畢業(yè)設(shè)計（論文）-對輥式破碎機(jī)的設(shè)計

PAGE1摘要 本設(shè)計主要介紹了雙光輥破碎機(jī)的發(fā)展歷史、組成及工作原理，在分析煤炭工業(yè)及煤炭工業(yè)的行業(yè)背景的基礎(chǔ)上，了解了現(xiàn)代雙光輥破碎機(jī)在煤礦行業(yè)應(yīng)用時主要存在的技術(shù)問題和不足。根據(jù)這些問題和不足之出發(fā)而設(shè)計了本對輥破碎機(jī)。 本設(shè)計首先確定了設(shè)計方案，主要采用帶傳動減速，由于傳動系統(tǒng)簡單，這就保證了傳動的穩(wěn)定性，同時在光輥方面也進(jìn)行了改進(jìn)，在材料及表面處理方面進(jìn)行了研究，所以破碎效果更好，不會產(chǎn)生過粉塵現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：對輥破碎機(jī)；雙光棍；破碎機(jī)全套圖紙加V信153893706或扣3346389411ABSTRACTThispaperintroducesthedesignofdoublerollercrusherdevelopmenthistory，compositionandworkingprinciple，basedontheanalysisofthecoalindustryandthecoalindustry'sbackgroundandunderstandingofthemoderndoublerollcrushertechnicalproblemsandshortcomingsexistinginthecoalmineindustrymachinemainlyapplication.Accordingtotheseproblemsandshortcomingsofthedesignoftherollcrusher.Thefirstdesigndesign，mainlyadoptsbelttransmissionreducer，thedrivesystemissimple，whichensuresthestabilityofthetransmission，atthesametimeinthelightandalsoimproved，wasinvestigatedintermsofmaterialandsurfacetreatment，sothecrushingeffectisbetter，doesnotproducedustphenomenon.Keywords:rollcrusher;doublebachelor;crusher目錄摘要 1ABSTRACT 2目錄 3第1章緒論 51.1破碎機(jī)的種類和發(fā)展 51.2雙光輥破碎機(jī)國內(nèi)外的研究狀況 51.3雙光輥破碎機(jī)的設(shè)計要求 61.4設(shè)計主要內(nèi)容 71.5小結(jié) 7第2章破碎機(jī)整體的設(shè)計 92.1工作原理 92.2雙光輥破碎機(jī)的構(gòu)造 92.2.1破碎裝置 92.2.2調(diào)整裝置 102.2.3彈簧保險裝置 102.2.4傳動裝置 102.2.5機(jī)架 11第3章破碎執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要零部件的設(shè)計 123.1雙光輥破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計算 123.1.1嚙角的確定 123.1.2給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑 133.1.3輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù) 143.1.4生產(chǎn)能力 153.1.5電動機(jī)功率 163.2輥皮的設(shè)計 163.2.1輥式破碎機(jī)輥皮的失效形式分析 163.2.2輥皮的設(shè)計原則 173.2.3輥皮結(jié)構(gòu)設(shè)計 193.3傳動軸的設(shè)計與計算 203.3.1輥的受力分析 203.3.2軸的設(shè)計 223.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 233.3.4軸上零件的周向定位 243.3.5軸的校核 24第4章傳動機(jī)構(gòu)主要零部件的設(shè)計 284.1V帶的設(shè)計 28結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34第1章緒論1.1破碎機(jī)的種類和發(fā)展破碎機(jī)按破碎方式分有顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)等等。而本次設(shè)計的φ400x250雙光輥破碎機(jī)就屬于輥式破碎機(jī)中的一種。本課題設(shè)計的雙光輥破碎機(jī)是一種最古老的碎礦設(shè)備，由于它的構(gòu)造簡單，符合出料粒度的比例要求高，過粉碎現(xiàn)象少，能耗小。現(xiàn)在仍在水泥、硅酸鹽等工業(yè)部門中獲得應(yīng)用，主要用作礦石的中、細(xì)砷作業(yè)。