1 摘 要 沖擊式破碎機是廣泛運用于特硬、中硬及磨蝕性物料的粗碎與細碎作業的高效破碎機械設備。在設計初，先查閱資料，了解了沖擊式破碎機在國內外的現狀。然后按照破碎機的一般設計步驟進行了以下設計：破碎機總體方案確定及主軸等主要零件結構參數的計算和選擇；破碎機工作參數的計算；破碎機結構設計；破碎機的受力分析和主要零部件 的 強度校核。最后完成破碎機裝配圖 ，主要部件及零件圖 ，設計 說明書 一份。 關鍵詞： 沖擊式破碎機；傳送帶；葉輪；軸 2 Abstract The impact crusher is widely used in special hard, hard and abrasive materials, rough broken and mechanical crushing operations efficiency impact crusher. Through this graduation project, to study on the consolidation of book knowledge. Early in the design, to inspect the information about the impact crusher at home and abroad. Then follow the impact crusher of the general design steps of the following design: the overall plan of impact crusher and calculation and choice of the main shaft and the other major parts to determine structural parameters； the calculation of impact crusher working parameters； impact crusher structural design； check of the stress analysis and strength of major components. Finally complete a assembly drawings of impact crusher, parts diagram , the design of a paper. Key words: impact crusher； conveyor belt； impeller； shaft 3 目 錄 摘 要 ABSTRACT 第 1章 緒論 1 1.1 選題背景 1 1.2 國內外 發展現狀 2 1.3 歷史發展過程與未來發展方向 3 第 2章 破碎機 的總體方案設計 5 2.1 沖擊式破碎機 的總體 方案 設計 5 2.2 沖擊式破碎機 的 結構 7 2.3 沖擊式 破碎機的 工作原理 9 2.4 沖擊式破碎機的特點 10 2.5 沖擊式破碎機 的 主要部件 11 2.5.1 葉輪 12 2.5.2 反擊板 13 第 3 章 破碎機的結構設計與計算 15 3.1 破碎機主要工作參數的確定 15 3.1.1 沖擊速度 的確定 15 3.1.2 沖擊時間的確定 15 3.1.3 電機功率 的確定 16 3.1.4葉輪結構參數 的確定 16 3.2 破碎機主要 零件 設計 及其參數的選定 18 3.2.1 多楔帶設計 18 3.2.2 主軸設計 20 3.2.3 軸承設計 22 3.2.4 鍵的選擇與校核 24 3.2.5 反 擊 板 設計 24 3.2.6 螺栓強度校核 25 4 3.3 機架 設 計 26 3.3.1 機架的類型、材料及制造方法 選 擇 26 3.3.2 機架結構的設計 27 第 4 章 破碎機 的安裝和維護 30 4.1 沖擊式破碎機 的 安裝、調整與試運轉 說明 30 4.1.1 設備 的 安裝 30 4.1.2 設備的調整 30 4.1.3 機器的試轉 31 4.2 沖擊式破碎機的使用與維護要求 31 結 論 34 致 謝 35 參考文獻 36 5 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯系 414951605 或 1304139763 6 7 8 9 10 11 12 CONTENTS Abstract Chapter 1 Introduction 1 1.1 Research background 1 1.2 Development Status 2 1.3 The historical development and future development direction 3 Chapter 2 Crushing machine overall plan design 5 2.1 Impact crusher design argument 5 2.2 Impact crushers structure 7 2.3 Impact crusher working principle 9 13 2.4 Impact crusher features 10 2.5 Main components of the impact crusher Profile 11 2.5.1 Impeller 12 2.5.2 The counterattack plate 13 Chapter 3 Crusher structure design and calculation 15 3.1 Impact crusher main working parameters of the selected counter board 15 3.1.1 Impact velocity 15 3.1.2 To determine the impact of time 15 3.1.3 Motor Power 16 3.1.4 Impeller structural parameters 16 3.2 Parts and its parameter selection 18 3.2.1 Multi wedge belt design 18 3.2.2 Spindle design 20 3.2.3 Bearing design 22 3.2.4 The key choice and verification 24 3.2.5 The counterattack plate 24 3.2.6 Bolt strength checking 25 3.3 Frame design 26 3.3.1 Frame type, material and manufacturing method choose 26 3.3.2 Frame structure design 27 Chapter 4 Crushing machine installation and maintenance 30 4.1 Impact crusher installation, adjustment and operation 30 4.1.1 Equipment installation 30 4.1.2 Adjustment of the equipment 30 4.1.3 Machine test switch 31 4.2 Impact type crushing machine use and maintenance 31 Conclusion 34 Thanks 35 References 36 14 第 1 章 緒論 1.1 選題背景 隨著國內需求的拉動，各地公路，鐵路等基建的投入日益增大，迫切需要大量的砂石。