【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入第二階段破碎 ,否則輥齒沿物料表面強(qiáng)行滑過(guò) ,靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn) ,等待下一對(duì)齒的繼續(xù)作用。在圖 1中 ,這一階段為齒從 1′ 1位置到 2′ 2位置。第二階段從物料被咬入開(kāi)始 ,到前一對(duì)齒脫離咬合終止 ,在圖 1 中表現(xiàn)為齒從 2′ 2 位置運(yùn)動(dòng)到 3′ 3位置的過(guò)程。這一階段兩齒包容的截面由大逐漸變到最小 ,然后再增大 。粒度大的物粒由于包容體積逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎 ,破碎后的物料被擠出 ,從齒側(cè)間隙漏下。 前一對(duì)齒開(kāi)始脫離嚙合時(shí) ,破碎的物料大量下漏排出 ,個(gè)別粒度仍然偏大的物料被劈裂棒阻擋。當(dāng)齒運(yùn)動(dòng)到劈裂棒附近時(shí) ,與劈裂棒共同作用 ,將大塊物料劈碎并將其強(qiáng)行排出 ,這就是第三階段破碎。 至此 ,一對(duì)齒的破碎過(guò)程結(jié)束。每對(duì)齒環(huán)上有多少個(gè)齒 ,齒輥運(yùn)行一周時(shí)同樣的過(guò)程就進(jìn)行多少次 ,循環(huán)往復(fù)。 輥式破碎機(jī)的計(jì)算 1 ）破碎比 i 和鉗角 ? 輥式破碎機(jī)的咬入能力與輥 子間的摩擦系數(shù) f有關(guān)，一般情況下，鉗角 ? 應(yīng)小于或等于物料與輥?zhàn)娱g摩擦角 ? 的兩倍。 輥式破碎機(jī)如采用較大輥?zhàn)又睆?，并改進(jìn)輥?zhàn)訄A周速度，破碎比 i 一般可以達(dá)到7以上，單輥破碎機(jī)的破碎比還要高些。 2 ）輥?zhàn)又睆?D與物料粒度 d的關(guān)系 輥?zhàn)又睆?D與物料粒度 d之間的關(guān)系是 cos 1/21 cos 2iDd????? （公式 6） 11 式中 ? —— 鉗角， i—— 破碎比。 輥式破碎機(jī)的破碎比 i一般為 4,將前述 ? 極限值帶入，可得：干硬物料 D/d=17,濕軟物料 D/d=。為了工作可靠， D/d 值還需加大 ～ ，此時(shí)，輥?zhàn)又睆揭任锪狭６却?9～ 22 倍，故光面雙輥破碎機(jī)不宜于作粗碎機(jī)，不然輥?zhàn)右龅梅浅｝嫶蟆? 槽面輥?zhàn)硬皇菃螁我揽磕Σ亮σё∥锪希?D/d 值可以取得較小。破碎干硬物料時(shí)，槽面輥?zhàn)拥?D/d 取 10～ 12，齒面輥?zhàn)拥?D/d取 2～ 6。 3 ）輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 當(dāng)輥式破碎機(jī)的破碎比 i取 4時(shí)，光面輥式破碎機(jī)的極限轉(zhuǎn)速 maxn 為 max 66 fn dD?? r/min （公式 7） 式中 f—— 物料與輥?zhàn)颖砻娴哪Σ料禂?shù)， ? —— 物料密度（ kg/ 3cm ） ,d—— 物料粒度 (cm)， D—— 輥?zhàn)又睆剑?cm）。 實(shí)際上，為了減小破碎機(jī)的振動(dòng)和輥?zhàn)颖砻娴哪p，取 n = (～ ) maxn r/min 光面輥?zhàn)尤∩舷拗?，槽面和齒面輥?zhàn)尤∠孪拗?。圓周速度則?。河操|(zhì)物料 v=3~6m/s；軟質(zhì)物料 v=6～ 7m/s。對(duì)于快速細(xì)碎雙輥破碎機(jī)，輥?zhàn)颖砻娴膱A周速度可達(dá) 。 4 ）雙齒輥破碎機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 生產(chǎn)能力是雙齒輥破碎機(jī)性能的重要指標(biāo)。它直接關(guān)系到雙齒輥破碎機(jī)設(shè)計(jì)中各參數(shù)的選擇 ,如功率的確定等 ,也是用戶(hù)選型的重要依據(jù)。因此如 何確定雙齒輥破碎機(jī)的生產(chǎn)能力非常重要。 從雙齒輥破碎機(jī)的破碎和排料機(jī)理可知 :(1)雙齒輥破碎機(jī)具有強(qiáng)制咬入特性和強(qiáng)制排料特性 ,這與一般的輥式破碎機(jī)不同 ,因此不能簡(jiǎn)單地套用輥式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算公式。 (2)當(dāng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速一定時(shí) ,雙齒輥破碎機(jī)的生產(chǎn)能力決定于齒輥在運(yùn)轉(zhuǎn)中咬入物料的能力。