1、 毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 双辊塑料破碎机设计 一、前言 随着经济的发展，环境与资源的矛盾日益突出，已成为制约经济发展的瓶颈。众所周知，塑料原料是由石油提炼出的化工产品，但石油又是一种不可再生资源，面对石油即将被开采完的危机，现在各国都在努力开发新能源来应付能源危机。因此通过废旧塑料的循环运用，一方面即减少了新能源的开采，另一方面又减少了废物对环境的污染，而且从替代角度来看，再生塑料相当于石油再生。因此在适应客观需求的前提下，再生塑料市场也被越来越多的国家所重视。 20 世纪 50 年 代以来，塑料工业在原料、生产、加工、研究等方面都进人了新阶段，其应用领域也迅速扩大，并逐渐成
2、为在国民经济中与钢铁、木材、水泥并驾齐驱的重要材料。塑料材料被广泛地应用于包装、电气、建筑、医学、日用品、汽车、航天航空等各个领域，普及程度逐年提高，已经深人人类生活和生产的各个方面，市场前景广阔，是推动社会生产力发展的新型材料 。 然而，在塑料制品工业蓬勃发展的同时，如此大规模地生产和使用塑料制品，必然会伴随大量废弃塑料的产生。 2000 年美国生产塑料 3500 余万 t，同年废弃塑料高达 1700 万 t(约占塑料年产量的 48%）；英国 2-年塑料消费量为 470万 t，而同年塑料废弃物高达 300 万 t(约占塑料年产量 63%）；西欧国家 2003 年塑料消费量为 2500 万 t
3、 左右，而废弃塑料量为 1600万 t（约占塑料年产量 64%）。 2007 年我国 回收 废塑料 总量就已达 1480 多万 t。因此，如何有效地进行废弃塑料的回收再利用，是摆在人们面前的一项重要课题。 大多数塑料化学性能稳定，在自然界中难以降解，所以塑料废弃物造成的污染也十分严重，同时也是很大的浪费。所以不管从经济效益还是环境效益来说，废旧塑料的回收都有很大的意义 2。 现如今处理废弃塑料的方法主要采用焚烧、填埋和回收再利用三种方法。 废塑料直接进行焚烧处理，将给环境造成严重的二次污染。塑料焚烧时，不但产生大量黑烟，而且会产生二恶英 迄今为止毒性最大的一类物质。二恶英进入土壤中，至少需 1
4、5个月才能逐渐分解，它会危害植物及农作物；二恶英对动 物的肝脏及脑有严重的损害作用。焚烧垃圾排放出的二恶英对环境的污染，已经成为全世界关注的一个极敏感的问题。 塑料若用填埋的方法处理，对环境的危害也同样严重。塑料垃圾填埋侵占有限耕地 ,严重浪费国土资源。二是塑料垃圾填埋后经久不腐 ,殆害未来。耐腐蚀抗细菌本是塑料制品的一大优点 ,但它们成为垃圾后却成为科学家们头痛的难题 ,在无空气无光照的情况下 ,微生物难以分解有机物 ,塑料垃圾在填埋中需 200年后方能分解殆尽。三是填埋后塑料垃圾经雨水长期冲刷 ,使大量有害物质带入人类的生活环境 ,造成对子孙后代的危害。由上述所见 ,采用填埋 法处理塑料垃
5、圾对环境的污染是一种长期效应 ,在实际处置中应避免使用这类方法 3。 中国塑料行业的发展不可避免地要面对使用后塑料合理处置的问题，与其它材料一样，如果处理不善会给环境带来负面效应。水泥和木材是不可再生或再生价值不大的材料，塑料是回收价值较大并且能够再生利用的材料，尤其在我们这样资源紧缺、人口众多的国家，循环经济和环境保护与国家的可持续发展战略息息相关，已得到国家和社会普遍关注。塑料是现代经济发展中可实现“减量化、再利用、资源化”的重要材料，其生产、加工成型是无污染排放、低消耗、高效率的过程，绝大 部分塑料使用后能够被回收再利用，是典型的资源节约型环境友好材料。 在中国塑料消费量不断增长的情况下
6、，塑料废弃物的合理处置对环境保护及资源再生方面的作用和影响日趋突出，作为一个新兴产业其行业规模正在不断发展壮大，对我国经济、社会持续健康发展具有重要现实意义。塑料与环境关系问题及塑料再生利用已成为全社会关注的热点，在当今构建和谐社会、环保节约型社会、重视环境保护和资源再生的政策环境下更应引起高度的重视。 再生塑料首选的处置方式是物理机械式回收由于热塑性塑料具有可塑性和能重复利用的特点，其循环利用能有效地减少资源 浪费和促进环境保护。中国再生塑料的回收利用处置方式主要是物理机械式回收再利用，即经回收、集中后进行分类、清洗净化、粉碎或造粒处理后，作为初级原料循环使用。 目前在全球，塑料再生利用仍以
