毕业设计双齿辊破碎机设计说明书

1、摘要ABSTRACT1绪论12双齿辊破碎机总体设计方案.43力能参数计算64减速器的基本设计105主要零部件的设计和校核196系统润滑327设备的经济技术分析36结束语41致谢43参考文献44要我国目前原煤的破碎一般采用锤式破碎机或齿辊式破碎机。锤式破碎机是以高速运动的锤头打击物料，在破碎腔内受到相互破碎冲击和剪切，可控性很差，容易产生过粉碎，而且对入料度有限制，不适合煤炭的粗、中碎作业。 而齿辊式破碎机是在齿的作用下对物料进行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比较均匀。目前的双齿辊破碎机由于整体结构的不合理和破碎齿磨损快不能修复等原因，使用效果大大降低甚至很差。2PGC450×

2、;500 新型双齿辊破碎机是在吸取国内外先进技术的基础上研制和设计出来的高强力破碎机，很有发展前景和市场前景。关键词：双齿辊破碎机，破碎机，产品粒度AbstractMycurrentcoalwasbrokengenerallyusinghammer-Breakersorteethroller-Breakers.Hammer-Breakersisthedead againsthighvelocitymaterialsin theshattered debris impact and sheared by mutual broken, controllability poor had tosmas

3、h easily,buttherearerestrictionson the Liaodu notsuitableforcoalrough,Chinesebrokenoperations.And teethroller-Breakersteethin theroleofmaterialsreturnedbroken,the brokenmaterialdirectlyemit, brokengranularitymore evenly.The current two-tooth roller Breakers and the overall structure of the irrationa

4、lcan not repair broken teeth wear faster reasons, the use of significantly reducedoreven poor.2PGC-450 x 500-doubleteethrollerBreakersinlessonsand on thebasisofadvancedtechnologyand designedto develophigh-strongBreakers,a developmentprospects and market prospects.Keyword： Double toothed roll crusher

5、,Roll crusher,Product grain size1.1引言破碎是一种使大块物料变成小块物料的过程。这个过程是用外力（人力、机械力，电力、化学能、原子能或其它方法等）施加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。矿石是脆性材料，它在很小的变形下就发生毁坏。目前在工业上主要是利用机械力来破碎矿石。利用机械力破碎矿石的方法有以下几种：(1)压碎：将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后，矿石因压应力达到其抗压强度极限而破碎。(2)劈碎：用一个平面和一个带有尖棱的各工作表面挤压矿石时，矿石将沿压力作用线的方向劈裂。 劈裂的原因是由于劈裂的平面上的拉应力达到或超过

6、矿石拉伸强度限。矿石的拉伸强度比抗压强度限小很多。(3)折断：矿石足受弯曲这作用而破坏。被破碎的矿石就是承受集中载荷的两支点或多支点梁。矿石内的弯曲应力达到矿石的弯曲强度限时，矿石即被破碎。(4)磨碎：矿石与运动的表面之问受一定的压力和剪切力作用后，其剪应力达到矿石的剪切力强度限时，矿石即被粉碎。磨碎的效率低，能量消耗大。(5)冲击破碎： 矿石受高速回转机件r 冲击力而破碎。 它的破碎力是瞬时作用的，起破碎效率高，能量消耗少。实际上， 任何一种破碎机都不能只用前面历列举的某一种方法进行破碎，一般都是由两种或两种以上的方法联合破碎的。而矿石的破碎方法主要是根据矿石的物理机械性能，被破碎矿石块的尺

7、寸和所要求的破碎比来选择。破碎作业是选矿的龙头，也是能耗、 钢耗的大户。 破碎设备是选矿工业生产中破碎矿石不可缺少的设备同时也是其它工业部门破碎岩石、原料和其他物料所必须的设备。破碎机按工作原理和结构特征不同可分为：l、鄂式破碎机：当可动鄂板摆动周期性地靠近固定鄂板时，对破碎腔中的矿石产生挤压作用而进行破碎。2、旋回破碎机和圆锥破碎机：由两个几乎成同心的圆锥体，固定的外圆锥和可动的内圆锥组成破碎腔 内圆锥以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动，矿石在两锥体之间受挤压、折断作用而破碎。3、辊式破碎机：矿石处在两个平行的圆柱形相向转动辊子之间，靠矿石与辊的摩擦力将矿石咬入辊子之间受挤压（光面辊）

