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摘 要
煤炭資源作為一種主要資源，在國民經(jīng)濟(jì)中起著非常重要的作用。近年來，煤炭的價(jià)格持續(xù)飚升，形成大力開采之勢，與此同時(shí)，礦井事故也頻繁發(fā)生，經(jīng)濟(jì)損失巨大，人員傷亡之事故非常慘痛，煤礦安全日益成為重中之重，急待加強(qiáng)。
粘土制漿系統(tǒng)被廣泛用于煤礦企業(yè)的產(chǎn)煤一線，在煤礦企業(yè)中扮演著井下滅火和預(yù)防性灌漿的重要角色，所以是煤礦企業(yè)不可缺少的重要系統(tǒng)之一。也可以用于其他行業(yè)的混凝土制漿，所以，它的設(shè)計(jì)有著廣泛的前景和豐富的可鑒的經(jīng)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)制漿系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)礦上用的預(yù)防性灌漿，設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于一個(gè)制漿機(jī)的設(shè)計(jì)。在完成總體的設(shè)計(jì)方案以后，就指出各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、安裝、定位的等問題，并對個(gè)別零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。以往設(shè)計(jì)一個(gè)制漿系統(tǒng)要設(shè)計(jì)好多部分，例如，設(shè)計(jì)給料機(jī)、破碎機(jī)、制漿機(jī)等一些重要系統(tǒng)組成部分，本設(shè)計(jì)沒有拋開基本組成部分的設(shè)計(jì)，只是把它們進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，把各個(gè)分散的主體，結(jié)合成一個(gè)大的主體，安裝方便，操作簡單，維護(hù)也很輕松。
關(guān)鍵詞：
粘土制漿系統(tǒng) ；制漿機(jī) ；方便
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ABSTRACT
Coal resources as a main resource, in the national economy plays an important role. In recent years, coal prices have continued to soar and the potential exploitation of the formation of strong, at the same time, mine accidents have been frequent reports of huge economic losses, casualties of a very tragic accident, mine safety has increasingly become the most important, urgent need to strengthen.
Clay systems have been widely used in pulp and coal mining enterprises of the coal line, in the coal mining enterprises play an underground fire and filling an important preventive role, it is coal an important and indispensable enterprise systems in the world. Other industries can also be used for concrete making, therefore, it is designed with a wide range of prospects and a wealth of experience to be learned. The main contents of this design is the design of a pulping system for the realization of the preventive use of the mine grouting, design lies in the design of a pulping machine. Upon completion of the overall design scheme, would be pointed out that the various parts of the design, installation, positioning and so on,
Strength of individual parts of the check. The past to design a system to design a lot of pulp in part, for example, the design of feeder, crusher, pulping machine, such as a number of important components of the system, the design did not set aside an integral part of the basic design, only the integration of them design, the main body of the various scattered light into the main body of a large, easy to install, simple operation, is also very easy to maintain.
