1、立式沖擊破碎機結構設計摘 要立式沖擊破碎機是一種結構簡單、破碎效率高的破碎機構，主要用于脆性物料的研磨與破碎。它不同于常規的破碎、研磨設備，是一種新型的沖擊式破碎機。本課題設計的立式沖擊破碎機是一種單給料的破碎類型，應用物料與破碎機襯板沖擊、物料與物料相沖擊的原理，達到破碎物料的目的。主要由進料斗、分料器、渦動破碎腔、葉輪、主軸總成、機架、傳動機構及電機等部分組成。這次設計我首先對所設計的立式沖擊破碎機的機構進行設計，選擇合理的方案。其次對主軸進行計算；電動機選擇、計算；V帶計算；選擇合適的軸承。最后對本次設計進行總結和敘述。關鍵詞：立式沖擊破碎機，主軸，葉輪，渦動破碎腔，V帶 英文題目ABS

2、TRACTVertical impact crusher is a crushing mechanism with simple structure and high crushing efficiency, which is mainly used for the grinding and crushing of brittle materials. It is different from the conventional crushing, grinding equipment, is a new type of impact crusher.The vertical impact cr

3、usher which is designed by this paper is a kind of single feed, which can achieve the purpose of crushing material by using the impact of material and crushing machine lining board, material and material. Mainly consists of a feeding hopper, a distributor, vortex dynamic crushing cavity, an impeller

4、, a main shaft assembly, a machine frame, a transmission mechanism and a motor etc. part. This design I first to the design of vertical impact crusher design, select the reasonable scheme. Secondly, the spindle is calculated; motor selection and calculation; V band calculation; select the appropriat

5、e bearing. At last, the design is summarized and described.KEY WORDS: Vertical impact crusher, main shaft, impeller, vortex dynamic crushing chamber, V belt目錄前言1第1章 總體方案設計31.1 立式沖擊破碎機的整體方案設計31.1.1 立式沖擊破碎機的分類31.1.2 立式沖擊破碎機的結構設計31.1.3 立式沖擊破碎機工作原理41.2立式沖擊破碎機參數51.2.1立式沖擊破碎機的主要部件5第2章 立式沖擊破碎機結構設計與計算82.1破碎

6、機主要工作參數的選定82.1.1 沖擊速度的確定82.1.2 確定沖擊時間82.2 電動機92.3 葉輪102.3.1葉輪直徑102.3.2葉輪轉速102.3.3葉輪流板道10第3章 V帶設計123.1 傳動比123.1.1 傳動比i的計算123.2 帶輪123.2.1 帶輪有效直徑、的計算與確定123.2.2 帶輪包角、帶數13第4章 主軸裝置設計144.1 主軸144.2 軸承144.3 鍵15第5章 反擊板與螺栓165.1 反擊板165.2 螺栓16第六章 機架186.1 機架的類型186.2 機架結構19結論20謝 辭21參考文獻22前言粉碎是目前人類生產和生活中不可或缺的一種重要手段

7、，而用于粉碎所需的費用及消耗是巨大的。有研究專家指出全世界每年花費在粉碎上所消耗的電能為總電能的30%。粉碎的粒度、設備磨損、耗損電能是全世界粉碎工作者共同研究的課題。而立式沖擊破碎機是近年來興起的一種高效、節能、可靠的破碎設備。立式沖擊破碎機廣泛用于金屬和非金屬礦石、水泥、耐火材料、鋁礬土、金剛砂、玻璃原料、建筑材料、人工造砂以及各種冶金礦渣的細碎，特別對中硬、特硬物料比其他類型的破碎機更具有優越性。立式沖擊破碎機主要由進料斗、分料器、渦動破碎腔、葉輪體、主軸總成、底座、傳動裝置及電機等部分組成。其工作原理是：物料從頂部進料斗進入一個高速旋轉的葉輪中，物料在離心力的作用下，最后以40100m

8、/s的速度沖入破碎腔，與懸浮的物料及物料襯墊劇烈相撞，然后受慣性作用，沿物料堆積斜面向上運動至頂部后偏轉向下運動，又與從葉輪中發射出的物料再次碰撞，最后失去能量的物料從破碎腔內排出。立式沖擊破碎機主要作用是沖擊和研磨，其次是壓碎。簡單的說就是一種石打石的原理。立式沖擊破碎機的主要特點有：（1） 結構簡單合理、運行成本低。利用石打石原理，磨損小。（2）破碎率高、節能。（3）具有細碎、粗磨功能。（4）受物料水分含量影響小、含水份可達8%左右。（5）更工作噪聲低于75分貝（db級），粉塵污染少。（6）適合破碎中硬、特硬物料。（7）產品成立方體，堆積密度大，鐵污染極小。（8）葉輪自襯磨損小、維修方便。

