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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
1 緒論
1.1 破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用
隨著國內(nèi)基本建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國的建設(shè)機(jī)械市場(chǎng)已經(jīng)成為國際設(shè)備制造商關(guān)注的焦點(diǎn)，破碎機(jī)械行業(yè)也不例外，外資的進(jìn)入，進(jìn)一步加劇了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)程度，國內(nèi)破碎機(jī)械企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)的大潮中取得先機(jī)，其首要問題就是要提高現(xiàn)有破碎設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)含量，盡快縮小與國外先進(jìn)水平的差距，創(chuàng)造自己的品牌，爭(zhēng)取市場(chǎng)主動(dòng)。國內(nèi)外破碎機(jī)械存在差距的原因很多，其中市場(chǎng)需求不同是造成差距的客觀原因，由于國際市場(chǎng)上優(yōu)秀的破碎設(shè)備制造商集中在歐美地區(qū)，那里大規(guī)模的基本建設(shè)階段已過去，市場(chǎng)對(duì)砂石料的需求不多，且環(huán)保要求又高，勢(shì)必形成砂石場(chǎng)高度集中以大規(guī)模生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，幫所需破碎設(shè)備規(guī)格大、自動(dòng)化程試想高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。滿足這樣的市場(chǎng)需求發(fā)展的破碎設(shè)備與國內(nèi)產(chǎn)品不大一樣，而我們正處于大規(guī)模的基本建設(shè)時(shí)期，各地對(duì)砂石料的需求劇增，引起投資砂石場(chǎng)熱，遍地開花的砂石場(chǎng)往往規(guī)模小，只求上馬快、投資少，供不應(yīng)求的市場(chǎng)使粗制濫造、技術(shù)水平低下、耗能高、污染環(huán)境嚴(yán)重的產(chǎn)品紛紛進(jìn)入，而這些設(shè)備往往只能以低價(jià)來占領(lǐng)市場(chǎng)，因此與國際上先進(jìn)水平差距明顯。國際上專業(yè)的立軸沖擊式破碎機(jī)制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不僅僅是硬質(zhì)合金（碳化鎢）和高鉻鑄鐵。陶瓷材料不但可耐較高的溫度，而且有特別好的抗腐蝕性，因而在帶有相當(dāng)溫度的物料高速?zèng)_擊時(shí)耐磨性能良好。國內(nèi)的立軸立軸沖擊式破碎機(jī)目前采用硬質(zhì)合金和高鉻鑄鐵材料，質(zhì)量不穩(wěn)定，易腐蝕和磨損，且易被金屬件擊碎，由于砂石場(chǎng)使用的破碎設(shè)備國內(nèi)外產(chǎn)品差距明顯，故國內(nèi)高端市場(chǎng)，如規(guī)模較大的砂石場(chǎng)仍是進(jìn)口的設(shè)備占多數(shù)。
??? 因而近制就是測(cè)繪國外產(chǎn)品，以此作為更新?lián)Q代的主要手段，技術(shù)進(jìn)步甚慢。目前國內(nèi)的破碎機(jī)械制造商無論國有企業(yè)還是民營企業(yè)，在科技開發(fā)上的投入不足是產(chǎn)品差距的主觀原因，既缺乏科研手段（例如幾乎沒有一家制造商具備巖石實(shí)險(xiǎn)室），又缺少先進(jìn)技術(shù)支撐，自主產(chǎn)權(quán)的開發(fā)力量十分薄弱。盡管國內(nèi)外破碎設(shè)備差距很大，但縱觀國外的破碎設(shè)備制造商由于本土市場(chǎng)日漸縮小，生產(chǎn)成本高，紛紛開拓本國以外的市場(chǎng)，而且作為傳統(tǒng)工業(yè)在資金、人才等方面獲得新的投入甚少，因此，近來年兼并重組頻繁，這種局面給國內(nèi)破碎機(jī)械制造商以很大的發(fā)展機(jī)遇，畢竟我國的制造成本較低，又有較好的重工業(yè)基礎(chǔ)，通過引進(jìn)國際上先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)學(xué)科研投入，一定能克服技術(shù)上的差距，使我國的破碎設(shè)備產(chǎn)品更好的進(jìn)入國內(nèi)外市場(chǎng)。
立軸錘式破碎機(jī)在吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和綜合國內(nèi)外同類破碎機(jī)技術(shù)，具有破碎效率高、破碎比大、磨損少、工作平穩(wěn)、能耗低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的節(jié)能型破碎設(shè)備。?同時(shí)對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研制成的新型細(xì)碎、粗磨產(chǎn)品，主要用于中、小型破碎水泥生料、熟料，用于建筑用砂、鐵礦石、砂巖、石膏、煤矸石、塊煤等其它中硬礦石的破碎。具有破碎比大、能耗少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便等特點(diǎn)。它不僅適用于中等硬度脆性物料（如石灰石、水泥熟料、石膏、硫鐵礦石、煤塊等多種物料）的破碎，還適用于建材、化工、冶金、礦山、電力、煤炭等工業(yè)部門的原料破碎系統(tǒng)。
1.2 破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)的分類
1.2.1 破碎機(jī)的分類
（1）按破碎作業(yè)的粒度要求分為：
中碎和細(xì)碎作業(yè)破碎機(jī)
（2）按結(jié)構(gòu)和工作原理分為：
顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)等。
（3）錘式破碎機(jī)分類：
單轉(zhuǎn)子（單軸式）和雙轉(zhuǎn)子（雙軸式）。
1.2.2 錘式破碎機(jī)的分類
（1）按回轉(zhuǎn)軸數(shù)分為：?jiǎn)无D(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子。
（2）按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分：不可逆式和可逆式。
（3）按錘頭的排列方式分：?jiǎn)闻攀胶投嗯攀健?
