立軸沖擊式破碎機(jī)的設(shè)計含11張CAD圖
立軸沖擊式破碎機(jī)的設(shè)計含11張CAD圖,立軸,沖擊,破碎,設(shè)計,11,十一,cad
立軸沖擊式破碎機(jī)的設(shè)計
摘 要
針對目前中國的快速發(fā)展,以及新推出的一帶一路建設(shè),中國正快步推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),所以對建筑砂的需求急劇增加,而自然砂又日益減少,所以立軸沖擊式破碎機(jī)就越來越被市場接受,本課題設(shè)計出一種出料粒度小于5mm的立軸沖擊式破碎機(jī),此次設(shè)計的立軸沖擊式破碎機(jī)可實現(xiàn)”石打石"和”石打鐵"的互換作業(yè),較好的實現(xiàn)石料的整形和制砂工藝,提高破碎機(jī)的工作效率和作業(yè)范圍.其主要內(nèi)容包括:轉(zhuǎn)子,破碎腔,落料腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及”石打石"和”石打鐵"的工作原理的介紹,該制砂機(jī)主要由底座,電機(jī),動力傳動部分,破碎腔,落料腔,轉(zhuǎn)子以及潤滑系統(tǒng)等組成.立軸沖擊式破碎機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計是我們考慮的第一步,接下來是選擇合理的總體方案,最后考慮的是部分組件是否是滿足強(qiáng)度,剛度及耐磨性要求,選擇合適的電動機(jī),看是否滿足國際通用的原則,對主軸箱結(jié)構(gòu)和安裝方式進(jìn)行設(shè)計和校核.選擇合適的軸承.最后對立軸沖擊式破碎機(jī)的工作原理進(jìn)行闡述.
關(guān)鍵詞：立軸沖擊式破碎機(jī)；破碎腔; 制砂機(jī)
I
Abstract
In view of the rapid development of Chinese at present, and along the new road construction, China is rapidly promote infrastructure construction, so the construction of sand and natural sand demand increased dramatically, and increasingly reduced, so the vertical impact crusher is more and more accepted by the market, this article designs a grain size less than 5mm vertical shaft impact The design of the shaft impact crusher can realize the exchange operation of "stone beating stone" and "stone beating iron". It can better realize the plastic and sand making process of stone material, improve the working efficiency and operation range of the crusher. The main contents include the structure design of the rotor, the crushing chamber, the blanking cavity, and the stone beating stone and the stone beating iron. The working principle is introduced. The sand making machine mainly consists of base, motor, power transmission part, crushing chamber, blanking cavity, rotor and lubrication system. This paper first designs the overall structure of the vertical shaft impact crusher, chooses the reasonable overall plan, part components, driving and transmission schemes, selects the right motor, and the spindle box knot. Design and check the structure and installation method. Choose suitable bearings. Finally, the working principle of the vertical shaft impact crusher is expounded..
Keywords: vertical impact crusher, basalt, crushing chamber, sand making.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
第一章 緒論 2
1.1 國內(nèi)外破碎設(shè)備的研究狀況 2
1.2 立軸沖擊式破碎機(jī)的研究狀況 2
1.3立軸沖擊式破碎機(jī)的特點(diǎn) 3
1.5 設(shè)計要求 4
1.6 本次設(shè)計的重點(diǎn)難點(diǎn) 5
第二章 立軸沖擊式破碎機(jī)方案設(shè)計 6
2.1 立軸沖擊式破碎機(jī)的方案設(shè)計 6
2.1.1立軸沖擊式破碎機(jī)的方案設(shè)計 6
2.1.2工作原理 6
2.1.3設(shè)計特點(diǎn) 7
2.2傳動方案的設(shè)計及方案確定 8
2.3組成構(gòu)件的設(shè)計 8
第三章 立軸沖擊式破碎機(jī)動力參數(shù)的計算 10
3.1 立軸沖擊式破碎機(jī)功率計算 10
3.1.1工作載荷的確定 10
3.1.2電動機(jī)的選擇 11
3.3 確定軸的最小直徑 12
3.4 帶傳動的設(shè)計計算 12
第四章 立軸沖擊破碎機(jī)轉(zhuǎn)子破碎腔的結(jié)構(gòu) 14
4.1 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
4.2 破碎腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15
第五章 立軸沖擊式破碎機(jī)動力箱及落碎腔的機(jī)構(gòu)設(shè)計 17
5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
5.1.1概述 17
5.1.2主軸的結(jié)構(gòu)方案擬定 17
5.1.3 軸上零件的裝配方案 17
5.1.4 主軸上零件的定位方式 18
5.2 軸承的選定，潤滑，以及密封 19
5.3 落料腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
結(jié)論 21
參考文獻(xiàn) 22
謝辭 23
III
引 言
