新型双齿辊式破碎机的研制

新型双齿辊式破碎机的研制

1辊齿的破碎过程新型齿辊破碎由框架、支撑板、破碎齿辊、湖北体、驱动装置、动态鄂缓冲区等部分组成。当破碎物料通过破碎机的入料口进入破碎腔时,满足粒度要求的较小物料在2个辊齿之间及与衬板之间的间隙直接漏下实现初步筛分,而大块的物料首先受到衬板和破碎辊子上破碎齿的剪切和撕拉作用,实现“一级破碎”;预破碎后的物料如果不能被两齿辊的辊齿咬住,则辊齿沿物料表面强行滑过,螺旋布置的辊齿迫使物料翻转并等待下一对齿的继续作用,而大部分在被辊齿咬住到脱离的时间内,在“体积压缩原理”的作用下,2对辊齿包容的空间体积由大逐渐变小,而粒度大的物料由于包容体积逐渐变小而被强行挤压实现“二级破碎”,然后两齿空间恢复,破碎后的物料被当前1对辊齿强制排出或直接漏下(从辊齿的间隙);个别粒度仍然偏大的物料会受到大齿辊鄂体的阻挡而落到鄂板上,当鄂板运动到靠近小齿辊时,鄂板上的物料再受到鄂板与小破碎辊子上辊齿的挤压,实现“三级破碎”,最终产生满足粒度要求的物体从排料口强行排出。至此,一对辊齿的破碎过程结束。每对齿环上有多少齿,齿辊旋转一周就经历几次这样的破碎过程,循环往复,不断实现对物料的破碎。(1)两齿辊的运动运动电动机将动力通过限矩型液力耦合器传到减速器,经减速后分别驱动两齿辊作连续相向的对滚运动。减速器的输入轴与液力耦合器通过渐开线花键联接,输出轴则通过分体式齿式联轴器与机箱上的齿辊联接。(2)响中式机械传统破碎机机架通常采用铸钢或铸铁制造,铸造工艺复杂,且易出现铸造缺陷,影响机架强度。该机架是采用钢板焊接的结构件,由上、中、下3部分组成,可将破碎时产生的破碎力限制在机箱内,对基础的动负荷较小。通过优化设计,使该机箱强度高、重量轻、结构紧凑,制造周期短,便于安装、拆卸与维修,但焊缝质量要求高。(3)板、辊齿预破碎技术装配于机箱前壁,粒度较小的物料首先通过衬板与小齿辊之间的间隙漏下实现筛分,同时衬板与辊齿的相对运动可以实现对大块物料的预破碎。衬板上堆焊耐磨材料以提高衬板的使用寿命。(4)齿辊轴的结构破碎机采用2个大小不同、转速不同的破碎齿辊相互运动实现破碎工作,2个齿辊在箱体内平行安装。齿辊是齿辊破碎机上的关键易磨损部件之一,要求既耐磨又有韧性,其质量的好坏直接影响破碎机的使用寿命和生产效率。齿辊轴以优质碳钢为基体,轴上装配着若干高锰钢精铸的破碎齿环。大小齿辊采用不同的动力系统,而且它们相向对滚转动,小齿辊转速稍快于大齿辊。实践证明这种差动方式更利于实现对物料的剪切和拉伸破碎。(5)螺栓固定固定齿辊轴上的齿环是通过高强度的键与轴联接而成,齿环的齿上镶嵌齿套,用螺栓固定。在破碎机工作过程中,可根据齿套在破碎过程中的磨损程度直接更换齿套,降低了维修费用,同时避免了传统破碎齿磨损后因拆开齿辊在齿上堆焊耐磨材料而浪费的维修时间,为企业赢得生产时间,提高效率。(6)动湿自然破碎细胞该结构由四连杆机构组成,连接于大齿辊轴和机架上,大齿滚轴为偏心轴,当转动时,带动动颚实现偏心运动,对物料进行挤压,物料在破碎腔内受到颚体和齿辊上齿的挤压而实现破碎。颚体的基体采用中碳合金钢(具有较好的抗冲击性),表面采用ZG35调质处理的颚板,并在齿板的工作表面和齿面上堆焊一层优质耐磨材料,磨损后可重新堆焊。(7)齿辊与螯虾间间隙的分离,避免颗粒破碎该装置通过压缩弹簧对颚体施以足够的压紧力来抵抗物料破碎时产生的反作用力。一旦一些不易破碎的物料进入破碎腔,颚体因破碎力超载而迫使压缩弹簧径向水平外移以增大齿辊与颚体之间的间隙,使不可破碎物料通过该破碎段,避免损坏机件和因齿辊或颚体被卡住而引起的闷车,减小电机烧毁的几率。当不易破碎物料排出后,超载破碎力引起的水平作用力消失,在压紧弹簧的作用下,颚体恢复原位,齿辊与鄂板的间隙恢复正常,继续正常粒度的破碎工作。(8)双轨直线运动该破碎机体积适中,机架底部安装有滚轮,可以沿固定在基础上的导轨做直线运动。当主机在工作位置时,将滚轮处的滚轮托架与导轨用螺栓联接,使机架与基础固定在一起;当主机需要移动时不需要起吊设备,将滚轮托架与导轨联接的螺栓拆下就可以使主机整体沿导轨移动。2新型双齿辊骨折的技术特点该新型齿辊式破碎机与国内外同类产品相比,不同点主要表现在以下几个方面:(1)间隙漏下优势粉的优点两齿辊轴固定安装,它们的相对运动如同一个旋转的格筛,满足粒度要求的物料首先由齿辊或齿辊与衬板间隙漏下实现初步筛分,从而可以避免那部分物料经过辊齿的再破碎,既降低了物料的过破碎率和能耗,又减少了辊齿的破碎时间,延长了使用寿命。