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1、本科毕业设计开题报告题 目：立轴冲击破碎机动力箱及落料腔的结构设计院（部）：机电工程学院专 业：机械工程及自动化班 级：机械091姓 名：张常亮学 号：2009071120指导教师：完成日期：2013年4月山东建筑大学毕业设计开题报告表班级：机械09、姓名：张常亮设计题目立轴冲击破碎机动力箱及落料腔的结构设计一、选题背景和意义经济的不断发展，社会的不断进步，自然砂却日益减少。现在越来越多的人 们要求在满足国民经济发展的同时，也要向着绿色环保之路发展。从而使得破碎 机的用途和使用范围越来越广，特别是立轴冲击式破碎机在工业和建筑上的应 用，也更加的明显和不可缺少。目前，立轴冲击式破碎机在工程领域，
2、是机制砂、垫层料、沥青混凝土和水 泥混凝土骨料的理想生产设备，立轴冲击式破碎机的性质是可以在各种矿石细破 设备中起着不可替代的作用，是目前最行之有效、实用可靠的碎石机械；在矿业 领域，立轴冲击式破碎机广泛地应用于磨矿前段工艺，它可以产生大量的粉矿， 减少高成本的磨矿负荷。改革开放40年以来，我国立轴冲击式破碎机行业引进、消化并吸收国外先 进技术，从产品开发由仿制型向自主创新型转变，经济的运行也由粗放型向效益 型转变；我国矿山机械行业在国际矿山工程建设中正在发挥越来越大的作用；在 我国基础工业和基础建设大发展的带动下，立轴冲击式破碎机市场需求旺盛，从 而促进了整个破碎机行业的技术进步，涌现了一批
3、具有自主知识产权的重大新产 品。立轴冲击式破碎机有以下优点，结构简单，造价低廉，运转平稳，高效节能， 叶轮及涡动破碎腔内的物料自衬大幅度减少了磨损件费用和维修工作量，有效地 解决了玻璃等原料破碎过程中的“铁污染”问题和钢渣破碎过程中的“卡钢”问 题，巧妙的内部气流自循环消除了粉尘弥散。社会的进步，对制砂行业也提出了新的要求和期望，所以，冲击式破碎机在 以后的发展创新上也要与时俱进。面向国家经济建设重大需求，企业要以科学发 展观为指导，实现国民经济可持续发展。本课题主要针对立轴冲击破碎机的动力箱和落料腔进行结构设计计算，主要 解决玄武岩的破碎问题，使一定密度的原料在经过破碎腔后获得一定的粒度，通
4、 过详细的设计计算完成冲击破碎机在工作效率和使用可靠性上的最优化。二、课题关键问题及难点关键问题：1、立轴冲击破碎机的总体结构设计；2、动力传递部分-主轴箱及落料腔部分的结构设计；3、主轴的精度要求设计：回转精度尽量高些，与转子的配合对中 性要好，寿命长。4、驱动电机的选择计算，转子回转速度：1400r/min-1800r/min； 其中：动力传递部分-主轴箱及落料腔部分的结构设计是本次 设计的重点难点。三、调研报告3.1破碎机的发展研究现状第一代的破碎机械是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相 继创造出来的。1806年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机，1858年美国的布 莱 克发明了
5、破碎岩石的颚式破碎机。1878年美国发展了具有连续破碎动作的旋回 破碎机其生产效率高于作间歇破碎动作的颚式破碎机，1895年美国的威廉发明能 耗较低的冲击式破碎机。美国人E.W.布莱克设计制造的世界上第一台颚式破碎 机。其结构形式为双肘板式简单摆动式颚式破碎机。由于颚式破碎机具有结构 简单、制造容易、工作可靠、维护方便体积和高度较小等优点。至今仍然被广 泛应用于破碎坚硬、中硬、软质矿石和各种物料如各种矿石、溶剂、炉渣、建筑 石料、大理石等。通常使用的颚式破碎机的破碎机46mm，而小型颚式破碎机 有时可达到10mm。大、中型破碎机的给料力度可达10002000mm其产品粒度可 达20250mm小
