1、畢 業 設 計題 目反擊式破碎機設計 專 業 機械設計制造與其自動化 26 / 271前言1.1反擊式破碎機概述反擊式破碎機在錘式破碎機的基礎上發展起來。反擊式破碎機可用來破碎石灰石、煤等物料。可用作粗、中碎和細碎。 1924年德國哈茲馬克公司首先設計了供實用的反擊式破碎機，在美國它被用來破碎焦炭和燒結礦，后來又生產出了“Andres”單轉子和雙轉子反擊式破碎機。 反擊式破碎機只能用于破碎中等硬度物料，因為其易損件磨損很快，這就限制了它的應用圍。到二十世紀五十年代初，隨著新的耐磨材料的應用，前聯邦德國KHD公司首先推出硬巖反擊式破碎機，從而使反擊式破碎機的應用圍擴大。五十年代末我國已有反擊式破

2、碎機，而八十年代之前，國產的反擊式破碎機局限于處理煤和石灰石等中硬物料。直到八十年代末，原建設機器廠引進KHD型硬巖反擊式破碎機并研制了硬巖板錘，不僅擺脫依賴進口而且出口到歐美和日本等國家，從此使反擊式破碎機得到很快的發展。采用反擊式破碎機破碎抗壓強度300MPa的玄武巖、安山巖等物料完全符合高速公路防滑路面混泥土要求。隨著基礎建設快速發展，我國水泥用量已占世界第一位。反擊式破碎機得到了極大的發展，然而這種發展卻是在仿照和引進國外技術中進行，盡管也能滿足市場需求，但缺少自主的創造性。隨著市場經濟帶來的負面影響，對破碎理論的研究和對破碎機的實驗近幾年都非常缺乏，缺乏理論和實驗指導產品開發，只能機

3、械的模仿國外設計，則抑制了破碎機的創新發展。最近國家和企業加大了反擊式破碎機等的研究，從而采用了很多新的結構，大大降低了制造和維護的費用。1.2反擊式破碎機的工作原理反擊式破碎機與錘式破碎機工作原理基本一樣，它們都是利用高速沖擊作用破碎物料。反擊式破碎機工作原理見圖1.1。反擊式破碎機的破碎過程為：物料進入破碎腔，經過高速運動板錘的強烈沖擊，一部分物料被細碎，另一部分物料被沖擊到反擊板上并細碎，而且物料塊群在空中互相撞擊也得到粉碎，如此經過反復沖擊，致使物料細碎到一定程度，下方的均整篦板起確定出料粒度大小的作用。錘式破碎機則主要是靠高速運轉的錘頭對物料進行破碎，因此對錘頭的要求較高，應具有較高

4、的強度硬度，且轉子應具有較大的轉動慣量。圖1.1 反擊式破碎機工作原理示意圖1反擊板；2板錘；3轉子1.2.1反擊式破碎機的優缺點反擊式破碎機優點為：（1）破碎效率高，能量消耗低，破碎比大，設備的構造簡單，便于制造，操作維修也較簡便。（2）具有選擇性破碎特點，即密度大的物料破碎后粒度小；密度小的物料破碎后粒度大。（3）設備自重輕，工作時沒有明顯的不平衡振動，不需笨重的設備基礎。反擊式破碎機的缺點為：（1）板錘和反擊板磨損較快，需頻繁更換。（2）運動時噪聲大、粉塵大，產品中有過大塊，對含水、含泥的物料適應性差，易堵塞，堵塞后清除困難。1.2.2反擊式破碎機的破碎機理反擊式破碎機的破碎機理為：（1

5、） 反擊破碎。受高速板錘的沖擊，從而使物料獲得較高的速度，物料撞擊到反擊板上，物料得到進一步破碎。（2）自由沖擊破碎。在破碎腔，物料受到高速板錘的沖擊，另外物料之間也相互沖擊，同時板錘與物料存在摩擦，從而使物料在破碎腔在自由狀態下沿其脆弱面破碎。（3）銑削破碎物料進入板錘破碎區，大塊物料被高速板錘銑削破碎并拋出。經上述兩種破碎作用大于出料口尺寸的物料，在出料口處也被高速板錘銑削破碎。上述三種破碎機理，以自由沖擊破碎為主。2反擊式破碎機的總體結構設計2.1 反擊式破碎機的設計要求反擊式破碎機的設計要求為表2.1：表2.1 反擊式破碎機的設計要求量的名稱單位符號數值轉子規格mm最大進料粒度mm30

