冲击式破碎机设计毕业论文

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1、摘 要 冲击式破碎机是广泛运用于特硬、中硬及磨蚀性物料的粗碎与细碎作业的高效破碎机械设备。在设计初，先查阅资料，了解了冲击式破碎机在国内外的现状。然后按照破碎机的一般设计步骤进行了以下设计：破碎机总体方案确定及主轴等主要零件结构参数的计算和选择；破碎机工作参数的计算；破碎机结构设计；破碎机的受力分析和主要零部件的强度校核。最后完成破碎机装配图，主要部件及零件图，设计说明书一份。关键词：冲击式破碎机；传送带；叶轮；轴AbstractThe impact crusher is widely used in special hard, hard and abrasive materials, rou

2、gh broken and mechanical crushing operations efficiency impact crusher. Through this graduation project, to study on the consolidation of book knowledge. Early in the design, to inspect the information about the impact crusher at home and abroad. Then follow the impact crusher of the general design

3、steps of the following design: the overall plan of impact crusher and calculation and choice of the main shaft and the other major parts to determine structural parameters; the calculation of impact crusher working parameters; impact crusher structural design; check of the stress analysis and streng

4、th of major components. Finally complete a assembly drawings of impact crusher, parts diagram , the design of a paper.Key words: impact crusher; conveyor belt; impeller; shaft 36第1章 绪论 1.1 选题背景 随着国内需求的拉动，各地公路，铁路等基建的投入日益增大，迫切需要大量的砂石。为了保护生态平衡，国家明文禁止擅自开挖天然砂（清理河道除外）， 天然砂供量大大跟不上需求。因此，机械制砂机器的开发和和设计就十分必要。鉴

5、于机械制砂是岩石爆破后，经机械破碎或卵石经机械破碎并筛分而成的，其强度等性能都较天然砂优越。另一方面，有些金属与非金属矿山在采矿与加工过程中，产生出大量尾矿，迫切需要综合利用。故生产机械制砂代替天然砂是一个必然趋势。一方面可以使大量的尾矿和卵石可利用，另一方面可通过机械加工，生产出质量好，能适应各种标号混凝土的需要。实践也证明，机械制砂无论在物理性能还是化学性能上都优于天然砂。我国的机械制砂技术和设备的研究和研发工程起步较晚，发展较缓慢，一些大型水利工程建设中使用人工砂，其关键的制砂设备不少是国外引进的。国内的机械制砂设备开发与国外先进水平相比还存在一定差距。 目前，在国内采石场成套设备用做二

6、破或细破的设备主要是细碎鄂式破碎机、卧式冲击式破碎机或圆锥破碎机。采石场成套设备主要为修建高等级（高速）公路等工程项没提供高品质（立方形颗粒含量80%）各种粒级的骨料。细碎鄂式破碎机和圆锥破碎机在实际使用中存在的主要问题是产品中立方形颗粒含量偏低，而且前者的处理能力也较小，不能适应日益发展的市场要求。卧式冲击式破碎机虽然具有处理能力大、立方形颗粒含量高等优点，但机器的磨耗较高，特别是破碎硬物料一时更显突出。近十年来，国外逐步采用冲击式破碎机作二破和细破，与细碎鄂式破碎机，其在工作原理上显得更为合理，除了具有更大的处理能力、高含量的立方形颗粒外，设备磨耗也有所改善，市场前景逐年看好1。 本次毕业

7、设计通过对冲击式破碎机进行研究和设计，能够极大的巩固机械专业基本理论和专业理论知识，并应用于实际情况下的设计和制造中。还能够培养我由实际生产情况出发分析、解决机械方面问题的能力和动手能力以及在机械设计过程中的创新思想和创新能力，同时我也了解目前整个矿山机械制造行业的现状和发展前景，为毕业后可能从事矿山机械制造行业打下一定的基础。并且拓宽了自己的眼界，使得自己今后的工作前景更加乐观。1.2 国内外发展现状我国从20世纪90年代开始引进冲击式破碎机，目前技术上还与国外有较大的差距。仍采用硬质合金和高铬铸铁材料作为耐磨材料，质量不稳定，易腐蚀和磨损，且易被金属件击碎。国内机型破碎比较小只能作为三级或

8、四级破碎设备使用。叶轮直径上国内规格很少，故国内高端市场，如规模较大的砂石场仍是进口设备占多数。国内外破碎机械存在差距的原因很多，其中市场需求不同是造成差距的客观原因。国正处于大规模的基本建设时期，各地对砂石料的需求剧增，引起投资砂石场热，遍地开花的砂石场往往规模小，只求上马快、投资少。供不应求的市场使粗制滥造、技术水平低下、耗能高、污染环境严重的产品纷纷进入。而这些设备只能以低价来占领市场。因此与国际上先进水平差距明显。目前国内的破碎机械制造商无论国有企业还是民营企业，在科技开发上的投入不足是产品差距的主观原因。既缺乏科研手段（例如几乎没有一家制造商具备岩石实验室），又缺少先进技术支撑，自主

9、产权的开发力量十分薄弱。因而近10年来，国内破碎机械企业不是相互仿制就是测绘国外产品，以此作为更新换代的主要手段，技术进步甚慢。尽管国内外破碎设备差距很大，但纵观国外的破碎设备制造商由于本土市场日渐缩小，生产成本高，纷纷开拓本国以外的市场，而且作为传统工业在资金、人才等方面获得新的投入甚少，因此，近年来兼并重组频繁，这种局面给国内破碎机械制造商以很大的发展机遇。毕竟我国的制造成本较低，又有较好的重工业基础，通过引进国际上先进技术，产学研相结合，同行企业合作与分工，加大科研投入，一定能克服技术上的差距，使我国的破碎设备产品更好的进入国内外市场。 随着经济的增长，各种金属与非金属矿、水泥厂、建筑、