9、改革開放30多年來，我國的破碎行業經歷了多個階段，其中有引進并吸收國外先進的技術、合作設計和自主發展創造等過程，產品的設計研究逐漸自主創新化。如今國內發展迅速，在快速發展形勢的推動下，立式沖擊破碎機在社會的需求更加廣泛，性能要求更加新穎，涌現出大批擁有自主創新發展的產品。如VSI系列沖擊式破碎機，PCL系列沖擊式破碎機等，這些產品運用先進的技術，活躍于我國礦山行業，為我國破碎行業做出重大的貢獻，同時也逐漸縮小我國與世界先進水平的差距，提升了我國的水平，使我們躋身世界前列。立式沖擊破碎機的發展與人類生產、生活息息相關，在人類社會建設中起著重大的作用，對我們的科學水平、工業水平的發展有著不可或缺的

10、意義。經濟、社會的發展進步，也提醒著破碎行業要不斷創新與改革，跟上時代步伐。本著科學發展的道路，實現可持續的發展。 第1章 總體方案設計1.1 立式沖擊破碎機的整體方案設計1.1.1 立式沖擊破碎機的分類1. 按給料方式分類 立式沖擊破碎機按給料方式分為單給料和雙給料兩種類型。2. 按電機數量分類 立式沖擊破碎機按電機數量分為單電機和多電機兩種類型。3. 按葉輪的形式分類 立式沖擊破碎機按葉輪的形式分為圓形葉輪和帶沖擊板的三角形葉輪。1.1.2 立式沖擊破碎機的結構設計立式沖擊破碎機的機構主要有8分構成，它們分別是電機、渦動破碎腔、給料口、葉輪、排料口、機架、主軸裝置、分料器。如圖1-1所示1

11、. 電機 電機是立式沖擊破碎機的傳動裝置，為整個裝置提供動力，采用單電機皮帶傳動驅動，達到破碎效果。2. 渦動破碎腔 渦動破碎腔是物料破碎的地方，結構為上、下兩段圓柱形的環狀空間，物料高速旋轉的葉輪作用下在破碎腔里相互沖擊、研磨。分料器在渦動破碎腔里的上部圓柱段。物料通過給料口進入渦動破碎腔，在葉輪作用下高速旋轉。有的物料駐留在破碎腔里，形成物料襯層，使物料只能夠相互碰撞、研磨，從而保護渦動破碎腔襯板。3. 給料口 給料口裝置是一個倒立的漏斗狀的裝置，給料口有耐磨環，物料由此進入渦動破碎腔。4. 葉輪 葉輪是立式沖擊破碎機的最主要部件。安裝在主軸裝置的上端，是由特殊材料制作的一個圓柱形空心部件

12、，用圓錐套和鍵聯接在主軸上做高速旋轉。其上有三個排料口，用來拋射出物料。在每個物料口前面還有沖擊板保護，可以阻止物料在渦動破碎腔物料襯墊上彈跳。這種沖擊板可以自由更換，使用經濟、方便。5. 排料口 排料口主要是排出符合要求粒度的物料。6. 機架 機架是整個立式沖擊破碎機的外殼，也就是破碎機的骨架，將各個部件聯系在一起組成一個整體。同時起到支撐整個破碎機的重任。7. 主軸裝置主軸裝置是連接葉輪和電機的載體，安裝在破碎機底座上，用來傳遞動力和扭矩，支撐葉輪旋轉。主軸裝置主要由主軸、軸承等組成。1-給料口；2-分料器；3-葉輪；4-渦動破碎腔；5-電動機；6-主軸裝置；7-機架；8-排料口圖1-1

13、立式沖擊破碎機結構圖 1.1.3 立式沖擊破碎機工作原理如圖1-2所示，物料由入料口進入立式沖擊破碎機的給料口，在緩沖漏斗的導流作用下進入葉輪，葉輪高速旋轉，物料在離心力的作用和分料錐的作用下被分配到不同的拋射通道內，在拋射通道內用很短的時間和很大的加速度下達到70M/S-100M/S的高速，向四周拋射出去，沖入到渦動破碎腔內，物料在渦動破碎腔內，與懸浮的物料和物料襯墊劇烈碰撞，達到破碎作用。同時有物料襯墊向上提升的作用，物料間相互摩擦、碰撞，形成多次破碎和研磨作用，使破碎效率更高。1-轉子；2-葉輪；3-機架；4-反擊板；5-空氣循環裝置；6-給料斗；7,8-給料筒圖1-2立式沖擊破碎機工作