6、0生產能力t/h25-45出料粒度mm202.2破碎機主要工作參數的確定2.2.1轉子轉速的確定轉子的圓周速度決定著破碎機的生產能力、產品粒度和粉碎比的大小。實踐證明，當轉子圓周速度提高時，破碎機的生產能力和粉碎比都顯著增加，產品粒度變細，而且進料塊度大的細度變化更為明顯。但當轉速增加時，功率消耗也隨之增加，板錘磨損也加快。一般在粗碎時，取轉子的圓周線速度為15-40m/s，而且細碎時取40-80m/s。根據已知條件，取轉子的圓周線速度為35m/s，則轉子的轉速n為：(2.1)根據計算，可取轉子的轉速為680。式中：D-轉子直徑，m；v-轉子圓周線速度，m/s；2.2.2板錘的數目的確定轉子的

7、直徑決定著板錘數目，轉子直徑越小，隨之板錘數目則越少。一般轉子直徑為1m時，可取板錘數目為三個或四個；直徑為1.5到2m的可裝6到10個，同時物料硬、粉碎比大時，板錘數可多些。則根據經驗可取板錘數目為3個。2.2.3生產率的計算轉子的轉速與轉子表面同板錘前側面間所形成的空間決定了反擊式破碎機的生產能力。假設當板錘經過反擊板時的排料量與通路大小成正比，并且排料層的厚度等于排料粒度d，則其產量Q的計算公式為：(2.2) =式中：h-板錘高度；e-板錘與反擊板之間最小間隙，m； L-轉子長度，m；d-最大排料粒度，m；z-板錘數目；k-修正系數，一般取0.1；-物料的容積密度，t/一般取1.2；則根

8、據經驗公式，可得反擊式破碎機的破碎率為：(2.3)式中：Q-產量，t/h；g-重力加速度，；v-轉子的圓周速度；2.2.4電動機的選擇 從手冊中查出滾動軸承的傳遞效率為0.98，帶傳動的傳動效率為0.96，從而求出電動機的輸出功率p為：(2.4)式中：-破碎率，kw；-帶輪的傳遞效率；-滾動軸承的傳遞效率；由輸出功率為52.94kw，查詢則可選擇Y250M-4型電動機，其額定功率為55kw，額定轉速為1480r/min。3破碎機主要零部件的設計與計算3.1 傳動部件的選擇反擊式破碎機的傳動采用帶傳動，因為帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉和緩沖設計等優點，而且V帶傳動時，它的兩個側面和輪槽

9、接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊，大多數V帶已經標準化。因此，本設計采用V帶傳動。3.2V帶與帶輪的設計計算（1）確定計算功率表3.1 工作情況系數工況空、輕載啟動重載啟動每天工作小時數/h1616載荷變動很大破碎機（旋轉式、顎式等）1.31.41.51.51.61.8由表3.1查得工作情況系數=1.4，故=.0（kw ） (3.1)（2）選擇V帶的型號 根據、， 選擇D型V帶。（3）確定帶輪的基準直徑和驗算帶速V表3.2 v帶輪的最小基準直徑槽型YZABCDE2050751252003555001） 由表3.2初選小帶輪的直徑=355mm。2） 驗算

10、帶速v。由以下公式計算得：(3.2) 又因為5m/sv(8)計算壓軸力壓軸力的最小值為： （3.11）（9）帶輪結構設計選擇輪輻式帶輪，如圖 圖3.1 v帶輪的結構3.3軸的結構設計軸的結構設計包括定出軸的外形和結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置與形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數量以與軸的連接方法；載荷的性質、大小、方向與分布情況；軸的加工工藝等。合理的選擇軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格低廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可用熱處理和化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳素鋼制造軸尤為廣泛，此處選擇45鋼。（1）確定軸的基本直徑