（4）按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式：固定錘式和活動(dòng)錘式。
1.3 錘式破碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
1.3.1 錘式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、自重較小，單位產(chǎn)品的功率消耗小。
（2）生產(chǎn)率高，破碎比大（單轉(zhuǎn)子式的破碎比可達(dá)i=10～15）,產(chǎn)品的粒度小而均勻，呈立方體，過度破碎現(xiàn)象少。
（3）工作連續(xù)可靠，維護(hù)修理方便。易損零部件容易檢修和拆換。
1.3.2 錘式破碎機(jī)的缺點(diǎn)
（1）主要工作部件，如：錘頭、襯板、轉(zhuǎn)子、圓盤等磨損較快。
（2）破碎腔中落入不易破碎的金屬塊時(shí)，易發(fā)生事故。
（3）含水量﹥12%的物料，或較多的粘土，出料處易堵塞使生產(chǎn)率下降，并增大能量損耗，以至加快了易損零部件的磨損。
2 立軸錘式破碎機(jī)的工作原理及破碎實(shí)質(zhì)
2.1 立軸錘式破碎機(jī)的工作原理
立軸上設(shè)置有多層錘頭，由進(jìn)料斗進(jìn)來的物料利用物料自重均勻喂入，在自由墜落過程中，首先被上層高速運(yùn)行的錘頭沖擊，物料被擊向反擊板，反擊板再將物料反彈向錘頭，隨物料的自重向錘頭與反擊板之間沖撞，物料與物料之間的沖撞，使物料粉碎，被粉碎的物料由底部出料斗排出機(jī)外。
2.2 立軸錘式破碎機(jī)的破碎實(shí)質(zhì)
2.2.1 破碎的目的和意義
（1）目的：在冶金、礦山、化工、水泥等工業(yè)部門，每年都有大量的原料和再利用的廢料都需要用破碎機(jī)進(jìn)行加工處理，如在選礦廠，為使礦石中的有用礦物達(dá)到單體分離，就需要用破碎機(jī)將原礦破碎到磨礦工藝所要求的粒度。磨機(jī)再將破碎機(jī)提供的原料磨至有用礦物單體分離的粒度。再如在水泥廠，須將原料破碎，以便燒成熟料，然后在將熟料用磨機(jī)磨成水泥。另外，在建筑和筑路業(yè)，需要用破碎機(jī)械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。在煉焦廠、燒結(jié)廠、陶瓷廠、玻璃工業(yè)、粉末冶金等部門，須用破碎機(jī)械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。
（2）意義：在化工、電力部門，破碎粉磨機(jī)械將原料破碎，粉磨，增加了物料的表面積，為縮短物料的化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間創(chuàng)造有利條件。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和資源的迅速減小，各部門生產(chǎn)中廢料的再利用是很重要的，這些廢料的再加工處理需用破碎機(jī)械進(jìn)行破碎。因此，破碎機(jī)械在許多部門起著重要作用。
2.2.2 破碎過程實(shí)質(zhì)
破碎過程，必須是外力對(duì)被破碎物料做功，克服它內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，才能發(fā)生破碎。當(dāng)外力對(duì)其做功，使它破碎時(shí)，物料的潛能也因功的轉(zhuǎn)化而增加。因此，功率消耗理論實(shí)質(zhì)上就是闡明破碎過程的輸入功與破碎前后物料的潛能變化之間的關(guān)系。為了尋找這種能耗規(guī)律和減小能耗的途徑。許多學(xué)者從不同的角度提供了若干個(gè)不同形式的破碎功耗學(xué)說。目前公認(rèn)的有：面積學(xué)說，體積學(xué)說等。
3 立軸錘式破碎機(jī)總體及主要參數(shù)設(shè)計(jì)
3.1型號(hào)LPX6錘式破碎機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的是單轉(zhuǎn)子、多排錘、不可逆式的電動(dòng)機(jī)下置式立軸錘式破碎機(jī)，型號(hào)為L(zhǎng)PX6 500。立軸錘式破碎機(jī)由上蓋、機(jī)殼、立軸轉(zhuǎn)子、底座和傳動(dòng)裝置組成。上蓋一側(cè)上面設(shè)有喂料口（進(jìn)料斗），中間設(shè)有轉(zhuǎn)子軸承座。機(jī)殼內(nèi)裝有可拆換的反擊板，中心立軸轉(zhuǎn)子安裝有數(shù)排對(duì)稱布置的打擊錘頭，傳動(dòng)裝置由異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)機(jī)座、張緊機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，同立軸轉(zhuǎn)子相連，底座下部設(shè)有出料口及料斗。破碎腔里面的破碎機(jī)構(gòu)采用單轉(zhuǎn)子多排錘可逆式，單轉(zhuǎn)子即一根主軸，多排錘頭通過連接裝置固定在主軸上，錘頭交錯(cuò)布置。而且錘頭的回轉(zhuǎn)采用可逆式，這樣能夠在錘頭遇到大的破碎阻力時(shí)，錘頭向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，減輕主軸的承載負(fù)荷，保護(hù)主軸不被損壞。里面的破碎襯板通過螺栓連接固定在筒體上。筒體和破碎機(jī)構(gòu)固定在底架上。
給定的原始條件及數(shù)據(jù)：
（1）設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)下置式立軸錘式破碎機(jī)，該破碎機(jī)可以將尺寸小于200×200×150的脆性建筑垃圾粉碎成尺寸小于8×8×8的碎塊。
（2）電動(dòng)機(jī)下置式立軸錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)；采用甩錘式結(jié)構(gòu)，結(jié)合可更換破碎板工作；產(chǎn)量為每小時(shí)6噸。
（3）共用9只甩錘，每只約7kg,轉(zhuǎn)速為750（r﹒p﹒m），旋轉(zhuǎn)直徑為500mm,啟動(dòng)時(shí)間為15秒。
根據(jù)給定的數(shù)據(jù)和條件，本次所采用的設(shè)計(jì)方案是電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)，它通過帶輪和皮帶將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，從而帶動(dòng)錘頭旋轉(zhuǎn)，來破碎物料。
電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：
電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1.機(jī)殼有進(jìn)料斗、上壓蓋、上筒體、下筒體、出料斗組成，各部分通過螺栓連接。上部的進(jìn)料斗采用對(duì)稱的雙口進(jìn)料，這樣可以在物料進(jìn)入破碎腔時(shí)，更多的物料進(jìn)行碰撞而破碎，減少了物料的粒度，從而也減輕了錘頭的工作量，減輕主軸的承載負(fù)荷，降低了電動(dòng)機(jī)的功率。下面的出料口采用單個(gè)出料口，使在卸料的過程中，大塊的物料能夠再次破碎降低粒度。
2.轉(zhuǎn)子由主軸、連接盤、螺栓等組成。連接盤上開有三個(gè)均勻分布的螺栓孔，錘頭通過螺栓、連接盤懸掛起來，連接盤中間通過套筒分開。
3. 主軸是支承轉(zhuǎn)子的主要零件，沖擊力由它來承受。因此，要求其材質(zhì)具有較高的韌性和強(qiáng)度。通常斷面為圓形，且有平鍵和其他零件連接。
4. 錘頭是主要的工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大的影響。因此，根據(jù)不同的進(jìn)料尺寸來選擇適當(dāng)?shù)腻N頭質(zhì)量。
5.篩板上的篩條排列形式是與錘頭的運(yùn)動(dòng)方向垂直的。與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑有一定的間隙的圓弧狀，合格的產(chǎn)品通過篩縫排出。篩條多為一組尺寸相等的鋼條。安裝時(shí)，插入上壓蓋和下筒體上的凹槽。篩條用焊接的方法焊接在篩條架上。
6.由于破碎機(jī)的傳動(dòng)不需要嚴(yán)格的傳動(dòng)比，且根據(jù)它的破碎特點(diǎn)，采用帶式傳動(dòng)。利用帶輪和傳動(dòng)帶（v帶）間的摩擦將動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī))的動(dòng)力傳遞給破碎機(jī)的主軸，帶動(dòng)錘頭進(jìn)行破碎。采用帶式傳動(dòng)，能緩和載荷沖擊吸震，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲;價(jià)格便宜；能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的傳動(dòng)。最重要的是在破碎機(jī)過載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，從而保護(hù)了主軸不被破壞。
