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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date辊式破碎机设计-说明书1 概述辊式破碎机设计学生姓名：余维 班级：1081023 指导老师：封立耀 摘要：我国目前原煤的破碎一般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的锤头打击物料，在破碎腔内受到相互破碎冲击和剪切，可控性很差，容易产生过粉碎，而且对入料度有限制，不适合煤炭的粗、中碎作业。而齿辊式破碎机是在齿的作用下对物料进行劈碎，破碎后的物料直接排出，
2、因此破碎粒度比较均匀。目前的双齿辊破碎机由于整体结构的不合理和破碎齿磨损快不能修复等原因，使用效果大大降低甚至很差。2PGC450500新型双齿辊破碎机是在吸取国内外先进技术的基础上研制和设计出来的高强力破碎机，很有发展前景和市场前景。关键词： 双齿辊破碎机，破碎机，产品粒度 指导老师签名：Machinedesign of rollcrusher Student name:Yu Wei Class:10810123 Supervisor:Feng Li YaoAbstractAbstract:My currentcoal was broken generally usinghammer-Bre
3、akers 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 teet
4、h 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
5、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
6、的研究意义11.2国内外现状11.3一般破碎机械21.4新型的齿辊破碎机62 齿辊破碎机详细设2.1产品的技术参数72.2电机选型72.2.1电机功率计算72.2.2电机选择72.3传动机构的设计及计算72.3.1带传动的设计计算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传统的腭式破碎机和辊式破碎机162.4.2输入轴的结构设计及校核272.4.3偏心轴的结构设计及校核322.4.4小齿辊轴的结构设计及校核362.4.5新型齿辊破碎机的设计402.5键的选择及其校核412.5.1电机轴上键的选择及校核412.5.2输入轴上键的选择及
7、校核422.5.3偏心轴键的选择及校核422.5.4小齿辊轴键的选择及校核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 新型两辊破碎机主要零部件的结构分析3.1动腭及齿板503.2肘板（推力板）503.3调整装置513.4拉紧装置513.5箱体结构514 项目的技术经济分析4.1可能影响经济运行质量的问题524.2绿色设计52参考文献54总结55致谢56-辊式破碎机设计1 引言1.1项目的研究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
8、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SO2排放量分别占80%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SO2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。SO2排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土SO2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SO2的主要来源于高硫煤的使用，而中的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产 量 算，每
9、 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。近几年来，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，不能适应含煤研石的煤炭破碎，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
10、，目前大量从国外进破碎机，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，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，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。1.2国内外现状 在国内，仅仅破碎机制造业，不算其他的选矿设备、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
11、。大量实践证明，特殊工艺锻造的耐磨件、锤头是普通厂家部件寿命的1.5-2倍甚至更高。因为刚才紧缺，目前中国破碎机企业面临减产的危险。辊压机20 世纪80 年代中期发展起来的高效节能设备。形式上很像传统的对辊破碎机，但实质上有两点不同：一是辊压机实施的是准静压破碎，它与冲击粉碎方式相比，节省能量约30%;二是它对物料实施的是料层粉碎，是物料与物料之间的相互粉碎，粉碎效率高，物料间的挤压应力可通过辊子压力来调节。辊间压力一般可达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 带来的经济效益引起了国际水泥界的极大兴趣与关
12、注。随着技术的不断进步， 国外为了扩大辊压机的应用范围(用于坚硬物料) 和提高其可靠性，都在不断地改进自己的产品，主要表现在以下三个方面：一是提高辊面的耐磨性，如德国洪堡公司将压辊表面堆焊耐磨层改为柱钉式辊面，柱钉的硬度达到刀具的硬度，使其具有更高的抗耐磨能力(这是该公司的专利)，克鲁普公司则采取金属耐磨块组合镶嵌式压辊，来提高其耐磨性; 二是压辊轴承的改进，由于该机轴承要承受巨大的静载荷和冲击载荷，原来用的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，可承受巨大的径向力，轴向力则由双作用止推轴承承受，轴承座本身具有调心功能; 三是控制系统的改进，使其达到自动化(包括控
13、制与监测) ，德国洪堡公司开发的ROLV IS 控制系统，可实现该机的自动化，并可调节生产过程。改进后的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 洪堡威达克公司的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明，辊压机技术比常规的细碎技术具有很大的优越性: 与圆锥破碎机相比， 处理量提高27. 2% ，单位能耗降低21% ，生产费用降低8% ，产品粒度大约在3mm 至325 目之间。其网格柱钉式板衬使寿命约12000h ( 每1000h 磨损