6、型破碎机和新型细碎用颚式破碎机所得产品可以更细一些。颚式 破碎机即可用于粗碎作业也可用于中、细作业。特别是被用于井下破碎作业和中、 小型移动式破碎装置。锤式破碎机的设计简单、工作可靠和能破碎坚硬物料等优 点而被广泛应用于选矿、建筑材料、硅酸盐和陶瓷等工业部门。到二十世纪八 十年代每小时破碎八百吨物料的大型颚式破碎机的给料粒度已达1800毫米左右。 我国破碎机械制造业总体规模已进入国际生产大国行列但总体竞争和发展后劲 仍无法与发达国家相抗衡目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要 依靠进口随着出口贸易磨擦的加大势必要受到国外竞争对手和供应商的制约。因 此破碎机械今后振兴发展的重心应放到基础
7、技术和基础部件上来提高主自开发 水平。大型机械设备其中锤式破碎机、破石机、颚式破碎机、大型磨粉机等设 备已经远销哥伦比亚、美国、沙特等地区取得了客户的好评特别是制砂机碎石机 设备得到了外商的大力赞赏。目前我国破碎制造行业市场非常广泛包括化工、矿 山、建筑、水利、冶金、煤矿、玻璃等各个行业。在中国最重要的应用领域是水 泥行业、铺路和矿山应用在这两个行业的破碎机各约占整个行业的30%左右。 目前国际上各国对破碎机的发展抱有较大期望同时也取得了一定的成效。尤其是 美国、日本、德国在破碎机的研究开发与利用已经达到了一个较高的水平。破碎 机广泛应用于资源开采、工程机械、城市建设、材料分解等多项领域涉及包
8、括化 工、矿山、建筑、水利、冶金、煤矿、玻璃等各个行业。国内近几年由于经济 的稳定快速发展、以及西部大开发的深入进行对破碎机的需求大量增加。另一方 面，随着国家继续扩大内需基础设施建设步伐的加大这就带动了破碎机的的蓬勃 发展。但是一定程度上我们对破碎机的研究开发与利用还远没有达到预期的效果 破碎技术的水平相对有限。为了进一步提高破碎水平生产出就有高质量和高技术 含量的破碎机尽快缩小与国外先进水平的差距我们不得不对破碎机进行更加深 入的研究。3.2立轴冲击式破碎机的现状和发展趋势立轴冲击式破碎机又称制砂机，是结合国内制砂生产方面的实际情况，研制 开发出具有国内、国际、领先水平的高效碎石设备。它广
9、泛适用于各种岩石、磨 料、耐火材料、水泥熟料、石英石、铁矿石、混凝土骨料等多种硬、脆物料的中 碎、细碎（制砂粒）。对建筑用砂、筑路用砂石优为适宜。由进料、分料器、涡 动破碎腔等七部分组成。近20年来立轴式冲击破碎机的生产厂家有了很大的发展。过去一直是供应 开矿石立轴式破碎技术的主要厂家，现在，提供这种设备的厂家有巍立公司，是 供应矿石一金属破碎机方面在国内、国际上较成功的一个厂家。由于研制出更好 的设备，设备得到改进。公司认为要增加其优点，最大限度地减少其在设计上的 不足，才能有效地促进对该项工作的支持。从目前我国经济发展状况可以看出，在城市化和工业化的进程中，对公路、 铁路、水利等重大基础设
10、施的投资不断加大，也必然会对立轴式冲击破碎机形成 刚性的需求，同时进一步推动立轴式冲击设备销量的上升。立轴式冲击破碎机在设计上与其它冲击设备一样依靠矿石与坚硬物体间突 然撞击，因此，它们与其它冲击破碎机有着共同的基本特点，其设计优于挤压式。 如果进料口足够大，沿自然界面对矿物进行破碎可获得很高的粒度破碎比，并能 生产出成形好的产品颗粒。采用自然破碎法来破碎铁矿可将其破碎成像黄金一样 的金属微粒。矿山破碎机械装备是矿石破碎生产的重要工具，是提高劳动生产率、降低破 碎成本、减轻劳动强度的重要手段。综观目前国内外物料破碎行业发展状况可知， 矿山破碎机械装备的发展趋势大致可分为三个方面：a. 向大型化
11、方向发展近年来，世界矿石破碎工业发展的动向之一是大型化。各国都在致力于开发 大型化的设备及其应用技术，因为大型破碎厂能降低生产成本，减少能耗，提高 劳动生产率，特别是日产5000t熟料的水泥厂经济效益特别显著。b. 向自动化方向发展破碎厂的自动化程度是衡量破碎工业现代化的标志之一，自动化技术的应用 利用提高主机产量和设备运转率，降低热耗，提高劳动生产率。c. 向节能化方向发展从生产工艺上看，这种能源消耗可分为两部分：一部分是消耗燃料多的熟料 烧成系统；一部分是消耗电能多的原料和熟料的粉磨系统。因此，各国都在积极 开发节能降耗的破碎成套设备。磨前破碎正是向节能方向发展的一个重要路口， 也正是破碎
