毕业设计论文破碎机设计

1 绪论1.1选题的目的和意义中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。

煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。

然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和S02排放量分别占80%和90% ，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。

全国己有62.3%的城市S02年平均浓度超过国家二级标准，日平排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土均浓度超过国家三级标准。

S02面积的40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。

大气中的S02的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产量算，每年约有1亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离—也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。

其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。

近三年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。

由此造成的损失每年数亿人民币。

为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机的价格是国内同类价格的6-8倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。

因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。

1.2 破碎机概述1.2.1 破碎的目的固体物料在外力的作用下克服物料的内聚力．使大颗粒破碎成小颗粒的过程称为粉碎。

物料粉碎由破碎机和粉磨机来完成，粉碎的目的有如下：(1) 均化随着粉碎的进行，物料的总表面积不断增加。

因此大颗粒物料碎裂成细粉状态，这样才可能使几种不同固体物料（主要是化学成分不同）的混合，得到良好的均匀效果。

(2) 选矿（解离）随着矿产资源的开发利用，原矿品位日趋降低，为了取得原矿中的有效成分，需要大量矿石经过选矿加工后才能利用，而且人选矿石中难选矿石愈来愈多。

矿石中有用成分同杂质紧密地结合在一起，为使矿石中有效成分解离。

只有将其充分破碎。

经过选矿才能将有用成分同杂质分开，并剥除杂质，得到较纯净的精矿。

由于工业的发展，要求矿石综合回收的元索越来越多，对矿石的粉碎要求也更具体，对粉碎机械的要求也更高。

(3) 粒度分布在工业生产中，由于具体的生产工艺要求，对固体原料有较严格的粒度要求，粉碎机械必须满足其产品粒度。

(4) 使物料的比表面积增加比表面是单位质量或体积的物料的表面积，物料的粒度越小。

其比表面积越大，增加物料的比表面积可使物料同周围介质的接触面积增大，从而反应速度加快。

例如．催化剂的接触反应，固体燃料的燃烧与气，物料的溶解，吸附与干燥，以及在化工上利用粉末颗粒流化床的大接触面积来强化传质与传热等。

1.2.2 齿辊破碎机的特点和分类常见的破碎机主要有鄂式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机和齿辊破碎机等。

齿辊破碎机是一种传统的破碎机械，它的主要破碎作用是劈碎，同其它类型的破碎机相比，这种破碎机的特点：(1)破碎过程的能量消耗小；(2)过粉碎（粉化）程度小，破碎的产物多呈立方体；(3)结构简单，工作可靠，维护与检修方便；成本低廉。

基于以上优点，齿辊破碎机在许多工业部门都有应用，特别在选煤厂应用得更多。

齿辊破碎机是破碎烟煤、无类煤（含矸石量少）和页岩的主要设备，主要用于原煤的粗碎（产品粒度在50mm以上）和中碎（产品粒度在25-6mm）。

双齿辊破碎机的工作机构（图1）主要是转动的两个圆齿辊，旋转的圆辊面上有齿、棱和槽。

物料被齿面辊带到破碎空间后，因受到两齿辊的劈碎作用（主要破碎方法）而破碎，经过破碎的物料经下面排料口排出。

齿辊破碎机按齿辊数目可分为单齿辊破碎机、双齿辊破碎机和多齿辊破碎机。

生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。

在选煤厂中应用的单齿辊破碎机都采用较长的辊齿，故主要适用于粗碎；双齿辊破碎机的辊齿一般较短，适用于中碎；四齿辊破碎机适用于中碎。

1.2.3 齿辊破碎机的工作原理两个破碎辊在传动装置的驱动下相向转动，固定辊1支承在固定轴承2上。

移动辊3支承在移动轴承4上，安全装置5(弹簧保护装置或液压缸保险装置)顶住活动轴承，并用定位垫块6调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。

物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出(见图1.1)。

破碎后的粒度一般控制为80～120 mm。

图1.1 齿辊破碎机工作原理示意图１．固定辊２．固定轴承３．移动辊４．移动轴承５．安全装置６．定位垫块1.2.4 双齿辊破碎机的基本构造图1.2是传统式双齿辊破碎机的构造示意图。

它是由一对齿辊、两对外啮合齿轮、弹簧保险装置、机架及胶带轮等部件所组成。

机架1是由型钢焊接而成的结构件，固定齿辊2安装在机架的固定轴承3上。

可动齿辊4装在可动轴承5上，可动轴承可以在固定于机架上的轴承座6上滑动，利用弹簧7将可动轴承压紧。

电动机通过胶带轮8和传动齿轮9及10使固定齿辊转动，利用长齿齿轮11带动可动齿辊，使其与固定齿辊作相对转动。

破碎物料从上方给入，经齿辊破碎后从下方排出。

图1.2 双齿辊破碎机1—机架；2—固定齿辊；3—固定轴承；4—可动齿辊；5—可动轴承；6—轴承座；7—弹簧；8—胶带轮；9、10—传动齿轮；11—长齿齿轮1.2.5 齿辊破碎机的主要部件(1) 齿辊齿辊的构造通常有两种型式：一是在铸铁芯上套有用高锰钢铸成的齿圈，两端用螺栓紧固，另一种是由高锰钢铸成的弓形齿板，装配在多边形截面的铸铁轴毂上，齿辊结构可靠，但检修不方便，当更换齿圈时必须把辊子提升，以便把每个齿圈单独分解下来；第二种型式的齿辊制造和装配都方便，磨损后易于更换，若轮毂造成整体，则齿板与多边形表面接合处面积较大，接合更牢固。

