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1、学生姓名 班级学号起讫日期 指导教师 教研室主任 系主任盐城工学院机械工程系毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化 专业设计（论文）题目 1200熟料圆锥式破碎机（总体设计与传动局部）黄传香99材机（6）班B99120582003.03.312003.06.27刘平成姜煜林徐文宽发任务书日期2003 年03月28 日0引言在水泥生产中，粉磨过程消耗大量能源。粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度 组成和充分解离而又不过粉碎的加工原材料，以便于下一步的加工、处理和使用。世 间上约12%的电能用于粉碎物料，其中约15%用于破碎，85%以上消耗于磨碎，磨机 的效率只有1%,破碎机的效率达10%,而
2、且与磨机相比，破碎机能耗低，金属消耗 最小，运转维护简单。因此，有用破碎机局部取代磨机的趋势，也即当前粉碎领域所 提倡的“多碎少磨”。同时，入磨粒度的大小是影响磨机产量的主要因素。假设入磨物料粒度较大，磨机 第一仓必须加入较多的大球才能击碎物料，这样磨机的第一仓在一定的程度上起着破 碎作用。这在粉磨中是极不合理的。入磨粒度越大，磨机产量越低，电能消耗越大， 磨机产量与入磨物料粒度的四次方根成反比。给料粒度越小，磨机产量越高，能源消 耗下降；反之，产量降低，能耗提高。下面就2003年水泥市场进行展望和分析一、2003年水泥总量需求分析1、国家的宏观经济政策有利于水泥总需求量保持稳定水泥工业的增长
3、速度与国民经济的增长速度密切相关,2003年是“十六”大召开后 的第一年，按照“十六大”制定的奋斗目标，到2020年要实现国内生产总值比2000年翻 两番的要求，这就意味着在这20年中我国的国民经济开展速度必须到达年均递增 7.8%,如果2003年国际经济政治环境不发生重大影响的突发事件，国内不出现大范围 的严重自然灾害和其他重大的问题,GDP增长率仍可以保持在7%以上的水平.建国50 多年来的统计资料说明，当GDP的增长速度高于9%时，水泥工业的开展速度大于9%; 当GDP的增长速度低于4.2%时,水泥工业就会出现零增长或负增长.根据此规律，从总 的趋势来讲2003年我国水泥的总需求量应呈增
4、长态势.另外，据权威人士表示,中国水 泥将继续实施积极的财政政策,直到经济形成自身良性循环的开展的动力，积极的财政 政策对水泥总需求量稳定在2002年的水平非常有利.2、房地产投资相对减少，水泥需求量下降据2002年国家统计局的统计数字说明:全国房地产投资2002年的增长率和销售 价格增长率都低于投资开发增长率，局部地区市场有过热苗头.预计2003年与水泥需 求密切相关的房地产业投资会由2002年30%的增长速度，大幅回落到15%.因此，从全 国范围看,2003年房地产业水泥需求量呈下降趋势.3、混凝土的技术进步及商品混凝土的普及，使2003年水泥总需求量相对减少4、世界经济不景气，水泥出口形
5、势不容乐观总之,2003年国家基本建设投资将继续保持较高速增长，由此推论,水泥的总需求 量应较2002年有所增长.但考虑到房地产增长速度放缓，混凝土技术进步的加快，以及840 水泥出口受国际形式的影响，有利条件和不利条件相抵,2003年水泥总需求量应保持 在2002年的水平.二、2003年水泥总供给特点及分析1、水泥供给总量难于降低2002年我国水泥总产量，月报数为7.05亿吨，公报数为7.25亿吨，综合统计年报在 7.4亿吨左右.2003年受经济快速增长拉动，小水泥的技术进步会进一步加快，台时产量 明显提高;新型干法水泥在2002年新增了 3000万吨能力的基础上,2003年预计新增能 力在