由于這種破碎機(jī)具有占地面積大、生產(chǎn)能力低等缺點(diǎn)，所以，在金屬礦山很少采用，被圓錐破碎機(jī)所代替。粉碎（包括粉碎和研磨）是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和社會的重要組成部分。在各種金屬、非金屬、化工礦物原料和建材加工、破碎作業(yè)中消耗了大量的能源，而且運(yùn)行效率低。在物料破碎過程中，由于生產(chǎn)的聲音、熱量、振動和摩擦，使大量的能源消耗。因此，多年來，業(yè)界一直在研究如何實現(xiàn)節(jié)能，高效的粉碎和研磨過程完成。從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備，改變生產(chǎn)工藝。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)代雙輥破碎機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，如：在各方面的表現(xiàn)上海路橋建設(shè)有限責(zé)任公司2PGG雙輥破碎機(jī)的發(fā)展是良好的，適用于選礦、化工、水泥、建材等行業(yè)。機(jī)器也可以從破碎變成破碎。但由于市場經(jīng)濟(jì)要求我們不僅要做到經(jīng)濟(jì)性好、性能可靠、調(diào)節(jié)方便、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、振動小、噪聲低的特點(diǎn)，因此，我們現(xiàn)在研究兩臺單曲破碎機(jī)還是有很積極的意義的。優(yōu)質(zhì)破碎機(jī)市場前景廣闊。并且我設(shè)計的雙輥破碎機(jī)具備上述要求，能夠滿足市場的需求。1.2雙光輥破碎機(jī)國內(nèi)外的研究狀況在國內(nèi)，僅僅破碎機(jī)制造業(yè)，不算其他的選礦設(shè)備、水泥生產(chǎn)設(shè)備等，產(chǎn)值也就在50億下。細(xì)碎機(jī)行業(yè)第一品牌是鄭州鼎盛工程技術(shù)有限公司。耐磨件、錘頭質(zhì)量過硬，國內(nèi)外大型水泥廠供應(yīng)商，西安交大聯(lián)合研究。大量實踐證明，特殊工藝鍛造的耐磨件、錘頭是普通廠家部件壽命的1.5-2倍甚至更高。因為剛才緊缺，目前中國破碎機(jī)企業(yè)面臨減產(chǎn)的危險。輥壓機(jī)是一種高效節(jié)能設(shè)備在上個世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的。形式是傳統(tǒng)的輥式破碎機(jī)，但實際上有兩種途徑：一是準(zhǔn)靜態(tài)壓力輥壓機(jī)實現(xiàn)破碎，其沖擊破碎模式，節(jié)能約30%；它是兩料層粉碎的實施，粉碎對方的材料與材料之間，破碎效率高的壓應(yīng)力之間的材料可以通過壓輥調(diào)整。輥之間的壓力可以達(dá)到150~300MPa，和破碎的產(chǎn)品可以達(dá)到2mm，可以實現(xiàn)的目標(biāo)，“粉碎”。該模型已應(yīng)用于水泥工業(yè)，由于生產(chǎn)和能源的增加所帶來的經(jīng)濟(jì)效益引起了國際水泥工業(yè)的極大興趣和關(guān)注。隨著技術(shù)的進(jìn)步，國外為了擴(kuò)大輥壓機(jī)的應(yīng)用范圍，提高其可靠性，不斷完善自己的產(chǎn)品，主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是提高軋輥表面的耐磨性，如德國洪堡特公司將輥面磨損層柱型輥面、柱美甲工具硬度的硬度，具有耐磨性高，拉普G公司正在結(jié)合耐磨金屬鑲嵌式輥，提高軸承的耐磨性提高；二，因為承受靜載荷和沖擊載荷的大型軸承，雙列球面滾子軸承的原始生命很短，而不是多排輥軸承，可以承受較大的徑向力，采用雙作用推力軸承的軸向力，軸承本身具有調(diào)節(jié)心臟功能；三是控制系統(tǒng)的改進(jìn)，實現(xiàn)自動化、洪堡特、德國開發(fā)的控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)機(jī)器的自動化，并可以調(diào)整生產(chǎn)工藝。輥壓機(jī)技術(shù)比常規(guī)的細(xì)碎技術(shù)具有很大的優(yōu)越性：與圓錐破碎機(jī)相比，處理量提高27.2%，單位能耗降低21%，生產(chǎn)費(fèi)用降低8%，產(chǎn)品粒度大約在3mm至325目之間。其網(wǎng)格柱釘式板襯使用壽命約12000h。這證明了該機(jī)型用于鐵礦選廠也是成功的。我國東北大學(xué)與沈陽礦山機(jī)械廠協(xié)作開發(fā)的輥壓機(jī)的樣機(jī)在唐山棒磨山鐵礦試驗，也取得了較好的效果。1.3雙光輥破碎機(jī)的設(shè)計要求本設(shè)計的破碎機(jī)主要設(shè)計部分包括破碎輥、調(diào)整裝置、彈簧保險裝置、傳動裝置、動力裝置、和機(jī)架等。整機(jī)設(shè)計要求破碎輥的間距方便調(diào)節(jié)，傳動部分傳動平穩(wěn)，動力可靠，外形美觀簡潔，減震能力強(qiáng)。調(diào)整裝置要求精度較高，因此必須要不容易磨損。