PE800X600锤式破碎机机械结构设计【原创含SW三维仿真及8张CAD图带开题报告+外文翻译】
PE800X600锤式破碎机机械结构设计【含SW三维及8张CAD图带开题报告+外文翻译】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下:
充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609I摘要在各类基础建设中会用到大量的石块、沙粒,第一代的破碎机是在各种动力机械技术较为成熟后逐渐制造出来的,比如:蒸汽机技术、电动机技术。破碎机的作用是对破碎料进行破碎使其变成一定尺寸的机器,破碎机的研发,生产效率有了相当大的提高,生产效率提高且安全性能也提高了。锤式破碎机一般会根据有多少个转子分为拥有一个转子的锤式破碎机与拥有两个转子的锤式破碎机,根据转盘上锤头的排数可以分为一排锤头的锤式破碎机和多排锤头的锤式破碎机,根据转子拥有的转向个数分为单转向不可逆式锤式破碎机和双转向可逆式锤式破碎机。还有结构较为简单的锤式破碎机,例如:十字粉碎机,链环式碎煤机等。本设计的内容主要是,在对机器整体设计初步完成之后,对机器中较为重要的零部件的创新、位置确定、装卸等问题与对机器中一些零部件强度校核与试验的研究。其中单附章节,对锤头寿命延长进行细致的分析。每个个零部件的研发设计,都会包括选择材料、确定尺寸、确定加工方案,满足结构工艺性,及与其他部件之间的配合问题等。校核强度是使用相关公式,对主要部分进行解析、查表、查表、作图等。在整体的安装与工作开始到工作结束过程中进行检查,并同时对维修与保险装置进行检查,本设计的后半部分主要是对机器中主要零件加工时的精度与所使用公差类型、数值的选择的分析,保证最后设计出的破碎机具有可靠性与经济性的双重优势。 关键词:锤式破碎机;公差;强度;锤头充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609IIAbstractA large number of stones and sand grains will be used in all kinds of infrastructure construction. The first generation of crusher is made gradually after the maturing of various power and machinery technology, such as steam engine and motor technology.The function of the crusher is to break the crushing material into a certain size machine. The crushers R & D, the production efficiency has been greatly improved, the production efficiency is improved and the safety performance is also improved. A hammer crusher is usually divided into a hammer crusher with a rotor and a hammer crusher with two rotors on the basis of the number of rotors. According to the number of hammer heads on the turntable, a hammer crusher and a hammer crusher with multiple rows of hammers can be divided into a single steering irreversible number according to the steering number of the rotors. Hammer crusher and double steering reversible hammer crusher. There are also simple Hammer Crushers, such as cross grinder, chain type coal crusher, etc.The main content of this design is to study the innovation, position determination, loading and unloading of the more important parts in the machine and the strength checking and test of some parts in the machine after the overall design of the machine is completed. Among them, the single attached chapter is a detailed analysis of the prolongation of the life of the hammer. The research and design of each component will include the selection of material, the determination of the size, the determination of the processing scheme, the technical nature of the structure, and the coordination with other components. Checking strength is to use relevant formulas to parse, look up, look up and map out the main parts. The final part of this design is mainly the analysis of the precision of the main parts in the machine and the selection of the type of tolerance and the value of the tolerances used in the machine, which