1、本科毕业论文（20 届）矿用对辊式破碎机的设计所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 -目 录1 绪论.11.1 破碎机概述 .11.2 选题的目的和意义 .21.3 对辊式破碎机概述 .31.3.1 对辊式破碎机的工作原理结构 .31.3.2 对辊式破碎机的结构 .32 对辊式破碎机基本参数的确定.52.1 破碎机的破碎及排料机理分析 .52.2 对辊式破碎机功率的确定及电动机的选型 .62.3 破碎机基本参数的估算 .73 传动方案设计计算.83.1 确定传动类型 .83.2 传动装置的运动和动力参数 .93.2.1 各轴转速计算 .93.2
2、.2 各轴的输入功率 .103.2.3 各轴的转矩 .103.3 带传动的设计计算 .103.4 齿轮传动设计计算 .133.5 长齿齿轮传动设计计算 .184 传动轴的结构设计与校核.194.1轴（高速轴）的结构设计 .214.2轴设计计算 .234.3轴（即齿辊主轴）设计计算 .274.4轴设计计算 .315 轴承的寿命验算.355.1 深沟球轴承 6014 .355.2 齿辊主轴上调心滚子轴承 22326C.365.3轴上调心滚子轴承 22326C.38- 3 -6 键的选择与强度校核.407 弹簧的设计与校核.428 箱体及附件的设计.438.1 箱体设计 .438.2 附件设计 .4
3、48.3 其它技术说明 .449 对辊式破碎机生产能力计算方法的推导.459.1 推导过程 .459.2 对辊式破碎机 2PGC-T0405DE 的生产能力校核 .4710 对辊式破碎机的安装、使用与维护.4710.1 对辊式破碎机的安装 .4710.2 对辊式破碎机的使用与维护 .48结 论.50参考文献.51附 录.53翻译部分.56英文原文 .56中文译文 .65致 谢.72- 4 -1 绪论1.1 破碎机概述对于破碎煤和岩石的破碎机型主要有颗式、旋回式、普通辊式、喂给式(单齿辊)和双齿辊式。颗式破碎机系间断破碎，国内外产品均存在设备自重大、功耗高、生产能力小的缺点，满足不了生产能力大的
4、要求。旋回式破碎机是我国冶金矿山应用广泛的一种粗碎设备，具有连续破碎、生产效率高、能力大、破碎物料硬度高、使用可靠的特点，但设备重量大、高度高、要求基础大、移动相当困难。喂给式破碎机是消化国外技术而开发的应用较广泛的一种破碎中硬以下物料的破碎机，具有结构紧凑、适于移动式、半移动式破碎站。但对中等以上硬度物料破碎适应性差，破碎岩容易出现超限排料。普通齿辊式破碎机应用较多，辊径大破碎齿小，破碎片小，过负荷能力差，破碎能力小。不适用于破碎岩石和大块物料。新型双齿辊破碎机由于结构紧凑，破碎物料机理合理，适应性强等突出的优点，在露天矿物料粗碎应用中很有发展前途，是较为理想的露天矿岩石破碎机，其主要特点如
5、下:1)采用长齿，小辊径，螺旋布齿，多盘四齿结构，通过剪切，弯曲，挤压综合作用破碎物料，比普通辊式破碎机破碎机理合理，破碎齿受力均匀，允许入料力度大，特别适于粗碎。2)设备结构紧凑，布置灵活，所占空间尺寸小，尤其是破碎高度小，能够有效地降低整体布置高度，大大降低破碎站的造价。4)破碎辊转速低，磨损小，噪音低，灰尘小。5)破碎机基础设计简单，由于采用整体式结构，驱动减速器直接连接到破碎机框架上，使得传到基础上的力大大减小，设备振动小，有利于设在移动。6)采用特殊设计过载能力强的减速器，对物料的适应性强，与普通辊式和喂给式破碎机相比，破碎物料的硬度大，同时由于长齿的交叉布置得到相互梳理作用，也可破
6、碎粘性物料。MMD 公司新型双齿辊破碎机已形成中心距 500, 625, 750, 1000, 1300mm 系列产品，可以满足不同生产能力的需要，同时具有不同的齿型结构，可以满足不同物料的破碎。- 5 -1.2 选题的目的和意义中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和 S02 排放量分别占 80
