分 類 號 TH12 密 級 公開 寧寧波大紅鷹學院畢業設計(論文)PG型雙齒輥破碎機設計所在學院機械與電氣工程學院專 業機械設計制造及其自動化班 級12機自3班姓 名葉盈波學 號1221080342指導老師劉玉 2016 年 3 月 31 日誠 信 承 諾我謹在此承諾：本人所寫的畢業設計（論文）PG型雙齒輥破碎機設計均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日摘 要 在現階段，我國的工業快速發展，在礦山、冶金、化工、煤礦等很多行業中破碎機的作用至關重要。其中PG型輥式破碎機具有噪聲低、結構簡單、維修方便、生產率高等優點，節省了許多的人力物力，大大減輕了工人的工作強度，這促進了我國工業的進一步發展。本課題是針對PG型雙齒輥輥式破碎機進行研究和設計。本論文首先說明了我國工業發展中存在的問題及破碎機的作用，介紹了破碎機的國內外的發展歷程；然后對其進行總體方案的設計，在對方案進行論證選出合理的方案；在確定方案后，對其重要參數進行計算，然后設計對減速器的軸進行設計，再對主要部件進行設計計算和校核；然后，對設計的參數進行整理和分析，看看是否滿足生產要求；最后，進行破碎機各個結構的設計，并對本課題進行總結。關鍵詞：破碎機，雙齒輥破碎機，結構設計IIIAbstractAt present, Chinas rapid development of the industry, in the mining, metallurgy, chemical industry, coal and other industries in many crucial crushing machine.The PG type roller crusher has low noise, simple structure, convenient maintenance, high efficiency, save the many manpower and material resources, greatly reducing the work intensity of workers, which promote the further development of industry of our country.This paper is aimed at the research and design of PG type double toothed roll crusher. This paper firstly illustrates the existing in the development of the industry of our country and crusher, crusher at home and abroad of the development process is introduced; and then the overall scheme design, to demonstrate the program to choose reasonable scheme; after confirming the scheme, on the important parameters calculated, and design of the deceleration device of shaft design, of the main parts of the design, calculation and check; then, collation and analysis of design parameters, see whether meet the requirements of the production. Finally, crushing machine