【文章內(nèi)容簡介】 皮、耐磨鑄鐵輥皮、高鉻復(fù)合金制作輥皮等，為了方便輥皮的設(shè)計，本次設(shè)計選用鑄造＋耐磨堆焊復(fù)合輥皮。由于對輥破碎機擠壓輥在擠壓物料過程中輥面的擠壓力比輥壓機要小很多，所以制造的擠壓輥輥體是中空的，根據(jù)工作壓力的大小擠壓輥輥皮的厚度一般在 50～100mm之間。早期的對輥破碎機擠壓輥的輥皮采用的是高 Cr 鑄鐵材料、高錳鋼或超高錳鋼整體鑄造成的，用高 Cr 鑄鐵材料鑄造的輥皮在運行過程中輥面容易出現(xiàn)掉塊和輥皮斷裂，用高錳鋼和超高錳鋼鑄造的輥體輥面的耐磨性比較差，另外用這三種材料鑄造的輥皮基本上都是一次性用的，當(dāng)輥皮磨損以后，堆焊修復(fù)就非常困難，因為這三種材料的可焊性比較差，韌性也差，堆焊修復(fù)過程中很容易就把輥皮拉裂，所以當(dāng)輥皮磨損到一定程度后，廠家都是直接更換新輥，舊輥就報廢不用維修，這就帶來較大的濫費，給國家和企業(yè)都造成較大的經(jīng)濟(jì)損失結(jié)合在輥壓機輥面耐磨材料的研制以及輥壓機輥面再生性修復(fù)方面豐富經(jīng)驗，根據(jù)對輥破碎機擠壓輥的實際運行情況，對擠壓輥輥皮的制造工藝加以改進(jìn)，提出擠壓輥輥皮的制造工藝采用鑄造＋耐磨堆焊相結(jié)合的復(fù)合工藝，使擠壓輥輥皮由以前的單一種材料變成復(fù)合材料，并且研制出專用于對輥破碎機擠壓輥表面堆焊的耐磨材料 ZM焊絲和 MD601 焊絲。ZM 焊絲堆焊過渡層，作用是保證堆焊層與輥體結(jié)合良好，防止整個堆焊層剝落，同時要求抗裂性好，能夠有效阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體的延伸、發(fā)展，保護(hù)輥體不受破壞；MD601 焊絲是采用多元合金強化的高耐磨性材料，堆焊層金屬含有大量的合金炭化物，保證了堆焊金屬具有優(yōu)異的抗磨粒磨損性能和一定的抗沖擊性能及抗剝落性能，堆焊層具有細(xì)密的網(wǎng)狀裂紋，是釋放焊接應(yīng)力所必須的“應(yīng)力釋放裂紋”，有利于防止堆焊層的大面積掉塊和剝落。擠壓輥輥皮具體的復(fù)合制造工藝為：首先輥皮用普通的碳鋼如 35＃鋼等來鑄造，輥皮鑄造好后先用專用的耐磨焊絲 ZM 焊絲焊一層過渡層，過渡層焊完后，再用 MD601 焊絲在輥面堆焊一層耐磨層。采用復(fù)合工藝制造的對輥破碎機擠壓輥的優(yōu)點是：a、輥皮基體是用碳鋼鑄造的，輥皮韌性好，可焊性好，輥皮不容易斷裂；b、用專用的耐磨焊絲堆焊的耐磨層，使輥面的耐磨性大大提高，輥面至少可以用一年而不用補焊，擠壓輥的使用壽命有了很大的提高；c、當(dāng)輥面的耐磨層磨損以后，因為輥皮基體是碳鋼，可以用耐磨焊絲重新堆焊修復(fù)，而不用擔(dān)心輥皮會被拉裂，并且輥皮可以反復(fù)堆焊修復(fù)多次，這就避免讓輥體報廢，為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益；d、采用復(fù)合工藝制造新輥輥體成本比采用整體鑄造工藝制造新輥輥體成本低 20％左右。 輥皮結(jié)構(gòu)設(shè)計輥皮的結(jié)構(gòu)主要由四大部分組成。輥皮、輪轂 輪轂 螺栓這四個部分組成。安裝時通過螺栓使輪轂 1 和輪轂 2 壓緊。由于兩個輪轂和輥皮都有一個錐度，因此輥皮能很好的安裝好。不僅結(jié)構(gòu)簡單而且輪轂較輕。破碎機的好壞關(guān)鍵在輥皮，沒有合格的耐磨輥皮，就不會有合格的對輥機。采用安全可靠經(jīng)濟(jì)實用的耐磨輥皮，以及合理的結(jié)構(gòu)，將使輥式破碎機的性能大大的提高。輥皮的具體結(jié)構(gòu)見圖 。1–輪轂 2輥皮 3–輪轂 4鍵 5螺母 6軸 圖 輥子裝配結(jié)構(gòu)示意圖 2──輥皮：35 鋼鑄造+耐磨焊絲堆焊。最薄處的厚度為 45mm。與輪轂配合處的斜度為 12176。1,3──輪轂：材料為 45 鋼，鋼輪轂的主要優(yōu)點是：制造工藝簡單，成本相對較低，抗金屬疲勞能力強。4──鍵5──螺栓：每給輥子上 8 個 30M 螺栓。材料 35CrMo。 傳動軸的設(shè)計與計算 這部分主要對傳動軸中的一根（圖 34 中 7）進(jìn)行設(shè)計。