PC-Φ400-300锤式破碎机的设计说明

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1、 PC-400300锤式破碎机的设计摘要锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等部门，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（指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题），对个别零件进行强度校核和试验，并在相关专题中，对锤头寿命的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，以与与其他零件配合的要求等。在强度的校核时，运用相关公式，对危险部位进行相关的分析、查表、作图和计算等，随后对整体进行安装、工作过程以与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，最后对工作零件的加工精度、公差

2、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39 / 43The design of PC-400300 hammer crusherABSTRACTHammer crusher is widely used in cement plant,power plant and other departments,it has a wide range of prospects and rich experience in the design.Its design essence is in after the completion of the ove

3、rall design scheme (each of the major components of the design, installation, positioning and other issues),strength check and test the individual parts, and in related topics,the length of the hammer life for more detailed analysis.In various parts of the design,including the choice of materials,si

4、ze of the determination,processing requirements,the structure of the process of satisfaction,as well as with other parts of the requirements,etc.In the strength of the check, using related formula,analysis the dangerous parts of, look-up table,mapping,calculation,etc,then on the overall were install

5、ation,work process and work in all aspects of inspection,taking into account the maintenance,insurance, equipment and other aspects of the problem,the work on the parts of the machining accuracy,tolerance selection are analyzed to ensure the crusher of the final design of economy and reliability.KEY

6、 WORDS: Hammer type breakers ，hammer ，intensity 目录前言1第1章 绪论21.1国外破碎机发展情况21.2破碎机的分类21.2.1锤式破碎机的分类：31.3锤式破碎机的优缺点31.3.1锤式破碎机的优点：31.3.2锤式破碎机的缺点：3第二章 锤式破碎机的工作原理与破碎实质42.1锤式破碎机的工作原理42.2锤式破碎机的破碎实质4第三章 锤式破碎机的总体与主要参数设计63.1锤式破碎机的总体方案设计63.2破碎机的工作参数设计63.2.1转子直径和长度的计算63.2.2转子转速计算73.2.3给料口的宽度和长度73.2.4破碎机型号选择83.3PC

7、-400300 锤式破碎机的结构尺寸设计93.3.1电机功率的计算与电动机的选择93.3.2确定输送带的型号93.3.3计算带轮基准直径和带速103.3.4带的数量计算123.4转子的直径与长度123.5锤头的计算133.5.1锤头的结构设计133.5.2锤头结构改造与耐磨性研究143.5.3锤头改进的效果153.5.4延长锤头使用寿命的研究153.5.5锤头合理调配的研究与应用163.6圆盘的结构设计223.7主轴的设计与强度计算233.7.1轴的材料的选择233.7.2轴的最小直径和长度的估算233.7.3结构设计的合理性检验253.7.4轴的弯扭合成强度计算273.7.5轴的疲劳强度条件

8、的校核计算293.8轴承的选择313.8.1材料的选择313.8.2轴承类型的选择323.8.3轴承的游动和轴向位移323.8.4轴承的安装和拆卸323.9飞轮的选择333.10蓖条位置调整弹簧的选择333.11箱体结构与其相关设计333.11.1机座和箱体截面形状的选择343.11.2肋板的布置34第四章 部分零件上的公差与配合354.1配合的选择354.1.1配合的种类的选择354.1.2配合制（基准制）的选择354.2公差的选取与公差值的确定354.2.1公差原则的选择354.2.2公差值的选择和确定36结论37辞38参考文献39前言锤式破碎机是1895年由MFBedmson发明的，至今

9、已有100余年的历史。我国自50年代生产锤式破碎机以来，生产制造的锤式破碎机越来越大、性能越来越好、品种越来越多，并在国际上占有一定的市场。在2010年，中国的锤式破碎机市场已接欧美市场，成为全球第三大锤式破碎机市场之一。而在十年前，中国的锤式破碎机市场销量不足1100台，今天这个数字已经变成42000台，增长了35倍，年复合增长率超过40。目前锤式破碎机的发展趋势是采用PCZ单段重锤式破碎机。是在普通锤式破碎机、反击式破碎机、立轴锤式破碎机与各种用锤头（板锤）对石料进行打击破碎的机械原理上，经过优化设计后，制造生产出了最新一代破碎机械设备，改变了以篦条控制出料颗粒大小的方法，减少了锤头在破碎

10、腔的磨损，使锤头的寿命提高46倍，每付锤头可破碎石料34万吨，实现了破碎技术的重大突破，真正达到了事半功倍的效果。PCZ单段重锤式破碎机，单个锤头重量大、转子转速高、锤头转动惯量大，充分表达了以大破小、以重碎轻的优势，且具有对超大块石料进行蚕食式破碎的独特能力。PCZ单段重锤式破碎机根据大小规格型号的不同，最大可吃进直径1200毫米的石块，可直接破碎出0-70毫米建筑石料。一台PCZ单段重锤式破碎机可取代粗破、细破二台颚式破碎机，变二级破碎为一级破碎，减少设备投资50%，且效率不减。通过对锤式破碎机的结构与性能的分析和研究，了解其原理和结构特点，做出合理的总体设计，进而设计出满足使用要求的锤式