為了保護生態平衡，國家明文禁止擅自開挖天然砂（清理河道除外） ， 天然砂供量大大跟不上需 求。 因此，機 械 制砂機器的開發 和和設計就十分必要。鑒于機 械 制砂是巖石爆破后，經機械破碎或卵石經機械破碎并篩分而成的，其強度等性能都較天然砂優越。另一方面，有些金屬與非金屬礦山在采礦與加工過程中，產生出大量尾礦， 15 迫切需要綜合利用。故生產機 械 制砂代替 天然砂是一個必然趨勢。一方面可以使大量的尾礦和卵石可利用，另一方面可通過機械加工，生產出質量好，能適應各種標號混凝土的需要。實踐也證明，機 械 制砂無論在物理性能還是化學性能上都優于天然砂。我國的機 械 制砂技術和設備的研究和研發工程起步較晚，發展較緩慢，一些大型水利工程建設中使用人工砂，其關鍵的制砂設備不少是國外引進的。國內的機 械 制砂設備開發與國外先進水平相比還存在一定差距。 目前，在國內采石場成套設備用做二破或細破的設備主要是細碎鄂式破碎機、臥式沖擊式破碎機或圓錐破碎機。采石場成套設備主要為修建高等級 （ 高速 ） 公路等工程項沒提供高品質 （ 立方形顆粒含量 80%） 各種粒級的骨料。細碎鄂式破碎機和圓錐破碎機在實際使用中存在的主要問題是產品中立方形顆粒含量偏低，而且前者的處理能力也較小，不能適應日益發展的市場要求。臥式沖擊式破碎機雖然具有處理能力大、立方形顆粒含量高等優點，但機器的磨耗較高，特別是破碎硬物料一時更顯突出。近十年來，國外逐步采用沖擊式破碎機作二破和細破，與細碎鄂式破碎機，其在工作原理上顯得更為合理，除了具有更大的處理能力、高含量的立方形顆粒外，設備磨耗也有所改善，市場前景逐年看好 1。 本次 畢業設計通過對沖擊式破碎機進行研究和設計，能夠極大的鞏固機械專業基本理論和專業理論知識，并應用于實際情況下的設計和制造中。還能夠培養我由實際生產情況出發分析、解決機械方面問題的能力和動手能力以及在機械設計過程中的創新思想和創新能力，同時我也了解目前整個礦山機械制造行業的現狀和發展前景，為畢業后可能從事礦山機械制造行業打下一定的基礎。 并且拓寬了自己的眼界，使得 自 己今后的工作前景更加樂觀 。 1.2 國內外 發展現狀 我國從 20 世紀 90 年代開始引進沖擊式破碎機，目前技術上還與國外有較大的差距。仍采用硬質合金和高鉻 鑄鐵材料作為耐磨材料，質量不穩定，易腐蝕和磨損，且易被金屬件擊碎。國內機型破碎比較小只能作為三級或四級破碎設備使用。葉輪直徑上國內規格很少 ， 故國內高端 16 市場，如規模較大的砂石場仍是進口設備占多數。 國內外破碎機械存在差距的原因很多 ， 其中市場需求不同是造成差距的客觀原因。國正處于大規模的基本建設時期，各地對砂石料的需求劇增，引起投資砂石場熱，遍地開花的砂石場往往規模小，只求上馬快、投資少。供不應求的市場使粗制濫造、技術水平低下、耗能高、污染環境嚴重的產品紛紛進入。而這些設備只能以低價來占領市場。因此與國際上先進 水平差距明顯 。 目前國內的破碎機械制造商無論國有企業還是民營企業，在科技開發上的投入不足是產品差距的主觀原因。既缺乏科研手段 （ 例如幾乎沒有一家制造商具備巖石實驗室 ） ，又缺少先進技術支撐，自主產權的開發力量十分薄弱。因而近 10 年來，國內破碎機械企業不是相互仿制就是測繪國外產品，以此作為更新換代的主要手段，技術進步甚慢 。 盡管國內外破碎設備差距很大，但縱觀國外的破碎設備制造商由于本土市場日漸縮小，生產成本高，紛紛開拓本國以外的市場，而且作為傳統工業在資金、人才等方面獲得新的投入甚少，因此，近年來兼并重組頻繁 ， 這 種局面給國內破碎機械制造商以很大的發展機遇。畢竟我國的制造成本較低，又有較好的重工業基礎，通過引進國際上先進技術，產學研相結合，同行企業合作與分工，加大科研投入，一定能克服技術上的差距，使我國的破碎設備產品更好的進入國內外市場 。 隨著經濟的增長，各種金屬與非金屬礦、水泥廠、建筑、砂石冶金等行業生產規模的擴大，沖擊式破碎機在其發展中占有十分重要的地位和作用，使其成為國民經濟的支柱行業 。 據調查分析，目前，沖擊式破碎機是礦山機械的支柱產品之一，是國家建立獨立工業體系的基礎，也是衡量一個國家工業實 力的重要標志。其為煤炭、金屬和非金屬礦山的開發提供更多的具有國際先進水平的優質、高效設備，滿足國民經濟發展對能源和原材料的需要 。 改革開放 30 年來，我國沖擊式破碎機械行業經歷了引進消化吸收國外先進技術、合作設計和制造、自主設計的發展道路，從產品開發由仿制型向自主創新型轉變，經濟的運行也由粗放型向效益型轉變 。 如今，在國內基礎工業和基礎建設大發展的拉動下，沖擊式破碎機 17 市場需求旺盛，從而促進了整個沖擊式 破碎機行業的技術進步，涌現了一批具有自主知識產權的重大新產品，如 5X 系列新型沖擊式破碎機，VSI 系列沖 擊式破碎機， PCL 系列沖擊式破碎機等，其引進國外先進的技術，為國民經濟建設做出了積極貢獻，同時縮小了與先進國家的差距，提升了參與國際競爭的能力，我國礦山機械行 業 在國際礦山工程建設中正在發揮越來越大的作用。 沖擊式破碎機的發展是與人類的技術進步、現代科學技術和整體工業水平息息相關，在國民經濟建設中發揮著重要的作用 。 經濟在不斷的發展，社會在不斷的進步，同時對沖擊式破碎機行業提出了新的要求和期望，其面向國家經濟建設重大需求，以科學發展觀為指導，實現國民經濟可持續發展 2。 1.3 歷史發展過程與未來發展方向 1942 年，德國人 Andreson 在總結了鼠籠型破碎機、錘式破碎機的結構特性和工作原理基礎上，發明了和現代 沖 擊式破碎機結構形式類似的AP 系列 沖 擊式破碎機。這種 沖 擊式破碎機因其有生產效率比較高、可以處理種類較多的物料、形式結構上比較簡單、移動方便等優點，而得到了迅速發展。隨后伴隨著破碎篩分破碎理論的日益完善與技術的進一步發展，各種各樣高性能的 沖 擊式破碎機開始大量出現 。 沖 擊式破碎機的發展史可以追溯到 19 世紀 50 年代，當世界上第一 臺顎式破碎機 誕生于美國時，不久以后隨著生產力的發展，顎式破碎機已經 不能滿足破碎技術的需要，于是，在顎式破碎機的基礎上，人們又設計出了 沖 擊式破碎機 。 