3.2 電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算
根據(jù)給定的已知條件：轉(zhuǎn)速為750（r﹒p﹒m），旋轉(zhuǎn)直徑為500mm,啟動(dòng)時(shí)間15秒。
由公式:
式中 n----------------轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 （r.p.m）
根據(jù)角加速度：
t ------------------------ 啟動(dòng)時(shí)間 （s）
求得的加速度為：
r ------------------ 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)半徑 （mm）
主軸上受到的力：
m------------------------- 錘頭的質(zhì)量 （kg）
扭矩為：
由此計(jì)算出的功率：
式中 ---------------------- 總的傳動(dòng)效率
----------------- 帶的傳動(dòng)效率 0.92 0.97 取0.95
---------------- 滾子軸承的傳動(dòng)效率 取0.99
---------------- 圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率 取0.98
則軸的功率為：
式中 ------------------------ 破碎機(jī)的安全系數(shù)
--------------------- 軸承的載荷系數(shù) 1.8 3.0
--------------------- 帶的工況
----------------------- 軸承的載荷系數(shù) 1.8 3.0
由[1]表12-1中查得：
電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y 132M-4,額定轉(zhuǎn)速為 5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速時(shí)1440，質(zhì)量是81kg。
3.3 LPX6電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 轉(zhuǎn)子的直徑和長(zhǎng)度
已知條件：轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)直徑是500mm；
轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度計(jì)算如下：
因?yàn)樵撈扑闄C(jī)是用來破碎建筑垃圾的，查得水泥混凝土的密度是 1.8 2.45。由公式：
式中 V -------------------------- 破碎機(jī)的容積 （）
------------------------- 破碎機(jī)的流量 （）
已知電動(dòng)機(jī)的破碎能力是，即破碎機(jī)的每小時(shí)的流量是，則
設(shè)電動(dòng)機(jī)每5分鐘排放掉一腔的建筑垃圾，從而得：
式中 h -------------------------- 破碎腔的高度 （m）
解得： h=450 mm
3.3.2 進(jìn)料口的寬度
因?yàn)椴捎玫氖菍?duì)稱的雙進(jìn)料口，則一邊的進(jìn)料口的寬度和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)半徑相等。
3.3.3 排料口的尺寸
達(dá)到破碎粒度的物料通過筒體上的篩板和下筒體上的篩孔落下，篩板上的篩條間的尺寸和下筒體的篩孔尺寸由物料的粒度決定。
3.3.4 錘頭的質(zhì)量
已知每只錘頭的質(zhì)量是7kg，共有9只錘頭，則采用三排錘頭，每排三只。
4 LPX6型電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
通常軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分，一個(gè)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)是工作能力計(jì)算。后者主要是指強(qiáng)度計(jì)算。
主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造、工藝等方面的要求，合理確定出其結(jié)構(gòu)和尺寸，軸的工作能力的計(jì)算不僅指軸的強(qiáng)度計(jì)算，還有剛度、穩(wěn)定性等方面的計(jì)算，當(dāng)然大多數(shù)情況下，只需要對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算即可。因?yàn)槠涔ぷ髂芰σ话阒饕Q于軸的強(qiáng)度。此時(shí)只做強(qiáng)度計(jì)算，以防止或檢驗(yàn)斷裂和塑性變形。而對(duì)于剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)該進(jìn)行剛度計(jì)算，防止產(chǎn)生過大的線性變形。對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止產(chǎn)生共振破壞。因此，對(duì)該破碎機(jī)的主軸來說，只需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
4.1.1 主軸材料的選擇
軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。有的則直接用圓鋼。碳素鋼比合金鋼低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度的。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。所以采用的是45號(hào)鋼。
4.1.2 主軸的最小直徑和長(zhǎng)度的估算
零件在軸上的安裝和拆卸方案確定了之后，軸的形狀便大體確定了，對(duì)該主軸來說，其安裝順序是：先把軸部裝裝好，然后放進(jìn)筒體內(nèi)，接著安裝破碎腔內(nèi)的錘頭、連接盤等，最后安裝帶輪等。
各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時(shí)，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑。并記此時(shí)所求出的最小直徑為dd。然后再按照主軸的裝配方案和定位要求，從dmin處逐一確定各軸段的直徑的大小。另外 ，有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，比如安裝軸承的軸段，安裝標(biāo)準(zhǔn)件的部位的軸段，都應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直徑及所選的配合的公差。
確定主軸的各段的長(zhǎng)度，盡可能使其結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證，轉(zhuǎn)子以及帶輪、軸承所需要的裝配和調(diào)整的空間，也就是說，所確定的軸的各段長(zhǎng)度，必須考慮到各零件與主軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的間隙。
初步確定軸的最小直徑：
按[2]式（152）估算軸的最小直徑。
式中
---------------------- 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， Mpa；
n ----------------------- 軸的轉(zhuǎn)速，min；
P ----------------------- 軸傳遞的功率 kw ；
d ----------------------- 計(jì)算截面處軸的直徑 mm。
選取軸的材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表 153，= 25 45, =126 103,取=120，于是得：
另外軸的安全系數(shù)為2.53，取為2.5，則:
輸出軸的最小直徑是安裝大帶輪處的直徑。（圖1中），軸的截面上開有單個(gè)鍵槽，因此軸徑應(yīng)增大3%，則：
取
4.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于軸的結(jié)構(gòu)必須滿足：
①主軸和安裝在主軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；
