【正文】 1 1 引言 破碎機(jī)械是應(yīng)用機(jī)械力對(duì)固體物料進(jìn)行破碎作業(yè)，使 之變?yōu)樾K 、細(xì)粉或粉末的機(jī)械。因此設(shè)備的破碎粒度大小就成了評(píng)價(jià)一臺(tái)破碎機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。兩者通常安排料粒度的大小作大致的區(qū)分：排料中粒度大于 3毫米的含量占總排料量 50%以上者稱為破碎機(jī)械；小于 3毫米的含量占總排料量 50%以上者則稱為粉磨機(jī)械。 利用破碎機(jī)械進(jìn)行破碎作業(yè)的特點(diǎn)是：能量消耗 大、耐磨材料和研磨介質(zhì)的用量多，破塵嚴(yán)重和噪聲大等?？蓮V泛應(yīng)用于建材、化工、冶金、電力、煤炭、礦山等 行業(yè) ，對(duì)節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)具有重要價(jià)值。 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 2 2 破碎機(jī) 破碎機(jī)的定義和應(yīng)用范圍 破碎機(jī)介紹 破碎機(jī)是指排料中粒度大于三毫米的含量占總排料量 50％以上的 破 碎機(jī)械。 破碎機(jī)應(yīng)用范圍 破碎機(jī)廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學(xué)工業(yè)等眾多行業(yè)的破碎作業(yè)。 各種破碎機(jī)的功能 （一） 顎式破碎機(jī) 是利用兩顎板對(duì)物料的擠壓和彎曲作用 ，粗碎或中碎各種硬度物料的破碎機(jī)械。它的破碎動(dòng)作是間歇進(jìn)行的。 到二十世紀(jì) 80 年代，每小時(shí)破碎 800 噸物料的大型顎式破碎機(jī)的給料粒度已達(dá) 1800 毫米左右。前者在工作時(shí)動(dòng)顎只作簡(jiǎn)單的圓弧擺動(dòng)，故又稱簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)；后者在作圓弧擺動(dòng)的同時(shí)還作上下運(yùn)動(dòng)，故又稱復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)。但為了避免因更換斷損零件而影響生產(chǎn)，也可采用液 壓裝置來實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)和調(diào)整。這兩類采用液壓傳動(dòng)裝置的顎式破碎機(jī)，常統(tǒng)稱為液壓顎式破碎機(jī)。裝有破碎錐的主軸的上端支承在橫粱中部的襯套內(nèi)，其下端則置于軸套的偏心孔 中。到 70年代初期，大型旋回破碎機(jī)每小時(shí)已能處理物料 5000 噸，最大給料直徑可達(dá) 2020毫米。超載時(shí)，主軸向下的壓力增大，迫使柱塞下的液壓油進(jìn)入液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的蓄能器，使破碎錐隨之下降以增大排料口，排出隨物料進(jìn)入破碎腔的非破碎物 (鐵器、木塊等 )以實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)。中、細(xì)碎作業(yè)的排料粒度的均勻性一般比粗碎作業(yè)要求的高，因此，在破碎腔的下部須設(shè)置一段平行區(qū)，同時(shí)，還須加快破碎錐的旋回速度，以便物料在平行區(qū)內(nèi)受到一次以上的擠壓。為防止破碎腔可能因此引起阻塞，在不增大排料口以保證所需的排料粒度的前提下，必須通過增大破碎錐下部的直徑來增大總的排料截面。 西蒙式彈簧保險(xiǎn)圓錐破碎機(jī)超載時(shí)，錐形殼體迫使彈簧壓縮而使其自身升高，以便增大排料口，排出非破碎物。液壓圓錐破碎機(jī)的保險(xiǎn)和調(diào)整方式與液壓旋回破碎機(jī)的相同。當(dāng)用于粗碎或需要增大破碎比時(shí)，常在輥面上做出牙齒或溝槽以增大劈裂作用。 （五） 錘式破碎機(jī) 是利用錘頭的高速?zèng)_擊作用 ，對(duì)物料進(jìn)行中碎和細(xì)碎作業(yè)的破碎機(jī)械。送入破碎機(jī)的物料首先受到高速運(yùn)動(dòng)的錘頭的沖擊而初次破碎，并同時(shí)獲得動(dòng)能，高速飛向機(jī)殼內(nèi)壁上的破碎板而再次受到破碎。 錘式破碎機(jī)具有破碎比大、排料粒度均勻、過 破 碎物少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。這種破碎機(jī)通常用來破碎石灰石、頁(yè)巖、煤炭、石膏、白堊等中硬以下的脆性物料。它利用高速?zèng)_擊和低速碾壓的綜合作用來破碎物料，因而可獲得更細(xì)的產(chǎn)品，主要用來為發(fā)電廠破碎煤炭，但也可用于石膏、鹽化工原料和一些中硬物料的破碎。板錘固裝在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，并沿著破碎腔按不同角度布置若干塊反擊板。物料與反擊板碰撞再次破碎后，被彈回到板錘的作用區(qū)，重新受到板 錘的沖擊。 與錘式破碎機(jī)相比，反擊式破碎機(jī)的破碎比更大，并能更充分地利用整個(gè)轉(zhuǎn)子的高速?zèng)_擊能量。 （七） 立軸沖擊式破碎機(jī)（制砂機(jī)） 本產(chǎn)品適用于軟或中硬和極硬物料的破碎、整形，廣泛應(yīng)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(jī)制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣，特別對(duì)碳化硅、金剛砂、燒結(jié)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(jī)產(chǎn)量功效更高。 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 5 破碎力學(xué)原理 裂紋及其擴(kuò)展 ⒈裂紋的擴(kuò)展條件和擴(kuò)展力 斷裂的開始和裂紋的擴(kuò)展受到兩個(gè)條件的控制，即力的條件和 能的條件。用拉伸 —— 斷裂試驗(yàn)得到的抗拉強(qiáng)度通常比分子之間的粘合力小 2～ 3 個(gè)數(shù)量級(jí)，也即在裂紋尖端集中的拉應(yīng)力必須較宏觀試樣的抗拉強(qiáng)度大 2～ 3個(gè)數(shù)量級(jí)。這些能量消耗于兩個(gè)方面：一是裂紋擴(kuò)展時(shí)產(chǎn)生新表面能 S( lrF 2? ,裂紋擴(kuò)展后形成兩個(gè)斷裂面 )；二是因彈性形變而儲(chǔ)存于固體中的能量 u ( Elu N4 22??? , N? 為拉應(yīng)力 )。 llc 也可以用 uZS /)( ? 來代替，這里 S 是表面能， Z 是塑性變形能， u 是彈性能，這三個(gè)值都取自裂紋尖端。 s,它與物料中聲速的關(guān)系如下： 2CkV ?? () 式中 ? 物料的密度； k 與破碎條件和破碎設(shè)備有關(guān)的常數(shù)。 這樣，沖擊能 VFuU? ,也即單位體積的沖擊能為 551 CkFuVuU ??? 如果沖擊能 U 與斷裂能 u 的比值對(duì)兩種不同的物料是同一值，則 6kuU ? (常數(shù) )，且有， 6522 kkkCU ??? (常數(shù) ) () 這樣，在開始時(shí)（ 0?t ） ,新生表面形成的速度隨 1U 變化（與 3C 成反比）。 由于脆性物料的抗拉和剪切強(qiáng)度大大低于抗壓強(qiáng)度， 破 碎時(shí)產(chǎn)生的裂紋往往順著施力方向，與施力方向成 45176。 在打擊或沖擊 破 碎時(shí)， 破 碎工具或顆粒的動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槲锪系淖冃喂Γa(chǎn)生較大的英里集中導(dǎo)致物料 破 碎。 對(duì)于組成不均勻或由多種成分組成的物料，在所謂自由 破 碎（顆粒 破 碎時(shí)有一河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 7 定的自由伸展余地）的條件 ，裂紋或斷裂面將首先發(fā)生強(qiáng)度低的成分的表面及內(nèi)部。 歸納起來，施力種類因物料性質(zhì)、粒度及對(duì) 破 碎產(chǎn)品的粒度要求而異。 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 熟料破碎機(jī)的功能 熟料 破碎機(jī)用于破碎各種中硬且磨蝕性弱的物料。被破碎物料為 水泥熟料、 煤、鹽、白堊、石膏、磚瓦、石灰石等。 熟料破碎機(jī)的組成和原理 熟料破碎機(jī)屬于 錘式破碎機(jī) 中的一種。 熟料 破碎機(jī)的主要工作部件為帶有錘子（又稱錘頭）的轉(zhuǎn)子。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板、 破 碎物料中小于篩孔尺寸的粒級(jí) 通過篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒級(jí) 阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨， 最后通過篩板排出機(jī)外。 能量消耗小、產(chǎn)量高、破碎比大。 具有整形功能、產(chǎn)品呈立方狀，堆積密度大。 少量易磨損件用特硬耐磨材質(zhì)制成，體積小、重量輕、便于更換配件。熟料破碎機(jī)按其破碎作用的方式可以分為兩類：一類是高速機(jī)械式 破碎機(jī)，依靠高速旋轉(zhuǎn)的工件（棒或錘等）沖擊或打擊顆粒，使其破碎，第二類是氣流磨，利用高速氣流或過熱蒸汽使顆粒加速、相互沖擊、碰撞或與器壁沖擊碰撞而被破碎 設(shè)兩個(gè)質(zhì)量分別為 1m 、 2m 的顆粒，碰撞前后的速度分別為 1u 、 1v 和 2u 、 2v 根據(jù)力學(xué)原理有： 1111 umvm ? =??0pdt () 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 2222 umvm ? = ??0pdt () 式中： P沖擊力。對(duì)于理想的彈性體，它們最初變形是不損失能量；對(duì)于理想的剛性體，則要損失能量。如果碰撞的能量超過了破碎的能量，顆粒將被破碎。 由上式得： Ev ??? () 引進(jìn)材料中聲速的通用公式?Ea?，得到： Eav ?? () 由上式說明，能夠?qū)е骂w粒破碎的沖擊速度似乎與顆粒的大小無關(guān)。 通過以上分析可知在破碎過程中， 隨著破碎進(jìn)程的深入，破碎粒度缺陷的減小，單位物料的破碎能耗在不斷增加。 