立軸沖擊式破碎機(jī)由于近幾年市場需求的增加,逐步開始興起的破碎機(jī)類型,人們通常也把他叫作制砂機(jī),由于國家的快速發(fā)展導(dǎo)致近年來砂石和礦物在建筑和橋梁上應(yīng)用日漸增加,于是,制砂機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生,在中國的一帶一路建設(shè)中砂石場應(yīng)用越來越顯著,人們把它評為性價比很高的制砂設(shè)備。立軸沖擊式破碎機(jī)還有巨大的開發(fā)發(fā)展空間,制砂機(jī)規(guī)格往往以葉輪直徑作為主要參考標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)子形狀一般可分為開式轉(zhuǎn)子和閉式轉(zhuǎn)子這兩種,按工作原理可分為"石打石"和"石打鐵"兩種形式的破碎機(jī).立軸沖擊破碎機(jī)由于現(xiàn)在在基礎(chǔ)設(shè)施上的作用越來越大，世界各國都在研制一種高效而且又節(jié)能的破碎機(jī)，來提高本國的基礎(chǔ)建設(shè)的能力，加速國家的現(xiàn)代化建設(shè)步伐，一個國家的立軸沖擊式破碎機(jī)的研制水平也代表著該國家的基礎(chǔ)設(shè)施水平。因為破碎機(jī)的高性能需要考慮他機(jī)械的靈活性還有他材料的耐用，以及怎樣減少他的周圍的空氣中的粉塵。所以，該破碎機(jī)還有很大的發(fā)展前景，各國都有許多改善進(jìn)步的空間。
25
第一章 緒論
1.1 國內(nèi)外破碎設(shè)備的研究狀況
第一代的破碎機(jī)械是在英國工業(yè)革命出現(xiàn)蒸汽機(jī)和電動機(jī)等動力機(jī)械后，動力系統(tǒng)的研究逐漸完善后開始慢慢的制造出來的，在18世界工業(yè)快速發(fā)展的時期中，先后出現(xiàn)了用蒸汽機(jī)來做驅(qū)動設(shè)備的輥式破碎機(jī)，可以用來破碎硬度很高的鄂式破碎機(jī)，由于該類破碎機(jī)不具備連續(xù)工作，效率比較低，后來又發(fā)明了可以連續(xù)工作的旋回破碎機(jī)，到本世紀(jì)末才由美國人發(fā)明了能耗比較低的沖擊式破碎機(jī)[1三]。
.國外傳統(tǒng)的破碎機(jī)相對于我國破碎機(jī)來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計上比較簡便些，但是功能卻又很可靠，生產(chǎn)制造起來就相對容易些，省去一些不必要的加工工藝，而求，制造出來的性能卻優(yōu)于我國制造的破碎機(jī)。但是此時由于技術(shù)上的原因，國外也沒能解決不可以連續(xù)工作的缺點(diǎn)。這就造成了世界上雖然有了破碎機(jī)，但是他的生產(chǎn)效率低的問題還是沒有得到解決。而我國一直是農(nóng)業(yè)大國，工業(yè)發(fā)展一直落后國外，再加上閉關(guān)鎖國的政策，使我國工業(yè)發(fā)展更加落后國外，新中國成立前，我國在破碎機(jī)的研究幾乎就是一片空白。建國后，中國積極與前蘇聯(lián)建立友好關(guān)系，這才得到了蘇聯(lián)對中國的技術(shù)支持，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的空白，主要用于大規(guī)模的作業(yè)還是依靠從蘇聯(lián)進(jìn)口。使中國無法進(jìn)行快速的工業(yè)化發(fā)展，中國今后應(yīng)當(dāng)提高自己對破碎機(jī)的研究，重視對基礎(chǔ)零件的制造，在結(jié)構(gòu)上努力創(chuàng)新創(chuàng)造，來從根本上解決對外國的依賴。
1.2 立軸沖擊式破碎機(jī)的研究狀況
上世紀(jì)80年代末,經(jīng)過世界各國的對破碎機(jī)的研究，不斷對現(xiàn)有破碎機(jī)的改進(jìn)，提出一些新型破碎機(jī)，經(jīng)過不斷的改進(jìn),在九十年代初期,新西蘭推出了巴馬克立軸沖擊式破碎機(jī)。這種破碎機(jī)相對于前幾代破碎機(jī)來講，它采用的工作原理更加先進(jìn)，很大程度上減少了破碎機(jī)直接對物料進(jìn)行破碎,而是物料和物料之間的撞擊破碎，這就是破碎機(jī)的能耗低的根本原因，而且結(jié)構(gòu)還簡單，工作性能相對比較穩(wěn)定，因此到90年代被世界各國客戶所接受并受到良好的評價。
該機(jī)一開始廣泛用于建筑材料的生產(chǎn),煤炭的粉碎及化工原料的制作等行業(yè),后來由于自然砂減少，該機(jī)在制砂業(yè)中優(yōu)勢越來越突出。自國家出臺了加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)后，該破碎機(jī)的地位又提高很多。而我國制造的立軸沖擊破碎機(jī)性能不是十分可靠，使用壽命又比較短，破碎機(jī)使用范圍又比較單一，核心的零件還需要國外進(jìn)口，研究的潛力十分巨大。
立軸沖擊式破碎機(jī)的破碎類型有好多種分類，可以按"石打石"和"石打鐵"兩種工作原理分,也可以按給料方式又分為瀑落給料,溢流給料和轉(zhuǎn)子給料三種給料方式,還可以按轉(zhuǎn)子開式和閉式分，而且轉(zhuǎn)子的直徑的長度又決定該機(jī)的破碎能力，因此需要重點(diǎn)研究該破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子是我們需要做的重要一步。但由于該機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高,導(dǎo)致磨損加快,所以提高轉(zhuǎn)子壽命就尤為重要。一般來說開式轉(zhuǎn)子所允許的進(jìn)料粒度大小大于閉式轉(zhuǎn)子的進(jìn)料粒度，允許大約100mm的進(jìn)料粒度,但是殘酷的是，國內(nèi)暫時無法生產(chǎn)出開式轉(zhuǎn)子的破碎機(jī)，這種先進(jìn)的破碎機(jī)一般都是由國外先研制出來。其次，我國研制的破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑還普遍小于國外，一般不超過一米二。這使得國內(nèi)的破碎機(jī)的破碎能力一般低于國外[2]。
國際上的立軸沖擊破碎機(jī)在一些耐磨件的選擇和制作工藝上還是遠(yuǎn)超我國，國外一般用陶瓷制作耐磨件，而我國還普遍用一些高鉻鋼和硬質(zhì)合金，雖然可以達(dá)到基本的使用性能，但在高溫和腐蝕性強(qiáng)的條件下遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠陶瓷材料條件好，而且，陶瓷的硬度相對于鑄鐵類要優(yōu)越不少，在轉(zhuǎn)子和破碎腔中如果選用陶瓷材料作為耐磨件將會是破碎機(jī)性能提升一大步。然而，目前國內(nèi)一般采用硬質(zhì)合金和高鉻鋼材料作為破碎機(jī)的耐磨件,使得該機(jī)在穩(wěn)定性，耐腐蝕和耐磨損等性能上普遍沒有國外的破碎機(jī)品質(zhì)高。
1.3立軸沖擊式破碎機(jī)的特點(diǎn)
目前立軸沖擊式破碎機(jī)在世界上被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，替代以前的各種破碎機(jī)型，被大量用戶所喜愛，這與它具備的特點(diǎn)不可分的.
