【正文】 表 四輥破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格 規(guī)格/mm 輥子轉(zhuǎn)速/r/min 進(jìn)料粒度/mm 卸料粒度/mm 電動機(jī)功率/kw 生產(chǎn)率/t/h 外形尺寸 /mm 長寬高 整機(jī)質(zhì)量/t 12001000 30 3~8 55 35~40 9610 56604325 67 20 4~10 75 50~60 9000700 108 100 2~10 28 18 4175 31503147 189 40 20 16 齒輥破碎機(jī)的發(fā)展 九十年代前的齒輥式破碎機(jī) 90 年代前，齒輥式破碎機(jī)的技術(shù)存在不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品粒度，碎后產(chǎn)品過粉碎量大，機(jī)體受到的沖擊載荷較大，破碎齒易壞，整體噪聲大，維修量大等中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 11 缺點。如此便不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度。該型破碎機(jī)在技術(shù)上的一個突出特點是采用 “Nitroil” 控制系統(tǒng)。同時，該型破碎機(jī)把調(diào)整齒輥間距裝置和保險裝置做成一個系統(tǒng)，采用液壓氣動系統(tǒng)；油缸的活塞桿與可動齒輥相連，在有活塞桿的油缸腔內(nèi)，泵入一定可變量的液壓油，同時在油缸的無活塞桿的腔內(nèi)泵入一定壓力的氣體，形成空氣柱彈簧這樣可以根據(jù)泵入油量的多少改變活塞的位置，從而確定齒輥間的距離達(dá)到控制產(chǎn)品粒度的目的。同樣也存在不能嚴(yán)格的控制產(chǎn)品粒度的問題。 首先煤炭科學(xué)研究總院唐山分院開發(fā)了 2PL系列強(qiáng)力破碎機(jī)。 華北工學(xué)院針對單齒輥破碎機(jī)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均勻等特點開發(fā)了新一代的 Ф 915單齒輥破碎機(jī)。主要是將原來調(diào)整破碎板位置的拉力彈簧改為推力彈簧，彈簧的彈性力為490kN，在彈簧的兩端分別裝有兩組螺母，外側(cè)螺母用于調(diào)整破碎板位置，從而調(diào)整排料口間隙內(nèi)側(cè)螺母用于調(diào)整彈簧的彈性力。這種結(jié)構(gòu)降低了機(jī)體高度，縮短了拉桿長度，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。出料口大小可通過推力板上的長方形螺孔調(diào)整。同時，由于有預(yù)碎和破碎兩個區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動而被強(qiáng)制排出機(jī)體外，所以更適用于處理含水分較大的煤。該系列破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動，液力耦合器過載保護(hù)，其傳動系統(tǒng)是電機(jī)驅(qū)動液力耦合器并帶動一對錐齒輪，改變轉(zhuǎn)動方向并驅(qū)動主動破碎輥轉(zhuǎn)動，主動破碎輥通過另一端的一組直齒輪驅(qū)動被動輥轉(zhuǎn)動。 90年代中期，山東萊蕪煤礦機(jī)械廠引進(jìn)德國技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)了 2PGL系列雙齒輥強(qiáng)力高效破碎機(jī)。整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)體高度低，沖擊負(fù)荷小。 2PLF 系列分級破碎機(jī)在傳動形式上采 用三角帶大帶輪傳動，傳動結(jié)構(gòu)簡單、故障率低，由于大帶輪有蓄能作用，故所需的電機(jī)功率比直聯(lián)式傳動的小。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板，其有兩個作用： 、拉 伸破碎、不易產(chǎn)生過粉碎物； 篩的作用，可通過不需破碎的物料，而對需破碎的大塊物料，可嚴(yán)格地控制碎后產(chǎn)品的粒度，使碎后物料的三維尺寸都能得到控制。兩破碎輥有兩套獨立的驅(qū)動裝置，使兩破碎輥各自獨立工作，在實際破碎時，可根據(jù)入料量改變工作制度，即入料少時開單機(jī)，入料多時開雙機(jī)，用戶更加節(jié)能。另外，由于該系列破碎機(jī)為強(qiáng)力破碎，工藝布置時不需要手選皮帶人工揀矸，原煤也不需要預(yù)先篩分而直接入破碎機(jī)，簡化了選煤工藝流程，降低了廠房高度，減少了選煤廠建設(shè)投資與生產(chǎn)費用。 國外的齒輥式破 碎機(jī) MMD 型系列輪齒式破碎機(jī)是英國 MMD 礦山機(jī)械集團(tuán)公司開發(fā)出的新一代破碎機(jī)， 3 ，有 500、 62 750、 1000、 1300 和 1500 共 6 個系列每個系列，有短箱型、標(biāo)準(zhǔn)箱型和長箱型 3 種不同工作長度，以滿足不同處理能力的要求。該機(jī)的工作原理是依靠沖擊剪切和沖擊拉伸的作用，使剪切力沿著物料的薄弱易碎部位產(chǎn)生巨大破碎力使其破碎。因此該機(jī)又稱 “ 篩分破碎機(jī) ” ，主要用于粗破碎和第二段破碎作業(yè)。