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文档简介
1、本科毕业设计开题报告题 目: 立轴冲击破碎机动力箱及落料腔的结构设计院(部):机电工程学院专 业:机械工程及自动化班 级:机械091姓 名:张常亮学 号:2009071120指导教师:王全景完成日期:2013年4月山东建筑大学毕业设计开题报告表班级:机械091姓名:张常亮设计题目立轴冲击破碎机动力箱及落料腔的结构设计一、选题背景和意义经济的不断发展,社会的不断进步,自然砂却日益减少。现在越来越多的人 们要求在满足国民经济发展的同时,也要向着绿色环保之路发展。从而使得破碎 机的用途和使用范围越来越广,特别是立轴冲击式破碎机在工业和建筑上的应 用,也更加的明显和不可缺少。目前,立轴冲击式破碎机在工
2、程领域,是机制砂、垫层料、沥青混凝土和水 泥混凝土骨料的理想生产设备,立轴冲击式破碎机的性质是可以在各种矿石细破 设备中起着不可替代的作用,是目前最行之有效、实用可靠的碎石机械;在矿业 领域,立轴冲击式破碎机广泛地应用于磨矿前段工艺,它可以产生大量的粉矿, 减少高成本的磨矿负荷。改革开放40年以来,我国立轴冲击式破碎机行业引进、消化并吸收国外先 进技术,从产品开发由仿制型向自主创新型转变,经济的运行也由粗放型向效益 型转变;我国矿山机械行业在国际矿山工程建设中正在发挥越来越大的作用;在 我国基础工业和基础建设大发展的带动下,立轴冲击式破碎机市场需求旺盛,从 而促进了整个破碎机行业的技术进步,
3、涌现了一批具有自主知识产权的重大新产 品。立轴冲击式破碎机有以下优点,结构简单,造价低廉,运转平稳,高效节能, 叶轮及涡动破碎腔内的物料自衬大幅度减少了磨损件费用和维修工作量,有效地解决了玻璃等原料破碎过程中的“铁污染”问题和钢渣破碎过程中的“卡钢”问 题,巧妙的内部气流自循环消除了粉尘弥散。社会的进步,对制砂行业也提出了新的要求和期望,所以,冲击式破碎机在 以后的发展创新上也要与时俱进。面向国家经济建设重大需求,企业要以科学发 展观为指导,实现国民经济可持续发展。本课题主要针对立轴冲击破碎机的动力箱和落料腔进行结构设计计算,主要解决玄武岩的破碎问题,使一定密度的原料在经过破碎腔后获得一定的粒
4、度,通 过详细的设计计算完成冲击破碎机在工作效率和使用可靠性上的最优化。二、课题关键问题及难点关键问题:1立轴冲击破碎机的总体结构设计;2动力传递部分-主轴箱及落料腔部分的结构设计;3、主轴的精度要求设计:回转精度尽量高些,与转子的配合对中 性要好,寿命长。4、 驱动电机的选择计算,转子回转速度:1400r/min-1800r/min ; 其中:动力传递部分-主轴箱及落料腔部分的结构设计是本次 设计的重点难点。三、调研报告3.1破碎机的发展研究现状第一代的破碎机械是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相继创造出来的。1806年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机,1858年美国的布 莱 克发
5、明了破碎岩石的颚式破碎机。1878年美国发展了具有连续破碎动作的旋回破碎机其生产效率高于作间歇破碎动作的颚式破碎机,1895年美国的威廉发明能 耗较低的冲击式破碎机。美国人E.W.布莱克设计制造的世界上第一台颚式破碎机。其结构形式为双肘板式简单摆动式颚式破碎机。由于颚式破碎机具有结构 简单、制造容易、工作可靠、维护方便体积和高度较小等优点。至今仍然被广 泛应用于破碎坚硬、中硬、软质矿石和各种物料如各种矿石、溶剂、炉渣、建筑 石料、 大理石等。通常使用的颚式破碎机的破碎机 46mm而小型颚式破碎机 有时可达到10mm大、中型破碎机的给料力度可达 10002000mn其产品粒度可 达20250mm
