破碎机开题报告

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1、 MJ#毕业设计（论文）开题报告题 目：反击式石料破碎机的设计学生姓名：郭润庚 学 号：100501134专 业：机械设计制造及其自动化指导教师:尹成湖（教授）2014年4月8日1反击式破碎机的发展和研究情况综述1.1前言反击式破碎机是利用物料进入破碎腔后与高速旋转的板锤撞击而破碎物料的原理1。破碎机被广泛用于冶金、矿山、煤炭、水利、建筑、建材、环保和化工等行业，由 于物料的物理性质和结构的差异很大，为了适应各种物料的要求，破碎机的品种也是五 花八门2。的选用了。针对反击式破碎机具有结构简单、重量轻、造价低廉、运转平稳、 高效节能等优点，破碎中硬性石灰石等材料是选用了它。但其仍有许多不足，例如

2、在破 碎过程中板锤，反击板等工件的磨损过快，特别是破碎坚硬物料时更为严重。为了解决 这些不足点，合理的为板锤，反击板等工件选择耐磨、耐冲击式材料以及几何形状是非 常必要的。因此解决反击板、板锤等部件的不足，才能使反击式破碎机造价更加廉价、 使用寿命更加长、运转更加平稳。1.2反击式破碎机的发展趋势近年来我国在破碎机械的研究取得了巨大成绩，但技术水准却与发达国家相比仍存 在一定差距；为了缩小与国外的差距，我国破碎机正向以下几个方面发展：为了节能 以及提高破碎机的生产效率，提出了 “多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细碎、粉 碎和高效节能方向发展。随着我国工业自动化的发展,破碎机也向自动化方向迈进

3、（如 国外产品已实现机电液一体化、连续检测，并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力 等）。随着我国开采规模的扩大，破碎机也在向大型化发展，如粗碎旋回破碎机的处理 能力已达6000t/h。所以要缩小与国外的差距并迎头赶上和超过国外先进技术，就必须增加技术投入。引 进国外先进的破碎技术和装备，无疑对我国破碎机的质量和技术都有着重大的意义，但 引进的关键在于消化、吸收，并将其国产化。有条件做自行研究开发的单位，要重视提高 产品质量，包括配套产品的质量，以使我国的产品在国际市场上占有一席之地1，2, 3。1.3反击破碎机有关问题的分析研究情况文献【4】运用ANSYS/LS-DYNA软件，对反击式破碎机

4、冲击破碎力进行了仿真分析， 结果表明：当冲击速度较小时，打击力与冲击速度呈线性关系；当冲击速度较大，岩石 的应变超过其失效应变时，打击力与冲击速度呈二次曲线的关系。同时，对打击岩石不 同部位时的打击力进行了仿真，得到了一些有益的结论。文献【5】运用瞬态动力学软件MSC.Dytran,对反击式破碎机中板锤冲击碰撞岩石的 过程进行有限元仿真，锤头磨损对破碎力的影响与冲击速度有关。当冲击速度较小时， 锤头磨损对破碎力的影响较大;当冲击速度V=36m/s左右时，锤头磨损后的破碎力损失最 小或较小。文献【6】运用MSC Dytran软件，对板锤以一定的角速度转动于矿石发生碰撞的过 程进行了仿真分析。得知

5、在方盘与涨紧套的接触环面处出现应力集中现象，应力从圆环 面到内部呈减小趋势；在方盘的最小截面及方盘中与圆环相切面（受力危险截面）应力值 较大。另外在整个碰撞过程中，锤板在高度方向的应力分布基本无变化。据此结果，考虑 在转子部件整体结构尺寸不变的情况下，优化方盘与锤板结构。如增大方盘与涨紧套接 触环面处的径向厚度、减小锤板高度以，降低方盘在碰撞过程中危险及最小截面处所受 应力。文献【7】运用ANSYS软件，建立了动力学有限元转子分析模型，通过分析得知在 转子机体与板锤接触面及其附近区域出现了较大的应力集中现象。以及转子板锤在使用 过程中的磨损，主要是由于转子在旋转过程中锤板端部反复弯曲变形引起交

6、变应力所造 成的疲劳磨损。文献【8】通过对转子与矿石的碰撞过程进行动态仿真，对锤板进行了结构优化， 使板锤在满足材料强度条件基础上有效减少了材料用量。文献【9】对板锤进行了有限元分析优化，通过改变板锤的旋转角度来减少板锤外 端的受力，减小变形，防止板锤的疲劳破坏。文献【10】将试验设计、Kriging响应面法、Shifted Ham-ersley抽样技术、多 目标遗传算法和灵敏度分析方法相结合，对板锤以减小最小可碎粒径和变形量为目标进 行优化，实现了板锤设计参数动态优化，为企业实际生产提供了改进方案.文献【11】指出提出折线和圆弧线反击板的设计方法和原则。并指出第二级反击 板尽可能靠后，而且下