機(jī)架用鑄造，可以降低成本，而且鑄造體耐沖擊，不容易產(chǎn)生震動。傳動裝置采用V形帶傳動，V帶具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖和吸震等特點(diǎn)。動力裝置擬采用交流電動機(jī)，在當(dāng)今油價上漲的情況下采用電動機(jī)比內(nèi)燃機(jī)更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。破碎輥直接與礦石接觸，因此強(qiáng)度要求要高，尤其是輥皮的強(qiáng)度要高。因此輪觳可用鋼，而輥皮采用高錳鋼，這樣來增加輥皮的使用時間，使更換周期縮短，從而提高礦石粒的均勻度。表1.1設(shè)計要求的數(shù)據(jù)項目單位主要指標(biāo)輥?zhàn)右?guī)格MmΦ400×250給礦粒度mm32排礦粒度mm81.4設(shè)計主要內(nèi)容1.破碎機(jī)整體的設(shè)計：根據(jù)總體設(shè)計的規(guī)劃與要求，主要部件構(gòu)成有：機(jī)架和支撐裝置、破碎部件傳動件、拉緊裝置、調(diào)整裝置。2.皮帶的選用及皮帶輪的設(shè)計：本設(shè)計采用單電機(jī)、皮帶帶動前破碎輥。根據(jù)電機(jī)的功率以及破碎對象等等一些因素來設(shè)計皮帶輪。3.軸的設(shè)計與計算：軸的設(shè)計主要是對軸的受力進(jìn)行分析，進(jìn)而畫出彎矩圖和剪力圖，一此來對軸進(jìn)行設(shè)計。而本設(shè)計的破碎機(jī)的軸主要受到的是來自破碎輥之間的相互擠壓。4.破碎輥的設(shè)計：雙光棍破碎機(jī)即有兩個光面的破碎輥，并且破碎輥的輥皮是可以更換的。因此設(shè)計時就應(yīng)考慮到這方面的因素，以使破碎輥更容易拆卸與安裝。本次設(shè)計主要是執(zhí)行件破碎輥的尺寸設(shè)計，進(jìn)行剛度、彎曲強(qiáng)度校核，關(guān)鍵軸承的設(shè)計選用。1.5小結(jié)通過在網(wǎng)上查閱破碎機(jī)方面的資料以及以些機(jī)械類雜志，了解破碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理，在此基礎(chǔ)上對破碎機(jī)進(jìn)行了初步的設(shè)計。此外，由于軸承生產(chǎn)國外比中國要小得多，壽命長。此外，耐磨材料、熱處理工藝與自動化之間還有較大差距。要縮小差距，趕超國外先進(jìn)技術(shù)，就必須加大技術(shù)投入。國外先進(jìn)的破碎技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，無疑將為中國的破碎機(jī)的質(zhì)量和技術(shù)的重大意義，但關(guān)鍵要消化、吸收引進(jìn)，及其定位。有條件做自己的研究和開發(fā)單位，我們要注意提高產(chǎn)品質(zhì)量，包括產(chǎn)品質(zhì)量，使我們的產(chǎn)品在國際市場上。由于一切從實際出發(fā)，一切以市場為基準(zhǔn)，以市場需求為方向，因此，本設(shè)計能馬上很好的為煤炭行業(yè)、水泥行業(yè)等等行業(yè)服務(wù)，具有很好的市場開發(fā)前景。第2章破碎機(jī)整體的設(shè)計2.1工作原理對輥式破碎機(jī)的工作原理如圖2.1所示，被破碎物料經(jīng)給料口落入兩輥?zhàn)又g，進(jìn)行擠壓破碎，成品物料自然落下。遇有過硬或不可破碎物時，輥?zhàn)涌蓱{液壓缸或彈簧的作用自動退讓，使輥?zhàn)娱g隙增大，過硬或不可破碎物落下，從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動的兩輥?zhàn)佑幸欢ǖ拈g隙，改變間隙，即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。對輥式破碎機(jī)是利用一對相向轉(zhuǎn)動的圓輥來進(jìn)行破碎物料。圖2.1對輥式破碎機(jī)工作原理圖2.2雙光輥破碎機(jī)的構(gòu)造根據(jù)總體設(shè)計的規(guī)劃與要求，主要部件構(gòu)成有：破碎輥、調(diào)整裝置、彈簧保險裝置、傳動裝置和機(jī)架等組成。2.2.1破碎裝置在水平軸上平行裝置兩對相向回轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?，它是破碎機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。破碎輥是由軸、輪轂和輥皮構(gòu)成。輥?zhàn)虞S采用鍵與錐形表面的輪轂配合在一起，輥皮固定在輪轂上，借助三塊錐形弧鐵，利用螺栓帽將它們固定在一起的。由于輥皮與礦石直接接觸，所以它需要時常更換，而且一般是應(yīng)用耐磨性好的高錳鋼或特殊碳素鋼（鉻鋼、鉻錳鋼等）制作。2.2.2調(diào)整裝置調(diào)整裝置是用來調(diào)整兩破碎輥之間的間隙大?。磁帕峡冢┑?，它是通過增減兩個輥?zhàn)虞S承之間的墊片數(shù)量，或者利用蝸輪調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的，以此控制破碎產(chǎn)品粒度。