沖 擊式破碎機在中國的發展比較晚，到上個世紀 50 年代，我國才真正擁有破碎機。因此，我國的破碎篩分設備大都是 50 年代問世的。在上個世紀 80 年代之前，我們國產的 沖 擊式破碎機僅局限于處理煤和石灰石之類中硬物料。直到上世紀八十年代末我國引進 KHD 型硬巖 沖 擊式破碎機，才填補了國內無 高 硬度破碎機空白 ， 但技術落后國外二十多年 。 與傳統的 沖 擊式 破碎機 相比，新型的 沖 擊式破碎機能破碎抗壓強度300MPa 以上的硬物料。 沖 擊式破碎機在 行業中銷售量大，使用范圍廣， 18 設備性能強。 總的來說，未來國內外 沖 擊式破碎機的發展方向主要表現在以下幾個方面 ： 第一，需要對現有的 沖 擊式破碎機結構進行改進，提高 沖 擊式破碎機對中硬礦石的破碎能力和設備維護的方便性，其主要集中在 沖擊 板、轉子結構的改進以便于 沖擊 板的更換和裝卡 ； 破碎腔的結構優化 ； 提高礦石的一次破碎率和能量的利用率。 第二，研究開發具有高耐磨 、 高韌性的新型 沖擊 板材料提高 沖擊 板的使用壽命，提高生產率。 第三，應用現代機電一體化技術和現代控制方 法 （ 如液壓技術、電子技術 ） ，不斷提高 沖 擊式破碎機的自動化程度，減少工人的勞動強度，提高生產率。例如 ： 應用現代計算機輔助設計優化 沖 擊架的結構參數，提高對能量的利用率和礦石的一次破碎率。 第四，為適應市場和客戶的需要，使沖擊式破碎機向系列化 、 規格化 、 大型化發展。 第五，堅持技術創新，逐漸擺脫對產品的單一引進和模仿 3。 第 2 章 破碎機 的總體方案設計 2.1 沖擊式破碎機的總體方案設計 沖擊式破碎機的設計方法很多，按物料給入破碎的形式可分為葉輪給料、瀑落給料、雙給 料三種類型。按破碎腔的形式可分為物料自然床層型、金屬剛性內襯型、格柵型。按葉輪的形式，可分為圓形葉輪和帶沖擊板的三角形葉輪。按葉輪的通道可分為雙通道型、三通道型、四通 19 道型和多通道葉輪。按葉輪有無上盤可分有上盤型的閉式葉輪、無上盤的開式葉輪。按在破碎腔內葉輪的個數可分為單葉輪型、雙葉輪型和多葉輪型。按物料的循環方式，可分為物料內循環型和物料外循環型 4。 （ 1） 葉輪給料物料全部通過葉輪加速，以高速進入破碎腔，這是沖擊破碎機的最基本形式，國內外均普遍采用，其它類型的沖擊破碎機均為在此基礎上的變種。 （ 2） 瀑落給料進入破碎腔的物料，除部分通過葉輪被加速外，還有另一股料直接進入破碎腔，此機型可獲得更大的通過能力，可獲得比葉輪給料在相同的能耗下更多的產品，兩股料之間存在一個合理的分流比。 （ 3） 雙給料將小于某一尺寸的物料進入葉輪加速后進入破碎腔，將大于某一尺寸的物料直接給入破碎腔，形成硬襯，反射葉輪發出的物料，增加了給入破碎機的粒度及通過量，使破碎機的使用范圍更寬，可省去二破，進一步降低能耗和投資，簡化工藝。 （ 4） 物料自然床層型 (渦動破碎腔 )為一有下底的環形腔體，物料靠自然休止角堆積在下底上，形成一個從下到 上逐步擴大的倒錐型腔體，具有一定速度的物料沖擊在此床層上，產生摩擦、劈裂和磨削，使之產生大量細粉。 （ 5） 金屬剛性內襯型 (反擊板、顆板 )，在破碎腔下正對葉輪發射口方向，安裝耐磨、耐沖擊的金屬內襯，形狀有倒錐形、圓柱面形、內齒面形和與發射方向垂直布置形。主要用于韌性較大的物料或混合料的分別破碎。 （ 6） 格柵型在破碎腔的下底板，開有一定尺寸的孔，或使用強度好的篩網，使腔內合格的細粉盡快排出，大塊物料駐留底 部 形成承受物料沖擊的硬性襯墊，消除了物料自然床層中的軟墊層，可以防止在腔內沖擊頻率低時，由于物料均在料層 上，空中撞擊次數少而影響破碎效果。但由于腔底上的孔易于堵塞，往往不能發揮其功能。 （ 7） 圓葉輪型為立式沖擊破碎機最基本形式，其上部具有供物料進人的開口，下部與傳動裝置相連，圓周方向有若干個供發射物料的通道，形狀為有利于物料駐留的彎臂形，使葉輪通道不受磨損。 20 （ 8） 二角葉輪具有三個發射物料通道的葉輪，除保留圓形葉輪的通道外，其余部分用三塊可更換的沖擊板代之，將返回葉輪的物料給予有力的打擊，改善了破碎效果，但磨損較大。 （ 9） 兩通道葉輪在葉輪的圓周方向對稱設置兩個物料發射通道，用于小型的沖擊破碎機 。 由于轉 速較高 ， 同樣有較高的能量密度。 （ 10） 三通道葉輪在葉輪的圓周方向均布三個形狀相同的物料發射通道， 用于 大中型的高速立式破碎及小型低速沖擊破碎 。 （ 11） 四通道葉輪在葉輪圓周方向設置四個對稱的物料發射口，用于大型低速沖擊破碎。 （ 12） 多通道葉輪用于磨蝕性低的物料粉碎，一般不設計成自襯，而帶有反擊板。 （ 13） 有上盤葉輪一般立式沖擊破碎機采用的葉輪均由上盤、下盤、葉片和發射刃邊組成，外部堆焊耐磨層，用于給料小于 60mm 的物料。 （ 14） 無上盤葉輪沒有上盤和外部堆焊耐磨層，用于給料較大的物料破碎，給料 可達到 100mm500mm，破碎腔采用剛性襯板。 （ 15） 單葉輪型 是 立式沖擊破碎機最常用的形式，結構簡單，易加工、制造和維修。 （ 16） 多葉輪型 的 物料從上一個葉輪發射出，進行一次沖擊，再進入下一道葉輪重新被加速，獲得再次或多次沖擊，一般下一道葉輪直徑大于其上部葉輪的直徑，從而使物料受沖擊的強度越來越大，可獲得更大的破碎比。 （ 17） 物料外循環 是 物料在破碎機內進行破碎，失去動能后，由排料口排出，排出物料的粒度還不能百分之一百滿足要求，一般 有 30%50%的料要返回破碎機的葉輪重新被加速，此時需要一個分 級設備將合格成分分離出來，目前國內外的立式破碎機均采用外循環。 （ 18） 物料內循環 則 在破碎機內部設置分級裝置和能將大塊提升到葉輪的提升系統，在破碎機的內部將合格的物料選出并排出破碎機外，而將大塊物料重新送入葉輪 。 比較各種結構，并滿足任務書的要求選擇： 葉輪結構從給料粒度上選用有上盤葉輪，葉輪數選用最常見的一個 21 即可，從磨損上考慮選用圓型葉輪。通道數選用三通道數。給料方式選用最普通的給料方式 葉輪給料，由破碎物料為鵝卵石破碎腔選用金屬剛性內襯型 。 2.2 沖擊式破碎機 的 結構 設計 沖擊式破碎機用途：本產品廣 泛應用于各種礦石、水泥、耐火材料、鋁凡土熟料、金剛砂、玻璃原料、機制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣，特別對碳化硅、金剛砂、燒結鋁礬土、美砂等高硬、特硬及耐磨蝕性物料比其它類型的破碎機產量功效更高。 沖擊 式 破碎機的結構：沖擊 式 破碎機主要由進料斗、分料器、渦動破碎腔、葉輪體、主軸總成、底座、傳動裝置及電機等七部分組成 ，如圖 2-1 所示 。 1. 進料斗 進料斗的結構為一倒立的棱臺體（或圓筒體），進料口設置耐磨環，從給料設備的來料經給料斗進入破碎機。 2. 