10、砂石冶金等行业生产规模的扩大，冲击式破碎机在其发展中占有十分重要的地位和作用，使其成为国民经济的支柱行业。 据调查分析，目前，冲击式破碎机是矿山机械的支柱产品之一，是国家建立独立工业体系的基础，也是衡量一个国家工业实力的重要标志。其为煤炭、金属和非金属矿山的开发提供更多的具有国际先进水平的优质、高效设备，满足国民经济发展对能源和原材料的需要。 改革开放30年来，我国冲击式破碎机械行业经历了引进消化吸收国外先进技术、合作设计和制造、自主设计的发展道路，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。如今，在国内基础工业和基础建设大发展的拉动下，冲击式破碎机市场需求旺盛，从而

11、促进了整个冲击式破碎机行业的技术进步，涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品，如5X系列新型冲击式破碎机，VSI系列冲击式破碎机，PCL系列冲击式破碎机等，其引进国外先进的技术，为国民经济建设做出了积极贡献，同时缩小了与先进国家的差距，提升了参与国际竞争的能力，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。冲击式破碎机的发展是与人类的技术进步、现代科学技术和整体工业水平息息相关，在国民经济建设中发挥着重要的作用。经济在不断的发展，社会在不断的进步，同时对冲击式破碎机行业提出了新的要求和期望，其面向国家经济建设重大需求，以科学发展观为指导，实现国民经济可持续发展2。1.3 历史发展

12、过程与未来发展方向 1942年，德国人Andreson在总结了鼠笼型破碎机、锤式破碎机的结构特性和工作原理基础上，发明了和现代冲击式破碎机结构形式类似的AP系列冲击式破碎机。这种冲击式破碎机因其有生产效率比较高、可以处理种类较多的物料、形式结构上比较简单、移动方便等优点，而得到了迅速发展。随后伴随着破碎筛分破碎理论的日益完善与技术的进一步发展，各种各样高性能的冲击式破碎机开始大量出现。 冲击式破碎机的发展史可以追溯到19世纪50年代，当世界上第一台颚式破碎机诞生于美国时，不久以后随着生产力的发展，颚式破碎机已经不能满足破碎技术的需要，于是，在颚式破碎机的基础上，人们又设计出了冲击式破碎机。 冲

13、击式破碎机在中国的发展比较晚，到上个世纪50年代，我国才真正拥有破碎机。因此，我国的破碎筛分设备大都是50年代问世的。在上个世纪80年代之前，我们国产的冲击式破碎机仅局限于处理煤和石灰石之类中硬物料。直到上世纪八十年代末我国引进KHD型硬岩冲击式破碎机，才填补了国内无高硬度破碎机空白，但技术落后国外二十多年。 与传统的冲击式破碎机相比，新型的冲击式破碎机能破碎抗压强度300MPa以上的硬物料。冲击式破碎机在行业中销售量大，使用范围广，设备性能强。 总的来说，未来国内外冲击式破碎机的发展方向主要表现在以下几个方面： 第一，需要对现有的冲击式破碎机结构进行改进，提高冲击式破碎机对中硬矿石的破碎能力

14、和设备维护的方便性，其主要集中在冲击板、转子结构的改进以便于冲击板的更换和装卡；破碎腔的结构优化；提高矿石的一次破碎率和能量的利用率。 第二，研究开发具有高耐磨、高韧性的新型冲击板材料提高冲击板的使用寿命，提高生产率。 第三，应用现代机电一体化技术和现代控制方法（如液压技术、电子技术），不断提高冲击式破碎机的自动化程度，减少工人的劳动强度，提高生产率。例如：应用现代计算机辅助设计优化冲击架的结构参数，提高对能量的利用率和矿石的一次破碎率。 第四，为适应市场和客户的需要，使冲击式破碎机向系列化、规格化、大型化发展。 第五，坚持技术创新，逐渐摆脱对产品的单一引进和模仿3。第2章 破碎机的总体方案设

15、计2.1 冲击式破碎机的总体方案设计冲击式破碎机的设计方法很多，按物料给入破碎的形式可分为叶轮给料、瀑落给料、双给料三种类型。按破碎腔的形式可分为物料自然床层型、金属刚性内衬型、格栅型。按叶轮的形式，可分为圆形叶轮和带冲击板的三角形叶轮。按叶轮的通道可分为双通道型、三通道型、四通道型和多通道叶轮。按叶轮有无上盘可分有上盘型的闭式叶轮、无上盘的开式叶轮。按在破碎腔内叶轮的个数可分为单叶轮型、双叶轮型和多叶轮型。按物料的循环方式，可分为物料内循环型和物料外循环型4。（1） 叶轮给料物料全部通过叶轮加速，以高速进入破碎腔，这是冲击破碎机的最基本形式，国内外均普遍采用，其它类型的冲击破碎机均为在此基础

16、上的变种。（2） 瀑落给料进入破碎腔的物料，除部分通过叶轮被加速外，还有另一股料直接进入破碎腔，此机型可获得更大的通过能力，可获得比叶轮给料在相同的能耗下更多的产品，两股料之间存在一个合理的分流比。（3） 双给料将小于某一尺寸的物料进入叶轮加速后进入破碎腔，将大于某一尺寸的物料直接给入破碎腔，形成硬衬，反射叶轮发出的物料，增加了给入破碎机的粒度及通过量，使破碎机的使用范围更宽，可省去二破，进一步降低能耗和投资，简化工艺。（4） 物料自然床层型(涡动破碎腔)为一有下底的环形腔体，物料靠自然休止角堆积在下底上，形成一个从下到上逐步扩大的倒锥型腔体，具有一定速度的物料冲击在此床层上，产生摩擦、劈裂和