6、4000万吨以上.因此，水泥总供给量仍呈增长趋势,供大于求的状况有增无减.2、国家会加大水泥调整力度，加快不符合国家产业政策小水泥的淘汰进程国务院142次总理办公会要求水泥与钢铁行业尽快制定整顿与开展规划.总理亲 自关注水泥开展规划还是第一次.相信在中央领导的亲自关注下,2003年我国会加快 水泥工业结构调整力度,那些不符合国家产业政策的小水泥企业淘汰进程将加快，水泥 供给总量急剧增长的势头会得到有效缓解.3、供大于求的状况会使水泥的价格进一步走低水泥总供给大于总需求量的状况在2003年会有扩大趋势，市场竞争将进一步加剧, 由于水泥行业退出本钱很高，行业内过剩能力无法释放，在价格大于变动本钱的
7、情况下, 企业不会主动减产，无疑会加大水泥市场的竞争局面，这决定了 2003年水泥价格将继 续会走低.4、大型水泥集团2003年将进一步急剧扩张，在局部地区形成市场垄断局面随着我国新型干法水泥生产技术日趋成熟，水泥吨投资不断下降.为了降低本钱, 大集团利用自己技术、资金优势不断扩张.2002年海螺集团生产能力到达了 2115万吨, 比2001年翻了一番,2003年还将大幅增长.山水集团2002年比2001年增加了 226完2 吨，华新集团、新疆天山集团、渤海集团、吉林亚泰集团2002年生产能力均有大幅增 长,2003年将仍将继续膨胀.这些大型水泥集团的急剧膨胀使其在所辖地域已具备了 规模优势、
8、本钱优势和资源优势，对水泥市场具备了一定的控制能力，地区市场垄断局 面已初步形成.841锥式破碎机的总体设计1.1 机器设计的要求机器的种类虽然很多，但设计时的基本要求往往是共同的，根据对现有机器的分 析，现代机器的设计应满足以下三大要求：一、 经济性要求机器的经济性必须表达并贯穿在其设计、制造和使用的全过程中。表达在设计阶段 是指应用先进的设计方法，将三钟传动（机械、电子、液压）有机地匹配，各得其所。 此外尽量采用标准件、通用件和使用产品系列化而缩短设计周期；表达在制造过程中 是指使用无切削加工等各种新的制造工艺技术，提高工效、缩短制造周期等；表达在 使用方面是指消耗（水、电、油及辅助材料等
9、）少、管理和维修费用低等。二、 社会要求机器应有好的社会效果，表现为；应满足人机工程学的要求，如操作方便、省力、舒 适劳动强度低、维修简捷等；应符合平安运行要求，如设置可靠的平安防护装置，设 置能排除误操作的连锁装置，采用平安联轴器和离合器，配备各类预警信号装置等； 应满足工艺美术要求，如造型精巧、线形流畅、形体简练、色彩明快等；应符合环保 要求，如控制噪声、有效地排除废气、废液等，以免造成环境污染某厂设计能力为10万3机立窑为闭路磨机为中2. 2mX7. 5m。近 10年来，该厂曾使用过3种水泥熟料破碎机。1996年前用的是250mniX 1000mm的细 颗式破碎机，1996年9月曾经试用
10、过800型的高效柱磨机，1997年底又购置了 600mmX800mm的锤式破碎机。根据该厂使用情况及考察情况分析：由于水泥熟料自 身的高强度、强磨蚀性，在粉碎过程中对锤头、板锤、还击板及挤压辐产生剧烈的磨 损，而致使耐磨件使用寿命短。在考察中了解到由长沙江背水泥熟料细碎机械厂研制 的细碎机有它独特性能：转速超慢，几乎无振动；功耗费用极低；粒度长期稳 定；维修配件方便。1.2 圆锥式破碎机的工作原理该熟料细碎机的结构如图1所示。842图1圆锥式熟料细碎机结构示意图图1圆锥式熟料细碎机结构示意图该圆锥式破碎机,在上盖板上固定安装一减速电机,减速电机与小齿轮相连,然 后通过小齿轮带动大齿轮转动,大齿
