.5 mm2求挠度转子的重力q产生的挠度fq与扭矩m产生的挠度fm迭加起来等于f, 应该满足：f 二 fq fm / L 乞 LX 1q均匀载荷产生的挠度fq 二 qcL3 8-4r2 r3 /384EI-转扭产生的挠度fm 70642ML2/ EIE弹性模量，查参考文献 6,得E = 200 GPaI惯性矩，I =d/64将4-7、4-8代入4-6得qcL3 8 _4r2 r324.6528ML2从参考文献 查得IX 1 = 0.3mm/m将各数据代入4-9得：d -119.9 mm4-5式中4-64-7/384EI1X14-84-94-104- 1 14-124-134- 1

27、 43. 求转角二 转角二应满足每米不大于山1式中帀一一均匀载荷产生的扭角5转扭产生的扭角卜门从参考文献查得卜门=1/m入二 ML /3EI= qcL2 3-r2 /48EI将有公式和数据代入解得16M 3qcL2 /48EI 小各数据代入上式得 d -1 42. 74. 主轴尺寸综合 4-5、4-10、4-15 可得 d -1 42. 7 取轴径中间最大径 145mm，即卩d = 145mm432转子轴的校核主轴是支承转子的主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求主轴的 材质具有较高的强度和韧性。通常主轴为圆形，有的主轴断面为方行。由 于作用在转子主轴上每个瞬间的载荷大小不等，其用的持续时间又

28、短，仅 为千分之几秒，而确定处载荷又与实践情况较大，因此按一般方法计算转 子主轴的强度常偏大，当转子体发生严重故障时，主轴仍能保持完整无 损。根据有关文献推荐，主轴的强度校核可以简略成下列方法计算。作用 在转子主轴上的相对弯矩为：(4-15)式中Mk作用在主轴上的弯矩，其值可按经验公式计算M k = Gr /8 kg m(Gr为转子总重量，kk) ; (4-16)Mn 作用在主轴上的扭矩;Mn=9550P/n；(4-17)P电动机功率 KW; 30Kwn电动机的转速。1470r/mi n已知电动机功率 P=30Kw，转速为970r/min则初步计算轴的最小直 径。由于选取轴的材料为38SiMn

29、Mo，调质处理，由机械设计实用手册 可得。A与轴的材料及相应的许用扭剪应力如表4-1所示。38SiMnMo的基本参数：=3555Mpa,A=11297Mpa,取 A=105MPa。表4-1轴常用的几种材料的及A值轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13p/MPa15 2520 3525 4535 55A149 126135112126103112 97轴的最小直径是与带轮相连接的，考虑到其他因素的影响，参考=600 X 40可逆式破碎机这里取：Dm. =120 mm按常规考虑到圆盘在轴向固定等因素影响圆盘处的轴径D =145mm校核轴的强度

30、：9550Pn9550 30970-295.36 kg?mGr1二-292.96 8=36.62kg?mM 一. = . M k2 M N2 =297.62 kg?m转子轴调质处理时：、s =360 Mpa=36%5=144Mpa根据：飞a M-We ,297.62 20d52.66 mm1444只需要满足d 一34.56就可满足强度，所以本设计选轴径强度足够4.4锤头参数的设计由于锤式破碎机的锤头是铰接地悬挂在转子上，所以正确地选择锤头 的重量对破碎机效果和能量消耗有很大作用。如果锤头的重量选得小，则 可能满足不了锤击一次就将矿块破碎的要求；若是选得过大，则无用的功 率消耗过大，这也是不经济

31、的。因此，锤头重量一定要满足锤击一次使矿 块破碎，并使无用功率消耗达到最小值，同时还必须不使锤头过度向后偏 倒倒。4.4.1锤头质量确定的理论分析计算锤头质量的方法有两种：一种是根据使锤头运动起来生产的动能 等于破碎矿石所需的破碎功来计算锤头的重量；另一种是根据碰撞理论动 量相等的原理来计算锤头的重量。前一种方法由于没有考虑锤头打击矿块 后的速度损失，故计算出来的锤头重量往往偏小。1.根据碰撞理论动量相等的原理计算锤头重量根据碰撞理论动量相等的原理计算锤头重量时，考虑锤头打击矿块 后，必然会产生速度损失。根据时间总结，追拖打击矿块后的允许速度损 失随着破哦随即的规格大小而变，一般在 40%60

32、%的范围内，即如图4-2所示：图4-2锤头打击物料简图在这一过程中，设锤头给物料的冲量为，物料给锤头的冲量为，锤头的质量为，冲击物料前后的速度分别为。最大物料块的质量为，物料受到锤头冲击物料前和物料被锤头破碎后将离开锤头瞬间的速度分别 为，根据文献7得到下列公式s2 =m, u2 -v2式中 v2 = 0,5 = u2 二 u,w =v0,s! - -S2 贝9，mi u -% = -m2uvogU =mi m2冲击物料前锤头和物料的动能为2 2mivim2v2To ：4-194 - 204- 212 mW。2 2 2 物料受到冲击刚好被破碎离开锤头前瞬间锤头和物料的动能为2 2 2miUi

33、丄m2u2（叶+口2屮T = 2 2 2 故在锤头冲击破碎物料过程中动能的损失为,T =t T _ gv。2mi m2 J0 2将4-21代入4-22得整理上式得2 gV。2Tm2mm2v02-2：T4 - 224- 23式中G1G22 TG2gGi厂G2vo -2gT锤头的理想质量，Gi二gg ; 最大物料块质量，G2 = m2g4-24汀 锤头冲击物料过程中所损失的能量；V。锤头打击物料前的速度，Vo =2二Rn ；R转子半径； n转子转速由式求得的锤头质量是假定破碎机在理想工作状态下，即锤头在冲 击过程中所损失的能量，全部用在破碎物料上。实际破碎机在工作过程 中，有机械损失，热量损失等。因此在确定锤头质量时，应当考虑到各种 能量损失。2.根据经验推算法确定锤头质量Vomim1m2还有一种确定锤头质量的方法叫经验推算法。锤头冲击物料后，其速 度损失过大，这会使