【机械毕业设计】双齿辊破碎机的设计【含全套

日期:2020-11-15 04:17

  【机械毕业设计】双齿辊破碎机的设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】

  UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 第一章绪论1.1 项目的研究意义 随着国家经济建设的快速发展, 将对矿藏资源需求量更高、更好,国家 有限的资源量将无法满足更多的需求,双齿辊式破碎机不仅要具有高效性、 环保性,更要具有复合性。通常使用的破碎机在工作时只能粗略的对矿石进 行破碎,很多还需要二次破碎,仍无法满足生产生活需要,为此就不得不改 变物料的破碎方式,物料的破碎效率,物料破碎的安全性环保性等多方面问 题,为解决此问题在老师的指导下我设计这台双齿辊式破碎机,它可以有效 的解决上述问题。我相信这台破碎机能有效的节省和利用资源,对于提高生 产、率环境保护和降低成本将会起到决定性作用,它一定会有很广阔的市场 前景! 1.2国内外现状 辊式破碎机出现于 1806年,它是一种较为古老的破碎设备。但是,由 于它的结构简单、紧凑轻便、易于制造、工作可靠,特别是它的产品过粉碎 少,因此,至今仍在选煤、冶金烧结、水泥、玻璃、陶瓷等工业部门,以及 小型选矿厂中使用,而且有新的改进与发展。辊式破碎机被广泛用于破碎软 质和中等硬度的物料,对破碎湿料和黏性物料和坚硬物料,使用范围受到了 限制。 近年来,国外辊式破碎机发展的得很快,种类也很齐全。按辊子的数目, 辊式破碎几可以分为单辊、双辊、三辊、和四辊四种;按辊面形状,可以分 为光辊、齿辊、槽辊破碎机,辊式破碎机等等 就其结构而言,大多采用自动移动辊机结构,液压调整,油—液控制系 统等新技术、新结构。但各制造厂所采用的结构形式和控制系统各有不同, 独具特色。如美国Pettibone公司生产的双辊破碎机,应用橡胶轮胎传动, 液压调整机构,采用自动定位滚子轴承,运转平稳,使用寿命较长。还有美 国Portec公司生产的三辊破碎机,由一个固定辊和两个移动辊组成。移动 辊由弹簧保持压力及固定工作位置。固定辊由齿轮驱动,移动辊由橡胶轮胎 传动,可进行单向给料破碎和双向给料破碎。三辊破碎机由单辊破碎机和双 辊破碎机组合而成。而四辊破碎机由两个双辊破碎机组合而成,这种破碎机 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 能完成粗碎和终碎两道工序,破碎效率很高。辊式破碎机的规格用辊子直径 D和长度 L表示,例如辊子直径为 1200mm,辊子长度为为 1000mm的辊式破碎机表示为:Φ1200mm1000mm 辊式破碎机。 1.3设计特点 双齿辊破碎机机的主要性能特点是: 齿辊的结构尺寸都是根据产品粒度要求进行设计,破碎齿磨损后现场可直接更换破碎牙齿,大大降低了使用成本; 过粉碎极低。采用剪切原理,小于要求粒度的物料直接通过,对于大于粒度要求的物料进行破碎,避免了进入破碎机的物料搀杂破碎 的缺陷。对于煤炭、焦碳等中等硬度物料,过粉碎率一般在5%以下。 2PGC—450500 新型双齿辊破碎机是利用新型的齿形对物料进行剪 切、拉伸、弯曲、刺破、折断等作用实现破碎,特别适合用于原煤的粗碎和 中碎,可简化原煤的准备作业,是理想的煤炭破碎设备。 1.4设计产品的用途和应用领域 破碎机是冶金、矿山、矿山、电力、化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等 工业部门广泛应用的设备,每年有大量原料和再利用的废料都需要用破碎机 进行加工处理,以达到下一级机械加工设备所要求的粒度,所以破碎机主要 应用于矿区。 1.5设计方案 1.5.1设计目标、研究内容和拟定解决的关键问题 设计目标: 提高双辊齿破碎机齿辊耐磨性和整体强度,使得齿辊在整个破碎工作过 程中,不会因双齿辊破碎机辊齿的长时间工作和物料粒度过大而发生变形, 降低事故率,提高破碎效率,保证生产的正常进行,提高劳动生产率。 研究内容: Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! (1)结构分析设计;(2)分析双齿辊破碎机齿辊工作面耐磨性及其整体强度; (3)整体结构优化。 解决的关键问题:辊齿齿面严重磨损;辊齿轴变形。 