這一能力在兩輥上相對(duì)齒環(huán)的旋轉(zhuǎn)相位保持不變時(shí)決定于兩個(gè)因素 ,一個(gè)是齒的幾何形狀 ,即前后兩對(duì)齒形成的封閉多邊形的面積 。另一個(gè)是物料的礦巖特性 ,物料越易粉碎 ,每次咬入的量越接近齒輥幾何構(gòu)造所允許的最大值。由此我們得到下面的理論生產(chǎn)能力 Q的計(jì)算公式 : Q=60mknAl ( hm/3 ) (公式 8) 式中 m—— 齒環(huán)圓周上的齒數(shù)； K—— 礦巖特性系數(shù)； N—— 齒輥轉(zhuǎn)速 ,r/min； A—— 前后兩對(duì)齒形成的封閉多邊形面積 , 2m ； L—— 沿齒輥軸向布齒長(zhǎng)度 ,m。 考慮到部分物料從齒的間隙漏下 ,應(yīng)予補(bǔ)償。補(bǔ)償量可利用輥式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算公式來(lái)計(jì)算： Q=3600VFU ( hm/3 ) (公式 9） 式中 V—— 破碎機(jī)輥齒的平均線(xiàn)速度， m/min； 12 F—— 破碎機(jī)輥齒間物料通過(guò)的面積 ,， 2m ； U—— 物料松散系數(shù) ,取 ~。 由此得生產(chǎn)能力計(jì)算公式 : Q=60mknAl+3600VFU hm/3 ) (公式 10） 式中各符號(hào)含義同公式 (31)和 (32)。 將公式 (33)運(yùn)用于 1250 雙齒輥破碎機(jī) 生產(chǎn)能力的計(jì)算 ,當(dāng) k=,U= 時(shí)得到理論生產(chǎn)能力的下限值；當(dāng) k=,U= 時(shí)得到理論生產(chǎn)能力的上限值 ,結(jié)果的可信度很高。 k值的選取 ,可借用一級(jí)破碎機(jī)的填充系數(shù)。 5）雙齒輥破碎機(jī)功率的計(jì)算方法 功率計(jì)算是破碎機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ,也是選擇電機(jī)的理論依據(jù)。而電機(jī)的選擇直接影響到后續(xù)設(shè)計(jì)。過(guò)去破碎機(jī)設(shè)計(jì)中 ,確定功率一般采用兩種方法 :經(jīng)驗(yàn)公式法和理論計(jì)算法。由于雙齒輥破碎機(jī)是一種新型設(shè)備 ,無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循 ,因此基于電機(jī)功率應(yīng)與單位時(shí)間破碎物料的功耗相同的原則 ,提出如下電機(jī)功率的理論計(jì)算方法 : N=QW/G （公式 11） 式中 Q—— 設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)能力 ,t/h； W—— 單位生產(chǎn)量的功耗 ,kWh； G—— 破碎機(jī)的傳動(dòng)效率。 由此可見(jiàn)這一方法的關(guān)鍵在于如何確定單位生產(chǎn)量的功耗 W。目前有四種理論計(jì)算方法可以確定 W:Rittinger 法 ,KickKirpichev 法 ,Bond 法和 Holmes 法。其中Rittinger 法適用于細(xì)磨 ,KickKirpichev 法適用于粗碎 ,Bond 法介于二者之間。而Holmes 法是前三種方法的統(tǒng)一 ,其表達(dá)式為： W=11m(1/ iE 1/ iA ) (公式 12) 式中 m—— Bond 功指數(shù) ,kW178。 。 E—— 排料中占 80%以上組成部分的粒度 ,Lm； A—— 給料中占 80%以上組成部分的粒度 ,Lm； i 的取值范圍在 ～ 。 由于 Holmes 公式中 i 的取值范圍過(guò)大 ,稍有不當(dāng) ,將與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。通過(guò)對(duì) 1250 雙齒輥破碎機(jī)功率的計(jì)算以及所繪制的 N ci 曲線(xiàn) (N′ =WH178。 Q),初步得出對(duì)于雙齒輥破碎機(jī) ,i 可取 ～ 5。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 根據(jù)上述設(shè)計(jì)計(jì)算可知，輸入軸，也即帶輪軸的轉(zhuǎn)速為 2n =,傳遞功率為 2P =152Kw， （ 1）求軸上的轉(zhuǎn)矩 T T ＝ 179。 610 179。（ 2P / 2n ） ＝ 179。 610 179。 ＝ 179。 610 13 （ 2）求作用在齒輪上的力 軸上齒輪的分度圓直徑： d ＝ 168mm 可以求出作用在齒輪上圓周力 tF 、徑向力 rF 的大小如下，方向 如下圖所示。 