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1、南昌航空大学科技学院学士学位论文11 绪论1.1 破碎机的发展现状及应用随着国内基本建设和国民经济的持续发展，我国的建设机械市场已经成为国际设备制造商关注的焦点，破碎机械行业也不例外，外资的进入，进一步加剧了市场的竞争程度，国内破碎机械企业要想在竞争的大潮中取得先机，其首要问题就是要提高现有破碎设备的质量和技术含量，尽快缩小与国外先进水平的差距，创造自己的品牌，争取市场主动。国内外破碎机械存在差距的原因很多，其中市场需求不同是造成差距的客观原因，由于国际市场上优秀的破碎设备制造商集中在欧美地区，那里大规模的基本建设阶段已过去，市场对砂石料的需求不多，且环保要求又高，势必形成砂石场高度集中以大规
2、模生产来实现环境保护，帮所需破碎设备规格大、自动化程试想高、机动性强。满足这样的市场需求发展的破碎设备与国内产品不大一样，而我们正处于大规模的基本建设时期，各地对砂石料的需求剧增，引起投资砂石场热，遍地开花的砂石场往往规模小，只求上马快、投资少，供不应求的市场使粗制滥造、技术水平低下、耗能高、污染环境严重的产品纷纷进入，而这些设备往往只能以低价来占领市场，因此与国际上先进水平差距明显。国际上专业的立轴冲击式破碎机制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不仅仅是硬质合金（碳化钨）和高铬铸铁。陶瓷材料不但可耐较高的温度，而且有特别好的抗腐蚀性，因而在带有相当温度的物料高速冲击时耐磨性能良好。国内的立轴
3、立轴冲击式破碎机目前采用硬质合金和高铬铸铁材料，质量不稳定，易腐蚀和磨损，且易被金属件击碎，由于砂石场使用的破碎设备国内外产品差距明显，故国内高端市场，如规模较大的砂石场仍是进口的设备占多数。因而近制就是测绘国外产品，以此作为更新换代的主要手段，技术进步甚慢。目前国内的破碎机械制造商无论国有企业还是民营企业，在科技开发上的投入不足是产品差距的主观原因，既缺乏科研手段（例如几乎没有一家制造商具备岩石实险室），又缺少先进技术支撑，自主产权的开发力量十分薄弱。尽管国内外破碎设备差距很大，但纵观国外的破碎设备制造商由于本土市场日渐缩小，生产成本高，纷纷开拓本国以外的市场，而且作为传统工业在资金、人才等
4、方面获得新的投入甚少，因此，近来年兼并重组频繁，这种局面给国内破碎机械制造商以很大的发展机遇，毕竟我国的制造成本较低，又有较好的重工业基础，通过引进国际上先进技术，产南昌航空大学科技学院学士学位论文2学科研投入，一定能克服技术上的差距，使我国的破碎设备产品更好的进入国内外市场。立轴锤式破碎机在吸收国内外先进技术和综合国内外同类破碎机技术，具有破碎效率高、破碎比大、磨损少、工作平稳、能耗低、维修方便等优点，是一种较理想的节能型破碎设备。 同时对主要技术参数进行优化设计研制成的新型细碎、粗磨产品，主要用于中、小型破碎水泥生料、熟料，用于建筑用砂、铁矿石、砂岩、石膏、煤矸石、块煤等其它中硬矿石的破碎
5、。具有破碎比大、能耗少、运转平稳、结构简单、操作维修方便等特点。它不仅适用于中等硬度脆性物料（如石灰石、水泥熟料、石膏、硫铁矿石、煤块等多种物料）的破碎，还适用于建材、化工、冶金、矿山、电力、煤炭等工业部门的原料破碎系统。1.2 破碎机和锤式破碎机的分类1.2.1 破碎机的分类（1）按破碎作业的粒度要求分为：中碎和细碎作业破碎机（2）按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机等。（3）锤式破碎机分类：单转子（单轴式）和双转子（双轴式）。1.2.2 锤式破碎机的分类（1）按回转轴数分为：单转子和双转子。（2）按转子的回转方向分：不可逆式和可逆
6、式。（3）按锤头的排列方式分：单排式和多排式。（4）按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。1.3 锤式破碎机的优缺点1.3.1 锤式破碎机的优点（1）构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。（2）生产率高，破碎比大（单转子式的破碎比可达 i=1015）,产品的粒度小而均匀，呈立方体，过度破碎现象少。南昌航空大学科技学院学士学位论文3（3）工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。1.3.2 锤式破碎机的缺点（1）主要工作部件，如：锤头、衬板、转子、圆盘等磨损较快。（2）破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。（3）含水量12%的物料，或较多的粘土，出料处易堵
7、塞使生产率下降，并增大能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。2 立轴锤式破碎机的工作原理及破碎实质2.1 立轴锤式破碎机的工作原理立轴上设置有多层锤头，由进料斗进来的物料利用物料自重均匀喂入，在自由坠落过程中，首先被上层高速运行的锤头冲击，物料被击向反击板，反击板再将物料反弹向锤头，随物料的自重向锤头与反击板之间冲撞，物料与物料之间的冲撞，使物料粉碎，被粉碎的物料由底部出料斗排出机外。2.2 立轴锤式破碎机的破碎实质2.2.1 破碎的目的和意义（1）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
