10頁巖礦石錘式破碎機(jī)的錘頭設(shè)計(jì)案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u32249頁巖礦石錘式破碎機(jī)的錘頭設(shè)計(jì)案例綜述 1256451.1錘頭形狀的選擇 1290001.2錘頭尺寸計(jì)算 3206701.3錘頭碰撞平衡校核 431301.4錘頭零部件選擇 5167951.5錘頭材料選擇 51.1錘頭形狀的選擇a.輕型；b.組合式；c.整體中型；d.輕型板式圖4-1常見錘頭形狀常見的幾種形狀如圖4-1所示。圖a為可逆頁巖礦石錘式破碎機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的輕型錘，破碎粒度約為100mm左右。PCZ型單轉(zhuǎn)子則常用圖b的組合型錘，通常采用高錳鋼或其他耐磨材料而制成，更換方便，側(cè)面可堆焊或加工硬質(zhì)合金，壽命較長。PC和PCX系列主要利用圖c所示頭部的重量較重的錘子，結(jié)構(gòu)較為簡單。事實(shí)上，現(xiàn)有的頁巖礦石錘式破碎機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常使用鑄造的一體式錘頭，錘頭打擊面為錘子的側(cè)面，一般為矩形或者梯形，很難確定錘子的碰撞中心。碰撞中心通常也不會在沖擊力的作用線上，這樣就會產(chǎn)生一定的沖擊反力，縮短滾動軸承的使用壽命，還可能會損害到其他零件。并且現(xiàn)有的PC頁巖礦石錘式破碎機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錘頭主要為一個平面打擊物料，另一個平面磨損較輕，又不能像可逆破碎機(jī)一樣可以換方向旋轉(zhuǎn)，壽命大大縮短，必要時只能拆開調(diào)換方向，增加不少成本，故本次設(shè)計(jì)采用CN201337929所設(shè)計(jì)的新型組合錘頭，并進(jìn)行改進(jìn)與基本創(chuàng)新，其優(yōu)點(diǎn)在于：1.新型錘子的錘體做成球臺狀，現(xiàn)在工作面則是球臺的外圓，與礦石的沖擊時力將總是通過位于球臺的質(zhì)心的碰撞中心，很容易滿足錘子的碰撞的平衡條件。2.球臺在錘桿上可以松開螺栓后旋轉(zhuǎn)，避免了需要拆開轉(zhuǎn)子圓盤拆下錘子調(diào)換方向的麻煩，節(jié)約成本。3.減少了錘頭數(shù)量，節(jié)約成本。1-錘頭2-螺釘3-錘桿4-螺栓5-開口銷6-開槽螺母圖4-2新型組合錘頭1.2錘頭尺寸計(jì)算確定型號的破碎機(jī)的錘頭，各個設(shè)計(jì)和安裝尺寸都是已知的，即r1=50mm，r2=20.5mm，t=36mm，d=32mm，b=73mm，L=235mm，H=112mm，h=179mm，m=m1+m2+m3=9.5kg1.連接桿質(zhì)量m2和轉(zhuǎn)動慣量I2z計(jì)算連桿為圓柱體，即計(jì)算體積公式如下V（4-1）m（4-2）I（4-3）ρ—材料密度（kg/m3），錘環(huán)和錘桿選用低合金鑄鋼ZG45，密度為7.8×10-6kg/mm32.錘環(huán)質(zhì)量m3和轉(zhuǎn)動慣量I3z計(jì)算錘環(huán)在計(jì)算時可以采用如下的體積計(jì)算公式V（4-4）m（4-5）I（4-6）3.錘體半徑R和轉(zhuǎn)動慣量I1z計(jì)算錘體質(zhì)量m錘體可視為球臺，由球體積公式V（4-7）得R=（4-8）I（4-9）1.3錘頭碰撞平衡校核1.錘頭對OZ軸的轉(zhuǎn)動慣量I（4-10）2.錘頭質(zhì)心計(jì)算a=（4-11）j3.錘頭碰撞平衡計(jì)算h=（4-12）與設(shè)計(jì)尺寸h=179mm接近，將h=185mm，t=d=40mm代回上述式子，得半徑R=61.40，故取半徑為R=61mm。一根錘軸上裝有五個錘子。1.4錘頭零部件選擇（1）內(nèi)六角圓柱頭螺釘M20L=129mm（GB/T70.1—2008）（2）六角頭鉸制孔用螺栓M10L=48mm（GB/T27—1988）（3）A級粗牙六角開槽螺母M10質(zhì)量10.34g，配置開口銷為2.5×20（GB/T6178—1986）1.5錘頭材料選擇1.