17、磨削，使之产生大量细粉。（5） 金属刚性内衬型(反击板、颗板)，在破碎腔下正对叶轮发射口方向，安装耐磨、耐冲击的金属内衬，形状有倒锥形、圆柱面形、内齿面形和与发射方向垂直布置形。主要用于韧性较大的物料或混合料的分别破碎。（6） 格栅型在破碎腔的下底板，开有一定尺寸的孔，或使用强度好的筛网，使腔内合格的细粉尽快排出，大块物料驻留底部形成承受物料冲击的硬性衬垫，消除了物料自然床层中的软垫层，可以防止在腔内冲击频率低时，由于物料均在料层上，空中撞击次数少而影响破碎效果。但由于腔底上的孔易于堵塞，往往不能发挥其功能。（7） 圆叶轮型为立式冲击破碎机最基本形式，其上部具有供物料进人的开口，下部与传动装置

18、相连，圆周方向有若干个供发射物料的通道，形状为有利于物料驻留的弯臂形，使叶轮通道不受磨损。（8） 二角叶轮具有三个发射物料通道的叶轮，除保留圆形叶轮的通道外，其余部分用三块可更换的冲击板代之，将返回叶轮的物料给予有力的打击，改善了破碎效果，但磨损较大。（9） 两通道叶轮在叶轮的圆周方向对称设置两个物料发射通道，用于小型的冲击破碎机。由于转速较高，同样有较高的能量密度。（10） 三通道叶轮在叶轮的圆周方向均布三个形状相同的物料发射通道，用于大中型的高速立式破碎及小型低速冲击破碎。（11） 四通道叶轮在叶轮圆周方向设置四个对称的物料发射口，用于大型低速冲击破碎。（12） 多通道叶轮用于磨蚀性低的物

19、料粉碎，一般不设计成自衬，而带有反击板。（13） 有上盘叶轮一般立式冲击破碎机采用的叶轮均由上盘、下盘、叶片和发射刃边组成，外部堆焊耐磨层，用于给料小于60mm的物料。（14） 无上盘叶轮没有上盘和外部堆焊耐磨层，用于给料较大的物料破碎，给料可达到100mm500mm，破碎腔采用刚性衬板。（15） 单叶轮型是立式冲击破碎机最常用的形式，结构简单，易加工、制造和维修。（16） 多叶轮型的物料从上一个叶轮发射出，进行一次冲击，再进入下一道叶轮重新被加速，获得再次或多次冲击，一般下一道叶轮直径大于其上部叶轮的直径，从而使物料受冲击的强度越来越大，可获得更大的破碎比。（17） 物料外循环是物料在破碎机

20、内进行破碎，失去动能后，由排料口排出，排出物料的粒度还不能百分之一百满足要求，一般有30%50%的料要返回破碎机的叶轮重新被加速，此时需要一个分级设备将合格成分分离出来，目前国内外的立式破碎机均采用外循环。（18） 物料内循环则在破碎机内部设置分级装置和能将大块提升到叶轮的提升系统，在破碎机的内部将合格的物料选出并排出破碎机外，而将大块物料重新送入叶轮。比较各种结构，并满足任务书的要求选择：叶轮结构从给料粒度上选用有上盘叶轮，叶轮数选用最常见的一个即可，从磨损上考虑选用圆型叶轮。通道数选用三通道数。给料方式选用最普通的给料方式叶轮给料，由破碎物料为鹅卵石破碎腔选用金属刚性内衬型。2.2 冲击式

21、破碎机的结构设计冲击式破碎机用途：本产品广泛应用于各种矿石、水泥、耐火材料、铝凡土熟料、金刚砂、玻璃原料、机制建筑砂、石料以及各种冶金矿渣，特别对碳化硅、金刚砂、烧结铝矾土、美砂等高硬、特硬及耐磨蚀性物料比其它类型的破碎机产量功效更高。冲击式破碎机的结构：冲击式破碎机主要由进料斗、分料器、涡动破碎腔、叶轮体、主轴总成、底座、传动装置及电机等七部分组成，如图2-1所示。 1. 进料斗 进料斗的结构为一倒立的棱台体（或圆筒体），进料口设置耐磨环，从给料设备的来料经给料斗进入破碎机。 2. 分料器分料器 安装在涡动破碎腔的上部，分料器的作用就是将从给料斗来料进行分流，使一部分物料经由中心入料管直接进

22、入叶轮被逐渐加速到较高速度抛射出去，使另一部分物料从中心入料管的外侧，旁路进入涡动破碎腔内叶轮的外侧，被从叶轮抛射出来的高速度物料冲击破碎，不增加功率消耗，增大生产能力，提高破碎效率。 3. 主轴总成 主轴总成安装在破碎机底座上，用以传递电动机经由三角皮带传来的动力及支撑叶轮旋转运动。主轴总成由轴承座、主轴、轴承等组成。 4. 涡动破碎腔 涡动破碎腔的结构形状为上、下两段圆柱体组成的环形空间，叶轮在涡动破碎腔内高速旋转，涡动破碎腔内也能驻留物料，形成物料衬层，物料的破碎过程发生在涡动破碎腔内，由物料衬层将破碎作用涡动破碎腔壁隔开，使破碎作用仅限于物料之间，起到耐磨自衬的作用。观察孔是观察叶轮流

23、道发射口处耐磨块的磨损情况及涡动破碎腔顶部衬板的磨损情况，破碎机工作时必须将观察孔密封关严。分料器构形状为上、下两段圆柱体组成的环形空间，叶轮在涡动破碎腔内高速旋转，涡动破碎腔内也能驻留物料，形成物料衬层，物料的破碎过程发生在涡动破碎腔内，由物料衬层将破碎作用涡动破碎腔壁隔开，使破碎作用仅限于物料之间，起到耐磨自衬的作用。观察孔是观察叶轮流道发射口处耐磨块的磨损情况及涡动破碎腔顶部衬板的磨损情况，破碎机工作时必须将观察孔密封关严。分料器固定在涡动破碎腔的上部圆柱段。叶轮高速旋转产生气流，在涡动破碎腔内通过分料器、叶轮形成内部自循环系统。 5. 叶轮结构 由特殊材料制作的一空心圆柱体，安装在主轴