ensures the reliability of the final crusher. The dual advantages of the economy.Keywords: Hammer crusher tolerance Strength Hammerhead充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609III目 录摘要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 破碎机械的发展 .11.2 理论发展 .12 锤式破碎机原理及特点 .22.1 锤式破碎机的工作原理 .22.2 锤式破碎机的特点 .22.2.1 优点 .22.2.2 缺点 .23 破碎机主体设计 .33.1 壳体 .33.2 转子 .33.3 转轴 .33.4 碰撞板 .33.5 锤头 .33.6 篦条 .43.7 间隙调整 .43.8 设定参数 .44 参数选择与计算 .54.1 主参数计算选择 .54.1.1 主轴转速选择 .54.1.2 生产率的计算 .54.1.3 电动机功率计算 .54.2 结构尺寸计算选择 .54.2.1 转子的直径和长度 .54.2.2 进料口的尺寸 .64.2.3 出料口的尺寸 .64.2.4 锤子的质量计算 .65 传动装置的选择计算 .75.1 传动方式的选择与计算 .75.1.1 选择带型 .75.1.2 确定带的根数 .85.2 飞轮的设计 .8充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609IV6 主要结构设计 .106.1 锤头的设计计算 .106.2 转盘的设计计算 .106.3 主轴设计 .116.3.1 主轴材料选择 .116.3.2 主轴最小直径与长度估算 .116.3.3 主轴弯矩扭矩合成强度计算 .116.3.4 校核主轴疲劳强度 .136.4 轴承的设计 .146.4.1 材料的选择 .146.4.2 轴承类型选择 .156.4.3 轴承工作时的位移 .156.5 箱体结构及相关设计 .166.5.1 制造方法 .166.5.2 截面形状选择 .167 专题设计 .177.1 锤头结构的改进 .177.2 锤头寿命的延长 .177.3 锤头材料选择分析 .187.3.1 使用高锰钢的缺点 .187.3.2 元素含量的影响 .188 公差与配合 .198.1 配合的选择 .198.1.1 配合的方式 .198.1.2 配合方式的选择 .198.2 尺寸公差的选取 .198.3 形位公差 .198.3.1 形位公差种类选择 .198.3.2 形位公差的值选择 .199 操作与维护 .219.1 操作 .219.1.1 启动前的操作 .219.1.2 启动后的操作 .219.1.3 停止后的操作 .219.2 维护 .21充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609V10 锤式破碎机的三维立体视图 .2210.1 锤式破碎机总体三维视图 .2210.2 锤式破碎机各零件三维视图 .23结论 .30致谢 .31参考文献 .32充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960911 绪论1.1 破碎机械的发展破碎机历经几个时代的变迁,破碎能力一步一步的优化提升,机械化程度与智能化程度也越来越高,最早的破碎机械出现在西方,西方工业革命时期破碎机械诞生。最早的破碎机械是由美国科学家布莱克创在出来的,第一代破碎机械是颚式破碎机,主要组成结构是双肋板式。在二战时期,由于战争人类对破碎机械的性能需求更大了,黑德森博士发明了第一台利用冲击作用使物料破碎的反击式破碎机,这台破碎机的重要部件是板锤,板锤直接固定在旋转圆盘上,在工作时板锤高速旋转,有较高的线速度,物料进入后会被板锤高速击飞,击飞后撞在反击板上实现破碎功能。这种破碎机械的优点较为突出,大大提高了工作的效率,对能量的损耗大大降低,连续工作时间长,产量相对于其他种破碎机械较高,并且破碎后的产品质量高,颗粒大小较为均匀。这台反击式破碎机的发明为破碎机日后的发展奠定了坚实的基础。第一台锤式破碎机约是 年发明的,作为工作元件的锤头以动联接的方式与1895回转圆盘联接,工作时以很大的线速度与物料相撞,从而破碎物料,破碎后的物料由控制成品物料颗粒大小的篦条间隙排除,锤式破碎机按转子主要分为一个转子的锤式破碎机与两个转子的锤式破碎机。一个转子的锤式破碎机又可以根据转子旋转方向可以分为不可逆锤式破碎机与可逆锤式破碎机。一般情况下,物料出入破碎机械的颗粒度大小对比分为以下三大类,如下表1-所示。 、 1-类别 入料粒度 出料粒度粗碎 903 350、1中碎 52细碎 11.2 理论发展进行破碎时,当打击力对物料做的有用功大于物料自身的内聚力时,物料才能破碎。由于物料破碎时需吸收一定的功,破碎后的成品物料的潜能相对于未破碎前的物料潜能有所增加。当下人们主要从面积学、裂缝学、体积学等方面研究物料吸收的功与潜能二者的关联。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960922 锤式破碎机原理及特点2.1 锤式破碎机的工作原理把物料投入破碎机中后,飞速回转的锤头与物料之发生撞击,物料受到锤头巨大的冲击而破碎,由于与飞速回转的锤头发生了撞击,获得了一定的动能,高速飞向篦条与壳体内部衬板与之碰撞实现二次粉碎。二次粉碎之后,颗粒较小的物料会直接从篦条的缝隙中直接排出,而颗粒较大的物料会在与篦条与壳体内部衬碰撞时被弹回,进行再一次的粉碎。破碎时物料与物料之间也会发生相互撞击,造成破碎的效果。2.2 锤式破碎机的特点2.2.1 优点锤式破碎机结构较为简单,紧凑的尺寸并且自身重量较小,与其他形式破碎机相比在对物料粉碎过程中消耗的能量较小。工作的效率高于其他形式破碎机,拥有极高的破碎比例,单转子的破碎比例一般可达 ,形成的颗粒物比较均匀,主15、0要是立方体,破碎过度的情况较少发生,可以连续工作并能保证工作的可靠性,由于结构简单维修保养比较方便,对易损件的检查与换装较为方便。2.2.2 缺点锤式破碎机的主要零件在工作时磨损与其他形式机器相比较高,比如:锤头、篦条、衬板、转盘、转子等,尤其是物料的硬度比较高时会加剧这种磨损。对破碎物料有要求:1、不可以对不容易破碎的金属块进行破碎,物料中掺杂了金属块容易引起事故的发生。2、当对含水量大于 或者有粘土的物料破碎时,破碎的物料会12%结块堵塞出料口,使生产效率大幅度降低,并加快主要部件的磨损,降低其使用寿命。