8、，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。（2）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
9、着重要作用。2.2.2 破碎过程实质破碎过程，必须是外力对被破碎物料做功，克服它内部质点间的内聚力，才能南昌航空大学科技学院学士学位论文4发生破碎。当外力对其做功，使它破碎时，物料的潜能也因功的转化而增加。因此，功率消耗理论实质上就是阐明破碎过程的输入功与破碎前后物料的潜能变化之间的关系。为了寻找这种能耗规律和减小能耗的途径。许多学者从不同的角度提供了若干个不同形式的破碎功耗学说。目前公认的有：面积学说，体积学说等。3 立轴锤式破碎机总体及主要参数设计3.1 型号 LPX6 锤式破碎机总体方案设计本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式的电动机下置式立轴锤式破碎机，型号为 LPX6 500。立轴锤
10、式破碎机由上盖、机壳、立轴转子、底座和传动装置组成。上盖一侧上面设有喂料口（进料斗），中间设有转子轴承座。机壳内装有可拆换的反击板，中心立轴转子安装有数排对称布置的打击锤头，传动装置由异步电动机、电机机座、张紧机构及传动机构构成，同立轴转子相连，底座下部设有出料口及料斗。破碎腔里面的破碎机构采用单转子多排锤可逆式，单转子即一根主轴，多排锤头通过连接装置固定在主轴上，锤头交错布置。而且锤头的回转采用可逆式，这样能够在锤头遇到大的破碎阻力时，锤头向相反的方向转动，减轻主轴的承载负荷，保护主轴不被损坏。里面的破碎衬板通过螺栓连接固定在筒体上。筒体和破碎机构固定在底架上。给定的原始条件及数据：（1）设
11、计电动机下置式立轴锤式破碎机，该破碎机可以将尺寸小于200200150 的脆性建筑垃圾粉碎成尺寸小于 888 的碎块。（2）电动机下置式立轴锤式破碎机设计；采用甩锤式结构，结合可更换破碎板工作；产量为每小时 6 吨。（3）共用 9 只甩锤，每只约 7kg,转速为 750（rpm） ，旋转直径为 500mm,启动时间为 15 秒。根据给定的数据和条件，本次所采用的设计方案是电动机下置式锤式破碎机，它通过带轮和皮带将电动机的转矩传递给主轴，从而带动锤头旋转，来破碎物料。南昌航空大学科技学院学士学位论文5电动机下置式锤式破碎机的结构示意图如下：电动机下置式锤式破碎机结构示意图1.机壳有进料斗、上压盖
12、、上筒体、下筒体、出料斗组成，各部分通过螺栓连接。上部的进料斗采用对称的双口进料，这样可以在物料进入破碎腔时，更多的物料进行碰撞而破碎，减少了物料的粒度，从而也减轻了锤头的工作量，减轻主轴的承载负荷，降低了电动机的功率。下面的出料口采用单个出料口，使在卸料的过程中，大块的物料能够再次破碎降低粒度。2.转子由主轴、连接盘、螺栓等组成。连接盘上开有三个均匀分布的螺栓孔，锤头通过螺栓、连接盘悬挂起来，连接盘中间通过套筒分开。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. 锤头是主要的工作部件。其质量、形状、和材质对
13、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。5.筛板上的筛条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，合格的产品通过筛缝排出。筛条多为一组尺寸相等的钢条。安装时，插入上压盖和下筒体上的凹槽。筛条用焊接的方法焊接在筛条架上。6.由于破碎机的传动不需要严格的传动比，且根据它的破碎特点，采用带式传动。利用带轮和传动带（v 带）间的摩擦将动力源(电动机)的动力传递给破碎机的主轴，带动锤头进行破碎。采用带式传动，能缓和载荷冲击吸震，运动平稳，无噪声;价格便宜；能够实现长距离的传动。最重要的是在破碎机过载时将引起带在带轮上打滑，从而保护了主轴不
14、被破坏。3.2 电动机下置式锤式破碎机主要参数的设计计算3.2.1 电动机功率的计算南昌航空大学科技学院学士学位论文6根据给定的已知条件：转速为 750（rpm），旋转直径为 500mm,启动时间15 秒。由公式: 3.1478.5600nrads式中 n-转子的转速 （r.p.m）根据角加速度： 278.5/5.3/1dradsradstt - 启动时间 （s）求得的加速度为： 220.25.3/1.3/tarmradsmsr - 转子的旋转半径 （mm）主轴上受到的力： 791.37.6FmakgKNm- 锤头的质量 （kg）扭矩为： 73.60.2518.34TFrKNmKNG由此计算出
15、的功率： 018.71.469595nP kw式中 - 总的传动效率0123- 带的传动效率 0.92 0.97 取 0.951 - 滚子轴承的传动效率 取 0.992- 圆锥滚子轴承的传动效率 取 0.983南昌航空大学科技学院学士学位论文70.950.980.2则轴的功率为： 03.61.45.36PKkw式中 - 破碎机的安全系数0123- 轴承的载荷系数 1.8 3.01K - 带的工况 2 21.5K- 轴承的载荷系数 1.8 3.03由1表 12-1 中查得：电动机的型号是 Y 132M-4,额定功率为 5.5kw，满载转速时 1440 ，质量minr是 81kg。3.3 LPX6 电动机下置式锤式破碎机结构参数设计计算3.3.1 转子的直径和长度已知条件：转子的旋转直径是 500mm；转子的长度计算如下：因为该破碎机是用来破碎建筑垃圾的，查得水泥混凝土的密度是 1.8 2.45。由公式：3tm vVtq式中
