辊式破碎机设计项目说明指导书.doc

辊式破碎机设计学生姓名：余维 班级：1081023 指引教师：封立耀 摘要：国内当前原煤破碎普通采用锤式破碎机或齿辊式破碎机。锤式破碎机是以高速运动锤头打击物料，在破碎腔内受到互相破碎冲击和剪切，可控性很差，容易产生过粉碎，并且对入料度有限制，不适合煤炭粗、中碎作业。而齿辊式破碎机是在齿作用下对物料进行劈碎，破碎后物料直接排出，因而破碎粒度比较均匀。当前双齿辊破碎机由于整体构造不合理和破碎齿磨损快不能修复等因素，使用效果大大减少甚至很差。2PGC450500新型双齿辊破碎机是在吸取国内外先进技术基本上研制和设计出来高强力破碎机，很有发展前景和市场前景。核心词： 双齿辊破碎机，破碎机，产品粒度 指引教师签名：Machinedesign of rollcrusher Student name:Yu Wei Class:10810123 Supervisor:Feng Li YaoAbstractAbstract:My currentcoal was broken generally usinghammer-Breakers or teeth roller-Breakers. Hammer-Breakers is the dead against high velocity materials in the shattered debris impact and sheared by mutual broken，controllability poor had to smash easily，but there are restrictions on the Liaodu not suitable for coal rough，Chinese broken operations. And teeth roller-Breakers teeth in the role of materials returned broken，the broken material directly emit，broken granularity more evenly. The current two-tooth roller Breakers and the overall structure of the irrational can not repair broken teeth wear faster reasons，the use of significantly reduced or even poor. 2PGC-450 x 500-double teeth roller Breakers in lessons and on the basis of advanced technology and designed to develop high-strong Breakers，a development prospects and market prospects.Keyword：Double toothed roll crusher,Roll crusher,Product grain sizeSignature of Supervisor:目 录1 引言1.1项目研究意义11.2国内外现状11.3普通破碎机械21.4新型齿辊破碎机62 齿辊破碎机详细设2.1产品技术参数72.2电机选型72.2.1电机功率计算72.2.2电机选取72.3传动机构设计及计算72.3.1带传动设计计算9 2.3.2齿轮传动设计计算11 2.3.3带轮护罩及齿轮外壳设计152.4齿辊参数计算162.4.1老式腭式破碎机和辊式破碎机162.4.2输入轴构造设计及校核272.4.3偏心轴构造设计及校核322.4.4小齿辊轴构造设计及校核362.4.5新型齿辊破碎机设计402.5键选取及其校核412.5.1电机轴上键选取及校核412.5.2输入轴上键选取及校核422.5.3偏心轴键选取及校核422.5.4小齿辊轴键选取及校核432.6轴承校核442.6.1输入轴轴承选用及校核442.6.2偏心轴轴承选用及校核452.6.3小齿辊轴轴承选用及校核483 新型两辊破碎机重要零部件构造分析3.1动腭及齿板503.2肘板（推力板）503.3调节装置513.4拉紧装置513.5箱体构造514 项目技术经济分析4.1也许影响经济运营质量问题524.2绿色设计52参照文献54总结55道谢56辊式破碎机设计1 引言1.1项目研究意义中华人民共和国是世界上少数几种以煤炭为重要能源国家之一，煤炭生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中华人民共和国重要能源及钢铁、化工领域原料在相称长时间内不会有大变化，因而煤炭在中华人民共和国国民经济中地位是举足轻重。