反击式破碎机设计

济南大学泉城学院

毕 业 设 计

题 目 反击式破碎机设计

专 业 机械设计制造及其自动化

班 级

学 生

学 号

指导教师

二〇一一 年 五月 二十日

1 前言

1.1反击式破碎机概述

反击式破碎机在锤式破碎机的基础上发展起来。反击式破碎机可用来破碎石灰石、煤等物料。可用作粗、中碎和细碎。

1924年德国哈兹马克公司首先设计了供实用的反击式破碎机，在美国它被用来破碎焦炭和烧结矿，后来又生产出了“Andres”单转子和双转子反击式破碎机。

反击式破碎机只能用于破碎中等硬度物料，因为其易损件磨损很快，这就限制了它的应用范围。到二十世纪五十年代初，随着新的耐磨材料的应用，前联邦德国KHD公司首先推出硬岩反击式破碎机，从而使反击式破碎机的应用范围扩大。

五十年代末我国已有反击式破碎机，而八十年代之前，国产的反击式破碎机局限于处理煤和石灰石等中硬物料。直到八十年代末，原上海建设机器厂引进KHD型硬岩反击式破碎机并研制了硬岩板锤，不仅摆脱依赖进口而且出口到欧美和日本等国家，从此使反击式破碎机得到很快的发展。采用反击式破碎机破碎抗压强度300MPa的玄武岩、安山岩等物料完全符合高速公路防滑路面混泥土要求。

随着基础建设快速发展，我国水泥用量已占世界第一位。反击式破碎机得到了极大的发展，然而这种发展却是在仿照和引进国外技术中进行，尽管也能满足市场需求，但缺少自主的创造性。随着市场经济带来的负面影响，对破碎理论的研究和对破碎机的实验近几年都非常缺乏，缺乏理论和实验指导产品开发，只能机械的模仿国外设计，则抑制了破碎机的创新发展。最近国家和企业加大了反击式破碎机等的研究，从而采用了很多新的结构，大大降低了制造和维护的费用。

1.2反击式破碎机的工作原理

反击式破碎机与锤式破碎机工作原理基本相同，它们都是利用高速冲击作用破碎物料。反击式破碎机工作原理见图1.1。

反击式破碎机的破碎过程为：物料进入破碎腔，经过高速运动板锤的强烈冲击，一部分物料被细碎，另一部分物料被冲击到反击板上并细碎，，而且物料块群在空中互相撞击也得到粉碎，如此经过反复冲击，致使物料细碎到一定程度，下方的均整篦板起确定出料粒度大小的作用。

锤式破碎机则主要是靠高速运转的锤头对物料进行破碎，因此对锤头的要求较高，应具有较高的强度硬度，且转子应具有较大的转动惯量。

图1.1 反击式破碎机工作原理示意图

1—反击板；2—板锤；3—转子

1.2.1 反击式破碎机的优缺点

反击式破碎机优点为：

（1）破碎效率高，能量消耗低，破碎比大，设备的构造简单，便于制造，操作维修也较简便。

（2）具有选择性破碎特点，即密度大的物料破碎后粒度小；密度小的物料破碎后粒度大。

（3）设备自重轻，工作时没有明显的不平衡振动，不需笨重的设备基础。

反击式破碎机的缺点为：

（1） 板锤和反击板磨损较快，需频繁更换。

（2） 运动时噪声大、粉尘大，产品中有过大块，对含水、含泥的物料适应性差，易堵塞，堵塞后清除困难。

1.2.2 反击式破碎机的破碎机理

反击式破碎机的破碎机理为：

（1） 反击破碎。

受高速板锤的冲击，从而使物料获得较高的速度，物料撞击到反击板上，物料得到进一步破碎。

（2）自由冲击破碎。

在破碎腔内，物料受到高速板锤的冲击，另外物料之间也相互冲击，同时板锤与物料存在摩擦，从而使物料在破碎腔内在自由状态下沿其脆弱面破碎。

（3）铣削破碎

物料进入板锤破碎区，大块物料被高速板锤铣削破碎并抛出。经上述两种破碎作用大于出料口尺寸的物料，在出料口处也被高速板锤铣削破碎。

上述三种破碎机理，以自由冲击破碎为主。

2 反击式破碎机的总体结构设计

2.1 反击式破碎机的设计要求

反击式破碎机的设计要求为表2.1：

表2.1 反击式破碎机的设计要求

2.2 破碎机主要工作参数的确定

2.2.1转子转速的确定

转子的圆周速度决定着破碎机的生产能力、产品粒度和粉碎比的大小。实践证明，当转子圆周速度提高时，破碎机的生产能力和粉碎比都显著增加，产品粒度变细，而且进料块度大的细度变化更为明显。但当转速增加时，功率消耗也随之增加，板锤磨损也加快。