7、物理机械式回收为主，也是首选方式。这种回收方式不仅使再生塑料有效地回收利用以实现资源再生和对环境无害处置，还可以经过改性技术提高其物理机械性能，拓展其应用途径。再生塑料的质量决定了塑料能够被再生料替代的程度，“高质量”的再生塑料能够在同类型的应用中充分被再利用，“低质量”的再生塑料只能被“低级回收”应用到相应的产品中去。 所以 利用塑料破碎机来对废弃塑料的粉碎具有很重要的的意义 9。 二、国内外研究概况 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
8、，势必形成砂石场高度集中以大规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
9、速冲击时耐磨性能良好。国内的立轴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。 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技术和基础部件上来，提高自主开发水平。 破碎机应用市场非常广泛，包括化工、矿山、建筑等各个行业。在中国最重要的应用领域是
10、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。 破碎机发展前景良好：一、破碎机的更新换代。由于小型破碎机的寿命仅为三五年，每年国内更换的破碎机约为破碎机需求总量的 20%，即使这样国内还有很多碎石机在超龄运转，国内破碎机整体趋于老化，更大规模的更新换代只是时间问题；二、中国经济的稳定快速发展， 2004年 GDP 增长超过 9%。筑路水泥等基础设施建设的发展必然拉动破碎机行业的增长。三、西部大开发引发了对破碎机的大量需求。随着国家继续扩大内需，基础设施建设步伐的加大，这就带动了破碎机行业的的蓬勃发展，因为它是一切原料的来源，没有 了破碎机可想而知那样的生产力是多
11、么的不敢恭为。 让我们从世界的角度看下破碎机行业预测分析：继 2006年两位数字的高增长率之后，根据美国设备制造商协会 (AEM)年度预测调查，破碎机设备制造商预计 2007年全行业将会呈现小幅增长的态势。这种涨势会漫延到美国、加拿大以及世界各地的市场。他们预计美国破碎机设备全行业 2006年的销售额将会比 2005年增长 11.2%。到 2006年底，加拿大的贸易量将增长 12.7%。世界其他市场的销售预计将增长 10.9%。对于 2007年，调查参与者预计美国的销售将增长 3.9%，加拿大将增 长 5.0%，而世界其他市场的增长预计为 6.4%。 随着国内基本建设和国民经济的持续发展，我国
12、的建设机械市场已经成为国际设备制造商关注的焦点 2。 三、双辊破碎机简介 双辊破碎机是利用两组单独传动的辊轴 ,相对旋转产生的挤轧力和磨剪力来破碎物料。 当物料进入机器的破碎腔以后 ,物料受到转动辊轴的啮力作用 ,使物料被逼通过两辊之间 ,同时受到辊轴的挤轧和剪磨 ,物料即开始碎裂 ,碎裂后的小颗粒沿着辊子旋转的切线 ,通过两辊轴的间隙 ,向机器下方抛出 ,超过间隙的大颗粒物料 ,继续被破碎成小颗粒排出 7。 四 、 双辊破碎机工作原理 被破碎物料经给料口落入两辊子之间，进行挤压破碎，成品物料自然落下。遇有过硬或不可破碎物时，辊子可凭液压缸或弹簧的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物
13、落下，从而保护机器不受损坏。相向转动的两辊子有一定的间隙，改变间隙，即可控制产品最大排料粒度。双辊破碎机是利用一对相向转动的圆辊，四辊破碎机则是利用两对相向转动的圆辊进行破碎作业。 特点：双辊破碎机采用三角带或万向节联轴器进行传动和调节两辊之间的间隙 7。 双辊破碎机。它由机架、一对辊子、三角皮带传动装置和弹簧保 险装置等主要部件组成。两台电机通过皮带轮传动，带动两辊子相向转动。一个辊子的轴支承在与机架固定在一起的固定轴承上，另一个辊子的轴支承在活动轴承上。活动轴承可以沿机架导轨水平移动，使两辊子间的排料口宽度在必要时可以增大，将非破碎物排出机外。 辊子安装在焊接的机架上，由安装在轴上的辊芯以
14、及套在辊芯上的辊套组成，两者通过锥形环，用螺栓拉紧，以使辊套紧套在辊芯上。当辊套的工作表面磨损时，可以拆换。前辊的安装在滚柱轴承中，轴承座固定安装在机架上，后辊的轴承则安装在机架的导轨中，可以在导轨上前后移动，后辊的轴承 用强力弹簧压紧在顶座上，当转辊之间落入难碎物时，弹簧被压缩，后辊后移一定距离，让硬物落下，然后在弹簧张力作用下又回到原来位置。弹簧的压力可用螺母调整，在轴承与顶座之间放有可以更换的钢垫片，通过更换不同厚度的垫片，即可调节两转辊的间距。 双辊破碎机前辊通过减速齿轮和传动轴以及带轮用电动机带动，后辊则通过装在辊子轴上的一对齿轮由前辊带动作相向转动。为了使后辊后移时两齿轮仍能啮合，