錘桿和錘環(huán)錘桿和錘環(huán)選用中碳鑄鋼根據(jù)GB/T11352-1989選擇牌號為ZG500鑄造碳鋼。中碳鑄鋼強(qiáng)度和硬度較高，有一定韌性和塑性，切削加工性好，焊接性尚可，鑄造性能比低碳鑄鋼好[6]。表3.1鑄造碳鋼的化學(xué)成分牌號元素最高含量（%）CMnSiSP殘余元素NiCrCuMoVZG5000.400.900.500.040.040.300.350.300.200.052.錘體材料選擇錘體材料根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]選擇高鉻白口鑄鐵，根據(jù)GB/T8263-1999選擇牌號為KmTBCr15Mo。高鉻白口鑄鐵對于錘頭材料更加適合。表3.2高鉻白口鑄鐵化學(xué)成分牌號化學(xué)成分（%）CMnSiCrMoNiCuSPKmTBCr15Mo*2.0~3.≤2.0≤1.214.9~18.0≤3,0≤2.5≤1.2≤0.06≤0.10*：一般情況下該牌號應(yīng)含鉬（Mo）高鉻白口鑄鐵的主要合金元素是碳和鉻，其中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在12%以上。合金中碳的含量和鉻的含量的比值決定著合金中碳化物的類型，KmTBCr15Mo共晶碳化物主要為M7C3（金相組織中M代表Fe、Cu等金屬原子，C代表碳原子[6]）。鉬一部分鉬進(jìn)入碳化物或還有其他鉬溶于奧氏體可以提高鑄鐵的淬透性。加鉬能夠抑制形成珠光體，改善耐磨性[6]。鎳，在高鉻白口鑄鐵中加入鎳可以穩(wěn)固奧氏體，提高材料淬透性。銅的作用與鎳類似，但是相比之下銅溶解在奧氏體中較少。銅和鎳含量越高，Ms點(diǎn)溫度降低越多、殘馀奧氏體的量增加。（Ms點(diǎn)溫度:為馬氏體轉(zhuǎn)變的起始溫度,是奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動力(臨界驅(qū)動力)時的溫度[7]）錳主要為穩(wěn)固奧氏體的元素，鑄鐵中加入錳鉬可以更好地提高材料淬透性。硅降低淬透性，但硅提高M(jìn)s點(diǎn)溫度，故當(dāng)錳含量過高時允許把硅含量提高至1.0%~1.2%[6]3.錘桿和錘環(huán)鑄造過程錘環(huán)和錘桿材料選擇鑄鋼ZG500，選用金屬型鑄造成型，錘桿鑄造直徑為35mm，鑄造長度為133mm，加工余量為3mm，加工長度為125mm，與錘體為間隙配合。錘桿M10螺紋孔采用鉆、鉸孔后攻絲。錘桿上孔采用專用夾具鉆孔后鉸孔。鑄造后熱處理采用正火+回火，850~870℃正火，600~620℃回火，力學(xué)性能如下表表3.3鑄造碳鋼力學(xué)性能牌號最小值屈服強(qiáng)度σs/MPa抗拉強(qiáng)度σb/MPa伸長率δ/%收縮率ψ/%ZG50027050018254.錘體鑄造過程錘體為金屬型鑄造，低溫澆注，因?yàn)楦咩t百口鑄鐵很難進(jìn)行切削加工，所以采用分箱鑄造選用軸線為分型面，采用型芯一次成型。鑄造后熱處理應(yīng)采用GB/T8263-1999中所推薦的熱處理規(guī)范、金相組織形式和使用特性等。鑄造后應(yīng)進(jìn)行硬化處理，920~1000℃保溫2~6小時，出爐空冷，主要成分為M3C7+二次碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。所應(yīng)達(dá)到的硬度數(shù)值如下表表3.4高鉻白口鑄鐵硬度牌號硬化態(tài)或硬化態(tài)并去應(yīng)力處理HRCHBKmTBCr15Mo*≥58≥6505.錘頭受力分析默認(rèn)碰撞為中心點(diǎn)，設(shè)所受碰撞為完全彈性碰撞。相比于錘體，錘桿更容易在螺栓孔處發(fā)生應(yīng)力集中，故對錘桿進(jìn)行受力分析。（1）最大破碎力計(jì)算最大破碎力由動量定理得F·t=m·Δv其中t—沖擊碰撞時間，取t=0.015s[8]F（4-1