14、016mm )。这证明了该机型用于铁矿选厂也是成功的。我国东北大学与沈阳矿山机械厂协作开发的辊压机的样机(生产能力为100th ) 在唐山棒磨山铁矿试验， 也取得了较好的效果.1.3一般破碎机械破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料的内聚力，使之破裂成小块物料的设备。破碎机械所施加的机械力，可以是挤压力、辟裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等，在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的混合。对于坚硬的物料，适宜采用产生弯曲和辟裂作用的破碎机械；对于脆性和塑性的物料，适宜采用产生冲击和辟裂作用的机械；对于粘性和韧性的物料适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。在矿山工程和建设工程上，破碎机械多用来破碎爆破开
15、采所得的天然石料，使之成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成品需要经过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所要求的尺寸，以便进一步加工操作。通常的破碎过程，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。所采用的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、细碎的划分（mm）类 别入料粒度出料粒度粗碎300900100350中碎10035020100细碎50100515工业上常用物料破碎前的平均粒度D与破碎后的平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变化情况，比值i称为破碎比（即平均破碎比） i = D/d为了简易地表示物料破碎程度和比
16、较各种破碎机的主要性能，也可用破碎机的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，装入破碎机的最大物料尺寸，一般总是小于容许的最大进料口尺寸，所以，平均破碎比只相当于标称破碎比的0.70.9。破碎机械常用的类型有：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。根据其结构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。复摆腭式破碎机适用于粗，中碎抗压强度250mpa以上的各种矿石岩石。简摆腭式破碎机则可以破碎各种硬度的矿石和岩石，且特别适用于破碎各种硬度的磨
17、蚀性强的石料。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，使动腭周期地靠近、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 简摆腭式破碎机的技术规格规格进料口尺寸mm最 大 进料粒度 mm出 料 口调节范围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
18、腭式破碎机的技术规格规格进 料 口 尺寸 mm最大进料粒度 mm出料口调节范围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）400250400250180208081
19、0Y180M-417.05002505002502202080540Y200L2-6226004006004003504016017115Y250M-830.07505007505004505017070YR280-855.09006009006004807520052192YR315L-87512009001200900750100200150300YR315L-6110.0辊式破碎机工作可靠、维修简单、运行成本低廉，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（一般是四辊）等，按照辊面特征，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
20、子与带齿板间被轧碎。表1-4 单辊破碎机的技术规格规格 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双齿辊破碎机主要适用于矿山，冶金、化工、煤矿等行业脆性块状物料的粗，中级破碎，其入料粒度大，出料粒度可调，可对抗压强度16
21、0MPa的物料进行破碎。其结构紧凑，且破碎力由内部机构承受，基础不受力，特别适用于移动式设备，也广泛适用于各种场合的物料破碎。 破碎机充分利用脆性材料的抗弯、抗剪强度比抗压强度低的特点，采用交叉布齿，使破碎齿受力均匀，降低能耗； 采用大齿、小辊、螺旋布齿，多破碎盘的结构，有更强的挟制大块能力，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整出料粒度，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的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可
22、破碎物落下，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。表1-5双辊破碎机的技术规格规格 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12001000122.24021240159074704780201845.3187507005040210283.41738892865201812.25261040075850303012.840223517228103.2976004001203629204152
23、615176019372.5540025020032281051012959408201.3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，也可通过调整上、下辊的间隙，破碎所需粒度的物料。表1-6四辊破碎机的技术规格规格 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t1200100083.38130385535409610566
