锤式破碎机大学本科毕业设计论文概要

目录

摘要..........................................................................................I Abstract .................................................................................II 第1章绪论 (1)

1.1锤式破碎机和破碎机的分类 (1)

1.1.1 锤式破碎机的分类 (1)

1.1.2 破碎机的分类 (1)

1.2锤式破碎机的优缺点 (1)

1.2.1 锤式破碎机的优点 (1)

1.2.1 锤式破碎机的缺点 (1)

1.3锤式破碎机的规格和型号 (2)

第2章锤式破碎机的工作原理及破碎实质 (3)

2.1 锤式破碎机的工作原理 (3)

2.2 锤式破碎机的破碎实质 (3)

2.2.1 破碎的目的和意义 (3)

2.2.2 矿石的力学性能与锤式破碎机的选择 (3)

2.2.3 破碎过程的实质 (4)

第3章锤式破碎机的总体及主要参数设计 (6)

3.1型号为800

pc锤式破碎机的总体方案设计 (6)

-φ

800?

3.2该型号破碎机的工作参数设计计算 (7)

3.2.1 转子转速的计算 (7)

3.2.2 生产率的计算 (8)

3.2.3 电机功率的计算 (8)

3.3该种破碎机的主要结构参数设计计算 (8)

3.3.1 转子的直径与长度 (8)

3.3.2 给料口的宽度和长度 (8)

3.3.3 排料口的尺寸 (9)

3.3.4 锤头质量的计算 (9)

第4章800

pc锤式破碎机的主要结构设计 (11)

800?

-φ

4.1 锤头设计与计算 (11)

4.2 圆盘的结构设计与计算 (11)

4.3 主轴的设计及强度计算 (12)

4.3.1 轴的材料的选择 (13)

4.3.2 轴的最小直径和长度的估算 (13)

4.3.3 结构设计的合理性检验 (13)

4.3.4 轴的弯扭合成强度计算 (15)

4.3.5 轴的疲劳强度条件的校核计算 (20)

4.4 轴承的选择 (22)

4.4.1 材料的选择 (22)

4.4.2轴承类型的选择 (22)

4.4.3 轴承的游动和轴向位移 (23)

4.4.4 轴承的安装和拆卸 (23)

4.5 传动方式的选择与计算（V带传动计算） (24)

4.6 飞轮的设计与计算 (26)

4.7 棘轮的选择 (26)

4.8 蓖条位置调整弹簧的选择 (27)

4.9 箱体结构以及其相关设计 (28)

4.9.1铸造方法 (28)

4.9.2截面形状的选择 (28)

4.9.3 肋板的布置 (29)

第5章专题部分 (30)

5.1 锤头结构的改进问题 (31)

5.1.1改进的介绍 (31)

5.1.2 改进的效果 (31)

5.2 延长锤头使用寿命的研究 (31)

5.2.1 锤式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究 (32)

5.2.2锤头合理调配的研究与应用 (34)

5.2.3 锤头材质的选择及改性 (41)

第6章部分零部件上的公差和配合 (45)

6.1 配合的选择 (45)

6.1.1 配合的类别的选择 (45)

6.1.2配合的种类的选择 (45)

6.2 一般公差的选取 (45)

6.3 形位公差 (46)

6.3.1形位公差项目的选择 (46)

6.3.2公差原则的选择 (46)

6.3.3形位公差值的选择或确定 (47)

结论 (49)

致谢 (50)

参考文献 (51)

附录1 (52)

附录2 (52)

摘要

锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺

性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。

关键词锤式破碎机锤头强度公差

Abstract

Hammer type breakers are applied to such each department as the cement plant , power plant ,etc. in a large amount, so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference. Its design essence is, formerly after total conceptual design, a design which points each main spare part , question of installing and making a reservation etc., and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematic parts, analysis of comparing

question that the life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail . In the design of each spare part , should include the choice , sureness , demand processed , structure craft satisfication of the size of the material , and the demand for cooperating with other parts, etc.. When the intensity is checked , should use relevant formulae , carry on the analysis of the dangerous position, need to check form , mapping , calculation ,etc.. Then to to install , work course , work situation after predict that carries on more overall inspection whole, give consideration to the question in such respects as maintaining and safety ,etc. at the same time . Finally , choose to analyse in machining accuracy , public errand to two groundwork parts, economy and dependability that the breaker soed as to ensure is designed finally.