一般在粗碎时，取转子的圆周线速度为15-40m/s，而且细碎时取40-80m/s。

根据已知条件，取转子的圆周线速度为35m/s，则转子的转速n为：

(2.1)

根据计算，可取转子的转速为680。

式中：D------转子直径，m；

v------转子圆周线速度，m/s；

2.2.2 板锤的数目的确定

转子的直径决定着板锤数目，转子直径越小，随之板锤数目则越少。一般转子直径为1m时，可取板锤数目为三个或四个；直径为1.5到2m的可装6到10个，同时物料硬、粉碎比大时，板锤数可多些。

则根据经验可取板锤数目为3个。

2.2.3 生产率的计算

转子的转速与转子表面同板锤前侧面间所形成的空间决定了反击式破碎机的生产能力。假设当板锤经过反击板时的排料量与通路大小成正比，并且排料层的厚度等于排料粒度d，则其产量Q的计算公式为：

(2.2) =

式中：h------板锤高度；

e------板锤与反击板之间最小间隙，m；

L------转子长度，m；

d------最大排料粒度，m；

z------板锤数目；

k------修正系数，一般取0.1；

------物料的容积密度，t/一般取1.2；

则根据经验公式，可得反击式破碎机的破碎率为：

(2.3)

式中：Q------产量，t/h；

g------重力加速度，；

v------转子的圆周速度；

2.2.4电动机的选择

从手册中查出滚动轴承的传递效率为0.98，带传动的传动效率为0.96，从而求出电动机的输出功率p为：

(2.4)

式中： ------破碎率，kw；

------带轮的传递效率；

------滚动轴承的传递效率；

由输出功率为52.94kw，查询则可选择Y250M-4型电动机，其额定功率为55kw，额定转速为1480r/min。

3破碎机主要零部件的设计及计算

3.1 传动部件的选择

反击式破碎机的传动采用带传动，因为带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲设计等优点，而且V带传动时，它的两个侧面和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比大，结构紧凑，大多数V带已经标准化。因此，本设计采用V带传动。

3.2 V带及带轮的设计计算

（1）确定计算功率

表3.1 工作情况系数

由表3.1查得工作情况系数=1.4，故

=.0（kw ） (3.1)

（2）选择V带的型号

根据、， 选择D型V带。

（3）确定带轮的基准直径和验算带速V

表3.2 v带轮的最小基准直径

1） 由表3.2初选小带轮的直径=355mm。

2） 验算带速v。由以下公式计算得：

(3.2)

又因为5m/s30m/s,故带速合适。

3）计算大带轮的基准直径。根据式(3.3) ，计算大带轮的基准直径。

(3.3) 圆整为=800mm。

（4）确定V带的中心距a和基准长度

1）一般初选带的中心距为：

（3.4）

即

初定中心距。

2）计算带所需的基准长度

（3.5）

表3.3 v带的基准长度系列及长度系数

由表3.3选择带的基准长度=4000mm。

3）.确定实际中心距a

（3.6）

（5）验算小带轮上的包角

（3.7）

故合适。

（6）计算带的根数z

1)计算单根V带的额定功率。

由=355mm和，可查得

根据、i=2.2以及D型v带，可查得

表3.4 包角修正系数

查表3.3和表3.4确定。

于是可得额定功率为：

（3.8）

2) 计算V带的根数z。

由以下公式的：

（3.9）

根据计算，取6根v带。

（7）计算单根V带初拉力的最小值

表3.5 v带单位长度的质量

由表3.5得，D型带的单位长度质量0.61kg/m，所以：

（3.10）

应使带的实际初拉力>

(8)计算压轴力

压轴力的最小值为：

（3.11）

（9）带轮结构设计

选择轮辐式带轮，如图

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图3.1 v带轮的结构

3.3 轴的结构设计

轴的结构设计包括定出轴的外形和结构尺寸。

轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及轴的连接方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。

合理的选择轴的材料：

轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可用热处理和化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳素钢制造轴尤为广泛，此处选择45钢。