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960933 破碎机主体设计本设计是 破碎机,主要部件是:一个单向转轴转子和多个锤头PC608组成的多排锤。主要构成是:壳体、转子、主轴等。3.1 壳体壳体由下机座、上盖板、左右侧壁组成,主要联接方式是螺纹联接,进料口设置在上方,壳体内有用锰钢制成的耐磨衬板,且耐磨衬板更换方便。壳体下方用脚螺栓固定在水泥混凝土上,方便了后期的调整与检修,同时能使篦条方便的更换。为提高检修与装卸锤头的便利性,在壳体的两侧留有用于检修的孔,大大提高了工作的可靠性。3.2 转子锤架(转盘)与主轴通过销轴连接在一起构成了转子,转盘上设有均匀分布的个孔,与圆柱定位销配合将锤头挂在转盘与转盘中间,悬挂 排锤头共 个。使6 84用锁紧螺母对销轴端部进行固定,有效的防止锤架与锤头沿着轴线方向移动,转子是通过滚动轴承与壳体联接的,并且,在主轴的一端装有飞轮,使转子旋转时可以储存能量,提高工作的效率。3.3 转轴转轴是转子的主要支撑部件,采用具有高强度高韧性的材料制成可以承受各种冲击,由于是圆形的截面,因此,采用键联接与其他零件联接。3.4 碰撞板布置了两块碰撞板,外形是折线。安装方式一个采用不可动的联接,一个采用可动的联接。可动联接是由壳体上的螺杆控制,方便调整。3.5 锤头作为整个机器的主要工作器件,材料、形状、大小等几个方便均有特殊要求,直接关系到生产能力以及效率。破碎不同的物料对锤头的要求不同,一般锤头的生产方式是锻造或者是铸造,一般锤头材料选择有高碳钢或高猛钢,有特殊耐磨性要求的锤头一般会涂装硬质合金或材料使用高铬铸铁铸造。具体形状 、1-3充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196094、 1-33.6 篦条篦条采用与转子转向垂直的布置方式,与旋转的锤头顶面有一定的间隙,篦条之间的缝隙决定了物料破碎最终的颗粒物大小,破碎后小于其缝隙的物料才能通过篦条进入出料口,篦条是由锰钢铸造形成的具有梯形截面的钢条,每组钢条具有相同的尺寸。篦条会发生变形和断裂,通常是由于物料的硬度过高,常见的是物料中夹杂着不易破碎的金属体。3.7 间隙调整通过配备凸轮装置来实现篦条与转子之间间隙的调整,同时使用棘轮机构使间隙实现有级调整。3.8 设定参数设定的参数主要为:1、锤式破碎机要求可以对 吨的物料进行长时间连302续破碎工作;2、主轴转速在 以上在 以下;3、原始物料颗粒度大90r/min1r/in小在 之内; 4、破碎后的物料颗粒度大小在 以内;5、可以对湿度 以0mm9%下的物料进行破碎;6、物料的破碎等级达到中、细等级。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960954 参数选择与计算4.1 主参数计算选择4.1.1 主轴转速选择主轴的转速根据工作时锤头的线速度来计算,加工物料的种类和工作的效率以及锤头的寿命均与锤头线速度有关。公式见(4-1)(4-1)DVn60min/r式中: V、s、 转子的直径( )D根据经验可知中型与小型锤式破碎机每分钟转速在 以上 以下,线速度750r1r每秒在 与 之间,较高的线速度加工出的物料颗粒度越小,同时降低了篦条、25m70衬板、锤头寿命,耗能增高。高速度对零件间的装备精度及单个零件的加工精度要求也随之提高,所以综合考虑在选择线速度时以能保证物料破碎颗粒大小偏低的线速度。4.1.2 生产率的计算填装物料的颗粒大小、成品颗粒度大小、主轴转速、物料的种类、机器的结构等均是影响生产率的因素。根据经验公式见(4-2) (3045)QDL:(4-2)式中: Q 生产率( )ht/ 物料的密度( )3mD 转子直径( )L 转子长度( )4.1.3 电动机功率计算物料的颗粒大小、物料的种类、转子的线速度、粉碎的比例、生产率影响电动机的功率消耗,至今未有一个准确的公式,根据实际操作经验与生产数据来计算功率。经验公式见(4-3)(4-3)LnKDP2式中: 经验系数K由于本设计机器为中小型所以经验系数 的值大于 小于0.1.54.2 结构尺寸计算选择4.2.1 转子的直径和长度本设计中小型锤式破碎机转子的 与 根据经验分别定为D、L。 m608、充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960964.2.2 进料口的尺寸根据结构形式可确定进料口的长度 L等于锤式破碎机转子的长度,进料口宽度可定为 B2Dmax。4.2.3 出料口的尺寸出料口的尺寸决定了物料粉碎后成品的颗粒大小,其尺寸主要由各个篦条之间的空隙控制,一般来说锤式破碎机破碎后的颗粒物大小是篦条空隙的 至 左右。1/534.2.4 锤子的质量计算因为锤头是通过圆柱定位销悬挂在转盘与转盘中间的,是动联接,所以锤头的自身质量对破碎效率与使用动能的多少有着相当大的影响。作为锤式破碎机主要工作零件的锤头,其质量数值直接影响工作的质量,是否能将物料破碎达标,当质量数值过低时,就无法将物料破碎到要求的大小,当质量数值过大时,会消耗大量的能量,因质量大引起的巨大离心力会影响部件的使用寿命,且经济性较差。当破碎机在工作时,锤子随着锤盘以一定转速高速旋转,锤头的线速度较大,拥有较大的动能,当与物料碰撞后,传递给物料一部分能量,因为能量守恒的,所以锤子的能量会减小,从而线速度会降低,线速度的降低量不能太高,降低的过高会影响工作的能力及效率,一般速度的降低量在 与 之间属于合理损失,根40%6据这个损失量可得公式(4-4)(4-4)12).(VV式中: 打击物料后线速度(m/s)2V 打击物料前线速度(m/s)1由能量守恒原理可推出公式(4-5)(4-5)mv12式中: m(kg)、量 最大物料块的质量(kg)其中 仅是物料与锤头撞击的质量,实际操作过程中锤头的质量需要根据打击物料的质量转动惯量与锤头自身质量转动惯量两个数值相等的原则来质量代换 2可得公式(4-6)(4-6)20rm式中: r ()、 0 充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960970m 锤头实际质量(kg)充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960985 传动装置的选择计算一般在锤式破碎机转轴端部加装飞轮或采用大质量带轮来提高工作效率与经济性,保证破碎时锤头的线速度降低量不至于过大,防止电机尖峰负荷过高而降低电机寿命。