11、破碎机。 第1章 绪论1.1国外破碎机发展情况我国破碎机行业经过50多年来的不断发展，已经有了长足的进步。尤其是进入90年代以后，破碎机产销量增长迅速，加入破碎机生产的企业不断增加，使破碎机制造企业多达千余家，能够生产振动破碎机、4静碾破碎机和轮胎破碎机等规格品种较为完备齐全的系列产品，基本形成能够自主开发与生产的完整破碎机制造体系，其技术水平与国际先进水平之间的差距正逐步缩小。随着国基本建设的发展，我国的市场形成一片红火的景象，国外各大企业都看好当今世界最有发展潜力、最有利可图的中国市场。因此，国外企业纷纷落户中国，形成了激烈的市场竞争局面。破碎机行业也不例外，最近国出现了一些独资、合资的破

12、碎机制造(与销售)公司。国破碎机企业要想在市场竞争的大潮中占有一席之地，其首要问题就是提高现有破碎机产品质量和技术水平，缩小与国外先进水平的差距，尽快地赶上世界先进水平，创造我们自己优秀品牌的破碎机。1.2破碎机的分类（1）、按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。（2）、按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机。a) 颚式破碎机 b）旋回破碎机和圆锥破碎 c）辊式破碎机 d）锤式破碎机图1-1 破碎机和磨矿的主要型式1.2.1锤式破碎机的分类：(1)、按回转轴数分为：单转子和双转子。(2)、按转子的回转方向分：不可逆

13、式和可逆式。(3)、按锤头的排列方式分：单排式和多排式。(4)、按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。1.3锤式破碎机的优缺点1.3.1锤式破碎机的优点：（1）、构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。（2）、生产效率高，破碎比大（单转子式的破碎比可达i=1015）,产品的粒度小而均匀，呈立方体，过粉碎现象少。（3）、工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修。（4）、进料口大，破碎腔高，适应物料硬度高、块度大，产品石粉少。（5）锤头安装可调，锤头寿命长。（6）、机箱可翻转，检修更方便。（7）、方柄螺栓，抗冲击、抗磨损。（8）、结构紧凑，机器刚性强。（9）、冲击、反击、

14、撞击(石打石)破碎功能全,生产效率高,机件磨耗小,综合效益显著。1.3.2锤式破碎机的缺点：（1）、主要工作部件，如：锤头、蓖条、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象十分坚硬时，磨损更快。（2）、破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。（3）、含水量12%的物料，或较多的粘土，出料篦条易堵塞使生产率下降，并增大能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。第二章 锤式破碎机的工作原理与破碎实质2.1锤式破碎机的工作原理物料进入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，并以高速冲向机壳壁的衬板和篦条上，进行第二次破碎。此后，如果物料直径小于篦条缝隙，便从缝隙中

15、排出，而粒度较大的物料，就弹回到衬板和篦条上，受到锤头的附加冲击，得到破碎。在物料破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击、研磨而粉碎。2.2锤式破碎机的破碎实质破碎过程必须是外力对被破碎物料做功，克服它部质点间的聚力，才能发生破碎。当外力对其做功，使它破碎时，物料的潜能也因功的转化而增加。因此，功率消耗理论实质上就是说明破碎过程的输入功与破碎前后物料的潜能变化之间的关系。为了寻找这种能耗规律和减小能耗的途径，许多学者从不同的角度提供了若干个不同形式的破碎功耗学说。常用的机械破碎矿石有以下几种方法：压碎 将物料置于两个金属平面之间并受到缓慢增长的压力作用，当物料的应力达到其压碎强度极限时而被破碎。

16、主要用于破碎大块硬质物料。劈碎 物料在两个带有尖棱状的金属表面之间受挤压，尖棱锲入物料后，发生较大的裂纹，物料中便产生拉应力，当其达到拉伸强度极限时，则被劈裂而破碎。主要用于破碎脆性物料。折断 用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断。磨碎 物料在两个金属平面表面或各种形状的研磨体之间做相对移动，受到剪切力的作用，当物料的应力达到剪切强度极限时而被破碎。主要用于小块物料的研磨。冲击 物料在瞬间受到外来的冲击力作用而被破碎。主要适用于破碎脆性物料。a） 压碎 b）劈裂 c）折断 d）磨碎 e）冲击破碎b） 图2-1矿

17、石的破碎和磨碎方法物料的破碎方法主要根据物料的硬度、粒度、脆性以与所要求的破碎比等因素来选择。第三章 锤式破碎机的总体与主要参数设计3.1锤式破碎机的总体方案设计初始数据要求：（1）破碎能力为3到10吨；（2）破碎机转子的转速；（3）破碎机的最大物料给料粒度为：小于100mm；（4）破碎机的最大排料粒度不能超过：10mm；（5）破碎机的物料容许湿度小于9%；（6）破碎机的应用场所是：水泥厂、选煤厂、火力电厂等。破碎机的破碎对象是：石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料，本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机。3.2破碎机的工作参数设计3.2.1转子直径和长度的计算转子直径D，由非标准机械设备