6、J、型破碎机和新型细碎用颚式破碎机所得产品可以更细一些。颚式破碎机即可用于粗碎作业也可用于中、 细作业。特别是被用于井下破碎作业和中、 小型移动式破碎装置。锤式破碎机的设计简单、工作可靠和能破碎坚硬物料等优 点而被广泛应用于选矿、建筑材料、硅酸盐和陶瓷等工业部门。到二十世纪八十年代每小时破碎八百吨物料的大型颚式破碎机的给料粒度已达1800毫米左右。我国破碎机械制造业总体规模已进入国际生产大国行列但总体竞争和发展后劲 仍无法与发达国家相抗衡目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要依靠进口随着出口贸易磨擦的加大势必要受到国外竞争对手和供应商的制约。因此破碎机械今后振兴发展的重心应放到基础技术
7、和基础部件上来提咼主自开发水平。大型机械设备其中锤式破碎机、破石机、颚式破碎机、大型磨粉机等设备已经远销哥伦比亚、美国、沙特等地区取得了客户的好评特别是制砂机碎石机 设备得到了外商的大力赞赏。目前我国破碎制造行业市场非常广泛包括化工、矿 山、建筑、水利、冶金、煤矿、玻璃等各个行业。在中国最重要的应用领域是水 泥行业、铺路和矿山 应用在这两个行业的破碎机各约占整个行业的 30流右。 目前国际上各国对破碎机的发展抱有较大期望同时也取得了一定的成效。尤其是美国、日本、德国在破碎机的研究开发与利用已经达到了一个较高的水平。破碎 机广泛应用于资源开采、工程机械、城市建设、材料分解等多项领域涉及包括化 工
8、、矿山、建筑、水利、冶金、煤矿、玻璃等各个行业。国内近几年由于经济的稳定快速发展、以及西部大开发的深入进行对破碎机的需求大量增加。另一方 面,随着国家继续扩大内需基础设施建设步伐的加大这就带动了破碎机的的蓬勃 发展。但是一定程度上我们对破碎机的研究开发与利用还远没有达到预期的效果 破碎技术的水平相对有限。为了进一步提高破碎水平生产出就有高质量和高技术 含量的破碎机尽快缩小与国外先进水平的差距我们不得不对破碎机进行更加深 入的研究。3.2立轴冲击式破碎机的现状和发展趋势立轴冲击式破碎机又称制砂机,是结合国内制砂生产方面的实际情况,研制 开发出具有国内、国际、领先水平的高效碎石设备。它广泛适用于各
9、种岩石、磨 料、耐火材料、水泥熟料、石英石、铁矿石、混凝土骨料等多种硬、脆物料的中 碎、细碎(制砂粒)。对建筑用砂、筑路用砂石优为适宜。由进料、分料器、涡 动破碎腔等七部分组成。近20年来立轴式冲击破碎机的生产厂家有了很大的发展。过去一直是供应 开矿石立轴式破碎技术的主要厂家,现在,提供这种设备的厂家有巍立公司,是 供应矿石一金属破碎机方面在国内、国际上较成功的一个厂家。由于研制出更好 的设备,设备得到改进。公司认为要增加其优点,最大限度地减少其在设计上的 不足,才能有效地促进对该项工作的支持。从目前我国经济发展状况可以看出,在城市化和工业化的进程中,对公路、 铁路、水利等重大基础设施的投资不
10、断加大,也必然会对立轴式冲击破碎机形成 刚性的需求,同时进一步推动立轴式冲击设备销量的上升。立轴式冲击破碎机在设计上与其它冲击设备一样依靠矿石与坚硬物体间突 然撞击,因此,它们与其它冲击破碎机有着共同的基本特点,其设计优于挤压式。 如果进料口足够大,沿自然界面对矿物进行破碎可获得很高的粒度破碎比,并能 生产出成形好的产品颗粒。采用自然破碎法来破碎铁矿可将其破碎成像黄金一样 的金属微粒。矿山破碎机械装备是矿石破碎生产的重要工具,是提高劳动生产率、降低破 碎成本、减轻劳动强度的重要手段。综观目前国内外物料破碎行业发展状况可知, 矿山破碎机械装备的发展趋势大致可分为三个方面:a. 向大型化方向发展近