分料器分料器 安裝在渦 動破碎腔的上部 ， 分料器的作用就是將從給料斗來料進行分流 ， 使一部分物料經由中心入料管直接進入葉輪被逐漸加速到較高速度拋射出去，使另一部分物料從中心入料管的外側，旁路進入渦動破碎腔內葉輪的外側，被從葉輪拋射出來的高速度物料沖擊破碎，不增加功率消耗，增大生產能力，提高破碎效率。 3. 主軸總成 主軸總成安裝在 破碎 機底座上，用以傳遞電動機經由三角皮帶傳來的動力及支撐葉輪旋轉運動。主軸總成由軸承座、主軸、軸承等組成。 4. 渦動破碎腔 渦動破碎腔的結構形狀為上、下兩段圓柱 體組成的環形空間，葉輪在渦動破碎腔內高速旋轉，渦動破碎腔內也能駐留物料，形成物料襯層，物料的破碎過程發生在渦動破碎腔內，由物料襯層將破碎作用渦動破碎腔壁隔開，使破碎作用僅限于物料之間，起到耐磨自襯的作用。觀察孔是觀察葉輪流道發射口處耐磨塊的磨損情況及渦動破碎腔頂部襯板的磨 22 損情況，破碎機工作時必須將觀察孔密封關嚴。分料器構形狀為上、下兩段圓柱體組成的環形空間，葉輪在渦動破碎腔內高速旋轉，渦動破碎腔內也能駐留物料，形成物料襯層，物料的破碎過程發生在渦動破碎腔內，由物料襯層將破碎作用渦動破碎腔壁隔開，使破碎作用僅 限于物料之間，起到耐磨自襯的作用。觀察孔是觀察葉輪流道發射口處耐磨塊的磨損情況及渦動破碎腔頂部襯板的磨損情況，破碎機工作時必須將觀察孔密封關嚴。分料器固定在渦動破碎腔的上部圓柱段。葉輪高速旋轉產生氣流，在渦動破碎腔內通過分料器、葉輪形成內部自循環系統。 5. 葉輪結構 由特殊材料制作的一空心圓柱體，安裝在主軸總成上端軸頭上，用圓錐套和鍵聯接傳遞鈕距，高速旋轉，葉輪是立式沖擊破碎機的關鍵元件。物料由葉輪上部分料器的中心入料管進入葉輪的中心。由葉輪中心的布料錐體將物料均勻的分配到葉輪的各個發 射流道，在發射流道出口，安裝有特殊材料制成的耐磨塊，可以更換。葉輪將物料加速到 60m/s75m/s速度拋射出去，沖擊到渦動破碎腔內的物料襯層，進行強烈的自粉碎，在錐帽和耐磨塊之間裝有上、下流道板，保護葉輪不受磨損。 6. 傳動裝置 采用單電機或雙電機驅動的皮帶傳動機構 (75kW 以上 ， 為雙電機傳動 )， 雙電機驅動兩臺電動機分別安裝在主軸總成兩側 ， 兩電機皮帶輪用皮帶與主軸皮帶輪相連 ， 使主軸兩側受力平衡 ， 不產生附加力矩。 7. 底座 底座渦動破碎腔、主軸總成、電動機、傳動裝置均安裝 在 破碎 機底坐上，底座結構形狀，中部為四棱柱空間，四棱柱空間的中心，用于安裝主軸總成，兩側形成排料通道。雙電動機安裝在底座縱向兩端，底座可安裝在支架上，也可直接安裝在基礎上。 8. 支架 根據破碎機工作場所不同 露天作業或室內作業，可以考慮配置支架或不配置支架。 9. 潤滑系統 本設計采取 特級集中潤滑 方式 ，潤滑部位為主軸總成上部軸承和下部 23 軸承兩處，為使注油方便，用油管引到機器外側，用于油泵定期加油 5 。 1-給料斗 ； 2-分料器 ； 3-葉輪 ； 4-渦流破碎腔 ； 5-電動機 ； 6-主軸總成 ； 7-機架 ； 8-排料斗 圖 2-1 沖擊式破碎機結構圖 2.3 沖擊式 破碎機的 工作原理 如圖 2-2 所示，物料由輸送設備連續均勻地送 入 破碎機的給料斗，再進人緩沖漏斗，由于緩沖漏斗的特殊結構，物料在斗內部分通過導料筒進人葉輪，部分由緩沖漏斗外進人渦 流 破碎腔 。 物料在破碎機的葉輪內，由于分料錐及葉輪的高速旋轉、離心力的作用使物料被分配到各個發射通道內，并在極短的時間內被加速到 70m/s100m/s， 向著外周的物料或從物料襯 (靠物料自然安息角等因素形成 )反射回落的物料噴射，從而產生強烈的撞擊 和磨削作用。同時由于物料襯向上的提升物料作用，物料在破碎腔內會自然形成相互摩擦，物料之間的碰撞機率較高，使得物料反復經過數次的撞擊，達到劇烈的破碎效果 6 。 24 1-轉子； 2-葉輪； 3-機架； 4-反擊板； 5-空氣循環裝置； 6-給料斗； 7,8-給料筒 圖 2-2 沖擊式破碎機原理圖 分析沖 擊式破碎機的破碎作用，主要有： （ 1） 葉輪內破碎 進 入葉輪內部的物料，由分料錐分入葉輪的各個發射通道內。物料之間相互擠壓，摩擦形成一定的破碎 ，如圖 2-3 所示 。 （ 2） 與反擊板碰撞 物料經過葉輪加速后，從發射通道高速飛出與反擊板發生碰撞反彈，強烈的碰撞使物料發生破碎。 （ 3） 物料之間碰撞 物料與反擊板碰撞后反彈，在破碎腔內形成不規則飛濺。物料與物料之間發生碰撞，使物料逐漸破碎減小。 2.4 沖擊式破碎機的特點 沖擊式破碎機具有優點很多，大致可分為以下幾點： （ 1） 機器的適用范圍寬 沖擊式破碎機的給料粒度不斷的加大，使其從以往的只能用于第三級甚至第四級破碎工藝發展到可以在二級等中破工藝被選中。 25 圖 2-3 物料在葉輪 內的 破碎簡圖 （ 2） 機器的使用壽命長 沖擊式破碎機采用石打石破碎理論使破碎物料對機器的磨損降低，提高了反擊板等零件的使用壽命。 （ 3） 良好地粉塵控制 沖擊式破碎機大多采用封閉式的設計，對粉塵控制較好，比其他破碎機械更加環保。 （ 4） 除此之外立式破碎機還具有生產效率高、破碎率高、破碎比可變等優點。 此外 ， 立式沖擊破碎機易損部件的壽命仍有不足，需要繼續提高。 2.5 沖擊式破碎機 的 主要部件 沖擊式破碎機主要由反擊板 、 葉輪和主軸裝置等部分組成。其結構特點是反擊板分在轉子周圍一圈 ，轉子與反擊板之間按形成破碎區 。 沖擊式破碎機機體分為上下兩部分，用鋼板和型鋼焊成。機體內部裝有襯板。該機有超過六十個反擊板，以圓周方式排列安裝在襯板上。其實反擊板安裝方式要求較為特別，為了使從轉子高速飛出的物料與反擊板碰撞時效果最好。要求反擊板正面與飛來的物料垂直碰撞，使其達到最好的破碎效果。 轉子安裝與破碎機中間的主軸上，由上下軸承以及與箱體連接的一些零件進行支撐。電動機通過窄三角帶帶動轉子作高速回轉，物料經過進料口，由分料錐將物料分散到轉子的各個發射通道內。 26 立式沖擊破碎機采用焊接的結構件機械結構，在 保證機器整體強度及剛度的同時，可以降低設備本身的重量和體積。 破碎機的傳動裝置視規格的大小和實際的要求，可分別采用單、雙電機驅動，以窄 V 帶傳動，傳動功率大、效率高。 主軸與機架的連接以錐面配合，使用軸向力由四點接觸的球軸承或深溝軸承承載。 葉輪是立式沖擊破碎機的心臟部件，它由分料錐、耐磨刀頭、耐磨保護組件等組成。由于它的高速旋轉，物料與其發生強烈的摩擦，因此在保證葉輪整體的安全可靠的同時，需要在葉輪的內部襯以高耐磨性能的耐磨材料，并在結構上要把機器設計成在轉子工作時物料會自然形成料襯的“自襯自磨”形式，使其 易損部分只集中在耐磨刀頭處。 耐磨刀頭應該采用高鉻鑄鐵、鑲嵌硬質合金的復合耐磨材料等 。 處理不同的物料可以選用不同性能的耐磨刀頭，但要進行必要的經濟估算 7 。 渦動破碎腔是物料破碎的空間位置，破碎腔的作用主要是 ： （ 1） 使物料自然形成耐磨料襯 立式沖擊破碎機的破碎腔設計分兩種，有帶反擊板和不帶反擊板之區別。