本次設(shè)計采用增減兩個輥?zhàn)虞S承之間的墊片數(shù)量來進(jìn)行調(diào)整。2.2.3彈簧保險裝置它是輥式破碎機(jī)的重要部件之一，其松緊度對正常運(yùn)行和過載保護(hù)有積極的影響。本機(jī)的正常工作是，彈簧的壓力可以平衡兩輥之間產(chǎn)生的力，從而保持出料孔的間隙，使產(chǎn)品均勻。當(dāng)破碎機(jī)進(jìn)入非接地物體時，彈簧被壓縮，迫使活動破碎輥橫向移動，增大出料口寬度，使機(jī)器不受損壞。除去非破碎物體后，彈簧恢復(fù)原狀，機(jī)器照常運(yùn)轉(zhuǎn)。1、2-輥?zhàn)樱?-物料；4–固定軸承；5–可動軸承；6–彈簧；7–機(jī)架圖2.2彈簧保險裝置的工作示意圖在破碎機(jī)工作過程中，保險彈簧總處于振動狀態(tài)，所以彈簧容易產(chǎn)生疲勞破壞，必須經(jīng)常檢查，定期更換。2.2.4傳動裝置傳動方案：如圖2.3所示，采用雙傳動方案；選取合適功率的電機(jī)，根據(jù)傳動比設(shè)計帶輪的直徑，依據(jù)傳遞功率及帶速選擇合適的帶型及數(shù)目。從而達(dá)到減少能耗，提高產(chǎn)量的目的。圖2.3傳動方案1、10—電動機(jī)，2、9—小帶輪，3、8—皮帶，4、7—大帶輪，5—固定輥，6—活動輥2.2.5機(jī)架破碎機(jī)機(jī)架設(shè)計采用焊接結(jié)構(gòu)；對機(jī)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠使其他部件穩(wěn)固、合理的裝配在機(jī)架上，并對機(jī)架受力部分進(jìn)行強(qiáng)度校核，從而實現(xiàn)減小噪音的目的。第3章破碎執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要零部件的設(shè)計3.1雙光輥破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計算影響輥式破碎機(jī)生產(chǎn)能力和電機(jī)功率的主要參數(shù)有：嚙角、給礦粒度、輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速。3.1.1嚙角的確定礦石中心（為使推倒簡化，假設(shè)破碎物料為圓形）與輥?zhàn)又行模ɑ颍┑倪B線與水平線所成的角度，稱為嚙合角。兩個棍子產(chǎn)生的正壓力F（F=fP）都作用于物料塊上，如圖3.1所示。如將力P和F分別分解為水平分力和垂直分力，由圖可以看出，只有在下列條件下，物料塊才能被兩個棍子卷入破碎腔：所以摩擦系數(shù)是摩擦角的正切，所以（3.1）由次可見，最大嚙合角應(yīng)小于或等于摩擦角的兩倍。當(dāng)輥式破碎機(jī)破碎有用礦物時，一般取摩擦系數(shù)f=0.30～0.35；或摩擦角圖3.1輥?zhàn)拥氖芰Ψ治?6°50′～19°20′，則破碎機(jī)最大嚙合角33°40′～38°40′。結(jié)合本設(shè)計的實際情況，這里我們?nèi)∧Σ两菫?，則破碎機(jī)最大嚙角3.1.2給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑當(dāng)排礦口寬度e一定時，嚙角的大小決定與輥?zhàn)又睆紻和給礦粒度d的比值。下面研究一下當(dāng)物料塊可能被帶入破碎腔時，輥?zhàn)又睆胶徒o礦粒度間的關(guān)系。圖3.2給礦粒度和輥?zhàn)又睆绞疽鈭D由[6]圖3-1的Rt△OAB中可以看出和D相比e很小，可略而不計，則（3.2）當(dāng)取f=0.325時，=18°，18°=0.951故或（3.3）本次設(shè)計的破碎機(jī)的D=400mm，故mm。對于潮濕粘性物料，f=0.45，則：本次設(shè)計的破碎機(jī)的D=400mm，故mm3.1.3輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)破碎機(jī)合適的轉(zhuǎn)數(shù)與輥?zhàn)拥谋砻嫣卣?、物料的堅硬性和給礦粒度等因素有關(guān)。一般地說，給礦粒度愈大，礦石愈硬，則棍子的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)愈低。槽形（齒形）輥式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)低于光輥式破碎機(jī)。但是破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是與輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)數(shù)成正比地增加。為此，近年來趨向選用較高轉(zhuǎn)數(shù)的破碎機(jī)。然而，轉(zhuǎn)數(shù)的增加是有限度的。轉(zhuǎn)數(shù)太快，摩擦力隨之減小，若轉(zhuǎn)數(shù)超過某一極限值時，摩擦力不足以使礦石進(jìn)入破碎腔，而形成“遲滯”現(xiàn)象，不僅動力消耗劇增，而且生產(chǎn)能力顯著降低，同時，輥皮磨損嚴(yán)重。所以破碎機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)有一個合適的數(shù)值。