and various structural design and on the subject were summarized in this paper. Key Words: Crusher, double toothed roll crusher, structure design 目錄摘 要IAbstractII目錄III第1章 緒論11.1引言11.2 齒輥式破碎機的發展21.2.1國內齒輥破碎機的發展21.2.2國外齒輥破碎機的發展51.3 本文主要設計內容5第2章 雙齒輥破碎機總體設計方案72.1方案設計72.2雙齒輥破碎機的工作原理82.3雙齒輥破碎機的基本構造8第3章 破碎機各參數計算103.1 嚙角的計算103.2 生產率的計算103.3 電動機功率計算113.4 聯軸器的選擇與校核123.4.1聯軸器類型選擇123.4.2聯軸器安全校核12第4章 減速器的基本設計144.1 總體設計方案144.2 減速器傳動比的分配144.3 齒輪的設計154.3.1高速級傳動齒輪設計154.3.2按齒面接觸強度計算164.3.3按齒根彎曲強度計算18第5章 主要零部件的設計和校核205.1 主軸的材料205.2 軸的結構設計205.2.1主軸功率、轉速及轉矩205.2.2軸的最小直徑確定205.2.3軸的結構設計215.3 主軸受力分析與計算225.3.1主軸受力分析225.3.2主軸力的計算235.3.3主軸彎矩、扭矩計算245.4 主軸的安全校核265.4.1主軸強度校核265.4.2精確校核軸的疲勞強度265.5 滾動軸承的選擇和壽命驗算275.5.1滾動軸承的選擇275.5.2壽命驗算27第6章 結構設計29結 論30參考文獻32致謝33III第1章 緒論第1章 緒論1.1引言我國的礦石資源十分豐富，涉及礦石破碎企業也很多，遍布全國各地。但是，很多企業缺乏對現場工作人員的安全教育和培訓，有些現場工作人員存在不同程度的不安全作業方式，甚至有的地方使用最傳統、最不安全的爆破方式來進行破碎，這些破碎工人并非專業的爆破員，對爆破器材的使用和管理也不到位，極易引發安全事故，并且破壞當地的生態環境。所以礦石的破碎應該采用科學合理的方法，不僅可以降低投資的成本，提高安全度，而且也能夠推動環境的可持續發展。在許多工業部門，如冶金、礦山、化工、水泥等工業部門，每年都有大量的原料和再利用的廢料都需要用破碎機進行加工處理。如在選礦廠，為使礦石中的有用礦物達到單體分離，就需要用破碎機將原礦破碎到磨礦工藝所要求的粒度。需要用破碎機械將原料破碎到下一步作業要求的粒度。在煉焦廠、燒結廠、陶瓷廠、玻璃工業、粉末冶金等部門，須用破碎機械將原料破碎到下一步作業要求的粒度。在建國初期，我國許多工業都依照前蘇聯的模式來發展，所以齒輥式破碎機并不常見也不常用，而是圓錐破碎機和顎式破碎機的應用比較多，并且在高等院校的教材中也很少見到齒輥破碎機的介紹，有關雙齒輥破碎機的內容十分簡單，主要講述的是圓錐破碎機和顎式破碎機的結構和設計，且對雙齒輥破碎機的結論是“不能破巖石，沒有發展前途”，所以建國后30多年雙齒輥破碎機并沒有得到廣泛應用。在改革開放后，我國和西方發達國家的交流越來越多，在逐漸了解了國外對齒輥破碎機的應用比較普遍后，我國才開始大力引進雙齒輥破碎機設備及技術，雙齒輥破碎機也得以發展起來。經過國內外雙齒輥破碎機的運行實踐和對比分析，與顎式破碎機等國內使用的傳統破碎機相比，雙齒輥破碎機具有下列優點: (1)雙齒輥破碎機的結構比較簡單，整機的安裝維護修理十分方便；1 （2)雙齒輥破碎機整機的外形尺寸不大，而且重量較輕，移動比較方便；(3)雙齒輥破碎機生產能力可大可小，能耗低，應用范圍比較廣；(4)雙齒輥破碎機工作受力均為內力，為簡化基礎設計創造了有利條件，而更適合移動破碎站選用；(5)雙齒輥破碎機的產品粒度比較均勻；(6)雙齒輥破碎機使用起來安全可靠；(7)在特殊情況下，雙齒輥破碎機可直接起動，因此其對電網沖擊很小。