然而，在中华人民共和国煤炭消耗中，煤炭加工运用处在低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率运用现状，也产生一系列环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和SO2排放量分别占80%和90%，中华人民共和国大气污染属典型煤烟型大气污染。全国己有62.3%都市SO2年平均浓度超过国家二级原则，日平均浓度超过国家三级原则。SO2排放量持续增长使中华人民共和国酸雨覆盖面积占国土SO2面积40%，酸雨污染给森林和农作物导致损失每年达数百亿元。大气中SO2重要来源于高硫煤使用，而中高硫煤约占总产量10%,按每年10亿吨产 量 算，每 年 约 有1亿吨高硫煤，而去硫最基本设备就是将硫及其伴生物从煤中解离也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选取本题目之一。其二如前所述，新选煤技术和工艺需要新型破碎机，否则影响新选煤工艺和办法技术水平。近几年来，选煤厂广泛采用各式破碎机由于构造与机理因素，破碎后产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效控制，同步伴有大量粉尘或者破碎机破碎强度低，不能适应含煤研石煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续洗选难度加大，分选效果变差，同步难以满足当前市场需要。由此导致损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内破碎机技术尚未满足国内使用条件技术下，当前大量从国外进破碎机，如山西平塑、安家岭煤矿、神华集团神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机价格是国内同类价格6-8倍，如果研制破碎机能代替进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。因而，无论从环保角度、社会效益角度、直接经济效益角度，还是解决生产实际问题角度，研究新型分级破碎机，具备较重大现实意义。1.2国内外现状 在国内，仅仅破碎机制造业，不算其她选矿设备、水泥生产设备等，产值也就在50亿下。细碎机行业第一品牌是郑州鼎盛工程技术有限公司。耐磨件、锤头质量过硬，国内外大型水泥厂供应商，西安交大联合研究。大量实践证明，特殊工艺锻造耐磨件、锤头是普通厂家部件寿命1.5-2倍甚至更高。由于刚才紧缺，当前中华人民共和国破碎机公司面临减产危险。辊压机20 世纪80 年代中期发展起来高效节能设备。形式上很像老式对辊破碎机，但实质上有两点不同：一是辊压机实行是准静压破碎，它与冲击粉碎方式相比，节约能量约30%;二是它对物料实行是料层粉碎，是物料与物料之间互相粉碎，粉碎效率高，物料间挤压应力可通过辊子压力来调节。辊间压力普通可达150300M Pa，破碎产品可达2mm，实现了“多 碎少磨 ”。该 机 型 开 始 用 于水 泥 工 业，其 增 产 节 能 带来经济效益引起了国际水泥界极大兴趣与关注。随着技术不断进步， 国外为了扩大辊压机应用范畴(用于坚硬物料) 和提高其可靠性，都在不断地改进自己产品，重要体当前如下三个方面：一是提高辊面耐磨性，如德国洪堡公司将压辊表面堆焊耐磨层改为柱钉式辊面，柱钉硬度达到刀具硬度，使其具备更高抗耐磨能力(这是该公司专利)，克鲁普公司则采用金属耐磨块组合镶嵌式压辊，来提高其耐磨性；二是压辊轴承改进，由于该机轴承要承受巨大静载荷和冲击载荷，本来用双列向心球面滚子轴承寿命很短，改为多排滚柱轴承(洪堡公司是四排) 后，可承受巨大径向力，轴向力则由双作用止推轴承承受，轴承座自身具备调心功能；三是控制系统改进，使其达到自动化(涉及控制与监测) ，德国洪堡公司开发ROLV IS 控制系统，可实现该机自动化，并可调节生产过程。改进后辊压机已开始用于金属矿山，如智利LosCo lorados铁矿选厂使用德国KHD 洪堡威达克公司RPBR16- 170180 型辊压机作细碎用， 给料量为1680th ， 给料最大粒度为65mm 65mm 65mm ，至今已运转2 年，其生产技术经济数据表白，辊压机技术比常规细碎技术具备很大优越性：与圆锥破碎机相比， 解决量提高27. 