②軸上的零件便于安裝和拆卸、調(diào)整。
③軸應(yīng)有良好的制造工藝性。
（1）擬定軸上零件的裝配方案
根據(jù)前面的敘述，現(xiàn)選用圖1所示的裝配方案。
圖1 軸零件裝配方案
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求，大帶輪的右邊需一軸肩定位，則?、?Ⅲ段的直徑是dⅡ-Ⅲ =85mm，大帶輪右端用壓蓋軸向定位，壓蓋的內(nèi)直徑取為80mm，帶輪端的長(zhǎng)度大于帶輪的寬度，取為L(zhǎng)Ⅰ-Ⅱ =90mm。
2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，則在Ⅲ-Ⅳ段使用調(diào)心滾子軸承。查[3]表9-4選取軸承型號(hào)為53519的軸承，因此，dⅢ-Ⅳ =90mm，此段軸的長(zhǎng)度略小于軸承的寬度，取為L(zhǎng)Ⅲ-Ⅳ =40mm。軸承的左端采用軸肩定位，由[3]表9-4查得53519型號(hào)的軸承的定位軸肩高度是hmin=6mm，則dⅣ-Ⅴ =108mm，而右端用軸承蓋定位。為了承受軸向力的作用，在Ⅶ-Ⅷ段采用圓錐滾子軸承。查[3]表9-11選取軸承型號(hào)為30219的軸承，圓錐滾子軸承成對(duì)使用。此右端采用軸肩定位，為了滿足加工的合理性，故dⅥ-Ⅶ = dⅣ-Ⅴ =108mm。兩圓錐滾子軸承之間用套筒分開，套筒的直徑應(yīng)略大于Ⅵ-Ⅶ段的直徑大小，取為d套=100mm。
3）破碎腔段直徑和長(zhǎng)度的確定。由前面的計(jì)算已經(jīng)得出破碎腔的高度約為450mm，而所采用的設(shè)計(jì)方案是用三排錘頭，每排三只錘頭，錘頭用連接盤連接并固定在軸上，它的下連接盤靠右邊的軸肩和套筒定位，則dⅧ-Ⅸ =90mm，而LⅧ-Ⅸ的長(zhǎng)度小于破碎腔的高度，取為440mm。
4）軸上其他的段的長(zhǎng)度及直徑。在Ⅱ-Ⅲ段上，軸承端蓋的寬度是36mm，考慮到結(jié)構(gòu)的工藝性和整體裝備的合理性，取LⅡ-Ⅲ =100mm。Ⅵ-Ⅶ段和Ⅳ-Ⅴ段只是起軸向定位的作用，取LⅣ-Ⅴ =30mm,LⅥ-Ⅶ =50mm,LⅣ-Ⅶ =160mm。Ⅶ-Ⅷ段上，上軸承端蓋的寬度為40mm，另外兩圓錐滾子軸承的寬度及套筒的長(zhǎng)度，此處的結(jié)構(gòu)的合理性，取LⅦ-Ⅷ =160mm。
5）軸上零件的周向定位。大帶輪和連接盤的周向定位均采用平鍵連接dⅠ-Ⅱ段由[3]表8-2查得平鍵截面bh=20mm12mm，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為72mm，同時(shí)為了保證帶輪和軸良好的對(duì)中性，故選擇帶輪和軸的配合為。同樣，連接盤和軸的連接，選用平鍵為25mm14mm200mm，連接盤和軸的配合同樣為。
6）該主軸有2個(gè)軸段有鍵槽，為了減少裝夾工件所需的時(shí)間，應(yīng)在這些不同的軸段上開的鍵槽在軸的同一條母線上。另外，還為了減少加工刀具的種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑近似的地方，圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度，退刀槽寬度等盡可能采用相同的尺寸。
（3）下面仍就軸上零件的定位問題，詳細(xì)地闡述一下，一些軸向和周向定位零件的使用及特點(diǎn)。
⑴先說軸上零件的軸向定位，就以此主軸為例，主要有軸肩、套筒、軸承端蓋等，靠這些定位元件來保證的。
①．軸肩主要分為兩大類，定位軸肩和非定位軸肩。在該主軸上，軸肩很多，這兩大類都包括。雖然利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但是采用軸肩就必然導(dǎo)致一個(gè)問題，那就是不可避免的使軸徑加大，而且軸肩處將因?yàn)榻孛嫱蛔兌饝?yīng)力集中。另外，軸肩也不利于加工。所以，在考慮軸的設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避免過多的軸肩定位。而且，還有一點(diǎn)需要說明，軸肩多用于軸向力比較大的場(chǎng)合。
值得注意的是，定位每一個(gè)滾動(dòng)軸承的軸肩，都有兩處，且都是定位軸肩。對(duì)這種定位軸肩來說，有一個(gè)要求：軸肩的高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承。軸肩的高度可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的軸承安裝尺寸。還有，為了使零件能緊靠軸肩而得到準(zhǔn)確可靠的定位，軸肩處的過渡圓角半徑必須小于與之相配的零件轂孔的端部的圓角半徑或倒角尺寸。軸和零件上的倒角和圓角尺寸的常用規(guī)范可以查教材[1]中的表。非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的。高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定，一般可取為1到2毫米。
②．在該主軸上，還采用了套筒定位，這種定位方式的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，不會(huì)影響到軸的疲勞強(qiáng)度。所以，在兩個(gè)零件之間，且間距不大時(shí)，可以采用這種定位。同時(shí)，套筒定位還保證了兩個(gè)圓盤，或者，圓盤和錘頭（銷軸套筒）之間的軸向定位。當(dāng)然，若兩零件的間距太大，則不宜用套筒定位這種方式，因?yàn)椋菢泳蜁?huì)增大套筒質(zhì)量以及材料用量。另外，套筒與軸的配合比較松，如果軸的轉(zhuǎn)速較高，也不宜采用套筒定位。
⑵再說軸向零件一般也常用到周向定位。周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在該主軸上，有兩處都采用的是平鍵連接，連接盤、帶輪都是用平鍵連接的。按其直徑，由手冊(cè)查地平鍵剖面b×h，鍵槽用鍵槽銑刀加工的。
軸的結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示：
圖2 軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
4.1.4軸的強(qiáng)度計(jì)算
在初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，對(duì)上面的草圖略加修改，即可進(jìn)行強(qiáng)度的校核計(jì)算了。前面提到過，多數(shù)情況下，軸的工作能力一般主要取決于軸的強(qiáng)度。此時(shí)只做強(qiáng)度計(jì)算，以防止或檢驗(yàn)斷裂和塑性變形。而對(duì)于剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)該進(jìn)行剛度計(jì)算，防止產(chǎn)生過大的線性變形。對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。以防止產(chǎn)生共振破壞。
在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體載荷和應(yīng)力情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x擇其許用應(yīng)力。根據(jù)計(jì)算原則，對(duì)于傳動(dòng)軸（僅僅或主要承受扭矩）按照扭矩強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于心軸（只承受彎矩）應(yīng)該按照彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于該主軸，既承受扭矩還承受彎矩，是一個(gè)轉(zhuǎn)軸，所以必須進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)該進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的精確校核。
先按照彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算：
通過對(duì)該主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上的零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置已經(jīng)確定。軸上的載荷可以求得，因此可以按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)該主軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核計(jì)算，其計(jì)算步驟如下：
①做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）