1.2 齒輥式破碎機的發展1.2.1國內齒輥破碎機的發展上世紀90年代前，齒輥破碎機存在許多技術問題例如無法嚴格控制破碎后產品粒度，過粉碎現象嚴重，機體沖擊載荷比較大，噪聲也比較大，維修起來不方便，維修量大，破碎齒易壞等。為了防止過硬物體損壞破碎齒，雙齒輥破碎機兩端添加壓縮彈簧，當過硬或大塊物體如鐵塊，落入破碎輥時不能被破碎，這時破碎輥受力加大，壓縮彈簧，增大破碎腔的排料間隙，鐵塊便能順利排出，然后彈簧恢復力使得破碎輥回原位。這種過鐵保護雖能保護破碎齒但是不能嚴格保證產品粒度。1987年原兗州煤礦設計院在基礎的美國雷克斯公司生產的岡拉克36DAM式破碎機參考，設計4PGC-380 / 350 1000型齒式破碎機，反擊式破碎機更為先進的技術。該破碎機是采用新的控制系統，可以獨立調整上輥間距，控制在較低的進給量的大小，也可以調整到段齒輥間距來控制顆粒大小，控制系統根據破碎過程實現破碎機的靈活調節。而破碎機可以使保險裝置和調節齒輪輥間距裝置成一個整體，采用液壓氣動系統，但設計不足以控制材料的尺寸。上世紀90年代，隨著我國改革開放的不斷深化，煤炭銷售市場的使用發生了巨大的變化，導致煤炭制備技術和設備的人提出了更高的要求，如粉碎產品減少細顆粒含量，產品尺寸要求更均勻，能力增加，這些要求使破碎機的發展速度更快，技術更先進。煤炭科學研究總院開發了2PL系列破碎機唐山分公司。該破碎機在技術上的進步主要是取消了原有的雙輥破碎機特許彈簧的安全裝置，將雙輥破碎機固定，采用新技術和材料，防止破碎的牙齒破碎，從而使其更嚴格的控制破碎產第1章 緒論品的大顆粒。針對單齒輥破碎機的工作效率低、結構復雜、受力特點等，開發了新一代的單齒輥915齒輥破碎機。該破碎機有2種結構形式：第一種結構形式（圖1.1）。原來主要是調整破碎板位置的拉簧的彈簧推力的變化，彈簧的490kn的彈性力，在彈簧的兩端分別裝有兩組螺母，調整破碎板位置外螺母，為調節彈簧彈力調整放電間隙內螺母。彈簧上安裝的拉桿插入車身的支架上，并在垂直方向上的支撐孔是矩形的，并且該產品的尺寸是通過使用拉桿調整。結構降低了車身的高度，縮短了拉桿的長度，使結構更加緊湊。二級結構（圖1.2）是顎式破碎機楔調整機構和雙輥破碎機驅動輥軸相結合，吸收了兩者的優點，如進料口；破碎及表面可提供不同尺寸的破碎齒板；顎板鑲嵌具有可更換耐磨襯板；材料口尺寸可通過推力板進行調整。與相同尺寸的顎或雙齒輥破碎機相比，粉碎能力明顯提高，效率提高30%。同時，由于預粉碎和破碎2個區域，粉碎后的材料由齒和切換強制排出到外部的機器，所以它更適合處理水分大煤。1.破碎板2. 機架3. 彈簧4. 拉桿5. 螺母圖1.1 915單齒輥破碎機示意圖(第1種結構)1.破碎輥2. 顎板3. 調整機構4. 機架圖1.2 915單齒輥破碎機示意圖(第2種結構)1994平頂山煤炭設計研究院和鄭州長城冶金設備廠研制的FP500系列分級破碎機。該系列破碎機采用單電機驅動，液力耦合器過載保護，傳動系統是由III電機驅動的液力耦合器，由一對錐齒輪傳動，改變旋轉方向，帶動主動破碎輥轉動，主動斷開并由一組另一端的直齒傳動被動旋轉。斷齒螺旋排列時，進入小顆粒的材料容易通過破碎輥間隙排出，大的受剪應力和拉伸力在牙齒折斷，提高了傳統破碎機的材質控制應打破。90年代中期，山東萊蕪煤礦機械廠引進德國技術，對雙齒輥破碎機高強度的PGL系列的開發和生產。該系列破碎機是由雙電機驅動，雙液壓耦合器，雙套齒輪箱直接耦合，側壁和一個破碎和一個手動液壓系統可以移動，用于調整齒輥間距，從而控制該行材料的大小與液壓耦合器過載保護，和電子過載保護，可以有效防止破碎堅硬破碎的牙齒。整體結構緊湊，車身高度低，沖擊載荷小。同期，煤炭科學研究總院唐山分院開發了一種分級破碎機2PLF系列，2FJP600強力分級破碎機，破碎機4PGG強大和DP系列單齒輥破碎機。