2% ，单位能耗减少21% ，生产费用减少8% ，产品粒度大概在3mm 至325 目之间。其网格柱钉式板衬使寿命约1h ( 每1000h 磨损016mm )。这证明了该机型用于铁矿选厂也是成功。国内东北大学与沈阳矿山机械厂协作开发辊压机样机(生产能力为100th ) 在唐山棒磨山铁矿实验， 也获得了较好效果.1.3普通破碎机械破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料内聚力，使之破裂成小块物料设备。破碎机械所施加机械力，可以是挤压力、辟裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等，在普通机械中大多是两种或两种以上机械力混合。对于坚硬物料，适当采用产生弯曲和辟裂作用破碎机械；对于脆性和塑性物料，适当采用产生冲击和辟裂作用机械；对于粘性和韧性物料适当采用产生挤压和碾磨作用机械。在矿山工程和建设工程上，破碎机械多用来破碎爆破开采所得天然石料，使之成为规定尺寸矿石或碎石。在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成品需要通过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所规定尺寸，以便进一步加工操作。普通破碎过程，有粗碎、中碎、细碎三种，其入料粒度和出料粒度，如表1-1所示。所采用破碎机械相应地有粗碎机、中碎机和细碎机三种。表1-1 物料粗碎、中碎、细碎划分（mm）类 别入料粒度出料粒度粗碎300900100350中碎10035020100细碎50100515工业上惯用物料破碎前平均粒度D与破碎后平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变化状况，比值i称为破碎比（即平均破碎比） i = D/d为了简易地表达物料破碎限度和比较各种破碎机重要性能，也可用破碎机最大进料口尺寸和最大出料口尺寸之比来作为破碎比，称为标称破碎比。在实际破碎加工时，装入破碎机最大物料尺寸，普通总是不大于容许最大进料口尺寸，因此，平均破碎比只相称于标称破碎比0.70.9。破碎机械惯用类型有：腭式破碎机、圆锥破碎机、旋回式破碎机、锤式破碎机和辊式破碎机等。腭式破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业。依照其构造不同可分为复摆腭式破碎机（即单复摆腭式破碎机）和简摆腭式破碎机。复摆腭式破碎机合用于粗，中碎抗压强度250mpa以上各种矿石岩石。简摆腭式破碎机则可以破碎各种硬度矿石和岩石，且特别合用于破碎各种硬度磨蚀性强石料。复摆腭式破碎机工作时，电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动腭周期地接近、离开定腭，从而对物料有挤压、搓、碾等多重破碎，使物料由大变小，逐渐下落，直至从排料口排出。表1-2 简摆腭式破碎机技术规格规格进料口尺寸mm最 大 进料粒度 mm出 料 口调节范畴mm生产率t/h电动机功率kw长宽1200900井下1200900650150180140200110.01200900液压120090075015020014020095.01500120015001200850130180170180.021001500210015001250250300400500280.0 表1-3 复摆腭式破碎机技术规格规格进 料 口 尺寸 mm最大进料粒度 mm出料口调节范畴mm生 产 率t/h电动机长宽型 号功率kw250150250150125104014Y1325-45.5350200350200160105025Y160M-67.53802403802401721Y160M-67.54002504002502102080520Y180L-615.0400250分段式400250400250移动式4002502202080520M200L2-6-05022400250汽油机驱动40025022020801012M-050汽油机820（hp）4002504002501802080810Y180M-417.05002505002502202080540Y200L2-6226004006004003504016017115Y250M-830.07505007505004505017070YR280-855.09006009006004807520052192YR315L-87512009001200900750100200150300YR315L-6110.0辊式破碎机工作可靠、维修简朴、运营成本低廉，排料粒度大小可调。