1.5.2设计方案 设计方案 破碎机理: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。 齿对物料的作用过程可分为 3个阶段。在第 1个阶段,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 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 果碎块能被辊齿咬入则进入第2阶段,否则辊齿沿物料表面强行猾过,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中表示为齿从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,然后在增大,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除,个别粒度仍然偏 大的物料被两齿辊下面的破碎砧阻挡,使其进行二次破碎。当齿运动到破碎 砧附近时,与破碎砧共同作用,将大块物料劈碎并将其强行排除,这就是第 3阶段破碎。 至此,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。 破碎机设计方案:由三向异步电动机带动皮带论转动,小皮带轮向大皮 带轮完成第一级降速,大皮带轮上小齿轮轴向第一齿辊轴完成第二级降速, 第一皮带轮带动第二皮带轮,同速传动,两齿辊相向转动,由齿辊上破碎齿 轮完成破碎工作,并且在两齿辊中间下方破碎物料排出最密集的地方安放破 碎砧,使物料进行二次破碎,达到更好的破碎效果,提高破碎生成率和降低 生产成本和工作工序,已经破碎的物料由下面排料口直接排出。 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 1.5.3题目的可行性分析:辊式破碎机尤其适用于破碎黏性物料。它具有处理细料的优点,尤其是 用于洗选之前的选煤过程。其处理能力较大,可达几千吨时。当采用槽型 和齿型齿板时,最好处理软质材料和抗压强度低于 800-1000kgcm2的中硬 物料,如:黏土,石膏,煤炭,焦碳,尾矿,铝土矿,滑石等。目前随着煤 炭工业的发展和煤炭破碎加工技术的进步,特别是新的新型破碎方法的出 现,煤矿石对破碎机齿辊工作表面的性能、破碎后物料粒度和使用可靠性的 要求也越来越高,齿辊作为破碎工作面中工况最恶劣、负载情况最复杂的关 键设备,它的性能、寿命和可靠性制约了其它设备能力的正常发挥,决定了 高产高效辊式破碎机的可行性和经济效益。改造方案的实施,必将为企业带 来可观的经济效益和社会效益。 1.5.4本项目的创新之处 传统的破碎机大都是利用一对或几对辊齿对块状物料进行挤压破碎。且 这些辊轮在轴上的安装大都是并齐地排列在轴上,也就是它们的安装键都在 同一个空间角度上。这种传统的破碎机它的破碎效果不太理想。 在设计过程中,我对传统的破碎机进行了结构优化设计。首先,对辊齿 的空间安装位置进行改进,把辊齿在轴上成螺旋式安装布置,也就是连接键 成角度布置其值为:第一个键槽角度为0 。这样设计能对块状物料进行阶段性破碎。也就是能对块状物料进行多次破碎。它能很好地提高破碎效率。 同时为了更好地,进一步地提高破碎效率。在每两个啮合辊齿啮合处的 正下方加上一个破碎砧。破碎砧利用它的两个侧面与啮合辊齿下方的齿面再 次地对物料进行进一步破碎具体工作原理如下: Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 图3破碎砧的工作原理图第二章破碎机的结构设计 2.1结构的选择与比较 传动机构的实现方式很多,好的传动机构不仅可以大大提高破碎的效 率,而且可以节省功耗。传动机构为齿轮机构,执行机构是从齿辊作滚动的 一对齿辊机构。实现上述功能的机构有很多下图所示的几种结构的优缺点如 图的右侧所示 方案一: Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 方案二:方案三: 这种结构使用的是一台三 向异步电动机带动小齿轮, 小齿轮带动一级辊子转动, 在一级辊子的另一端装有 和二级辊子完全相同的齿 轮只起到传动的作用,两辊 子同速相向转动完成破碎 任务,这种方案可以完成破 碎,且具有噪声小,平稳性 好,结构简单,高效率等多 方面优点,但一级辊子上的 第二只齿轮多余,造成浪 如图所示的结构,其布局基本与方案一相同,不同 的是采用两个同型号的三 向异步电机分别带动两个 辊子转动,这种设计方案破 碎效果很好,但造价相当昂 贵,且在不需要调动破碎粒 度的时候不需要采用两个 动力源,故舍弃。 