立轴冲击破碎机受料仓及支撑架的结构设计_1.pdf
-I-目 录 摘 要 .错误！未定义书签。ABSTRACT.错误！未定义书签。1 前言.1 1.1 立轴冲击破碎机的简介及应用.2 2 立轴冲击破碎机的组成及结构特点.2 2 1 组成：.2 2.2 结构特点：.2 2.3 破碎机的破碎机理：.3 2.3 立轴冲击破碎机的优越性.3 2.4 国内外发展现状及前景.4 3 立轴冲击破碎机总体结构设计.5 3.1 立轴冲击破碎机总体结构图.5 3.2 立轴冲击破碎机工作原理：.6 3.3 立轴冲击破碎机基座及进料组件的结构设计.6 3.4 设计要求：.9 4 立式冲击破碎机参数设计.10 4.1 电机的选择.10 4.2 入料口液压控制系统选择.11 4.2 1 最大物料量确定.11 4.2 液压缸的确定.12 4.3 控制电机皮带张紧液压缸确定.13 4.4 基本结构尺寸.15 5 结论.16 6 参 考 文 献 .17 7 致谢.18 -1-1 前言 在现实生产中，从原料，燃料的美好都需要机械装置进行研磨，之后可以达到合适的粒度，是材料的接触表面积增大，从而提高化材料和材料在混合式的物理化学效应，有利于提高材料的流动性，便于存储运输又可以提高产量。在水泥行业当中，以可获取材料的力度大小来衡量本材料的质量，因为粒度越细，表面积接触面积越大，其产品质量就越好，说以对于一个行业来说调高产品的质量及数量，降低劳动力，减少能源损耗，降低成本，对达到优异的质量，高数量的产品及较低的能源损耗具有重要的意义。冲击破碎是建材行业材料破碎的主要手段之一，其设备所带来的工作效率是衡量一个公司生产水平的指标之一，在目前对破碎机的设计研究当中，重要研究重点集中在耐磨材料和对常规设计的改进.作为一个即将毕业的机械设计制造及其制动化专业大四学生来说四年学习的专业知识，为本次立式冲击破碎机受料仓和支撑架结构设计打下了很好的基础，同时在此期间也了解了很多破碎机方面的知识，学到了很多东西，受益匪浅有组与自己把握自己的学习方向不断提高自己的专业素养。-2-1.1 立轴冲击破碎机的简介及应用 立轴冲击破碎机是采石场中对石料进行破碎及整形的一种设备。近年来，沙石产品已经成为建设工程中的重要材料，早混凝土及建筑砂浆中，作为骨料的建筑用沙石要占80%的比例，建筑用砂的需求推动了制砂设备的发展，沙石从以前大粒度到现在的多粒度，不同的破碎机起着不同的作用，其中立轴是冲击破碎机在慢慢提高自己在碎石机的地位。立式破碎机(主轴是垂直的)从 20 世纪 80 年代推出后即成为以破代磨的热销破碎机产品，作为细碎破碎机，平均出料粒度 34mm，90%为细粉状，使球磨机的入料粒度降低，产量提高了 20%30%。经过 20 多年的发展和演变，立式破碎机从第一代到第五代，由单一的打击破碎演变成冲击反击破碎，锤头的使用寿命比老式破碎机提高了 4 倍以上。立式破碎机的代表产品立轴冲击式破碎机，被广泛应用在铁矿、金矿、水泥、玻璃、陶瓷、电力、钢铁行业的物料细碎工程。立轴冲击破碎机底部驱动，重量较轻，结构紧凑，非常便于在现有的或新的工作流程中进行安装。能生产出成形好各种粒度的高质量产品而且生产效率高，已广泛应 2 立轴冲击破碎机的组成及结构特点 21 组成：底座，给料筒固定装置，进料仓，落料仓，马达驱动机构，轴承箱；液压装置，润滑装置。2.2 结构特点：立轴冲击式破碎机是物料受冲击作用而破碎的。破碎能和破碎力取决于物料在机器中所获得的动能和动量，为使矿岩物料获得足够的破碎动力，必须使物料获得高速度，通常应达到75-100m/s.。立轴冲击破碎机有两种工作形式,一种是物料与金属壁冲击碰撞使物料破碎,另一种是物料与物料碰撞使之破碎。它们具有相同的特点,就是物料从垂直轴上的转子入料口进入转子,当转轴高速旋转时,物料从喷口抛出去,冲向撞击板或物料垫层。