(1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用立體結(jié)構(gòu)，節(jié)約占地面積，工作過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
(2) 能量消耗小,產(chǎn)能高,破碎比大,破碎效率高。
(3) 在破碎腔的設(shè)計上物料可以形成物料墊襯，減少腔壁與物料直接接觸，減少磨損，延長使用期限。
(4) 具有細(xì)碎,粗磨,整形功能,產(chǎn)品呈立方塊,堆積密度大。
(5) 破碎腔內(nèi)的物料自忖和落料腔內(nèi)的忖板結(jié)構(gòu),大幅度減少磨損件費(fèi)用。
(6) 可破碎中硬,特硬物料。
1.4 本課題的研究內(nèi)容及意義
一直以來，人們對立軸沖擊式破碎機(jī)的研究專注于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及破碎腔的破碎方式，所以就出現(xiàn)了各式各樣的機(jī)型，但是將其拆分來看，其改善的只是其中的莫各細(xì)小的環(huán)節(jié)，本次研究的破碎機(jī)的主要研究方向是在借鑒他人的基礎(chǔ)上，對其破碎腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了少許變化，使其可以實現(xiàn)兩種功能的互換，這樣可以實現(xiàn)破碎機(jī)的多元化使用，而且本次研究也十分注重電動機(jī)的選擇，考慮選用國際上通用的電動機(jī)，這樣便于滿足更多的目標(biāo)客戶。雖然轉(zhuǎn)子只對物料進(jìn)行加速和研磨作用，沒有直接對物料進(jìn)行破碎作用，但轉(zhuǎn)子確是立軸沖擊破碎機(jī)不可或缺的一部分，可以決定破碎機(jī)性能的好壞，破碎腔的設(shè)計是決定該機(jī)可以實現(xiàn)哪種工作方式，石打石和石打鐵的工作方式主要看破碎腔是否有反擊板，反擊板是石打鐵的工作方式，而物料襯板是為了實現(xiàn)均勻的物料墊來實現(xiàn)石打石的工作方式。
我國正處于快速發(fā)展的時期，基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)發(fā)展都在努力向前快進(jìn)，破碎機(jī)由于它獨(dú)特的地位，使得我國研制出一種高品質(zhì)的破碎機(jī)成了當(dāng)物之極，他不僅可以代表我國制造業(yè)的水平，也對我國正推行的一帶一路戰(zhàn)略起著不可替代的作用，它不僅可以推進(jìn)我國基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，也可以推進(jìn)沿線國家的快速發(fā)展，使世界更多的國家相信中國制造，提高中國的國際地位[3]。
1.5 設(shè)計要求
立軸沖擊式破碎機(jī)的設(shè)計要求應(yīng)根據(jù)他的用途和工作環(huán)境制定相對應(yīng)的設(shè)計要求。
立軸沖擊破碎機(jī)的生產(chǎn)工況：
花崗巖整形，破碎前石料密度3t/m
入料粒度小于5cm
入料通過量150t/h
轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)速度：1000r/min-1600r/min
主軸要求：回轉(zhuǎn)精度要高，與轉(zhuǎn)子配合對中性要好，壽命長。
主軸箱周邊的箱體能夠?qū)崿F(xiàn)順利落料，并具備良好的耐磨性。
1.6 本次設(shè)計的重點(diǎn)難點(diǎn)
(1)立軸沖擊式破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
(2)主軸箱及破碎腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(3)驅(qū)動電機(jī)的計算，轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)速度
第2章 立軸沖擊式破碎機(jī)方案設(shè)計
2.1 立軸沖擊式破碎機(jī)的方案設(shè)計
2.1.1立軸沖擊式破碎機(jī)的方案設(shè)計
圖2-1 立軸沖擊式破碎機(jī)總體裝配圖
1-進(jìn)料裝置 2-轉(zhuǎn)子 3-破碎腔 4-主軸裝置 5-落料腔 6-電動機(jī)
2.1.2工作原理
立軸沖擊破碎機(jī)的工作原理細(xì)分為以下幾個階段:第一階段物料經(jīng)過入料裝置,由于重力作用下形成垂直向下的物料流，該物料進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心被分料盤順勢分成多股水平料流，之后他在轉(zhuǎn)子的離心力作用下,在加速通道中被快速加速并產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓和研磨作用,最終在加速通道的末尾處還會遭到拋料頭的旋轉(zhuǎn)撞擊而產(chǎn)生進(jìn)一步破碎；第二階段是水平物料在轉(zhuǎn)子施加的離心力作用下,獲得巨大動能后拋射出去,由于受到空氣的阻力,先拋出去的物料速度逐漸變小,被后面連續(xù)不斷拋出的物料所追擊破碎,此過程中動能一部分轉(zhuǎn)化為破碎能,還有一部分動能使實現(xiàn)能量交換的物料一同撞向破碎腔的反擊板,實現(xiàn)物料的進(jìn)一步破碎[4]。第三階段是水平撞擊的物料在撞擊反擊板時，動能不會完全轉(zhuǎn)化為破碎能，余下的動能還會使一部分物料經(jīng)反擊板后反向拋射出去，一部分與轉(zhuǎn)子拋射出的物料撞擊破碎，還有一部分物料會運(yùn)動到轉(zhuǎn)子運(yùn)動的地方，再一次遭遇轉(zhuǎn)子反擊，形成反擊破碎最后落于落料倉；上述幾個階段沒有明確劃分的標(biāo)志，絕大部分都發(fā)生在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和破碎腔壁之間，該區(qū)域會形成密集高速的渦流粒子云，它們之間相互追擊，碰撞，擠壓，連續(xù)不斷進(jìn)行著動能與破碎能的相互轉(zhuǎn)化。