Keywords：Pulping system clay ； Pulping machine ； Convenient
目 錄
第 1 章 緒論 1
第 1.1 節(jié) 制漿系統(tǒng)的發(fā)展背景及其應(yīng)用現(xiàn)狀 1
第 1.2 節(jié) 煤炭自然和其他井下滅火技術(shù)的簡介 1
1.2.1煤炭自然因素與特征 1
1.2.2煤炭自然發(fā)火的預(yù)防措施 3
第1.3 節(jié) 制漿系統(tǒng)的介紹和分類 4
1.3.1 制漿系統(tǒng)的介紹 4
1.3.2 制漿系統(tǒng)的分類 5
第 1.4 節(jié) 制漿系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 7
第 1.5 節(jié) 新型多功能型制漿系統(tǒng)的提出 7
第 2 章 制漿系統(tǒng)的分析和總體方案的設(shè)計(jì) 8
第2．1節(jié) 制漿系統(tǒng)的分析 8
第 2.2 節(jié) 總體方案的設(shè)計(jì) 9
2.2.1 總體方案的設(shè)想 9
2.2.2 破碎機(jī)部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思 10
2.2.3 給料部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思 11
2.2.4 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)思 11
第 3 章 破碎機(jī)部分的設(shè)計(jì) 12
第 3.1 節(jié) 破碎機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的確定 12
3.1.1 破碎機(jī)的齒輥的轉(zhuǎn)速 12
3.1.2 電動機(jī)功率的確定 12
第 3.2節(jié) 電動機(jī)的選擇和傳動方式的確定 14
3.2.1電動機(jī)的選擇 15
3.2.2傳動方式的擬定 15
第 3.3 節(jié) 齒輥部件及箱體的設(shè)計(jì) 16
3.3.1 齒的設(shè)計(jì) 16
3.3.2 齒板的設(shè)計(jì) 17
3.3.3 齒輥輥筒的材料的選擇 17
3.3.4 齒輥軸的設(shè)計(jì) 17
第 3.4 節(jié) 破碎機(jī)用的減速器的設(shè)計(jì) 19
3.4.1 各級傳動比的確定 19
3.4.2 傳動裝置運(yùn)動參數(shù)計(jì)算 19
3.4.3 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.4.4 軸的設(shè)計(jì) 28
3.4.5 軸的校核 30
3.4.6鍵的選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算 32
第 3.6節(jié) 箱體結(jié)構(gòu)及相關(guān)設(shè)計(jì) 36
3.6.1 鑄造方法 36
3.6.2 截面形狀的選擇 36
3.6.3 肋板的布置 36
第 4 章 給料機(jī)和攪拌機(jī)的設(shè)計(jì) 38
第 4.1 節(jié) 給料機(jī)的設(shè)計(jì) 38
4.1.1 給料機(jī)的介紹 38
4.1.2 螺旋給料機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì) 40
4.1.3 螺旋給料機(jī)功率的計(jì)算 42
4.1.4 軸端的密封設(shè)計(jì) 43
4.1.5給料機(jī)電機(jī)的確定 43
4.1.6其他零件的選擇 45
第 4.2 節(jié) 制漿機(jī)的設(shè)計(jì) 47
4.2.1 攪拌葉的設(shè)計(jì) 47
4.2.2 確定傳動方式 48
4.2.3 電機(jī)的選擇 49
第 5 章 部分零件上的公差和配合 50