一般工作條件下，物料都會在破碎腔內自然形成物料料襯，撞擊作用只發生在物料與物料之間 ； （ 2） 渦動作用 由于物料料襯的自然形成，轉子拋出的物料沖擊到料襯上，會向上回轉接受下 一次沖擊，周而復始，物料在破碎腔內相互撞擊的機率遠遠大于物料與料襯的撞擊 8。 2.5.1 葉輪 1. 葉輪直徑 葉輪的直徑在立式沖擊破碎機上是一個重要的參數，它與葉輪的轉速組成了破碎機的主要性能參數。試驗可以得出 ： （ 1） 在滿足平衡條件要求的情況下，隨著葉輪直徑和高度的增加，物料的通過量增大，破碎機的處理能力增大 ； 27 （ 2） 隨著葉輪直徑的增加，破碎腔尺寸加大，人料粒度可以增大，破碎機產品中相同粒極含量增大，尤其適用于建材碎石用料 ； （ 3） 隨著葉輪尺寸的增大，葉輪質量 加大，轉動慣量增大，對給料不均勻性的適應能力增強，破碎過程中的沖擊變載荷減小 ； （ 4） 隨著葉輪尺寸的增大，破碎機高度要增大，因而支撐軸承承受負荷的能力就要增大。 2. 葉輪轉速 在立式沖擊破碎機中的物料是在葉輪內被強制加速后拋入破碎腔的，葉輪轉速的確定應考慮以下幾個因素影響 ： （ 1） 轉速越高，破碎效果越好，但有一個極限 ； （ 2） 葉輪轉速與振動有著直接的關系，破碎機在制造和使用過程中，由于加工精度和磨損等因素的影響，會導致葉輪本身的嚴重不平衡，這會引起設備發生強烈的振動。 因此，要求提高葉輪轉速，制造質量、軸承承載、動平衡等要求就得高，從而葉輪的加工成本會成倍增加 ； （ 3） 轉速與磨損密切相關，轉速太大會引起葉輪與其它易損件的磨損加劇，增大運轉費用 ； （ 4） 轉速與物料特性一一相關，物料的硬度、脆性、易碎性不盡相同，應該以不同的葉輪轉速區別對待。 2.5.2 反擊板 反擊板的作用是承受被葉輪加速后飛出的物料在其上沖擊破碎，并將沖擊破碎后的物料重新彈回破碎區，也其他飛行的物料再次進行碰撞破碎。為了使從葉輪飛出來的物料與反擊板的碰撞效果最好，故需以圖2-4 的方 式螺旋狀安裝使物料飛出后能與反擊板垂直碰撞 。 其中物料的拋射角度，以及反擊板的安裝角度，都與轉子的轉速等因素有關系 9。 28 圖 2-4 與物料發射方向垂直分布的反擊板 第 3 章 破碎 機 的結構設計與計算 3.1 破碎機主要工作參數的選定 3.1.1 沖擊速度 29 在沖擊式破碎機中，沖擊速度是最重要的工作參數，它影響破碎效率、破碎比和生產能力。 沖擊速度 v 可用下式求得： 213165v Ekv （ 3-1） 式中 k v 沖擊破碎機沖擊速度系數 ； E 礦石彈性模數， Pa； 礦石密度， kg /m3； 礦石抗壓強度， Pa。 根據破碎物料的 類 型， 通過參考文獻 10查 表選 定 kv=2.02， E=100GPa，=3000kg/M3， =320Mpa ， 代入公式 （ 3-1） 得： m / s973000101001032002.221319656v 從計算結果看，所選速度在 48m/s100m/s 范圍內，所選用的速度比較合適 。 3.1.2 沖擊時間的確定 有理論分析得： 52511tp EvRKt （ 3-2） 式中 Kt 沖擊時間系數 ； E 礦石彈性模數， Pa； 礦石密度， kg /m3； v 沖擊速度， m/s； R1 物料的球半徑， m/s。 根據破碎物料的類型， 通過參考文獻 10查表得選定 Kt=2.73 ， 30 E=100GPa， =3000kg/M3。 將數據代入公式得： s10321.010100300097103073.2 4529513p t 對高速攝影底片的分析，認為破碎時間小于萬分之二秒，與上式計算相符。 3.1.3 電機功率 沖擊式破碎機處理能力與電機功率、葉輪轉速和尺寸、分流比以及物料流動性有關。決定處理能力的主要參數是電動機功率。在葉輪直徑、轉速一定條件下，葉輪中的物流量與功率成正比。當物料流動性增加，流量一定時，功率 消耗量 減少，小圓顆粒比大的片狀顆粒流動性好 11。 設處理能力為 Q（ t/h） 、電機功率為 P（ kW） 、能耗為 q（ kW.h/t） ， 則電機功率： P=qQ （ 3-3） 根據設計要求，采用葉輪入料， q=1.4 kW.h/t， Q=30t/h，代入公式 （ 3-3）得： P=1.430=42kW 3.1.4 葉輪結構參數 1. 葉輪直徑確定 葉輪直徑與破碎機處理能力和給料最大粒度有關。由于影響破碎機處理能力的因素很多，又比較復雜，故根據給料最大粒度來確定葉輪直徑。一般給料粒度越大，葉輪直徑也越大，反之亦然。現給出計算葉輪直徑 D（ mm） 的公式為： D=600+K（ dmax-40） （ 3-4） 式中 K 系數， K=20； dmax 最 大給料粒度， mm， 根據設計要求 dmax=35mm。 31 則 D=600+20（ 35-40） =500mm。 2. 葉輪轉速 葉輪轉速越高處理能力越大，反之亦然；葉輪轉速越高產品粒度越細，但葉輪轉速越高對同樣規格破碎機安裝功率也越高，葉輪磨損也越快。因此，確定葉輪合適轉速也是一個重要問題。 根據經驗葉輪切線速度 Vx 在 5085m/s 范圍內，初選葉輪切線速度Vx=70m/s，故求得葉輪轉速 n（ r/min）為： DVn x60 （ 3-5） 代入數據得： m i n/r2 67 5105 0014.3 7060 3 n 3. 葉輪流道板安裝方式 葉輪流道板安裝方式有三種：前向流向板、徑向流道板和后向流道板。物料在流道出口處的速度與流道板安裝角 有關，由于安裝角 不同，物料的運動方向也不一樣，故從磨損角度看，前向流道板磨損較重而后向流道板磨損較輕，徑向流道板磨損居中。綜合各種因素結果，對于開式葉輪采用徑向流道板而對閉式葉輪采用前向流道板為宜。初步設 計葉輪為閉式，所以采用前向流道板。則物料對于前向流道板，在葉輪流道出口處的速度 V 為 12： 2122r s in xu VVVV （ 3-6） 式中 Vu 轉子線速度 ， Vu=Ra， m/s； Vr 物料的徑向速度 ， c o s2122 xiar VRRV ， m/s； Ra 葉輪半徑， m； Ri 分料錐半徑， m。 根據計算得： m / s97m / s12832.67702.67 2122 V 所以可以采用前向流道板，安裝 角 為 300。 32 3.2 破碎機主要零 件 設計 及其參數的選定 3.2.1 多楔帶設計 本次 設計 中 破碎 機由于需要傳動較大功率，傳動比較小，所以選擇多楔帶來傳動。 1. 計算傳動比 i i=n1/n2 （ 3-7） 式中 n1 電動機的轉速 ， r/min； n2 轉子的轉速 ， r/min。 即 ： i=n1/n2 =2970/2675=1.11 2. 