5.1 传动方式的选择与计算本设计准备选定的传动方式是 带传动,这种传动方式比较紧凑,并且传动效V率相对于平带要高,在传动过程中的平稳性高,还可以起到一定保护机器部件的功能。这种传动方式在选择时,由于带是标准件,第一步确定的应是带轮,根据带轮的基准直径来在带的标准中选择适用的带。在本设计中带轮的基准直径主要取决于选定的电机,故根据之前对机器所需电机的功率与旋转速度的计算,选择匹配的电机额定工作的功率在 ,转速达 ,其中当带满负载时转速可达45Kw30r/min, 三相异步电动机。2970r/min2YM根据主轴转速在限定 至 转每分钟之间,可根据的选择的电机将小带轮91的基准直径定为 ,小带轮选定之后,根据小带轮的基准直径与传动的比率可160以算出大带轮的基准直径在 左右,再根据这个数值在带轮的标准选择系列中475选择,最终选择大带轮的基准直径为 。m大带轮与小带轮确定之后,确定所需的带的型号与带的数量。方法如下:5.1.1 选择带型计算功率公式见(5-1)(5-1)pkAc式中 。p率、 工况系数。Ak根据表 可查得工况系数 取值为 。1-5Ak1.4K、 -5KA空载、轻载启动 重载启动每天工作小时数工况16 16载荷变动较大斗式提升机 磨粉机 振动筛 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6载荷变动很大 破碎机 磨碎机 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196099确定了工况系数 之后,可以算出计算功率为 ,根据这个数值在下表Ak63KW中选择带型,最终确定带型为 A 型。2-5 、V 2-55.1.2 确定带的根数根据选定的 型 带、小带轮基准直径 转速约在 、与传动的AV160m280r/min速比,查表可得一下数据:基本额定功率 的值取为 ,长度系数 的值取为 ,包角系数 的值取1P4.0KWl.9K为 ,单根 V 带的基本额定功率的增量 的值取为 。0.935 1P.34KW根据公式可计算出带根数为 ,见(5-2)6=z(5-2)lac)(15.2 飞轮的设计飞轮是用来把动能储存起来,防止在破碎过程中锤头与物料碰撞时圆周线速度降低过大,同时也防止电机的尖峰负荷过大,从而保证机器正常运作,提高工作的效率,机器运作的经济性。本设计飞轮采用腹板式。具体的飞轮在这里不做细致介绍,选择常见的飞轮即可,只要满足其功用即可。飞轮简图 1-5、充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960910、 1-5充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609116 主要结构设计6.1 锤头的设计计算锤式破碎机的主要工作部件是锤头,锤头直接影响机器的工作能力,锤头选择什么样形状,选择什么什么材质,锤头的整体质量多大均是影响机器工作能力的重要因素。之后的章节中有对锤的细致的介绍,介绍内容主要包括对锤头的改进方案以及整体结构的设计。本设计是中小型锤式破碎机,设计中选择的锤头是中型锤头。锤头使用的什么材料对机器而言是相当重要的,主要根据工作时的要求及工况来选择锤头的材料。本次设计的锤式破碎机将要处理的物料硬度等级在中等左右,所以根据经验可以用锰元素含量较高的钢铸造或者采用含碳元素较高的钢锻造或者铸造。可以使用锰含量较高合金钢或者在工作表面涂比较耐磨的硬质合金的方法来提高锤头的耐磨性。当使用材料是铬含量较高的钢铸造时,耐磨性是使用普通材料的数倍。6.2 转盘的设计计算本设计中与每根销轴铰接的锤头有八个,锤头通过销轴挂在转盘上,每个锤头的两侧均有一个转盘,共有九个转盘,其中两端的转盘与中间的转盘有不同的设计,一个采用轴肩做轴向定位,另一个采用的螺母进行锁紧。转盘上的孔均是均匀分布,有一定同心度要求。锤头的两侧不与转盘直接接触,中间有用于保护转盘侧面的类似于轴套的套隔,保证锤头与转盘端面轴向有一定的间隙。转盘直径的大小是根据转子直径大小进行选定的。本设计中选定转子的直径是 ,因此在设计时转盘850m的大小时选定的直径为 ,整数可以保证在加工的精度与加工的方便性。销轴560m孔距离转盘边缘的距离是根据保证载荷与强度的前提下进行选取的,销轴孔与锤头上的孔大小基本上是一样的。转盘通过键联接来保证在主轴上的周向定位,由于工作时转速高且冲击力较大,对于键的强度与主轴上键槽的深度要满足机器工作要求。为了保证运动的平稳性,转盘与转盘之间在主轴上设置有轴套。转盘的结构见下 1-6、充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960912、 1-66.3 主轴设计6.3.1 主轴材料选择一般情况下轴所采用的材料是碳素钢或者合金钢,有的也使用圆钢,也就是使用轧制的圆钢或者锻件。在几中材料中,碳素钢最为经济,并且同等状况下出现应力集中较少,对于耐磨性与抗疲劳强度的提升方法比较简单,一般直接使用普通热处理或者化学热处理即可。所以本设计中轴的材料选择的是 45 号碳素结构钢。6.3.2 主轴最小直径与长度估算轴上每一段的载荷决定了,轴的每一段的直径,由于支反力作用点无法确定,所以不能直接将弯矩的大小以及弯矩的分布情况确定,由于轴上零件的安装也对轴每段直径有要求,所以轴每段的直径并不能直接根据载荷来定。一般情况下对于轴直径的确定需要依据扭矩初步对轴的最小直径进行估算然后依次确定轴直径的大小,保证工作能力及安装的便利性。6.3.3 主轴弯矩扭矩合成强度计算在对主轴结构的大体设计完成之后,再对草图进行微小的修正之后就可以进行强度的计算。主轴是否能满足工作条件的要求主要是主轴的强度决定的,强度不够的主轴会发生变形甚至断裂等情况,接下来将对主轴的弯矩扭矩合成强度进行细致的分析计算 1。主轴简 如下2-6、充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960913、 2-61、首先做出主轴的计算力学模型,主轴上的零件给主轴带来了不同程度的载荷,将不同的载荷集中至一点表示然后进行计算,集中点取该载荷分布轴段的中点,对于绘制强度计算简图时,对主轴上的零件受力情况进行分析将空间力分解成轴向与周向的力,与平面力进行合成,然后求反力。详情 。3-6主轴力及力矩分析图3-6、充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609142、根据上面分析绘制弯矩图,弯矩 主要有水平弯矩 与垂直弯矩 构成,MHFM根据弯矩的公式(6-1)(6-1)2VH最终绘制出弯矩图 3-6、3、在弯矩图绘制之后绘制出的扭矩图 4-6、 4-64、弯矩图与扭矩图绘制之后,根据公式(6-2)计算出计算弯矩 。