tF ＝ 2Td ＝ 2179。 179。 610 /168 ＝ 28929N rF ＝??costan ntF ＝ 28929179。 120tan ? ＝ 10529 N （ 3）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理。 預(yù)估軸的最小直徑： 取 A=100,可得 mind ≥ A． 232Pn ＝ 100179。 3 152 ＝ mm 取 mind =100mm。 （ 4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸的軸向定位要求以及軸上零件的裝配方案和他們之間的徑向配合尺寸等參數(shù)來(lái)確定出軸上各軸段的直徑和長(zhǎng)度，以及軸上零件的周向定位，最后確定軸上圓角和倒角尺寸。 各軸肩處的圓角半徑為 2mm，軸 端倒角取 179。 45176。 下圖為軸及軸上零件的示意圖： 14 圖 38輸入軸 Figure 38 Input Shaft （ 5）軸的強(qiáng)度較核 1)求軸的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和軸的受力分析，可以做出軸的計(jì)算受力簡(jiǎn)圖，確定軸承支點(diǎn)。 軸的受力簡(jiǎn)圖： 圖 39輸入軸受力 Figure 39 the force input shaft 從受力簡(jiǎn)圖可以看出軸的受力不在一個(gè)平面上，而是在兩個(gè)相互垂直的平面上，一個(gè)是水平面，一個(gè)是垂直面。我們可以在這兩個(gè)面內(nèi)分別計(jì)算支反力和彎矩，然后求總和。 垂直面支反力計(jì)算 垂直面受力簡(jiǎn)圖： 15 圖 310輸入軸垂面支反力 Figure 310 support the input shaft reaction force vertical surface 由計(jì)算公式： 0 0 39。 0r V C V B rc o s 4 2 F sin 4 8 R F sin 2 9tFR? ? ? ? 39。0V C V B r13 62 .5 R 15 3 .5 16 61 F sin 29R?? 代入數(shù)據(jù)： 39。rr28 92 9 N , F = 10 52 9 N , F 2 5881 NtF ?? 得到： VBR =33717 N ， VCR =19082 N 畫(huà)出垂直面彎矩圖： 圖 311輸入軸垂直面彎矩 Figure 311 input shaft vertical bending moment 水平面支反力計(jì)算： 水平面受力簡(jiǎn)圖： 16 圖 312輸入軸水平面支反力 Figure 312 horizontal support reaction force input shaft 由計(jì)算公式： 0 39。 0 0H C H B r rsin 4 2 R F c o s2 9 F c o s4 8tFR? ? ? ? 39。0H C H B r1 3 6 2 .5 R 1 5 3 .5 1 6 6 1 F c o s2 9R?? 代入數(shù)據(jù)： 39。rr28 92 9 N , F = 10 52 9 N , F 2 5881 NtF ?? 得到： HBR ＝ 21877 N， HCR =30060 N 畫(huà)出水平面彎矩圖 ： 圖 313輸入軸水平彎矩 Figure 313 the level of the input shaft bending moment 由 彎矩圖可以看出 B、 C 兩點(diǎn)所受彎矩最大，其合成彎矩分別如下 ： 22B HB VBM M M?? = 2241 79 55 8 22 18 49 3? =4731851 22C HC VCM M M?? = 2267 56 88 5 37 45 38 6? =7725504 17 合成彎矩圖： 圖 314輸入軸彎矩 Figure 314 input shaft bending moment 扭矩： T ＝ 179。 610 扭矩圖： 圖 315輸入軸扭矩 Figure 315 Input shaft torque 由上述一系列的圖可以看出， B、 C為危險(xiǎn)截面。 當(dāng)量彎矩 BM? BM? ＝ 22()BMT?? = 2247 31 85 1 ( 24 30 00 )?? =4734097 當(dāng)量彎矩 CM? ： CM? ＝ 22C ()MT?? ＝ 2277 25 50 4 ( 24 30 00 )?? ＝ 7726880 2) 校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為 37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)軸徑，查手冊(cè)得 B? ＝ 865 N/m 2m [σ ]＝（ ） B?