確定帶輪有效直徑1ed、2ed 小帶輪有效直徑： 1ed mined 如不考慮彈性滑動： 1221 / pp ddnni 式中： eep dd 211 eep dd 222 （ 3-8） 通過 參考文獻 13查表 得： mined=75mm, e =3mm 由表取小帶輪直徑 1ed =160mm 則 ： mm16632160211 eep dd mm18416611.112 pp did mepe dd 大帶輪直徑取 2ed =180mm 大帶輪轉速 18001.011602 9 7 012112ee ddnn 2614r/min 其誤差 005.0 ，故允許。 計算初定有效長度 0L ，選擇有效長度eL： 02122100 457.12 addddaL eeee （ 3-9） 33 初選中心距0a=1100mm。 則 273411004 16018018016057.11100220 L mm 取eL=2800mm 中心距 mm1 1 3 32 2 7 3 42 8 0 01 1 0 0 a 中心距變動范圍： aa 通過參考文獻 13查表取中心距調整量 =34mm, =27mm 即中心距 a 變動范圍： 1106mm1167mm。 3. 計算小帶輪包角1， 確定包角系數K a dd ee 1201 3.57180 （ 3-10） 即 ： 001201 1791133 1601803.571803.57180 a dd ee 根據1，K通過參考文獻 13查表取 0.99。 4. 確定帶長系數LK 由有效長度eL，取帶長修正系數LK=0.98。 5. 確定帶每楔傳遞的基本額定功率和傳動比引起的功率增量 根據小輪轉速、直徑和傳動比， 通過參考文獻 13查表可得 帶每楔傳遞的基本額定功率 P1=3.7kW, 傳動比引起的功率增量 P1=0.09kW。 6. 確定帶的楔數 Z L11 d KKPp pZ （ 3-11） 4.1199.098.009.07.3 42L11 d KKPp pZ 則多楔帶的數目取 12。 7. 壓軸力 Q 的確定 帶傳遞的有效圓周力 F 為： 1000 V PF d （ 3-12） 34 m / s35m / s8.25100060 297016614.3100060 11p ndV 則 N1063.18.25 1042 33d VPF 壓軸力 Q 近似求得： 2s in 121 aFFQ （ 3-13） 1r r1 KKFF FFF 12 根據小輪包角 1a ， 通過參考文獻 13查表取rK=5 則 N1004.2155103.161 33r r1 KKFF N1041.01063.11004.2 33312 FFF N1045.22179s in1041.01004.22s in 3033121 aFFQ 3.2.2 主軸設計 沖擊式 破碎 機的 轉子軸 既要承受 彎 矩，又要承受扭矩，因此 選用轉軸的形式。 軸 的材料采用 45 鋼 ， 經過調質處 理后，其特性適用于沖擊式破碎機 轉子軸 要求高耐磨性，高 強 度且 熱處 理 變形 很小的特 點 14。 設計主軸必須考慮到主軸上端的葉輪，從同類產品相比較而言，葉輪的大概重量為 600kg，破碎機械的平衡精度等級可 通過參考文獻 15查表得為 16。 需用不平衡量 ： 35 mm5716602267 5100 0100 0 Ae 安裝不平衡時的慣性力 ： N268060226755726002 emF 轉子軸的彎矩 M： mlFM 轉子軸 的扭矩 Mn： Mn= T mN15026754295509550nPT 主軸整個轉矩： 22ca TMM （ 3-14） （ 3-14） 式中 是考 慮 扭矩和 彎 矩的加 載情況及產 生 應 力的循 環 特性差異的系 數 ,本 設計 中因 為 扭 轉 切 應 力 為 靜 應 力 ,所以 =0.6。 則 mN13161506.01313 2222ca TMM 選 定 軸 的材料后 ,對軸 的最小直 徑進 行按 310 . 1ca bdM 計 算 ： mm5510801.0 13161.0 33b13 caMd （ 3-15） 36 本 設計 中 , 因為無法確定轉子體的實際重量，為保證轉子軸的強度足夠， 又因為 轉子軸 采用 雙鍵來 與 轉 子體 進 行 連 接 ， 則轉子軸 的 實際 最小直 徑為 ： mm6011010755 0000 實d 選 定 轉子軸 的最小直 徑 后 ,還應該對 其 進 行 強 度校核 ： b133caca6110601.01316M paWM 3.2.3 軸承設計 1. 軸承壽命計算 軸 承的 壽命 與 軸 承 負 荷的大小有 關， 工作 負 荷越大， 軸 承的 壽命 越短。即軸承的型號選擇為圓柱滾子軸承 N320E 和深溝球軸承 6320。 通過參考文獻 13查 詢 可 知，立式 破碎 機 軸 承的 預 期 壽命 Lh 按照機器類 型（每日 8h 工作的機械（利用率不高），如金 屬 切削機床、 連續 使用的起重機、木材加工機械、印刷機械、建材機械等）一般取 20000h30000h。 本 設計 中， 為 了保 證軸 承 負 荷有余，取 Lh=30000h， fp=1.8， X=0 為徑向載荷系數， Y=0.56 為軸向載荷系數， N2680r F為徑向載荷， N5880a F為軸向載荷 。 則 P=fp（ XFr+YFa） =1.8（ 0+0.565880） =5927N 軸壽命hL計算 ： h30000h1488505972 10172267560 1060103366h PCnL 其中 是壽命指數，對于球軸承 =3，對于滾子軸承 =10/3。 壽命選用合乎要求。 2. 滾動軸承的軸向緊 固 37 要想保 證軸 承 順 利工作，除了正確 選擇軸 承 類 型和尺寸外 ，還應 正確 設計滾動軸 承的 軸 向 緊固 方式。合理的 軸 承 軸 向 緊固應 考 慮軸在 機器中有正確的位置、防止 軸 向 竄動以 及 軸 受 熱 膨 脹 后不致 將軸 承卡死等因素。常用的 軸 承配置方法有： 雙 支 點單 向固定（亦 稱兩 端固定）； 單 支 點雙向 固定（亦 稱 一端固定、一端游 動 ）； 兩 端游 動 支承。本 設計 中采用一端固定、一端游動的方式 。 （ 1） 內 圈與 軸 的 軸 向 緊固 內 圈 緊固 的常用方法有： 用軸 向 彈 性 擋 圈嵌 在軸 的 溝槽內 ，主要用于深 溝 球 軸 承， 當軸 向力不大及 轉 速不高 時 ；用螺 釘 固定的 軸 端 擋 圈 緊固 ，用于 在軸 端切割螺 紋 有困 難時 ， 這樣緊固 可在高 轉 速下承受大的 軸 向力；用 圓 螺母和止 動墊 圈 緊固 ，主要用于 軸 承 轉 速高、承受 較 大的 軸 向力的情 況 ；用 緊定襯套 、止 動墊 圈和 圓 螺母 緊固 ，用于光 軸 上的、 軸 向力和轉 速都不大的 軸 承。 本 設計 中沖擊式破碎機的 滾動軸 承 內 圈 緊固 符合上述 內 圈 緊固 常用方法中的第三種情 況 ，所以采用 圓 螺母和止 動墊 圈 緊固 的方法。 內 圈的另一端以 軸 肩作 為定 位面， 為 了便于 軸 承拆卸， 軸 肩的高度 應 低于 軸承內 圈的厚度。 （ 2） 外圈與 軸 承座座孔的 軸 向 緊固 滾動軸 承外 圈軸 向 緊固 的常用方法有：用嵌入外 殼溝槽內 的空 用彈 性當斷緊固 ，用于向心 軸 承， 當軸 向力不大且需要 減 小 軸 承 裝 置的尺寸 時 ；用止 動環 嵌入 軸 承外圈的止 動槽內緊固 ，用于 帶 有止 動槽 的深 溝 球 軸 承，當外殼 不便 設 置凸肩并且外 殼為 剖分式 結 構 時 ； 用軸 承 蓋緊固 ，用于高轉 速及很大 軸 向 負 荷 時 的各 類 向心、推力和向心推力 軸 承；用螺 紋環緊固 ，用于 軸 承 轉 速高 、 軸 向 負 荷大，而不適用于使 用軸 承端 蓋緊固 的情況 。 本 設計 中沖擊式破碎機的 滾動軸 承外圈固定符合上述外 圈軸 向 緊固常用方法中的最后一種情 況 ，所以采 用 螺 紋環緊固 的方法 16。 3.2.4 鍵的選擇與校核 本設計中，電機軸與帶輪，主軸與葉輪，采用鍵聯結。選用 C 型普 38 通平鍵。 V 帶帶輪的輪轂寬度 B=145mm，電機軸的直徑 D=65mm， 通過參考文獻 15，選取普通平鍵的尺寸： bh=18mm11mm， L=90mm。 本設計中的鍵一般不會發生被剪斷的現象，因此只需要對其進行擠壓強度的校核。擠壓強度條件為： p4 dhlT （ 3-16） 式中 T 轉矩 ， mN ； d 軸徑， mm； h 鍵的高度， mm； l 鍵的工作長度， mm； mm81185.0905.0 bLl 。 可得： p9FM pa36.101081116515 044dh lT 則可以看出本設計中選用的鍵滿足強度要求。 3.2.5 反擊板 設計 反擊板的安裝關系到破碎的效果，為了使從葉輪中飛出的物料達到最好的破碎效果，反擊板要與飛行的物料垂直碰撞，則反擊板的安裝角 可求出 ： 090 （ 3-17） 為耐磨板安裝角（本設計中選用的前向式安裝， =30） R E SR E Su s i na r c c o s v vv （ 3-18） 212u2rRES vvv au rv 39 21212ar rrv 式中 vu 為轉子線速度 ； vr 物料的徑向速度 ； ra 葉輪直徑 ， ra=0.5m； r 分料椎直徑 ， r=0.12m。 02222222222a212a222a212a2aR E SR E Su785.012.05.0267525.05.012.05.026752267525.0a r c c o ss i na r c c o ss i na r c c o s rrrrrrrvvv 反擊板安裝角 3.2.6 螺栓強度校核 葉輪與主軸采用鉸制孔用螺栓連接 ， 根據底板靜力平衡條件有 ： s2s1 33 FFT （ 3-19） 根據螺栓變形協調條件，各螺栓的剪切變形量與其中至底板旋轉中心的距離成正比。因為螺栓剪切剛度相同，所以各螺栓的剪力與這個距離成正比，于是 ： 2s21s1 rFrF （ 3-20） 聯立 （ 3-19） 和 （ 3-20） 兩式，距底板旋轉中心最遠的螺栓所受的工作剪力最大，可求得 ： 000012789090 40 N1 9 2101 1 02 0 03102 0 01 5 03622322211s1rrrTF （ 3-21） mm3.212014.3 1923.143.14 s1 Fd 所選螺栓其最小直徑大于 2.3mm，故螺栓強度足夠 1 7。 3.3 機架設 計 在機器中支承或容 納 零部件的零件 稱為 機架，它是各種機器的最基本部件。機架是底座、機身、機床、 殼體 、箱體以及基 礎 平臺等零件的統稱 。 機架是各種機器的基本部件，在一臺機器的 總質 量中占有很大的比例（例如在機床中 約 占 總質 量的 70%90%），機器的其它部件是在機架的 導軌 上 運動 ，機架在很大程度上影 響著機 器的工作精度及抗震性能、耐磨性等。所以正確 選擇機 架零件的材料和正確 設計 其 結 構及尺寸， 對減 小機器 質 量、 節約 材料、提高工作精度、增 強機 器 剛 度及耐磨性、增加整機造型美 觀 等 起著 重要作用。 3.3.1 機架的類型、材料及制造 方法選擇 機架的 類 型很多，按照不同的 分類 方式，機架又分 為多 種造型。機架一般按照 結 構形 狀 和機架的材料及制造方法 分類 。按照機架的 結 構形狀 分 為： （ 1） 梁（柱）式機架，如大多 數 金 屬 切削機床的床身、立柱及 橫梁； （ 2） 框架式機架，又分 為：閉 框式機架，如 軋鋼 機機架、 鍛壓 機機身、汽 車車 架（ 臥 式 閉 框）； 開 框式機架，如 開 式 壓力 機機身； （ 3） 平板式機架，如水 壓 機的基 礎 平臺、機器的底座、金 屬 切削 41 機床的工作臺； （ 4） 箱 殼 式機架， 如齒輪傳動減 速器箱體、泵體及 動 力機械的床身、 發動 機缸體和支架箱體。 按照機器的材料及制造方 法分 為： （ 1） 金 屬 機架，金 屬 機架又分 為：鑄 造機架，由 鑄鐵 或者 鑄鋼 制成，要求 輕 的可用 鑄鋁 ，要求耐磨的可用 鑄銅 ；焊接機架，常用于生 產批量 較 少的大型機架； （ 2） 非金 屬 機架，非金 屬 機架又分 為： 花 崗 巖機架，尺寸 穩 定，常用于大型精密機械或者 儀器 ；混凝土機架，成本 較 低而 強 度 較 差；塑料機架，多用于 儀 表、 儀器的殼體 18。 本 設計 中，考 慮 沖擊式破碎機的機 身較 大，并且分 為上 下 兩個 部分，因此采用焊接 和組合相結合 的 開 框式機架形式。 機架的制造材料大多是 鑄鐵 、 鑄鋼 、 軋鋼 、高 強 度 鋼絲 和高 強 度拉 緊螺 栓、花 崗 巖、 鋼 筋混凝土等。在 前面機架造型部分 選擇 了焊接 和組合相結合 的形式，因此機架的材料 選用鋼 板或者型 鋼 都可以。根據 國 家 標準（ GB11352 89）， 選擇鋼的 型 號為 ZG270 500，其主要特 點 和用途 為：有 較 好的 強 度和塑性 ，鑄 造性能好，焊接性尚好，多用于受力復 雜的 零件，如 軋鋼 機架、 軸 承座、 連 桿、箱體、曲拐、缸體等。 機架材料用 的鋼 采用 熱軋 的方法制造，其 熱處 理方法 為 正火（正常化）。 熱處 理完成后 進 行焊接，焊接 時 采用 Y 形坡口 對接 焊的反 變形 方法來 防止和消除焊接 時產 生的 變形。 3.3.2 機架結構的設計 機架 結 構 設計 是機架 設計 中最主要的一部分 ，一般 來說對 機架的 結 構設計 要注意 剛 度、 強 度、 工藝 性、便于操作、造型好和 熱變形 等 問題 。 評 價大多 數 機架工作能力的主要準 則是剛 度， 剛 度又分 為靜剛 度和 動剛 度 兩 種。機架的性能主要體 現 在抗振能力和 強 度上， 為 了提高機架抗振性能 則 必 須提高 機架構件 的靜剛 度，控制固有 頻 率和加大阻力，即合理 設計 機架構件的截面形 狀 和尺寸，合理布局，注意機架的整體 剛 度與 42 局部 剛 度的匹配等。 