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 2.2破碎机参数的初步确定性能:辊子规格 450500DL/mm 给料粒度 200 /mm排料粒度 0~25;0~50;0~75;0~100 /mm生产率 20; 35; 45; 55 辊子转数64 n/(r/min) 电机功率 8;11 kw机器质量 3.765 计算参数:1.辊子直径 辊子直径 有关,它们之间的关系决定于辊皮与被破碎物料间的摩擦系数的大小。 对于光辊: D20d 辊皮表面带有沟槽: D=(10~12)d 这种结构不但具有方案一 的所有优点,而且克服了方 案一多余齿轮造成浪费的 缺点,还在齿辊下方加入破 碎砧,进行二次破碎,进一 步提高破碎效率,其结构简 单,布局合理,故选用此设 计方案。 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 对于我所设计的双齿辊破碎机,所破碎的物料粒度在100~200mm D=(2~6)(100~200)=(200~1200)mm取D=450mm 由于φ 450500 型双齿辊破碎机较接近设计要求,故选用。 2.辊子工作转速 辊子最合适的转速与辊皮表面特征,被破碎物料的硬度和尺寸大小有 关,一般都是根据经验决定的。它要保证机器有最大的生产率,功率消耗又 要少,同时还要考虑辊皮的磨损不能太快。通常破碎无聊的粒度越大,辊子 转速越低,辊皮表面有沟槽或镶齿的辊子,他的转速应比光辊的低;当破碎 软的或脆的物料时,转速应高些,而破碎硬物料时应低些。根据经验: N=(120~420) n——辊子转速(r/min); ——被破碎物料的容积重(Kg/ D——辊子直径(cm); D——给料粒度 (cm)。 按照设计要求可知,d=10~20cm,一般摩擦系数取 =0.30~0.35,(或摩擦角φ =16 =0.325,φ=arctan0.325=18 ,D=45cm,r=1.3~1.45Kg/ 0.3251.35 10 45 20 =62.06~217.22(r/min) Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 10 光辊破碎机每分钟工作转数取上式的上限,带沟槽的辊子取中等数值, 而带牙齿的辊子则应取其下限,故取 n=64r/min。 3.生产率 双辊式破碎机的理论生产率与工作时两辊子的间距 e,辊子圆周速度 以及辊子规格等因素有关。假设在辊子全长上均匀地填满物料,而且破碎机的给料和排料都是连续的,料带的宽度等于辊子长度L,厚度等于辊子的间 距e,卸出速度等于辊子圆周速度v,因此破碎机的体积生产能力为 加以修正,而物料落下的速度与辊子圆周速度的关系为V=60 Dn LeDn n——辊子转速(r/min); =0.2~0.3;对于粘性和潮湿物料,如煤,焦碳等,=0.4~0.6; e——排料口宽度 当破碎硬质物料时,在破碎力的作用下,后辊弹簧受压缩,贵州快3。使转辊之间距增大,通常间距约为增大 1/4,故 Q=235 LeDn LeDn =235(0.4~0.6)0.510.450.02564 =33.84~50.76(t/h) 4.辊子功率的计算 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 11 辊式破碎机功率,一般采用经验公式来估算。破碎中硬物料时,破碎机 所需功率为 N=0.794KLV 分别是给料与排料粒度;对于破碎煤或焦碳用的齿辊破碎机,则辊子功率为 N=KLDn kw n——辊子转速r/min; K——系数,破碎煤时,K=0.85。 KLDn=0.850.50.4564=12.24kw 2.3原动机的确定为了能对整个机械系统提供稳定有力原动力的装置,只有合适的选择原 动机的类型才能有效的使系统发挥其作用,电动机的选用,主要从选用的电 动机的功率、工作电压、种类、型式及破碎机结构考虑,粗算破碎机传动效 ——电机额定功率kw ——工况系数,破碎机属于的载荷很大的工作机器,按每天工作10~16 小时计算,取 ——带传动效率,0.95;Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 12 )=20.37kw 双齿辊破碎机的电动机需要起动转矩大、噪声低、振动小、可靠性高、 功率等级高,能承受经常的机械冲击及振动的类型。