绘制计cM算弯矩图 3-6、= (6-2)cM22T式中: 。 、根据回转的切应力情况不同有不用的取值,静应力、脉动循环变应力、对称循环变应力分别取值为 。10.635、在对主轴的计算弯矩分析过后,依据第三强度理论针对一些危险断面进行必要的强度校核。计算弯应力公式见(6-3)(6-3)式中: 轴的抗弯截面系数( )。W3m轴的许用弯曲应力( )。1MpI摘要在各类基础建设中会用到大量的石块、沙粒,第一代的破碎机是在各种动力机械技术较为成熟后逐渐制造出来的,比如:蒸汽机技术、电动机技术。破碎机的作用是对破碎料进行破碎使其变成一定尺寸的机器,破碎机的研发,生产效率有了相当大的提高,生产效率提高且安全性能也提高了。锤式破碎机一般会根据有多少个转子分为拥有一个转子的锤式破碎机与拥有两个转子的锤式破碎机,根据转盘上锤头的排数可以分为一排锤头的锤式破碎机和多排锤头的锤式破碎机,根据转子拥有的转向个数分为单转向不可逆式锤式破碎机和双转向可逆式锤式破碎机。还有结构较为简单的锤式破碎机,例如:十字粉碎机,链环式碎煤机等。本设计的内容主要是,在对机器整体设计初步完成之后,对机器中较为重要的零部件的创新、位置确定、装卸等问题与对机器中一些零部件强度校核与试验的研究。其中单附章节,对锤头寿命延长进行细致的分析。每个个零部件的研发设计,都会包括选择材料、确定尺寸、确定加工方案,满足结构工艺性,及与其他部件之间的配合问题等。校核强度是使用相关公式,对主要部分进行解析、查表、查表、作图等。在整体的安装与工作开始到工作结束过程中进行检查,并同时对维修与保险装置进行检查,本设计的后半部分主要是对机器中主要零件加工时的精度与所使用公差类型、数值的选择的分析,保证最后设计出的破碎机具有可靠性与经济性的双重优势。 关键词:锤式破碎机;公差;强度;锤头IIAbstractA large number of stones and sand grains will be used in all kinds of infrastructure construction. The first generation of crusher is made gradually after the maturing of various power and machinery technology, such as steam engine and motor technology.The function of the crusher is to break the crushing material into a certain size machine. The crushers R & D, the production efficiency has been greatly improved, the production efficiency is improved and the safety performance is also improved. A hammer crusher is usually divided into a hammer crusher with a rotor and a hammer crusher with two rotors on the basis of the number of rotors. According to the number of hammer heads on the turntable, a hammer crusher and a hammer crusher with multiple rows of hammers can be divided into a single steering irreversible number according to the steering number of the rotors. Hammer crusher and double steering reversible hammer crusher. There are also simple Hammer Crushers, such as cross grinder, chain type coal crusher, etc.The main content of this design is to study the innovation, position determination, loading and unloading of the more important parts in the machine and the strength checking and test of some parts in the machine after the overall design of the machine is completed. Among them, the single attached chapter is a detailed analysis of the prolongation of the life of the hammer. The research and design of each component will include the selection of material, the determination of the size, the determination of the processing scheme, the technical nature of the structure, and the coordination with other components. Checking strength is to use relevant formulas to parse, look up, look up and map out the main parts. The final part of this design is mainly the analysis of the precision of the main parts in the machine and the selection of the type of tolerance and the value of the tolerances used in the machine, which ensures the reliability of the final crusher. The dual