8、或受劈裂和挤压（齿辊）而破碎。4、冲击破碎机：它以反击式破碎机和锤式破碎机为代表。利用机器上高速旋转的板锤的冲击作用和矿石本身以高速向固定不动的反击板上冲击而使矿石破碎。5、特殊破碎机：辊式破碎机是一种最古老的破碎机械。它的结构简单，破碎时过粉碎现象少，辊面上的齿牙形状、尺寸、排列等还可按物料性质而改变，由于具有这些优点，目前仍在煤炭、水泥、硅酸盐等工业部门使用。经过外双齿辊破碎机的运行实践并对比分析，与旋回破碎机、 颚式破碎机等国内使用的传统破碎机比较，双齿辊破碎机有下列优点；(l) 结构简单，维护方便；(2)外形尺寸小，重量轻；(3)生产能力火，能耗低；(4)工作受力均为内力，为简化基础设

9、计创造了条件，更适合移动破碎站选用；(5)产品粒度均匀；(6)安全保护可靠；(7)特殊情况下可直接起动，对电网冲击很小；1.2 发展历史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。在建国初期， 我国则是依前苏联模式发展工业，旋回破碎机、 圆锥破碎机和颚式破碎机应用较为普遍，在高等院校的教材中也主要讲述上述破碎机的结构和设计，有关双齿辊破碎机的内容十分简单，所以建国后30 多年并没有得到广泛应用。改革开放以后，我们了解到双齿辊破碎机在发达的西方国家应用已非常普遍后才开始进行设备及技术引进。现在我国的对辊破碎机（辊式破碎机， 对辊式破碎机）供选矿、化学、水泥、建筑材料等工业部门，中碎和

10、细碎各种中等硬度以下的矿石和岩石之用。 由于占地面积大， 生产能力低， 在冶金矿山工业中的某些领域已被圆锥破碎机所替代。 但在小型矿山或者处理贵重矿石， 要求泥机器的给矿口的调整和保险方面采用液压装置，并且出现了多辊辊式破碎机。1.3 应用效果破碎机械按给矿和产品粒度可分为三大类：粗碎破碎机 （由 1500 500 毫米破碎至350 100 毫米）；中碎破碎机 （由 350 100 毫米破碎至100 40 毫米）；细碎破碎机 （由100 40 毫米破碎至3010 毫米）。双辊式破碎机通常应用于物料的中、细碎作业。集中应用在煤炭、水泥、贵重矿石等工业部门。由于被破碎的物料在破碎腔内只受到一次挤压

11、， 所以不产生过碎现象。 而且可以根据预先设定的排料口宽度，使出料的粒度很准确。2 双齿辊破碎机总体设计方案2.1 辊式破碎机的类型辊式破碎机按辊子的数目可分为单辊、双辊和多辊几种类型。按辊面形状， 可分为光辊和齿面辊两类。 光面辊式破碎机的破碎机理主要是压碎；而齿面辊式破碎机的破碎机理主要是劈裂，二者均兼有研磨作用。辊式破碎机的规格用辊子直径D ×长度 L 表示。2PG 型双齿辊破碎机2.2 双齿辊破碎机的工作原理对辊破碎机又叫双齿辊破碎机，是由两个圆柱形辊筒作为主要的工作机构。工作时两个圆辊作相向旋转，由于物料和辊子之间的摩擦作用，将给入的物料卷入两棍所形成的破碎腔内而被压碎。破

12、碎的产品在重力的作用下，从两个辊子之间的间隙处排出。该间隙的大小即决定破碎产品的最大粒度，而两辊之间的最小距离即为排料口宽度。双辊式破碎机通常都用于物料的中、细碎。如图 2.1 所示两个圆辊l、 2 相向旋转，物料3 进入两个辊子之间，由于摩擦力的作用，物料被带入两辊之间的破碎空间，受挤压而被破碎。破碎产品在自重作用下，从两棍之间的间隙处排出。 破碎产品的最大粒度由两辊之例最小距离来决定。而两辊之间的距离则是由可动轴承5 来进行调整的。调整辊距时，固定轴承4 在原处保持不动，通过调节可动轴承的移动来决定两辊之间的距离 即破碎产品的最大粒度，弹簧 6 则可以在机器工作的时候可以起到保护的作用。5