Key Words Hammer type breakers hammer intensity tolerance 第1章锤式破碎机的工作原理及破碎实质

2.1锤式破碎机的工作原理

物料进入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而第二次破碎。此后，小于篦条缝隙的物料，便从缝隙中排出，而粒度较大的物料，就弹回到衬板和篦条上的粒状物料，还将受到锤头的附加冲击破碎，在物料

破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。

2.2锤式破碎机的破碎实质

2.2.1破碎的目的和意义

⑴、目的：在冶金、矿山、化工、水泥等工业部门，每年都有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理，如在选矿厂，为使矿石中的有用矿物达到单体分离，就需要用破碎机将原矿破碎到磨矿工艺所要求的粒度。磨机再将破碎机提供的原料磨至有用矿物单体分离的粒度。再如在水泥厂，须将原料破碎，以便烧成熟料，然后在将熟料用磨机磨成水泥。另外，在建筑和筑路业，需要用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃工业、粉末冶金等部门，须用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。

⑵、意义：在化工、电力部门，破碎粉磨机械将原料破碎，粉磨，增加了物料的表面积，为缩短物料的化学反应的时间创造有利条件。随着工业的迅速发展和资源的迅速减小，各部门生产中废料的再利用是很重要的，这些废料的再加工处理需用破碎机械进行破碎。因此，破碎机械在许多部门起着重要作用。

2.2.2矿石的力学性能与锤式破碎机的选择

矿石都由许多矿物组成，各矿物的物理机械性能相差很大，故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时，才会有好的破碎效果。对硬矿石，采用折断配合冲击来破碎比较合适，若用研磨粉碎，机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石，采用劈裂和弯折破碎较有利，若用研磨粉碎，则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。

常见的软矿石有：煤、方铅矿、无烟煤等，它的抗压强度是2～4Mpa,最大也不超过40Mpa。普式硬度系数一般为2～4，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是120～150Mpa，普式硬度系数一般为12～15，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为15～20。

可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式，以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。

第3章锤式破碎机的总体及主要参数设计

3.1型号为800

pc锤式破碎机的总体方案设计

-φ

800?

本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机，型号为pc-φ8008

?00。由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、支架、衬板等组成。

1.机壳由上机体、后上盖、左侧壁和右侧壁组成，各部分用螺栓连结成一体，上部开有进料口,内部镶有高锰钢衬板，磨损后可以更换，机壳和轴之间漏灰现象十分严重，为了防止漏灰，设有轴封。机壳下部直接安放在混凝土基础上，并用地脚螺栓固定。为了便于检修、调整和更换蓖条，下机体的前后两面都开有一个检修孔。为了便于检修、更换锤头方便，两侧壁也对称的开有检修孔。

2.转子由主轴、圆盘、销轴等组成，圆盘上开有6个均匀分布的销孔，通过销轴将6?8个锤头悬挂起来。为了防止圆盘和锤子的轴向窜动。销轴两端用锁紧螺母固定。转子支承在两个滚动轴承上。此外，为了使转子在运动中储存一定的动能，避免破碎大块物料时，锤头的速度损失不致过大和减小电动机的尖峰负荷，在主轴的一端还装有一个飞轮。

3.主轴是支承转子的主要零件，冲击力由它来承受。因此，要求其材质具有较高的韧性和强度。通常断面为圆形，且有平键和其他零件连接。

4.打击板有两块，折线型。一个可以调整，一个是固定的。调整的一个靠的是安装在箱体上的螺杆装置。

5.锤头是主要的工作部件。其质量、形状、和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。因此，根据不同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。要破碎中等硬度的物料，可以采用如图3-1所示的形状。

锤头用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性，有的锤头表面涂上一层硬质合金，有的采用高铬铸铁。

6.蓖条的排列形式是与锤头的运动方向垂直的。与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状，合格的产品通过蓖缝排出。其断面形状为梯形，常用锰钢铸成。蓖条多为一组尺寸相等的钢条。安装时，插入蓖条架上的凹槽，两蓖条之间用垫片隔开。截面形状用梯形。

