【文章內(nèi)容簡介】 擇 Y 系列三相鼠籠型異步電動機。型號為 Y250M4，功率為 55KW，轉(zhuǎn)速為 1480r/min。 該種破碎機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算 轉(zhuǎn)子的直徑與長度 錘式破碎機的規(guī)格用轉(zhuǎn)子的直徑 D和長度 L 來表示，所以轉(zhuǎn)子的直徑 D=800mm，轉(zhuǎn)子的長度 L=600mm 。 給料口的寬 度和長度 錘式破碎機的給料口的長度與轉(zhuǎn)子的相同。 寬度 B3dmax， dmax表示最大給礦塊的尺寸。 B3dmax=4? 120=480mm，取 560mm 排料口的尺寸 該尺寸由蓖條間隙來控制，而蓖條間隙由產(chǎn)品的粒度的大小來決定。對該破碎機來說，產(chǎn)品的平均粒度為間隙的 1/5 到 1/3。 錘頭質(zhì)量的計算 錘式破碎機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n和錘頭重量 G是相互關(guān)聯(lián)的，錘式破碎機不是靠回轉(zhuǎn)部件的全部能量來破碎物料的，而是靠錘頭重量所做的功 來完成物料的破碎，錘頭的動能 E 為： 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 共 35 頁 22GVE g? （ 34） 式中 E── 錘頭的動能，牛米； G── 錘頭的重量，牛； g── 重力加速度，牛 /秒 2； V── 錘頭的圓周速度，米 /秒。 60DnV ?? （ 35） 式中 n── 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn) /分； D── 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，錘頭作輻射狀，這時轉(zhuǎn)子的外段直徑就用 d（米）表示。 將式（ 35）代入（ 34）中： 222()2 6 0 7 2 0 0G D n G D nE g ??? 牛米 （ 36） 錘頭動能大小與錘頭的重量成正比，即錘頭越重，錘頭的動能越大，破碎效率越高。但錘頭的重量越大，旋轉(zhuǎn)起來產(chǎn)生的離心力也越大，對錘式破碎機轉(zhuǎn)子的其他零件都會有不同程度的影響，甚至損壞，因此，錘頭的重量要適中。 正確的選擇錘頭的重量 最破碎機效果和能量消耗有很大作用。所選的錘頭重量一定要滿足錘擊一次便使物料塊破碎的要求，并使無用功的消耗達到最小值，同時，還必須不使錘頭向后偏倒，為此，必須使錘頭運動起來產(chǎn)生的動能等破碎物料所需的打擊功，如公式（ 36）所示。 轉(zhuǎn)子全部錘頭每轉(zhuǎn)一次所產(chǎn)生的動能 aE 為： 22 112 7200a G D n K KE K K E?? 米秒 （ 37） 式中 K1── 轉(zhuǎn)子圓周方 向的錘頭排數(shù)； K2── 轉(zhuǎn)子橫向每排錘頭的個數(shù)。 轉(zhuǎn)子每分鐘 n 轉(zhuǎn)時全部錘頭所產(chǎn)生的動能 aN 為： 22 11 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 7 2 0 0aa nE n G D n K KN ???? ? ? 米秒 （ 38） 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 35 頁 由于給料的不均勻和物料的松散比不一，實際上并不是全部錘頭都能錘擊物料，其中有些錘頭空過，因此，公式（ 38）不必再乘于給料不均勻和物料松散系數(shù)。 全部錘頭每分鐘所產(chǎn)生的動能 aN 是由電動機直接供給的，故使式（ 38）與電動機每分鐘發(fā)出的功率相等，即可以為全部錘頭所產(chǎn)生的打擊力能夠擊碎加入的物料。 亦即： 23 11 0 0 0 6 0 7 2 0 0ga G D n K KNN?? ?? kw （ 39） 623 12432 10 NG D n K K?? 牛 （ 310） 式中 N── 錘式破碎機的電動機功率， kw； N=55kw D= K1=4 K2=6 n=600r/min 6234 3 2 1 0 5 5 7 .20 .8 6 0 0 4 6G ????? ? ? 牛 公式（ 39）只是考慮全部錘頭運動起來產(chǎn)生的動能能夠打碎物料，并沒有考慮錘頭打擊物料后，它的速度損失大小。如果打擊物料后，其速度損失過大，是會使錘頭繞自己的懸掛軸向回轉(zhuǎn)而向后偏斜過大在下一次物料相遇時，它會空過而不破碎物料，因而會降低錘式破碎機的生產(chǎn)能力和增加無用功。當(dāng)然，錘頭打擊物料產(chǎn)生的偏斜由于離心力而能夠恢復(fù)到 原來的位置，但必須在第二次打擊物料前恢復(fù)正常位置，所以，錘頭打擊物料后只能允許速度損失 50%— 60%，利用動量相等的原理，可得： 12()GV G G V?? 牛米 /秒 （ 311） 2 1GVVGG? ? 米 /秒 (312) 式中 G── 錘頭重量折算到打擊中心的重量，牛； G1── 最大物料快的 重量，牛； V── 錘頭打擊開始所具有的圓周線速度，米 /秒； 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 35 頁 V2── 錘頭打擊物料后的圓周線速度，米 /秒。 