11、轮与回转筒相连.物料由进料装置进入空心轴，当 物料填满轴上端局部时，顺着分级罩向下滑动,符合尺寸要求的小块物料那么通过分级 罩上篦板孔,大块物料进入定动颗板之间的破碎腔,进行破碎.由大颗粒变成小颗粒 或粉末而垂直落入漏斗入口，从漏斗出口排出。1.3锥式破碎机的设计构思. 1锤头线速度确实定在2台不同转速的CXP900X600细碎机上安装同样形状，同样材质的锤头，对 比试验锤头的线速度与锤头的使用寿命之间的关系。当转速960r/min时，锤头线速 度45m/s,破碎立窑熟料1副锤头寿命在350040003出料粒度（5mm,锤头纯磨耗 约8g/t。当转速610r/min时，锤头线速度28. 8m/
12、s,破碎立窑熟料1副锤头寿命在 650075003出料粒度（8mm,锤头纯磨耗约4g/t。上述结果说明：锤头线速度愈高, 磨损就愈大。我们遵循这个规律，设计细碎机的工作线速度为0.45m/s左右，转速定843 在2. 78. 7r/min,是国内其它细碎机工作线速度的1/1201/100,采用超慢线速度, 对机器的耐用、振动、功耗、环保，特别是对选用耐磨材料创造了有利条件。1.2.2 耐磨件材质确实定从耐磨材料磨损机理分析，当耐磨件的硬度低于熟料的硬度时，磨损速度就很 快，反之就耐磨得多。如果锤头的材质韧性缺乏，那么会在熟料的高速冲击下，产生凿 削剥落或疲劳剥落，磨损速度也会加快。更重要的是韧
13、性缺乏，容易断裂。由于硬度 愈高，其韧性相对就愈低，所以高硬度的耐磨件很难用于高线速度及冲击力大的破碎 机。立窑熟料硬度一般是HRC5052,回转窑熟料硬度是HRC5254,为此破碎熟料 的耐磨件硬度必须到达HRC58以上，才能到达良好的耐磨性。采用超慢速剪切细碎原 理的细碎机，工作中冲击力小得多，工作摩擦热少得多，可选用高硬度的耐磨材料。1.2.3 篦板确实定设计有篦板的破碎机都有堵料、积料现象，对锤头磨损影响很大，必须定期清除， 增加检修工作量。1200熟料圆锥式破碎机设计的篦板是由假设干块扇形板组合成1个圆锥筛体，大头 固定在旋转筒外壁上。物料由进料筒垂直落向回转体，均匀地撒向旋转的分级
14、罩上，通 不过篦缝的大颗粒物料有锥形分级罩均匀地撒入动态的V形圆环破碎腔内煎切细碎，克 服了堵料、积料所带来的挤压、摩擦耗功大的弊端。1.2.4 熟料、矿渣影响因素熟料的性质也影响耐磨件的使用寿命。窑外分解窑的熟料比干法中空窑的熟料易 碎，立窑的熟料差异较大，有时比回转窑还难破碎。熟料的温度对耐磨件的磨损有一 定影响，如果材质在400c左右可保持硬度韧性不变，是能适应熟料破碎的。但高线 速度的破碎机与高温熟料的高速冲击摩擦，估测局部温度到达800以上。而熟料圆 锥式破碎机产生的工作摩擦热就少得多，对一般低于300的水泥熟料细碎都能长期 适应。矿渣均为小颗粒，按理说不需要破碎即可通过篦缝漏出。有
15、几家厂使用却发现, 掺40%矿渣的混合料反而比掺15%的对锤头磨损更大。经分析是小颗粒矿渣越多在破 碎腔溜出篦缝的速度越慢，远远低于锤头的工作线速度，受到无数次重复锤击，加快 了耐磨件的磨损1. 4圆锥式破碎机的使用和效果设备型号规格8442000年1月我厂购买了 1台中1200熟料圆锥式破碎机，其规格性能见表lo表1 01200熟料圆锥式细碎机的规格与性能最大 进料 尺寸 /mm平 均出 料粒 度 /mm台时产 量 /(t/h)线速 /(m/s)转筒转速 /(r/min)电 动机 功率 /kW磨损后最大出磨物料易损 件使 用寿 命/d易损件 消耗 /阮 /t)系统总电 耗/(kWh/t)1副