24、总成上端轴头上，用圆锥套和键联接传递钮距，高速旋转，叶轮是立式冲击破碎机的关键元件。物料由叶轮上部分料器的中心入料管进入叶轮的中心。由叶轮中心的布料锥体将物料均匀的分配到叶轮的各个发射流道，在发射流道出口，安装有特殊材料制成的耐磨块，可以更换。叶轮将物料加速到60m/s75m/s速度抛射出去，冲击到涡动破碎腔内的物料衬层，进行强烈的自粉碎，在锥帽和耐磨块之间装有上、下流道板，保护叶轮不受磨损。 6. 传动装置 采用单电机或双电机驱动的皮带传动机构(75kW以上，为双电机传动)，双电机驱动两台电动机分别安装在主轴总成两侧，两电机皮带轮用皮带与主轴皮带轮相连，使主轴两侧受力平衡，不产生附加力矩。

25、7. 底座底座涡动破碎腔、主轴总成、电动机、传动装置均安装在破碎机底坐上，底座结构形状，中部为四棱柱空间，四棱柱空间的中心，用于安装主轴总成，两侧形成排料通道。双电动机安装在底座纵向两端，底座可安装在支架上，也可直接安装在基础上。 8. 支架 根据破碎机工作场所不同露天作业或室内作业，可以考虑配置支架或不配置支架。 9. 润滑系统 本设计采取特级集中润滑方式，润滑部位为主轴总成上部轴承和下部轴承两处，为使注油方便，用油管引到机器外侧，用于油泵定期加油5。1-给料斗；2-分料器；3-叶轮；4-涡流破碎腔；5-电动机；6-主轴总成；7-机架；8-排料斗图2-1 冲击式破碎机结构图2.3 冲击式破碎

26、机的工作原理如图2-2所示，物料由输送设备连续均匀地送入破碎机的给料斗，再进人缓冲漏斗，由于缓冲漏斗的特殊结构，物料在斗内部分通过导料筒进人叶轮，部分由缓冲漏斗外进人涡流破碎腔。物料在破碎机的叶轮内，由于分料锥及叶轮的高速旋转、离心力的作用使物料被分配到各个发射通道内，并在极短的时间内被加速到70m/s100m/s，向着外周的物料或从物料衬(靠物料自然安息角等因素形成)反射回落的物料喷射，从而产生强烈的撞击和磨削作用。同时由于物料衬向上的提升物料作用，物料在破碎腔内会自然形成相互摩擦，物料之间的碰撞机率较高，使得物料反复经过数次的撞击，达到剧烈的破碎效果6。 1-转子；2-叶轮；3-机架；4-

27、反击板；5-空气循环装置； 6-给料斗；7,8-给料筒 图2-2 冲击式破碎机原理图分析冲击式破碎机的破碎作用，主要有：（1） 叶轮内破碎进入叶轮内部的物料，由分料锥分入叶轮的各个发射通道内。物料之间相互挤压，摩擦形成一定的破碎，如图2-3所示。（2） 与反击板碰撞物料经过叶轮加速后，从发射通道高速飞出与反击板发生碰撞反弹，强烈的碰撞使物料发生破碎。 （3） 物料之间碰撞物料与反击板碰撞后反弹，在破碎腔内形成不规则飞溅。物料与物料之间发生碰撞，使物料逐渐破碎减小。2.4 冲击式破碎机的特点冲击式破碎机具有优点很多，大致可分为以下几点： （1） 机器的适用范围宽 冲击式破碎机的给料粒度不断的加大

28、，使其从以往的只能用于第三级甚至第四级破碎工艺发展到可以在二级等中破工艺被选中。图2-3 物料在叶轮内的破碎简图 （2） 机器的使用寿命长 冲击式破碎机采用石打石破碎理论使破碎物料对机器的磨损降低，提高了反击板等零件的使用寿命。 （3） 良好地粉尘控制 冲击式破碎机大多采用封闭式的设计，对粉尘控制较好，比其他破碎机械更加环保。 （4） 除此之外立式破碎机还具有生产效率高、破碎率高、破碎比可变等优点。此外，立式冲击破碎机易损部件的寿命仍有不足，需要继续提高。2.5 冲击式破碎机的主要部件冲击式破碎机主要由反击板、叶轮和主轴装置等部分组成。其结构特点是反击板分在转子周围一圈，转子与反击板之间按形成

29、破碎区。冲击式破碎机机体分为上下两部分，用钢板和型钢焊成。机体内部装有衬板。该机有超过六十个反击板，以圆周方式排列安装在衬板上。其实反击板安装方式要求较为特别，为了使从转子高速飞出的物料与反击板碰撞时效果最好。要求反击板正面与飞来的物料垂直碰撞，使其达到最好的破碎效果。转子安装与破碎机中间的主轴上，由上下轴承以及与箱体连接的一些零件进行支撑。电动机通过窄三角带带动转子作高速回转，物料经过进料口，由分料锥将物料分散到转子的各个发射通道内。立式冲击破碎机采用焊接的结构件机械结构，在保证机器整体强度及刚度的同时，可以降低设备本身的重量和体积。破碎机的传动装置视规格的大小和实际的要求，可分别采用单、双