第 5.1 節(jié) 配合的選擇 50
5.1.1 配合的類別的選擇 50
5.1.2 配合種類的選擇 50
第5.2節(jié) 一般公差的選取 50
第5.3節(jié) 形位公差 51
5.3.1 形位公差項(xiàng)目的選擇 51
5.3.2 公差原則的選擇 51
5.3.3 形位公差值的選擇或確定 52
結(jié)論 54
翻譯部分 57
英文原文 57
中文譯文 64
致 謝 71
第 1 章 緒論
第 1.1 節(jié) 制漿系統(tǒng)的發(fā)展背景及其應(yīng)用現(xiàn)狀
在我國，現(xiàn)在正處于經(jīng)濟(jì)的蓬勃的發(fā)展時(shí)期，無論是第一第二產(chǎn)業(yè)還是第三產(chǎn)業(yè)，都在迅速發(fā)展。能源產(chǎn)業(yè)做為發(fā)張經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在社會經(jīng)濟(jì)中扮演著重要角色。其中的煤能源，在我國還占據(jù)著主要能源的地位。近幾年，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致煤的供應(yīng)需求增加，開采煤本身就是個(gè)高危行業(yè)，超量開采導(dǎo)致事故頻繁發(fā)生。制漿系統(tǒng)本身就是用在煤礦保證煤礦生產(chǎn)安全的一個(gè)系統(tǒng)。雖然制漿系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)很久，雖然其發(fā)展速度緩慢，但是其優(yōu)點(diǎn)和必要性沒有什么可以代替，所以至今各大煤礦都在使用。
第 1.2 節(jié) 煤炭自然和其他井下滅火技術(shù)的簡介
1.2.1煤炭自然因素與特征
煤炭自然發(fā)展過程的三個(gè)必要條件：煤炭具有自然的傾向性；有連續(xù)的供氧條件；熱量易于積聚。
表1·1 煤炭的自然因素與特征
煤炭自然因素
基 本 因 素
煤的炭化程度
煤炭的自然性隨煤炭的質(zhì)量程度的增高而降低。沒的炭化程度越低，揮發(fā)份含量越高，煤炭自然發(fā)火傾向越強(qiáng)。一般說來，褐煤易于自然，煙煤中長焰煤危險(xiǎn)性最大，貧煤及揮發(fā)份含量在12%以下的無煙煤難以自然
續(xù)表1·1
煤巖成分
煤巖成分包括有絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤。煤層中有集中的鏡煤和亮煤，特別是含有絲煤時(shí)，煤的自然傾向就大；而暗煤多的時(shí)候，一般不易于自然
煤的含硫量
含硫分越多，吸氧能力越大，越易自然；含黃鐵礦、黃銅礦結(jié)核較多，也具有自然的危險(xiǎn)
煤的破碎程度
煤的破碎程度大，增加了沒的氧化面積，使煤的氧化速度加快，容易自然。脆性和風(fēng)化率較大的煤就易于自然
煤的水分
水分能加速煤的氧化過程，同時(shí)使煤體疏松，造成細(xì)微裂縫，加大吸氧能力，并降低著火溫度，但過多水分能抑制煤的氧化作用
溫度
隨著溫度升高，氧化作用加劇。根據(jù)實(shí)驗(yàn)煤的溫度由30℃升高到60℃時(shí)，吸氧能力要增加3~10倍，如果煤的溫度達(dá)到臨界值則開始迅速氧化，并積極增高溫度，導(dǎo)致燃燒
地質(zhì)構(gòu)造
煤層厚度與傾角大，開采時(shí)煤炭損失、破損程度大，以及圍巖等受到破壞，形成裂縫，而煤層厚還易于局部儲熱，固自然危險(xiǎn)性愈大。在地質(zhì)構(gòu)造破壞的地帶，自然發(fā)火頻率較煤層賦存正常地段高
開拓開采條件及通風(fēng)方式
礦井開拓方式和開采方法及通風(fēng)方式選擇不合理，往往造成丟煤多、煤柱破碎、漏風(fēng)嚴(yán)重，給煤炭自然造成良好條件，增加自然可能性
1.2.2煤炭自然發(fā)火的預(yù)防措施
（1） 開拓、開采技術(shù)措施
（2） 通風(fēng)安全技術(shù)措施
（3） 預(yù)防性灌漿