輥?zhàn)幼詈线m的轉(zhuǎn)數(shù)，一般手是根據(jù)實驗來確定的。通常，光面輥?zhàn)拥膱A周速度v=2～7.7米/秒，不應(yīng)大于11.5米破碎中硬礦石時，光面輥式破碎機(jī)的輥?zhàn)訄A周速度可由下式計算：（3.4）式中D───輥?zhàn)又睆?，單位米；d───給礦粒度，單位米；e───排礦口寬度，單位米。則計算輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速公式為轉(zhuǎn)/分（3.5）由于=1.36m/s則綜合3.1.2和3.1.3的計算設(shè)計出輥?zhàn)拥膮?shù)，如表(3.1)表3.1輥?zhàn)又睆?0輥?zhàn)娱L度輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速給礦粒度排礦口寬度3.1.4生產(chǎn)能力由雙光輥破碎機(jī)的原理進(jìn)行計算，理論生產(chǎn)能力與工作時兩輥?zhàn)拥拈g距e、輥?zhàn)訄A周速度v以及輥?zhàn)右?guī)格等因素有關(guān)。當(dāng)速度以v米/秒時，則理論上物料落下的體積為：(立方米/小時)（3.6）而物料落下的速度與磙子的圓周速度的關(guān)系為：，其中n為輥?zhàn)用糠昼姷霓D(zhuǎn)數(shù)，應(yīng)此(立方米/小時)或t/h(噸/小時)（3.7）式中e───工作時排礦口寬度，單位米；L───輥?zhàn)娱L度，單位米；D───輥?zhàn)又睆?，單位米；n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/分；μ───物料的松散系數(shù)，中硬礦石，μ=0.20～0.30；潮濕礦石和粘性礦石，μ=0.40～0.60；δ───物料的容重，噸/立方米。當(dāng)輥式破碎機(jī)破碎堅硬能夠礦石時，由于壓碎力的影響，兩輥?zhàn)娱g隙（排礦口寬度）有時略有增大，實際上可將公式（3.7）增大25%，作為破碎堅硬礦石時的生產(chǎn)能力的近似公式，即：，噸/小時（3.8）式中，符號的意義和單位同上。本次設(shè)計的雙光輥破碎機(jī)主要用來破碎中硬礦，因此以上參數(shù)可選擇為e=0.008m，L=0.25m，D=0.4m，n=因此由公式3.8有=3.1.5電動機(jī)功率輥式破碎機(jī)的功率消耗，通常多用經(jīng)驗公式或時間數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。光面輥式破碎機(jī)（處理中硬以上的物料）的需用功率，可用下述經(jīng)驗公式計算：，千瓦(3.9)式中Q───生產(chǎn)能力，噸/小時；e───排礦口寬度；n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/分。此處的0.735是將公制馬力換為千瓦的折換系數(shù)。則千瓦則查[1]選電機(jī)型號為Y132M-8，功率為33.2輥皮的設(shè)計輥式破碎機(jī)破碎輥的關(guān)鍵是輥皮，只要有了機(jī)械性能好，耐磨性能優(yōu)良的輥皮，對輥機(jī)的其他技術(shù)指標(biāo)是很容易達(dá)到的。因此輥式破碎機(jī)輥皮材質(zhì)的選擇十分重要。在選材之前先對破碎輥的失效進(jìn)行分析。3.2.1輥式破碎機(jī)輥皮的失效形式分析對輥機(jī)輥皮的失效主要是兩方面：一、機(jī)械損壞，如開裂。這種機(jī)械損傷通常只發(fā)生在鑄鐵或球墨鑄鐵軋輥上。若輥皮開裂，則滾筒機(jī)不能運(yùn)行甚至發(fā)生人身事故。二是軋輥的輥面磨損會產(chǎn)生一個凹槽，使兩輥之間的間隙增大，因此原料不能由細(xì)餾分保證。磨損太多是輥皮的嚴(yán)重缺陷。輥皮的機(jī)械損壞形式滾筒的機(jī)械損傷是比較小的，通常發(fā)生在高強(qiáng)度細(xì)磨，由于強(qiáng)烈的擠壓作用對輥機(jī)兩輥之間的壓力，擠壓30t~40T，是常見的壓輥機(jī)的十倍。在如此高的擠出壓力下，軋輥必須具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。然而，輥皮的化學(xué)成分和力學(xué)性能難以控制，甚至存在一定的鑄造缺陷和較大的內(nèi)應(yīng)力。球墨鑄鐵，包括低合金球墨鑄鐵和中錳球墨鑄鐵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，應(yīng)能承受較大的載荷。然而，由于這些球墨鑄鐵輥皮的硬度僅為都，為了提高耐磨性，這些鑄件必須經(jīng)過淬火處理，硬度增加到超過HR50。雖然鋼的耐磨性得到改善，它也可能會產(chǎn)生一個大的殘余內(nèi)應(yīng)力淬火后。工作時擠壓的壓力下，皮膚有時會開裂，也就是說，球墨鑄鐵皮也是一種潛在的機(jī)械損傷風(fēng)險。輥皮的磨損形式軋輥磨損是由于原材料的摩擦逐漸使軋輥表面消失的過程。在高應(yīng)力作用下，軋輥表面形成局部機(jī)械磨損。這種磨損在整個表面上是不均勻的，一般由兩邊的輥皮逐漸形成中間逐漸加深的凹槽。溝槽主要是由兩輥表面流動的硬磨料顆粒磨損造成的，屬于磨粒磨損。