14、原理圖1.2立式沖擊破碎機參數1.2.1立式沖擊破碎機的主要部件1.葉輪葉輪是立時沖擊破碎機的主要部件之一，主要有兩個參數：葉輪直徑和轉速。葉輪直徑是一個重要的參數，實驗結果指出：1） 在滿足平衡條件要求的情況下，隨著葉輪直徑和高度的增加，物料的通過量增大，破碎機的處理能力增大；2） 隨著葉輪直徑的增加，破碎腔尺寸加大，人料粒度可以增大，破碎機產品中相同粒極含量增大，尤其適用于建材碎石用料；3） 隨著葉輪尺寸的增大，葉輪質量加大，轉動慣量增大，對給料不均勻性的適應能力增強，破碎過程中的沖擊變載荷減??；4） 隨著葉輪尺寸的增大，破碎機高度要增大，因而支撐軸承承受負荷的能力就要增大。葉輪速度應考慮

15、以下幾個因素：1） 葉輪轉速越高破碎效果越好，但是要有一個極限；2） 葉輪轉速與振動有關，振動是每個機械共有的問題，轉速高對平衡的要求就高，平衡不好震動就劇烈；3） 轉速與磨損有關，轉速過高就會加劇部件磨損，影響使用壽命；4） 轉速同物料的特性有著密切關系。2.反擊板圖1-3 反擊板排列圖反擊板的主要作用是承受物料的沖擊，并對物料反彈，對物料的破碎有著重要的影響作用。為了使飛出的物料碰撞反擊板后有更好的破碎效果要對反擊板進行排列布陣。如圖1-3所示。采用這樣的反擊板排列方式，能使從葉輪中飛出的物料通過撞擊反擊板反彈回來之后，物料間在此進行相互碰撞，二次碰撞甚至會進行多次碰撞，從而使得破碎效果達

16、到最好，破碎效率更高。第2章 立式沖擊破碎機結構設計與計算2.1破碎機主要工作參數的選定2.1.1 沖擊速度的確定立式沖擊破碎機工作時沖擊速度是一個非常重要的工作參數，直接決定了工作效率、生產能力和破碎比，選定恰當的沖擊速度可以事半功倍。沖擊速度v的求解由下列公式可得出： （式2-1）式中各符號性質、單位、查閱資料可得相關數據可得出下表所示結果：表2-1 沖擊速度相關數據符號性質單位數據kv破碎機的沖擊速度系數2.02E物料的彈性模數Pa100G物料密度kg /m33000物料抗壓強度Pa320M 將上述數據代入（式2-1）得：計算所得到的v約為97m/s，符合70m/s-100m/s的要求，

17、因此所選沖擊速度合適。2.1.2 確定沖擊時間沖擊時間是個不能用特定的公式計算出來的量，在物料不均衡的情況下沖擊時間也變幻不定，根據大量數據顯示沖擊時間可由下面公式求出用作參考。沖擊時間，計算公式如下： （式2-2）式中各符號性質、單位、查閱資料可得相關數據可得出下表所示結果：表2-2 沖擊時間相關數據符號性質單位數據沖擊時間系數2.73物料彈性模數Pa100G物料密度kg /m33000沖擊速度m/s97物料球半徑m0.03將上述數據代入（式2-2）可得：查閱相關研究顯示，破碎時間應該在0.0002s以下，因此上述記過符合要求。2.2 電動機 電動機的功率主要決定了立式沖擊破碎機的處理能力。

18、在葉輪確定的狀態下，葉輪的處理物料量與電動機功率成正比。電動機功率用下式確定： （式2-3）式中各符號性質、單位、查閱資料可得相關數據可得出下表所示結果：表2-3 電動機相關數據符號性質單位數據電動機功率42能耗1.4處理能力30代入（式2-3）得出結果：所以電動機功率為42kW。2.3 葉輪2.3.1葉輪直徑決定葉輪直徑有兩個因素：處理能力和物料最大粒度。葉輪直徑D（mm）確定公式為： （式2-4）表2-4 葉輪直徑相關數據符號性質單位數據D葉輪直徑mm500K系數20物料最大粒度mm352.3.2葉輪轉速 葉輪轉速決定了處理能力。計算葉輪轉速公式如下： （式2-5）式中各符號性質、單位、查