advantages of the economy.Keywords: Hammer crusher tolerance Strength HammerheadIII目 录摘要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 破碎机械的发展 .11.2 理论发展 .12 锤式破碎机原理及特点 .22.1 锤式破碎机的工作原理 .22.2 锤式破碎机的特点 .22.2.1 优点 .22.2.2 缺点 .23 破碎机主体设计 .33.1 壳体 .33.2 转子 .33.3 转轴 .33.4 碰撞板 .33.5 锤头 .33.6 篦条 .43.7 间隙调整 .43.8 设定参数 .44 参数选择与计算 .54.1 主参数计算选择 .54.1.1 主轴转速选择 .54.1.2 生产率的计算 .54.1.3 电动机功率计算 .54.2 结构尺寸计算选择 .54.2.1 转子的直径和长度 .54.2.2 进料口的尺寸 .64.2.3 出料口的尺寸 .64.2.4 锤子的质量计算 .65 传动装置的选择计算 .75.1 传动方式的选择与计算 .75.1.1 选择带型 .75.1.2 确定带的根数 .85.2 飞轮的设计 .8IV6 主要结构设计 .106.1 锤头的设计计算 .106.2 转盘的设计计算 .106.3 主轴设计 .116.3.1 主轴材料选择 .116.3.2 主轴最小直径与长度估算 .116.3.3 主轴弯矩扭矩合成强度计算 .116.3.4 校核主轴疲劳强度 .136.4 轴承的设计 .146.4.1 材料的选择 .146.4.2 轴承类型选择 .156.4.3 轴承工作时的位移 .156.5 箱体结构及相关设计 .166.5.1 制造方法 .166.5.2 截面形状选择 .167 专题设计 .177.1 锤头结构的改进 .177.2 锤头寿命的延长 .177.3 锤头材料选择分析 .187.3.1 使用高锰钢的缺点 .187.3.2 元素含量的影响 .188 公差与配合 .198.1 配合的选择 .198.1.1 配合的方式 .198.1.2 配合方式的选择 .198.2 尺寸公差的选取 .198.3 形位公差 .198.3.1 形位公差种类选择 .198.3.2 形位公差的值选择 .199 操作与维护 .219.1 操作 .219.1.1 启动前的操作 .219.1.2 启动后的操作 .219.1.3 停止后的操作 .219.2 维护 .21V10 锤式破碎机的三维立体视图 .2210.1 锤式破碎机总体三维视图 .2210.2 锤式破碎机各零件三维视图 .23结论 .30致谢 .31参考文献 .3211 绪论1.1 破碎机械的发展破碎机历经几个时代的变迁,破碎能力一步一步的优化提升,机械化程度与智能化程度也越来越高,最早的破碎机械出现在西方,西方工业革命时期破碎机械诞生。最早的破碎机械是由美国科学家布莱克创在出来的,第一代破碎机械是颚式破碎机,主要组成结构是双肋板式。在二战时期,由于战争人类对破碎机械的性能需求更大了,黑德森博士发明了第一台利用冲击作用使物料破碎的反击式破碎机,这台破碎机的重要部件是板锤,板锤直接固定在旋转圆盘上,在工作时板锤高速旋转,有较高的线速度,物料进入后会被板锤高速击飞,击飞后撞在反击板上实现破碎功能。这种破碎机械的优点较为突出,大大提高了工作的效率,对能量的损耗大大降低,连续工作时间长,产量相对于其他种破碎机械较高,并且破碎后的产品质量高,颗粒大小较为均匀。这台反击式破碎机的发明为破碎机日后的发展奠定了坚实的基础。第一台锤式破碎机约是 年发明的,作为工作元件的锤头以动联接的方式与1895回转圆盘联接,工作时以很大的线速度与物料相撞,从而破碎物料,破碎后的物料由控制成品物料颗粒大小的篦条间隙排除,锤式破碎机按转子主要分为一个转子的锤式破碎机与两个转子的锤式破碎机。一个转子的锤式破碎机又可以根据转子旋转方向可以分为不可逆锤式破碎机与可逆锤式破碎机。一般情况下,物料出入破碎机械的颗粒度大小对比分为以下三大类,如下表1-所示。 、 1-类别 入料粒度 出料粒度粗碎 903 350、1中碎 52细碎 11.2 理论发展进行破碎时,当打击力对物料做的有用功大于物料自身的内聚力时,物料才能破碎。由于物料破碎时需吸收一定的功,破碎后的成品物料的潜能相对于未破碎前的物料潜能有所增加。当下人们主要从面积学、裂缝学、体积学等方面研究物料吸收的功与潜能二者的关联。22 锤式破碎机原理及特点2.1 锤式破碎机的工作原理把物料投入破碎机中后,飞速回转的锤头与物料之发生撞击,物料受到锤头巨大的冲击而破碎,由于与飞速回转的锤头发生了撞击,获得了一定的动能,高速飞向篦条与壳体内部衬板与之碰撞实现二次粉碎。二次粉碎之后,颗粒较小的物料会直接从篦条的缝隙中直接排出,而颗粒较大的物料会在与篦条与壳体内部衬碰撞时被弹回,进行再一次的粉碎。破碎时物料与物料之间也会发生相互撞击,造成破碎的效果。2.2 锤式破碎机的特点2.2.1 优点锤式破碎机结构较为简单,紧凑的尺寸并且自身重量较小,与其他形式破碎机相比在对物料粉碎过程中消耗的能量较小。工作的效率高于其他形式破碎机,拥有极高的破碎比例,单转子的破碎比例一般可达 ,形成的颗粒物比较均匀,主15、0要是立方体,破碎过度的情况较少发生,可以连续工作并能保证工作的可靠性,由于结构简单维修保养比较方便,对易损件的检查与换装较为方便。2.2.2 缺点锤式破碎机的主要零件在工作时磨损与其他形式机器相比较高,比如:锤头、篦条、衬板、转盘、转子等,尤其是物料的硬度比较高时会加剧这种磨损。对破碎物料有要求:1、不可以对不容易破碎的金属块进行破碎,物料中掺杂了金属块容易引起事故的发生。2、当对含水量大于 或者有粘土的物料破碎时,破碎的物料会12%结块堵塞出料口,使生产效率大幅度降低,并加快主要部件的磨损,降低其使用寿命。33 破碎机主体设计本设计是 破碎机,主要部件是:一个单向转轴转子和多个锤头PC608组成的多排锤。主要构成是:壳体、转子、主轴等。3.1 壳体壳体由下机座、上盖板、左右侧壁组成,主要联接方式是螺纹联接,进料口设置在上方,壳体内有用锰钢制成的耐磨衬板,且耐磨衬板更换方便。壳体下方用脚螺栓固定在水泥混凝土上,方便了后期的调整与检修,同时能使篦条方便的更换。为提高检修与装卸锤头的便利性,在壳体的两侧留有用于检修的孔,大大提高了工作的可靠性。3.2 转子锤架(转盘)与主轴通过销轴连接在一起构成了转子,转盘上设有均匀分布的个孔,与圆柱定位销配合将锤头挂在转盘与转盘中间,悬挂 排锤头共 个。