熟料破碎机工作装置结构设计论文(编辑修改稿)

熟料破碎机工作装置结构设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 8 页 共 68 页 熟料破碎机的功能 熟料 破碎机用于破碎各种中硬且磨蚀性弱的物料。 其物料的抗压强度不超过100MPa，含水率小于 15%。 被破碎物料为 水泥熟料、 煤、盐、白垩、石膏、砖瓦、石灰石等。 还用于破碎纤维结构、弹性和韧性较强的碎木头、纸张或破碎石棉水泥的废料以回收石棉纤维等等。 熟料破碎机的组成和原理 熟料破碎机属于 锤式破碎机 中的一种。 熟料 破碎机不仅可用于破碎生产 线，也可在选矿生产线中替代圆锥式破碎机。 熟料 破碎机的主要工作部件为带有锤子（又称锤头）的转子。 转子由主轴、 锤 盘、 锤轴 和锤 头 组成。 电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。 物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而 破 碎。 在转子下部，设有筛板、 破 碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级 阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨 ， 最后通过筛板排出机外。 图 熟料破碎机的优点 (1) 结构新颖、独 特、运转平稳。 (2) 能量消耗小、 生产能力 高、破碎比大 （一般为 1025，高者达 50）。 (3) 设备体积小，操作简便、安装和维修方便。 (4) 具有整形功能、产品呈立方状，堆积密度大。 (5) 生产过程中，石料能形成保护底层，机身无磨损，经久耐用。 仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 9 页 共 68 页 (6) 少量易磨损件用特硬耐磨材质制成，体积小、重量轻、便于更换配件。 破碎过程分析 熟料破碎机机的概述：熟料破碎机是利用高速旋转的锤头冲击物料，使其沿物料的自然裂隙、层理面和节理面等脆弱部分而破碎的破碎机械。 熟料破碎机按其破碎作用的方式可以分为两类： 一类是高速机械式破碎机，依靠高速旋转的工件（棒或锤等）冲击或打击颗粒，使其破碎，第二类是气流磨，利用高速气流或过热蒸汽使颗粒加速、相互冲击、碰撞或与器壁冲击碰撞而被破碎 设两个质量分别为 1m 、 2m 的颗粒，碰撞前后的速度分别为 1u 、 1v 和 2u 、 2v 根据力学原理有 ： 1111 umvm  =0pdt 2222 umvm  = 0pdt 式中： P冲击力。 由上面两式可得： )()( 222111 uvmvum  在碰撞时，碰撞的颗粒因受到压缩的作用要产生变形。 对于理想的弹性体，它们最初变形是不损失能量；对于理想的刚性体，则要损失能量。 对于脆性物料（大多数矿物是脆性物料），可以说碰撞的能量几乎都损失了，这一能量损失正是颗粒破碎的原因。 如果碰撞的能量超过了破碎的能量，颗粒将被破碎。 碰撞中的能量或者破碎能可以通过以下公式来计算，设计冲击碰撞后，两个颗粒具有相同的速度 u，则有： 212211 mm umvmu  碰撞后，两颗粒的动能为： 221 )(21 ummW u  碰撞前的动能为： 2122111 2121 umvmW  能量损失，即破碎能为： 2 )(21121211 uvmm mmWWW n  仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 10 页 共 68 页 这里，旋转叶轮的质量相对于颗粒可视为无限大（ 1m = ），且被破碎颗粒的冲击前的速度相对于高速旋转叶轮来说可视为 0（即 1u =0） ,则 21221 vmW  如前所述，颗粒的相对速度决定破碎能，矿物破碎的速度可通过下式来计算：Emmv 221 22  式中： E杨氏模量； σ 破碎或破碎强度； δ 颗粒的密度； m颗粒的质量。 