與大皮帶輪帶動傳動形式2PLF系列破碎機，傳動結構簡單，故障率低，由于具有存儲功能的大輪，所以所需電機功率比小直接傳輸。雙齒輥破碎齒的傳輸模式，子彈，焊接硬質合金、表面強度高、破碎效率高、易磨損修復，2FJP600強大雙齒輥破碎機的分類分別在墻的兩側，轉動方向，齒輥破碎板挖掘與組裝，破碎的牙齒在堆焊硬質合金韌性好的基體，不僅強度高，可以被打破，很難打破的硬物和斷齒”寧彎折”當破碎硬物卡住彎曲斷齒，無需更換破碎板的場景可以斷牙修復。梳板分別設置在墻的兩側。它有2個功能：1.使破碎過程為剪切、拉伸斷裂，不易產生過粉碎；2.條篩的材料不需破碎，且需要用大塊物料粉碎，嚴格控制粉碎后的產品尺寸，粉碎后的物料尺寸可以得到控制。雙齒并分別向各自的側壁，旋轉的方向也可以保證成材料具有滿足要求的粒度不再二次破碎，從之間的牙齒和牙齒之間的排和齒輥和梳板排口直接排出，從而減少能源消耗和由于擠壓和破碎的破碎。雙壓輥有2個獨立的驅動裝置，2個破碎輥獨立工作，在實際破碎，根據進料量變化工作系統和進料少開單送料多開雙，用戶更節能。每個破碎機都可以配備一個、乙、丙三顆牙齒，每顆牙齒類型對應一個產品的粒徑，用戶可以通過更換齒型來調整產品的尺寸而不需要更換破碎機，實現一機多用，減少用戶的重復投資。也正是由于這一系列破碎機是一種強力粉碎，工藝布局不需要手選皮帶手動揀選煤矸石，煤炭不需預篩直接進入破碎機，簡化了選煤工藝，降低了廠房高度，降低了選煤廠建設投資和I第1章 緒論生產成本。4PGG四齒輥破碎機和DP系列單齒輥破碎機是在2FJP系列基礎上派生的，除了4PGG系列破碎機機體采用模塊化結構，全身上下組可以根據生產實際安裝分，破碎比大，其他結構與粉碎原理和基本2FJP系列相同。1.2.2國外齒輥破碎機的發展MMD型系列齒輪式破碎機是英國英邁特礦山機械集團公司開發一種新的破碎機，500，625，750代，1000、1300和1500共六大系列各系列、短箱型，標準箱型和長箱3種不同的長度，以滿足對不同處理能力的要求。每種規格都配有不同類型的齒、齒帽，以滿足不同破碎產品尺寸的要求。該機的工作原理是靠剪切和沖擊拉伸的影響，使沿材料的剪切應力沿材料的薄弱部位產生巨大的破碎力使其破碎。材料之間的斷齒和側壁的梳板，打破了從間隙控制的產品，沒有大顆粒，在飼料中已經包含了合格的材料粒度將迅速排出，無需粉碎效果，更好的粒度控制和篩分效果，產品尺寸均勻。因此，該機也稱為“篩分破碎機”，主要用于粗碎和二段破碎。我國煤礦和選煤廠使用許多MMD型破碎機。其特點是：（1）結構高度緊湊；（2）具有特殊結構的牙齒，適合干濕泥和粘土礦；（3）破碎后的產品粒度不太大，顆粒過多的破碎產品；（4）大量到14000th的耐壓強度和高抗壓強度達300MPa；（5）采用液壓耦合器和電動雙重過載保護裝置，當過載或不易破碎的物料時，可以保護破碎物料；（6）保養及維修。1.3 本文主要設計內容本設計的主要內容是設計PG型雙齒輥破碎機，具體參數如下：入料粒度800mm，出料粒度S，B軸處剖面合格5.5 動軸承的選擇和壽命驗算5.5.1滾動軸承的選擇滾動軸承為圓錐滾子軸承32238系列號 4GD，由文獻1，26-29 表39.2-23得Cr=1120KN，Cor=1900KN，e=0.44，Y=1.4，Y1=0.8，W=36.1Kg5.5.2壽命驗算軸承所受支反力合力對于圓錐滾子軸承： 根據文獻7，315 表39.2-24得，由文獻7，315當量動載荷的一般計算公式由文獻7，313 由軸承壽命的計算公式，按軸承C受力大小驗算：由文獻7，215頁 軸承壽命的計算公式，按軸承C的受力大小驗算預期壽命：所以 由于破碎機的沖擊力較大，必須選擇較大壽命的軸承，又由于破碎機的沖擊力，軸承能達到所計算的壽命。經審核后，此軸承合格。