11、和各段長度圖3.2 主軸的結構1) 根據大帶輪的計算與其寬度選擇I-II段的直徑為dI-II=130、LI-II=292，安放大帶輪后，其軸向采用軸頭擋蓋和軸肩進行軸向定位，并采用鍵與帶輪連接。2) 為了滿足軸向定位要求，I-II軸段左端需制定出一軸肩，故取II-III段的直徑dII-III=135，并結合裝配，取LII-III=212。 3) 根據軸結構設計，取dIII-IV=140,根據軸承的安裝與選擇，取LIII-IV=64，此處連接的滾動軸承用過盈配合來周向固定。4) 根據經驗取dIV-V=152，同時綜合箱體布局與厚度取LIV-V=190。5）采用套筒與軸肩定位，轉子用鍵連接在主軸上

12、，轉子因其質量大，傳動負荷大，則其轉動慣量大，所以在鍵連接時，加工精度要求較高，這就大大削弱軸的強度，所以需增大軸徑，取此處軸段的直徑d-=172，可取L-=210。6）根據轉子的直徑與長度尺寸，可取d-=180、L-=276。7) 同理，取dVII-VIII=172，LVII-VIII=210，dVIII-IX=152,LVIII-IX=190,dIX-X=140, LIX-X=64,dX-XI=135, LX-X-XI=70。3.4鍵的選擇與校核（1）鍵的選擇鍵的選擇包括類型的選擇和尺寸的選擇。鍵是一種標準零件，通常用來實現軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉矩，有的還能實現軸上零件的軸向固定或

13、軸向滑動的導向。此處軸與帶輪以與軸與轉子的連接都采用圓頭平鍵連接。平鍵連接具有結構簡單、裝拆方便、對中性好等特點。根據軸的直徑dI-II=130和d-=172mm,選擇鍵的型號為，普通圓頭平鍵。(2)校核鍵連接的強度鍵的材料選用鋼，反擊式破碎機在高速變載，受各種方向的沖擊等條件下工作，因此查表3.6得到許用擠壓應力=60MPa。表3.6 鍵連接的許用擠壓應力 MPa許用擠壓應力連接工作方式鍵的材料載荷性質靜載荷輕微沖擊沖擊靜連接鋼120-150100-12060-90鑄鐵70-8050-6030-451)鍵的工作長度為：（3.12）2)鍵的接觸高度：（3.14） 3)傳遞轉矩為：（3.15）5

14、) 普通平鍵連接的強度計算為：（3.16）（3.17）式中： T-傳遞的轉矩，； k-為鍵與輪轂的接觸高度，mm；. D-軸的直徑，mm； L -鍵的公稱長度，mm； b -鍵的寬度，mm；l-為鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L-b。綜上，所以鍵的強度滿足擠壓強度要求。3.5軸承的的選擇滾動軸承是現代機器中廣泛應用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉動零件。滾動軸承絕大多數已經標準化，滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易等特點。(1)軸承類型與代號的選擇反擊式破碎機工作條件非常惡劣，轉子軸承很易磨損，由于調心滾子軸承具有承載能力強，調節性能好的優點，所以本設計選擇調心滾子

15、軸承。根據軸承長度與安裝考慮，以與安裝軸承段直徑為140mm，取代號為22228C/W33的調心滾子軸承。其基本尺寸為：D=250（mm），B=68，（1） 軸承的校核設計軸承的壽命為20000h，且已知轉子的總重量為20000N，以小時數算的軸承基本額定壽命軸承壽命為： （3.16）即 求得： p=8403.59（N）20000（N）式中：C-基本額定動載荷，N； P-當量動載荷，N；-軸承壽命指數。對于滾子軸承=10/3。故選擇代號為22228C/W33的調心滾子軸承合適。（2） 軸承的固定1） 軸承的周向固定軸承的圈與軸徑采用過盈配合，外圈與軸承座采用過度和間隙配合。2） 軸承軸向固定采