11、年来,世界矿石破碎工业发展的动向之一是大型化。各国都在致力于开发 大型化的设备及其应用技术,因为大型破碎厂能降低生产成本,减少能耗,提高 劳动生产率,特别是日产5000t熟料的水泥厂经济效益特别显著。b. 向自动化方向发展破碎厂的自动化程度是衡量破碎工业现代化的标志之一,自动化技术的应用利用提高主机产量和设备运转率,降低热耗,提高劳动生产率。c. 向节能化方向发展从生产工艺上看,这种能源消耗可分为两部分:一部分是消耗燃料多的熟料 烧成系统;一部分是消耗电能多的原料和熟料的粉磨系统。因此,各国都在积极 开发节能降耗的破碎成套设备。磨前破碎正是向节能方向发展的一个重要路口, 也正是破碎设备发展的必
12、经之路。3.3立轴冲击式破碎机的组成机构立轴式破碎机由筒体、转子、机盖附件、底座等部分组成,筒体由机壳、门、 隔板、反击板组成,各部件分别用焊接螺栓、螺钉连结成一体;转子由主轴、锤 架组成。锤架上偏心销轴将锤头分4排悬挂在锤架之间,为了防止锤架和锤头的 轴向窜动,锤架一端用轴套轴向固定,一端用止退垫圈和锁紧螺母固定,转子支 承在三个滚动轴承上,机壳内部有反击板,反击板磨损后可以更换,机盖与轴之 间漏灰现象严重,为了防止漏灰,设有轴封。主轴是破碎机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硬度和韧性,如用45钢。主轴断面为圆形,锤架用 36mm宽的平键与轴连接,锤架是
13、用来安装锤头的,但 破碎机在逆转时,锤架与物料接触,易造成磨损,所以选择的材料要具有一定的 耐磨性。该锤架的销轴孔都为6个孔,可以在销轴孔磨损后,把锤头安装在另一 个位置,在锤架中,上面一个圆盘用以减少偏心销轴的磨损程度。锤头的质量、 形状和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。锤头动能的大小与锤头质量成正 比,动能越大,即锤头质量越大,破碎效率愈高,但能耗佷大。因此,应根据不 同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。锤头耐磨性是其主要质量指标之一,提高 锤头的耐磨性,可以缩短破碎机的检修停车时间,就能大大的提高立轴式破碎机 的利用率和减少检修费用。机盖部件由机盖、滚动轴承、圆锥套、上轴承盖、上密封环
14、、圆螺母以及直 通式油杯组成,用螺栓连接在一起,轴承盖用于轴承的外圆定位,轴承盖内的内 油毡槽用以安装油毡起密封油的作用,轴承盖外面有凸起的环体,挡住外面的灰 尘进入轴承盖内,圆螺母和止退垫圈使轴承的内圈得以定位,上密封环挡住筒体 内的灰尘进入到机盖内,即采用迷宫密封来挡灰。轴承的润滑采用直通式油杯油 润滑,轴承间隙的调整可通过调整垫片得以实现。底座部件由支承套、滚动轴承、下轴承盖、下密封环、轴套、垫片、注油装 置、底座等组成,用螺栓连接在一起,底座用于整个转子轴的定位,支承套用来 支承两个滚动轴承和下轴承盖,调心滚子轴承主要用来承受轴向力,推力调心滚 子轴承主要承受径向力,在两个轴承之间增加