30、电机驱动，以窄V带传动，传动功率大、效率高。主轴与机架的连接以锥面配合，使用轴向力由四点接触的球轴承或深沟轴承承载。叶轮是立式冲击破碎机的心脏部件，它由分料锥、耐磨刀头、耐磨保护组件等组成。由于它的高速旋转，物料与其发生强烈的摩擦，因此在保证叶轮整体的安全可靠的同时，需要在叶轮的内部衬以高耐磨性能的耐磨材料，并在结构上要把机器设计成在转子工作时物料会自然形成料衬的“自衬自磨”形式，使其易损部分只集中在耐磨刀头处。 耐磨刀头应该采用高铬铸铁、镶嵌硬质合金的复合耐磨材料等。处理不同的物料可以选用不同性能的耐磨刀头，但要进行必要的经济估算7。涡动破碎腔是物料破碎的空间位置，破碎腔的作用主要是： （1

31、） 使物料自然形成耐磨料衬立式冲击破碎机的破碎腔设计分两种，有带反击板和不带反击板之区别。一般工作条件下，物料都会在破碎腔内自然形成物料料衬，撞击作用只发生在物料与物料之间； （2） 涡动作用由于物料料衬的自然形成，转子抛出的物料冲击到料衬上，会向上回转接受下一次冲击，周而复始，物料在破碎腔内相互撞击的机率远远大于物料与料衬的撞击8。2.5.1 叶轮 1.叶轮直径叶轮的直径在立式冲击破碎机上是一个重要的参数，它与叶轮的转速组成了破碎机的主要性能参数。试验可以得出： （1） 在满足平衡条件要求的情况下，随着叶轮直径和高度的增加，物料的通过量增大，破碎机的处理能力增大； （2） 随着叶轮直径的增加

32、，破碎腔尺寸加大，人料粒度可以增大，破碎机产品中相同粒极含量增大，尤其适用于建材碎石用料； （3） 随着叶轮尺寸的增大，叶轮质量加大，转动惯量增大，对给料不均匀性的适应能力增强，破碎过程中的冲击变载荷减小； （4） 随着叶轮尺寸的增大，破碎机高度要增大，因而支撑轴承承受负荷的能力就要增大。 2.叶轮转速在立式冲击破碎机中的物料是在叶轮内被强制加速后抛入破碎腔的，叶轮转速的确定应考虑以下几个因素影响： （1） 转速越高，破碎效果越好，但有一个极限； （2） 叶轮转速与振动有着直接的关系，破碎机在制造和使用过程中，由于加工精度和磨损等因素的影响，会导致叶轮本身的严重不平衡，这会引起设备发生强烈的振

33、动。因此，要求提高叶轮转速，制造质量、轴承承载、动平衡等要求就得高，从而叶轮的加工成本会成倍增加； （3） 转速与磨损密切相关，转速太大会引起叶轮与其它易损件的磨损加剧，增大运转费用； （4） 转速与物料特性一一相关，物料的硬度、脆性、易碎性不尽相同，应该以不同的叶轮转速区别对待。2.5.2 反击板反击板的作用是承受被叶轮加速后飞出的物料在其上冲击破碎，并将冲击破碎后的物料重新弹回破碎区，也其他飞行的物料再次进行碰撞破碎。为了使从叶轮飞出来的物料与反击板的碰撞效果最好，故需以图2-4 的方式螺旋状安装使物料飞出后能与反击板垂直碰撞。其中物料的抛射角度，以及反击板的安装角度，都与转子的转速等因素

34、有关系9。图2-4 与物料发射方向垂直分布的反击板第3章 破碎机的结构设计与计算3.1破碎机主要工作参数的选定3.1.1 冲击速度在冲击式破碎机中，冲击速度是最重要的工作参数，它影响破碎效率、破碎比和生产能力。冲击速度v可用下式求得： （3-1）式中 kv冲击破碎机冲击速度系数； E矿石弹性模数，Pa； 矿石密度，kg /m3； 矿石抗压强度，Pa。根据破碎物料的类型，通过参考文献10查表选定kv=2.02，E=100GPa，=3000kg/M3，=320Mpa ，代入公式（3-1）得：从计算结果看，所选速度在48m/s100m/s范围内，所选用的速度比较合适。3.1.2 冲击时间的确定有理论

35、分析得： （3-2）式中 Kt冲击时间系数； E矿石弹性模数，Pa； 矿石密度，kg /m3； v冲击速度，m/s； R1物料的球半径，m/s。根据破碎物料的类型，通过参考文献10查表得选定Kt=2.73，E=100GPa，=3000kg/M3。将数据代入公式得： 对高速摄影底片的分析，认为破碎时间小于万分之二秒，与上式计算相符。3.1.3 电机功率 冲击式破碎机处理能力与电机功率、叶轮转速和尺寸、分流比以及物料流动性有关。决定处理能力的主要参数是电动机功率。在叶轮直径、转速一定条件下，叶轮中的物流量与功率成正比。当物料流动性增加，流量一定时，功率消耗量减少，小圆颗粒比大的片状颗粒流动性好11

36、。设处理能力为Q（t/h）、电机功率为P（kW）、能耗为q（kW.h/t），则电机功率： P=qQ （3-3）根据设计要求，采用叶轮入料，q=1.4 kW.h/t，Q=30t/h，代入公式（3-3）得：P=1.430=42kW3.1.4 叶轮结构参数 1. 叶轮直径确定 叶轮直径与破碎机处理能力和给料最大粒度有关。由于影响破碎机处理能力的因素很多，又比较复杂，故根据给料最大粒度来确定叶轮直径。一般给料粒度越大，叶轮直径也越大，反之亦然。现给出计算叶轮直径D（mm）的公式为： D=600+K（dmax-40） （3-4）式中 K系数，K=20； dmax最大给料粒度，mm，根据设计要求dmax=

37、35mm。则D=600+20（35-40）=500mm。 2. 叶轮转速 叶轮转速越高处理能力越大，反之亦然；叶轮转速越高产品粒度越细，但叶轮转速越高对同样规格破碎机安装功率也越高，叶轮磨损也越快。因此，确定叶轮合适转速也是一个重要问题。 根据经验叶轮切线速度Vx在5085m/s范围内，初选叶轮切线速度Vx=70m/s，故求得叶轮转速n（r/min）为： （3-5）代入数据得： 3. 叶轮流道板安装方式 叶轮流道板安装方式有三种：前向流向板、径向流道板和后向流道板。物料在流道出口处的速度与流道板安装角有关，由于安装角不同，物料的运动方向也不一样，故从磨损角度看，前向流道板磨损较重而后向流道板磨