使6 84用锁紧螺母对销轴端部进行固定,有效的防止锤架与锤头沿着轴线方向移动,转子是通过滚动轴承与壳体联接的,并且,在主轴的一端装有飞轮,使转子旋转时可以储存能量,提高工作的效率。3.3 转轴转轴是转子的主要支撑部件,采用具有高强度高韧性的材料制成可以承受各种冲击,由于是圆形的截面,因此,采用键联接与其他零件联接。3.4 碰撞板布置了两块碰撞板,外形是折线。安装方式一个采用不可动的联接,一个采用可动的联接。可动联接是由壳体上的螺杆控制,方便调整。3.5 锤头作为整个机器的主要工作器件,材料、形状、大小等几个方便均有特殊要求,直接关系到生产能力以及效率。破碎不同的物料对锤头的要求不同,一般锤头的生产方式是锻造或者是铸造,一般锤头材料选择有高碳钢或高猛钢,有特殊耐磨性要求的锤头一般会涂装硬质合金或材料使用高铬铸铁铸造。具体形状 、1-34、 1-33.6 篦条篦条采用与转子转向垂直的布置方式,与旋转的锤头顶面有一定的间隙,篦条之间的缝隙决定了物料破碎最终的颗粒物大小,破碎后小于其缝隙的物料才能通过篦条进入出料口,篦条是由锰钢铸造形成的具有梯形截面的钢条,每组钢条具有相同的尺寸。篦条会发生变形和断裂,通常是由于物料的硬度过高,常见的是物料中夹杂着不易破碎的金属体。3.7 间隙调整通过配备凸轮装置来实现篦条与转子之间间隙的调整,同时使用棘轮机构使间隙实现有级调整。3.8 设定参数设定的参数主要为:1、锤式破碎机要求可以对 吨的物料进行长时间连302续破碎工作;2、主轴转速在 以上在 以下;3、原始物料颗粒度大90r/min1r/in小在 之内; 4、破碎后的物料颗粒度大小在 以内;5、可以对湿度 以0mm9%下的物料进行破碎;6、物料的破碎等级达到中、细等级。54 参数选择与计算4.1 主参数计算选择4.1.1 主轴转速选择主轴的转速根据工作时锤头的线速度来计算,加工物料的种类和工作的效率以及锤头的寿命均与锤头线速度有关。公式见(4-1)(4-1)DVn60min/r式中: V、s、 转子的直径( )D根据经验可知中型与小型锤式破碎机每分钟转速在 以上 以下,线速度750r1r每秒在 与 之间,较高的线速度加工出的物料颗粒度越小,同时降低了篦条、25m70衬板、锤头寿命,耗能增高。高速度对零件间的装备精度及单个零件的加工精度要求也随之提高,所以综合考虑在选择线速度时以能保证物料破碎颗粒大小偏低的线速度。4.1.2 生产率的计算填装物料的颗粒大小、成品颗粒度大小、主轴转速、物料的种类、机器的结构等均是影响生产率的因素。根据经验公式见(4-2) (3045)QDL:(4-2)式中: Q 生产率( )ht/ 物料的密度( )3mD 转子直径( )L 转子长度( )4.1.3 电动机功率计算物料的颗粒大小、物料的种类、转子的线速度、粉碎的比例、生产率影响电动机的功率消耗,至今未有一个准确的公式,根据实际操作经验与生产数据来计算功率。经验公式见(4-3)(4-3)LnKDP2式中: 经验系数K由于本设计机器为中小型所以经验系数 的值大于 小于0.1.54.2 结构尺寸计算选择4.2.1 转子的直径和长度本设计中小型锤式破碎机转子的 与 根据经验分别定为D、L。 m608、64.2.2 进料口的尺寸根据结构形式可确定进料口的长度 L等于锤式破碎机转子的长度,进料口宽度可定为 B2Dmax。4.2.3 出料口的尺寸出料口的尺寸决定了物料粉碎后成品的颗粒大小,其尺寸主要由各个篦条之间的空隙控制,一般来说锤式破碎机破碎后的颗粒物大小是篦条空隙的 至 左右。1/534.2.4 锤子的质量计算因为锤头是通过圆柱定位销悬挂在转盘与转盘中间的,是动联接,所以锤头的自身质量对破碎效率与使用动能的多少有着相当大的影响。作为锤式破碎机主要工作零件的锤头,其质量数值直接影响工作的质量,是否能将物料破碎达标,当质量数值过低时,就无法将物料破碎到要求的大小,当质量数值过大时,会消耗大量的能量,因质量大引起的巨大离心力会影响部件的使用寿命,且经济性较差。当破碎机在工作时,锤子随着锤盘以一定转速高速旋转,锤头的线速度较大,拥有较大的动能,当与物料碰撞后,传递给物料一部分能量,因为能量守恒的,所以锤子的能量会减小,从而线速度会降低,线速度的降低量不能太高,降低的过高会影响工作的能力及效率,一般速度的降低量在 与 之间属于合理损失,根40%6据这个损失量可得公式(4-4)(4-4)12).(VV式中: 打击物料后线速度 (m/s)2V 打击物料前线速度(m/s)1由能量守恒原理可推出公式(4-5)(4-5)mv12式中: m(kg)、量 最大物料块的质量(kg)其中 仅是物料与锤头撞击的质量,实际操作过程中锤头的质量需要根据打击物料的质量转动惯量与锤头自身质量转动惯量两个数值相等的原则来质量代换 2可得公式(4-6)(4-6)20rm式中: r ()、 0 70m 锤头实际质量(kg)85 传动装置的选择计算一般在锤式破碎机转轴端部加装飞轮或采用大质量带轮来提高工作效率与经济性,保证破碎时锤头的线速度降低量不至于过大,防止电机尖峰负荷过高而降低电机寿命。5.1 传动方式的选择与计算本设计准备选定的传动方式是 带传动,这种传动方式比较紧凑,并且传动效V率相对于平带要高,在传动过程中的平稳性高,还可以起到一定保护机器部件的功能。这种传动方式在选择时,由于带是标准件,第一步确定的应是带轮,根据带轮的基准直径来在带的标准中选择适用的带。在本设计中带轮的基准直径主要取决于选定的电机,故根据之前对机器所需电机的功率与旋转速度的计算,选择匹配的电机额定工作的功率在 ,转速达 ,其中当带满负载时转速可达45Kw30r/min, 三相异步电动机。2970r/min2YM根据主轴转速在限定 至 转每分钟之间,可根据的选择的电机将小带轮91的基准直径定为 ,小带轮选定之后,根据小带轮的基准直径与传动的比率可160以算出大带轮的基准直径在 左右,再根据这个数值在带轮的标准选择系列中475选择,最终选择大带轮的基准直径为 。m大带轮与小带轮确定之后,确定所需的带的型号与带的数量。方法如下:5.1.1 选择带型计算功率公式见(5-1)(5-1)pkAc式中 。p率、 工况系数。Ak根据表 可查得工况系数 取值为 。1-5Ak1.4K、 -5KA空载、轻载启动 重载启动每天工作小时数工况16 16载荷变动较大斗式提升机 磨粉机 振动筛 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6载荷变动很大 破碎机 磨碎机 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.89确定了工况系数 之后,可以算出计算功率为 ,根据这个数值在下表Ak63KW中选择带型,最终确定带型为 A 型。