12、设备发展的必经之路。3.3立轴冲击式破碎机的组成机构立轴式破碎机由筒体、转子、机盖附件、底座等部分组成，筒体由机壳、门、 隔板、反击板组成，各部件分别用焊接螺栓、螺钉连结成一体；转子由主轴、锤 架组成。锤架上偏心销轴将锤头分4排悬挂在锤架之间，为了防止锤架和锤头的 轴向窜动，锤架一端用轴套轴向固定，一端用止退垫圈和锁紧螺母固定，转子支 承在三个滚动轴承上，机壳内部有反击板，反击板磨损后可以更换，机盖与轴之 间漏灰现象严重，为了防止漏灰，设有轴封。主轴是破碎机支承转子的主要零件， 冲击力由它来承受。因此，要求主轴的材质具有较高的硬度和韧性，如用45钢。 主轴断面为圆形，锤架用36mm宽的平键与轴
13、连接，锤架是用来安装锤头的，但 破碎机在逆转时，锤架与物料接触，易造成磨损，所以选择的材料要具有一定的 耐磨性。该锤架的销轴孔都为6个孔，可以在销轴孔磨损后，把锤头安装在另一 个位置，在锤架中，上面一个圆盘用以减少偏心销轴的磨损程度。锤头的质量、 形状和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。锤头动能的大小与锤头质量成正 比，动能越大，即锤头质量越大，破碎效率愈高，但能耗佷大。因此，应根据不 同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。锤头耐磨性是其主要质量指标之一，提高 锤头的耐磨性，可以缩短破碎机的检修停车时间，就能大大的提高立轴式破碎机 的利用率和减少检修费用。机盖部件由机盖、滚动轴承、圆锥套、上轴承
14、盖、上密封环、圆螺母以及直 通式油杯组成，用螺栓连接在一起，轴承盖用于轴承的外圆定位，轴承盖内的内 油毡槽用以安装油毡起密封油的作用，轴承盖外面有凸起的环体，挡住外面的灰 尘进入轴承盖内，圆螺母和止退垫圈使轴承的内圈得以定位，上密封环挡住筒体 内的灰尘进入到机盖内，即采用迷宫密封来挡灰。轴承的润滑采用直通式油杯油 润滑，轴承间隙的调整可通过调整垫片得以实现。底座部件由支承套、滚动轴承、下轴承盖、下密封环、轴套、垫片、注油装 置、底座等组成，用螺栓连接在一起，底座用于整个转子轴的定位，支承套用来 支承两个滚动轴承和下轴承盖，调心滚子轴承主要用来承受轴向力，推力调心滚 子轴承主要承受径向力，在两个
15、轴承之间增加一块垫片，隔开两轴承以避免两轴 承直接接触，影响两轴承的寿命。上轴承盖用来定位，推力调心滚子轴承的外圈 定位，两轴承之间的垫片用于保证两轴承的内圈定位，轴承盖内毛毡用来保证润 滑油的密封，下轴承盖和下密封环组成的环形密封用来挡住筒体内的灰尘进入到 轴承中。进料口由法兰、钢板焊接而成，用螺栓连接在机盖上。出料口由法兰，钢板焊接而成，用螺栓连接在底座的加强筋上。机盖部分与筒体，筒体与底座均用螺栓连接在一起，转子与底座之间用轴承 来支承。3.4立轴冲击式破碎机的工作原理立轴式破碎机是利用高速运动的物料相互自行破碎及物料之间摩擦而粉碎， 适宜于特硬、中硬及磨蚀性物料的粗碎与细碎作业。立轴破
16、碎机工作时，矿石经 给料斗进入冲击破碎机内，分别通过分料器中心入料管进入叶轮，当物料进入高 速旋转的叶轮后，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数倍以至数百倍的重力加 速度，然后以每70100m/s的速度从叶轮流道抛射出去，首先与自由落体进入 涡动破碎腔内叶轮外侧的物料冲击而破碎，并一起冲击到涡动破碎腔内物料床层 上，被物料床层反弹斜向上冲刺到涡动破碎腔的顶部，又改变其运动方向，偏转 向下运动，从叶轮流道发射出来的物料形成连续的物料幕，这样，一块物料在涡 轮破碎腔内受到两次以至多次的冲击破碎作用。在整个破碎过程中，物料是相互 自行冲击而破碎，不与金属元件直接接触。由于从叶轮流道发射出去的物料斜向 圆周冲击，形成物料在涡动破碎腔内物料床层上的旋转运动，产生物料之间的涡 动磨碎作用，物料之间由于冲击摩擦而粉碎，被破碎的物料由排料口排出。四、方案论证4.