38、损较轻，径向流道板磨损居中。综合各种因素结果，对于开式叶轮采用径向流道板而对闭式叶轮采用前向流道板为宜。初步设计叶轮为闭式，所以采用前向流道板。则物料对于前向流道板，在叶轮流道出口处的速度V为12： （3-6）式中 Vu转子线速度，Vu=Ra，m/s； Vr物料的径向速度，m/s； Ra叶轮半径，m； Ri分料锥半径，m。根据计算得： 所以可以采用前向流道板，安装角为300。 3.2 破碎机主要零件设计及其参数的选定3.2.1 多楔带设计本次设计中破碎机由于需要传动较大功率，传动比较小，所以选择多楔带来传动。 1. 计算传动比i i=n1/n2 （3-7）式中 n1电动机的转速，r/min；

39、n2转子的转速，r/min。即： i=n1/n2 =2970/2675=1.11 2. 确定带轮有效直径、 小带轮有效直径： 如不考虑弹性滑动： 式中： （3-8）通过参考文献13查表得： =75mm, =3mm由表取小带轮直径=160mm则： 大带轮直径取=180mm大带轮转速2614r/min其误差，故允许。计算初定有效长度，选择有效长度： （3-9）初选中心距=1100mm。则mm取=2800mm中心距中心距变动范围：通过参考文献13查表取中心距调整量=34mm,=27mm即中心距变动范围：1106mm1167mm。 3. 计算小带轮包角，确定包角系数 （3-10）即：根据，通过参考文献

40、13查表取0.99。 4. 确定带长系数 由有效长度，取带长修正系数=0.98。 5. 确定带每楔传递的基本额定功率和传动比引起的功率增量 根据小轮转速、直径和传动比，通过参考文献13查表可得带每楔传递的基本额定功率P1=3.7kW, 传动比引起的功率增量P1=0.09kW。 6. 确定带的楔数Z （3-11）则多楔带的数目取12。 7. 压轴力Q的确定 带传递的有效圆周力F为： （3-12） 则压轴力Q近似求得： （3-13）根据小轮包角，通过参考文献13查表取=5则 3.2.2 主轴设计冲击式破碎机的转子轴既要承受弯矩，又要承受扭矩，因此选用转轴的形式。轴的材料采用45钢，经过调质处理后，

41、其特性适用于冲击式破碎机转子轴要求高耐磨性，高强度且热处理变形很小的特点14。设计主轴必须考虑到主轴上端的叶轮，从同类产品相比较而言，叶轮的大概重量为600kg，破碎机械的平衡精度等级可通过参考文献15查表得为16。需用不平衡量： 安装不平衡时的惯性力： 转子轴的弯矩M：转子轴的扭矩Mn：Mn=T 主轴整个转矩： （3-14） （3-14）式中是考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力的循环特性差异的系数,本设计中因为扭转切应力为静应力,所以=0.6。则选定轴的材料后,对轴的最小直径进行按计算： （3-15）本设计中, 因为无法确定转子体的实际重量，为保证转子轴的强度足够，又因为转子轴采用双键来与转

42、子体进行连接，则转子轴的实际最小直径为：选定转子轴的最小直径后,还应该对其进行强度校核： 3.2.3 轴承设计 1. 轴承寿命计算轴承的寿命与轴承负荷的大小有关，工作负荷越大，轴承的寿命越短。即轴承的型号选择为圆柱滚子轴承N320E和深沟球轴承6320。通过参考文献13查询可知，立式破碎机轴承的预期寿命Lh按照机器类型（每日8h工作的机械（利用率不高），如金属切削机床、连续使用的起重机、木材加工机械、印刷机械、建材机械等）一般取20000h30000h。 本设计中，为了保证轴承负荷有余，取Lh=30000h，fp=1.8，X=0为径向载荷系数，Y=0.56为轴向载荷系数，为径向载荷，为轴向载荷

43、。则P=fp（XFr+YFa）=1.8（0+0.565880）=5927N 轴寿命计算：其中是寿命指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3。 寿命选用合乎要求。 2. 滚动轴承的轴向紧固要想保证轴承顺利工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确设计滚动轴承的轴向紧固方式。合理的轴承轴向紧固应考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等因素。常用的轴承配置方法有：双支点单向固定（亦称两端固定）；单支点双向固定（亦称一端固定、一端游动）；两端游动支承。本设计中采用一端固定、一端游动的方式。 （1） 内圈与轴的轴向紧固内圈紧固的常用方法有：用轴向弹性挡圈嵌在轴的沟槽

44、内，主要用于深沟球轴承，当轴向力不大及转速不高时；用螺钉固定的轴端挡圈紧固，用于在轴端切割螺纹有困难时，这样紧固可在高转速下承受大的轴向力；用圆螺母和止动垫圈紧固，主要用于轴承转速高、承受较大的轴向力的情况；用紧定衬套、止动垫圈和圆螺母紧固，用于光轴上的、轴向力和转速都不大的轴承。本设计中冲击式破碎机的滚动轴承内圈紧固符合上述内圈紧固常用方法中的第三种情况，所以采用圆螺母和止动垫圈紧固的方法。内圈的另一端以轴肩作为定位面，为了便于轴承拆卸，轴肩的高度应低于轴承内圈的厚度。 （2） 外圈与轴承座座孔的轴向紧固滚动轴承外圈轴向紧固的常用方法有：用嵌入外壳沟槽内的空用弹性当断紧固，用于向心轴承，当轴