預(yù)防性灌漿時(shí)目前我國使用最廣泛的一種行之有效的預(yù)防煤炭自然的方法。
（4） 調(diào)節(jié)風(fēng)壓法防滅火
根據(jù)漏風(fēng)和煤炭自然火災(zāi)的關(guān)系，漏風(fēng)量太大，氧化熱量不能積聚；漏風(fēng)量很小，則供氧不足，煤也不易于自然。
（5） 阻化劑防火
將無機(jī)鹽類的化合物，如:氯化鈣、氯化鎂、氯化氨以及水玻璃等物質(zhì)的溶劑藥液噴灑在煤塊或注入煤體內(nèi)，具有阻止煤體氧化，防止和撲滅其自熱的作用。煤礦利用阻化劑防滅火是60年代末誕生的一項(xiàng)新技術(shù)，我國起步較晚，1974年撫順煤研所在試驗(yàn)室和現(xiàn)場開始研究，先在沈陽、平莊兩局實(shí)驗(yàn)成功。近年來，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，尋找合適我國煤礦不同煤種的阻化劑做了大量工作，并在阻化劑防火的機(jī)理方面提出了“吸水鹽類液膜隔氧降溫學(xué)說”，正確的闡述了阻化劑防火的原理，為阻化劑防火技術(shù)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前，我國有13個(gè)省40多個(gè)礦區(qū)應(yīng)用阻化劑防火均收到了不同程度的效果;80年代利用工作面部采空區(qū)的漏風(fēng)攜帶霧化阻化劑微粒進(jìn)入采空區(qū)防止遺煤自燃，在銅川礦務(wù)局試驗(yàn)成功，為阻化防火工藝的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。理論的成熟、工藝的發(fā)展使阻化劑防滅火已成為我國黃泥灌漿防火技術(shù)的重要補(bǔ)充。但是，目前使用阻化劑的阻化率較低，壽命較短，對環(huán)境有不同程度的污染，這些問題今后要進(jìn)一步研究解決。
（6） 惰氣防滅火
（7） 泡沫滅火
泡沫有化學(xué)泡沫和空氣高倍數(shù)泡沫(簡稱高泡)兩種?；瘜W(xué)泡沫一般儲裝于小型滅火器內(nèi)，泡沫滅火器使用靈活，撲滅初起的火災(zāi)非常有效。常裝備在井下碉室、膠帶輸送機(jī)的機(jī)頭等易于發(fā)火的地方?？諝鈾C(jī)械泡沫滅火裝置產(chǎn)生的泡沫倍數(shù)一般在500-1000之間。撫順煤研所于60年代開始開發(fā)，研制了高效電動(BG P-200 )和水動((SGP-180)型發(fā)泡機(jī)。使該技術(shù)投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是能快速、遠(yuǎn)距離撲滅礦井火災(zāi)。至目前為止，在我國煤礦井下應(yīng)用高泡滅火技術(shù)撲滅火災(zāi)達(dá)30余次，成為世界上應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)次數(shù)最多的國家之一。
90年代，為了提高滅火效果，開始研制以惰氣為氣源的高穩(wěn)定性泡沫。這種惰氣(氣氮或液氮?dú)?泡沫，既可安全高效滅火，又可充入采空區(qū)起到隔離作用。由多組分復(fù)配而成的高穩(wěn)定性泡沫劑和惰泡發(fā)生裝置，已由撫順煤科分院研制成功，使泡沫滅火技術(shù)獲得新的發(fā)展。
第1.3 節(jié) 制漿系統(tǒng)的介紹和分類
1.3.1 制漿系統(tǒng)的介紹
50年代末，在我國煤礦開始應(yīng)用灌漿防滅火，是目前我國使用最廣泛的一種行之有效的的預(yù)防煤炭的自然方法。其方法是將灌漿材料（粘土或砂質(zhì)粘土及爐灰等）按適當(dāng)比例配合制成泥漿，利用井上、下高度差或借助泥漿泵通過輸送管送到可能自然發(fā)火的采空區(qū)或其它地點(diǎn)進(jìn)行灌注。預(yù)防性灌漿防滅火原理是，漿液包裹煤塊，其水份有增濕減緩氧化速度的作用，其固體沉淀物能充填于媒體縫隙，能起隔絕漏風(fēng)阻止氧化作用。按與會采工藝的關(guān)系來分，灌漿的方法有：隨采隨灌，采前預(yù)灌和采后密閉灌漿；按實(shí)施方法來分有埋管灌漿，鉆孔灌漿和工作面撒漿?，F(xiàn)在已被公認(rèn)為是厚煤層分層開采較為有效的防滅火技術(shù)。