同时使齿辊差速相向运转,具有更好的剪切和拉伸破碎效果。辊齿的运动还使得物料破碎后被强制排出,不易产生拥堵,因而也适合黏性物料和含水分较高的物料。(2)齿辊的旋转不平等，不咬合，也不平等该特点大大增加对矿料的剪切破碎效果,减少了目前国内外齿辊式破碎机存在的堵塞现象。(3)设备内部卡死或击穿,电机空转①限矩型液力耦合器一方面吸收破碎时产生的冲击力使机器运行平稳,另一方面又对整机起到安全保护作用,一旦设备内部卡死或超载,液力耦合器就自动切断动力的传递,使电机空转,从而对电机和大、小齿辊起到保护作用;②该机配备动颚缓冲装置,当齿辊因破碎力超载时会迫使压缩弹簧径向水平外移以增大齿辊与颚板之间的间隙,对齿辊和颚体同时起到保护作用。(4)固定螺栓的安装齿辊轴上装配着破碎齿环,齿环上镶嵌齿套,用螺栓固定。当破碎过程中齿套的磨损达到一定程度时可以进行个别更换,速度快,从而减少停机时间,降低生产成本。(5)减少齿辊齿辊齿制备出破碎辊齿采用特殊螺旋排列,既便于符合粒度要求的物料排出,又使齿辊同时受力的辊齿数量减少,有利于破碎大块物料。同时利用齿辊与衬板和颚体的双重作用实现对物料的破碎,减少轮齿工作量,提高破碎效率,延长整机使用时间。3功能模块分析Pro/E是美国PTC公司推出的一款从设计直到生产的机械自动化软件,包含从二维几何绘图到三维实体造型以及机械运动仿真和结构有限元分析等一系列的功能模块,给工程技术人员提供了十分便捷的设计手段。为了进一步对该新型双齿辊破碎机的机械结构进行分析和优化,在此利用Pro/E软件建立其三维虚拟样机模型,并利用它的Mechanism(机构动力学分析)模块对破碎机进行运动分析,减少了传统设计中必须制造实物进行实验的弊端,降低了设计成本,减少了设计周期。3.1创建齿辊破碎模型三维建模是机构运动仿真的基础。建模的方法很多,如拉伸、旋转、倒角、抽壳和倒圆等,甚至同一个物体的造型方法也是多种多样。哪种方法更为高效和快捷是一个长期经验积累的过程。就Pro/E来说,一般旋转和扫描比拉伸生成的模型高效,而排列和镜像比逐个生成零件快捷。对于复杂的零件,选择适当的生成方法就更为重要。因为不适当的生成方法不但效率低,而且有些情况根本就不能生成实体模型。因此在创建三维模型之前,必须首先弄清模型的结构,然后才能确定模型的建模方法和步骤。在创建模型的过程中,要灵活运用模型的编辑和修改工具,不断完善设计内容。在破碎机各个零件的模型建立后就可以装配成一台完整的破碎机了。根据各零件间的相对运动情况设定各种连接来限制构件的自由度,Pro/Mechanism装配模块提供的连接方式主要有刚性、销钉、滑动杆、柱面、平面、球、焊接、轴承等。装配时首先要确定运动的各构件及其相互间的运动关系和运动副。该齿辊破碎机装配时使用机架作为基部件,然后通过选择合适的运动副将子部件和其他零件装配在基部件上构成完整的齿辊破碎机模型。具体如下:(1)将齿环与齿套通过“刚性”连接在一起构成齿环部件,将上、下颚体和颚板“刚性”连接成颚体部件;(2)将各电机和减速器轴通过“销钉”连接到各电机和减速器壳体上,保证电机轴和减速器轴能够相对各自的壳体转动;(3)将多个齿环按照一定的螺旋方向“刚性”固定到大、小破碎轴上构成相应的破碎轴部件,对于大破碎轴还要与颚体部件通过“销钉”联接在一起;(4)将机架“固定”放置,在底部通过“销钉”联接4个滑动轮以能够相对“地”移动;(5)将大、小齿辊轴通过“销钉”联接到机架上,保证齿辊轴能够相对机架做旋转运动;(6)依次将联轴器、减速器、液力耦合器和电机通过各轴“刚性”连接到大、小齿辊轴上,以保证电机轴的转动能够带动最后的大、小齿辊轴的转动;三维建模建立以后,还应该分别为每个零件指定适当的颜色和材质,否则所有的模型不易区分而缺乏真实感。在图形中,为了能够看清破碎腔内的部件,设定机架为半透明状态,最终形成的双齿辊破碎机的三维装配模型。3.2设置仿真环境在齿辊破碎机零、部件装配完成后,就可以利用Pro/E对它进行干涉检验,包括静态检验和动态检验。静态检验是指在已装配的结构基础上,检查装配体各个零件之间的相对位置是否存在干涉;而动态检查是检验装配体或其零件在仿真过程中是否存在运动干涉。选择“应用程序”菜单下的“机构”命令进入Mechanism机构仿真环境。首先利用(Servo)命令按钮打开“伺服电动机定义”对话框,分别选择2个电机输出轴上的“销钉”,为每个电动机添加一个动力源,并设置好相关的“速度”和“位置”参数。然后利用●(Analyses)按钮打开“分析”定义对话框,设置该破碎机运动分析的时间等