所谓物料垫层就是在破碎机的破碎腔内滞留的物料形成的自然垫层在保证物料相互冲击的同时,起到保护破碎腔的作用。-3-2.3 破碎机的破碎机理：（1）自由冲击破碎。物料进入破碎腔内受到高速板锤的冲击以及物料之间的相互冲击，同时还有板锤与物料的摩擦。使物料在腔内在自由状态下沿其脆弱面破碎。反击式破碎机，产生粉尘也是料块群在空间撞击产生的。（2）反击破碎。受高速旋转的转子上的板锤的冲击作用，使物料获得很高的运动速度，然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的破碎。从反击板上反弹回来的物料流向是由反击板曲线所决定。（3）铣削破碎。物料进入板锤破碎区间，大块物料被高速旋转的板锤一块一块铣削破碎并抛出。另外经上述两种破碎作用还未破碎大于出料口尺寸的物料，在出料口处也被高速旋转的板锤铣削破碎。上述三种破碎方式，本次设计的立轴冲击破碎机以自由冲击破碎为主导 2.3 立轴冲击破碎机的优越性 立轴冲击破碎机是采石场中对石料进行破碎及整形的一种设备。（一）立轴冲击破碎机底部驱动，重量较轻，结构紧凑，非常便于在现有的或新的工作流程中进行安装。（二）能生产出成形好各种粒度的高质量产品而且生产效率高，已广泛应用于采矿和水泥等工业部门。型的立轴式冲击破碎机，具有灵活的机械性能，好的耐磨材-4-料和零件设计，以及更有效的粉尘控制系统等。（三）落料仓壁材料，有特殊材料制成，耐磨性好。（四）本机把原料分成两股，以减少物料的堆积，以低能耗获得高的生产能力（五）合理的板锤结构，具有装卸快、自行调节进料的多少。多换位等优点，可大缩短换板锤的时间。（六）以新的制造技术，研制成功一种高耐磨性、高韧性的铬、钼、钒合金材质，解决了硬物料的破碎性难题。大大提高了板锤的使用寿命。2.4 国内外发展现状及前景 近年来，材料破碎机械的发展现状以比较显著的水泥行业为例。破碎机是水泥生产的重要机械设备，使用机械破碎的优越性主要体现在，用机械化代替人力可以降低劳动成本，提高生产效率，保证生产质量减少能源的消耗等，对公司产生的经济效益特别显著。纵观现实社会的发展，机械设备的发展正朝着大型机械化方向发展。机械自动化发展的程度是衡量一个公司现在化水平的标志之一，应用自动化可以减少不必要的人力浪费，保证产品的质量，提高产品产量降低能源的消耗，说以机械设备正朝着自动化方向发展。现在各国都在积极的开发低能耗水泥生产设备。在节能方面也去得了很大的突破，因此降低破碎过程中的能源消耗是现在各个国家的机械行业研究的重要话题，因此可以看出现在机械设备正朝着节能化的方向发展。-5-3 立轴冲击破碎机总体结构设计 3.1 立轴冲击破碎机总体结构图 立轴冲击破碎机底部驱动，重量较轻，结构紧凑，非常便于在现有的或新的工作流程中进行安装。能生产出成形好各种粒度的高质量产品而且生产效率高，已广泛应用于采矿和水泥等工业部门.-6-3.2 立轴冲击破碎机工作原理：物料在经过粗碎，中随后，一般例子密度在40100mm，进入磨机的粒径一般为30mm 左。物料由进料斗进入破碎机，经分料器将物料分成两部分，一部分由分料器中间进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数百倍重力加速度，然后以60-70 米/秒的速度从叶轮三个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡支腔内物料衬层上，被物料衬层反弹，斜向上冲击到涡动腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，从叶轮流道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次机率撞击、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。