按照磨粒磨損的公式（3.10）──磨損度；──法向載荷；H──材料硬度；K──磨損度系數(shù)。公式中的磨損度是一個變化范圍很大的數(shù)值，它和物料的性質(zhì)等因素有關(guān)。由公式可見，磨損度和材料的硬度H成反比，即材料的硬度越高，磨損度就越小。一般當(dāng)對輥機(jī)輥皮的硬度≥50，其耐磨性就比較好：而當(dāng)對輥機(jī)輥皮的硬度<50時，其耐磨性就明顯下降。所以，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對輥機(jī)輥皮的表面硬度必須達(dá)到≥50，且硬度層深度在20mm以上。3.2.2輥皮的設(shè)計原則常見的輥皮有：灰鑄鐵輥皮、外圈包鋼板的灰鑄鐵輥皮、外圈包鋼板并在鋼板表面堆焊耐磨焊條的輥皮、耐磨鑄鐵輥皮、高鉻復(fù)合金制作輥皮等，為了方便輥皮的設(shè)計，本次設(shè)計選用鑄造＋耐磨堆焊復(fù)合輥皮。由于物料在輥面壓力過程中的擠壓輥式破碎機(jī)的擠壓輥的輥壓機(jī)相比小得多，所以制造擠壓輥體是空心的，根據(jù)工作壓力的擠壓輥厚度尺寸為50~100mm之間。早期的對輥式破碎機(jī)輥皮采用高鉻鑄鐵、高錳鋼和高錳鋼鑄件整體造成的，并在軋輥表面的運(yùn)行過程鑄造高鉻鑄鐵的皮膚容易掉塊軋輥斷裂，高錳鋼和高錳鑄鋼輥體軋輥表面的耐磨性相對較差，加上三種鑄軋輥材料基本上是一次性使用，當(dāng)軋輥磨損堆焊是非常困難的，因為這三種材料的可焊性差，韌性差，焊接修復(fù)工藝是把皮膚很容易裂開，所以當(dāng)軋輥磨損到一定的程度，都是廠家直接更換新老軋輥報廢，沒有維修，這將給國家和企業(yè)帶來巨大的浪費(fèi)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在輥壓機(jī)輥面耐磨材料和輥壓機(jī)輥表面再生修復(fù)的發(fā)展經(jīng)驗相結(jié)合，根據(jù)對輥式破碎機(jī)的擠壓輥的實際操作中，擠壓輥皮改進(jìn)制造工藝，提出了擠壓輥皮革生產(chǎn)過程中的鑄造復(fù)合堆焊+組合。擠壓輥皮成復(fù)合材料使用的單一，并且研制出專用于對輥破碎機(jī)擠壓輥表面堆焊的耐磨材料ZM焊絲和MD601焊絲。ZM焊絲堆焊過渡層，作用是保證組合堆焊層與輥體是好的，防止堆焊層剝離，抗裂性能好，能有效地防止輥體，輥面，延伸到裂紋和疲勞裂紋的焊接的發(fā)展，和保護(hù)人體免受傷害；MD601。焊絲采用高耐磨材料堆焊合金硬質(zhì)合金強(qiáng)化，大型金屬，保證堆焊金屬具有優(yōu)良的耐磨性和抗沖擊性和抗剝離性能，細(xì)網(wǎng)狀裂紋的堆焊層，焊接應(yīng)力釋放應(yīng)力裂紋”的釋放，防止大面積堆焊層和剝離掉塊。擠壓輥輥皮具體的復(fù)合制造工藝為：首先輥皮用普通的碳鋼如35＃鋼等來鑄造，輥皮鑄造好后先用專用的耐磨焊絲ZM焊絲焊一層過渡層，過渡層焊完后，再用MD601焊絲在輥面堆焊一層耐磨層。采用復(fù)合工藝制造的對輥破碎機(jī)擠壓輥的優(yōu)點(diǎn)是：a、輥皮基體采用碳鋼制成，韌性好，焊接性好，不易斷裂；b、采用特殊耐磨絲焊接耐磨層，輥面耐磨性大大提高，輥面至少可使用一年，無需補(bǔ)焊。；c、當(dāng)輥面耐磨層磨損后，由于皮革基地是碳鋼，耐磨焊絲焊接修復(fù)可以再次使用，不用擔(dān)心皮膚會撕裂，樂的皮膚可以反復(fù)堆焊修復(fù)次數(shù)，防止輥報廢，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益；d、采用復(fù)合工藝制造新輥輥體成本比采用整體鑄造工藝制造新輥輥體成本低20％左右。3.2.3輥皮結(jié)構(gòu)設(shè)計輥皮的結(jié)構(gòu)主要由四大部分組成。輥皮、輪轂1、輪轂2、螺栓這四個部分組成。安裝時通過螺栓使輪轂1和輪轂2壓緊。由于兩個輪轂和輥皮都有一個錐度，因此輥皮能很好的安裝好。不僅結(jié)構(gòu)簡單而且輪轂較輕。破碎機(jī)的好壞關(guān)鍵在輥皮，沒有合格的耐磨輥皮，就不會有合格的對輥機(jī)。采用安全可靠經(jīng)濟(jì)實用的耐磨輥皮，以及合理的結(jié)構(gòu)，將使輥式破碎機(jī)的性能大大的提高。輥皮的具體結(jié)構(gòu)見圖3.3。1–輪轂2-輥皮3–輪轂4-鍵5-螺母6-軸圖3.3輥?zhàn)友b配結(jié)構(gòu)示意圖2──輥皮：35鋼鑄造+耐磨焊絲堆焊。最薄處的厚度為45mm。與輪轂配合處的斜度為12°。1/3──輪轂：材料為45鋼，鋼輪轂的主要優(yōu)點(diǎn)是：制造工藝簡單，成本相對較低，抗金屬疲勞能力強(qiáng)。4──鍵5──螺栓：每給輥?zhàn)由?個30M螺栓。材料35CrMo。3.3傳動軸的設(shè)計與計算3.3.1輥的受力分析光輥是由輥皮，輪轂，螺母，螺栓等組成。輥皮的受力分析插入軸的裝配示意圖輥式破碎機(jī)能否保證輥的受力均勻、間隙正確、避免對輥的損傷，是保證輥?zhàn)诱９ぷ鞯年P(guān)鍵因素。對輥?zhàn)舆M(jìn)行挾入物料的力學(xué)分析，算出輥?zhàn)拥氖芰Γ菍佔(zhàn)虞S設(shè)計的基礎(chǔ)。本節(jié)將分析差速反向旋轉(zhuǎn)光輥的工作區(qū)進(jìn)行力學(xué)分析。