15、一块垫片,隔开两轴承以避免两轴 承直接接触,影响两轴承的寿命。上轴承盖用来定位,推力调心滚子轴承的外圈 定位,两轴承之间的垫片用于保证两轴承的内圈定位,轴承盖内毛毡用来保证润 滑油的密圭寸,下轴承盖和下密圭寸环组成的环形密圭寸用来挡住筒体内的灰尘进入到 轴承中。进料口由法兰、钢板焊接而成,用螺栓连接在机盖上。出料口由法兰,钢板焊接而成,用螺栓连接在底座的加强筋上。机盖部分与筒体,筒体与底座均用螺栓连接在一起,转子与底座之间用轴承 来支承。3.4立轴冲击式破碎机的工作原理立轴式破碎机是利用高速运动的物料相互自行破碎及物料之间摩擦而粉碎, 适宜于特硬、中硬及磨蚀性物料的粗碎与细碎作业。立轴破碎机工
16、作时,矿石经 给料斗进入冲击破碎机内,分别通过分料器中心入料管进入叶轮,当物料进入高 速旋转的叶轮后,在叶轮内被迅速加速,其加速度可达数倍以至数百倍的重力加 速度,然后以每70100m/s的速度从叶轮流道抛射出去,首先与自由落体进入 涡动破碎腔内叶轮外侧的物料冲击而破碎, 并一起冲击到涡动破碎腔内物料床层 上,被物料床层反弹斜向上冲刺到涡动破碎腔的顶部,又改变其运动方向,偏转 向下运动,从叶轮流道发射出来的物料形成连续的物料幕,这样,一块物料在涡 轮破碎腔内受到两次以至多次的冲击破碎作用。在整个破碎过程中,物料是相互 自行冲击而破碎,不与金属元件直接接触。由于从叶轮流道发射出去的物料斜向 圆周
17、冲击,形成物料在涡动破碎腔内物料床层上的旋转运动,产生物料之间的涡 动磨碎作用,物料之间由于冲击摩擦而粉碎,被破碎的物料由排料口排出。组成。转子由锤头3、转盘4、套筒5、主轴6组成。主轴上装数层转盘,锤头 位于转盘的问隔内,并用销轴与转盘铰接。相邻两层锤头错位安装,而形成螺旋 排列。工作时,物料从给料斗进入,自由落到转盘上,随着电动机经v带轮7驱动转子高速旋转,物料被甩向简体内壁,然后沿着筒壁下落与高速旋转的锤头相 遇受到冲击破碎,击碎后的物料飞向筒壁,从而又一次或数次受到冲击而破碎。 同时,锤头还于沿筒壁下落物料产生挤压和研磨作用由丁主轴上装有多层转盘 及锤头,故物料叫经过多次冲击、挤压、研
18、磨作用,其产品粒度小于13mm粉碎后的产品从机体底部周边摊出。图1 - 1 立轴锤式破碎机1 -筒体忐-衬板-锤头4 -转盘莓5 -套筒:& -主轴J - V带轮立轴反击式破碎机 如【图1-2】所示,带轮2由电动机经皮带驱动,通过立轴使第一转子和第二转子一起转动。当物料从进料斗1落入圆柱形机体4之后,首先受到第一转子上板锤的冲击,并以很高的速度沿转子切线方向被抛向反击板 产生撞击,物料在反击板上反弹及重力作用,又反弹到转子体外圆周与反击板(即 破碎腔)产生冲击碰撞,物料再次受到急速旋转的板锤冲击后又被抛向反击板, 并继续重复该过程。由丁物料在破碎腔内受到板锤和反击板的周而复始的冲击以 及料块之
19、间的相互撞击,致使物料沿其自然节里而、层里而发生碎裂。当破碎后 的物料粒度小丁第一绒转子的排料时,物料在重力作用F进入到第二级转子的破 碎腔第二级破碎过程与第一级相同,所不同的是第二级转子的线速度比第一致 更高,物料所受到的冲击更大,因此使物料破碎得更细小。当物料破碎到最终的 产品粒度后,便从卸料斗6排出。反击式碎石机是广泛应用于建材、化工、煤、焦炭等工业部门。粗、中、细 碎中等硬度以下脆性物料如石灰石、白云石、页岩、砂岩、煤、石棉、石墨和岩 盐等的主要设备之一,具有破碎比大,产量高。产品粒度均匀,简化破碎流程, 结构简单,使用和维修方便等特点。图1 -2 立轴反击式破碎机示意图1 一进料斗;