45、向力不大且需要减小轴承装置的尺寸时；用止动环嵌入轴承外圈的止动槽内紧固，用于带有止动槽的深沟球轴承，当外壳不便设置凸肩并且外壳为剖分式结构时；用轴承盖紧固，用于高转速及很大轴向负荷时的各类向心、推力和向心推力轴承；用螺纹环紧固，用于轴承转速高、轴向负荷大，而不适用于使用轴承端盖紧固的情况。本设计中冲击式破碎机的滚动轴承外圈固定符合上述外圈轴向紧固常用方法中的最后一种情况，所以采用螺纹环紧固的方法16。3.2.4 键的选择与校核本设计中，电机轴与带轮，主轴与叶轮，采用键联结。选用C型普通平键。V带带轮的轮毂宽度B=145mm，电机轴的直径D=65mm，通过参考文献15，选取普通平键的尺寸：bh=

46、18mm11mm，L=90mm。 本设计中的键一般不会发生被剪断的现象，因此只需要对其进行挤压强度的校核。挤压强度条件为： （3-16） 式中 T转矩，； d轴径，mm； h键的高度，mm； l键的工作长度，mm；。可得：则可以看出本设计中选用的键满足强度要求。3.2.5 反击板设计反击板的安装关系到破碎的效果，为了使从叶轮中飞出的物料达到最好的破碎效果，反击板要与飞行的物料垂直碰撞，则反击板的安装角可求出： （3-17）为耐磨板安装角（本设计中选用的前向式安装，=30） （3-18） 式中 vu为转子线速度； vr物料的径向速度； ra叶轮直径，ra=0.5m； r分料椎直径，r=0.12m

47、。反击板安装角3.2.6 螺栓强度校核 叶轮与主轴采用铰制孔用螺栓连接，根据底板静力平衡条件有： （3-19） 根据螺栓变形协调条件，各螺栓的剪切变形量与其中至底板旋转中心的距离成正比。因为螺栓剪切刚度相同，所以各螺栓的剪力与这个距离成正比，于是： （3-20）联立（3-19）和（3-20）两式，距底板旋转中心最远的螺栓所受的工作剪力最大，可求得： （3-21） 所选螺栓其最小直径大于2.3mm，故螺栓强度足够17。3.3 机架设计在机器中支承或容纳零部件的零件称为机架，它是各种机器的最基本部件。机架是底座、机身、机床、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称。机架是各种机器的基本部件，在一台机器的

48、总质量中占有很大的比例（例如在机床中约占总质量的70%90%），机器的其它部件是在机架的导轨上运动，机架在很大程度上影响着机器的工作精度及抗震性能、耐磨性等。所以正确选择机架零件的材料和正确设计其结构及尺寸，对减小机器质量、节约材料、提高工作精度、增强机器刚度及耐磨性、增加整机造型美观等起着重要作用。3.3.1 机架的类型、材料及制造方法选择机架的类型很多，按照不同的分类方式，机架又分为多种造型。机架一般按照结构形状和机架的材料及制造方法分类。按照机架的结构形状分为：（1） 梁（柱）式机架，如大多数金属切削机床的床身、立柱及横梁；（2） 框架式机架，又分为：闭框式机架，如轧钢机机架、锻压机机身

49、、汽车车架（卧式闭框）；开框式机架，如开式压力机机身；（3） 平板式机架，如水压机的基础平台、机器的底座、金属切削机床的工作台；（4） 箱壳式机架，如齿轮传动减速器箱体、泵体及动力机械的床身、发动机缸体和支架箱体。按照机器的材料及制造方法分为：（1） 金属机架，金属机架又分为：铸造机架，由铸铁或者铸钢制成，要求轻的可用铸铝，要求耐磨的可用铸铜；焊接机架，常用于生产批量较少的大型机架；（2） 非金属机架，非金属机架又分为：花岗岩机架，尺寸稳定，常用于大型精密机械或者仪器；混凝土机架，成本较低而强度较差；塑料机架，多用于仪表、仪器的壳体18。本设计中，考虑冲击式破碎机的机身较大，并且分为上下两个部

50、分，因此采用焊接和组合相结合的开框式机架形式。机架的制造材料大多是铸铁、铸钢、轧钢、高强度钢丝和高强度拉紧螺栓、花岗岩、钢筋混凝土等。在前面机架造型部分选择了焊接和组合相结合的形式，因此机架的材料选用钢板或者型钢都可以。根据国家标准（GB1135289），选择钢的型号为ZG270500，其主要特点和用途为：有较好的强度和塑性，铸造性能好，焊接性尚好，多用于受力复杂的零件，如轧钢机架、轴承座、连杆、箱体、曲拐、缸体等。机架材料用的钢采用热轧的方法制造，其热处理方法为正火（正常化）。热处理完成后进行焊接，焊接时采用Y形坡口对接焊的反变形方法来防止和消除焊接时产生的变形。3.3.2 机架结构的设计机

51、架结构设计是机架设计中最主要的一部分，一般来说对机架的结构设计要注意刚度、强度、工艺性、便于操作、造型好和热变形等问题。评价大多数机架工作能力的主要准则是刚度，刚度又分为静刚度和动刚度两种。机架的性能主要体现在抗振能力和强度上，为了提高机架抗振性能则必须提高机架构件的静刚度，控制固有频率和加大阻力，即合理设计机架构件的截面形状和尺寸，合理布局，注意机架的整体刚度与局部刚度的匹配等。强度是评定重载机架工作能力的基本准则，在本设计中机架不需要承载过重的物体，因此在本设计中不对强度进行设计。另外在工艺性方面，要注意保证焊接的工艺性好和机械加工工艺性好。尽量做到焊接后的内应力和变形小，加工时粗加工和精