13、2.3 双齿辊破碎机的基本构造齿辊破碎机是由破碎辊、调整装置、弹簧保险装置、传动装置和机架等组成。碎辊： 是在水平轴上平行装置两个相向回转的辊子，它是破碎机的主要工作机，破碎辊是由轴、轮毂和辊皮构成。辊子轴采用键与锥形表面的轮毂配台在一起，辊皮固定在轮毂上，借助三块锥形弧铁，利用螺栓螺帽将他们固定在一起。由于辊皮与矿石直接接触，所以它需要经常更换，而且一般都是应用耐磨性好的高锰钢或特殊碳素钢制作。调整装置：调整装置是用来调整两破碎辊之间的间隙大小（即排矿口）的，它是通过增减两个辊子轴承之间的垫片数量，或者利用蜗轮调整机构进行调整的，以此控制破碎产品粒度。弹簧保护装置： 它是辊式破碎机很重要的一

14、个部件， 弹簧的松紧程度对破碎机的正常工作和过载都有极重要的作用。在破碎机工作过程中保险弹簧总是处于振动状态， 所以弹簧容易疲劳损坏， 必须经常检查，定期更换。传动装置： 电动机通过皮带或是齿轮减速装置和一对长齿轮， 带动两个破碎辊作相向的旋转运动。该齿轮是一种特制的标准的长齿。机架：机架一般采用铸铁，也可采用型钢焊接或铆接而成，要求机架结构必须坚固3.力能参数计算3.1啮角的计算式破碎机的啮角如图。为计算方便， 假设物料为球形并且忽略物料自重。过物料与两光辊接触点做切线，则两切线之间的夹角为破碎机的啮角。当破碎机工作时，作用于物块上的压力为 F 以及 Ff 摩擦力， f 为物料与棍子之间的摩

15、擦系数。物料能被两个相向运动的棍子卷入破碎腔不上滑必须满足以下条件：3.1.1)得：(3.1.2)据力学中的静摩擦原理，则有：(3.1.3)(3.1.4)此可知，啮角不应大于物料与辊子间摩擦角的2 倍。当双齿辊破碎机的破碎物料时，一般摩擦系数取f0.30 0.35 。这里取f0.325 ，36 。3.2生产率的计算齿辊破碎机的理论生产能力与工作时两棍子的间距e，棍子圆周速度v 以及棍子规格等因素有关。 假设在棍子全长上均匀地排满矿石，而且破碎机的给料和排料都是连续进行的。料带的宽度等于辊子长度L ，厚度等于辊子的间距e，卸出速度等于辊子圆周速度v。因此，破碎机额提及生产率（m3 / h ）为：

16、3.2.1)际上， 微乳物料并布满整个长度，同时卸出物料时松散的，故必须乘以系数加以修正，而物料落下的速度与辊子圆周速度的关系为vDnQ（ t/h）为：，故得生产率603.2.2)中 辊子直径，m; 辊子长度，m; 排料口宽度，m; 辊子转速， r/min 物料密度， t/ m3 ; 物料松散系数，对于干硬物料，=0.2 0.3，冻煤块取=0.25根据设计参数 ：=480 t/he=0.08m,D=0.9m,L=1m.手册取=2 t/ m3Q480计算可得 n70r / min188 LeD188 0.25 1 0.08 0.9 23.2.3)3.3电动机功率计算式破碎机电动机功率可根据经验公

17、式计算。对于齿辊破碎机破碎煤货焦炭时电动机功率P(kW) 为：3.3.1)中 辊子直径，0.9m; 辊子长度，1m; 辊子转速， 70r/min 系数，破碎煤时，K=0.85可以得到电动机功率：PKLDn0.851 0.97053.55 kW(3.3.2)的传动效率：3.3.3)3.3.4)需电动机的功率：3.3.5)文献 14,40-50查得：电机型号额定功率Kw转速 r/minY280S-4751480Y280S-675980Y315S-675980后根据电动机的工作条件、工作情况、电动机的质量等各个方面进行综合比较，考量，选择到最合适的电动机，其型号为：Y315S-6最终3.4联轴器的选