圖3.5光輥的受力分析示意圖當(dāng)物料進(jìn)入輥軋區(qū)后，趨近中心軋點(diǎn)輥間隙越小，壓強(qiáng)越大，壓強(qiáng)的增大于物料壓縮程度成正比。如圖所示，設(shè)物料在最下軋距處的最大為壓強(qiáng)，而在α角處為p，此時令光輥半徑為r，則有；；，；當(dāng)α和θ足夠小時，可簡化，則；當(dāng)θ角增加到時，磨輥上所承受壓力增加，則可積分得到總壓力，式中dA為間所占輥?zhàn)用娣e在Y軸上的投影，令光輥長度為L，則，代入前式可得積分簡化，取，最后得到（3.11）合力矩應(yīng)與積分力矩相等，設(shè)合力矩臂為x，則M=xP=；（3.12）故當(dāng)θ足夠小時，取，則故（3.13）從此式可以看出，輥?zhàn)涌倝毫狭Φ奈恢么蠹s位于最小軋點(diǎn)以上3/8軋區(qū)長度處。破碎過程可以劃分為“預(yù)損—碎裂—壓實”[10]三個階段，在實壓階段物料所受的力應(yīng)大于其抗壓強(qiáng)度。石灰石、熟料、煤及其它礦石，其抗壓強(qiáng)度不超過100Mp。普通輥式破碎機(jī)一般工作間隙在10-40mm，一端輥圈帶彈性支承，遇強(qiáng)力作用時能產(chǎn)生退讓，間隙可變大，其破碎時作用力一般5t在左右，輥式細(xì)碎機(jī)工作間隙一般在5mm以下，采用剛性支承許用破碎力設(shè)計在10t，遇強(qiáng)力超過10t時采用剪切保護(hù)，剪切銷破壞后更換復(fù)位，在不超過許用壓力的情況下可以強(qiáng)制破碎N.m此外還有輥?zhàn)邮艿侥Σ了a(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，但輥?zhàn)訛榭招牡模a(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比較小，把求得的轉(zhuǎn)矩乘以一系數(shù)K=1.1。N.m3.3.2軸的設(shè)計根據(jù)前面的計算可知，主動軸其電動機(jī)功率P=3kW，轉(zhuǎn)速n=65r/min，軸的一端裝有皮帶輪。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：（3.14）式中：P為電機(jī)功率，輥的轉(zhuǎn)速為65r/min。N.mm=N.m（3.15）式中：、分別為皮帶輪、軸承的傳動效率。取=0.92、=0.97由[4]表8.1取帶傳動效率為92%N.m=N.mm3.3.2．1軸的材料和熱處理方式的分析選擇軸的理由選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由[3]表15-1查得：

抗拉強(qiáng)度極限＝650MPa；屈服強(qiáng)度極限=360MPa；彎曲疲勞極限=300MPa；剪切疲勞極限＝155MPa；許用彎曲應(yīng)力＝60MPa。3.初算軸的最小軸徑按式3.16初步確定軸的最小直徑。（3.16）由[3]表15.3，選=120。kW

則軸的最小直徑為：mm軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增5%。變?yōu)?3.6mm，查[2]表4.6-4，取標(biāo)準(zhǔn)直徑53.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計eq\o\ac(○,1)擬定軸上零件的裝配方案軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求。從輸入端裝入，輥?zhàn)印⑻淄?、左端軸承，然后從右端裝入右端軸承。eq\o\ac(○,2)確定軸的各段直徑由于軸最小直徑為50mm，左端用軸承加套筒定位，右端用軸肩定位。故軸段1的直徑即為50軸段2的用來安裝軸承，為了保證定位可靠，只要比軸段1增大5～10mm就可以，因此取軸段2為55mm同樣，軸段6也是用來安裝軸承的，此處直徑也取55mm為了拆裝和制造方便，軸段3選擇為60mm軸段4是軸肩，參照[2]P1073及同類軸設(shè)計取為70mm為了定位的可靠，軸段7要比軸段6小，因此也取最小直徑為50mmeq\o\ac(○,3)確定軸的各段長度考慮到軸1的長度還要加上箱體的厚度，而且還比齒輪厚度要長，故該段軸長取為140mm軸段2和軸段6的長度要比軸承短1～5mm。且軸承寬為38mm，則這兩段取3軸段3的長度即為輥?zhàn)拥拈L度加套筒長，輥?zhàn)娱L為400mm，選擇套筒長為90mm，則軸段3的長度為490mm。依照[2]P1075有軸肩的寬度設(shè)計為22mm。即軸段4長度為22mm。軸段5的尺寸變動空間比較大，主要考慮與箱體的設(shè)計相配合，取為43mm。3.3.4軸上零件的周向定位輥?zhàn)?、平帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于輥?zhàn)樱?個半輪轂分別用鍵定位。由手冊查得平鍵的截面尺寸寬×高=32×20(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，查[2]取長為160mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB1096-79)。對于齒輪，軸徑為50，查[2]表4.5-1截面尺寸寬×高=28×16，并取長度為80mm，同時也保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；3.3.5軸的校核eq\o\ac(○,1)畫受力簡圖