18、设计中d=0.54D-60单转子时候： （3-1)式（3-1）中：d给料粒度，D转子直径本设计为单转子多排锤式破碎机，将数值代入公式（3-1）得：依据表格，将数据圆整得：D=400mm。因为 ，选取，则有L=300mm。3.2.2转子转速计算锤式破碎机的转子转速按所需的圆周速度计算，锤头的圆周速度根据被破碎物料的性质、破碎产品的粒度、锤头的磨损等因素来确定。一般圆周速度取15-40m/s,此处取 30m/s。已知公式： （3-2)式（3-2）中：V锤头的圆周速度（m/s）D转子的直径（m）求得：n=1433r/min一般中小型破碎机转速为750到1500 ，速度越高，产品的粒度越小。锤头与衬板

19、、蓖条的磨损越大。功耗增加。对机器零部件的加工、安装精度要求随之提高。3.2.3给料口的宽度和长度（1） 给料口宽度： （3-3）式（3-3）中表示最大给料粒度，由于=100mm，由非标准机械设备设计B=110125mm，本设计取B=120mm。（2） 给料口长度： （3-4）一般物料的最大粒度用正方体计算时最大方向上的长度为正方体对角线，长度为173.2mm，符合要求。此处取L=173.2mm。（3）排料口尺寸b该尺寸由蓖条间隙来控制，而蓖条间隙由产品粒度的大小来决定。对该破碎机来说，要求出料粒度为10mm，产品的平均粒度为间隙的到之间，此处蓖条大小26.64mm-57.4mm之间。选取b=

20、40mm。3.2.4破碎机型号选择表3-1规格与性能参数表规格型号转速进料粒度（mm）出料粒度(mm)产量 (t/h)重量(t)功率外型尺寸(mm)PC-4003001450100103-100.811900670860PC-5003501250100155-151.218.5120011141114PC-6004001000220155-251.522105510221122PC-8006009803501510-503.155136013301020PC-8008009803501510-603.575144017401101PC-100080010004001320-757.911535

21、1422301515表3-2环锤式破碎机技术参数型号进料粒度(mm)出料粒度(mm)产量(t/h)转子转速(r/min)电动机重量(t)外型尺寸(mm)型号功率PCH0402200308-12960Y132M2-65.50.8810x890x560PCH04042003016-25970Y160L-6111.05980x890x570PCH06042003022-33970Y180L-6151.431050x1270x800PCH06062003030-60980Y225M-6301.771350x1270x1080PCH08082003070-105740Y280M-8453.61750x1

22、620x1080PCH101030030160-200740Y315M2-8906.12100x2000x1340PCH101630030300-350740JS-128-81559.22700x2000x1350PCH121635030620-800740Y450-835515.04965x2500x1600PCH132240030800595Y450L-840024.96333x3295x2505经计算表格中数据确定为型号PC-400300的锤式破碎机，所以次设计选择型号为PC-400300锤式破碎机的设计。3.3PC-400300 锤式破碎机的结构尺寸设计3.3.1电机功率的计算与电动机

23、的选择电机功率的消耗取决于物料的性质、给料的圆周速度。破碎比和生产率。目前，尚无一个完整的计算公式，一般根据实践经验和实验数据，根据经验公式进行计算： （3-5）式（3-5）中：L-转子长度（m）D-转子直径（m）n-转子转速（r/min）-系数，取值在0.1到0.15之间。取K=0.12将数值代入公式（3-5）得：查看机械设计手册Y系列三相异步电动机表选择电动机型号为Y160M1-2，效率87.2%，功率因素0.88，重量115Kg。则传送带传动比i=2表3-3Y160M1-2电动机电动机型号额定功率（KW）满载转速(r/min)堵转转矩最大转矩Y160M1-21129302.02.3该部分

24、的设计主要表达在V带轮的设计上，带轮的结构型式，主要由带轮的基准直径选择。其基准直径又与相连接的电动机的型号有关。3.3.2确定输送带的型号由表3-3可查到，根据计算功率P和小带轮的转速进行选择。经过查表得： （3-6）式(3-6)中传动功率。工作情况系数。再查吴宗泽主编中表3-5，因破碎机启动为重载荷启动。由表3-5得取1.8，通过公式（3-6）计算出计算功率为19.8KW。再由吴宗泽主编中图3-10，可查出带的型号为C型。3.3.3计算带轮基准直径和带速根据吴宗泽主编中V带的带型参考图3-10和表3-6确定小带轮的基准直径，应使=200mm带速v： (3-7)将数值带入公式（3-7）得：式

25、中：为小带轮基准直径（mm）传动比i：1）.计算大带轮（转子）的基准直径2）.带轮结构形式的确定V带轮由轮缘、轮辐、和轮毂等组成。根据轮辐机构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径（d为安装带轮的轴的直径，mm）时，可采用实心式；当时，可采用腹板式；当，同时时，可采用孔板式；当时，可采用轮辐式。此处采用孔板式带轮。3）V带轮的轮槽表3-4 V带轮的轮槽与所选用的V带的型号槽型与相对应的C19.04.8014.325.50.516-V带安装到轮槽中以后，一般不应超出外带轮外圆，也不应与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆

26、和底部的最小高度和。4）.确定V带的中心距a和基准长度（1）已知初选中心矩公式： （3-8）则根据公式（3-7）初定中心距为800mm，（2）已知V带基准长度计算公式： （3-9）将数值代入公式（3-8）得:由吴宗泽主编中表3-2选带的基准长度=2500mm。（3）按吴宗泽主编中式（3-25）计算实际中心距a已知公式： (3-10)代入数值得：（4） 根据吴宗泽主编中小带轮包角公式（3-27）得： (3-11)代入数值得：3.3.4带的数量计算（1）单个V带的功率由=200mm和查吴宗泽主编中表3-3得根据和i=2机器C型V带查3-4得由表3-7得到，表3-8得到于是： (3-12)代入数值得

27、：（2）计算V带的根数z： (3-13)代入数值得：此处取4根V带。3.4转子的直径与长度由锤式破碎机的型号规格，知道转子的直径D和长度L来表示，所以转子的直径D=400mm，转子的长度L=300mm 。3.5锤头的计算锤式破碎机器锤头可分为重型、中性和轻型三种。如以下图示：重型锤头 中型锤头 轻型锤头图3-1锤头类型简图 3.5.1锤头的结构设计图3-2锤头锤头是主要工作零件，其设计主要是指结构的设计。因为锤头的形状、质量、材质与破碎机的生产能力有很大影响。尤其形状对质量的分布、材料的充分利用有很大的影响。锤头用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性，有的锤头表面涂上一层硬质合金

28、，有的采用高铬铸铁。根据动量定理计算锤头质量时，考虑到锤头打击物料后，必然会产生速度损失，若损失过大，就会使锤头绕本身的悬挂轴向后偏倒。降低生产率和增加无用功的消耗。为了使锤头打击物料后出现偏倒，能够通过离心力作用而在下一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以，要求锤头打击物料后的速度损失不宜过大。一般允许速度损失40%到60%（根据实践经验）即：(3-14)式(3-14)中：锤头打击物料后的圆周线速度(m/s)锤头打击物料前的圆周线速度(m/s)原则上转子的直径愈大，允许的速度损失愈大，反之则取偏小值。若锤头与物料是弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为0，根据动量定理，可得：(3-15)

29、由式（3-15）可知， （3-16)式(3-16)中锤头折算到打击中心处的质量(kg)最大物料块的质量(kg)其中综上所述，将式（3-14）带入（3-16）得：但是，只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量和锤头的转动惯量求得， （3-17）式（3-17）中：锤头打击中心到悬挂点的距离(m)锤头质心到悬挂点的距离(m)3.5.2锤头结构改造与耐磨性研究破碎机中锤头（板锤）是最易磨损的零件，由于锤头是靠高速回转时产生的冲击能来击碎物料的，因而，锤头自身也受到物料的撞击和研磨作用而磨损。锤头（板锤）的磨损与锤头本身的材料、锤头制造质量、所破碎物料的特性、给料粒度的大小与水分、转子的圆周速度和处理

30、量等因素有关。为充分利用锤头的材质。提高锤头的使用寿命，板锤可设计成对称形式。3.5.3锤头改进的效果1对物料的冲击力增加了。因为锤头的重心在回转半径径向上外移，锤头在运转中线速度加大。锤头对物料的冲击功增加了，从而改善了破碎效果。2锤头的有效磨损量增加了。锤头单重一般按30千克算，有效磨损量占三分之一，即10千克。改进后的结构总重量变化小，有效磨损量达8千克。改进后一套的锤头相当于改进前的两套，降低了使用成本。3降低了出料粒度，提高了台时产量。改进后，悬挂孔到锤头端部长度由300毫米到320毫米，回转直径大约500到550毫米，锤头到壳板间隙由30毫米减小到20毫米。故可使出料粒度，由原来的

31、20毫米以下，25%的粉状物，变为810毫米，60%的粉状物，大大改进了破碎机的破碎效果，从而提高了台时产量。4改善了粉磨效果。石灰石等物料经二次破碎后，要从能量消耗和效率上研究，破碎比研磨效率高，电耗小。所以，要求并希望石灰石多破碎，少研磨。出料粒度810毫米，60%的粉状物，极大改善了粉末机的生产效果。产量由每小时10吨提到每小时12吨，降低了材料的生产成本。3.5.4延长锤头使用寿命的研究下面重点讨论一下锤头耐磨性提高，使用寿命延长的问题。决定一个板锤的使用寿命，有以下几个因素来评定：1工作是否可靠。在板锤与物料冲击过程中，不准板锤飞离转子，或因板锤的紧固不良，引起其他的机械故障，故板锤