18、择与校核3.4.1联轴器类型的选择据联轴器的连接机器的种类、工作条件、受载情况、 传动效率等因素，分别选择凸缘联轴器和有伸缩量的万象联轴器。3.4.2联轴器的安全校核凸缘联轴器轴器的公称转矩：N . m3.4.1)中主电机功率，KW；主电机的转速，r/min;文献 7.343页 表 14-1 查得：联轴器的工作情况系数K=2.0 ，所以联轴器计算转矩为：N . m3.4.2)以，查阅文献 3,149页，选择联轴器的型号为YL12 型凸缘联轴器。各别为：公称转矩为1600 N.m ，需用最大转速4700 r/min， 轴径为 70mm。为TcaT 1600n9 8 0 nca4 7 0 03.4

19、.3)以联轴器满足要求，校核安全。联轴器的型号：GBYL12-142 × 70。万象联轴器轴器的公称转矩：3.4.4)中减速器输出功率，KW；减速器的转速，r/min;阅文献 7,343页 表 14-1 查得联轴器的工作情况系数K=2.3 ，所以联轴器的计算力矩为：3.4.5)以，查阅文献 13,29篇 选择联轴器的型号为SWP225A联轴器。各个参数分别为：许用转矩T 为 20 KN .m ，许用最大转速1400 r/min，轴径 130mm。为TcaT 2000n7 0nca1 4 0 03.4.6)以联轴器满足要求，校核安全。择联轴器的具体型号为：SWP225A JB3241-

20、83 。4 主要零部件的设计和校核4.1总体设计方案减速器是由一个多级齿轮传动系统组成的。只有一根轴通过万向联轴器与电动机连接，同时有两根输出轴。 设计要求：两根输出轴的转速是相同的，但转向是相反的，与此同时保证一定的工作效率及具有一定的余度保证。4.2减速器传动比的分配n0980传动比： i总 =14nw704.2.1)、首先由两级传动进行减速，使速度降至工作机所需的转速。选高速轴的传动比：i13.5总传动比： i总 =i1 i2以i总14i24i13.5轴：电动机轴4.2.2)轴：高速轴4.2.3)轴：中间轴4.2.4)轴：低速轴4.2.5)低速输出端：4.2.6)轴：过渡轴P4P3齿承6

21、2.37 0.97 0.99 59.89Kwn4n3Z38093323.48rad / minZ4234.2.7)轴：过渡轴4.2.8) 轴 ：低速轴P6P5齿承57.51 0.970.9955.23Kwn6n5Z5323.48 23 80rad / minZ693T69.55P69.5555.23 103n66593N.m804.2.9)速输出端P P=55.23 0.99=54.68Kw出26联4.2.10)4.3 齿轮的设计4.3.1高速级传动齿轮的设计1.精度：根据传动系统需要，选择8 级精度2.材料：根据文献 7,189 页 表 10-1 选择齿轮轴的材料40Cr（调质），硬度为 2

22、80HBS大齿轮的材料选用45 钢（调质），硬度为 240HBS,两者材料硬度均为 40HBS。3.选择齿轮轴齿数Z1 =20 ，则大齿轮齿数 Z2 =i Z1 =3.5× 20=704.初选螺旋角：= 805. 假设电机寿命 15 年，全日制工作。4.3.2按齿面接触强度设计据文献 7,216页 查得齿面接触强度设计公式：4.3.1)1. 根据公式内的各计算值（ 1） 选择K t 1.6（ 2） 选取区域系数ZH =2.47（ 3） 由文献 7, 图 10-26查得：=0.84因此计算得=12 =1.622. 计算许用接触应力根据文献 7,201页 表 10-7选取齿宽系数：d =