16、剪 板碎 料/万t1副剪 板价 格/万 元粒度 /mm比 例 /%140522320. 375. 90151215202100. 07725. 711.00. 70入磨粒度和圆锥式熟料细碎机相比锤式破碎机在需要更换锤头及篦板的前期，约有15% 的破碎物料粒度超过25mll1,更换锤头后物料粒度又小了，粉状料很多。由于国内的 粉碎设备大都是采用高线速度运转，粉碎水泥熟料极不耐用，更换和调整粒度装置的 次数频繁，一般28d必须调整或更换(慢速除外)，致使入磨物料粒度形成周期性的 不稳定。该机于2000年2月底正式投入运行，细碎效果满意。立窑熟料出窑后通过 新增设1台7m高的提升机送入熟料细碎机，细
17、碎后再由原链板运输机送至熟料圆库。 拆掉了原安装的锤式破碎机，混合材因粒度很小，不需要细碎，直接配入熟料圆库, 入磨物料粒度分布比照见表2O表2 3种设备细碎熟料的入磨粒度分布比照 粒径/mm50703050203015-2010155-10252250X1000细颗破15.010.05.05.015.010.030.010.0600X800锤式破10. 15. 59.45.039.830.210r/min)的轴承，主要失效形式为疲劳点蚀，故应进行 疲劳寿命计算。2) 对于极慢转速(nep =0.5 Pf+Y Pa = 0.5x44 + Q.Sx3SA3 = 52.5KN计算轴承的寿命f =
18、0.95，查手册得32228轴承的 以=1058MV8415寿命 r =1667、殳=19491%72.3 螺栓组的设计计算螺栓组联接的结构设计结构设计的主要目的在于合理地确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式。螺 栓组联接结构设计的基本原那么：尽可能使各螺栓或联接接合面间受力均匀，便于加工 和装配。具体设计时，应综合以下几个方面的问题：（1）联接接合面的几何形状必须 与整台机器的结构协调一致，且尽量设计成轴对称的简单几何形状。（2）螺栓的布置 应使各螺栓受力尽可能均等。（3）螺栓的排列应有合理的间距和边距，以便保证联接 的紧密性和必要的扳手空间。（4）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成4、6
19、、8等偶 数，以便分度和划线。同一螺栓组中螺栓的性能等级、直径和长度均应相同。（5）为 防止螺栓手附加弯曲应力，螺栓头、螺母被联接件的接触外表均应平整，螺纹孔轴线 与被联接件各承受面应保持垂直。螺栓组联接受力分析的目的是为了确定螺栓组中受力最大的螺栓及其所受载荷。为 了方便简化计算，在进行螺栓组受力分析时，一般作如下假设：（1）同一组联接中各 螺栓的材料、直径、长度和预紧力均应相同。（2）联接承受工作载荷后其结合面的“刚 体平面性”采用普通螺栓联接时，必须有足够的预紧力，使接合面产生的摩擦力矩足以抵 抗转矩T。假设预紧后各螺栓联接处产生的摩擦力集中作用在螺栓中心处，起方向应 为阻止运动趋势的方
20、向。根据受力平衡条件，可得升。n + 忻。八+fFrz? K J那么各个螺栓所需的预紧力F0为K = 12F = 36.2KN1.2x23.875 x1Q60.15 x 440x12T 23.875 xIQ6N = - =- = 44 NR 543N 那么工作载荷为F = = 3.61N12螺栓承受的总拉力8416Fx = F+F = F+KcFa+c= 37.3KNd -d -4x1.3 尸工.卜 xL3x37.7xl05 no- V 3.14x375=J164.7=12.8 13 mm其最大拉应力为max4x37.3x1033.14x30=52.19 315 Mpt该螺栓组符合强度要求2.