19、閱資料可得相關數據可得出下表所示結果：表2-5 葉輪轉速相關數據符號性質單位數據葉輪切線速度m/s70D葉輪直徑mm500n葉輪轉速r/min26752.3.3葉輪流板道一般來說，葉輪流板道的安裝有三種不同的方法：徑向、前向和后向。流板道的安裝角決定了物料在流板道出口處的速度。根據經驗，如果是開式葉輪則宜采用徑向流道板，如果是閉式葉輪則宜采用前向流道板。此次設計應用閉式葉輪前向流板道的方式。流板道安裝角，葉輪出口處物料速度V，計算公式如下： （式2-6） （式2-7） （式2-8）式中各符號性質、單位、查閱資料可得相關數據可得出下表所示結果：表2-6 流板道相關數據符號性質單位數據轉子線速度m

20、/s70物料的徑向速度m/s67.2葉輪半徑m0.25分料錐半徑mV出口處物料速度m/s128流板道安裝角°30V為128m/s>97m/s,所以采用前向流板道安裝符合要求，取流板道安裝角為30°可以。本章節主要說明了破碎機的主要工作參數：沖擊速度和沖擊時間，電動機的功率計算，葉輪的參數和流板道的安裝角等幾個內容。第3章 V帶設計立式沖擊破碎機需要很大的傳動功率，傳動比要求比較小，所以應采用多V帶結構實現傳動效果。帶傳動可以實現傳動平穩、更換方便的效果。大型機械一般都采用帶傳動，可以達到較好的傳動效果。帶傳動的主要參數有四個：傳動比i、中心距a、帶輪基準直徑、帶速v。

21、確定了這四個參數，帶傳動的設計結果就有了。3.1 傳動比 3.1.1 傳動比i的計算傳動比的計算公式如下： （式3-1）表3-1 傳動比相關數據符號性質單位數據電動機的轉速r/min2970轉子的轉速r/min2675傳動比1.113.2 帶輪3.2.1 帶輪有效直徑、的計算與確定小帶輪的有效直徑為、大帶輪的有效直徑為，則： (式3-2）查閱資料14可知：，取，可得：，先選取中心距，則： （式3-3）假設，則：中心距 (式3-4）查閱資料14取，則：中心距的范圍為：3.2.2 帶輪包角、帶數小帶輪包角，計算公式如下： （式3-5）查閱資料14，取包角系數,帶長修正系數,每條帶的基本額定功率，功

22、率增量。帶數Z，計算公式如下： (式3-6）代入數據可得,所以取V帶帶數為12。本章節介紹了V帶和帶輪的參數設計。包括：傳動比、帶輪直徑、帶輪包角、V帶數量等。 第4章 主軸裝置設計4.1 主軸立式沖擊破碎機主軸的設計，采用45號鋼，調質處理。查閱相關資料，葉輪的質量，平衡精度等級，需用不平衡量： 慣性力F： 主軸彎矩M: 主軸扭矩： 主軸轉矩： 計算軸的最小軸徑d,計算公式如下： （式4-1）將上面的數據代入（式4-1）可得：此尺寸為主軸的最小直徑，為了使主軸強度符合要求，應取實際的最小軸徑。對主軸進行強度校核：，符合要求，所以主軸最小軸徑為。4.2 軸承軸承的選用關乎此次設計的立式沖擊破碎

23、機使用壽命問題，軸承的壽命不僅決定立式沖擊破碎機的壽命，還決定了破碎效率的問題，因此選擇合適的軸承很關鍵。本次設計選擇的軸承為圓柱滾子軸承N320E和深溝球軸承6320兩種型號的軸承。通過相關的資料顯示，立式沖擊破碎機軸承預期壽命一般為。我們取為徑向載荷系數，為軸向載荷系數，為徑向載荷，為軸向載荷。所以軸承壽命符合要求。4.3 鍵在機械設計中鍵連接是常用的一種連接方法，此次設計也不例外，在主軸與帶輪、葉輪的連接都選用普通平鍵連接。帶輪的輪轂寬度，電動機主軸的軸徑，通過查閱資料17，選取普通平鍵的尺寸：。對鍵進行校核： （式4-2）計算（式4-2）左邊 可見此次見得選用符合要求。本章節主要設計的