7、%和 90%，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。全国己有 62.3%的城市 S02 年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过国家三级标准。S02 排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土面积的 40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。大气中的 S02 的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年 10 亿吨的产量算，每年约有 1 亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离 也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。其三
8、多年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤岩石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。由此造成的损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等 ，国外破碎机的价格是国内同类价格的 6-8 倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，
9、每年可为国家节约外汇至少 1 亿美元。因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的齿辊式破碎机，具有较重大的现实意义。齿辊式破碎机可以说是一种古老的机械。由于具有构造简单、工作可靠、成果低廉等优点，至今仍然被广泛的应用于大、中、小型厂矿，对脆性物料和韧性的中硬和软矿石进行细碎。如煤、焦炭、石灰石、泥页岩、长石、泥灰土等。齿辊式破碎机按照辊子的数目可分为:单齿辊破碎机、双齿辊破碎机和多齿辊（三辊、四辊和六辊）破碎机。单齿辊破碎机采用较长的齿辊，主要用作粗碎，双齿辊破碎机的齿辊一般较短，用于中碎，多齿辊破碎机主- 6 -要用于细碎。 对于齿辊式
10、破碎机，由于其上述的优点，自 50 年代以来，各方面一直比较受关注，其主要代表成果是带弹簧保险装置的单齿辊和双齿辊破碎机，带有弹簧保险装置的目的的是为了防止入料中的木、铁、研石，岩石等硬物损坏破碎齿。当大块硬物落到破碎腔不能被破碎时，破碎板或齿辊受力增大，从而压缩弹簧增大破碎腔的间隙，以使排出硬物，然后借弹簧的恢复力使可动破碎板或齿辊回到原来的位置，由此便不能严格控制碎后产品的粒度。1.3 对辊式破碎机概述1.3.1 对辊式破碎机的工作原理结构对辊破碎机也叫双辊破碎机或辊式破碎机，本机的工作原理是使落入齿辊之间的物料，在两齿辊相对方向旋转作用下，遭到机器获得要求粒度的物料。1.3.2 对辊式破
11、碎机的结构结构特征：规格齐全，结构特征不一，根据不同型号，设计由带传动装置和齿轮传动装置。齿轮传动装置的主要结构有固定齿辊、活动齿辊、传动轴、机体、底架、罩壳、长齿轮罩壳等部分组成，机器动力是由电动机上的皮带轮传出，再通过一对中间减速齿轮，使固定轧辊旋转，再借助固定轧辊另一端的一对长齿轮、驱动活动轧辊，两轧辊成相对运动而挤压物料。简图如下（图 1-1）。1、固定轧辊和活动轧辊：轧辊部分是破碎机的主要部分，由轴、轮壳、辊轧、齿轮、长齿轮、轴承端盖、以及滚动轴承等零件组成。固定轧辊和活动轧辊轴上，都有键联接着两个轮壳，轮箍装在轮壳上，轴的一端装有长齿轮，在固定轧辊的另一端装有一只圆柱齿轮，轧辊两侧
12、有调心滚子轴承。辊轧是担负破碎工作的主要零件，根据使用情况定，因轧辊直接与物料接触是常更换的易损件，所以轮箍材料采用 ZG50Mn2 经过调质热处理后，具有坚固、耐用、拆卸方便等优点。2、活动装置：活动轴承旁装有活动装置，当机器在工作时如有不能破碎机的物体或者不慎把金属掉入机器中，而且其尺寸大小不能在两轧辊之间的缝隙中通过，为不致使机器受到损坏，因此装有活动装置，其原理是活动轴承往后移动，让不能破碎的物体或金属通过，来适应此种情况的发- 7 -生。活动装置主要有螺母、螺栓、弹簧以及压板等组成。将活动轴承架放在底架上，活动轴承可顺底架前后滑动，在活动轴承架前端装有弹簧，在装配时要求弹簧作用力应保