综合上述因素可以做出 选择 Y225M-8 2.4传动机构的选择与比较1.传动机构的重要性: 在原动机和工作机之间必须加入传动装置,通过它来传递动力或改变运 动形式、参数,这是因为: 1工作机所要求的速度通常和原动机的额定速度不一致,需要减速或增 速大多数情况下要求减速。 2工作机要根据生产要求进行速度调节,而原动机通常只以一种恒定的 额定转速运转,如果通过改变原动机的速度来满足工作机的变速要求,往往 经济成本较高。对于某些类型的原动机无法通过其本身变速来满足工作机的 生产工艺要求。 3原动机的运动形式比较单一,比如通常只能作匀速转动,而工作机的 运动形式由生产的工艺要求而定,它们是多种多样的,如直线运动、往复摆 动、螺旋运动等等。 4在单机集中驱动时,需要一台原动机来带动若干组不同速度大小,不 同运动形式的工作机或执行机构。 5为了工作安全及维修方便,或因机器的外廓尺寸受到安装空间、运输 条件的限制等其它原因必须把原动机和工作机分成两个部件,而它们中间则 出传动装置来连接。 2.传动类型选择 (1)传动类型选择时应考虑的因素 选择传动类型时所依据的主要指标应是:效率高、经济成本低、外廓 尺寸小、重量轻、运动性能良好及便于加工制造和维修,既能满足生产条件 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 13 又安全可靠。具体地说选择传动类型时应考虑到: 1)原动机的工况应与工作机工况相匹配,即它们的工作点接近各自的 最佳工况,而且工作点尽可能稳定。原动机和传动装置在起动、制动、调速 性能、机械特性、反向和空载等方面能符合工作机的要求。 2对传动的尺寸、重量和布置方面应做到紧凑、轻巧、合理,同时又 要便于安装和维修。 3能适应工作环境条件,加多尘、高温、低温、潮湿、腐蚀、易燃、 易爆等恶劣环境、噪声的限度等。 4经济成本低,即工作寿命长、传动效率高、初始费用、运转费用和 维修费用低。 5操作和控制方式简便。 6必须符合国家的技术政策,现场的技术条件和环境保护等其它要。 (2)传动类型选择的原则 1对于大功率传动,应优先选用高效率的传动,以节约能源。 2当工作机要求与原动机同步时,不宜采用摩擦传动,而应采用无滑 动的传动装置如啮合传动。 3传动装置应尽可能采用标准化、系列化产品,便于互换从而降低初 始和维修费用。 4当载荷变化频繁,而且可能出现过载时,不宜采用啮合传动而可采 用摩擦传动、流体传动,或在传动装置中配备过载保护设施。 5为了降低初始费用,在满足使用要求前提下,尽可能选择结构简单 的传动装置,即简化和缩短传动链。 6若原动机的调速速比能与工作机的变速要求相适应时,可直接联接 或采用定传动比的传动装置;当工作机要求的变速范围大,原动机的调速措 施不能满足其机械特性和经济要求时,应采用变传动比的传动。通常从降低 成本角度出发尽量采用有级变速,只有工作机生产工艺需要连续变速时,才 选用无级变速传动。此外,在传动装置中传动比的分配应合理。 如下图所示传动机构,选择了带式传动机构。因为双齿辊破碎机所需要 的传动精度不需要太高,而且功率消耗很大需要安全保障,使用带式传动机 构很安全。因为双齿辊破碎机的电动机的转速是730r/min,而辊子的转速需 要64 r/min,要求传动比为11.4127。11.4127=4.12*2.77*1,因为带式传动机 构所需要的传动精度不需要太高,故带式部分的传动比为 4.12 第一对齿轮 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 14 的传动比为2.77 第二对齿轮的传动比为1。即 带=4.12,i12 =2.77,i 23 第三章破碎机的总体设计3.1带传动设计 1.设计功率 P——工作机功率kw =1.414.55=20.37kw 2.带型 Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 15 根据 带,选取15N/15J 型有效宽度制V带。 ——小带轮转速r/min。 3.传动比 ——大带轮转速r/mim; ——弹性滑动系数;有效宽度制窄 =177r/min 4.小带轮有效直径 带寿命,在经济条件允许的情况下, UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 16 197.4730 601000 =35m/s,V20m/s时,可以充分发挥带的传动能力,一般 V不低于5m/s,满足要求,7.5m/s