2.1.3設(shè)計特點(diǎn)
為滿足破碎機(jī)的工作需要和設(shè)計要求，整個設(shè)計具備如下的設(shè)計特點(diǎn)：
(1) 立軸沖擊破碎機(jī)的主軸總成安裝在底座上，用以傳遞動力以及支撐葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。主軸，軸承以及軸承座構(gòu)成了主軸總成[5]。
(2) 傳動軸的主軸承選擇圓柱孔調(diào)心滾子軸承和推力調(diào)心滾子軸承。這樣選擇的目的是推力調(diào)心滾子軸承可承受軸向重載荷并且適用于相當(dāng)高的轉(zhuǎn)速，滿足主軸的工作條件，也可以承受徑向載荷，這樣也考慮到了該機(jī)在工作時會出現(xiàn)震動和沖擊的情況，避免因選擇軸承不當(dāng)而造成的損失。圓柱孔調(diào)心滾子軸承具有高承載能力，而且可以軸向移動。這樣既可以解決物料落入轉(zhuǎn)子時造成的沖擊問題，還可以解決了因溫度變化而產(chǎn)生的軸向伸縮問題和安裝軸承的間隔誤差。
(3) 在動力傳遞中采用雙電機(jī)加雙頭螺柱結(jié)構(gòu)的方式，這樣可以平衡主軸的受力情況，以及可以調(diào)整由于在工作過程中皮帶松動的情況，保證了破碎機(jī)的有效正常工作。
(4) 在電動機(jī)和主機(jī)的位置布置方面，將電動機(jī)支撐結(jié)構(gòu)和主機(jī)分隔開，主機(jī)通過橡膠減墊安裝在支架上。這樣可以防止共振，減輕振動水平，有利于電機(jī)和主機(jī)平穩(wěn)工作。
(5) 軸承箱和轉(zhuǎn)子之間的裝配采用葉輪及葉輪座的螺拴連接及分料盤與主軸之間用螺栓連接，保證了轉(zhuǎn)子和軸承箱連接可靠，減少運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動。
(6) 帶輪也采用內(nèi)外錐配合的裝配方式以及軸向外加雙頭螺柱加墊板固定，保證帶輪具有良好的回轉(zhuǎn)精度。
(7) 在落料腔的軸承座支撐肋板上安裝機(jī)座襯板，這樣可以減少下落物料對軸承箱的磨損，在落料腔的內(nèi)壁上安裝防粘低阻力的高分子材料，保證物料順利的排出落料腔，而且可以減少對落料腔的磨損，延長使用壽命。
(8) 電動機(jī)的安裝方式采用了垂直加水平雙向固定的安裝方式，保證電機(jī)的位置精確。
2.2傳動方案的設(shè)計及方案確定
傳動機(jī)構(gòu)是把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,有帶傳動和鏈傳動兩種傳動方式[6]。
帶傳動有如下特點(diǎn)：
(1) 結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高,帶輪也容易制造。
(2) 可以在兩軸中心距較大的場所適用。
(3) 傳動過程中平穩(wěn)且無噪聲，并且可以緩沖，吸收一部分的振動。
(4) 如果出現(xiàn)過載情況時，帶將會在帶輪上打滑，可防止易壞零部件的損壞，起到保護(hù)作用。
(5) 不可以保證精確的傳動比。
鏈傳動的特點(diǎn)：
(1) 即使兩軸相距較遠(yuǎn)的情況下，鏈傳動也可以精確的傳遞運(yùn)動和動力。
(2) 可以在低速，高溫和灰塵環(huán)境等不良環(huán)境中工作。
(3) 與帶傳動相比，它可以保證精確的傳動比，傳遞功率大，而且作用在軸承和軸上的作用力比較小。
(4) 傳遞效率高，一般可以達(dá)0.95-0.97。
(5) 如果鏈條的鏈速很大時，會出現(xiàn)振動并跳鏈的情況。
(6) 不利于維修和傳遞較大的轉(zhuǎn)速，容易產(chǎn)生振動。
立軸沖擊式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要求較高，而且工作環(huán)境相對惡劣，破碎物料的粒度不是均勻，容易造成造成轉(zhuǎn)子卡死和過載情況的發(fā)生。如果用鏈傳動就會損壞鏈條，而帶傳動就不會造成機(jī)器損壞，而且，破碎機(jī)械對傳動精度要求不高，故該立軸沖擊式破碎機(jī)選擇帶傳動比較合適。
2.3組成構(gòu)件的設(shè)計
(1) 入料倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計：入料倉結(jié)構(gòu)由進(jìn)料裝置1和進(jìn)料裝置2組成以及進(jìn)料套加調(diào)整墊，當(dāng)進(jìn)料裝置2關(guān)閉時，可以有效地實現(xiàn)石打鐵的工作原理，當(dāng)裝置2打開就有效實現(xiàn)石打石形式的工作過程。通過增減調(diào)整墊可以實現(xiàn)進(jìn)料的調(diào)節(jié)。
(2) 皮帶的張緊系統(tǒng)的設(shè)計：在考慮主軸的受力均勻下，利用對稱位置安裝兩臺電機(jī)，考慮皮帶隨工作時長會出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，所以安裝了調(diào)整螺桿來緊固皮帶，增加其傳動效率。如果過于松弛就會出現(xiàn)皮帶在帶輪上打滑，導(dǎo)致皮帶和帶輪的磨損。因此，設(shè)計帶輪的張緊裝置十分必要。
(3) 底座的設(shè)計：底座是直接決定了該破碎機(jī)的占地面積的，適當(dāng)?shù)牟捎脤ΨQ性結(jié)構(gòu)，并且選擇的材料一定要有足夠的剛度和強(qiáng)度，還需要合適的位置添加橡膠墊片來減少其劇烈震動。
第三章 立軸沖擊式破碎機(jī)動力參數(shù)的計算
3.1 立軸沖擊式破碎機(jī)功率計算
3.1.1工作載荷的確定
(1) 由已知條件知道：主軸的轉(zhuǎn)速范圍n1=1400r/min-1800r/min,入料通過量=150t/h