16、用軸肩、套筒加軸承蓋固定，適用于高速旋轉的軸，且承受大的軸向力。3） 采用一端固定一段游動，適用于溫度變化較大的軸。（3） 軸承的預緊軸承預緊的目的是為了提高軸承的旋轉精度，增加軸承裝置的剛性，減小機器工作時軸的振動。 所謂預緊，就是在安裝時用某種方法在軸承中產生并保持一軸向力，消除軸向游隙，使之產生初變形。（5）軸承的潤滑與密封軸承潤滑采用潤滑油，并采用滴油潤滑；潤滑的目的在于降低摩擦阻力，改善散熱條件，降低接觸應力，吸振防銹；密封裝置采用毛氈油封。3.6 轉子部件的設計計算反擊式破碎機轉子由主軸、轉盤、板錘、板錘緊固裝置等組成，而且轉子質量應盡量集中在外緣，增加轉動慣量，主軸與轉子之間采用

17、鍵連接，這樣拆裝方便，并有過載保護作用。3.6.1轉子的結構設計反擊式破碎機的轉子必須有足夠的質量以適合破碎大塊物料的需要。若轉子質量過小，降低破碎效果；若轉子質量過大，則啟動困難。本設計，轉子采用整體的鑄鋼式結構，這種設計轉子慣量大，緊固耐用，便于安放板錘，能滿足工作的需要。 圖3.3 轉子的結構選用整體鑄鋼式結構的轉子，轉子規格選為，強度和剛度都能滿足基本要求，但塑性與韌性相對較低，但仍可以滿足工作需要。由公式知，轉子產生的動能W與轉子結構與和M轉子的角度有關，若為一定值，則轉子轉動慣量。而且r值不同，則可得到不同的轉動慣量J值，會產生不同的動能W值。在強度、剛度允許條件下，對轉子結構設計

18、，應盡量增加r值，從而可用較小的質量產生較大的動能。要同時注重轉子質量與結構的設計，如果增加轉子質量M，減少轉子速度，則可以加大破碎效果和減少板錘磨損。3.6.2板錘的結構設計與作用板錘，又稱打擊板，是反擊式破碎機中最容易磨損的工作零件，要比破碎機的其他零件磨損程度嚴重得多。反擊式破碎機的板錘都是固定在轉子上，它是破碎機的重要零件。（1） 板錘材料的選擇板錘在轉子上要求安裝牢固，便于更換，并用抗沖擊性能良好的材料制造。國多用高錳鋼、中碳合金鋼、軸承鋼鍛造。綜合設計要求與國外同類型反擊式破碎機的設計，最終確定選擇高錳鋼本設計的板錘的材料。（2） 板錘的形狀的設計反擊式破碎機板錘的形狀多種多樣，常

19、見的有長條形、I形、T形、S形和斧形等。我提出兩套方案：方案一 方案二 圖3.4 板錘的形狀方案一：采用“工”字形板錘。本方案采用“工”字形板錘，如視圖所示，板錘左右兩側都開有立體長條形槽，用于固定于板錘支座。方案二：采用長條形板錘本方案采用長條形板錘，如上圖所示，其為實體長條形，且打有螺栓孔。對比方案一、二，工字型板錘用料少、加工困難，則其強度受到削弱，并且轉子獲得的轉動慣量較小；而對于方案一，左面為板錘工作面，雖然板錘長時間工作后極易磨損，但其制造方便，成本較低，綜合考慮之后選擇方案二為本次設計板錘的形狀。（3）板錘在轉子上的緊固方法板錘在轉子上的緊固方法可分為：1） 螺栓緊固法。板錘通過

20、螺栓緊固于轉子的板錘座上。榫狀的板錘座，可利用榫口來承受工作時的板錘的沖擊力，避免螺栓受到剪力，從而提高螺栓連接的可靠性。2） 嵌入緊固法。板錘從側面插入轉子的溝槽中，兩端用壓板定位來防止軸向竄動。緊固螺栓的去除，則提高了板錘工作的可靠性。通過板錘回轉產生的離心力和撞機破碎時的反力緊固自鎖，對轉子易受磨損處都制成可更換的結構形式，因此裝卸簡便，制作容易。3） 楔塊緊固法。用楔塊塞入板錘與轉子間的相應槽孔，使之緊固。這種緊固方法安全可靠，更換簡便，維護也方便。以上幾種板錘的緊固方法中，螺栓緊固的板錘使用較高，可達到所有方法的一半左右，但其更換不變，也不適宜于高沖擊載荷，小規格的破碎機中使用較為常