由上式 得： Ev  引进材料中声速的通用公式Ea，得到： Eav  由上式说明，能够导致颗粒破碎的冲击速度似乎与颗粒的大小无关。 但是，实际情况是，颗粒的强度随颗粒粒度的减小而增大，因此粒度减小后，颗粒中的缺陷减少，这一点在破碎中尤为重要。 通过以上分析可知在破碎过程中，随着破碎进程的深入，破碎粒度缺陷的减小，单位物料的破碎能耗在不断增加。 因此分级破碎不仅合理利用了破碎空间，而且由于转子不同的线速 度还可加速破碎效率。 仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 11 页 共 68 页 4 基本结构尺寸的确定 熟料破碎机的总体设计 选择电动机 （ 1） 电动机功率的确定 功率的计算主要根据破碎能耗类比计算得来的。 破碎物料时，破碎工具对颗粒物料施力，当作用力超过颗粒之间的结合力时，导致破碎。 外力做的功称为破碎能耗。 外力做的功主要消耗于以下几方面： ① 破碎机械传动中的能耗； ② 颗粒在破碎发生之前的变形能； ③ 破碎产品新增表面积的表面能； ④ 颗粒表面结构发生变化所消耗的能，如错位产生表面活性点，表面形成无定性层或氧化物层； ⑤ 晶体结构变化所消耗的能； ⑥ 磨矿介质之间的摩擦、振动及其它能耗。 根据本设计的要求，利用表面积假说，破碎重量的能耗为： )11(0 DdkU  () )11(0 DdkU  = 105 (115 1030 ) 103 = 108 (J) 式中： k0 物料的 破 碎能耗； 以＃ 325号水泥为例，属于中硬物料， k0取 105J/kg。 所以破碎功率可以近似计算，由 公式： W= U得 () W= 8 40 96 10 10U =（ kw） 同时，根据相似的锤式破碎机的功率计算式为： brnkLDkP 20 () 式中： 0k —— 系数，对于大型破碎机 0k =～ ,中型破碎机 0k 取 0k =,小型破碎机取 0k =。 D 转子直径（ m）； rL 转子长度（ m）； 仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 12 页 共 68 页 n 转子转速（ r/min）。 2 3 2( 0 . 1 5 0 . 2 ) 0 . 1 5 ( 1 0 3 0 1 0 ) 2 9 4 2 . 0 1 0 5 . 3rbP D L n k        （ Kw） 查阅同类已经生产的产品，其功率一般取 110kw,故取电动机的功率为 110kw。 （ 2） 根据破碎机的特点和工作环境，选取 YR315L28(IP44)型三相异步电动机 额定功率： 110kw 满载转 速： 115r/min 堵转转矩： m 最大转矩： m 质量： 1210kg YR 系列（ IP 44）三相封闭式绕线转子异步电动机的特点及应用：具有起动转矩高、启动电流小的优点，由于其结构型式为封闭式，因此可以在尘土飞扬、水土飞溅的环境中使用，在比较潮湿及有轻微腐蚀性气体的环境中也较防护性为佳。 非常适用于冶金矿山、水泥生产设备。 确定传动方案 根据熟料破碎机的功能要求，和以往的设计经验，传动方式选择带传动。 图 41为熟料破碎机 带传动 的机构简图。 图 41 熟料破碎机 带 传动机构简图 带传动的优缺点： 1）适合于中心距较大的传动； 2）能缓和载荷冲击；运行平稳，无噪声； 3）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏；（具有过载保护作用）； 4）结构简单，成本低廉； 5）传动外廓尺寸较大； 6）需要张紧装置； 7）传动效率较低； 8）不能保持准确的传动比； 仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 13 页 共 68 页 9）带的寿命较短。 转子转速的理论值 图 转 子 转子的结构参数主要有转子直径 D和长度 L。 其直径一般根据物料的尺寸来确定。 