(2) 估算轉(zhuǎn)子總重m1=300kg，主軸總重m2=350kg，其他總重m3=600kg，轉(zhuǎn)子的直徑d=1000mm
(3) 立軸沖擊式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子對物料的沖擊力F1
在連續(xù)工作的立軸沖擊式破碎機(jī)中，物料是連續(xù)撞擊反擊錘頭的，故可將此工作狀態(tài)理想成無數(shù)形狀，質(zhì)量大小一致的顆粒流對反擊板的撞擊。
根據(jù)沖量定理得到立軸沖擊式破碎機(jī)葉輪對單個物料顆粒的沖擊力為
Ft=mv0/t （1）
m-物料塊的平均質(zhì)量，kg
V0-受沖擊后物料塊的速度，m/s
t-轉(zhuǎn)子對物料塊的平均沖擊時間，s
由碰撞理論 t=2.48r/vp （2）
v0=vp
Vp=2∏rn/60=73.3m/s
式中：vp-物料拋出葉輪的拋出速度m/s
r-喂料塊的平均半徑m
由立軸沖擊式破碎機(jī)每小時的設(shè)計產(chǎn)量Q（t/h）可算出在同一沖擊時間t內(nèi)對葉輪進(jìn)行沖擊的顆粒數(shù)目
N=t×Q×1000÷3600÷m （3）
所以葉輪所受的作用力矩
M=N×Kt×Ft×R1 （4）
式中：Kt-工況載荷系數(shù) Kt=1-3 取Kt=1.5
R1-沖擊力臂
立軸沖擊式破碎機(jī)的計算功率P=M×n÷9550÷?1÷?2 （5）
式中n-立軸沖擊式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min）
?1-三角帶傳動效率 ?1=0.94-0.97 取?1=0.95
?2-支撐軸承工作效率 ?2=0.97
將（1）（2）（3）（4）分別代入（5）式中
P=150×1000÷3600÷0.5×0.5×73.3×1.5×0.5×1400÷9550÷0.95÷0.97=364.4kw
3.1.2電動機(jī)的選擇
電動機(jī)類型的選擇：根據(jù)工廠用電一般為380V三相交流電的條件下，采用三相異步交流電機(jī)。Y系列具有國際互換性的特點(diǎn)。而且Y系列電機(jī)一般為全封閉式的。具有防止灰塵等雜物侵入電機(jī)中，影響電機(jī)使用性能和壽命。而且還具有外形小，重量輕，效率高，溫度低，使用方便，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工作機(jī)的計算功率選擇兩臺Y315L2-4型號電機(jī)。
電機(jī)型號
額定功率
滿載轉(zhuǎn)速
外形尺寸
Y315L2-4
200
1480
1190×530×845
3.2 確定軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
主軸是立軸沖擊式破碎機(jī)的核心部件，用來支撐轉(zhuǎn)子的重量以及傳遞動力,工作過程中還會受到一部分的沖擊力，因此對主軸的材質(zhì)要求較高，對強(qiáng)度和韌性要求很高，選用高鉻鋼。
破碎機(jī)單個電機(jī)的總傳動效率?= ?1?2=0.95×0.97=0.9215
P1=2P?=2×200×0.9215=368.6kW
轉(zhuǎn)速 n1=1400r/min
因此得到T1=9550P1/n=9550×368.6÷1400=2514.38Nm
3.3 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45CrNi(合金結(jié)構(gòu)鋼),取A0=150
dmin=A0×=150×=96mm
考慮一些其他因素,為了安全考慮,選取軸的直徑為d=110mm
3.4 帶傳動的設(shè)計計算
帶傳動的結(jié)構(gòu)簡單，工作中傳動平穩(wěn)，皮帶和帶輪制造容易，成本較低，有緩沖和吸振的特點(diǎn)。而且破碎機(jī)的工作環(huán)境比較差,粉塵較多,工作中振動和噪聲比較大,載荷變化較大,因此該破碎機(jī)選擇帶傳動比較合理。
1. 確定計算功率Pca
由式得： Pca=KAP
由查表得工作情況系數(shù)KA=1.3 電動機(jī)的額定功率P=200kW
故 Pca=KAP=1.3×200=260kW
2. 選擇V帶的帶型
根據(jù)Pca，n1查表選用D型。
3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v
1) 由表8-7和8-9初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=500mm
2) 驗算帶速v 根據(jù)式（8-13）得v=∏dd1n1/(60×1000)=36.6m/s,帶速合適
4. 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑，傳動比i=1：1
dd2=dd1×i=500
5. 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度Ld
1) 根據(jù)式0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2），初定中心距a0=1500mm
2) 由式（8-22）計算帶所需的基準(zhǔn)長度
Ld0≈2a0+∏（dd1+dd2）/2 +(dd2-dd1)/4a0=4570mm
由表8-2選擇帶的基準(zhǔn)長度Ld=4660mm KL=0.91
3） 按式（8-23）計算實際中心距a
由式(8-23)計算實際中心距a
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=1500+(4660-4570)/2=1545mm
6. 計算帶的根數(shù)z
1 )計算單根V帶的額定功率Pr
由dd1=500mm和n1=1400r/min,查表8-4得P0=24kW
根據(jù)n1=1400r/min,i=1:1,和D型帶,查表8-5得ΔP0=0.
