立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子設計

1、畢業(yè)設計題目立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子設計學 院機械工程學院專 業(yè)機械工程及自動班 級濟南大學畢業(yè)設計濟南大學畢業(yè)設計- -/、八1刖言破碎機在現代社會的發(fā)展中有著重要的作用，建材、工程產品的生產，從其 原料、燃料到半成品都需要進行破碎和粉磨。立軸沖擊式同步破碎機就是在原先的立軸破碎機基礎上，增加一同步技術，這 樣不僅提高了石料的破碎效果，同時還降低了能耗和磨損，實現了高效、低能耗的目 的，擁有很強的市場競爭力。1.1國內外立軸沖擊式同步轉子破碎機發(fā)展現狀立軸沖擊式同步破碎機起步于國外， 我國在這方面還比較落后。立軸沖擊式同步 破碎機的原理是基于普通立軸破碎機的“石打石”和“石打鐵”改進而來

2、。發(fā)展趨勢主要向以下幾個方面發(fā)展：降低破碎機轉子的尺寸大小，但又不影響破碎效果，同時對破碎產量沒有影 響。向整體機器的大型化發(fā)展，即在外部碰撞板設計研究，滿足滿足各種不同用 戶的需要，滿足更大的產量要求。破碎機轉子型式多樣化目前立軸沖擊式破碎機已發(fā)展成開式轉子和閉式轉子兩大類，每一大類又分為帶反擊襯板和不帶反擊襯板。且每一規(guī)格的機器中又有幾種不同的轉子轉速，幾種不同的電機功率和幾種不同轉子出口數。 從而組合成不同的 通過能量，不同的破碎效應，即配置的多樣性和靈活性得出充分體現。全自動控制 采用計算機或PLC空制，運行中可遠距離顯示工作狀態(tài)下的機 器各種參數，如軸承的溫度，機器的振動，瞬時的通過

3、量，潤滑油的質量情況等等。1.2立軸沖擊式同步轉子破碎機的工作原理立軸沖擊式同步轉子破碎機工作原理：物料由入料口進入，由分料錐平均分向3個導料板，物料順著導料板運動，從裝有拋料頭的出料口甩出，獲得第一次加速，物 料運動一段時間后，與外圍的碰撞板發(fā)生碰撞，產生第二次加速，從而使物料完全甩 出，與破碎腔的鐵砧或者石頭相撞，便完成了破碎。(具體可分為“石打石”和“石打鐵”兩種情況)2設計任務與要求本次設計的主要任務是：立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子的設計。參考數據：最大入料直徑：60mm功率：264kw-320kw轉子轉速范圍：850-1450r/mi n處理量：160-300 t/h具體步驟：確定轉

4、子的選用材料轉子的重要數據：尺寸大小.轉子轉速拋料口距反轉子的距離主軸裝置的選擇：包括主軸 上軸承 上軸承座，下軸承，下軸承座拋料頭與碰撞轉子角度的選擇3立軸沖擊式同步破碎機轉子的總體設計3.1立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子的結構轉子是立軸沖擊式破碎機中的重要部件， 它大體可分為兩種類型的轉子，即開式 平板轉子和閉式破碎腔型轉子。轉子主要由轉子本體、導料板、分料錐、拋料頭、耐 磨板塊以及上下耐磨襯板組成，一般具有三個出料口，轉子示意圖如圖1所示。轉子 的內部結構可以使轉子內部形成物料墊， 防止物料與轉子的磨損，延長轉子的使用壽 命降低經濟消耗。轉子內部的分料錐將進入轉子的物料平均分給各個出料口，

5、出料口邊緣有拋料頭，一般采用高耐磨材料制成，減少磨損。轉子轉動由于離心力的作用將 物料加速到5085m/s之間。圖1立軸沖擊式破碎機轉子示意圖1、入料管；2、入料管套；3、轉子主體；4、拋料頭夾塊耐磨板；5、副拋料頭;6、拋料頭；7、下耐磨板；8端壓板；9、分料盤；10、導料板；11、上耐磨板立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子，則是在上述普通閉式轉子外增加一碰撞板，使 之進行第二次加速（如圖 2）。因此，立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子與普通轉子相 比較，其優(yōu)點是有兩次加速的機會，這樣在設計時，可以減小里面轉子的半徑，同時 也可以降低主軸的轉速。3.2設計方案的選擇3.2.1閉式轉子方案選擇同步轉子半徑