23、1根据文献 7,198页 表 10-6查得材料弹性影响系数： ZE =189.8Mpa根据文献 7,198页 图 10-21c按齿面硬度查得：小齿轮的接触疲劳极限：Hlim1=750Mpa大齿轮的接触疲劳极限：Hlim2=580Mpa计算盈利循环次数：N t =60njL h =60× 1500× 24× 300× 15=9.7 × 1094.3.2)N19N22.81 103.24.3.3)根据文献 7,203页 图 10-19查得：接触疲劳寿命为：KHN 10.84KHN20. 8 64.3.4)选取安全系数S=1计算接触疲劳许用应力：K

24、HN1H lim10.85750H 1 630MpaS1KHN2H lim20.87580H 2500MpaS14.3.5)许用应力为：4.3.6)3. 计算齿轮各部分参数（ 1） 试算小齿轮分度圆直径 d1t ，由计算公式得：T19.55 p19.55750.990.990.970.69KN .mn1980d1t326900003.512.47189.8291.18mm11.623.5()5654.3.7)选取： d1t =120mm（ 2） 计算圆周速度vd1t n1120 9801000606.1m / s6010004.3.8)（ 3） 计算齿宽b 及模数 mntbd d1t1 125

25、mm125mm4.3.9)mntd1t cos120 cos80Z16204.3.10)h2.25mnt2.25 613.5b1204.3.11)8.9h13.54.3.12)（ 4） 计算纵向重合度0.318dZ1 tan800.318 1 20tan800.8944.3.13)（ 5） 计算载荷系数 K已知使用系数K A1.25根据 v=6.4m/s ， 8 级精度，根据文献 7,192页 图 10-8查得：动载系数K v1.25；根据文献 7,194页 表 10-4查得： KH的计算公式；K H1.120.18(1 0.6220.23 103bd )d1.120.18(10.6)0.23

26、10 3125=3.124.3.14)（ 6） 按实际的载荷系数矫正所算得的分度圆直径d1d1t 3K120 3 3.12150mmK t1.64.3.15)（ 7） 计算模数mntd1 cos150 cos80Z17.4204.3.16)4.3.3按齿根弯曲度设计据文献 7,198页 查得齿根弯曲强度设计公式：(4.3.17)1. 确定计算参数（1） 计算载荷系数KKAKV KF KF1 1.2 1.4 1.352.26(4.3.18)（2）根据纵向重合度=0.894 。根据文献 7,215页 图 10-28查得螺旋角影响系数：Y =0.94（3）计算当量齿数ZV 1Z12033 20.6c

27、oscos80Z27072ZV 2cos83cos304.3.19)（4）查取齿形系数根据文献 7,197页 表 10-5查得： YF 12.70YF 22. 232（5）查取应力校正系数根据文献 7,197页 表 10-5查得： YS 11.555YS 21. 754（6）计算大小齿轮的YFYsF 根据文献 7,204页 图 10-20c查得 :小齿轮的弯曲疲劳强度极限：FE1=500Mpa大齿轮的弯曲疲劳强度极限：FE2 =380Mpa根据文献 7,202页 图 10-18查得弯曲疲劳寿命系数：K FN1 =0.83K FN2 =0.86取弯曲疲劳安全系数S=1.4 查得弯曲疲劳许用应力：

28、K FN1FE1F 1SK FN2FE2F 1S0.83500296.4Mpa1.40.86380233Mpa1.44.3.20)YF1 Ys 12.70 1.555F 10.0156296.4YF2 Ys 22.232 1.754F 20.01562334.3.21)大齿轮的数值比较大。2. 设计计算mn2 2.3 6900000.94 cos2 8032020.0516 6.1511.624.3.22)对比计算结果，由齿面解除疲劳强度的法面模数mn 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 mn =7，可以满足弯曲强度。但为了同时满足解除疲劳强度，需按解除疲劳强度算得分度圆直径d1 =15

29、0mm 计算相应的齿数：则：d1 cos150 cos80Z121.2mn74.3.23)选取Z1 =22则： Z2Z1 i122 3.577选取Z2 =773. 几何尺寸计算（1） 计算中心距(Z1 Z2 )mn(2277) 7349.9mma2cos802cos4.3.24)将中心距圆整 a=350mm（2）按圆整的中心距进行螺旋角修正arccos ( Z1Z2 )mnarccos (2277) 78024' 35"2a23504.3.25)因值改变不多，故参数、 K、 ZH 的值不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径Z1mn22 7153.6mm 154mmd1cos