（1）确定轴的基本直径和各段长度

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图3.2 主轴的结构

1) 根据大带轮的计算及其宽度选择-段的直径为d- =130、L- =292，安放大带轮后，其轴向采用轴头挡盖和轴肩进行轴向定位，并采用键与带轮连接。

2) 为了满足轴向定位要求， -轴段左端需制定出一轴肩，故取-段的直径d- =135，并结合装配，取L- =212。

3) 根据轴结构设计，取d- =140,根据轴承的安装及选择，取L- =64，此处连接的滚动轴承用过盈配合来周向固定。

4) 根据经验取d- =152，同时综合箱体布局及厚度取L- =190。

5）采用套筒与轴肩定位，转子用键连接在主轴上，转子因其质量大，传动负荷大，则其转动惯量大，所以在键连接时，加工精度要求较高，这就大大削弱轴的强度，所以需增大轴径，取此处轴段的直径dⅤ-Ⅵ=172，可取LⅤ-Ⅵ=210。

6）根据转子的直径及长度尺寸，可取dⅥ-Ⅶ=180、LⅥ-Ⅶ=276。

7) 同理，取d- =172，L- =210，d- =152,L- =190,d- =140, L- =64,

d- =135, L- - =70。

3.4 键的选择及校核

（1）键的选择

键的选择包括类型的选择和尺寸的选择。键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。此处轴与带轮以及轴与转子的连接都采用圆头平键连接。

平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等特点。根据轴的直径d- =130和dⅤ-Ⅵ=172mm,选择键的型号为，普通圆头平键。

(2)校核键连接的强度

键的材料选用钢，反击式破碎机在高速变载，受各种方向的冲击等条件下工作，因此查表3.6得到许用挤压应力[]=60MPa。

表3.6 键连接的许用挤压应力 MPa

1)键的工作长度为：

（3.12）

2)键的接触高度：

（3.14）

3)传递转矩为：

（3.15）

5) 普通平键连接的强度计算为：

（3.16）

（3.17）

式中： T------传递的转矩，；

k------为键与轮毂的接触高度，mm；

. D------轴的直径，mm；

L ------键的公称长度，mm；

b ------键的宽度，mm；

l------为键的工作长度，mm，圆头平键l=L-b。

综上，所以键的强度满足挤压强度要求。

3.5轴承的的选择

滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件。滚动轴承绝大多数已经标准化，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等特点。

(1)轴承类型及代号的选择

反击式破碎机工作条件非常恶劣，转子轴承很易磨损，由于调心滚子轴承具有承载能力强，调节性能好的优点，所以本设计选择调心滚子轴承。

根据轴承长度及安装考虑，以及安装轴承段直径为140mm，取代号为22228C/W33的调心滚子轴承。其基本尺寸为：

D=250（mm），B=68，

（1） 轴承的校核

设计轴承的寿命为20000h，且已知转子的总重量为20000N，以小时数算的轴承基本额定寿命轴承寿命为：

（3.16）

即

求得： p=8403.59（N）>20000（N）

式中：C------基本额定动载荷，N；

P------当量动载荷，N；

------轴承寿命指数。对于滚子轴承=10/3。

故选择代号为22228C/W33的调心滚子轴承合适。

（2） 轴承的固定

1） 轴承的周向固定

轴承的内圈与轴径采用过盈配合，外圈与轴承座采用过度和间隙配合。

2） 轴承轴向固定

采用轴肩、套筒加轴承盖固定，适用于高速旋转的轴，且承受大的轴向力。

3） 采用一端固定一段游动，适用于温度变化较大的轴。

（3） 轴承的预紧

轴承预紧的目的是为了提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴的振动。

所谓预紧，就是在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，消除轴向游隙，使之产生初变形。

（5）轴承的润滑与密封

轴承润滑采用润滑油，并采用滴油润滑；润滑的目的在于降低摩擦阻力，改善散热条件，降低接触应力，吸振防锈；密封装置采用毛毡油封。

3.6 转子部件的设计计算

反击式破碎机转子由主轴、转盘、板锤、板锤紧固装置等组成，而且转子质量应尽量集中在外缘，增加转动惯量，主轴与转子之间采用键连接，这样拆装方便，并有过载保护作用。

3.6.1 转子的结构设计

反击式破碎机的转子必须有足够的质量以适合破碎大块物料的需要。若转子质量过小，降低破碎效果；若转子质量过大，则启动困难。本设计，转子采用整体的铸钢式结构，这种设计转子惯量大，紧固耐用，便于安放板锤，能满足工作的需要。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/f9a690b84128915f804d2b160b4e767f5bcf8047.html