軸上受的載荷是由軸上的零件傳來的，所以，計(jì)算時(shí)，可以將軸上的分布載荷情況簡(jiǎn)化為集中力。其作用點(diǎn)可以一律簡(jiǎn)化，取為分布載荷的中點(diǎn)，作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起，通常把當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。根據(jù)圖2軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖3）。
在做計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)該先求出軸上的受力零件的載荷（若為空間力系，再分解為水平分力和垂直分力。然后求出各支承的水平反力和垂直反力），如圖4所示。
圖3 軸受力分析圖
圖4 軸水平面和垂直面的受力分析圖
②根據(jù)上述的簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別做出水平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩MV(圖5)；然后按下式計(jì)算總彎矩并做出M圖。
由前面的計(jì)算 Ft=73.36KN，根據(jù)水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖得到：
和對(duì)點(diǎn)處的彎矩相等，則
=
解得：
則：
的方向與原來的相反。
做出水平面內(nèi)的彎矩圖（圖5）。
圖5 軸水平面彎矩圖
在垂直面內(nèi)，
①
②
③
④
式中 R=0.25m，m=63kg，v=750r.p.m。
解得：
由①②③④式子中解得：
則：
根據(jù)計(jì)算的結(jié)果做出垂直面內(nèi)的彎矩圖（圖6）。
圖6 軸垂直面彎矩圖
根據(jù)公式
則
做出彎矩M圖（圖7）
圖7 總彎矩圖
做出扭矩圖（圖8）
圖8 扭矩圖
③按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，根據(jù)[1]式（15-5）及上面計(jì)算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)的變應(yīng)力，取。則軸的計(jì)算應(yīng)力
式中 ------------------------- 軸的計(jì)算應(yīng)力， Mpa
M ------------------------ 軸所受的彎矩， N.mm
T ------------------------- 軸所受的扭矩， N.mm
W ------------------------- 軸的抗彎截面系數(shù)，
---------------------對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力， 其值按[1]表15-1選用。
前已經(jīng)選定軸的材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[1]表15-1查得[]=60Mpa,因此，故安全。
軸的工作圖見零件圖LPX6 500.00.01-01。
4.1.5提高主軸強(qiáng)度的措施
在零件的設(shè)計(jì)階段，除了采取提高其強(qiáng)度的一般措施之外，還可以通過以下一些設(shè)計(jì)措施來提高其疲勞強(qiáng)度：
①盡可能的降低該主軸上的應(yīng)力集中的影響。這是提高其疲勞強(qiáng)度的首要措施和主要的途徑。而主軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變（比如軸肩）是應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)根源，因此，為了降低應(yīng)力集中，應(yīng)該盡量減小零件（即該主軸的）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變使其變化盡可能的平滑和均勻。為此，要盡可能的增大過渡處的圓角半徑；同一段軸上相鄰截面處的剛性變化應(yīng)盡可能的小等等。
在不可避免的要產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減荷槽來降低應(yīng)力集中的影響。
②選用疲勞強(qiáng)度高的材料和規(guī)定能夠提高材料疲勞強(qiáng)度的熱處理方法和強(qiáng)化工藝。
③提高主軸的表面質(zhì)量。比如將處在應(yīng)力較高區(qū)域的主軸表面加工得較為光潔?；蛘?，如果，有的軸段，工作在腐蝕性介質(zhì)中，則要對(duì)該軸段規(guī)定適當(dāng)?shù)谋砻姹Ｗo(hù)。
④盡可能地減小或消除主軸表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對(duì)于延長(zhǎng)其疲勞壽命有著提高材料性能更為顯著的作用。因此，對(duì)于重要的軸段，在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)規(guī)定出嚴(yán)格的檢驗(yàn)方法和要求。
⑤降溫、減載荷，對(duì)于發(fā)熱摩擦副的軸頸采取降溫設(shè)計(jì)，也可顯著提高其疲勞壽命。因?yàn)橹鬏S是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件，所以，在低應(yīng)力下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周數(shù)后，再逐步提高到設(shè)計(jì)的應(yīng)力水平。
4.2 軸承的選擇
軸承，尤其是一些常用的軸承，主要是指一些滾動(dòng)軸承，絕大數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化。因而，我們只需要進(jìn)行一部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容，根據(jù)具體的工作條件，正確選擇軸承的類型和尺寸。另外是軸承組合的設(shè)計(jì)，它包括安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等一系列內(nèi)容的設(shè)計(jì)。
4.2.1 軸承材料的選擇
軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體，一般是用軸承鉻鋼制造的，熱處理后，其硬度一般不低于HRC60。一般這些元件需要150度回火處理，所以其通常的工作溫度不高于120度，此時(shí)，硬度不會(huì)下降。反之，硬度下降。
4.2.2 軸承類型的選擇
軸承的類型有很多種，主要根據(jù)其承載情況和調(diào)心等要求，進(jìn)行選擇。因?yàn)樵撔吞?hào)的破碎機(jī)，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為750r.p.m。所以主軸上軸承的轉(zhuǎn)速很高，負(fù)荷很大，且工作時(shí)間很長(zhǎng)，最主要的是，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間工作后，會(huì)因?yàn)殄N頭的不均勻磨損而產(chǎn)生不平衡附加作用力（當(dāng)錘頭的不均勻磨損嚴(yán)重時(shí)，此力就成為總負(fù)荷中的主要部分）。軸承間距大，軸會(huì)產(chǎn)生撓曲，此外，軸承的中心也難保證同心，因此選用調(diào)心滾子軸承。查[3]表9-4選擇軸承的型號(hào)是53519。零件的結(jié)構(gòu)尺寸d=95mm，D=170mm，B=43mm，安裝尺寸 hmin=5.5mm，軸承采用脂潤(rùn)滑。則軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖（圖9）：
圖9 調(diào)心滾子軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
另外主軸還受一軸向力，選用一對(duì)圓錐滾子軸承，查[3]表9-11選擇軸承的型號(hào)是30219。軸的尺寸d=95mm，D=170mm，T=35.4mm，B=32mm，C=27mm，安裝尺寸D1=106mm，D2=106mm，D3=155mm，D4=163mm，a1=5mm，a2=10mm，rg=2mm。同樣潤(rùn)滑方式采用脂潤(rùn)滑。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖（圖10）：
圖10 圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
4.2.3 軸承的壽命計(jì)算
選用的調(diào)心滾子軸承只受到徑向力，由[3]表9-11查得它的額定動(dòng)載荷為，由壽命計(jì)算公式：
式中 n ------------------------- 轉(zhuǎn)速 ，