畫軸空間受力簡圖3.8，將軸上作用力分解為水平受力圖b和垂直面受力圖c。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩(因軸上零件如齒輪、聯(lián)軸器等均有寬度)可當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中點(diǎn)。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式不同而異，一般可按圖3.8取定，其中A值參見滾動軸承樣本，跨距較大時可近似認(rèn)為支反力位于軸承寬度的中點(diǎn)。eq\o\ac(○,2)計算作用于軸上的支反力

水平面內(nèi)支反力為

NN垂直面內(nèi)支反力破碎輥外形尺寸為400mm×250mmN齒輪受到的力，其大小為。（3.17）

（3.18）綜合式上式可算出NNeq\o\ac(○,3)計算軸的剪力、彎矩，并畫剪力、彎矩、轉(zhuǎn)矩圖

分別作出水平面上和垂直面上的剪力圖d、e；分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按計算合成彎矩，畫轉(zhuǎn)矩圖h。eq\o\ac(○,4)計算并畫當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算，取，可算出：N.mN.mN.m按照畫出當(dāng)量彎矩圖i。c-c截面處彎矩最大，屬于危險截面圖3.8軸的受力結(jié)構(gòu)簡圖eq\o\ac(○,5)校核軸的強(qiáng)度

一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對危險截面進(jìn)行校核即可，而軸的危險截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩圖可知，c-c截面處彎矩最大，屬于危險截面；d-d截面處當(dāng)量彎矩不大，軸徑大，不屬于危險截面。而對于b-b，當(dāng)量彎矩小于a-a截面，軸徑一樣大，不屬于危險截面；截面，僅受純轉(zhuǎn)矩作用，雖a-a、e-e截面尺寸小，但由于軸最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，故強(qiáng)度肯定滿足，無需校核彎扭合成強(qiáng)度。

c-c截面處當(dāng)量彎矩為N.m強(qiáng)度校核：考慮到鍵槽的影響，查[3]表15.4而＝60MPa，顯然＜，故安全。第4章傳動機(jī)構(gòu)主要零部件的設(shè)計傳動機(jī)構(gòu)主要由皮帶輪構(gòu)成，起著傳遞電機(jī)功率的作用，本節(jié)將對這個部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。4.1V帶的設(shè)計本設(shè)計采用V帶傳動是由于帶傳動是撓性件，具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖和吸震等特點(diǎn)。在總體設(shè)計里面電機(jī)選用的是Y132M-8，功率為3KW，小帶輪為輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為。eq\o\ac(○,1)計算功率根據(jù)設(shè)計要求查計算公式為有（4.1）式（4.1）中可查[1]表10-5得eq\o\ac(○,2)選定截面根據(jù)及查[1]圖10-1確定選用C型帶。eq\o\ac(○,3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑參考[1]圖10.1和表10.7取。大帶輪基準(zhǔn)直徑計算公式為（4.2）查[1]表10.8取標(biāo)準(zhǔn)值1000。eq\o\ac(○,4)帶速查[1]有（4.3）則符合要求eq\o\ac(○,5)初定中心矩(4.4)則有本設(shè)計取eq\o\ac(○,6)確定帶基準(zhǔn)長度(4.5)=6015.25按[1]表10-2選取eq\o\ac(○,7)實際中心距(4.6)=2142.375安裝時所需要的最小中心距=2047.875張緊或補(bǔ)償伸長所需要的最大中心距=2123.475eq\o\ac(○,8)小帶輪包角(4.7)=符合要求eq\o\ac(○,9)求單根V帶的基本額定功率及其增量按[1]圖10.3，當(dāng)時=5.8KW當(dāng)時，=0.65KWeq\o\ac(○,10)V帶的根數(shù)(4.8)=2.48取Z=3查[1]圖10-5得查[1]表10-6有eq\o\ac(○,11)單根V帶的初拉力(4.9)=86N按[1]表10.1查得m=0.3eq\o\ac(○,12)作用于軸上的力(4.10)=508Neq\o\ac(○,13)小帶輪的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計由Y132M-8電動機(jī)軸