32、的固定是个值得注意的问题。否则，无“寿命”可言。2板锤的装卸是否方便，尤其再生产现象，在工作一段时间后，机器的各部件必不能按理想状况进行，比如偏心、局部磨损等，需要与时调整。能否快速装卸是一个很重要的指标。3板锤的金属利用率是否合理。因板锤的磨损是不可避免的，一块重量一定的板锤，使其不能利用的质量最小，即板锤的形状与空间尺寸如何选择为最正确是值得考虑的问题。4减少无谓的磨损，以提高板锤的使用寿命，要充分利用转子的能量，提高破碎比，就必须研究最大破碎力，同时也具有很大的理论价值。5板锤的与时合理调配非常关键。破碎机在使用中运行不稳，震动大，主要原因是，板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的

33、方法合理调配所致。6板锤的材质，是解决锤头耐磨性，使用寿命的最核心的因素。现今应用比较广泛，也经受了实践的考验。比如有改性高锰钢板锤和锤头，中碳多元合金钢锤头。3.5.5锤头合理调配的研究与应用锤式破碎机在使用中的运行不稳，振动大的原因是，除了个别的是由于主机制造质量、平衡校正质量、安装质量、基础质量不佳所致外，绝大多数是由于板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的方法合理调配所致。就合理调配问题，必须引起重视。1配锤模型的建立一般锤式破碎机的锤头分布可以归纳为：沿主轴轴线方向的组数用等表示，每组锤头在回转圆周上的母线分布与数量，可用阿拉伯数字来表示，此外还要有一个组间角。因此要表示一台锤

34、式破碎机的锤头分布状况，可用组数、每组个数、组间角来表述。而要表示某一位置的锤头，则可用组号加圆周分布的母线序号表示，以1212型高效细碎机为例，该机锤头共六组，每组三只，组间角六十度。为了便于理论分析，需作以下假设：每只锤头为一理想的质点。各质点离主轴回转中心的距离为一定值。锤头按理想状况均匀分布。2配锤表的编制（1）锤头分布表表3-5GXP1212型高效细碎机的锤头分布表带轮B1D1F1飞轮A2C2E2B3D3F3A4C4E4B5D5F5A6C6E6（2）锤头的磨损规律与配置表编制根据GXP1212型高效细碎机在某厂的运行一段时间后的锤头状况，如下表：由表3-6可见，如果原来的个体差异忽略

35、不记，则磨损量从大到小的排序为：一般地，物料由破碎机的进料溜子导入，总是中部的料多余边部，所以，锤头磨损量存在于中间组向边上组递减的规律。这一规律在设计配锤方案时，必须予以考虑。为了寻求一种适合大多数情况的锤头排列方案，不妨先假设1套按等差规律制作的锤头，并找出这套锤头的最正确排列方案。将该机锤头按单只重进行排序，设以最重的为1号，依次至最轻的为18号。在制作这个方案时，除了要运用磨损规律外，同时考虑到为减小偏心振动，每组锤头的各锤重量最好要差不多。在组序的排列先后上，按磨损规律与沿回转轴的中截面两侧均匀分布的原则。一般，可以按 或 的规律排列。表3-6运行一段时间后锤头剩余质量皮带轮ABCD

36、EF飞轮121.721.522.465.6221.522.223.166.8323.021.822.467.2422.621.524.768.8521.220.622.063.8622.221.023.166.366.365.964.763.970.966.8W432165组序确定后再排列每组的3只锤头。在 组的3只锤头首先按由重到轻的顺序排定的情况下，其余各组可按“轻重相济”的原则排列。所谓“轻重相济”，可以理解为“重中轻，重轻中，中轻重”的配锤法则。比如说，在排列组时，组的锤为重锤，组为中锤，则在组的C2锤应是轻锤。按此类推，排列如下表，并用轴向偏心矩和径向偏心矩 来表征配锤方案的优劣。正

37、确排列后可运用方案的评价方法进行计算与评定。由于是按等差规律制作的锤头，所以上表的锤头号数就可以作为该锤头重的代表值来进行计算和评价，其评价效果和结论与事实是等效的。取每组的等差和、按组间距为1，按轴中截面取矩计算 ：为求的值，引入分布圆的概念。（3）分布圆引入分布圆是为了明了地找到偏重的母线或配重的母线，并在量值上得到确定。表3-7 按“轻重相济”的原则排列的配锤方案皮带轮ABCDEF飞轮171132121861236382142441641030593152761751133751241563342将表3-7中最后一列数依次填入，按母线数量均匀分布在圆上，即得分布圆与其简化图3-3。图3-

38、3分布圆简化图按照力学原理，分布圆的简化其实很简单，只要在对称位置同减一数其平衡性质不变。分布圆的简化规律为：同一直径线上的2数同减其最小数，分布圆性质不变；同一个等边三角形的三个数同减去其最小数，分布圆性质不变；相邻三数的，两边数分别加上中间数，在使中间数为0，分布圆性质不变；（相邻两数的，可设边上的数字为0来处理）。分布圆简化到只剩相间2个数或1个数（或全部为0）为止，即得最简分布圆。如图3-4，3-5，3-6。分布圆的简化规律均来自于对称平衡规律。一般的说，各质点相对于回转中心对称布置，质量相等，则系统就平衡，否则，不平衡。规律中的“性质不变”指的是平衡性不变，这包括两重意思，一是原来是