按照辊子数量可分为单辊破碎机、双辊破碎机和多辊破碎机（普通是四辊）等，按照辊面特性，可分为光面辊和带齿辊两种。单辊破碎机，用于破碎石灰石、煤等物料，物料块在辊子与带齿板间被轧碎。表1-4 单辊破碎机技术规格规格 mm辊子转速r/min进料粒度mm卸料粒度mm电动机功率kw生产率t/h外形尺寸mm长宽高整机质量t915183056700022535085056604330337080150028006300100025002005540072673250173532.8150021405.2-4025030071362600181027.1310001300-120075030010030013604700225011168.1双齿辊破碎机重要合用于矿山，冶金、化工、煤矿等行业脆性块状物料粗，中级破碎，其入料粒度大，出料粒度可调，可对抗压强度160MPa物料进行破碎。其构造紧凑，且破碎力由内部机构承受，基本不受力，特别合用于移动式设备，也广泛合用于各种场合物料破碎。 破碎机充分运用脆性材料抗弯、抗剪强度比抗压强度低特点，采用交叉布齿，使破碎齿受力均匀，减少能耗； 采用大齿、小辊、螺旋布齿，多破碎盘构造，有更强挟制大块能力，重复破碎少，生产能力强； 在两个破碎辊下设有破碎棒，形成破碎齿和破碎棒三级破碎过程且可调节出料粒度，使碎后粒度均匀； 齿辊转速低、磨损小、燥音低、粉尘小。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作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物落下，从而保护机器不受损坏。相向转动两辊子有一定间隙，变化间隙，即可控制产品最大排料粒度。双辊破碎机是运用一对相向转动圆辊，四辊破碎机则是运用两对相向转动圆辊进行破碎作业。表1-5双辊破碎机技术规格规格 mm辊子转速r/min进料粒度mm卸料粒度mm电动机功率kw生产率t/h外形尺寸mm长宽高整机质量t双光面辊12001000122.2402124015907470478045.3187507005040210283.4173889286512.25261040075850303012.840223517228103.2976004001203629204152615176019372.5540025020032281051012959408201.3双齿面辊90090037.580001002812532171694419813.2701251500150180450450641002000100855226022067663.765075450503502520四辊破碎机是一种冶金矿山设备配套中、细碎产品，也可通过调节上、下辊间隙，破碎所需粒度物料。表1-6四辊破碎机技术规格规格 mm辊子转速r/min进料粒度mm卸料粒度mm电动机功率kw生产率t/h外形尺寸mm长宽高整机质量t1200100083.381303855354096105660432567153.166204107550609000700108100210281841753150314727.641894020161.4新型齿辊破碎机本设计所涉及新型辊腭破碎机结合了腭式破碎机和齿辊破碎机长处，使生产能力得到了很大提高，出料粒度均一性得到了较好保证，使物料得到了有效破碎，这是有生产实践为证。因该种机械新一面，因此尚未有成熟计算办法对其进行精准计算，只能在老式破碎机械计算基本上，结合生产实践，对其进行粗略估算。其构造图大体如下所示： 1 小齿辊 2 大齿辊 3 腭板 4 电机 5 箱体6 防震层 7 料度调节系统 8 拉杆部件图1-12 齿辊破碎机详细设计2.1产品技术参数:破碎物料抗压强度：160MPa入料粒度：800mm出料粒度：200mm解决量：t/h大齿辊转速：120r/min左右，大齿辊转速：160r/min左右2.2电机选型2.2.1电机功率计算对于功率计算采用如下近似理论计算办法。本办法是基于电机功率应当与单位时间破碎物料功耗相似原则，即以为电机功率应如下求得：F=QW/其中Q:破碎机生产能力t/hW:单位生产量功耗kWh/t：破碎机传动效率采用Rittinger法拟定单位生产量功耗：即：m:Bond功指数，煤Bond功指数为7.91KW.h/tE:占排料粒度80以上构成某些粒度尺寸（um）A:占给料粒度80以上构成某些粒度尺寸(um)i:常指数，取0.45-0.5。