7.蓖条和锤头间隙用凸轮装置调整（通过棘轮带动凸轮）。

8.给定的原始数据是：

（1）破碎能力为30到40吨。

（2）破碎机转子的转速在900和1100 min

/r之间

（3）破碎机的最大物料给料粒度为：小于150mm

（4）破碎机的最大排料粒度不能超过：10mm

（5）破碎机的物料容许湿度小于9%。

（6）破碎机的破碎程度为：中、细。

（7）破碎机的应用场所是：水泥厂、选煤厂、火力电厂等。

（8）破碎机的破碎对象是：石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料

3.2 该型号破碎机的工作参数设计计算

3.2.1 转子转速的计算

为了简化设计，锤式破碎机不设变速箱。因此破碎机转子的速度和所安装的电动机的额定转速相同。转子转速度用锤头的圆周速度来控制。转子的转速是冲击式破碎机的重要参数，转子转速可按下式进行计算：[2]

n=60v/πD r/min

式中 v----转子的圆周速度；

D----转子的直径；

转子的圆周速度v可根据待破矿石的性质来计算：[2]

-5/6/E1/3m/s；

v=0.01× (9.8/r)0.5G

式中： g-----重力加速度，g=981cm/s2；

r-----矿石比重，kg/cm3；

G0----矿石的抗压强度，kg/cm2；

E----矿石的弹性模数，kg/cm2；

由于上式没有反映出破碎比这一因素，所以按上式计算的转子圆周速度只作为转子转速的参考。目前，锤式破碎机的转子圆周速度的使用范围是15～80m/s，通常，粗碎时取15～40m/s，细碎时取40～80m/s。虽然转子速度越高，破碎比越大，但锤头磨损也越快，功耗也大。因此，在满足力度要求的情况下，转子的圆周速度应偏低。由上分析可知：

n=60v/πD （此处v取40m/s）

=60×44/3.14×0.8

=987.7r/min

为了减少磨损和功率消耗，取

n=1000r/min

3.2.2 生产率的计算

目前，锤式破碎机还没有一个考虑了各种因素的理论计算公式，因此我们选用经验公式来计算。

我们以破碎中等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率：

经验公式：Q=（30-45）DL*δ（吨/小时）[2]

式中：D-----转子的直径，单位：m；

L-----转子的长度，单位：m；

δ----矿石的松散比重，单位：t/m3

由于本次设计中 D=800mm=0.8m；

L=800mm=0.8m；

矿石的松散比重δ取1.5；

公式中的系数取中间值38；

则Q=38×0.8×0.8×1.5=36.48 t/h。

根据计算结果，我们可以确定出Φ800×800 锤式破碎机的生产率为36吨/小时左右。3.3 该种破碎机的主要结构参数设计计算

3.3.1转子的直径与长度：

（1）转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为4～8，大型破碎机则近似取为2。由于Φ800×800 锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取5，而加工物料粒度≤150 mm。

[2]

所以转子直径D=5×150=750mm，取D=800mm

（2）转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度的比值一般0.7～1.5，矿石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于由于Φ800×800锤式破碎机加工的矿物为石灰石、煤或者石膏这样一些中等硬度的矿石，所以比值取1。

转子长度L=D×1=800×1=800mm，取L=800mm。

3.3.2给料口的宽度和长度：

给矿口的宽度和长度：锤式破碎机给矿口宽度B>2d max，d max表示最大给矿块的尺寸。B>2d max=2×150=300mm，取B=400mm,而给料口的长度与转子的长度相同，故取给料口长度L1=800mm。

3.3.3排料口的尺寸

该尺寸由蓖条间隙来控制，而蓖条间隙由产品的粒度的大小来决定。对该破碎机来说，产品的平均粒度为间隙的1/5到1/3,允许的最大排料粒度为10mm。取蓖条平均粒度为1/4，则蓖条间隙为40mm.