6、的確定為：閉式轉子半徑ri=300mm外部碰撞板半徑r2=500mm轉子轉速：n=1000r/min閉式轉子出料口與碰撞板夾角確定為 15度。3.2.2主軸及支撐方案的選擇主軸是立軸沖擊式同步破碎機支撐轉子的主要部件，承受來自轉子的重量，沖擊 力，因此要求主軸的材質具有較高的強度和韌性，選用45Cr,調質處理。軸承的選擇，一方面要承受徑向的壓力，另一方面需要承受軸向的壓力，因此需要兩種以上軸 承配合使用，可選擇圓柱滾子軸承承受徑向的壓力，推力軸承承受軸向的壓力。4主要零部件的設計計算和校核計算4.1轉子結構設計計算轉子作為立軸沖擊式破碎機的主要工作部件，其結構狀況非常重要，對整個破碎 機的性能

7、有重要的影響。立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子的結構由內部閉式轉子和外 部碰撞板組成，所以其主要結構由內部轉子半徑r、碰撞板半徑R、轉子轉速n碰撞板與出料口夾角9組成。如圖2所示為立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子。轉子由上下兩個圓盤、和三塊 導料板圍起來組成，上下兩個圓盤分別帶有入料口和軸套孔，三個導料板負責引導物料從出料口甩出，然后與外部的碰撞板發(fā)生碰撞，產生第二次的加速，從而使物料完 成破碎。4.1.1轉子半徑的計算轉子的半徑是立軸沖擊式破碎機上一個重要的參數，它與轉子的轉速組成了破碎機的主要性能參數。試驗可以得出，在滿足平衡條件要求的情況下，隨著轉子半徑 的增加，物料的通過量增大，破碎機的處理能

8、力增大；但伴隨著轉子質量加大，轉動 慣量增大,軸承承受的載荷也增大。轉子半徑與破碎機處理能力和給料最大粒度有關，根據經驗利用給料最大粒度來 確定轉子半徑，一般給料度越大轉子半徑也就越大。給出計算轉子直徑D(mm)的公式為：D=600+K(d max- 40) mm式中：K系數，K=20;d max 最大給料粒度，mm設給料粒度在dmax =60mm帶入式(3-1 )中，D=1000mm所以可取外部碰撞板半徑為 R=D/2=500mm4.1.2轉子轉速n的計算立軸沖擊式破碎機的工作原理就是轉子高速旋轉，將物料在離心作用下拋入破碎 腔,完成破碎。確定轉子轉速時，應考慮兩方面因素:1.速度越大,物料

9、獲得的速度也就 越大，從而破碎效果也就越好;2.轉子速度太大，引起的震動也就越大，對機器的損壞 影響便很嚴重。因此，應綜合這兩方面的因素，取一合適的轉速。轉子轉速線速度范 圍一般取800-1400r/min為宜。結合同步轉子的特點，它具有第二次加速的效果，因 此，所取轉速不宜過大。轉子切線速度一般在vx在50-85m/s之間，通過下面公式：n二60vx /二D 得n=9801624r/min。再根據經驗取轉速 n=1000 r/min。式中：Vx 轉子切線速度，m/s； D轉子直徑。4.1.3碰撞板與出料口夾角B的計算圖4-1物料相對運動軌跡圖4-1物料相對運動軌跡圖4-1為物料初次加速后運動

10、情況，曲線 AD為物料相對轉子運動軌跡，擋料板 在與拋出位置成9角度。2 n有公式:co =有公式:60 t= BC/ Vt式中w 轉子角速度；Vt物料切向速度； t兩次碰撞時間差。由圖中幾何關系得公式：-arcs inBCRBC.2R-arcs inBCRBC.2R2= 180BC：. x r式中，R=D/2=500mn得出 r 300mmBC =170mm =32，日=15所以出料口與碰撞板的夾角為15由此可確定導向板與碰撞板的安裝位置。4.2主軸部分的設計和校核計算（一）軸的材料主軸是立軸沖擊式同步破碎機支撐轉子的重要零件，用來承受轉子的重量，沖擊力等。因此所選主軸材料應具有較高的硬度，