和循环筛分系统形成闭路，一般循环三次即可将物料破碎成20 目以下。在整下破碎过程中，物料相互自行冲击破碎，不与金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、磨擦而粉碎，这就减少了角污染，延长机械磨损时间。涡动腔内部巧妙的气流自循环，消除了粉尘污染.3.3 立轴冲击破碎机基座及进料组件的结构设计（一）立式冲击破碎机的受料仓设计：溢料口的位置在受料斗上应等分分布，保证通过溢料口落下的料到达最好的位置。当物料进入物料仓时，一部分物料从入料口进入破碎腔，另一部分从溢料口进入-7-破碎腔。从入料口进入破碎腔的落入转子中由抛料盘抛出，形成高速运动与从溢料口自由落下的粒子相撞击破碎。进料斗的结构为一倒立圆筒体，进料口设置耐磨环，从给料设备的来料经给料斗进入破碎机。液压系统控制入料口的大小，其中液压调节系统是由一个手动液压泵和双向控制阀组成。增大入料口的大小，增加转子的进料量；减小入料口的大小则减少转子的进料量。分料器安装在涡动破碎腔的上部,分料器的作用就是将从给料斗来料进行分流,使一部分物料经由中心入料管直接进入叶轮被逐渐加速到较高速度抛射出去，使另一部分物料从中心入料管的外侧，旁路进入涡动破碎腔内叶轮的外侧，被从叶轮抛射出来的高速度物料冲击破碎，不增加功率消耗，增大生产能力，提高破碎效率。立式冲击破碎机收料仓中，分料器，溢料仓和运用液压阀控制的的控制门几个关键部件的配合，既避免了几个重复的破碎步骤又能用最短的时间完成最大的产量！所以在本次受料仓设计中，对这几个关键部件的配合分析可以达到本次受料仓设计要求：足顺畅进料，并能根据工况要求进行进料量的调节.（二）立式冲击破碎机的支撑架设计：利用马达液压调节装置对皮带的张紧程度进行调节。正确的张紧力是保证皮带长期使用的重要因素。张紧力太小会导致皮带打滑和皮带轮快速磨损，效率低下。张紧力太大会导致皮带、轴承和轴的过度应力。为了确保维护程序无故障和快速运行，破-8-碎机配备了马达液压调节装置。涡动破碎腔、主轴总成、电动机、传动装置均安装在底坐上，底座结构形状，中部为四棱柱空间，四棱柱空间的中心，用于安装主轴总成，两侧形成排料通道。双电动机安装在底座纵向两端，底座可安装在支架。对于支架的设计主要是电机的安放位置，如图 电机的安放位置可以在保证功率的基础上完成工作任务,共两个电机分别配有两个电机托架及两个液压托送装置，结合托架的滑轨空间可以自由调节传动带，底部设计保证整个破碎机安装及工作时的稳固性！（三）立轴冲击破碎机落料腔结构 给料筒 分三个环部，能有效的使物料分离开来，并具有较好的耐磨材料，使物料顺利落下，进入破碎腔，发生石料与石料的撞击，完成本次破碎的主要功能。-9-（四）入料口挡板设计 挡料板是立轴冲击破碎机的主要工作部件，挡料板的形状和材质对破碎机的生产能力有很大的影响，挡料板的耐磨性是挡料板的主要质量指标，提高挡料板的耐磨性，可缩短破碎机检修停车时间，从而，提高破碎机的使用率减少维护费用，传统的破碎机挡料板一般使用高碳钢锻造或铸造，也有时候用高锰钢。近年来有用高咯铸铁挡料板复合铸造，但是耐磨性要比一般的材料刚好几倍。在挡料板结构上我们的挡板并不是一个正方形而是一个残缺的圆环，这是为了保证保证能快速的是物料落下保证其有一定的下落速度，有利于进行物料在破碎腔中进行破碎！入料口挡料板的结构如图所示：3.4 设计要求：立轴冲击破碎机是采石场中对石料进行破碎及整形的一种设备。要求针对这一形式的破碎机，对进料组件-受料仓及整机的支撑体-机架进行结构设计。