7、端排料口接近转子中心水平线，借以增加细碎效果。文献【12】指出板锤最佳热处理工艺为1020 C高温淬火+400 C高温回火，淬火 回火组织为回火马氏体+共晶碳化物C3M5 +二次碳化物+残余奥氏体，使用寿命为 普通高锰钢的3倍文献【13】指出在高铭铸铁中适量加入了 Mo、V、Ti、Mn、Cu等合金元素。用以 生产反击式破碎机板锤，可使产品耐磨性和综合力学性能得到很大程度的改善，使用寿 命比原用高锰钢提高4倍以上。文献【14】指出板锤材料由高锰钢改为高铭铸铁，高铭铸铁硬度高、耐磨性能好， 可有效降低材料磨损损耗。板锤结构由单工作面改为双工作面，磨损面由两个变为四 个，一个板锤可当两个使用，可大大

8、延长板锤的寿命。1.3结束语破碎机的性能好坏直接关系到我国破碎行业的发展，我国能否开发出新型、高效、 节能和环保的现代破碎机，是我国现阶段主要的努力方向。今后研究可集中在以下几个 方面：(1) 板锤磨损是反击式破碎机的主要失效形式，所以开发出新的耐磨性材料是现 在的主要研究方向。(2) 运用ANSYS，MSC Dytran软件对破碎机的部件进行有限元分析是现代分析各 部件受力情况的主要方法。参考文献1 高强，张建华.破碎理论及破碎机的研究现状与展望.机械设计，2009(10): 72-742 高澜庆，王文霞，马飞.破碎机的发展现状与趋势.冶金设备，2011(4)： 13-153 郎宝贤，郎世平

9、.国内外破碎机的差距与发展趋势.矿山机械，2004(9)： 71-744 张 海，李 森.反击式破碎机冲击破碎力有限元仿真分析.机械设计，2012(8)： 21-245 房 琳，王武龙，李晓楠等.基于仿真反击式破碎机破碎力与冲击速度的研究.矿 业快报，2007(7)： 36-416 王 庆，张以都，张海等.动力学仿真在反击式破碎机设计中的应用.武汉理 工大学学报，2006(6)： 101-1037 赵丽梅，陈伦军.反击式破碎机转子的动力学分析.矿山机械，2012(10): 70-748 王庆，张以都，张海.基于动力学仿真的反击式破碎机锤板优化.辽宁工程技 术大学学报，2007(2)： 113-

10、1169 牛吉梅，郑志刚，曾德长.有限元分析在反击式破碎机锤板设计中的应用.矿 山机械，2007(10)： 54-5710 赵丽梅，陈伦军.基于响应面法的反击式破碎机板锤多目标优化.煤炭学报， 2013(7)：242-24711 郎宝贤.反击式破碎机反击板设计.矿山机械，2007(4)： 36-4012 谢志勇，许涛，熊晖等.超高铭铸铁板锤的研制与应用.热处理技术与装备， 2012(4)：51-5713 许利民，孙庆群，马世辉等.多元高铭铸铁在反击式破碎机板锤上的应用.铸 造锻压，2007(3)： 32-3614 王洪平.提高反击式破碎机性能的措施与实践.砖瓦，201(1)： 20-2415

11、Vedat Deniz. A new size distribution model by t-family curves for comminution of limestones in an impact crusher. Advanced Powder Technology.2011： 761-7652反击式破碎机的总体方案及关键技术拟定2.1反击式破碎机的结构组成及破碎原理双转子反击式破碎机的结构组成如图1所示。它由平行排列的两个转子4、11,机体3,第一道反击板5,分腔反击板9,第二道反击板12等组成。图1双转子反击式破碎机的构造图1一链幕；2、8一悬挂轴；3一机体；4第一道转子；5

12、-第一道反击板；6-螺杆；7-方截面轴；9-分腔反击板；10-压缩弹簧；11-第二道转子；12第二道反击板；13、14一调节弹簧；15、18均整篦板；17 一固定反击板；16、19一板锤；20-三角皮带；21、22电动机；23液力联轴器；24一挠性联轴器两个转子分别由两台电动机21、22经过挠性联轴器24、液力联轴器23和三角皮带20 传动，并按同一方向高速回转。物料由上部加料口进入，破碎后的产品经机体下部的均 整篦板15、18卸出。第一道和第二道反击板5、12的一端通过悬挂轴2、8铰接于上机体的两侧壁上， 另一端分别由特制的螺杆6或调节弹簧13支挂在机体上部或后侧壁上。分腔反击板9 通过支挂