11、強度和韌性，可選擇45Cr,調質處理。（二）確定各軸段直徑大小。先按照公式確定軸的最小直徑。dmin = A0-P式中：P電機功率，KW ； n軸的轉速，r/min ；n=1000r/min,P=350KW,查機械設計手冊，取 A0=112,可得 dmin : 80mm確定各軸段的直徑，如下圖所示，軸段和直徑最小，考慮到軸段和上有 鍵槽，取d1=100mm軸段直徑為110；軸段直徑為120;軸段直徑為110;軸段 直徑為106；軸段直徑為100。各段軸的長度分別為：I 1=93mmL2=126mmL3=274mmL4=240mmL5=20mmL6=113mm（三）軸的強度校核計算（1）按扭轉強

12、度條件計算P 9550000 -軸的扭轉強度條件為：丄嚴乞一Wt0.2d3式中：t扭轉切應力，Mpa;T軸所承受的扭矩，N mm；WT 軸的抗扭截面系數，mm;n 軸的轉速，r/mi n;P軸的傳遞功率，KW ；d計算截面處軸的直徑，mm;t許用扭轉切應力，Mpa，查手冊知45Cr的 J= 35-55Mpa。帶入所有數據得：.t=16.7Mpa叮t所以：經校核可知滿足扭轉強度按彎扭合成強度條件校核軸的彎扭合成強度條件為：JM 2JM 2 十(aT)2 W軸的計算應力，Mpa；M 軸所受的彎矩，N mm；T 軸所受的扭矩，N mm；W軸的抗彎截面系數,3W軸的抗彎截面系數,3mm , W二d3

13、bt(d -t)2 -32 2d1軸的許用彎曲應力，查表可得，t l=70Mpa.其中：b為鍵槽寬；t為鍵槽深度；d為軸的直徑。帶入所有數據后，經過校核，滿足彎扭強度條件。4.3支撐軸承的選擇校核計算4.3.1軸承的選擇破碎機轉子在高速轉動的情況下，需要承受的力來自軸向和徑向兩個方面。因此, 所選軸承配合必須能承受軸向和徑向兩方面壓力。 因此需要選擇兩種軸承，最終選擇 圓柱滾子軸承和推力軸承配合使用。圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承具有較大的徑向承載能力。它的外圈(或者內圈)可以分離，故不 能承受軸向載荷，滾子由內圈(或外圈)的擋邊軸向定外，工作時允許內，外圈有少量的軸向錯動。根據軸的直徑 d和轉子轉

14、速n,選擇軸承型號為N2220E.如下圖:u11矽1推力球軸承能夠承受軸向載荷，高速離心力大時，鋼球與保持磨損，發(fā)熱嚴重，壽命降低, 故極限轉速很低。選擇型號為 51412。如下圖：潤滑方式的選擇：潤滑對于滾動軸承具有重要意義，軸承中潤滑劑不能降摩擦阻力，還起著散熱， 減小接觸應力，吸收震動，防銹蝕等作用。軸承常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類，選用哪一類潤滑方式，這與軸承的轉速有關，一般用滾動軸承的 DN值表示軸承速度的大小。本次設計采用軸承分別為圓柱滾子軸承和推力軸承，根據機械設計手冊所示其用 脂潤滑的極限轉速分別為3800r/min和4000r/min，故本設計可采用脂潤滑。軸承壽命的計

15、算106 c滾動軸承的壽命計算公式Lh=(C)；60n P式中：C基本額定動載荷； P軸承的當量動載荷；n軸承的轉速；&_軸承的壽命指數；對稱軸承& =3滾子軸承& =10/3 當量動載荷的計算：P=xFr+yFa 式中：Fr實際徑向負荷；Far實際軸向負載；X徑向系數； Y軸向系數；p-動載荷系數，查手冊得fp =1.83.0。p-所選圓柱滾子軸承型號為N220E潤滑方式采用脂潤滑，查機械手冊可知rpr =F +0.3Fa(0 Fa/F r 0.12);P r=0.94F r +0.8F a(0.12 乞 Fa/F乞0.3)基本額定 載荷Cr=318KN極限轉速3000r/min。L -10