目前，国产单齿辊和双齿辊破碎机多采用第二种型式。

辊齿的型式有如下几种：鹰嘴式、标抢式、刀刃式和矩形带式。

粗碎时大部分采用鹰嘴式，齿的高度为70－110mm。

长、短齿一起配合使用，长齿用以破碎特大块，大块进入内腔后，再用短齿进一步破碎，单齿辊破碎机的破碎过程基本上是这样进行的。

中碎时鹰嘴式和标枪式都可使用，齿的高度最低为40mm。

刀刃式使用得不多。

矩形带式主要是用在四齿辊破碎机上。

(2) 传动装置单齿辊和双齿辊破碎机的转速有快速和慢速两种。

为了减少煤粉过多，现在一般使用慢速，齿辊的圆周速度约为1.2－1.9 m/s(25－30 r/min)；那些粉煤对工艺影响不大的，采用快速2.8－4.7 m/s。

快速传动装置简单，采用三角胶带轮减速即可。

慢速传动装置较复杂，一般采用三角胶带轮和齿轮两级减速。

由于齿辊破碎机的运转速度低，所以传动轴和主轴都采用滑动轴承。

在双齿辊破碎机中，为了不使辊齿相碰而损坏，两个齿辊应当同步地相对回转；为了使两齿辊有±10mm相对位移时仍能正常咬合传动，两齿辊间的传动齿轮要采用特制的长齿齿轮。

目前开始出现一些不用长齿齿轮的双齿辊破碎机，有的破碎机采用万向铰链联轴器传动，或者采用一种专用小齿轮传动，都能达到两齿辊有一定位移时仍能正常啮合的目的。

(3) 保险装置单、双齿辊破碎机设有弹簧保险装置。

双齿辊破碎机的保险作用是靠压在可动辊子上的弹簧来实现的，当过大块物料或硬质物料落到破碎腔中不能被轧碎时，齿辊受力变大，可动齿辊能够向外移动，使保险弹簧的压缩量增加，增大可动齿辊与固定齿辊的距离，将不能破碎的物料排出。

然后借弹簧的恢复力再使可动齿辊回到原来的位置，起到保险作用。

齿辊破碎机还有用销子保险装置的。

1.3 齿辊破碎机的发展状况破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。

在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。

从经济角度来讲，在选矿厂，破碎与磨碎作业的生产费用占全部选矿费用的40%以上，设备投资占总投资的60%左右M。

从能源与环保角度讲，破碎作业要消耗巨大的能量，物料破碎过程中由于作业中产生发声、振动、摩擦、粉尘等，使能源大量消耗，作业环境严重污染。

因而多年来国内外的界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程，从理论研究到新产品研制(包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程，以求达到节约投资、低耗能、少污染、高效率、过粉碎量小、产品粒度均匀并满足与之相配套的新设备、新技术系统的工艺要求。

煤矿是破碎机应用最广泛的行业，露天煤矿的原煤破碎和选煤厂入厂原料的预处理都离不开破碎设备。

由于煤炭属中硬岩石并具脆性以及破碎技术经过长期的发展，所采用的破碎设备包括:鄂式破碎机、旋转式破碎机、锤式和环锤式破碎机、反击式破碎机、选择性破碎机、齿辊式破碎机等。

最近10多年来，破碎技术取得了较重大的进展，随着人们对破碎过程认识的不断深入，新的破碎方法和破碎设备不断涌现，各国不断把新工艺、新技术、新材料用于自己的破碎机工业，产品可靠性不断提高，在产品的耐磨损、减少过粉碎量、严格控制碎后产品的粒度等方面都取得了有效的进展。

特别是煤用齿辊式破碎机以其制造简单、维修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和经久耐用等优点，无论是从产品的结构、技术性能还是工业应用都成为煤用破碎机的佼佼者。

1.3.1 1990年以前的齿辊式破碎机9O年代前，齿辊式破碎机的技术存在不能严格控制碎后产品粒度、碎后产品过粉碎量大、机体受到的冲击载荷较大、破碎齿易损坏、整体噪声大、维修量大等缺点。

如为了防止入料中的杂木、铁器、矸石、岩石等硬物料损坏破碎齿，在单齿辊破碎机的破碎板下端装有拉力弹簧，在双齿辊破碎机一破碎辊的两端装有压缩弹簧，目的是当大块物料或坚硬物料落到破碎腔不能被破碎时破碎板或齿辊受力增大，从而压缩弹簧增大破碎腔的排料问隙，以便排出硬物。

然后借弹簧的恢复力使可动破碎板或齿辊回到原来的位置。

如此便不能严格控制碎后产品的粒度。

1987午原兖州煤矿设计院在消化吸收美国雷克斯诺德(REXNORD)公司生产的阿拉克36DAM型破碎机的基础上，设计出的4PGC-380／350×1000型齿辊式破碎机是当时技术上较为先进的破碎机。