立轴冲击破碎机的生产工况：玄武岩整形，破碎前石料密度：1.8 吨/m3入料粒度:5cm 入料通过量:380 吨/小时转子的回转速度：1400r/min-1800r/min 1，对受料仓的要求:顺畅进料，并能根据工况要求进行进料量的调节；,2，对支撑架的要求：电机安放简便，足够的强度及刚度。-10-4 立式冲击破碎机参数设计 4.1 电机的选择 进料粒度5（cm）出料粒度 有邦德理论 N=K*（1/d-1/D）公式中：d-出料粒度，cm D-进料粒度，cm Q-产量，t/h；得 N=185*（）=（kw）有电机功率，查手册，选电机型号为：Y315L-4-11-功率为：pd=160kw 转速：nm=1490 人/电机重量：1160kg 4.2 入料口液压控制系统选择 如图所示可知：当物料下落，碰到入料口挡板时，由于物料重力的作用，首先先出现一个克服重力的 Fn1。由于物料重力以及落料的冲击作用在挡料板的分布不不均匀，导致挡料块的变形弯曲，为了克服这中弯曲产生Fn2 综上可知：摩擦力F=克服Fn1 的摩擦力+克服Fn2 的摩擦力 4.21 最大物料量确定 生产原料：玄武岩 破碎前石料的密度：1.8 吨/立方米 受料仓体积确定：不规则形状约为0.06 立方米 所以当整个受料仓被原料充满时候的重力：G=V*P-12-V-体积 P-钢的密度 计算得出：G=1.8*0.06=0.108 吨=108kg 由于物料下落的冲力作用，挡板实1.108 际受到的力量为1.5 倍的重力。Fn1 产生的摩擦力=uFn1 =u*1.5G =0.3*1.5*108*10 =48.6*10 =486N Fn2 产生的摩擦力=uFn2=u*1.5G*力矩 =0.3*1.5*108*5 =243N 摩擦力F=Fn1 的摩擦力+Fn2 的摩擦力 =486+243 =729N 4.2 液压缸的确定 P=F*A A-液压缸内表面积 A=P/F 所以可以得出本此设计用液压缸的内径：直径为：166mm-13-形成：400 4.3 控制电机皮带张紧液压缸确定 电机的重量有我们确定的电机型号可知选电机型号为：Y315L-4 功率为：pd=160kw 转速：nm=1490 人/电机重量：1160kg P=F*A A-液压缸内表面积 A=P/F 所以可以得出本此设计用液压缸的内径：83cm 由此查表可以得出本次液压缸的行程：390cm -14-在托盘和电机的两个中立的作用下，液压缸要克服这两个力产生的摩擦力，使电机在支撑架的滑轨上滑动，来调节带轮的张紧，如图所示，摩擦力F=u*（G 电机+G 托架）托架的重量：刚的密度：7800（k/cm3）托架的体积：本次设计托架钢板的厚度为2cm 整个托架的体积约为0.06 立方米 托架的重量G=p*V-15-P-刚的密度 V-托架的体积 G=7800*0.06 =468kg G 总重量=G 电机+G 托架 =1160+468 =1628kg 4.4 基本结构尺寸 1，给料口倾角，宽度，长度，高度 给料口的宽度大于两倍的最大给料尺寸，为了要求给入料有一定的下落速度，要求入料快经导板给入，所以倾板的角度不得小于某大小的角度，来保证物料的下落速度，否则会造成物料的堆积。2.卸料口尺寸 卸料口的尺寸有产品粒度的大小来决定 3 给料方式 破碎机要求供给物料时有一定的垂直下落速度，给料口固定在整个破碎机的支架的正上方。-16-5 结论 本次设计从总体上来说是较为成功的，在经过大量现在市场大量破碎机的资料了解各种破碎机结构特点，技术特点和使用情况之后，我们确定了这一立轴冲击破碎机受料仓和支撑架结构设计的毕业设计课题。根据现有破碎机的优点及有特点方面的设计，吸收各类破碎机在受料仓和支撑架方面的先进性。我们对现有的立轴冲击破碎机进行设计，从根本上来说在设计过程中特别注意吸收各类性的设计思路，设计方法。