  5m/s。 6.初定中心距离 =1500mm7.有效长度 =4630.8mm 圆整近似选取 =4570mm 8.实定中心距 =1469.6mm 取a=1470 mm 10.根V带额定功率 kw根据带型, =7.62kw 11.i kwGenerated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 17 根据带型, =0.69kw 12.V带根数Z 20.37(7.62 0.69) 0.931.06 13.带轮宽度D=2e+2f=35 0.5mm 14.单根 =0.9[500(2.5 m——V带单位长度质量Kg/m,取 m=0.20 Kg/m。 =0.9[500(2.5 0.93 -1) 20.37 =2693.5sin156.6 UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 18 16.切边长tmm (800200) 1470 =1439.1mm 17.挠度 1.6100 =23.0mm 18.载荷 Wd 新安装的带Wd= 1.516 =40N。Wd= 401439.1 1.5 693.5 4570 16 UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 19 运转后的带 Wd= 1.316 最小极限值Wd min =44.1 3.2齿轮传动设计1.选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 按1.5所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。 0.2~0.3mm),硬度为HB260~290,齿轮硬度Hv550;大齿轮 材料为40Cr(热处理,调质),硬度为HB260~290。 =19,已知大齿轮转速为64r/min,小齿轮转速为 177r/min。 17764 =2.77,故 =53。2.按齿面接触强度设计 1)确定公式内的各计算数值(1)试载荷系数 =1.3(2)计算小齿轮传递转矩 UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 20 =95.510 14.63177 =789359 10887.7145 =189.8MPa 1/2 (5)按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳极限为 lim1 =600MPa, lim2 =600MPa (6)计算应力循环次数 假设破碎机寿命为10年(一年工作300 天,每天工作10 小时) =0.98(8)计算接触疲劳许用应力 lim1HN S——安全系数S=1,取失效概率为1% Generated UnregisteredBatch DOC PDFConverter 2012.4.816.1629, please register! 21 =0.95600MPa=570 MPa =0.98600MPa=588 MPa 2)计算 (1)试算小齿轮分度圆直径 1t 中较小的值1t 1.3789359 3.77 189.8 2.77570 =124.584mm (2)计算圆周速度 601000 124.584177 60 1000 =1124.584mm=124.584 mm (4)计算齿宽与齿高之比 =124.584/19=6.557mm =2.256.557=14.75mm b/h=124.584/14.7=8.45 (5)计算载荷系数 根据 =1.15m/s,八级精度,查得动载荷系数 =1.1;直齿轮,假设 b

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