C ------------------------- 額定動(dòng)載荷 KN
P ------------------------- 當(dāng)量動(dòng)載荷 KN
對(duì)于滾子軸承
當(dāng)量動(dòng)載荷僅為一理論值。實(shí)際上，在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡作用力、慣性力及軸撓曲或者軸承座變形產(chǎn)生的附加里等等。這些因素很難從理論山精確計(jì)算。為了計(jì)及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)，其值參見[3]表13-6。故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量載荷應(yīng)為：
而調(diào)心滾子軸承的當(dāng)量載荷為：
查[1]表13-6破碎機(jī)的fp為 1.83.0。取fp=2.5。
則調(diào)心軸承的壽命為：
圓錐滾子軸承
由前面的計(jì)算知道
則比值
查[3]表9-11 e=0.38，故此時(shí)
按照[1]表13-5和[3]表9-11查得
額定動(dòng)載荷為
所以
同樣取fp=2.5，則圓錐滾子軸承的壽命為
4.2.4 軸承的游動(dòng)和軸向位移
軸承在實(shí)際工作時(shí)，工作前后的溫差大，為了適應(yīng)軸和外殼不同熱膨脹的影響，防止軸承卡死?？梢允挂欢说妮S承軸向固定（比如用軸肩）另一端使之可以軸向位移。這樣，軸承在內(nèi)外圈的軸向相對(duì)位置有不大的變化時(shí)，仍然可以正常工作。也可以使外圓與座孔配合較松，以保證外圓相對(duì)于座孔能做軸向竄動(dòng)。此次設(shè)計(jì)中軸承的軸向固定采用軸承端蓋進(jìn)行定位。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下（圖11）
圖11 軸承端蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
另外，定時(shí)更換軸承。
具體的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)加工尺寸見零件圖 LPX6 500.00.01-04和零件圖LPX6 500.00.01-05。
4.3 傳動(dòng)方式的選擇和計(jì)算
由于破碎機(jī)的傳動(dòng)不需要嚴(yán)格的傳動(dòng)比，且根據(jù)它的破碎特點(diǎn)，采用帶式傳動(dòng)。利用帶輪和傳動(dòng)帶（v帶）間的摩擦將動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī))的動(dòng)力傳遞給破碎機(jī)的主軸，帶動(dòng)錘頭進(jìn)行破碎。采用帶式傳動(dòng)，能緩和載荷沖擊吸震，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲;價(jià)格便宜；能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的傳動(dòng)。最重要的是在破碎機(jī)過載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，從而保護(hù)了主軸不被破壞。
該部分的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在V帶輪的設(shè)計(jì)上，帶輪的結(jié)構(gòu)型式，主要由帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇。其基準(zhǔn)直徑又與相連接的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)有關(guān)。根據(jù)前面對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算，以及轉(zhuǎn)速的要求，可以采用Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為5.5KW。型號(hào)是Y132M-4。滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，額定轉(zhuǎn)速960r/min。電動(dòng)機(jī)的主軸直徑是38mm。
4.3.1 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 確定計(jì)算功率
根據(jù)[1]式8-21：
式中 Pca ---------------------- 計(jì)算功率，KW；
KA ----------------------- 工作情況系數(shù)，見[1]表8-7；
P ----------------------- 所需的傳動(dòng)功率，KW。
查[1]表8-7中，取KA=1.3
則求得：
(2) 選擇V帶的帶型
根據(jù)計(jì)算功率Pca和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1,從[1]圖8-11選取V帶的帶型為A型。
(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd 并驗(yàn)算帶速。
1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1
根據(jù)帶型為A型，并參考[1]表8-6和表8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 =125mm。
2）驗(yàn)算帶速V
根據(jù)[1]式8-13
3） 計(jì)算大帶輪的直徑
由[1]表8-8取
4） 確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld
① 根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合[1]式8-20
取
② 計(jì)算帶長(zhǎng)
由[1]表8-2選取 。
③ 計(jì)算中心距及變動(dòng)范圍
實(shí)際中心距近似為：
取?？紤]到帶輪的制造誤差，帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要給出中心距的變動(dòng)范圍，由[1]式8-24
（4）驗(yàn)算小帶輪的包角
由[1]式8-7可知，小帶輪的包角小于大帶輪上的包角。又由[1]式8-6可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶輪傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使
則：
（5）確定帶的根數(shù)Z
所以帶的根數(shù)為4根。
V帶傳動(dòng)在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證帶傳動(dòng)的正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，并采取相應(yīng)地補(bǔ)救措施。本設(shè)計(jì)中帶的張緊措施是利用兩螺母的旋進(jìn)和旋出來調(diào)整帶的松緊。
4.3.2 V帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）帶輪材料的選擇
常用的帶輪的材料是HT150或HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。LPX6 500型破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速不高，所以選擇使用帶輪的材料是HT200。
（2）帶輪結(jié)構(gòu)形式的確定
帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。由前面的計(jì)算得知，小帶輪的基準(zhǔn)直徑是125mm，則安裝小帶輪的電機(jī)主軸的直徑是38mm，對(duì)于小帶輪，它的結(jié)構(gòu)形式采用[1]圖8-14a的實(shí)心式。小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸：
則取 d1 =72mm。
因?yàn)槭?根帶，所以
由[1]表8-10可得：
而取
則
取L=120mm。
小帶輪的結(jié)構(gòu)圖如下圖（圖12）
·
圖12 小帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
具體的結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖 LPX6 500.00-12。
大帶輪的計(jì)算
根據(jù)前面的計(jì)算得知：大帶輪的基準(zhǔn)直徑是200mm，而安裝大帶輪的主軸直徑是75mm， 因?yàn)?