傳動路線圖見下圖。 2 齒輪 4 非標(biāo)準(zhǔn)長齒輪 8 軸 9 破碎輥圖 傳動路線圖 輥的受力分析光輥是由輥皮，輪轂，螺母，螺栓等組成。 輥皮的受力分析插入軸的裝配示意圖輥式破碎機能否保證輥的受力均勻、間隙正確、避免對輥的損傷，是保證輥子正常工作的關(guān)鍵因素。對輥子進(jìn)行挾入物料的力學(xué)分析，算出輥子的受力，是對輥子軸設(shè)計的基礎(chǔ)。本節(jié)將分析差速反向旋轉(zhuǎn)光輥的工作區(qū)進(jìn)行力學(xué)分析。 圖 光輥的受力分析示意圖當(dāng)物料進(jìn)入輥軋區(qū)后，趨近中心軋點輥間隙越小，壓強越大，壓強的增大于物料壓縮程度成正比。如圖所示，設(shè)物料在最下軋距處的最大為壓強 ，而在 α 角處為1pp，此時 1CBD?令光輥半徑為 r，則有 ； ； ??21cosin()CBrr???21sin()DBr??， ；11(cos)()B????122siip???? 當(dāng) α 和 θ 足夠小時，可簡化 ，則 ；12p?? 12()p??當(dāng) θ 角增加到 時，磨輥上所承受壓力增加 ，則可積分得到總壓力d?dP，式中 dA 為 間所占輥子面積在 Y 軸上的投影，令光輥長度為 L，則0PA????，代入前式可得cosdrL210()pd????積分簡化，取 ，最后得到sin?? （）13PrL合力矩應(yīng)與積分力矩相等，設(shè)合力矩臂為 x，則M=xP= ； （）0sinrpdA????故 210()sin3prLdx?????當(dāng) θ 足夠小時，取 ，則sin?? 2210()383prLdxr?????，故 （）2112384MprLprL????從此式可以看出，輥子總壓力合力的位置大約位于最小軋點以上 3/8 軋區(qū)長度處。破碎過程可以劃分為“預(yù)損—碎裂—壓實”[10]三個階段，在實壓階段物料所受的力應(yīng)大于其抗壓強度。石灰石、熟料、煤及其它礦石，其抗壓強度不超過 100Mp。普通輥式破碎機一般工作間隙在 1040mm，[11]一端輥圈帶彈性支承，遇強力作用時能產(chǎn)生退讓，間隙可變大，其破碎時作用力一般 5t 在左右，輥式細(xì)碎機工作間隙一般在5mm 以下，采用剛性支承許用破碎力設(shè)計在 10t，遇強力超過 10t 時采用剪切保護(hù)，剪切銷破壞后更換復(fù)位，在不超過許用壓力的情況下可以強制破碎 450510PtN??? ??此外還有輥子受到摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，但輥子為空心的，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比較小，把求得的轉(zhuǎn)矩乘以一系數(shù) K=。 ???? 軸的設(shè)計根據(jù)前面的計算可知，主動軸（如圖 中的 7 軸）其電動機功率 P=22kW，轉(zhuǎn)速n=75r/min， 軸的一端裝有皮帶輪，另一端有齒輪。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： （）??式中： P 為電機功率，帶動下輥的電機功率為 75kW，帶動上輥的電機功率為55kW；n 為轉(zhuǎn)速，下輥的轉(zhuǎn)速為 160 r/min，上輥的轉(zhuǎn)速為 80 r/min。= ??????? （）123?式中： 、 、 分別為皮帶輪、齒輪、軸承的傳動效率。取 = 、 =、 = 123由[9]P14 和 由[4]表 取帶傳動效率為 92% = ?????．1 軸的材料和熱處理方式的分析選擇軸的理由選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 其機械性能由[3]表 151 查得：　　抗拉強度極限 ＝650MPa；屈服強度極限 =360MPa；彎曲疲勞極限=300MPa；剪切疲勞極限 ＝155MPa；許用彎曲應(yīng)力 ＝60MPa。 按式 初步確定軸的最小直徑。 （）13min0PdA?由[3]表 ，選 =120。0 ?????　　