21、見。嵌入緊固和楔塊緊固具有更換方便和工作較可靠等特點，但其金屬利用率普遍較低。本次設計轉子的規格為1000*700，為規格相對較小的破碎機，所以綜合考慮之后選用螺栓緊固法。3.7反擊式破碎機破碎腔設計3.7.1反擊板的結構設計與安裝反擊板起到二次破碎作用，板錘沖擊到的高速物料撞擊到反擊板上，從而使物料破碎，并將破碎后的物料重新彈回破碎區，如此反復循環。方案一 方案二 圖3.6反擊板的形狀（1）反擊板的材料與形狀反擊板承受較大的沖擊載荷，因此反擊板極易磨損，它的材質一般用高錳鋼或中碳鋼鑄造。本設計采用用高錳鋼鑄造的反擊板，來減少其磨損。除了反擊板的材質方面能提高它的耐磨性外，反擊板的形狀也是值得

22、注意的。反擊板的形狀很多，主要有弧線形和折線形兩種，這兩種形狀各有其優缺點，具體圖像見圖3.6。方案一為折線形反擊板，其一部分物料沿切線垂直打向反擊板，破碎效果明顯，另一部分與反擊板有角度（不垂直），且產生滑動，從而延長這些物料在破碎腔的時間。方案二為弧線形反擊板，它能使物料由反擊不能彈出之后，在圓心形成激烈的相互擠壓而破碎，其效率較高。比較方案一、二，選擇方案一為最終設計方案，因為相比方案二，方案一比較容易制造，且破碎效果明顯，能夠達到本破碎機的破碎要求。(2)反擊板的懸掛裝置反擊式破碎機反擊板懸掛裝置即是排料口調整裝置，同時也能起到保險作用，懸掛裝置主要形式為：1）拉桿自重式板錘和反擊板間

23、隙大小通過懸掛螺栓進行調整。當破碎機工作時，反擊板借自重保持正常位置，當破碎腔有非破碎物時，反擊板被抬起，非破碎物排出后，又重新返回原位。2） 拉桿彈簧式反擊板在工作時的位置是通過彈簧的預壓力保持的，當非破碎物進入破碎腔時，可克服彈簧預壓力后，從破碎腔排出。彈簧采用螺旋式，也可采用組合式，后者可用較小的壓縮變形量獲得較大通過非破碎物間隙。3） 液壓式利用油壓裝置調節反擊板位置，同時也作為保險裝置。一般用于大型反擊式破碎機，與液壓啟閉機殼油缸共同使用一個油壓系統。綜合以上介紹，最終選擇拉桿自重式懸掛裝置。3.7.2破碎腔的結構參數（1）給、排料口與給料導板傾角1）給料口寬度和長度反擊式破碎機給料

24、口寬度B0.7D，D為轉子直徑。給料口長度L與轉子長度大致一樣。2）排料口尺寸根據經驗公式，反擊式破碎機的排料口尺寸為:3）給料方式與給料導板的傾角破碎機運轉時，物料塊沿導板滑入破碎機。所以給料導板傾角不應小于40，否則會引起料塊的堆積。給料導板的卸載點通常位于板錘回轉30左右處（與水平線夾角），沖擊效果較好。當角度過小，即卸載點過低時，則料塊易堆積，從而導致板錘和轉子體的磨損加劇。（2）反擊板懸掛位置與導板卸載點。反擊板的懸掛位置直接影響設備的處理能力，角小，則料塊在錘擊區的沖擊破碎次數增多，可以獲得較大的破碎比。通常065,l=(0.170.2)D,=5565，=12。而且反擊板懸掛點由圖