39、平衡的，简化后仍是平衡的，反之，不平衡。二是指其量值上的不变。规律中的“减”确切地说是同时减去一个数，当然这个数可以是正数，也可以是负数。由最简分布圆可以看出，可见上面的表是一个完全平衡的配锤方案。 图3-4分布圆 图3-5一次简化圆图3-6一次简化圆 但事实上，一套锤头的各只锤头不可能是会呈等差分布规律的，所以在现实情况下，按上述方案配置的锤头就不一定是平衡的，上述方案配置的锤头就不一定是最正确的，在实际应用中还要对配锤方案进行调整。3GXP1212型高效细碎机锤头的配置由GXP1212型高效细碎机运行一段时间后锤头剩余质量表，可以计算出磨损后锤头的轴向偏心矩:分布圆与其简化图如以下图所示，

40、根据分布圆就可以作出方案的评价。图3-7一次简化分布圆 图3-8一次简化分布圆图3-9一次简化分布圆从上图的最简分布圆可以看出，根据分布圆的简化规律，在最左侧的母线上如果配重4kg，即可基本实现平衡要求，我们把这个数记作的值。、的值均很大，这说明该破碎机锤头的配置状况会产生很大的不平衡力，也必然会产生破碎机的大幅度振动。显然，、的值越大，不平衡力矩越大，这当然是我们不希望出现的。因此，不但更换锤头时要注意用科学的方法进行配置，锤头运行了一个时期以后，其原有的平衡状况也会随着锤头的磨损的不均匀而破坏，这时更要作好锤头的重新配置工作。3.6圆盘的结构设计根据设计的要求，每根销轴上需要有6个锤子。圆

41、盘是用来悬挂锤头的，一共需有8个圆盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另一端用轴肩定位。这样每个圆盘均匀分布6个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和圆盘之间的间隙除了通过削轴连接，还加有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因为，该型号的破碎机，其型号就可以知道，转子的直径为400mm，所以，圆盘的大小的取值就有了一定的围。不妨取做600 mm，厚度为60mm，圆孔沿径向的距离也是依据起承受载荷的能力和强度，此处圆孔边缘到圆盘边缘距离为35mm，尽可能取整数；圆盘之间用轴套隔开，查

42、机械设计手册第2卷选择轴套D=55mm，D1=65mm，L=8mm。圆孔的大小和锤头的圆孔的大小近似相等即可。圆孔大小为60. 查机械设计手册表格5-3-9选择圆柱销，a=7mm，35钢。圆盘是通过键与主轴相连接的，而随主轴高速回转的。所以结构中一定有键槽，其厚度也是满足强度要求、工作状况的。不宜过大。圆盘之间也是通过主轴的轴套隔开（其作用是，在高速回转时，保证圆盘的运动平稳，并使其轴向定位）。圆盘的结构，如图3-10所示。图3-10圆盘结构简图3.7主轴的设计与强度计算3.7.1轴的材料的选择轴的材料主要是碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。有的则直接用圆钢。碳素钢比合金钢低廉，

43、对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛。最常用的是45号钢，正火处理，由机械设计下册表格17-1得其强度值：，；许用应力有表17-4查得：，。3.7.2轴的最小直径和长度的估算零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后，轴的形状便大体确定了，因为对该主轴来说，其安装顺序为：先安装中间的转子部分，然后放置在箱体上，再安装轴承端盖，接着是轴承、外轴承座。最后两端分别是带轮和飞轮。各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关。在初步确定其直径的同时，还通常在不知道支反力的作用点，不能确定其弯矩的大小与分布情况。因此还不能按轴上的所

44、受的具体载荷与其引起的应力来确定主轴的直径。但是，在对其进行结构设计之前，通常能求出主轴的扭矩。所以，先按轴的扭矩初步估计所要的轴的直径。并记此时所求出的最小直径为。然后再按照主轴的装配方案和定位要求，从处逐一确定各个轴段的直径的大小。另外 ，有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径，比如安装轴承的轴段，安装标准件的部位的轴段，都应取为相应的标准直径与所选的配合的公差。确定主轴的各段的长度，尽可能使其结构紧凑，同时还要保证，转子以与带轮、飞轮、轴承所需要的装配和调整的空间，也就是说，所确定的轴的各段长度，必须考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙。前面已经通过设计计算，得到转子

45、、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可大致确定了。其草图如图3-11：图3-11主轴草图计算轴的载荷：1）转子的转矩为一级V带与电机传动效率，此处：转子的圆周力已知转子的圆周力公式： （3-18）代入数值得:估算轴颈（最小直径 ），选取滚动轴承型号已知轴的最小直径公式： （3-19）经查表知道：45钢A=118-107，代入数值得：考虑选用滚动轴承，则查表机械设计手册第四版第2卷，表7-2-77选择调心辊子轴承，表5-3-20的去普通平键，为B型平键：mm，安装精度P9，轴的尺寸偏差为之间。4）圆锥辊子轴承的选择辊子轴颈要求大于30mm，基本尺寸选择35mm，由机械设计手册第四版第2卷表7-