2.2.2电机选取参照上述老式破碎机械电机功率计算办法，结合生产实践经验，估取电机功率为160Kw，选取YB355S-6电机。其重要参数如下：额定功率：160KW 转速：980r/min效率：0.94 功率因数：0.87输出轴径：90mm2.3传动机构设计及计算依照上述所得电机及齿辊转速，初步拟定电机至大齿辊间减速比为 i=980/120 =8.17电机至小齿辊间减速比为： I=980/160 =6.13依照生产实践经验，选定电机至大齿辊间减速传动机构为一对带轮和一对齿轮。结合带轮和齿轮传动特点，取带轮间减速比为1.6，齿轮间减速比为5.1；电机至小齿辊间减速传动机构则在电机至大齿辊间减速传动基本上再加上两个介轮和一种齿轮。它们详细设计如下述所示。从破碎机高速轴开始各轴命名为轴，轴，轴，轴，轴。各轴转速计算第轴转速 （r/min） 第轴转速 （r/min）第轴转速 （r/min）第轴转速 （r/min） 第轴转速 （r/min）各轴功率计算第轴功率 （kW）第轴功率 （kW）第轴功率 （kW）第轴功率 （kW）第轴功率 （kW）式中 调心滚子轴承效率。各轴扭矩计算第轴扭矩 （Nm）第轴扭矩 (Nm)第轴扭矩 (Nm)第轴转速 (Nm)第轴转速 (Nm)各轴运动参数表：参数轴号电机轴转速r/min980980597.58114.74249159.22输出功率P/kw160160152148.98144.31133.22输出扭矩N.m15001500243012400055008000传动比i1.645.12.191.58效率0.980.970.882.3.1带传动设计计算参照机械工业出版社出版机械设计手册第二版第四卷。已知输入轴转速980r/min,输入功率P=160kw1）设计功率 由表33.1-2查得共况系数1.6， P1.6160=256kw2）选定带型 依照=256kw和=980r/min，由图33.1-2拟定为E型带。3）小带轮基准直径及大带轮基准直径 参照表33.1-18和图33.1-2，取560mm，取传动比i=1.6,弹性滑动系数0.02。则大带轮基准直径i(1-)=1.65600.98=878.1mm由表33.1-18取=900mm。4）大带轮轴实际转速 (1-)/=5600.98980/900=597.58r/min5)带速v v=/(601000)= 560980/(601000)=28.72m/s不超过30m/s，符合规定。5)初定轴间距 按规定取 =0.7(+)=0.7(560+900)=1022mm6)所需基准长度 2+(+)/2+ =4364.5mm 由表33.1-7选用基准长度4660mm。 7）实际轴间距a a=+（-）/21170mm安装时所需最小轴间距 a-0.0015=1101.1mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距 a+0.02=1263mm9）小带轮包角 10）单根V带基本额定功率依照560mm和980r/min由表33.1-17 g查得E型带31.35kw。 11）考虑传动比影响，额定功率增量由表33.1-17g查得6.06kw。 12）V带根数z z=/(+)由表33.1-13查得=0.96,由表33.1-15查得=0.9,则 Z=256/(31.35+6.06) 0.960.9=7.92取z8根。 13）单根V带预紧力 =500(2.5/-1) /(zv)+m由表33.1-14查得m0.17kg/m,则 =500(2.5/0.96-1) 256 /(828.72)+0.171635.52N。14）压轴力25880.88N。15）带轮构造和尺寸由YB355S-6电动机可知，其轴伸直径90mm ,长度L=170mm，故小带轮轴孔直径应取90mm,毂长L=170mm 。由表33.1-22查得，大带轮和小带轮构造都为六椭圆辐轮。轮槽尺寸及轮宽按表33.1-20计算，参照图33.1-5典型构造，画出小带轮工作图（见图）。图2-1 小带轮大带轮示意图如图所示： 图2-2 大带轮2.3.2齿轮传动设计计算参照中华人民共和国矿业大学出版社出版机械设计工程学。对齿轮材料规定：齿面有足够硬度和耐磨性，轮齿心部有较强韧性，以承爱冲击载荷和变载荷。惯用齿轮材料是各种牌号优质碳素钢、合金构造钢、铸钢和铸铁等，普通多采用锻件或轧制钢材。当齿轮直径在400600mm范畴内时，可采用铸钢。下表列出了惯用齿轮材料及其热解决后硬度。