1.3.2 制漿系統(tǒng)的分類
因?yàn)槊總€(gè)煤礦的實(shí)際情況不一樣發(fā)展出多種制漿系統(tǒng)：
（1）水力取土鉆孔灌漿的制漿系統(tǒng)。
水力沖刷表土制成泥漿，熱后經(jīng)泥漿溝流入灌漿鉆孔至井下干管。
圖 1·1 水力取土鉆孔灌漿的制漿工藝流程
（2）水力取土加壓輸送的制漿系統(tǒng)。
水力沖刷表土制成泥漿，然后由泥漿溝流入泥漿攪拌池，再經(jīng)泥漿泵加壓輸送至灌漿鉆孔，最后流至井下灌漿干管。
圖 1·2 水力取土加壓輸送的制漿流程
（3）人工取土自流輸送的制漿系統(tǒng)。
取土場人工取土裝上V型礦車（運(yùn)輸距離短，需土量大可采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)送黃土）。一條線路經(jīng)窄軌鐵路直接運(yùn)送泥漿攪拌池；另一條線路經(jīng)窄軌鐵路運(yùn)送至貯土場加以貯存。攪拌好后的泥漿可由灌漿管輸送至井下；在雨季或冬季取土場無法取土?xí)r，可由水槍從貯土場直接沖土成漿，然后經(jīng)泥漿溝流入泥漿攪拌池。
圖 1·3 人工、機(jī)械取土制漿工藝流程
（4）高壓水采土的分區(qū)灌漿站制漿系統(tǒng)。
高壓水沖刷鉆孔附近的黃土，泥漿沿著泥漿溝自流到鉆孔，通過鉆土上設(shè)置的篩箅清除完雜物后，再從鉆孔流到井下干管內(nèi)。
（5）人工采土的頁巖制漿系統(tǒng)。
采土場采用炮采，大塊巖石經(jīng)由人工破碎，然后用電扒斗耙往膠帶輸送機(jī)運(yùn)送至破碎機(jī)破碎，在經(jīng)球磨機(jī)磨制成漿。通過球磨機(jī)磨成的泥漿沿著泥漿溝流入集泥池，經(jīng)攪拌后即可由下漿孔輸往井下干管進(jìn)行灌漿；若集漿池盛滿，可用泥漿泵或砂漿泵將泥漿送往泥漿池以備使用。
第 1.4 節(jié) 制漿系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
制漿系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
（1）系統(tǒng)組建簡單，操作方便。
（2）工作連續(xù)可靠，維護(hù)修理方便。易損零部件容易檢修和拆換。
（3）工作環(huán)境范圍廣，生產(chǎn)量高。
（4）能根據(jù)工作狀況來組建系統(tǒng)，保持系統(tǒng)的簡潔性。
（5）制漿系統(tǒng)小，占地面積少。
（6） 價(jià)格便宜，實(shí)用性高。
第 1.5 節(jié) 新型多功能型制漿系統(tǒng)的提出
在查了好多資料后，發(fā)現(xiàn)制漿系統(tǒng)大都采用的制漿模式都是一樣的，都是先破碎到攪拌，合格的漿液被送到集泥池，需要用的時(shí)候經(jīng)過泥漿泵被送到井下進(jìn)行填充。
在此我就設(shè)想，有沒有可能把這幾個(gè)環(huán)節(jié)中在一臺機(jī)器上面，形成一個(gè)多功能的制漿機(jī)，生產(chǎn)出來的漿液直接可以用來預(yù)防性灌漿。
設(shè)計(jì)一臺多功能的制漿機(jī)，就是本次設(shè)計(jì)的主要核心。
第 2 章 制漿系統(tǒng)的分析和總體方案的設(shè)計(jì)
第2．1節(jié) 制漿系統(tǒng)的分析
制漿系統(tǒng)的分析
80年代以前，制漿系統(tǒng)比較單一，灌漿所用的漿材是黃泥，但是這對于西南或山區(qū)缺土地區(qū)就無土可作為漿材。后來重慶分院與采礦現(xiàn)場合作，在芙蓉和兗州礦區(qū)分別建立了習(xí)佩關(guān)頁巖和煤矸石破碎系統(tǒng)，用破碎的矸石與頁巖作為灌漿材料；開灤、平頂山等礦務(wù)局采用電廠飛灰作為灌漿材料均取得成功。煤矸石與飛灰的利用不僅解決了灌漿的用土，而且也凈化了環(huán)境。