公式（ 312）的系數(shù)等于 ～ ，即 V2=(～ )V 米 /秒 （ 313） 由式（ 312）得： 2 1 2GV GV G V?? （ 314） 212VGG VV??? 牛 （ 315） 把式（ 313）代入（ 315）中得： 1 ( 0 .5 ~ 0 .4 )( 0 .5 ~ 0 .4 )VGG VV?? ? =（ ～ 1） 1G 牛 （ 316） 取 1G =25N 系數(shù)取為 1 則 G=1 25=25N 綜合前面兩種方案，我最終確定錘頭重量為 G=25 牛。 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 35 頁 4 800 600pc ?? ? 錘式破碎機的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 錘頭設(shè)計 錘頭是主要工作零件，其設(shè)計主要是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因為錘頭的形狀、質(zhì)量、材質(zhì)與破碎機的生產(chǎn)能力有很大影響。尤其形狀對質(zhì)量的分布、材料的充分利用有很大的影響?？傊湫螤?、結(jié)構(gòu)的設(shè)計，對于其工作能力，對整個機器的生產(chǎn)能力。以及經(jīng)濟性等各方面有深遠(yuǎn)的影響。錘頭形狀大體分輕型、中 型、重型。本型號的錘式破碎機主要是設(shè)計中型的 錘頭。其形狀如前面的圖 32 所示。 錘頭材料的選擇問題是很關(guān)鍵的問題。材料的選擇取決于工作零件的工作狀況和要求。因為破碎機要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳鋼鍛造或鑄造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高其耐磨性，采用高錳低合金鋼，有的在工作表面涂上一層硬質(zhì)合金。有的采用高鉻鑄鐵，其耐磨性比高錳鋼錘頭提高數(shù)倍。 圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 根據(jù)設(shè)計的要求，每根銷軸上需要有 6個錘子。圓盤是用來懸掛錘頭的，一共需有 12 個圓盤，最兩側(cè)的兩個，共有的特點是，一側(cè)設(shè)置圓 錐銷定位，另一端用軸肩定位。這樣每個圓盤均勻分布 4個圓孔，即可以通過四根銷軸，用來懸掛錘頭，錘頭和圓盤之間的間隙除了通過削軸連接，還有隔套隔開，為了保護圓盤的側(cè)面，減少或盡量避免其側(cè)面的磨損。圓盤的大小取決于轉(zhuǎn)子的直徑，轉(zhuǎn)子的直徑的大小是圓盤的設(shè)計大小的依據(jù)。因為，該型號的破碎機，光憑其型號就可以知道，轉(zhuǎn)子的直徑為 800mm，所以，圓盤的大小的取值就有了一定的范圍。不妨取做 355 mm，圓孔沿徑向的距離也是依據(jù)起承受載荷的能力和強度，盡可能取整數(shù)；圓孔的大小和錘頭的圓孔的大小近似相等即可。 圓盤是通過鍵與主 軸相連接的，而隨主軸高速回轉(zhuǎn)的。所以結(jié)構(gòu)中一定有鍵槽，其厚度也是滿足強度要求、工作狀況的。不宜過大。圓盤之間也是通過主軸的軸套隔開（其作用是，在高速回轉(zhuǎn)時，保證圓盤的運動平穩(wěn)，并使其軸向定位）。 圓盤的結(jié)構(gòu)，如圖 41 所示。 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 35 頁 圖 41 圓盤的結(jié)構(gòu) 主軸的設(shè)計及強度計算 通常軸的設(shè)計包括兩個部分，一個是結(jié)構(gòu)設(shè)計，一個是工作能力計算。后者主要是指強度計算。 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造、工藝等方面的要求，合理確定出其結(jié)構(gòu)和尺寸，軸的工作能力的計算不僅指軸的強度計算，還有剛度、穩(wěn)定性等方面的計算，當(dāng)然大多數(shù)情況下，只需要對軸的強度進行計算即可。因為其工作能力一般主要取決于軸的強度。此時只做強度 計算，以防止或檢驗斷裂和塑性變形。而對于剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)該進行剛度計算，防止產(chǎn)生過大的線性變形。對于高速運轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進行振動穩(wěn)定性計算。以防止產(chǎn)生共振破壞。因此，對該破碎機的主軸來說，只需進行強度計算。 軸的材料的選擇 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 35 頁 軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。有的則直接用圓鋼。碳素鋼比合金鋼低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱 處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強度的。