1、 本科毕业设计说明书 题 目： 立轴冲击破碎机动力箱 及落料腔的 结构 设计 院 （部）： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 机械 091 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2013 年 6 月 15 日 山东建筑大学毕业设计说明书 I 目 录 摘要 . III ABSTRACT . IV 第一章 绪论 . 1 1.1 国民内外破碎设备的研究状况及发展趋势 . 1 1.1.1 破碎机的分类 . 2 1.1.2 破碎机的发展趋势 . 4 1.2 立轴冲击破碎机概况 . 5 1.2.1 立轴冲击破碎机的国内外现状 . 5 1.2.2 立轴冲击破碎机的特点 . 6 1.2.3
2、 立轴冲击破碎机的发展趋势 . 6 1.3 本课题的研究内容和意义 . 7 1.4 设计要求 . 8 1.5 本次设计的重点、难点 . 9 第二章 立轴冲击破碎机的方案设计 . 10 2.1 立轴冲击破碎机的总体方案设计 . 10 2.1.1 立轴冲击破碎机的总体方案设计 . 10 2.1.2 工作原理 . 10 2.1.3 设计特点 . 11 2.2 传动方案的设计及方案论证 . 11 2.3 组成构件的设计 . 12 第三章 立轴冲击破碎机动力参数的计算 . 13 3.1 立轴冲击破碎机功率计算 . 13 3.1.1 工作载荷的确定 . 13 3.1.2 电机功率的确定 . 14 3.2
3、电动机的选择 14 第四章 立轴冲击破碎机主轴参数计算 . 16 第五章 带传动的设计计算 . 17 第六章 立轴冲击破碎机动力箱及破碎腔的机构设计 . 19 6.1 主轴的结构设计 . 19 山东建筑大学毕业设计说明书 II 6.1.1 概述 . 19 6.1.2 主轴的结构方案拟定 . 19 6.1.3 轴上零件的装配方案 . 19 6.1.4 主轴上零件的定位方式 . 20 6.2 轴承的确定 . 21 6.2.1 概述 . 21 6.2.2 立轴冲击破碎机主轴的轴承选择 . 21 6.2.3 立轴冲击破碎机主轴轴承的润滑和密封 . 22 6.3 主轴与转子及主轴 V 带轮的连接 . 2
4、2 6.4 落料腔的结构设计 . 22 第七章 立轴冲击破碎机参数的校核 . 24 7.1 立轴冲击破碎机主轴的校核 . 24 7.2 立轴冲击破碎机螺栓的校核 . 25 7.3 立轴冲击破碎机轴承寿命的校核 . 26 7.3.1 推力轴承的寿命计算 . 26 7.3.2 滚动轴承的寿命计算 . 27 第八章 安装与试车 . 28 8.1 安装 . 28 8.1.1 机架的安装 . 28 8.1.2 主轴的安装 . 28 8.1.3 转子和上筒体的安装 . 29 8.1.4 机盖的安装 . 29 8.1.5 电动机的安装 . 29 8.2 试车 . 30 8.2.1 空裁试车 . 30 8.2
5、.2 有载试车 . 30 结论 . 31 谢 辞 . 32 参考文献 . 33 山东建筑大学毕业设计说明书 III 摘 要 针对目前建筑工业中建筑砂的需求 ，为了改善对玄武岩粉碎的制砂设备，结合实际情况 提出 并 设计 了一种出料粒度小于 5mm 的立轴冲击式破碎机的动力箱和出料腔 。 以简洁的方式实现制砂工艺，在节约能耗的基础上提高物料粉碎的水平 。 本课题设计的立轴冲击破碎机应用物料与衬板冲击原理 ， 可实现玄武岩的制砂粉碎 。 主要 由底座、 电机、动力传递部分、动力箱、落料腔、受料仓 等零部件 组成 。 本文首先对立轴冲击破碎机的总体结构进行设计，并选择了合理 的总体方案，部分组件、驱
6、动和传动方案。其次，对机械系统进行了成本核算；对主轴箱结构、安装方式进行了设计，并进行了校核；选择了合适电动机及驱动器；选择了合适的轴承等。最后，对立轴冲击破碎机的破碎原理进行了叙述。 关键词 ：玄武岩； 立轴冲击式破碎机 ；动力箱 ； 落料腔；制砂 山东建筑大学毕业设计说明书 IV ABSTRACT 山东建筑大学毕业设计说明书 1 第一章 绪 论 1.1 国民内外破碎设备的研究状况及发展趋势 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 莱克发明了破碎岩石的颚式破碎机 。 1878年美国
7、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 4 6mm， 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 1000 2000mm 其产品粒度可达 20 250
8、mm小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
9、展的重心应放到基础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%山东建筑大学毕业设计说明书 2 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
10、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。 1.1.1 破碎机的分类 破碎机是指排料中粒度大于三毫米的含量占总排料量 50以上的粉碎
11、机械。破碎作业常按给料和排料粒度的大小分为粗碎、中碎和细碎 1 。 根据破碎机的原理不同，常见的破碎机有 颚式破碎机 、 反击式破碎机 、 锤式破碎机 、 复合式 破碎机、 旋回式破碎机 、锤式破碎机、 辊式破碎机 及立轴冲击式破碎机 。 颚式破碎机介绍： 颚式破碎机广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门，破碎抗压强度不超过 320兆帕的各种物料。 反击式破碎机介绍： 反击式破碎机 (反击破 )能处理粒度不大于 120-500 毫米、抗压强度不超过 320兆帕的各种粗、中、细物料矿石、岩石（花岗岩、石灰石、混凝土等），广泛用于水电、高速公路、人工砂石料、破碎等行业。该