15、齿轮采用非标准长齿。 双辊破碎机辊子的工作表面根据使用要求，可以选用光面的、槽面的或是齿面的。光面辊子主要以挤压方式粉碎物料，它适用 于破碎中硬或坚硬物料，为了加强对物料的粉碎，两辊子的转速也可以不一致。此时对为了还兼施磨剥作用，宜用于粘土及塑性物料的细碎，产品粒度小且均匀带有沟纹的槽型辊子，破碎物料时，除施于挤压作用外，还兼施剪切作用，故适于强度不大的脆性或粘湿性物料的破碎，产品粒度均匀，槽面辊子还可以帮助物块的扯入，当需要取得较大的破碎比时宜采用槽面辊子。齿面辊子由一块块带有齿的钢盘并成，钢盘用键装在轴上，螺栓将各块刚盘串起来拉紧成为一整体。齿面辊子破碎物料时，除了施压作用外，还兼施劈裂作
16、用，故适于破碎具有片状节理的软质和低硬度的脆性 物料，如煤、干粘土、页岩等，破碎产品的粒度也比较均匀，齿面和槽面辊子都不适于破碎坚硬物料。这里设计的是光面辊子的 8。 五、 双辊式破碎机的 结构 辊式破碎机结构简单紧凑，价格低廉，工作可靠，粒度调整方便，可粉碎粘湿物料。但生产能力低，给料尺寸较小，破碎硬质、韧性物料磨损严重。 辊式破碎机的结构如右图所示。破碎机的主要工作部分为两个反向滚动的轧辊，右面一个装在固定轴承上，左面一个装在可移动的轴承上。两轧辊之间空开的距离 d 由破碎材料的大小来决定。增减垫块的数量即可调节空开的距离。工作时，材料由装料斗落入两轧 辊之间而被压碎。如材料过硬，不能将其
17、压碎如材料过硬，不能将其压碎时，左面的一个轧辊连同可移动的轴承一起向左移动，让材料通过，以保护机器正常运转。而后，由于弹簧的作用，被推回原位继续工作。 1、新型双齿辊式破碎机的技术特点 该新型齿辊式破碎机与国内外同类产品相比 ,不同点主要表现在以下几个方面 :低了设计成本 ,减少了设计周期 6 。 (1)具有筛分和破碎双重功能 两齿辊轴固定安装 ,它们的相对运动如同一个旋转的格筛 ,满足粒度要求的物料首先由齿辊或齿辊与衬板间隙漏下实现初步筛分 ,从而可以避免那部分物料经过辊齿的再破 碎 ,既降低了物料的过破碎率和能耗 ,又减少了辊齿的破碎时间 ,延长了使用寿命 。同时使齿辊差速相向运转 ,具有
18、更好的剪切和拉伸破碎效果 。辊齿的运动还使得物料破碎后被强制排出 ,不易产生拥堵 ,因而也适合黏性物料和含 水分较高的物料。 (3)采用双重过载保护 限矩型液力耦合器一方面吸收破碎时产生的冲击力使机器运行平稳 ,另一方面又对整机起到安全保护作用 ,一旦设备内部卡死或超载 ,液力耦合器就自动切断动力的传递 ,使机空转 ,从而对电机和大 、小齿辊起到保护作用 ; 该机配备动颚缓冲装置 ,当齿辊因破碎力超载时会迫使压缩弹簧径向 水平外移以增大齿辊与颚板之间的间隙 ,对齿辊和颚体同时起到保护作用 。 (4)装配灵活 ,维修方便 齿辊轴上装配着破碎齿环 ,齿环上镶嵌齿套 ,用螺栓固定 。当破碎过程中齿套
19、的磨损达到一定程度时可以进行个别更换 ,速度快 ,从而减少停机时间 ,降低生产成本 。 (5)结构合理 ,寿命长 破碎辊齿采用特殊螺旋排列 ,既便于符合粒度要求的物料排出 ,又使齿辊同时受力的辊齿数量减少 ,有利于破碎大块物料 。同时利用齿辊与衬板和颚体的双重作用实现对物料的破碎 ,减少轮齿工作量 ,提高破碎效率 ,延长整机使用时间 。 2、双辊式破碎机的注意 事项以及用途 注意事项：（ 1）要加强给矿的除铁工作，非破碎物 (钎头等物 )掉入对辊间会损坏破碎机，以致造成停车事故，所以在破碎机前应安装除铁装置。（ 2）粘性物质易堵塞破碎空间，处理堵塞故障应停车处理，不可在运转中进行捅矿。（ 3）
20、当处理的物料含大块较多时，要注意大块矿石容易从破碎空间挤出来，防止伤人或损坏设备。（ 4）辊式破碎机运转较长时间后，由于辊面的磨损较大，会引起产品粒度过细，这时要注意调整排矿口或对设备进行检修。 (5)加强对设备的检查，设备的润滑部位要按时加油，保持设备良好的润滑状态。 用途：双辊破碎机， 可供选矿，化工，水泥，耐火材料，磨料，建筑材料等工业部门中，细碎高 .中硬度以下的矿石，岩石及耐火材料之用。双辊破碎机尤其在耐火材料和采矿行业中比一般破碎机械更优异的效果 .近几年来，还广泛被应用于破碎钢砂等行业。 参考文献 1 贡凯军，何有钧，杨庆佛。 新型双齿辊破碎机生产能力和功率计算方法 J.煤炭加工
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