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。最常用的是 45 號鋼。因此，該破碎機的主軸選用 45 號鋼。 軸的設(shè)計 對于只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，其強度條件為： 6m a x 39 .5 5 1 0 []0 .2pTPZ d n???? ? ? N/mm2 （ 41） 式中： max? ── 軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， N/mm2 T── 轉(zhuǎn)矩， N/ mm2 Zp ── 極截面系數(shù)，對圓截面軸 Zp= 33/ 16 ? ? P── 傳遞的功率， kw n── 主軸轉(zhuǎn)速， r/min []? ── 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， N/mm2 559 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 8 7 5 3 2 5600PT n? ? ? ? N mm 對于既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，可用上式初步估算的直徑，但必須把軸的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 []? 適當(dāng)降低，以補償彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，并改寫為設(shè)計公式 3 333 9 . 5 5 1 00 . 2 [ ] PPdAnn??? ? ? ? mm （ 42） 式中 A=98～ 107 因為本設(shè)計中主軸的材料為 45 號鋼，且承受大載荷，大彎矩。所以 A取 107，又 P=55KW n=600r/min 3 551 0 7 4 8 .2600d m m? ? ? 考慮到破碎機所承受的轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷變化很大，則取軸的最細(xì)處min 68d mm? ，而細(xì)軸處的強度條件為： 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 35 頁 66 2m a x 339 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 5 5 1 3 . 9 4 0 / [ ]0 . 2 0 . 2 6 8 6 0 0P N m mdn??? ? ?? ? ? ? ??? 即細(xì)軸 68mm 處得強度符合要求的強度條件。 圖 42 主軸的結(jié)構(gòu)方案 主軸的最小直徑是安裝鎖緊螺母處軸的直徑 1 2 7 8 68d d mm????，查表得所用的鎖緊螺母長度 12L mm? ，故應(yīng)使軸 1 2 7 8 28L L mm????，為了使所選的軸的直徑與皮帶輪和飛輪相適應(yīng)，故需同時選取帶輪和飛輪，根據(jù)要求查表得所選的帶輪和飛輪的孔徑 80d mm? ，故取 2 3 6 7 80d d mm????，所選用的帶輪和飛輪與軸配合的轂孔長度 1 146L mm? ， 因 帶 輪 和 飛 輪 采 用 軸 肩 和 鎖 緊 螺 母 定 位 ， 故 應(yīng) 使2 3 6 7 145L L mm???? 。 因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，且主軸承受大轉(zhuǎn)矩并受沖擊載荷，選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù) 2 3 6 7 80d d mm????，選用軸承 6219，95 170 32d D B? ? ? ? ?，故 3 4 5 6 95d d mm????，由于主軸承受大轉(zhuǎn)矩并受沖擊載荷，使用雙深溝球軸承，采用套筒定位，故 3 4 5 6 120L L mm???? 。 轉(zhuǎn)子圓盤用軸套壓緊定位，取軸肩高度 h=5mm，則 45 105d mm? ? ，為了可靠的壓緊轉(zhuǎn)子圓盤，取 45 824L mm? ? 。 帶輪，飛輪和轉(zhuǎn)子圓盤與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。飛輪和帶輪與軸的聯(lián)接，選用 2 0 1 2 1 4 0b h L m m? ? ? ? ?（ GB109679），轉(zhuǎn)子圓盤與軸的周向定位長度2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 35 頁 大于 500mm，按規(guī)定，選用 2 8 1 6 6 6 0b h L m m? ? ? ? ?。 主軸強度的校核 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，由于錘式破碎機在工作中承受沖擊載