其特點是： 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 14 ① 高度小結(jié)構(gòu)緊湊； ② 特殊的輪齒結(jié)構(gòu)使其適用于干礦濕礦泥礦和粘礦； ③ 碎后產(chǎn)品粒度均勻沒有過大顆粒過粉碎的產(chǎn)品少； ④ 處理量大最大可達(dá) 14 000t/h 破碎強(qiáng)度高可破碎抗壓強(qiáng)度達(dá) 300MPa 的物料； ⑤ 采用液力耦合器和電控雙重過載保護(hù)當(dāng)過載或遇到難碎物料時破碎機(jī)停止轉(zhuǎn)動破碎輥反轉(zhuǎn)排出難碎物料； ⑥ 維護(hù)維 修簡便。故該機(jī)采用 5 齒 齒帽式 可有效將物料鉗入進(jìn)行破碎，也優(yōu)化功率的使用達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力。傳動方案如圖 : 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 15 圖 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案 拖動方式可以使單電機(jī)也可以是雙電機(jī)。經(jīng)同步齒輪傳遞扭矩到從動輥?；蚰Σ料禂?shù) f 之間的關(guān)系（見圖 ）。而料塊的重 量 較之作用力小得多，故可忽略不計。40160 ， ? ≈ 39。20330 代入，得出 d ≈ ?201 由于 齒面輥式破碎機(jī)的 ? /d ≈ ～ 6， ? /d 比值較光面輥式破碎機(jī)的比值小，其值視齒形及齒高而定，使用正常齒時， ? /d ≈ ～ 6；再根據(jù)實際情況考慮確定 ? =600mm。 輥子轉(zhuǎn)速的確定 由生產(chǎn)能力的計算公式可以得出，提高輥子的轉(zhuǎn)速，可提高生產(chǎn)能力。這時，生產(chǎn)能力不但沒有提高，反而引起電耗增加，棍子表面的磨損及機(jī)械振動增大。且圓周速度 v 與轉(zhuǎn)速 n 有如下關(guān)系： v = 60n?? 以 ? = v =3 sm/ 代入可得 75?n min/r 輥子長度的計算 有破碎機(jī)生產(chǎn)能力 計算公式 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 17 Q =188 SK 1L 39。對光面輥子 LL?1 （ L 為輥長）；對齒面或槽面輥，當(dāng) 39。e 值取破碎產(chǎn)品的最大粒度時， LL?1 ； 39。對堅硬物料， 39。e 值可近似取產(chǎn)品的最大粒度（即 39。 0? —— 物料的密度， 3/mt 。 將以上列出的數(shù)字代入公式，可以得出 當(dāng) L =，有 Q =600 ht/ 達(dá)到設(shè)計要求 功率計算 根據(jù)裂縫破碎理論，可將重量為 Q 的礦物從 D 破碎到 d 所需的功耗 P 為 P =11 iW K Q ( Dd /1? ) 式中： iW 為功指數(shù)， htkW /? K 為修正系數(shù)，煤取 ～ 1 Q 為產(chǎn)量， ht/ d 為排料粒度 D 為入料力度 上式中， 11 iW K Q ( Dd /1? )是破碎一噸物料所需的功率，查資料可得齒輥破碎機(jī)破碎煤的該值平均為 tkW/ 則可計算得出破碎機(jī)所需的功率為 P =168kW ． 5 齒輥切向力的計算 為了進(jìn)行齒輥切向力受力分析，確定下列分析條件： (1)將最大粒度物料視為一個球體； (2)最大粒度物料進(jìn)入破碎腔后無滾動現(xiàn)象； (3)物料屬于彈性或脆性物質(zhì) ，破碎粒度要求為出碎或中碎，適合用第二破碎理論分析。 圖 齒輥切向力分析示意圖 根據(jù)上述參數(shù)，可以導(dǎo)出 ? 的關(guān)系式： )(2 )()(c os 122112HRr OOrHR ? ????? 212121 ]s in)[(]c o s)([0 ?? RrRrLO ????? 由此可以確定 qF 與 eF 與 rF 的函數(shù)關(guān)系： rF = qF ?sin? eF = qF ?cos? 根據(jù)齒輥切向力分析條件 (2)的設(shè)定，物料在進(jìn)入破碎腔后無滾動現(xiàn)象，則： eF = mF = Nf? 式中： f 為物料與側(cè)壁的摩擦系數(shù)。則： W = ])(3434[2 3131 rrrE ??? ??? = ])([32 31312 rrrE ????? 當(dāng) r? 趨近于 0時，根據(jù)式可以推導(dǎo)出 N 得關(guān)系式： N = r rrrfEr ????????31302 )()1tan(3 2 lim??? N = )1tan( 2 212 ?? ???fE r 根據(jù)上述系列公式，可以求得單組齒輥的切向力，依據(jù)齒 輥的排列布置就可以求出整個齒輥的總切向力。通過帶如計算，求得單組齒輥最大切向力為： qF = 由于齒輥破碎齒的排列有兩組是相同的，所以整個齒輥有可能在兩處同時存在最大切向力，因此，總切向力 F 是 單組齒受力的兩倍，即： F =2 qF =20831N 電機(jī)的選擇 選擇電動機(jī)的綜合問題 在選擇過程中要考慮的問題有： （ 1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝，要求電動機(jī)的起動、制動、在齒輥卡住的時候要求反轉(zhuǎn)。 （ 3）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁 程度等要求，考慮電動機(jī)的溫中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 20 升限制、過載能力和起動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。過大的備用功率會使電機(jī)效率降低，對于感應(yīng)電動機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗強(qiáng)度的機(jī)械造價提高。 （ 5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能要求，以及機(jī)械減速器機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 電機(jī)的選擇計算 電機(jī)的額定功率可以根據(jù)破碎機(jī)所需求的功率經(jīng)過傳遞效率推得 查手冊表 9－ 1（ Bp102）計算傳動效率 ? 軸承（調(diào)心滾子軸承）效率 1? = 液力偶合器效率 ?2? 齒式聯(lián)軸器效率 3? = 二級圓柱齒輪減速器 ?4? ? =1? 2? 3? 4? = = 3．所需電動機(jī)輸出功率 P k 為儲備系數(shù)取 k =1 1 .1 1 6 8 2 2 3 .1 k W0 .8 2 7 5 6wr kPP ? ?? ? ? 4．根據(jù)上級條件查手冊表 16－ 1（ Bp212），表 16－ 4（ Bp214）選擇電動機(jī) 三相異步電動機(jī) JS2400M14 額定功率 250kW 滿載轉(zhuǎn)速 1500r/min 同步齒輪的設(shè)計 (1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 根據(jù)傳遞方案選用同步齒輪帶動破碎輥 2的同步轉(zhuǎn)動，由于結(jié)構(gòu)的特殊要求齒輪為開式結(jié)構(gòu)，由于傳遞大轉(zhuǎn)矩，故選用硬齒面齒輪。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可以按公式： knjlN 60? 式中 n 為齒輪的轉(zhuǎn)速， r/min ； j 為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)； kL 為齒輪的工作壽命， h ； 代入數(shù)據(jù)計算可得兩 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)如下： knjlN 601 ? =60 75 1 24000= ? iNN /12 ? 可推得 ?2N ? 查圖 65得 1NZ 、 2NZ 1NZ = ?NZ minNS 為接觸強(qiáng)度計算的最小安全系數(shù)，通常 minNS =1～ ，這里取 1min ?HS 則將上述所得的數(shù)據(jù)代入公式可得 [ 1H? ]=1200 [ 2H? ]=1200 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 22 許用彎曲應(yīng)力 [ F? ]與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的因素有關(guān)。 模數(shù) m m = )/(2 21 zza ? =2 500/5020mm 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 23 分度圓直徑 1d 11 mzd ? 11d mz? 可得 1d =500mm 圓周速度 v 60000/11ndv ?? 計算可得 0 0 0 0/ ????v sm/ 與估取圓周范圍速度之內(nèi)合適 齒寬 b b = 1dd? = 圓整得 b =140mm (3)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計算 小輪分度圓直徑 1d ，由式 65得 ? ?3 121 )1(2][ uuKTZZZddHHE ?? ?? ? 齒寬系數(shù) d? 查表 ，按齒輪相對軸承為非對稱布置可取 d? = 轉(zhuǎn)矩 1T 1T =21392 mmN? 000 AK 使用系數(shù) 查表 AK =1 vK 動 載系數(shù) 由推薦值 ～ vK = ?K 齒間載荷分布系數(shù) 由推薦值 ～ ?K = ?K 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 ～ ?K = 載荷系數(shù) K K = AK vK ?K ?K =1 = 材料彈性系數(shù) EZ 查表 2/ mmNZ E ? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) HZ 查圖 63（ 0,0 210 ??? xx? ）取 HZ = 重合度系數(shù) ?Z 由推薦值 ～ 取 ?Z = 故 ? ?3 121 )1(2][ uuKTZZZd dHHE ?? ?? ?= ? ?3 2 1 )11( ]1416 [ ????? 通過上述計算得 mmd ? 由于 500＞ ，故齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求 齒寬 b b = 1dd? = = 圓整得 b =140mm 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 24 (4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算 由式 616 ? ? ? ?FSaFanF YYmbd KT ?? ?? 1 12 齒形系數(shù) FaY 查機(jī)械設(shè)計手冊可得 FaY = 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 查表 小輪 SaY = 重合度 )]t a n(t a n)t a n(t a n[21 2211 ????? ?? ???? tat zz 得重合度 ??? 重合度系數(shù) ?Y =+?? =+故?? YYYmdb KT SaFanF 1111 11 2? = ??????? =＜ 500 2/mmN 由于 是同步齒輪故兩齒輪完全相同，則有 1F? ＜ ][F