所以大帶輪采用腹板式。
同樣，大帶輪的寬度
取
腹板的厚度
取
大帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖（圖13）：
圖13 大帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
具體的結(jié)構(gòu)加工尺寸見零件圖 LPX6 500.00-13
對(duì)于鑄造的帶輪，在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有砂眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之要做動(dòng)平衡。其他的條件參見GB/T 13575.1-92中的規(guī)定。
4.4 錘頭的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.4.1 錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
錘頭是主要工作零件，其設(shè)計(jì)主要是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)殄N頭的形狀、質(zhì)量、材質(zhì)與破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大影響。尤其形狀對(duì)質(zhì)量的分布、材料的充分利用有很大的影響。關(guān)于錘頭 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)改進(jìn)在專題中有較詳細(xì)的論述?？傊湫螤?、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于其工作能力，對(duì)整個(gè)機(jī)器的生產(chǎn)能力。以及經(jīng)濟(jì)性等各方面有深遠(yuǎn)的影響。錘頭形狀大體分輕型、中型、重型。本型號(hào)的錘式破碎機(jī)主要是設(shè)計(jì)中型的錘頭。其形狀如下圖14所示。并有相關(guān)的計(jì)算。
錘頭材料的選擇問題是很關(guān)鍵的問題。材料的選擇取決于工作零件的工作狀況和要求。因?yàn)槠扑闄C(jī)要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳鋼鍛造或鑄造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高其耐磨性，采用高錳低合金鋼，有的在工作表面涂上一層硬質(zhì)合金。有的采用高鉻鑄鐵，其耐磨性比高錳鋼錘頭提高數(shù)倍。關(guān)于材料的選擇問題，在專題部分：提高錘頭的耐磨性研究中，有專門的論述。就不詳細(xì)介紹了?？傊?，錘頭材料的選擇，不僅關(guān)系到錘頭的工作壽命，機(jī)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率，還關(guān)系到各方面的經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)中錘頭的材料采用低鉻鑄鐵。
錘頭的形狀如下：
圖14 錘頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
錘頭具體的結(jié)構(gòu)加工尺寸見零件圖 LPX6 500.00-10。
4.4.2 延長(zhǎng)錘頭壽命的措施
在此次的設(shè)計(jì)中，錘頭是易損件，錘頭的磨損對(duì)設(shè)備的破碎效率和破碎能力有很大的影響，為了減少錘頭的磨損，就要提高錘頭的耐磨性，從而延長(zhǎng)錘頭的使用壽命。決定一個(gè)錘頭的使用壽命，有以下幾個(gè)因素來決定：
1．工作是否可靠。在錘頭與物料沖擊過程中，不準(zhǔn)錘頭飛離轉(zhuǎn)子，或因錘頭的緊固不良，引起其他的機(jī)械故障，故錘頭的固定是個(gè)值得注意的問題。否則，無“壽命”可言。
2．錘頭的裝卸是否方便，尤其再生產(chǎn)現(xiàn)象，在工作一段時(shí)間后，機(jī)器的各部件必不能按理想狀況進(jìn)行，比如偏心、局部磨損等，需要及時(shí)調(diào)整。能否快速裝卸是一個(gè)很重要的指標(biāo)。
3．錘頭的金屬利用率是否合理。因錘頭的磨損是不可避免的，一塊重量一定的錘頭，使其不能利用的質(zhì)量最小，即錘頭的形狀及空間尺寸如何選擇為最佳是值得考慮的問題。
4．減少無謂的磨損，以提高錘頭的使用壽命，要充分利用轉(zhuǎn)子的能量，提高破碎比，就必須研究最大破碎力，同時(shí)也具有很大的理論價(jià)值。
5．錘頭的及時(shí)合理調(diào)配非常關(guān)鍵。破碎機(jī)在使用中運(yùn)行不穩(wěn)，震動(dòng)大，主要原因是，錘頭磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學(xué)的方法合理調(diào)配所致。
6．錘頭的材質(zhì)，是解決錘頭耐磨性，使用壽命的最核心的因素。現(xiàn)今應(yīng)用比較廣泛，也經(jīng)受了實(shí)踐的考驗(yàn)。比如有改性高錳鋼板錘和錘頭，中碳多元合金鋼錘頭。
4.5 連接盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，每個(gè)連接盤上需要有3只錘頭。錘頭靠連接盤和螺栓來固定，總共9只錘頭，每個(gè)錘頭要兩個(gè)連接盤，因此需要6個(gè)連接盤。每個(gè)連接盤上均勻分布三個(gè)圓孔，通過三根螺栓來懸掛錘頭。為了減少螺栓和錘頭的摩擦，中間用銅套隔開。連接盤和連接盤之間采用套筒隔開。其結(jié)構(gòu)圖如（圖15）最下面的連接盤，為了使破碎的物料盡少的留在腔體內(nèi)，最下面的連接盤的直徑和錘頭的旋轉(zhuǎn)直徑相等。其結(jié)構(gòu)圖如(圖16)。圓孔沿徑向的距離依據(jù)承受載荷的能力和強(qiáng)度，盡可能取整數(shù)。
連接盤是通過鍵與主軸相連接的，而隨主軸高速回轉(zhuǎn)的。所以結(jié)構(gòu)中一定有鍵槽，其厚度也是滿足強(qiáng)度要求、工作狀況的。不宜過大。連接盤盤之間也是通過主軸的軸套隔開（其作用是，在高速回轉(zhuǎn)時(shí)，保證圓盤的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并使其軸向定位）。
連接盤的結(jié)構(gòu)圖如下：
圖15 連接盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
具體的結(jié)構(gòu)加工尺寸見零件圖 LPX6 500.00-06
下連接盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
圖16 下連接盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
具體的結(jié)構(gòu)加工尺寸圖件零件圖 LPX6 500.00-11。
5 破碎機(jī)的其他結(jié)構(gòu)及其相關(guān)設(shè)計(jì)
5.1 破碎機(jī)筒體
一臺(tái)機(jī)器的總重量當(dāng)中，機(jī)座和箱體等零部件的重量占很大的比例。同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度以及抗振性能。所以，正確合理的選擇機(jī)座和箱體的材料，并且正確合理的選擇其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料。提高工作效率等重要途徑。