25、中x和y尺寸確定，但y又與y0和進料口尺寸有關，最后又決定于和大小。 導板卸載點角應在30度至50度之間，當小時，破碎機高度低一些，能降低機高和減輕機重。在其他條件允許的情況下，還是以為30度最為適合。此外，角小還可以增加破碎腔圓弧長度。圖3.7 反擊式破碎機的箱體（3）破碎腔其他參數角是板錘外圓切線，也就是物料沖向反擊板的運動方向與反擊板垂線之間的夾角，物料與反擊板的表面應是垂直沖撞，這樣破碎效果較好，襯板磨損又少。所以一般=2度左右。（4）最后的參數的確定結合破碎機的破碎效率和各個角度與長度尺寸，確定破碎腔的尺寸為： 3.7.3轉子軸的強度計算（1）軸上力、彎矩計算對轉子進行受力分析：轉子

26、受到重力、板錘的不平衡力和轉子外端的圓周力。 （3.17） （3.18） （3.19） （3.20）式中： -沖擊系數，粗碎=3.0；中碎=1.5；細碎=1.2；n-轉子轉速，r/min；r-轉子外端半徑，m；P-電機功式率，kw；-軸承的摩擦阻力系數，取0.03；-軸承滾柱滾動面的半徑，m。對轉子軸受力分析得：其中為轉子和轉子軸熱壓配合的端點，為軸承支點。圖3.8 主軸受力圖轉子軸上的彎矩為： （3.21）作用在轉子軸上的扭矩為： （3.22）作用在轉子軸上的當量彎矩為： （3.23） （3.24）故軸的強度滿足強度要求。4反擊式破碎機的安裝保修與保養4.1反擊式破碎機的安裝（1）反擊式破碎

27、機工作條件極其惡劣，所以在機器運轉時均應緊固好所有的緊固件，同時要定期檢查和緊固。 （2）反擊式破碎機的旋向不可逆轉，破碎機在工作時，應配備傳動帶防護罩。 （3）反擊板與板錘的間隙需調小，并用手轉動轉子，檢查反擊板與板錘有無撞擊。隨后緊固套筒螺母，防止反擊板與板錘相碰撞，造成事故。 （4）因為反擊式破碎機的出料口在下方，這就要求安裝高度合理，同時進料、出料裝置配合也要合理。4.2反擊式破碎機的保養用戶應經常對反擊式破碎機進行保養，這樣能大大提高反擊式破碎機的使用壽命，方法為：（1） 檢查機器在運轉過程中振動增加時，應立即關閉機器，分析原因，解決問題；機器在工作時，軸承的溫度要控制在35度以，并

28、與時做好降溫措施；應與時做到板錘的更換并保持好轉子的平衡；應與時更換襯板，做到定期檢查機器。 （2）后上蓋啟閉后上蓋的啟閉需采用棘輪裝置，開啟和關閉如下： 開啟 ：擰開螺栓和鎖緊螺母，把墊塊放在上蓋支臂下端，扳動棘輪裝置，這樣才能順利開啟。關閉 ：通過轉動在棘輪裝置上的小手柄來關閉后上蓋。后上蓋關閉之前，關閉表面需清潔。（3）潤滑 反擊式破碎機所采用的潤滑油，一般為鈣鈉基潤滑油，并經常注意潤滑工作。 4.3反擊式破碎機的故障和排除方法（1）振動增加原因：當我們在更換或裝配板錘后，忘記了對轉子動平衡的檢測，或在工作中，碰到其它不能破碎的雜物。消除方法：立即停止破碎機的工作，檢查破碎腔并清洗，并看看是否有不能被破碎的物料；機器在極其惡劣的條件下運轉，所以會產生巨大的振動，檢查襯板是否緊固好、是否脫落，確定板錘與襯板之間的間隙是否合理；對于破損件和易磨損件要與時更換；每次板錘的安裝，轉子都需進行動平衡校核。（2）出料過大 原因：襯板或板錘磨損過多，反擊板與板錘之間間隙過大，造成破碎效果不好。 消除方法：更換磨損嚴重的襯板和板錘或調整板錘與反擊板之間