24、是：主軸的參數、軸承和關鍵鍵的設計與強度校核。第5章 反擊板與螺栓5.1 反擊板 反擊板是物料從葉輪飛出后撞擊破碎的裝置，對破碎效果的影響非常大，合適的安裝反擊板能夠使破碎效果達到最好，此次設計選用的是前向式安裝。反擊板安裝角的求解公式為： （式5-1）耐磨安裝角的求解公式為： (式5-2） 其中為葉輪線速度，為物料徑向速度，為葉輪直徑，為分料錐直徑。通過計算得出：即反擊板安裝角為。5.2 螺栓螺栓連接是所機械設備中必不可少的，當然這次設計也不能例外，機架與機蓋，葉輪與主軸等等都采用螺栓連接，這里主要對主軸同葉輪的連接做介紹、計算。連接方式為鉸制孔連接。螺栓型號及尺寸在圖紙上有所介紹，由于螺栓

25、作為重要的連接件，連接著整個機器各部件，使它們形成整體，有著重要的作用。所以在這里我們要對螺栓進行強度校核，看其是否符合螺栓強度要求。所用計算公式有： （式5-3） （式5-4）對（式5-3）和（式5-4）進行分析得：有螺栓強度校核公式：我們可以得出螺栓最小直徑符合螺栓強度要求。本章節主要介紹了反擊板的安裝和螺栓的強度校核。符合設計的要求。第6章 機架機架是整個機器的骨架，連接其所有的部件，使其融合為一個整體，進行各種作業。機架有不同的類型、材料及制造方式。每種不同的機架都各有自己的利弊，只有選出最合適的機架才能達到最好的效果。下面對我所設計的機架做簡單的介紹：6.1 機架的類型機架的類型有很

26、多，分類方式不同，機架有多種不同的結構。結構形狀不同的機架分為：1. 梁式機架這種機架含有梁或柱的結構，一般用作機床機架較多。2. 框架機架這種機架為框架式結構，多用于汽車、鍛壓機機架。3. 板式機架這種機架有平板式結構，如切削機床的工作臺等。4. 箱殼式機架這種機架有是箱殼式機構，一般用作發動機、箱體、泵體及減速機機架，是密封式結構。材料和制造方法不同又分為兩種機架：1. 金屬機架金屬機架又有焊接和鑄造兩種形態的機架。2. 非金屬機架非金屬機架大致有三種形式：塑料、花崗巖、水泥混凝土。此次設計，由于是立式沖擊破碎機，根據查閱的各種資料顯示：選用焊接和組合結合的箱體開框式機架。機架材料選用型號

27、為的型鋼，熱軋制造并正火處理。6.2 機架結構機架的結構設計很重要，是整個機架設計的最重要的過程，機架的結構設計主要有機架的精度、強度、剛度、工藝等方面的設計，要綜合考慮各方面的因素，選用最優化的設計。剛度是評價機架的主要標準，機器運轉過程中會出現震動等不穩定的不可避免的因素，對于這些不可避免的因素只有通過提高和優化機架的靜剛度來實現，控制好固有頻率，因此要選用優化的形狀和尺寸，進行準確的布局，提高機架的剛度，達到最優化的設計。在工藝方面，要選用合理的焊接方法和加工工藝，對精加工和粗加工做到合理的分配，焊接要注意應力的分布情況，做到焊接后應力最小。此次設計采用長方形焊接端面，并采用Y形坡口對接

28、焊的反變形方法來防止和消除焊接時產生的變形。 結論此次設計的是立式沖擊破碎機的的結構，從各個方面及部件對破碎機進行設計，總體符合破碎要求。通過本次設計，我掌握了畢業設計的相關過程和具體的工作，提高了自己對機械的了解，深入認識機械行業，達到了畢業設計的目的。對以后我所從事的行業有了基礎了解和認識，提高了自己的專業水平，對專業知識的應用上升了一個高度。學會了機械設計的方案和分析過程。首先，通過本次設計我知道了圖紙對機械行業的重要性，圖紙的嚴謹程度決定了你所設計的產品的功能，一個微小的錯誤可能導致你的設計毀于一旦。通過對圖形的繪制，熟練的掌握了各種繪圖方法和繪圖工具的使用，提高自己的看圖能力和動手繪圖的能力。其次，通過參觀實習，對目前我過的機械行業發展水平有所了解，看到了我們與世界的差距，知道了我需要努力的方向。特別是破碎行業的現狀與發展前景，我應該盡一份微薄之力，用自己所學的知識回報社