煤矸石及一些頁巖被用來當(dāng)做制漿的材料的多樣話，用到破碎機(jī)的地方越來越多，原有的制漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)見下圖：2.1
圖 2·1 制漿系統(tǒng)過程
泥漿的制備過程雖然不麻煩但是過程比較多，要經(jīng)過給料機(jī)、破碎機(jī)、輸送皮帶的輸送再到制漿機(jī)混合攪拌制成成品的泥漿，各個(gè)過程都需要來操作，所以我就設(shè)想可不可以設(shè)計(jì)一種機(jī)器擁有制漿的眾多功能于一體。
第 2.2 節(jié) 總體方案的設(shè)計(jì)
2.2.1 總體方案的設(shè)想
本設(shè)計(jì)在原來的制漿方法和過程上并有什么新的創(chuàng)新，而是把一系列的制漿過程做了個(gè)整合，把好需要幾臺機(jī)器完成的的制漿過程整合成一臺機(jī)器上來完成制漿任務(wù)。簡單的說就是把好幾臺機(jī)器合并成一臺，這樣做可以節(jié)省占地空間，不需要過多的人為來操作。
具體設(shè)計(jì)同時(shí)具有破碎、給料、制漿、過濾的功能于一體，整體化設(shè)計(jì)，把一個(gè)一個(gè)單一的環(huán)節(jié)合并成一個(gè)，實(shí)現(xiàn)一臺機(jī)器多種功能。
把漿材放到破碎機(jī)的料斗里面，經(jīng)過破碎機(jī)的破碎是漿材直接到達(dá)給料機(jī)，經(jīng)過螺旋給料機(jī)的定量給料進(jìn)入制漿機(jī)，在制漿機(jī)中高速的攪拌，過濾后的泥漿就是可以用的成品了。這樣子的泥漿就是可以直接拿來井下灌漿的合格產(chǎn)品。多功能制漿機(jī)示意圖見下圖2·2
圖2·2 多功能制漿機(jī)
這樣的多功能制漿機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)的制漿系統(tǒng)中必要的環(huán)節(jié)，而且對于制漿系統(tǒng)來說安裝很方便，一臺機(jī)器占地少。
2.2.2 破碎機(jī)部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思
破碎機(jī)是整個(gè)機(jī)器部分的最上層機(jī)器，我采用的是齒輥式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)。主要是因?yàn)榭紤]制漿所需要的漿材中有粘土和頁巖的混合材料，采用中碎就可以達(dá)到效果了，而且齒面輥式破碎機(jī)以劈碎作用為主，同時(shí)兼有研磨作用，適用于脆性和軟礦石的粗碎和中碎，可以達(dá)到目的。在選擇采用單齒輥破碎機(jī)還是雙齒輥破碎機(jī)的時(shí)候我給2種類型破碎機(jī)做了個(gè)比較，單齒輥破碎機(jī)更適合用于粗碎，所以我采用了雙齒輥的破碎機(jī)。
2.2.3 給料部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思
在給料部分的設(shè)計(jì)，我查了好多資料，發(fā)現(xiàn)好多給料機(jī)都是擁有振動功能，如果采用則不適合整體機(jī)器的穩(wěn)定性，經(jīng)過仔細(xì)考慮，采用一種螺旋給料機(jī)，這種給料機(jī)輕便，無噪聲，運(yùn)行穩(wěn)定，最重要的是定量給料。這樣可以持續(xù)不斷穩(wěn)定的給料。
2.2.4 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)思
攪拌機(jī)部分采用市面上一般的攪拌機(jī)的樣式即可，因?yàn)閷τ跀嚢铏C(jī)的功能要求并不高，只要能轉(zhuǎn)動，能有攪拌效果就可以。但是以往的攪拌機(jī)有個(gè)缺點(diǎn)就是不能過濾，出來的泥漿必須在經(jīng)過過濾才能用來灌漿，所以我就想到在攪拌機(jī)擁有普通的攪拌功能功能上增加過濾功能，即在攪拌機(jī)里面裝個(gè)篩網(wǎng)，當(dāng)攪拌葉高速旋轉(zhuǎn)攪拌泥漿的時(shí)候，泥漿被甩到篩網(wǎng)一側(cè)，通過篩網(wǎng)的泥漿就是可以使用的成品了。