2-5 、V 2-55.1.2 确定带的根数根据选定的 型 带、小带轮基准直径 转速约在 、与传动的AV160m280r/min速比,查表可得一下数据:基本额定功率 的值取为 ,长度系数 的值取为 ,包角系数 的值取1P4.0KWl.9K为 ,单根 V 带的基本额定功率的增量 的值取为 。0.935 1P.34KW根据公式可计算出带根数为 ,见(5-2)6=z(5-2)lac)(15.2 飞轮的设计飞轮是用来把动能储存起来,防止在破碎过程中锤头与物料碰撞时圆周线速度降低过大,同时也防止电机的尖峰负荷过大,从而保证机器正常运作,提高工作的效率,机器运作的经济性。本设计飞轮采用腹板式。具体的飞轮在这里不做细致介绍,选择常见的飞轮即可,只要满足其功用即可。飞轮简图 1-5、10、 1-5116 主要结构设计6.1 锤头的设计计算锤式破碎机的主要工作部件是锤头,锤头直接影响机器的工作能力,锤头选择什么样形状,选择什么什么材质,锤头的整体质量多大均是影响机器工作能力的重要因素。之后的章节中有对锤的细致的介绍,介绍内容主要包括对锤头的改进方案以及整体结构的设计。本设计是中小型锤式破碎机,设计中选择的锤头是中型锤头。锤头使用的什么材料对机器而言是相当重要的,主要根据工作时的要求及工况来选择锤头的材料。本次设计的锤式破碎机将要处理的物料硬度等级在中等左右,所以根据经验可以用锰元素含量较高的钢铸造或者采用含碳元素较高的钢锻造或者铸造。可以使用锰含量较高合金钢或者在工作表面涂比较耐磨的硬质合金的方法来提高锤头的耐磨性。当使用材料是铬含量较高的钢铸造时,耐磨性是使用普通材料的数倍。6.2 转盘的设计计算本设计中与每根销轴铰接的锤头有八个,锤头通过销轴挂在转盘上,每个锤头的两侧均有一个转盘,共有九个转盘,其中两端的转盘与中间的转盘有不同的设计,一个采用轴肩做轴向定位,另一个采用的螺母进行锁紧。转盘上的孔均是均匀分布,有一定同心度要求。锤头的两侧不与转盘直接接触,中间有用于保护转盘侧面的类似于轴套的套隔,保证锤头与转盘端面轴向有一定的间隙。转盘直径的大小是根据转子直径大小进行选定的。本设计中选定转子的直径是 ,因此在设计时转盘850m的大小时选定的直径为 ,整数可以保证在加工的精度与加工的方便性。销轴560m孔距离转盘边缘的距离是根据保证载荷与强度的前提下进行选取的,销轴孔与锤头上的孔大小基本上是一样的。转盘通过键联接来保证在主轴上的周向定位,由于工作时转速高且冲击力较大,对于键的强度与主轴上键槽的深度要满足机器工作要求。为了保证运动的平稳性,转盘与转盘之间在主轴上设置有轴套。转盘的结构见下 1-6、12、 1-66.3 主轴设计6.3.1 主轴材料选择一般情况下轴所采用的材料是碳素钢或者合金钢,有的也使用圆钢,也就是使用轧制的圆钢或者锻件。在几中材料中,碳素钢最为经济,并且同等状况下出现应力集中较少,对于耐磨性与抗疲劳强度的提升方法比较简单,一般直接使用普通热处理或者化学热处理即可。所以本设计中轴的材料选择的是 45 号碳素结构钢。6.3.2 主轴最小直径与长度估算轴上每一段的载荷决定了,轴的每一段的直径,由于支反力作用点无法确定,所以不能直接将弯矩的大小以及弯矩的分布情况确定,由于轴上零件的安装也对轴每段直径有要求,所以轴每段的直径并不能直接根据载荷来定。一般情况下对于轴直径的确定需要依据扭矩初步对轴的最小直径进行估算然后依次确定轴直径的大小,保证工作能力及安装的便利性。6.3.3 主轴弯矩扭矩合成强度计算在对主轴结构的大体设计完成之后,再对草图进行微小的修正之后就可以进行强度的计算。主轴是否能满足工作条件的要求主要是主轴的强度决定的,强度不够的主轴会发生变形甚至断裂等情况,接下来将对主轴的弯矩扭矩合成强度进行细致的分析计算 1。主轴简 如下2-6、13、 2-61、首先做出主轴的计算力学模型,主轴上的零件给主轴带来了不同程度的载荷,将不同的载荷集中至一点表示然后进行计算,集中点取该载荷分布轴段的中点,对于绘制强度计算简图时,对主轴上的零件受力情况进行分析将空间力分解成轴向与周向的力,与平面力进行合成,然后求反力。详情 。3-6主轴力及力矩分析图3-6、142、根据上面分析绘制弯矩图,弯矩 主要有水平弯矩 与垂直弯矩 构成,MHFM根据弯矩的公式(6-1)(6-1)2VH最终绘制出弯矩图 3-6、3、在弯矩图绘制之后绘制出的扭矩图 4-6、 4-64、弯矩图与扭矩图绘制之后,根据公式(6-2)计算出计算弯矩 。绘制计cM算弯矩图 3-6、= (6-2)cM22T式中: 。 、根据回转的切应力情况不同有不用的取值,静应力、脉动循环变应力、对称循环变应力分别取值为 。10.635、在对主轴的计算弯矩分析过后,依据第三强度理论针对一些危险断面进行必要的强度校核。计算弯应力公式见(6-3)(6-3)式中: 轴的抗弯截面系数( )。W3m轴的许用弯曲应力( )。1Mpa的值查表可知为 a60由于本设计中主轴是拥有单个键槽的形式,所以公式为(6-4)= (6-4)WTWdtbd3231.0具体载荷分析 3-6、6.3.4 校核主轴疲劳强度采用含碳量 0.45%的钢作为主轴的材料,做调制热处理后材料性能可达到, , 。采用两种不同的循环应力对主轴进行不同程Mpa30719m0N5 =6115度的测试, 与 两种循环应力分别测试 与 。根据上Mpa501pa4024105述数据可对主轴的安全系数进行计算。再采用 的循环应力对主轴进行Mpa350测试,记录主轴在此种应力下完后工作的次数,这个次数可作为主轴使用寿命的估量值。根据公式(6-5)(6-5)54.0410951059 9546 mzimisnNK根据公式(6-7)对主轴的安全系数进行计算(6-7)14.50371sckS又由公式(6-8)进行以下计算696101 1025.5037mN(6-8) 202 6964.m3103696105.3075=1 3214Nn依据以上计算可以求出 6 65641097. 107.5.05 n由此可知在 的循环应力之下主轴可以工作 次不损坏,实Mpa3 69.际的值应根据公式(6-9)进行换算(6-9)2.7.0iNn计算结果为 次0.57612.83 61166.4 轴承的设计一般情况下使用的轴承均是滚动轴承,滚动轴承绝大多数是标准件,我们只需根据设计机器的需求在滚动轴承的标准中选择对应适合的轴承即可。6.4.1 材料的选择一般情况下滚动轴承采用铬钢制造内外圈与滚动体,经过热处理之后的硬度大多在 以上。一般会经过 摄氏度的回火热处理,不影响硬度的工作温度一般hrc6
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