13、的方截面轴7与装在机体两侧面的连杆及压缩弹簧10相连接，悬挂在两转子 之间，将破碎腔分隔成两部分。这种分腔集中反击破碎的办法，扩大了转子的工作能力， 使两转子都能得到充分利用。在分腔反击板9和第二道反击板12的下半部，安装有不同排料尺寸的篦条衬板，它可使达到粒度要求的物料及时排出，以减少不必要的能量消 耗。为了充分利用排出物料的功能，消除个别大于产品粒度的大块物料排出，在两转子 下部的机体上设置有均整篦板15、18及固定板击板17，并在与物料接触的表面装有高锰 钢铸造的篦条栅和防护衬板。反击式破碎机的工作原理如图2所示。其工作原理与锤式破碎机基本相同，它们都是利 用高速冲击作用破碎物料的。但结

14、构与工作过程却各有差异。反击式破碎机在破碎过程 中，物料在设定的流道内沿第一、第二反击板经一定时间和一定长度的反复冲击路线使 物料破碎，下方的均整篦板起确定出料粒度大小的作用。物料的破碎是在板锤冲击下进 行，随后是在抛击到反击板上进一步破碎，同时料块群在空中互相撞击而得到粉碎。图2反击式破碎机工作原理示意图 1-反击板2-板锤3-转子 2.2反击式破碎机尺寸参数的确定反击式破碎机的主要尺寸参数如图3所示。图3反击式破碎机的基本结构尺寸2.2.1转子直径与长度反击式破碎机转子直径一般于入料尺寸有关：根据实践资料统计，入料块与转子直径的关系可按下列经验公式来确定。D = 6 2500mm（1-2）

15、0.54式中，D转子直径，mm ； d最大给料粒度，mm。根据上式求得转子直径，而转子的长度主要根据破碎机生产能力的大小而定。根据 统计资料，转子的长度L与直径D之比，一般为0.51.2。比值较小时，机体结构乎稳 性较差，因此取比值为1.0得到L=500 mm2.2.1给料口的宽度和长度的确定反击式破碎机给料口宽度BD，D为转子直径。给料口长度L与转子长度相同。计算得到B = 500 mm2.2.2排料口尺寸的确定反击式破碎机排料口尺寸为：.r 0.1D,七.0.01D。2.2.3给料导板倾角的确定反击式破碎机给料方式与给料导板的倾角的尺寸确定，反击式破碎机的工作特点 是要求入料块能沿导板滑入

16、。因此，给料导板的倾角。初选为60；（如图3所示）。给 料导板的卸载点选择位于板锤回转30处（与水平线夹角），因为此处冲击效果较好。而 角度过小，即卸载点过低时，料块易堆积，从而导致板锤和转子体的磨损加剧。2.3反击式破碎机基本运动参数的确定转子的圆周速度对破碎机的生产能力、产品粒度和粉碎比的大小起着决定性作用。 实践证明，随着转子圆周速度的提高，生产能力和粉碎比都显著增加，产品粒度朝着细 的方向变化，其中进料块度大的细度变化更为显著。但是随着转子速度的增大，功率消 耗也增加，板锤磨损也加快。双转子反击式破碎机，第一道转子，圆周线速度为3035m/s.第二道转子线速度 应取高 些，为3540m

17、/s。根据课题要求取第一道转子线速度为32m/s，第二道转 子线速度取38m/ s。从而计算主轴转速:n = 60、100敏(1-2)兀D带入数据计算得到ni = 1200r/min；气=1460/皿比。2.4反击式破碎机基本动力参数的确定2.4.1生产能力的确定反击式破碎机的生产能力与转子的转速有关，又与转于表面同板锤前侧面间所形成 的空间有关。假设每当板锤经过反击时的排料量与通路大小成正比，而排料层的厚度等 于排料粒度k。如图4所示，每一块板锤前面所形成的通路面积为：图4排料通路计算意图S = (h + a )b式中，S每一块板锤前面所形成通路面积，皿；h板锤高度，m；取 h1=0.03

18、h2=0.06ma板锤与反击板间的间隙，m；取a2=0.005 m a1=0.05b板锤的宽度，m； b=0.5 m每一块板锤排料体积为;、v =(h + a d、ik(1-4) 式中：v 1 -每一块板锤排料体积，m3；dk排料粒度，m； dk1=0.06 dk 2=0.03 m转子每转一转时排料体积为：v = c (h + a )bd2k式中：v 2 一一转于每转一转时排料体积，m3；C转于上板锤的数目。取Cl=3 c2=4如果转于每分钟的转速为n转，这样每分钟诽出物料的体积为(1-6)(1-7)V = c (h + a d nk则产量为：Q = 60 c (h + a )bd p式中：V