52、细加工的数量少和面积小，并且尽可能把加工面安排在同一平面上。机架设计多数采用模拟法，与同类产品进行比较，参照已有的数据和数据确定壁厚、窗口位置等。本设计中同样采用模拟法对机架进行设计，参照四川江油新川矿山机械有限责任公司已有的冲击式破碎机成品，以及罗延新工程师提供的参考数据及经验对冲击式破碎机机架进行设计。 （1） 断面形状选择机架的抗拉和抗压刚度，一般仅与其断面面积的大小有关，而与断面形状无关。但在承受弯曲力矩与扭转力矩时，则机架的抗弯刚度与抗扭刚度不仅与其截面面积的大小有关，且与断面形状有很大关系，即与其断面惯性矩成正比。根据冲击式破碎机对机架刚度和强度的要求，再查机械设计手册具体比较各种

53、端面形状的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩，选择长方形端面的钢板作为焊接机架的基本件。长方形端面的钢板在相同端面情况下，其抗弯刚度和抗扭刚度相对来说是比较理想的。 （2） 机架外壁上窗孔的设计由于结构或者工艺上的要求，在机架的壁上往往要开各种形状的窗或者孔，以便于观察机架内工作部分的工作情况。这些窗和孔的形状、大小和位置对机架的刚度均有一定的影响。当箱体开孔或窗面积（单个）小于顶部或者侧壁面积的10时，箱体刚度不会显著降低，大于10时，随着窗或者孔的面积所占百分比的加大，刚度将急剧下降。箱体床火孔位于侧壁（即窗或孔在弯曲平面内）时，对降低箱体抗弯刚度的程度要比顶部孔大。箱体的绝对高度小时，窗或孔面积的所

54、占百分比相同时，对刚度影响要小些。基于上面所述在箱体上开窗口对刚度的影响，在本设计中冲击式破碎机外壁上的窗口都曾开在侧面，只有一个小窗口开在机壁后侧下方，并且窗口的面积都不大于所在面面积的20。这样在满足机架的刚度要求的前提下，能够更加清楚的观察内部工作情况，便于调整工作间隙和维护内部的零部件。以上为本次设计中，关于冲击式破碎机主要零部件的设计。第4章 破碎机的安装和维护4.1 冲击式破碎机安装、调整与试运转说明4.1.1 设备的安装冲击式破碎机安装在混凝土基础上或钢结构基础上，基础应能承受4倍整机重量。破碎机安装在厂房内作业时，尽量采用混凝土基础，不要支架，以降低整机高度，节省安装空间；制砂

55、机安装在露天作业时，可选用较高的钢结构支架，提高破碎机高度，以利于出料系统布置。安装时应将破碎机调整水平，使破碎机主轴与水平面垂直。破碎机上方应设置起吊设备，其能力按破碎机最大件质量考虑，在破碎机上方应留有起吊空间，在破碎机一侧留有适当的空间，以备检修时用。机器安装之前，按照装箱清单进行清点，检查各部件在运输过程中有无损伤之处，零部件及备件数量是否齐全。4.1.2 设备的调整破碎机一般在出厂前，制造厂已进行8小时厂内试运转，各部正常才能包装出厂。尽管如此，在破碎机现场安装就位后，仍应按要求进行全面检查及试运转。（1） 检查润滑油管是否连接可靠，在试运转前应重新加一次油，加3号锂基润滑脂或二硫化

56、钼润滑脂。（2） 检查各部件的联接件，应牢固可靠，仔细检查叶轮上是否有异物，如有应及时清理及排除。（3） 检查电动机接线是否正确，电压是否正常（正常电压380V）。（4） 在安装传动带之前，先点动电动机，其旋向应与破碎机标牌方向一致（即从给料口看，叶轮逆时针方向转动），若方向相反，应调整电动机接线，使其旋转方向与标牌方向一致。（5） 主轴总成与两侧电机，分别用相同数量的V带相连，两侧V带的拉紧力应调整至相同而且平直。经检查无误后，在移交生产之前，必须进行空负荷和负荷试车，经试车合格后才能用于正式使用。4.1.3 机器的试运转 1. 空负荷试运转 （1） 空负荷试车时间为4h； （2） 试车前用

57、手扳动带轮，应转动灵活； （3） 开车后，破碎机应运转平稳，机体不应有剧烈振动，无异常噪声，否则，应停车检查，并排除后再试车，直至正常； （4） 试车时，轴承温升不得超过45摄氏度，或最高温度不得超过75摄氏度，否则，应停机对轴承进行清洗并调整间隙。 2. 负荷试运转 （1） 负荷试运转必须在空负荷试运转合格后进行； （2） 负荷试运转时间为8h24h； （3） 入料粒度严格按破碎机技术参数表所要求的范围内进入，严禁大于规定物料粒度进入； （4） 给料均匀连续，给料量达到冲击式破碎机的满负荷为止； （5） 轴承温升不得超过45摄氏度或最高温度不得超过75摄氏度，如果超过应立即停车，并找出事故原

58、因，排除后再行试车，直至合格19。4.2 冲击式破碎机使用与维护要求为了保证机器的正常工作，操作人员应熟悉说明书，并按规定程序进行操作和维护，以减少设备故障的产生。冲击式破碎机的使用和维护主要注意以下几个方面： 1. 操作规程 （1） 检查叶轮旋转方向，从入料口看，叶轮应逆时针方向转动，否则应调整电动机的接线。（2） 启动时应先启动排料口带式输送机，然后再启动破碎机，最后启动给料带式输送机。破碎机必须空载起动，必须等破碎机运转正常后方可入料。（3） 入料粒度严格按照各种规格规定的进料粒度进料，严格禁止大于规定的物料力度进入破碎机，否则，会引起叶轮的不平衡及叶轮的过分磨损，甚至造成堵塞叶轮流道及中心入料管，使破碎机不能正常工作，当发现大块物料时应及时清除。（4） 排料带式输送机停止运转