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 11 4 基本結(jié)構(gòu)尺寸的確定 熟料破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) 確定傳動(dòng)方案 根據(jù)熟料破碎機(jī)的功能要求， 和以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)， 傳動(dòng)方式選擇帶傳動(dòng) 。 圖 41 熟料破碎機(jī) 帶 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)功率的確定 功率的計(jì)算主要根據(jù)破碎能耗類比計(jì)算得來的。外力做的功稱為破碎能耗。 關(guān)于破碎能耗，迄今已提出了很多種理論和假說，其中最著名的有 1867 年雷廷格（ Rittinger）提出 的表面積假說、 1883 年基克（ Kick）提出的體積學(xué)說和 1952年邦德（ ）提出的裂縫擴(kuò)展學(xué)說。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，利用表面積假說，破碎重量的能耗為： )11(0 DdkU ?? () )11(0 DdkU ?? = 105 (115 1030? ) 103 = 108 (J) 式中： k0 物料的 破 碎能耗； 以＃ 325號(hào)水泥為例，屬于中硬物料， k0取 105J/kg。 D 轉(zhuǎn)子直徑（ m）； rL 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度（ m）； n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（ r/min） 。 根據(jù)破碎機(jī)的特點(diǎn)和工作環(huán)境，選取 YR315L28(IP44)型三相異步電動(dòng)機(jī) 額定功率： 110kw 滿載轉(zhuǎn)速： 115r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： m 質(zhì)量： 1210kg V 帶傳動(dòng)的 設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶，借助它們之間的摩擦或嚙合，在兩軸（或多軸）間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 計(jì)算帶傳動(dòng)： 此傳動(dòng)系統(tǒng)為降速帶傳動(dòng)系統(tǒng) ① 確定計(jì)算功率 caP 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 工作情況為：載荷變動(dòng)較大，軟啟動(dòng)，每天工作 16 個(gè)小時(shí)以上。的環(huán)形帶除具有普通 V 帶的特點(diǎn)（當(dāng)量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽的粘附性好，價(jià)廉等）外，能承受較大欲緊力，允許速度和曲線次數(shù)高，適用于大功率、高速而緊湊的傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)的效率： 帶傳動(dòng)在工作中，有下列幾種功率損失： （ 1）帶在帶輪兩邊的拉力差和相應(yīng)的變形差，將產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致帶和從動(dòng)輪的速度損失； （ 2）帶在輪上的撓曲和運(yùn)行時(shí)的反復(fù)伸縮，帶將產(chǎn)生 內(nèi)摩擦； （ 3）在高速傳動(dòng)時(shí)的風(fēng)阻； （ 4） V 帶在嵌入和脫出輪槽時(shí)的摩擦； （ 5）軸承的摩擦。窄 V帶的傳動(dòng)效率一般在 90%～ 95%，綜合以上各因素選擇窄 V帶。因此由 轉(zhuǎn)子線速度破碎轉(zhuǎn)子直徑，來確定破碎主軸轉(zhuǎn)速為 294r/min。 河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 14 ④ 初定窄 v 帶的軸間距 由公式 )(2)( 21021 dddd ddadd ???? 得： () （ 400+1000） 0a 2（ 400+1000） 即： 980mm 0a 2800mm 取 0a =1235mm ⑤ 驗(yàn)算小帶輪上的包角α 1 由 8 0 211 ????? ?? dd dd () 8 0 211 ????? ?? dd dd =180 1000 4001240? = ?? 120176。 ⑥ 計(jì)算帶所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L0d =2a0 +π2 021221 4 )()( adddd dddd ??? () L 0d =2a 0 +021221 4 )()(2 a dddd dddd ????=2 1235+ 2? （ 400+1000 ）+ 2(400 1000)4 1235?? = 有表選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld ，取 Ld=4830mm ⑦ 實(shí)際軸間距 a≈ 2 00 dd LLa ?? () 所以，實(shí)際的中心距為： a =1235+ 4830 ? =1240mm ⑧ 單根 V帶傳遞的額定功率 根據(jù)帶型、 1d 和 1n 查表 得： 1P =(kw) ⑨ 傳動(dòng)比 i≠ 1的額定功率