19、-1k每分钟排出物料的体积，m3 ；n转子的转速，r/min；Q1产量，t/h；物料的密度，t/m3 ； p =2.93 t/m3还必须指出，所得的理论生产能力与实际生产能力相差较大，必须乘以修正系数K。故反击式破碎饥的产量计算公式为：Q =60c(h + a酒 K(1-8)式中Q-修正后的产量；K修正系数，计算中多选0.1。计算得 Q1 = Q2 = 60 x 4 x(0.062 + 0.005)x 0.5 x 0.03 x 1450 x 2.93 x 0.1 = 102 t/h 符合 题目要求2.4.2电动机功率影响反击式破碎机功率消耗的因素很多，其中主要决定于生产能力、矿石性质、转 子的

20、圆周速度和破碎比等。目前，还没有比较接近实际情况的理论计算功率公式。一般 都是根据生产实践或实验数据，采用经验公式计算电机功率。P = 0.0102 Qv 2(1-9)g式中Q 生产能力，t/h；V-转子线速度，m/s；g-重力加速度，m7s, g=9.8 m7s。带入数据计算 钢结构的破碎机，转子转动惯量大，坚固耐用，便子安放板锤，能满足破碎工作的要求。 根据本设计的要求采用整体式铸钢结构。P = 0.0102 x103 x 322=110 kWhi9.8103P = 0.0102 x 遍 x 382=154 kW h2.4.3破碎力的确定反击式破碎机的破碎力的大小可按动量定理求得：（设物料

21、碰撞前的速度为零）:mv = Ft0(1-10)F = miV 0 t式中；F破碎力，N；m i料块的质量，kg;v0冲击后物料的速度，m/s；t冲击时间，s；料块与高速回转的板捶冲击后，获得了比板捶端点线速度更大的速度。这是由于弹性压缩和其后的料块内应力释放使物料产了一个振动速度。这个速度比板锤端点的线速度要大。根据弹性碰撞理论，若假定料块与板锤碰撞前的速度为零，则碰撞后的速度为v = v + kv(1-12)式中,v一转子的圆周线速度（板锤端点线速度），m/s，K恢复系数，oVKV1。若考虑料块与板捶产生斜碰撞，可取K=0.20.3冲击时间可按下式计算:2.48 Rt =v(1-13)式中

22、：R料块的半径m。带入数据得f =件=2小58.5 n = 10343 N t 0.00692.5反击式破碎机的关键技术设计2.5.1转子的设计反击式破碎机的转子结构形式有整体式、组合式和焊接式三种。反击式破好机的转子必须具有足够的质量以适应破碎大块物料的需要。整体式的铸2.5.2板锤的设计板锤磨损快，使用寿命短是限制反击式破碎机发展的主要因素，所以对板锤的优化 设计至关重要的。为了提高其性能板锤材料由高锰钢改为高格铸铁，高格铸铁硬度高、 耐磨性能好，可有效降低材料磨损损耗。板锤结构由单工作面改为双工作面（如图5）磨 损面由两个变为四个，一个板锤可当两个使用，可大大延长板锤的寿命。第一磨损面第

23、一磨损面第一磨损面第二磨损面第一磨损面第一磨损面图5反击式破碎机板锤改进2.5.3反击板的设计反击板的作用是承受被板锤击出物料在其上冲击破碎，并将破碎后的物料重新弹回 破碎区，再次进行破碎。反击板的形状和结构对破碎效率影响很大。因此选择一种合适的反击板对破碎机的性能很重要，选用如图6所示的圆弧形反击 板，能使料块由反击板反弹出来之后，在圆心形成激烈的互相撞击而破碎，使其破碎效 果提高。指导教师意见：该同学根据毕业设计的内容和要求进行了调查研究，检索了一些相关文献资料， 并对部分文献进行了阅读和分析，针对设计有关的问题进行了文献综述，综述的形式 和质量符合要求，为设计工作的开展奠定了基础。该同学通过调查研究、分析研究设计的内容和要求，针对设计中的一些问题进行 了分析研究，对反击式破碎机的总体结构、工作原理和一些主要技术参数等问题进行 了分析、论证和设计，对一些关键技术提出的解决方法，符合生产实际。总之，该生这一阶段工作是认真努力的，工作进度基本与任务书要求的进度一致， 望继续努力。可以进行下一阶段的工作。指导教师：尹成湖2014年4月12日