46、2-79选择型号为32007X2，基本尺寸：D=62，T=18,B=17,C=15.a=15.1，安装尺寸：，。3.7.3结构设计的合理性检验对于轴的结构必须满足：.主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置；.轴上的零件便于安装和拆卸、调整；.轴应有良好的制造工艺性；1.轴上零件的安放顺序如下：飞轮、轴承、圆盘、轴套、轴承、带轮因为主轴是阶梯轴，根据阶梯轴的特点，并且轴上零件的安装要求也不高，所以上面提到的第二条容易满足。至于第三条：轴的制造工艺性，主要是指便于加工和装配轴上的零件。并且生产率高、成本低。一般来说，结构越简单，工艺性越好。所以应该尽量简化轴的结构。为了便于装配零件并去掉毛刺，

47、轴端应制出45度倒角。在需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。其尺寸都可查有关的标准和手册。若需要磨削加工的轴段，应留有砂轮和越程槽。具体分析如下：该主轴有3个轴段有键槽，为了减少装夹工件所需的时间，应在这些不同的轴段上开的键槽在轴的同一条母线上。另外，还为了减少加工刀具的种类和提高劳动生产率，轴上直径近似的地方，圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽宽度，退刀槽宽度等尽可能采用相同的尺寸。2.下面仍就轴上零件的定位问题，详细地阐述一下，一些轴向和周向定位零件的使用与特点。.先说轴上零件的轴向定位，就以此主轴为例，主要有轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈、轴承端盖等，靠这些定位元件来保证的。.轴肩主要分为两大

48、类，定位轴肩和非定位轴肩。在该主轴上，轴肩很多，这两大类都包括。虽然利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但是采用轴肩就必然导致一个问题，那就是不可避免的使轴径加大，而且轴肩处将因为截面突变而引起应力集中。另外，轴肩也不利于加工。所以，在考虑轴的设计时，尽量避免过多的轴肩定位。而且，还有一点需要说明，轴肩多用于轴向力比较大的场合。值得注意的是，定位每一个滚动轴承的轴肩，都有两处，且都是定位轴肩。对这种定位轴肩来说，有一个要求：轴肩的高度必须低于轴承圈端面的高度，以便拆卸轴承。轴肩的高度可查机械设计手册中的轴承安装尺寸。还有，为了使零件能紧靠轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径必须小于与之相

49、配的零件毂孔的端部的圆角半径或倒角尺寸。轴和零件上的倒角和圆角尺寸的常用规可以查教材。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的。高度没有严格的规定，一般可取为1到2毫米。在该主轴上，还采用了套筒定位，这种定位方式的特点是，结构简单，定位可靠，轴上不需要开槽、钻孔和切制螺纹，不会影响到轴的疲劳强度。所以，在两个零件之间，且间距不大时，可以采用这种定位。同时，套筒定位还保证了两个圆盘，或者，圆盘和锤头（销轴套筒）之间的轴向定位。当然，若两零件的间距太大，则不宜用套筒定位这种方式，因为，那样就会增大套筒质量以与材料用量。另外，套筒与轴的配合比较松，如果轴的转速较高，也不宜采用套筒定位。在该主轴的轴端，

50、以与销轴的轴端，都采用了圆螺母定位。这种定位可以承受大的轴向力，但是，轴上的螺纹处将会有较大的应力集中，降低轴的疲劳强度，所以，一般用于固定轴端的零件。就如上面所述，若两零件的间距太大，不宜用套筒定位这种方式的时候，就可以考虑采用圆螺母定位。在该主轴上，还采用了轴承端盖通过螺钉与其他部分连接。而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。有时，整个轴的轴向定位也可以靠轴承端盖来实现。再说轴向零件一般也常用到周向定位。周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对运动。在该主轴上，有三处都采用的是平键连接，其他的常用周向定位元件有，花键、销、紧定螺钉和过盈配合等。圆盘、飞轮、带轮都是用平键连接的。其他的，如齿轮、半

51、联轴器等与轴的周向定位也都采用这种连接方式。按其直径，由手册查得平键剖面bh，键槽用键槽铣刀加工的。3.7.4轴的弯扭合成强度计算在进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体载荷和应力情况，采用相应的计算方法，并恰当的选择其许用应力。根据计算原则，对于传动轴（仅仅或主要承受扭矩）按照扭矩强度条件进行计算，对于心轴（只承受弯矩）应该按照弯曲疲劳强度进行计算，对于该主轴，既承受扭矩还承受弯矩，是一个转轴，所以必须进行弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应该进行疲劳强度的精确校核。先按照弯扭合成强度条件进行计算：通过对该主轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上的零件的位置以与外载荷和支反力的作用位置已经确定