本次設(shè)計(jì)到的LPX6型電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)，是固定式重型機(jī)器。而且筒體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度要求也較高，因此，通常都是鑄造。另外破碎機(jī)的工作環(huán)境差，產(chǎn)生振動(dòng)大。鑄鐵對(duì)吸振有很好的效果，因此采用鑄造的方法，材料選用HT200。筒體分為上下筒體來鑄造，然后用螺栓裝配在一起。
5.2 破碎機(jī)支架
為了減少破碎機(jī)的振動(dòng)，提高破碎機(jī)的工作效率，破碎機(jī)的支架起著至關(guān)重要的作用。因此破碎機(jī)的支架同樣采用鑄造的方法加工出來，從而提高了機(jī)器的平穩(wěn)性。支架承受著整個(gè)設(shè)備的重量，它的剛度和強(qiáng)度有高的要求。一般來說，增加壁厚固然可以增大支架的強(qiáng)度和剛度，但不如加設(shè)肋板。因?yàn)榧釉O(shè)肋板，不僅增大了強(qiáng)度和剛度，又可以增大壁厚的同時(shí)減小了質(zhì)量；因?yàn)樵撈扑闄C(jī)的筒體是鑄件。所以，對(duì)于鑄件，不需要增加壁厚，就可以減少鑄造的缺陷。
在考慮到鑄造以及結(jié)構(gòu)要求時(shí)，例如為了便于砂型的安裝和清除，以及需要在支架的內(nèi)部安裝其他的機(jī)件等，往往需要把機(jī)座設(shè)計(jì)成兩面敞開的，或者在某些部位開出比較大的孔洞。這樣做，必然大大削弱了支架的剛度，所以，加設(shè)肋板是必需的。其結(jié)構(gòu)形狀必須考慮到各種重要因素，主要有工藝、成本、重量等。同時(shí)還要隨具體的應(yīng)用場(chǎng)合以及不同的工藝要求而設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)形狀。
5.3 破碎機(jī)的篩板
破碎機(jī)的篩板把篩條拼焊成圓弧形，放到上筒體的凹槽內(nèi)，篩條之間的間距是有破碎機(jī)的破碎粒度來決定的。經(jīng)過一段時(shí)間，篩條磨損嚴(yán)重，打開筒體的壓蓋取出篩板即可進(jìn)行更換。篩條的材料是鋼板。整個(gè)筒體上有6塊篩板。要定時(shí)的對(duì)篩條間進(jìn)行清理，防止篩條之間被破碎物料堵塞。
設(shè)計(jì)總結(jié)
本次對(duì)LPX6電動(dòng)機(jī)下置式錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì),是對(duì)我大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的整合、總結(jié)和運(yùn)用的一個(gè)嘗試,這不僅提高了我獨(dú)立思考、動(dòng)手實(shí)踐、研究嘗新的能力,還培養(yǎng)了我團(tuán)結(jié)協(xié)作的良好習(xí)慣。
一臺(tái)機(jī)器的完整設(shè)計(jì)涉及到各個(gè)方面的知識(shí),在大學(xué)最后有限的這段時(shí)間內(nèi),要做到迅速積累、充分準(zhǔn)備是不容易的。只有不懈的努力,盡力的改正不足,使其盡可能完善。在許許多多的零件中,即使是最小的,哪怕是一個(gè)小小的螺釘,焊縫之類,如果因?yàn)閺?qiáng)度不夠,材料選取不當(dāng),壽命比較短，結(jié)構(gòu)工藝性方面有缺陷,配合不能滿足要求等等。未考慮拆卸，修整問題……最終都會(huì)使機(jī)器工作性能下降,出現(xiàn)故障甚至報(bào)廢。所以，在這方面需要做的工作還是很多的。
另外,一臺(tái)機(jī)器真正推廣使用,還要對(duì)其成本,也即經(jīng)濟(jì)性,可行性進(jìn)行分析。另外對(duì)外觀,環(huán)境的污染,工作環(huán)境的要求,維修技術(shù)的難度,方便程度等等。都需要進(jìn)行考慮,本次的設(shè)計(jì)只能算是理論上的一個(gè)嘗試。
在具體的工作中,除了需要借助最新的信息工具-----網(wǎng)絡(luò)外,還需要查閱圖書,利用軟件，使自己的動(dòng)手能力得到很大的提高。但最主要的還是老師的指導(dǎo)，不僅僅是具體內(nèi)容上,還有思路上,認(rèn)識(shí)問題角度等方面,我都收益匪淺。4年的大學(xué)生活以畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束而告終。所以,我一定要加倍努力,畫一個(gè)圓滿的句號(hào),力求在畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果上更上一層樓。
在整個(gè)設(shè)計(jì)中我們懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我們獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我們充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我們終身受益。
致謝
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然凝聚著自己的汗水，但卻不僅僅是個(gè)人智慧的產(chǎn)品。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，以及畢業(yè)論文的寫作、修改和定稿過程中，得到了許多老師和同學(xué)們的熱心幫助。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長(zhǎng)途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說明書的寫作過程中，我始終得到老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和精益求精的治學(xué)要求，他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
經(jīng)過專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，自覺收獲頗多，領(lǐng)會(huì)了機(jī)械設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，但經(jīng)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，方覺自身知識(shí)欠缺太多，思維局限于書本，許多實(shí)際生產(chǎn)方面的知識(shí)極其欠缺。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，多方面查找數(shù)據(jù)、圖紙，不厭其煩地進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案的比較選擇，同時(shí)求教于老師和同學(xué)，忙碌了三個(gè)多月，終于有了一定的成果?；叵胝麄€(gè)過程，雖然忙碌疲憊，但收獲頗多，學(xué)習(xí)到了設(shè)計(jì)機(jī)械中應(yīng)注意的事項(xiàng)，特別學(xué)習(xí)到了怎樣去思考，對(duì)以后工作有極大的幫助，為此我感到比較滿意。同時(shí)，特別感謝薛東彬老師在這段時(shí)間盡心盡責(zé)的指導(dǎo)幫助，才使我的設(shè)計(jì)能順利完成！
最后由衷感謝評(píng)審組及答辯組的各位老師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭(zhēng)取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極的價(jià)值！
由于能力有限 ，說明書和圖紙中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，希望老師批評(píng)指正。
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