21、4 颗板的设计和计算颗板的设计破碎机的破碎部件是外颗和内颗外颗直接承受物料的破碎力,要求有足够的强度. 因此，外颗应用优质钢铸成.颗板用于直接破碎物料,为了防止磨损，提高颗板使用寿命，在颗板和颗板腔两侧 都镶有衬板.衬板用耐磨材料做成,一般小型的用白口铸铁,大型的用高镒钢制成.所有 衬板均用埋头螺栓固定,报废后可以随时拆换.为了使衬板各受力均匀,常在衬板和颗 板之间垫以塑性衬垫，如铅板、铝板、锌合金板、低碳钢板或灌注水泥砂浆，以保证衬 板与颗板紧密结合.衬板的外表通常铸成波浪形或三角形，安装时两衬板的齿峰和齿谷正好凹凸相对. 这样的衬板对物料不仅施予挤压作用，还兼施弯曲和劈裂作用.使物料易于破
22、碎.衬板 的齿峰角a 一般为90120 ,粗碎时宜采用波浪形外表，夹角a取大些.齿距t的大 小取决于物料粒度，通常t接近于破碎粒度.齿高h和齿距之比一般取1/21/3。对衬板各部位的磨损是不均匀的，通常下部磨损较快，为了延长其使用寿命，常 做成上下对称的，待下部磨损后调换使用，大型圆锥式破碎机是用几块拼成的，各块 间均可互换，这不仅节省材料，而且给安装和运输带来方便。8417xlxl图5钳角示意图242钳角的设计圆锥式破碎机动颗与定颗间的夹角。称为钳角。如图，减小钳角，可使破碎机的 生产能力增加，但会导致粉碎的减小，相反，增大钳角，虽可增加破碎比，但会降低 生产能力，同时落在颗腔中的物料不易夹
23、牢，有被推出机外的危险。因此，钳角应有 一定的范围。钳角的大小可以通过物料的受力分析来确定。设夹在颗腔中的球形物料质量为G,颗板同物料接触处，颗板对物料的作用力为Zx = oZx = o少=。P和尸2均与颗板垂直。由这两个力所引起的摩擦力为了R和上，其方向向下尸一尸2 cose yP, sin a = 0fP、- JPcosa + JPsina = 0将第一式乘以摩擦系数/之后，与第二式相加，消去得2/ cosa + (l-/2)siny = 08418、2 f或 tga =-i-r因摩擦系数/与摩擦角。的关系为 f =坦中那么 tga= 2g, =tg2(p 1tg(P为了使破碎机工作可靠，
24、必须令a2(p即钳角应小于物料与颗板之间的摩擦角的2倍一般摩擦系数/ =0.20.3,那么钳角的最大值为2233 ,实际上，当破碎机 喂料粒度相差太大时，虽然二2。，仍有可能产生物料被挤出情况。这是由于大块 物料在两个小块之间，这时物料的钳角必然大于两倍物料之间的摩擦角。所以该钳角 1X24.7 o8419四.毕业设计（论文）物化成果的具体内容及要求（具体内容参照机械工程系毕业设计 论文大纲及实施细那么的有关要求填写）1、总装图1张。2、传动部装图及相关零件图假设干张。3、设计的工程图样折合成图幅为A0应不少于4张。结论对立轴破和还击破而言，由于没有粒度控制装置，大块料较多。对卧式破而言， 虽
25、有篦板，出料粒度容易控制，但锤头的磨损形式极不合理。对于超高速离心冲击破 碎原理的破碎机，在使用中因磨损不均匀很难得到平衡，导致振动极大，功耗高。以 上几种破碎机都因为转速高，物料重复破碎摩擦多，所以即使耐磨机件材质硬，也磨 损很快，机件易损。采用钢棒滚压破碎原理的破碎机，振动大，致使机件易损，进料 稍多一点就导致饱仓，失去破碎功能而恶性循环，检修极为不便。熟料挤压机属强制 硬挤压，挤压辑易磨损，设备故障多，功耗大。采用熟料圆锥式破碎机，克服了以上各种破碎机的弱点，打破常规设计，到达了无重复破碎， 提高有效功率，减少了物料摩擦功率，由此单位电耗极低。经分析，熟料圆锥式熟料细碎机比离线速度细碎机的出料粒度粉末状少，但易损件 的使用寿命要长7倍，出机最大粒度有lOmrn到磨损后调整前的15mm, 一般为三个月。 调整更换次数少、使用寿命长、粒度分布窄、稳定性高。建议水泥厂家选择水泥熟料细碎机时，应考虑如下几点原那么：1）锤头工作线速度漫，耐用，运转率高；2）出机物料粒度分