16、65700h計算得：60n5700h所選推力球軸承型號為：51412,潤滑方式采用脂潤滑，查機械設計手冊可以知道：基本額定動載荷Ca=200KN基本額定靜載荷C0a=395KN .極限轉速為1000r/min 。LL計算得：h 60n:16000h結 論本次畢業(yè)設計通過對立軸沖擊式同步破碎機閉式轉子，以及對主軸和其支撐的設 計計算，對減小破碎機整體尺寸，降低機器的整體能耗，提高立軸沖擊式破碎機的破 碎效果有了很好的改善。立軸沖擊式同步破碎機是在傳統(tǒng)立軸式破碎機的基礎上進行改善的， 通過分析轉 子的轉速，物料的運動情況，對轉子的尺寸大小以及結構重新進行設計， 不僅提高了 破碎機的效率，同時也減小

17、了能耗。整個設計論證了此設計的可行性：（1）轉子的結構合理，尺寸大小，出料口與碰撞板位置合理，能夠滿足第二次的 完全加速，能夠達到破碎所需要的速度。（2）主軸支承方案可靠，運轉平穩(wěn)，可以承受相應的載荷，潤滑方式合理。（3）破碎機整體布局設計合理，整體機身，電機選擇，傳動方式選擇都很合理。 在此設計中，得到一下幾個結論：（1） 立軸沖擊式同步破碎機相比傳統(tǒng)立軸破，轉子尺寸減小，整體機身尺寸也 減小了，從而對所需動能的要求降低了。（2） 軸沖擊式同步破碎機與傳統(tǒng)立軸沖擊式破碎機相比較，在相同轉速的條件 下，物料的加速情況更好，石料的破碎效果更好。（3）立軸沖擊式同步破碎機對主軸的要求降低， 因為轉

18、子有兩次加速的機會，在 閉式轉子內所要獲得的速度要求不是很高，因此轉子的轉速比以前降低了。目錄第一章企業(yè)基本情況錯誤！未定義書簽企業(yè)簡介 錯誤！未定義書簽主要原材料、燃料及公用工程用量情況 錯誤！未定義書簽技術水平、研發(fā)能力介紹 錯誤！未定義書簽目前環(huán)保檢測達標情況 錯誤！未定義書簽第二章開展循環(huán)經濟工作的基礎錯誤！未定義書簽企業(yè)開展清潔生產情況 錯誤！未定義書簽資源節(jié)約及資源綜合利用開展情況 錯誤！未定義書簽相關核心技術掌握及應用情況錯誤！未定義書簽發(fā)展循環(huán)經濟存在的主要問題錯誤！未定義書簽第三章 發(fā)展循環(huán)經濟的指導思想及目標 錯誤！未定義書簽指導思想和總體思路 錯誤！未定義書簽實施期限 錯誤！未定義書簽規(guī)劃目標 錯誤！未定義書簽第四章發(fā)展循環(huán)經濟的主要任務及重點工作 錯誤！未定義書簽技術創(chuàng)新，完善 XXX制硫酸生產硫酸鹽聯產水泥的技術體系 錯誤！未定義書簽。延伸和完善企業(yè)循環(huán)產業(yè)鏈 錯誤！未定義書簽。進一步節(jié)能減排，建設清潔生產企業(yè) 錯誤！未定義書簽。制定XX制硫酸生產硫酸鹽聯產水泥的企業(yè)技術標準 錯誤！未定義書簽。4.XXX先行先試創(chuàng)新，建立完善的循環(huán)經濟企業(yè)制度 錯誤！未定義書簽。第五章 循環(huán)經濟項目規(guī)劃及投資 錯誤！未定義書簽。XXX.1 XX制硫酸聯產水泥項目 錯誤！未定義書簽。XXX.2硫酸鹽綜合制造項目 錯誤！未定義書簽。XXX.3粉塵的回收再利用項目