20、2 -带轮:3 -第一转子:4 -机体-第二转子;6 -卸料斗立式冲击破碎机的主要部件是一个坚放着的立轴和装在立轴上的空心转 子,转子周围由机壳构成一个环形破碎腔,立轴从下端经三角皮带由电动机拖动 高速旋转,详见【图1-3】.因为它的立轴是垂直安置的,并借物科的相互冲击而 破碎,所以称为立式冲击破碎机,又因为它的转子是水平地装在竖轴上,沿水平 方向旋转,所以有的厂家又称为水平式冲击破碎机,或水平离心磨。破碎机的转子整个类似离心风枫叶轮的中空箱体, 通常分为26个出料室, 中央有一个分料锥,用来将落到转子中的物料均匀地分配到各出料室。出料室的 底板,叶片和出料口抛科边都装有村板,衬板做成带凸梭的
21、结构。抛料口有高的 衬条,以便在底板和叶片上形成一层物料垫层,减少磨损。转子装在竖轴顶端, 它的转速视转子直径、物料特性和出料粒度大小而定,四周线速度在 3575米/ 秒之间。加料粒度一般不超过 60毫米,出料粒度在08毫米范围内。【图1-3】这种破碎机主要是利用物料颗粒之间相互冲击而破碎,所以产品的粒度主要取决于物料相撞时的动能,即转子的周边线速度、加入物料的粒度和物料本身的 特性,特别是脆性的大小,越是硬脆性的物料破碎的效果越好。对某些脆性程度 差一些的物料,或对产品粒度要求更细一些时,可在破碎腔机壳内壁安装反击衬 扳,让物料直接与反击衬板相撞,还可以在破碎腔内安装几块反击板,提高对物 料
22、颗粒的冲击作用;也有的将转子叶片制成类似锤头的形状,增强对物料颗粒的 打击作用,适用于破碎比较软的和韧性较大的岩石。根据本次设计对所破碎物料(玄武岩)的要求,以及上述三种破碎机的特点, 选择立轴冲击式破碎机比较合适。4.3传动方案及其方案论证传动机构是把电机的旋转转化成转子的高速旋转运动,传动方案:(1) 链传动;(2) 带传动。传动方案论证:链传动的特点:和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递 运动和动力。能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作。 和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的 力较小。传递效率较高,一般可达0.950.
23、97。链条的铰链磨损后,使得节距变 大造成脱落现象。安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等.0带传动(皮带传动)特点:结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合。传 动平稳无噪声,能缓冲、吸振。过载时带将会在带轮上打滑 ,可防止薄弱零部件 损坏,起到安全保护作用。不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等。本次设计为矿山破碎机械由于破碎物料的硬度、粒度存在很大差异,传动过 程中可能会出现转子的过载卡死现象,损坏传动链,又动力传递不需要精确的传 动比,综合考虑选择带传动是合理的。4.4构成组件的设计方案(1) 入料仓结构的设计:溢料口的位置在受料斗上应等分分布,保证通过溢 料口落下的料到达最好的位置。当物料进入物料仓时,一部分物料从入料口进入 破碎腔,另一部分从溢料口进入破碎腔。从入料口进入破碎腔的落入转子中由抛 料盘抛出,形成高速运动与从溢料口自由落下的粒子相撞击破碎。(2) 皮带的张紧系统的设计:利用马达液压调节装置对皮带的张紧程度进行 调节。正确的张紧力是保证皮带长期使用的重要因素。张
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