則軸的最小直徑為： ???　軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增 5%。變?yōu)?，查[2]表 ，取標(biāo)準(zhǔn)直徑 110mm。初選軸承○ 4　　因軸承主要受有徑向力的作用，以及機械振動可能產(chǎn)生少量軸向力。故選用圓柱滾子軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為 115mm)，由查軸承選用[2]表 及表 2 選取型號為 NNJ3323 的滾動軸承，其尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為 dDb=11520040。支承下軸的軸承：根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為 130mm)，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號為 6226 的滾動軸承，其尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為 dDb=11520040。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案○ 1軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求。 圖 軸的擬定草圖圖 中，從輸入端裝入，輥子、套筒、左端軸承、齒輪,然后從右端裝入右端軸承,齒輪。其中兩個齒輪的軸向定位是由箱體上的軸承座來完成的。確定軸的各段直徑○ 2　　由于軸最小直徑為 110mm,左端用軸承加套筒定位,右端用軸肩定位。故軸段 1 的直徑即為 110mm?！　≥S段 2 的用來安裝軸承，為了保證定位可靠，只要比軸段 1 增大 5～10mm 就可以，因此取軸段 2 為 115mm?！　⊥瑯?，軸段 6 也是用來安裝軸承的，此處直徑也取 115mm?！　榱瞬鹧b和制造方便，軸段 3 選擇為 118mm。軸段 4 是軸肩，參照 [2]P1073 及同類軸設(shè)計取為 140mm。為了定位的可靠，軸段 7 要比軸段 6 小，因此也取最小直徑為 110mm。確定軸的各段長度○ 3　　考慮到軸 1 的長度還要加上箱體的厚度，而且還比齒輪厚度要長，故該段軸長取為 140mm。軸段 2 和軸段 6 的長度要比軸承短 1～5mm。且軸承寬為 38mm，則這兩段取 35mm長。軸段 3 的長度即為輥子的長度加套筒長，輥子長為 400mm，選擇套筒長為 90mm，則軸段 3 的長度為 490mm。 圖 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖依照[2]P1075 有軸肩的寬度設(shè)計為 22mm。即軸段 4 長度為 22mm。根據(jù)長齒齒輪的厚度以及其他軸的類比，可以得出軸段 7 長度取 100 比較合適。軸段 5 的尺寸變動空間比較大，主要考慮與箱體的設(shè)計相配合，取為 43mm。 軸上零件的周向定位　　輥子、齒輪、平帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于輥子，2 個半輪轂分別用鍵定位。由手冊查得平鍵的截面尺寸寬高=3220(GB109579)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，查[2]取長為 160mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見 GB109679)。對于齒輪，軸徑為 110，查[2]表 截面尺寸寬高=2816，并取長度為 80mm，同時也保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6； 確定軸上圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為 245176。 軸的校核畫受力簡圖○ 1　　畫軸空間受力簡圖 ，將軸上作用力分解為水平受力圖 b 和垂直面受力圖 c。分別求出