13、护装置，当碰到不能破碎的物料，在通不过轧辊间隙时，轧辊所受的压力增长，迫使弹簧压缩，于是活动轧棍就离开其原来的位置，使轧辊间隙扩大，这样不能破碎的物料就能通过。调整活动装置轴承架移动行程时必须注意，扎辊间空隙增到最大限度，而一对长齿轮必须保证齿合，以防脱落。 图 1-1 破碎机结构图3、传动轴：传动轴实际是一个齿轮轴，其上装有大带轮，齿轮两侧有两只深沟球轴承。4、底架：底架由钢板和槽钢制成一个金属结构，上面有六个递交螺钉孔可使底架固定在基础上，传动轴上两尺轴承座及固定扎辊上 2 只轴承体均用螺栓固定在底架上，活动轧辊上两尺轴承体放在底架上可前后活动，不固定在底架上，以便调整。5、机体：机体由角
14、钢和钢板制成，它固定在底架上，把两扎辊的工作面围成封闭状，用于防止料块不经破碎，即从扎辊两侧掉出的现象发生，在进行定期检查和修理时，这个部分可拆下。6、长齿轮罩壳：长齿轮罩壳用钢板与角钢焊成，由螺栓固定在底架上。- 8 -2 对辊式破碎机基本参数的确定2.1 破碎机的破碎及排料机理分析双齿辊破碎机的主要工作部件为两个平行安装的齿辊,每个齿辊沿轴向布置一定数量的齿环,通过齿辊的对转实现对物料的破碎。其结构如图 1 所示：图 2-1 破碎机理齿对物料的作用过程可分为 3 个阶段。在第 1 阶段,旋转运动中的辊齿遇到大块物料,首先对它进行冲击剪切作用,接着对它进行撕拉作用。如果碎块能被辊齿咬入则进入
15、第 2 阶段破碎,否则辊齿沿物料表面强行滑过,靠辊齿的螺旋布置迫使物料翻转,等待下一对齿的继续作用。在图 1 中,这一阶段为齿从 1-1 位置到 2-2 位置。第 2 阶段从物料被咬入开始,到前一对齿脱离咬合终止。在图 1 中表现为齿从 2-2 位置运动到 3-3 位置的过程。这一阶段两齿包容的截面由大逐渐变到最小,然后再增大。粒度大的物料由于包容体积逐渐变小而被强行挤压剪碎,破碎后的物料被挤出,从齿侧间隙漏下。前一对齿开始脱离啮合时,破碎的物料大量下漏排出,个别粒度仍然偏大的物料被劈裂棒阻挡。当齿运动到劈裂棒附近时,与劈裂棒共同作用,将大块物料劈碎并将其强行排出,这就是第 3 阶段破碎。至此
16、,一对齿的破碎过程结束。每对齿环上有多少齿,齿辊运行一周时同样的过程就进行多少次,循环往复。- 9 -2.2 对辊式破碎机功率的确定及电动机的选型破碎机功率计算是破碎机设计中的关键环节,它是选择电动机的理论依据,电动机选择得适当与否,直接关系到后续设计的成败。在过去的破碎机设计中,一般采用两种方法确定功率,即经验公式法和理论计算法。由于双齿辊破碎机是一种新型设备,无经验可循,因此提出如下的理论计算方法。目前有 4 种不同的理论计算方法可以确定单位生产量的功耗,即 Rittinger法,Kick-Kirpichev 法,Bond 法和 Holmes 法,其中 Rittinger 法适用于细磨,K
17、ick-Kirpichev 法适用于粗碎,Bond 法介于二者之间 ,Holmes 法是对上述 3 种方法的统一,其表达式为 jjAEmW11式中： W单位生产量的功耗，kWh/t ；MBond 功指数，煤的 Bond 功指数为 7.91kWh/t；E占排料粒度 80%以上的部分的粒度尺寸, ;mA占给料粒度 80%以上的部分的粒度尺寸, ;j取值范围 0.21.4,取 j=0.58。所以kW/t169.0102091.711 58.358.3jjEmW下述方法是基于电机的功率应与单位时间的破碎物料的功耗相同的原则,即认为电动机的功率应如下求得: /QWF式中： Q设计要求的生产能力，50t/
18、h；F电动机的功率，kW;破碎机的传动效率，0.85。故kW94.85.0/16.5/通过以上分析，考虑到破碎机工作环境和过载系数的影响，选取YB180L-8 电动机，如图 2-2 所示：- 10 -图 2-2 电动机 YB180L-8技术特征：额定功率：11kW满载时额定电流：25.1A满载时额定转速：730r/min满载时效率：87.5%满载时功率因数：0.77重量：215kg2.3 破碎机基本参数的估算齿辊破碎机的转速有快速和慢速两种，快速齿辊的圆周速度约为2.84.7m/s,慢速齿辊的圆周速度约为 1.21.9m/s。由于快速的齿辊生成煤粉较多，所以目前煤用齿辊破碎机均采用慢速。初步确定齿辊轴的转速为r/min64n初步确定破碎机辊齿的形状及比例如图 2-2 所示，经有关资料结合设计要求，特制定以下估算方案：L辊轴有效长度， 550mm； D齿辊直径，500mm； D1辊齿大径，528 mm；a辊轴中心距，500mm；R辊轴半径，147mm； h辊齿高度，118mm；