通常转子直径与给料块尺寸之比为 ～ 5。 大型破碎机取较小的比值。 转子的长度值视破碎机的生产能力而定。 一般取转子直径与长度之比 D／ L=～ 2，物料抗，物料抗冲击力较大时应选取较大的比值。 熟料破碎机的规格也用 D/L确定。 转子的转速是破碎机的重要工作参数，影响破碎机的破碎效率和生产能力。 转子的速度 n=60vD () 式中 v—— 转子的圆周速度， m/s。 转子的圆周速可以根据待破碎物料的性质，按式 ()计算 35/6nvgv E бг () 式中 g—— 重力加速度， m/s2； y—— 物料密度，取 y= kg/m； б —— 物料的抗压强度，取 =  Pa； E—— 物料的弹性模量， E= 10 Pa。 由于式 ()没有反映出破碎比和锤头质量这 2个因素，所以按上式计算的转子圆周速度只能作为选取时参考。 目前锤式破碎机的 转子圆周速度为 18～ 70m/s。 一般中小型破碎机的转速为 750～ 1 500 r/min；圆周速度为 25～ 70 m/s；大型破碎机的转速为 200～ 350 r/min；转子的圆周速度为 18～ 25 m/s。 速度愈高，破碎产生的粒度愈小，锤头及衬板、蓖条的磨损越大，功率消耗也随之增加。 从设备制造角度来看，高转速对机器零部件的加工、安装精度要求也随之增高，而且锤头磨损与转子圆周速度成正比，所以在满足产品粒度要求的情况下，转子圆周速度应选取偏低仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 14 页 共 68 页 值。 转子速度直接影响着物料 破 碎效果，在设计过程中要充分考虑物料性质、 破 碎形 式等方面的影响，参考已有设计经验，在 保证 高效 、 低能耗要求的前提下， 综合以上因素 主轴 转子的 转速设计为 294r/min。 设计破碎转子的直径与长度 破碎转子的圆周速度对破碎机的生产能力，产品细度，破碎比的大小起着绝对性的作用。 实践证明，随着转子圆周速度的提高，生产能力和破碎比都显著提高，产品粒度也向着细化的方向发展，其中，进料块度大的细度变化显著。 但随着转子的速度的增大，功率消耗也增加，破碎块的磨损也增加。 在熟料破碎时，一般圆周速度为 15～ 30m/s，由此，可取破碎转子即破碎盘的圆周线速度为 15m/s。 由 V = 60Dn () 1V =15m/s 时 1D = nv160 =60 15294 = 2V =30m/s时 2D = nv260 ==6030294 = 由此可知：破碎盘的直径范围为 ～ 因此，根据设计尺寸需要取破碎转子直径为 1030mm。 圆周速度（即锤缘线速度）取 16m/s，符合熟料破碎机的设计要求和尺寸要求。 料口尺寸的设计 根据需要破碎的熟料尺寸 和熟料破碎机的工作能力而定，进料口装配 上法兰，由于本台熟料破碎机为水泥生产线上的其中一台设备，因此生产线中的熟料破碎机的上台设备和熟料破碎机中有管道和熟料破碎机的接口处的法兰连接。 其尺寸为4935mmx2424mm。 仅供参考，支持原创，鄙视抄袭。 毕 业 设 计 第 15 页 共 68 页 5 熟料破碎机工作部分零件设计 破碎 锤头 的 设计 锤头 作用和常用形式 锤头是锤式破碎机的主要工作零件。 锤头的质量、形状和材质对破碎机的生产能力有很大影响。 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，能耗也愈大。 锤头的常用形式如图 所示 图 图中的 (a)、 (b)、 (c)是轻型锤头，质量通常为 － 15kg，多用来破碎粒度为100－ 200mm 的软质和中等硬度物料，其中（ a）、（ b）两种两端带空，磨损后可以调换使用 4 次，而 (c)只能调换使用 2次。 图中的 (d)为中型锤头，质量为 30－ 60kg，用来破碎 8001000mm 的中等硬度物料。 图中的 (e)和 (f)是重型锤头，质量为 50－120kg，主要用来破碎大块坚硬物料。 本型号的锤式破碎机主要是设计中型的锤头。