24、0432567153.166204107550609000700108100210281841753150314727.641894020161.4新型的齿辊破碎机本设计所涉及的新型的辊腭破碎机结合了腭式破碎机和齿辊破碎机的优点，使生产能力得到了很大的提高，出料粒度的均一性得到了很好的保证，使物料得到了有效的破碎，这是有生产的实践为证的。因该种机械的新的一面，所以尚未有成熟的计算方法对其进行精确的计算，只能在传统破碎机械计算的基础上，结合生产实践，对其进行粗略的估算。其结构图大致如下所示： 1 小齿辊 2 大齿辊 3 腭板 4 电机 5 箱体6 防震层 7 料度调整系统 8 拉杆部件图1-12
25、 齿辊破碎机详细设计2.1产品的技术参数:破碎物料抗压强度：160MPa入料粒度：800mm出料粒度：200mm处理量：2000t/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的计算采用如下的近似理论计算方法。本方法是基于电机的功率应该与单位时间的破碎物料的功耗相同的原则，即认为电机的功率应如下求得：F=QW/其中Q:破碎机的生产能力t/hW:单位生产量的功耗kWh/t：破碎机的传动效率采用Rittinger法确定单位生产量的功耗：即：m:Bond功指数，煤的Bond功指数为7.91KW.h/tE:占排料粒度80以上的组成部分
26、的粒度尺寸（um）A:占给料粒度80以上的组成部分的粒度尺寸(um)i:常指数，取0.45-0.5。2.2.2电机选择参考上述传统破碎机械电机功率的计算方法，结合生产实践的经验，估取电机功率为160Kw, 选择YB355S-6的电机。其主要参数如下：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传动机构的设计及计算根据上述所得的电机及齿辊转速，初步确定电机至大齿辊间的减速比为 i=980/120 =8.17电机至小齿辊间的减速比为： I=980/160 =6.13根据生产实践经验，选定电机至大齿辊间的减速传动机构为一对带轮和一对齿轮。结合
27、带轮和齿轮的传动特点，取带轮间的减速比为1.6，齿轮间的减速比为5.1；电机至小齿辊间的减速传动机构则在电机至大齿辊间减速传动的基础上再加上两个介轮和一个齿轮。它们的具体设计如下述所示。从破碎机的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）各轴的功率计算第轴的功率 （kW）第轴的功率 （kW）第轴的功率 （kW）第轴的功率 （kW）第轴的功率 （kW）式中 调心滚子轴承效率。各轴的扭矩计算第轴的扭矩 （Nm）第轴的扭矩 (Nm)第轴的扭矩 (Nm)第轴转速 (Nm
28、)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带传动的设计计算参考机械工业出版社出版的机械设计手册第二版的第四卷。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 根据=256kw和=980r/min，由图33.1-2确
29、定为E型带。3）小带轮基准直径及大带轮基准直径 参考表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，符合要求。5)初定轴间距 按要求取 =0.7(+)=0.7(560+900)=1022mm6)所需基准长度 2+(+)/2+ =4364.5mm 由表33.1-7选取基准
30、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带的基本额定功率根据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，额定功率的增量由表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)
31、 /(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）带轮结构和尺寸由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，大带轮和小带轮结构都为六椭圆辐轮。轮槽尺寸及轮宽按表33.1-20计算，参考图33.1-5典型结构，画出小带轮工作图（见图）。图2-1 小带轮大带轮的示意图如图所示： 图2-2 大带轮2.3.2齿轮传动设计计算参考中国矿业大学出版社出版的机械设计工
32、程学。对齿轮材料的要求：齿面有足够的硬度和耐磨性，轮齿心部有较强韧性，以承爱冲击载荷和变载荷。常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮直径在400600mm范围内时，可采用铸钢。下表列出了常用齿轮材料及其热处理后的硬度。常用的齿轮材料材 料机械性能 / MPa热处理方法硬 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56
33、6217CrNiMo61180835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，主动齿轮转速597.58r/min。1） 选择齿轮材料查表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
34、算公式 齿轮模数mmm确定齿轮传动精度等级 按（0.0130.022）,估算圆周速度5.3m/s，参考表8-14和表8-15，选取公差组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范围内。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齿间载荷分配系数 由
35、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的初值=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重合度系数 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的设计初值 =6.91mm取=7mm。小轮分度圆直径参数圆整值 168mm圆周速度v V= /
36、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。重合度系数 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及说明得1。接触强度安全系数 查表8-27，按一般可靠度取=1.1。则=1500 MPa=1473 MPa又 =988 MPa =960 MPa1200mm时 n = (16042)B r/min式中，B的单位是m.3 动腭行程 破碎机的行程是指动腭下端的摆幅，它与偏心轴偏心距、腭板斜角等有关，一般是 s = 2.2e式中 s为动腭行程，e为偏心距。行程与最小出