查表8-6得Kα=1,由表8-2得 KL=0.91
于是 Pr=(P0+ΔP0)KαKL=24×1×0.91=21.84kW
2 )計算V帶的根數(shù)z
z=Pca/Pr=260÷21.84=11.9 取z=12
7. 設(shè)計結(jié)論
選用D型普通V帶12根，帶基準(zhǔn)長度4660mm，帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=500mm
dd2=500mm，中心距選擇a=1600mm。
第四章 立軸沖擊破碎機(jī)轉(zhuǎn)子破碎腔的結(jié)構(gòu)
4.1 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計
轉(zhuǎn)子一般是立軸沖擊式破碎機(jī)核心的部件，決定著破碎機(jī)性能以及參數(shù)，如下圖所示轉(zhuǎn)子分解示意圖：
圖4-1 閉式轉(zhuǎn)子基本結(jié)構(gòu)
該閉式轉(zhuǎn)子主要由精加工轉(zhuǎn)子體，上下保護(hù)圈，上下導(dǎo)流板，分料盤，拋料頭，反擊板等組成。
上下保護(hù)圈是減少破碎腔內(nèi)的物料對轉(zhuǎn)子的磨損作用；上下導(dǎo)流板的目的是加速物料甩出轉(zhuǎn)子。
圖中分料盤的作用是將進(jìn)入轉(zhuǎn)子中的物料分散成幾股，一般來說是三到五股，同時分料盤還可以承受一定的軸向沖擊力，反擊板是將物料在離開轉(zhuǎn)子時由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對他實現(xiàn)進(jìn)一步增速，進(jìn)一步提高物料的離開速度。反擊板主要承受物料的沖擊載荷，因此需要耐磨性很高的高鉻鋼來作材料。在研究轉(zhuǎn)子的設(shè)計中，就考慮到了物料和轉(zhuǎn)子之間的摩擦和外部的細(xì)顆粒對轉(zhuǎn)子的磨損，就將轉(zhuǎn)子設(shè)計成精加工轉(zhuǎn)子主體和一些可以拆卸的部件，避免整個轉(zhuǎn)子都用耐磨性高的高鉻鋼，這樣可以減少成本，而且如果其中一個部件失效，還可以將其更換，使其整個機(jī)器可以繼續(xù)正常工作。
4.2 破碎腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
破碎腔是立軸沖擊破碎機(jī)主要體積的一部分，占據(jù)了整個機(jī)體的絕大部分空間，耗費(fèi)的體積和材料都十分多，考慮機(jī)器的成本問題，采用焊接方法連接，物料進(jìn)行破碎的主要發(fā)生在破碎腔內(nèi)，而且破碎腔中心還囊括著主要部件轉(zhuǎn)子，從轉(zhuǎn)子拋出的物料破碎主要還是破碎腔壁上，因此，需要考慮破碎腔壁的耐沖擊性，所以破碎腔壁選擇安裝襯板來增加其耐磨性和沖擊力。破碎腔的上面還需要安裝破碎機(jī)的給料裝置，具有一定的重量，僅靠破碎腔上體壁不足以支撐物料和給料裝置的重力，因此需要在破碎腔體內(nèi)安裝一些用來支撐給料裝置的支架?？紤]破碎腔中轉(zhuǎn)子的特殊性，以及它工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障和更換一些新的耐磨件，需要經(jīng)常將破碎腔打開，所以需要設(shè)置一個檢修門來觀察腔體內(nèi)部情況，而且我們需要安裝一個保護(hù)開關(guān)在檢修門上，防止機(jī)器運(yùn)行時打開造成意外事故，只有停機(jī)時才可以將檢修門打開。檢修門如下圖所示：
圖4-2 破碎腔檢修門
破碎腔體積比較大，所以在要形成均勻的物料墊需要在破碎腔的中部位置添加一個環(huán)形的托盤，這樣可以將破碎腔分為上下兩層，上層用于接收由旁路溢料系統(tǒng)落下的物料，再用螺栓固定L板是將物料均勻的分布在環(huán)形托盤上并容易形成固定的料襯，來使后來的物料經(jīng)過料襯后可以沿托盤的邊緣均勻的落下，形成像瀑布一樣的連續(xù)物料流。下層安裝有一圈的環(huán)形K板，K板通過螺栓固定在反擊板座上，K板的作用是將物料墊襯形成K字形狀，有利于物料在沖擊后可以斜向上射出，由轉(zhuǎn)子上底板反擊向下實現(xiàn)多次破碎，當(dāng)它受到嚴(yán)重磨損時可以替換，其次，形成墊襯后，后來的物料不會直接與破碎腔壁接觸，減少對破碎腔的磨損。
該破碎機(jī)如果想實現(xiàn)從石打石到石打鐵的互換，可以通過更換內(nèi)部安置組件，將K板拿出，在破碎腔的反擊板座上換上高鉻鋼材料的反擊板，就可以實現(xiàn)石打鐵工作了。
第五章 立軸沖擊式破碎機(jī)動力箱及落碎腔的機(jī)構(gòu)設(shè)計
5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1.1概述
確定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形以及全部結(jié)構(gòu)尺寸的第一步,因此我們先確定影響軸結(jié)構(gòu)的因素。
綜合考慮各方面的因素,影響軸結(jié)構(gòu)因素如下:
(1) 軸上零件的配置情況,大小以及和軸連接的方法；
(2) 軸上作用載荷的大小,以及具體分布位置；
(3) 軸上零件的固定方式；
(4) 軸所選擇的加工方式以及軸上零件的安裝和拆卸的先后等；
(5) 軸所選的材料以及工作的具體環(huán)境。
5.1.2主軸的結(jié)構(gòu)方案擬定
根據(jù)主軸的最小直徑,以及零件在主軸上的定位方式和裝拆方式,主軸的基本形狀也就基本確定了。如下圖所示:
圖5-1 主軸外形圖
5.1.3 軸上零件的裝配方案
在擬定軸結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，我們要考慮到軸上零件的裝配，它基本上確定了軸的基本形狀。裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件裝配方向，定位方式，以及主要零件安裝順序和相互關(guān)系[7]。如下圖
圖5-2 主軸上零件的裝配方案
1- 分料盤 2-葉輪 3-u型套筒 4-支座耐磨板 5-帶輪
6-葉輪座 7-軸承座 8-圓柱滾子軸承 9-推力調(diào)心滾子軸承 10-錐形套
5.1.4 主軸上零件的定位方式
(1) 主軸上零件的軸向定位
帶輪裝置的軸間定位：采用適當(dāng)高度的軸肩和端口用墊板加雙頭螺柱軸向固定，而且用六角螺釘將錐形套筒軸向固定，可以承受較大的軸向力。
圓螺母定位：主軸的最下端采用圓螺母定位，便于拆裝，這樣便于更換軸承箱內(nèi)的軸承，既方便可靠，又可以承受很大的軸向力。
圓錐面定位：帶輪裝置中采用了圓錐面定位，這樣便于傳遞較大的動力，而且可以減少主軸的尺寸，方便可靠。而且主軸箱體與物料襯板以及錐套也采用錐面定位方式，這樣便于簡化對破碎機(jī)拆裝過程。
主軸箱裝置中的定位：圓柱孔調(diào)心滾子軸承采用適當(dāng)?shù)妮S間和套筒定位；推力調(diào)心滾子軸承采用套筒和端蓋軸向定位；分料盤與主軸采用螺栓定位。
(2) 軸上零件的周向定位
在帶輪裝置中，需要增加帶輪的尺寸，因此需要增加一個的內(nèi)錐采用了鍵連接的形式。另外葉輪座也采用了平鍵的周向定位，U型盤也采用了鍵的周向定位。
5.2 軸承的選定，潤滑，以及密封
根據(jù)軸承的受力情況分析來選擇：圓柱孔調(diào)心滾子軸承和推力調(diào)心滾子軸承兩種軸承。選擇圓柱孔調(diào)心滾子軸承是因為它是自調(diào)心的,因此不受軸與軸承箱的不對中或軸變形的撓曲的影響,并且還可以補(bǔ)償由此引起的同心度誤差。還有一個優(yōu)點(diǎn)是該類軸承除承受徑向載荷外，還可以承受雙向軸向載荷及其聯(lián)合載荷，承載能力較大，同時具有較好的抗震性，抗沖擊能力。
推力調(diào)心滾子軸承具有與滾子軸承相似的性能外，還有一些重要的與眾不同的特性，這類軸承軸向載荷能力非常大，在承受軸向載荷的同時還可以承受若干徑向載荷，但徑向載荷不得超過軸向載荷的一半。
軸承類型
國內(nèi)新型號
國內(nèi)舊型號
內(nèi)徑
（mm)
外徑
（mm）
寬度
（mm）
脂潤滑轉(zhuǎn)速
油潤滑轉(zhuǎn)速
重量
（kg）
調(diào)心滾子軸承
22330CC/W33
53630
150
320
108
1200
1500
42
推力調(diào)心滾子
29334X3
9039334
170
290
73
1200
1500
36
調(diào)心滾子軸承
23034C
3053134
170
260
67
1600
2000
14.2
潤滑對于滾動軸承具有十分重要的用處，它可以使機(jī)器更加順利的工作，軸承中的潤滑劑不僅可以減少摩擦阻力，還由于潤滑劑可以吸熱，這樣可以減少軸承中的熱量，防止因為溫度過大使軸承精度減少，潤滑劑還可以緩沖一部分的震動，防止生銹等優(yōu)點(diǎn)。在立軸沖擊式破碎機(jī)中主軸采用了豎直放置，并且軸承承受的載荷較大，因此軸承的潤滑采用脂潤滑，脂潤滑形成的潤滑膜強(qiáng)度高，可以承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以工作很長一段時間。
軸承的密封裝置是為了防止灰塵，以及一些其他雜物進(jìn)入軸承，并防止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)計的。因為破碎機(jī)的工作環(huán)境粉塵比較多，對主軸的回轉(zhuǎn)精度要求較高，所以采用了接觸式密封和非接觸式密封相接合的方式。
5.3 落料腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
落料腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證破碎后的石料順利落下，物料不能堆積在轉(zhuǎn)子的下面，這樣會導(dǎo)致主軸和轉(zhuǎn)子的嚴(yán)重磨損，因此合理設(shè)計落料腔的結(jié)構(gòu)是保證破碎機(jī)工作壽命的重要因素。而且，破碎物料一般都需要經(jīng)過落料腔排出，隨著時間的增加，會對落料腔的四壁造成沖擊磨損，減少該機(jī)的使用年限，因此在落料腔壁加入機(jī)座襯板和耐磨護(hù)板得作用是以延長他的使用期限[8]。結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下：
圖5-3 落料腔的結(jié)構(gòu)圖
1- 套筒 2-機(jī)座襯板 3-軸承箱支座 4-機(jī)座耐磨護(hù)板 5-腔內(nèi)壁耐磨襯板
如上圖所示，1為套筒，防止物料堆積在軸承箱上，減少對軸承箱的磨損作用，2為機(jī)座襯板，其目的與1一樣，減少對軸承箱的磨損作用，3為軸承箱支座，對軸承箱起定位支撐作用，4為機(jī)座耐磨護(hù)板，對三塊支撐板起保護(hù)作用，5為腔內(nèi)壁耐磨襯板，由防粘低阻力高分子材料組成，可以對落料腔內(nèi)壁起到防磨保護(hù)作用，更重要是由于本身具有低粘性，所以保證物料順利的排出落料腔外，不會出現(xiàn)堆積現(xiàn)象[9]。