30、8 024'35"cosZ2 mn77 7538.4mm 539mmd2cos8 024'35"cos4.3.26)（4）计算齿轮宽度Bd d11 150150mm4.3.27)圆整为标准齿宽：则小齿轮宽度B1 =150，大齿轮宽度B2 =140mm4.3.4各级齿轮传动种减速器是多级齿轮传动使速度降下来。减速器内的各级齿轮设计步骤相同，其它各级齿轮参数如下表所示：Z1Z2imn一级传动22773.5cos8024' 35"3507二级传动22934.22cos8024' 35"4658三级传动23934cos8024&#

31、39; 35"4698四级传动23231cos8024' 35"1868五级传动23934cos8024' 35"46985. 主要零部件的设计和校核5.1主轴的材料主轴的材料选取热处理形式15CrMn调制处理调质硬度：HB217-255抗拉强度极限1000MpaB屈服强度极限850MpaS弯曲疲劳极限500Mpa15.2轴的结构设计5.2.1主轴功率P、转速 n 和转矩 T由于主轴通过联轴器直接和减速器连接，由第三章计算出主轴的功率P，P减出= 63.5+56.3 =59.9Kw ，选择P减出 =联轴器 =0.9922则P=P=59. 90. 9

32、9=59.减出联轴器由于主轴通过联轴器和减速器的低速输出端直接连接，是等速传动， 传动比 1 所以轴的转速等于电机的工作转速nn666.35rad / min66rad / min5.2.2轴的最小直径的确定根据文献 7,362页 得到轴径计算公式：d A03 Pn5.2.1)中轴径， mm ；按轴的许用扭转应力确定的系数；轴传递的功率，KW；轴的转速，r/min ；取轴的材料为15CrMn 钢，调质处理。根据文献13,26-15页 表 26-3-2可 A0115当轴的截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于直径5.2.3轴的结构设计1. 拟定轴上的零件的装配方案轴上的零件

33、和工作原理已经确定，现在选用如上图的装配方案。2. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（ 1） 通过装配方案图可以看出， 最小直径应该是联轴器的一端， 根据破碎机的工作原理了解到破碎辊在破碎物料时将产生很大的扭矩和弯矩同时也有很大的能耗，所以，破碎辊工作时要通过联轴器来传递减速器输出的扭矩和能量。破碎辊通过键与联轴器连接满足弯矩的要求。在这里可以将轴圆整加粗到130mm。选择键的型号为：键C32× 160GB10966-79，联轴器是具有伸缩量的万向联轴器，这样可以确定A-B段的长度为220mm。（ 2） 在 C-D 段和 E-F 段设计两个轴承座，安装两个轴承来传动扭矩，并且

34、起到支撑轴的作用，另外，根据标准轴承（选择滚动轴承）的轴径我们设计 D-E 段和 F-G 段得轴径大小为 190mm。为了稳定轴在物料破碎时产生的振动将轴承支座和轴承之间的距离设计的较长，对于轴承设计则用圆螺母来稳定轴承的轴向窜动。 所以根据实际情况我们设计 C-D 段和 E-F 段的长度即为轴承本身的长度 97 mm ， B-C 段则要考虑圆螺母的螺纹加工、 安装尺寸以及机器本身外壳的壁厚等因素来综合决定。最后我们设定 B-C 段的长度为 200 mm 。（ 3） 右端的轴承也要利用螺母来紧固轴承，但是，这个轴承相对稳定些，所以只需用两个小的螺母就可以了，另外考虑方便安装，所以设计 F-G 段的轴径大小为 155mm。同样考虑到圆螺母的螺纹加工、安装尺寸以及机器本身外壳的壁厚等因素，最后设定F-G 段的长度为136mm。3. 轴上零件的轴肩定位轴 C-D 段和 E-F 段上用来安装滚动轴承。这两个轴承均用轴D-E 段的轴肩来对滚动轴承进行轴承一侧的固定。同时联轴器用C 型键连接， 也用 B-C 段的轴肩进行一定的固定保证。=2×