寧波大紅鷹學院畢業設計（論文）第6章 結構設計減速器低速齒輪：因為齒頂圓直徑大于160mm，又小于500mm，故選用腹板式結構大帶輪：因為尺寸大于300mm，故選用橢圓輪輻式結構小帶輪：因為尺寸小于300mm，故選用腹板式結構減速器輸入軸：由每一段長度可以畫得減速器輸出軸：從得到的每段長度畫得減速器大齒輪（低速齒輪)：因為齒頂圓直徑在400mm至1000mm間，故選用輪輻式結構減速器小齒輪（高速齒輪）：因為齒頂圓直徑在160mm至500mm間，故選用腹板式結構其余部件根據大小和配套程度自由調配結 論在國民經濟領域中，碎礦是許多基礎工業部門的重要工序。而碎礦所用的機器大都屬于工廠內的主要設備。中華人民共和國成立前，我國幾乎不能生產任何類型的破碎設備。在早期的新中國成立后，我國與前蘇聯的工業發展和旋回破碎機的模式一致，圓錐破碎機，顎式破碎機的使用也較為普遍，在高校教學中主要是對破碎機的結構和設計，雙齒輥破碎機是非常簡單的，結論是“沒有巖石的縫隙中，沒有發展前途”，所以在中華人民共和國建國30年還沒有被廣泛的使用。但在這之后，在西方國家的應用已經非常流行，開始后的設備和技術介紹。目前我國的選礦、化工、水泥、建材等工業部門的輥式破碎機。隨著工業的發展，礦山破碎設備所需的金屬量越來越多，越來越多的領域。粉碎設備與工業的發展已經非常迅速，在機器的性能大大提高和豐富。輥式破碎機是一種最古老的破碎機械。由于其結構簡單，在水泥，硅酸鹽，和其他工業部門，也在礦石，精細作業，但由于其自身的缺陷，由于大面積，生產能力低，在冶金和采礦業在一些地區已經圓式破碎機，在金屬礦山很少使用。對于雙齒輥破碎機的設計，應充分了解破碎機的工作原理和結構特點，并對破碎機進行動力分析和結構分析。同時對電機的選型計算、減速器的設計、選型，也對破碎機是工作軸結構的主要部分進行了結構自設計、軸徑設計和危險截面的校核。彈簧裝置通過預壓縮彈簧，在該材料被破壞時，通過預壓縮彈簧來抵抗動齒輥的反作用力。當破碎機一旦難以粉碎堅硬的物體或韌性的材料，如木材，則進一步壓縮彈簧，動齒和優惠，從而緩解了沖擊力造成的沖擊力和避免齒輥是硬或木材卡住，并導致在公園。破碎機卸料粒度的彈簧是至關重要的。剛度太小，顆粒大小相差太大：剛性太大，雖然顆粒大小相差不大，但一旦被一個堅硬的物體或木材，破碎機產生較大的沖擊，容易造成材料卡牙和停車場。因此，我們必須設計一個合理的緩沖彈簧。根據我們生產此類破碎機的經驗和有關資料，要求活動齒輥一般移動40mm左右即彈簧在工作過程中，其壓縮量變化值L=40mm，兩側的彈簧每個最小負荷在40kN，最大工作負荷在70kN左右為宜。經計算，彈簧可取以T參數：彈簧絲直徑d=30mm，彈簧中徑D2=l00mm，工作長度變化值L=40mm，彈簧圈數n =11。破碎機的類型是根據所采用的選礦工藝流程，礦石的物理機械性質，破碎比以及舞 響礦石可碎性的其它一些因素進行選擇。破碎機經常在繁重負荷的條件下及灰塵密布的惡劣環境中進行工作，為保證破碎的正常生產，除要滿是對機器的一般要求以外，它還必須滿足一下要求：1、破碎機的傳動裝置、給礦口及排礦口必須有安全保護裝置；2、破碎機必須配有可靠的防塵裝置和除塵裝置；3、為防止機器的主軸、機座等重要部件的毀壞，破碎機都應當有簡單而有效的保裝置；4、破碎機的構造應當保證迅速而容易地更換其全部被磨損了的部件，特別是破碎部件，這些部件的數目應當使之最小，各個部件重量不要太大，其形狀則應盡可能地便于和制造和維修；5、為保證破碎機有效的工作，入料最大礦塊的直徑應比破碎機給礦口的寬度小10%20%，而破碎機的給礦和排礦應當是連續生產的；6、破碎機應有迅速而容易改變破碎比的裝置，即調節排礦口的裝置。致謝參考文獻1王文斌，紀名剛，機械設計M，第七版北京：高等教育出版社，20012成大先，機械設計手冊M.第三卷.北京：化學工業出版社，20043成大先，機械設計手冊，單行本軸承及其連接，北京，化學工業出版社，20044孫桓，陳作模機械原理M第六版北京：高等教育出版社5王文斌，機械設計手冊M北京：高等教育出版社，20046孫桓，陳作模機械