結(jié)論
本次設(shè)計的立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)是我在查閱了無數(shù)的相關(guān)論文以及文獻(xiàn)中找到自己的設(shè)計思路，但由于論文中得到的只是方向，無法具體的清晰的了解該機(jī)器的實物模型，于是我上網(wǎng)找各類破碎機(jī)的工作原理視頻，對整個破碎機(jī)的構(gòu)架有了基本了解。于是，按照自己的腦海中圖形，開始我的設(shè)計工作。
此次設(shè)計的立軸沖擊式破碎機(jī)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
a. 本次設(shè)計的破碎腔結(jié)構(gòu)可以使該破碎機(jī)實現(xiàn)石打石和石打鐵的互換，有利于破碎機(jī)的多元化使用。
b. 采用雙電動機(jī)的模式，既增加輸出功率，也可以平衡軸的受力情況，延長軸承的使用壽命。
c. 設(shè)計過程實現(xiàn)了液壓自動增加潤滑油的功能，減少了對主軸箱的拆裝次數(shù)，增加破碎機(jī)的工作時間。
d. 由于該破碎機(jī)需要實現(xiàn)兩種功能的互換，所以破碎腔中安裝了檢修門。
另外考慮到電動機(jī)的選擇的通用性，此次設(shè)計的破碎機(jī)的通過量為140t/h-160t/h，入料粒度在40-60mm之間。而且此次設(shè)計的轉(zhuǎn)子為閉式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中的反擊板磨損嚴(yán)重，更換頻繁。
參考文獻(xiàn)
[1]郎保賢，郎世平.國內(nèi)外破碎機(jī)的差距與發(fā)展趨勢[J].礦山機(jī)械，2004.9?
[2]王立平.立軸沖擊式破碎機(jī)VSI[J].中國機(jī)械工程，2004.11
[3]李本仁.淺談立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)[J].礦山機(jī)械，2004.1?
[4]余志新.BRAMAC石打石高效破碎機(jī)[J].礦山機(jī)械，1997(4):9-11
[5]陳意平，任仲偉等.機(jī)械制圖[M].東北大學(xué)出版社，2013.4
[6]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊第四版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5
[7]陳立德.機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2012.2
[8]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[9]王立華.立軸沖擊式破碎機(jī)VSI[J].中國工程機(jī)械,2004(11):80-81
[10]R Dallimore ， G Fensome ， K Kjaerran. Wear part for a VSI-crusher, and a method of reducing the wear on the rotor of such a crusher.US,2011
謝辭
從確定論文選題至今,我的本科畢業(yè)論文已經(jīng)順利完成。在此我要特別感謝郭越老師，從當(dāng)初選定論文題目到搜集資料，從論文確定大體框架到進(jìn)行開題報告，從修改初稿到最終的定稿，老師給了我極其細(xì)心的指導(dǎo)。老師對我的設(shè)計說明書以及設(shè)計圖紙進(jìn)行了一對一的指正錯誤,使我在修改的過程中有了明確的目標(biāo),避免我在尋找錯誤上浪費(fèi)大量的時間,而且老師在指正我裝配圖紙的時候,為了讓我對實物圖有一個更加細(xì)致清楚地了解,讓我完整的畫出它的三視圖。并且老師在指出我的錯誤的同時，還用心的傳授了我許多答辯時應(yīng)該回答的方法，使我對答辯有了更深的一步了解。老師是一位十分認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋?，對我的論文要求十分的?yán)格，不論是內(nèi)容格式，還是圖紙的標(biāo)準(zhǔn)零件都進(jìn)行了嚴(yán)格的把關(guān)?？梢哉f老師對我的論文指導(dǎo)非常耐心，每次去找老師的時候，老師總是會抽出上課前的一些備課時間或者是課間的休息時間，幫我細(xì)致認(rèn)真檢查，這使得我的論文能夠按期高質(zhì)量的完成。在完成畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，老師無微不至的關(guān)心以及對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，并將使我受益終生。在此，我向敬愛的老師致以我衷心地祝福，祝老師工作順利，生活開心，家庭幸福。
此外，還要感謝我身邊的親朋好友，十分感謝他們在論文寫作過程遇到障礙時對我的鼓勵，支持，安慰，幫助，感謝他們善意的言論并提供實際的行動，感謝所有關(guān)心我論文進(jìn)度的良師益友。
最后，向在百忙之中抽出寶貴時間對本文進(jìn)行評審并提出改正方法的各位老師表示衷心的感謝。
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