12、系列反击式破碎结构独特、配备高铬板锤、独特的反击衬板；适合硬岩破碎、高效节能；，排料粒度大小可调，能简化破碎流程，而且具有破碎比大、破碎效率高、产品形状呈立方体 、可选择 性破碎等优点。 锤式破碎机介绍： 锤式破碎机系列产品适用于破碎各种中等硬度和脆性物料，如石灰石、煤、盐、白亚、石膏、明矾、砖、瓦、煤矸石等。被破碎物料的抗压强度不超过 150山东建筑大学毕业设计说明书 3 兆帕。该机主要用于水泥、选煤、发电、建材及复合肥等行业，它可以把大小不同的原料破碎成均匀颗粒，以利于下道工序加工，机械结构可靠，生产效率高，适用性好。 复合式破碎机： 广泛应用于各种矿石、水泥、耐火材料、铝矾土熟料、金刚砂
13、、玻璃原料等高硬、特硬物料的中、细碎领域。在机制建筑砂、石料以及各种冶金 矿渣的破碎中更是得到普遍使用，与其它类型的破碎机相比产量功效高。 旋回式破碎机： 旋回式破碎机是利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动，对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用，粗碎各种硬度的矿石或岩石的大型破碎机械。装有破碎锥的主轴的上端支承在横粱中部的衬套内，其下端则置于轴套的偏心孔中。轴套转动时，破碎锥绕机器中心线作偏心旋回运动它的破碎动作是连续进行的，故工作效率高于颚式破碎机 。到 70年代初期，大型旋回破碎机每小时已能处理物料 5000吨，最大给料直径可达 2000毫米。 圆锥破碎机介绍： 圆锥破碎机广泛用于矿山行 业、冶金
14、行业、建筑行业、筑路行业、化学行业及硅酸盐行业，适用于破碎坚硬与中硬矿石及岩石，如铁矿石、石灰石、铜矿石、石英、花岗岩、砂岩等。 双辊式破碎机 介绍 ： 出料粒度的调节：两辊轮之间装有楔形或垫片调节装置，楔形装置的顶端装有调整螺栓，当调整螺栓将楔块向上拉起时，楔块将活动辊轮顶离固定轮，即两辊轮间隙变大，出料粒度变大，当楔块向下时，活动辊轮在压紧弹簧的作用下两轮间隙变小，出料粒度变小。垫片装置是通过增减垫片的数量或厚薄来调节出料粒度大小的，当增加垫片时两辊轮间隙变大，当减少垫片时两辊轮间隙变小，出料粒度变 小。 齿辊式破碎机介绍： 齿辊式破碎机是参照美国岗拉克破碎机的结构原理自行设计研制的新产品
15、。 本机具有体积小，破碎比大（ 5-8），噪声低，结构简单，维修方便的优点 ,生产率高（比我国现在 2PGC齿辊式破碎机生产率高 1-2倍），被破碎物料粒度均匀 ，山东建筑大学毕业设计说明书 4 过粉碎率低，维修方便，过载保护灵敏，安全可靠等特点。 立轴式冲击破碎机介绍： 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 70 100m/s 的速度从
16、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 。 破碎类型 ： 破碎分为粗碎、中碎、细碎和微碎（如表 1.1所示）。 表
17、1.1 评定各种石质破碎材料的范围表 破碎范围 原始材料 / 破碎产品 / 粗碎 1000 1200 100 300 中碎 100 300 30 70 细碎 30 50 10 30 微碎 1 10 0.1 1.1.2 破碎机的发展趋势 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，提高山东建筑大学毕业设
18、计说明书 5 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，也正是破碎设备发展的必经之路。 1.2 立轴冲击破碎机概况 立式破碎机是 世纪 八十年 代推 出后即成为以破代磨的热销破碎机产品，作为细碎破碎机
19、，平均出料粒 度 3 4mm， 90%为细粉状，使球磨机的入料粒度降低，产量提高 了 20% 30%。经过 二十 多年的发展和演变，立式破碎机从第一代到第五代，由单一的打 击破碎演变成冲击反击破碎，锤头的使用寿命比老式破碎机提高了 四 倍以上。立式破碎机的代表产品立轴冲击式破碎机，被广泛应用在铁矿、金矿、水泥、玻璃、陶瓷、电力、钢铁行业的物料细碎工程 ，用在破碎的第三个环节，可破碎的粒度 5mm。 立轴冲击破碎机工作时， 物料由 受料仓 进入破碎机，经分料器将物料分成两部分，一部分由分料器中间进入高速旋转的 转子 中， 在转子 内被迅速加速 到较大速度后从转子 三个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周落下的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到 破碎腔 内物料衬层上，被物料衬层反弹，斜向上冲击到 破碎 腔的 顶部，改变运动方向，偏转向下运动，从 转子 流道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样一块物料在破碎腔内 经过多次 破碎作用 ， 被破碎的物料由下部 落料腔 排出 。 在整下破碎过程中，物料相互自行冲击破碎，不与金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、磨擦而粉碎，这 样 就延长 了 机械 使用寿命，提高了破碎效率 。 1.2.1 立轴冲击破碎机的国内外现状 根据国家重点支持能源、交通和原材料等基础工业发展的产业政策，矿山机