3.3.4锤头质量的计算：

因为铰接在转子上，所以正确选择锤头质量对破碎效率和能耗都有很大影

响，如果锤头质量选得过小，则可能满足不了锤击一次就将物料破碎的要求。

若选得过大，无用功耗过大，离心力也大，对其他零件会有影响并易损坏。

根据动量定理计算锤头质量时，考虑到锤头打击物料后，必然会产生速度

损失，若损失过大，就会使锤头绕本身的悬挂轴向后偏倒。降低生产率和增加

无用功的消耗。为了使锤头打击物料后出现偏倒，能够通过离心力作用而在下

一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以，要求锤头打击物料后的速度

损失不宜过大。一般允许速度损失40%到60%（根据实践经验）即：

12)6.04.0(V V →=

式中 2V ── 锤头打击物料后的圆周线速度(m/s)

1V ── 锤头打击物料前的圆周线速度(m/s)

若锤头与物料为了弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为0，根据动

量定理，可得：

221v m mv mv m += (3-1)

由上式可知， m

m m mv v +=12 式中 m ── 锤头折算到打击中心处的质量(kg)

m m ── 最大物料块的质量(kg)

综上所述， ()5.17.0→=m m m

但是，m 只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量的转动顺序和锤

头的转动惯量求得，

20

2

0r mr m = 式中 r ── 锤头打击中心到悬挂点的距离(m)

0r ── 锤头质心到悬挂点的距离 (m)

其中，最大物料质量m=ρ×v=3.63×153 =12251.25g=12.251Kg

(密度ρ取3.63g/cm 3 )

取m=m m =12.251≈12kg

第4章 800800?-φpc 锤式破碎机的主要结构设计

4.1锤头设计与计算

锤头是主要工作零件，其设计主要是指结构的设计。因为锤头的形状、质

量、材质与破碎机的生产能力有很大影响。尤其形状对质量的分布、材料的充

分利用有很大的影响。关于锤头 的结构设计及相关改进在专题中有较详细的论

述。总之，其形状、结构的设计，对于其工作能力，对整个机器的生产能力。

以及经济性等各方面有深远的影响。锤头形状大体分轻型、中型、重型。本型

号的锤式破碎机主要是设计中型的锤头。其形状如前面的图3-1所示。并有相

关的计算。

锤头材料的选择问题是很关键的问题。材料的选择取决于工作零件的工作状

况和要求。因为破碎机要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳钢锻

造或铸造，也可用高锰钢铸造。为了提高其耐磨性，采用高锰低合金钢，有的

在工作表面涂上一层硬质合金。有的采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰钢锤头提

高数倍。关于材料的选择问题，在专题部分：提高锤头的耐磨性研究中，有专

门的论述。就不详细介绍了。总之，锤头材料的选择，不仅关系到锤头的工作

寿命，机器的生产能力、生产效率，还关系到各方面的经济性。

4.2圆盘的结构设计与计算

根据设计的要求，每根销轴上需要有8个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，

一共需有9个圆盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另

一端用轴肩定位。所用的螺母为GB-812-85，这样每个圆盘均匀分布6个圆孔，

即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连

接，还有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。圆

盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因

为，该型号的破碎机，光凭其型号就可以知道，转子的直径为800mm ，所以，

圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨取做560 mm ，圆孔沿径向的距离也

是依据起承受载荷的能力和强度，尽可能取整数；圆孔的大小和锤头的圆孔的

大小近似相等即可。

圆盘是通过键与主轴相连接的，而随主轴高速回转的。所以结构中一定有键槽，其厚度也是满足强度要求、工作状况的。不宜过大。圆盘之间也是通过主轴的轴套隔开（其作用是，在高速回转时，保证圆盘的运动平稳，并使其轴向定位）。

圆盘的结构，如图4-1所示。

4.3主轴的设计及强度计算

通常轴的设计包括两个部分，一个是结构设计，一个是工作能力计算。后者主要是指强度计算。

主轴的结构设计根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造、工艺等方面的要求，合理确定出其结构和尺寸，轴的工作能力的计算不仅指轴的强度计算，还有刚度、稳定性等方面的计算，当然大多数情况下，只需要对轴的强度进行计算即可。因为其工作能力一般主要取决于轴的强度。此时只做强度

计算，以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应该进行刚度计算，防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴，还应该进行振动稳定性计算。以防止产生共振破坏。因此，对该破碎机的主轴来说，只需进行强度计算。