使我们所设计的破碎机可以达到现有的先进水平，而且在设计的自始至终我们贯彻设计的经济型，环保节能方面的要求有，尽量降低破碎机在生产过程中的生产成本和维护检修的费用，因此本设计具有和大的实用性。本次设计的主要特点：1 采有了比较先进的液压控制系统，经济实效的改进了调整入料所带来的不必要人力物力的浪费。2 破碎腔较大，是物料有一定的活动空间，物料收到中级作用，经过多次反复打击而得到充分破碎。3 破碎效率高，能量消耗低 4 破碎比，可以达到1520 左右，这样可以减少破碎段数，简化生产流程，节省投资，降低生产成本。5 设备构造简单，便于制造。本设计结合反击破碎机和锤式破碎机的优点，本在此基础生融入了各种新的思路，新的思想，设计中也有许多不足之处，有有待于进一步改造。存在的主要问题有：1，集体的结构设计不够简便，维护调整检修过程中要花费大量的时间。2 挡料板的安装比较繁琐，安装拆修寻要花费较多的时间 3 各参数的选择有待进一步探讨 -17-6 参 考 文 献 1王建义立式冲击破碎机的工作特点及应用叨矿山机械，：托 胡宗武非标准机械设备设计手册【】北京：机械工业出版社 成大先机械设计手册】北京：化学工业出版社 朱傻利型立式冲击破碎机叨矿冶，：第一作者简介：刘女，年生，广东梅县人，大学本科.5 胡宗武非标准机械设备设计手册【】北京：机械工业出版社.6 齐国成.立式冲击破碎机破碎机理研究.中国建材设备，1996（11）7王丽华.立轴冲击破碎机【J】.工程机械，2004(11).8 宋波，朱庆堡，宋方臻，采用钢缆弹簧支撑装置的立轴冲击式破碎机减振技术展望【J】.山东建材，2003（1）.9潘仁和.冲击式破碎机的磨损机器对策【J】.矿山机械，1998（7）：32-33.10刘慧，李沃章，汪左左，等.PLC1000 型利州市冲击破碎机传动轴装置的研制【J】.机电工程技术，2004（7）.11杨松玲，等辉绿岩人工砂石粉的研究与利用（人民长江。（）：12马昭淼等采用破碎机全干法生产人工砂若干问题的研究（）水利科技）：13丁凌蓉郭年琴型破碎机机架有限元模志分析南方冶金学院学报，（）：14Attou,A.,1999.CTP Report TP.909.99,Tournai,Belgium,pp.2128.15Czoke,Racz,1998.Proc.9th Eur.Simp.Comminution,Albi,vol.1,pp.393 401.-18-16Huang,T.C.,1967.Engineering mechanics.Dynamics,vol.2.Addison-Wesley,Reading,SP,pp.644.Kapur,P.C.,Fuerstenau,D.W.,1995.Proc.19th Int.MineralProcessing Cong.,Colorado,U.S.A.vol.1,pp.125 13 7 致谢 经过这三个多月的毕业设计，在苏东宁老师的细心指导下，现在完满的完成了本次毕业设计。在本次设计之前，对自己的课题立轴冲击破碎机没有太多的了解，所以一开始的时候非常困难，是苏老师及时的能发现并单独的进行指导，从一开始的立轴冲击破碎机的工作原理开始到自己设计的主要不菲进行了非常细致的指导，从而使自己在本次设计从一开始确定了明确的方向，少走了很多弯路！在苏老师的升上我学到了很多东西，最让我敬佩的是老师的工作态度很严谨，举个例子来说，苏老师在约好你下午三点在办公室进行指导的时候，太会准时的到达，尽管是在星期天，能完成本次设计其中很大一部非要感谢苏老师，还有要感谢母学校，图书馆的资料为我本次设计提供了很大的帮助，我向你们表示由衷的感谢。本次设计的圆满成功与我本组的同学的合理也是分不开的，他们给我了很多帮助和指点，再次表示感谢！