惯用齿轮材料材 料机械性能 / MPa热解决办法硬 度sbssHBSHRC45580290正火160217640350调质217255表面淬火405040Cr700500调质240286表面淬火485535SiMn750450调质21726942SiMn785510调质22928620Cr637392渗碳、淬火、回火566217CrNiMo61180835渗碳、淬火、回火566240MnB735490调质241286ZG45569314正火163197ZG35SiMn569343正火、回火163217637412调质197248HT200200170230HT300300187255QT500-5500147241QT600-2600229302传递功率P=152kw，积极齿轮转速597.58r/min。1） 选取齿轮材料查表8-17，小齿轮选用20CrMnTi,调质渗碳淬火，回火,硬度5662HRC；大齿轮选用20CrMnTi,调质渗碳淬火，回火，硬度5662HRC。2）按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算设计计算公式 齿轮模数mmm拟定齿轮传动精度级别 按（0.0130.022）,估算圆周速度5.3m/s，参照表8-14和表8-15，选用公差组8级。齿宽系数 查表8-23，按齿轮相对轴承为悬臂布置，取0.5。小轮齿数，在推荐值2040中取24。取传动比i5.2，则=125。齿数比u5.208传动比误差u/u u/u=(5.208-5.2)/5.2=0.0015在5范畴内。小轮转矩 由式（8-53）得 9.55P/=2.34Nmm载荷系数K 由式（8-54）得 K=使用系数 查表8-20得=1.75 动载荷系数 查图8-57得初值=1.21齿向载荷分布系数 查图8-60得=1.27齿间载荷分派系数 由式（8-55）及得 1.88-3.2()cos=1.721查表8-21并插值得=1.242,则载荷系数K初值=3.34。齿形系数 查图8-67 小轮2.08 大轮2.16应力修正系数 查图8-68 小轮1.58 大轮1.83重叠度系数 由式（8-67）得 0.25+0.75/=0.686许用弯曲应力 由式（8-71）有 弯曲疲劳极限 查图8-72得850N/=740 N/弯曲寿命系数 查图8-73得1尺寸系数 查图8-74得1安全系数 查表8-27得1.6，则 531 N/，463 N/故齿轮模数m设计初值 =6.91mm取=7mm。小轮分度圆直径参数圆整值 168mm圆周速度v V= /60000=5.2539m/s与估取=5.2很相近，对取值影响不大，不必修正。 =1.21,K=3.34齿轮模数m=7mm。小轮分度圆直径168mm大轮分度圆直径 m=875mm中心距a a=m()/2=521.5mm齿宽b b=83mm大轮齿宽b=83mm小轮齿宽 +（510）88mm3） 按齿面接触疲劳强度校核计算由式（8-63）知 弹性系数 查表8-22，得189.8。节点影响系数 查图8-64（，0）得2.5。重叠度系数 查图8-65（0）得0.88。许用接触应力 由式（8-69）得 接触疲劳极限应力、查图8-69得 1650MPa， =1620MPa接触强度寿命系数 查图8-70得1。硬化系数 查图8-71及阐明得1。接触强度安全系数 查表8-27，按普通可靠度取=1.1。则=1500 MPa=1473 MPa又 =988 MPa =960 MPa1200mm时 n = (16042)B r/min式中，B单位是m.3 动腭行程 破碎机行程是指动腭下端摆幅，它与偏心轴偏心距、腭板斜角等关于，普通是 s = 2.2e式中 s为动腭行程，e为偏心距。行程与最小出料口尺寸必要保持一定关系，普通最小出料口尺寸是 而进料口宽度a与之间关系是 a=（910）4生产能力 腭式破碎机生产能力就是指在一定给料和排料粒度条件下单位时间内所能解决物料量。它与许多因素关于，例如，待破物料性质，破碎机型式和规格，动腭悬挂高度和运动特性，破碎机构造和工艺参数，破碎机制造质量和操作条件、管理水平等等。关于腭式破碎机生产能力计算，大体上可以分为两类，即理论计算和经验计算。腭式破碎机生产能力普通以动腭往复摆动一次，从破碎腔中排出一种松散棱柱体积物料作为其计算根据。 一方面，由于腭式破碎机机构是采用一种由典型曲柄摇杆机构派生而来偏心机构，其肘板具备急回运动特性。从这一特性出发，并考虑到物料从破碎腔中落下最大也许高度一由设备几何学条件拟定高度，由图2-8可知，腭式破碎机动腭往复摆动一次，从破碎腔中排出质量生产能力为：Q=(120150) t/h (1)式中 B,L给料口宽度和长度，m；b排料口宽度，m；s动腭下端点水平摆动行程，m； 排出产物平均粒度，m，其值为：