強 度是 評 定重 載 機架工作能力的基本準 則 ， 在本 設計 中機架不需要承載過 重的物體，因此在本 設計中不對強 度 進 行 設計 。另外在 工藝 性方面，要注意保 證 焊接的 工藝 性好和機械加 工工 藝 性好。 盡 量做到焊接后的 內應 力和 變形 小，加工 時 粗加工和精 細加 工的 數 量少和面 積 小，并且 盡 可能把加工面安排在同一平面上。 機架 設計 多 數 采用模 擬 法，與同 類產 品 進 行比 較 ， 參 照已有的 數 據和數 據確定壁厚、窗口位置等。本 設計 中同 樣 采用模 擬法對 機架 進 行 設計 ，參 照四川江油新川 礦 山機械有限 責 任公司已有的沖擊式破碎機成品，以及 羅 延新工 程師 提供的 參考數 據及 經驗對 沖擊式破碎機機架 進 行 設計 。 （ 1） 斷 面形 狀選擇 機架的抗拉和抗 壓剛 度，一般 僅 與其 斷 面面 積 的大小有 關，而與斷面形 狀無關 。但在承受 彎 曲力矩與扭 轉 力矩 時 ， 則機 架的抗 彎剛 度與抗扭 剛 度 不僅 與其截面面 積 的大小有 關，且與斷 面形 狀 有很大 關 系，即與其 斷 面 慣 性矩成正比。 根據沖擊式破碎機 對 機架 剛 度和 強 度的要求，再查機械 設計 手 冊 具體比 較 各種端面形 狀 的抗 彎慣 性矩和抗扭 慣 性矩， 選擇長 方形端面 的鋼 板作 為焊 接機架的基本件。 長 方形端面 的鋼 板在相同端面情 況 下，其抗 彎剛 度和抗扭 剛 度相 對來說 是比 較 理想的。 （ 2） 機架外壁上窗孔的 設計 由于 結 構或 者工藝 上的要求，在機架的壁上往往要 開 各種形 狀 的窗或者孔，以便于 觀 察機架 內 工作部分的工作情 況 。 這 些窗和孔的形 狀 、大小和位置 對 機架的 剛 度均有一定的影 響 。 當 箱 體 開 孔或窗面 積 （ 單個 ）小于 頂 部或者 側 壁面 積 的 10 時 ，箱體 剛 度不 會顯著 降低，大于 10 時 ，隨著窗 或者孔的面 積 所占百分比的加大， 剛 度 將 急 劇 下降。箱體床火孔位 于側 壁（即窗或孔在 彎 曲平面 內 ） 時 ， 對降 低箱體抗 彎剛 度的程度要比 頂 部孔大。箱體的 絕對 高度小 時 ，窗或孔面 積 的所占百分比相同 時 ，對剛 度影 響 要小些。 基于上面所述在箱體上 開 窗口 對剛 度的影 響 ，在本 設計 中沖擊式破碎機外壁上的窗口都曾 開 在 側 面，只有一 個 小窗口 開 在機壁 后側 下方，并 43 且窗口的面 積都不 大于所在面面 積 的 20 。 這樣 在 滿 足機架的 剛 度要求的前提下，能 夠 更加清楚的 觀察內 部工作情 況 ，便于 調 整工作 間 隙和 維護內 部的零部件。 以 上為 本次 設計 中 ，關于 沖擊式破碎機主要零部件的 設計 。 第 4 章 破碎機的安裝和維護 44 4.1 沖擊式破碎機安裝、調整與試運轉 說明 4.1.1 設備 的 安裝 沖擊式破碎機安裝在混凝土基礎上或鋼結構基礎上，基礎應能承受 4倍整機重量。 破碎 機安裝在廠房內作業時，盡量采用混凝土基礎，不要支架，以降低整機高度，節省安裝空間；制砂機安裝在露天作業時，可選用較高的鋼結構支架，提高破碎機高度，以利于出料系統布置。安裝時應將 破碎 機調整水平，使 破碎 機主軸 與水平面垂直。 破碎 機上方應設置起吊設備，其能力按破碎機最大件質量考慮，在破碎機上方應留有起吊空間，在 破碎 機一側留有適當的空間，以備檢修時用。 機器安裝之前，按照裝箱清單進行清點，檢查各部件在運輸過程中有無損傷之處，零部件及備件數量是否齊全。 4.1.2 設備的調整 破碎 機一般在出廠前，制造廠已進行 8 小時廠內試運轉，各部正常才能包裝出廠。盡管如此，在破碎機現場安裝就位后，仍應按要求進行全面檢查及試運轉。 （ 1） 檢查潤滑油管是否連接可靠，在試運轉前應重新加一次油，加 3 號鋰基潤滑脂或二硫化鉬潤滑脂。 （ 2） 檢查各部件的聯接件，應牢固可靠，仔細檢查葉輪上是否有異物，如有應及時清理及排除。 （ 3） 檢查電動機接線是否正確，電壓是否正常（正常電壓 380V） 。 （ 4） 在安裝傳動帶之前，先點動電動機，其旋向應與破碎機標牌方向一致（即從給料口看，葉輪逆時針方向轉動），若方向相反，應調整電動機接線，使其旋轉方向與標牌方向一致 。 （ 5） 主軸總成與兩側電機，分別用相同數量的 V 帶相連，兩側 V帶的拉緊力應調整至相同而且平直。 經檢查無誤后，在移交生產之前，必須進行空負荷和負荷試車，經試車合格后才能用于正式使用。 45 4.1.3 機器的試運轉 1. 空負荷試運轉 （ 1） 空負荷試車時間為 4h； （ 2） 試車前用手扳動帶輪，應轉動靈活； （ 3） 開車后，破碎機應運轉平穩，機體不應有劇烈振動，無異常噪聲，否則，應停車檢查，并排除后再試車，直至正常； （ 4） 試車時，軸承溫升不得超過 45 攝氏度，或最高溫度不得超過75 攝氏度，否則，應停機對軸承進行清洗并調整間隙。 2. 負荷試運轉 （ 1） 負荷試運轉必須在空負荷試運轉合格后進行； （ 2） 負荷試運轉時間為 8h24h； （ 3） 入料粒度嚴格按破碎機技術參數表所要求的范圍內進入，嚴禁大于規定物料粒度進入； （ 4） 給料均勻連續，給料量達到沖擊式破碎機的滿負荷為止； （ 5） 軸承溫升不得超過 45攝氏度或最高溫度不得超過 75攝氏度，如果超過應立即停車，并找出事故原因，排除后再行試車，直至合格 19。 4.2 沖擊式破碎機使用與維護 要求 為 了保 證 機器的正常工作，操作人 員應 熟悉 說 明 書 ，并按 規 定程序進 行操作和 維護 ，以 減 少 設備 故障的 產 生。沖擊式破碎機的使用和維護主要注意以下幾 個 方面： 1. 操作規程 （ 1） 檢查葉輪旋轉方向，從入料口看，葉輪應逆時針方向轉動，否則應調整電動機的接線。 （ 2） 啟動時應先啟動排料口帶式輸送機，然后再啟動破碎機，最后啟動給料帶式輸送機。破碎機必須空載起動，必須等破碎機運轉正常后方可入料 。 （ 3） 入料粒度嚴格按照各種規格規定的進料粒度進料，嚴格禁止大于規定的物料力度進入 破碎機 ，否則，會引起葉輪的不平衡及葉輪的 46 過分磨損，甚至造成堵塞葉輪流道及中心入料管，使 破碎機 不能正常工作，當發現大塊物料時應及時清除。 （ 4） 排料帶式輸送機停止運轉時，應立即停止入料，因此排料帶式輸送 機應與給料系統聯鎖開、停車。否則會造成壓死葉輪從而燒毀電機。 （ 5） 給料必須均勻連續。 （ 6） 破碎 機運轉過程中，不得有劇烈振動和異常噪聲，否則應立即停車檢查，排除故障后才能按順序開車。 （ 7） 破碎機工作過程中各觀察門應密封關嚴，裝好皮帶罩。 2. 維護和安全技術 （ 1） 常見故障及排除方法 產品粒度過大 此情況為傳動帶過松引起，可調整拉緊螺栓，張緊皮帶即