52、。轴上的载荷可以求得，因此可以按弯扭合成强度条件对该主轴进行强度的校核计算，其计算步骤如下：转子轴强度计算作用在轴上的力有转子质量，转子外端的圆周力和板锤的不平衡力，其合力为： （3-20）K为冲系数，这里取K=1.5，转子轴的受力分析如以下图所示：图3-12转子轴受力分析图中、点为转子和转子轴配合端点，S1,S2为轴支撑点。转子体积： （3-21）代入数值得：又已知： （3-22）代入数值得:又已知: （3-23） (3-24） （3-25）式中-轴承摩擦阻力系数，取0.03-轴承滚珠滚动面得半径，=0.27m n-转子转速，n=1430r/minR-转子外端半径。r=0.46mN-电机功率

53、，N=11KW-转子圆柱部分直径，D-转子径，d=30mm-转子凸出部分其中一块的体积，2870000-转子材料密度，=7.85代入数据得:已知当量弯矩公式： （3-26） （3-27）式中支撑轴径，可见，轴的轻度满足设计要求。3.7.5轴的疲劳强度条件的校核计算1.对主轴进行疲劳强度计算，不妨设外力为单向不稳定变应力，则根据已经知道的条件和公式：主轴的材料为45号钢。经过调质后的性能为，。现用此材料做试件，进行强度试验，以对称循环变应力，作用次，作用次。根据这些条件，试计算该主轴在此条件下的计算安全系数。若以后再以的力，作用于主轴，还能循环多少次，可以保证主轴不出问题。其实，这也等于估算主轴

54、的使用寿命。根据公式: （3-28）则该主轴的计算安全系数为： （3-29）又根据式子：由以上的计算，显然可以得知，若要使主轴破坏，则由式子得：所以，可求出:可以得出结论，该主轴在正常工作，同时考虑到不同工况，估计，在对称循环变应力的作用下，尚可承受次的应力循环。当然，事实上，该主轴可以再工作的循环次数并不会准确的等于以上所求的数值。如果按的围计算，则所求的的值将分别等于0.50710和2.832。2.提高主轴的疲劳强度的途径：在零件的设计阶段，除了采取提高其强度的一般措施之外，还可以通过以下一些设计措施来提高其疲劳强度：尽可能的降低该主轴上的应力集中的影响。这是提高其疲劳强度的首要措施和主要

55、的途径。而主轴的结构形状和尺寸的突变（比如轴肩）是应力集中的结构根源，因此，为了降低应力集中，应该尽量减小零件（即该主轴的）结构形状和尺寸的突变使其变化尽可能的平滑和均匀。为此，要尽可能的增大过渡处的圆角半径；同一段轴上相邻截面处的刚性变化应尽可能的小等等。在不可避免的要产生较大的应力集中的结构处，可采用减荷槽来降低应力集中的影响。选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法和强化工艺。提高主轴的表面质量。比如将处在应力较高区域的主轴表面加工得较为光洁。或者，如果，有的轴段，工作在腐蚀性介质中，则要对该轴段规定适当的表面保护。尽可能地减小或消除主轴表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对

56、于延长其疲劳寿命有着提高材料性能更为显著的作用。因此，对于重要的轴段，在设计图纸上应规定出严格的检验方法和要求。3.8轴承的选择3.8.1材料的选择轴承的圈、外圈、滚动体，一般是用轴承铬钢制造的，热处理后，其硬度一般不低于HRC60。一般这些元件需要150度回火处理，所以其通常的工作温度不高于120度，此时，硬度不会下降。3.8.2轴承类型的选择轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要求，进行选择。因为该型号的破碎机，其转子的转速在1000到1500之间。所以主轴上轴承的转速很高，负荷很大，且工作时间很长，最主要的是，经过很长时间工作后，会因为锤头的不均匀磨损而产生不平衡附加作用力（当

57、锤头的不均匀磨损严重时，此力就成为总负荷中的主要部分）。轴承间距大，轴会产生挠曲，此外，轴承的中心也难保证同心，因此选用调心滚子轴承。图3-13调心滚子轴承3.8.3轴承的游动和轴向位移轴承在实际工作时，工作前后的温差大，为了适应轴和外壳不同热膨胀的影响，防止轴承卡死。可以使一端的轴承轴向固定（比如用圆螺母）另一端使之可以轴向位移。这样，轴承在外圈的轴向相对位置有不大的变化时，仍然可以正常工作。也可以使外圆与座孔配合较松，以保证外圆相对于座孔能做轴向窜动。3.8.4轴承的安装和拆卸为了便于轴承在主轴上的安装和拆卸，必须考虑到轴承座可拆卸性，这样就不必考虑沿轴向安装和拆卸轴承部件，优先选用外圈可分离的轴承了。此处选调心辊子轴承。3.9飞轮的选择飞轮的作用是转子在运动中储存一定的动能，避免破碎大块或较硬的物料时，速度损失不致过大和减小电机的尖峰负荷。其结构采用腹板式。其具体的尺寸可以采用常见的类型。只要较好的实现其功能即可。如图3-14。图3-14飞轮简图3.10蓖条位置调整弹簧的选择弹簧一般所起到