第 3 章 破碎機(jī)部分的設(shè)計(jì)
第 3.1 節(jié) 破碎機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的確定
用外力克服固體物料各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，使物料破壞以減小其顆粒粒度的過程，稱為破碎。
3.1.1 破碎機(jī)的齒輥的轉(zhuǎn)速
滾筒的直徑D=390mm, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算：
（3·1）
其中轉(zhuǎn)子的圓周速度一般都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，齒形輥?zhàn)拥膱A周速度=1.5 ~ 1.9m/s ，根據(jù)高轉(zhuǎn)速對機(jī)器零部件的加工、安裝精度要求也隨之增高，所以取1.6m/s
則
3.1.2 電動機(jī)功率的確定
根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式
N = 0.1i Q (kW) （3·2）
式中 i ——破碎比
Q ——生產(chǎn)率 t/h
根據(jù)胡基（HUKKI）1961年所作的能量輸入與熱度的關(guān)系圖分析，齒輥破碎機(jī)屬于常規(guī)破碎范圍，宜用基克（KICK）的破碎理論，即“無論原始粒度如何，只要每單位質(zhì)量的能量輸入不變，總能得到相同體積減少”，基克方程
E = K × ln (x/ x) = K ln i（3·3）
根據(jù)基克的體積與能量關(guān)系可以得出理論功率
N = 9.81 10 KW （3·4）
式中 ——物料的抗壓強(qiáng)度
E ——彈性模量
由下表可知道：
表3.1 普氏巖石分級表及碎礦和磨礦中的硬度分級
等級
堅(jiān)固性程度
巖 石
f
1
2
3
4
Ⅰ
最堅(jiān)固的巖石
最堅(jiān)固、細(xì)致和有韌性的石英巖和玄武巖，其他各種堅(jiān)固巖石
20
Ⅱ
很堅(jiān)固的巖石
很堅(jiān)固的花崗質(zhì)巖石、石英斑巖、很堅(jiān)固的花崗巖，硅質(zhì)片巖，比上一級較不堅(jiān)固的石英巖，最堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r
15
Ⅲ
堅(jiān)固的巖石
堅(jiān)固的巖石
花崗巖（致密的）和花剛質(zhì)巖石，很堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅(jiān)固的礫巖，極堅(jiān)固的鐵礦
石灰?guī)r（堅(jiān)固的），不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖，堅(jiān)固的大理石和白云巖，黃鐵礦
10
8
Ⅳ
頗堅(jiān)固的巖石
頗堅(jiān)固的巖石
一般的砂巖，鐵礦
硅質(zhì)頁巖，頁巖質(zhì)砂巖
6
5
Ⅴ
中等的巖石
中等的巖石
堅(jiān)固的粘土質(zhì)巖石，不堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r，各種頁巖（不堅(jiān)固的），致密的泥灰?guī)r
4
3
Ⅵ
頗軟弱的巖石
頗軟弱的巖石
軟弱的頁巖，很軟弱的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍結(jié)的土壤，無煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)礫石，石質(zhì)土壤
礫石質(zhì)土壤，破碎的頁巖，凝結(jié)成塊的礫石和碎石，堅(jiān)固的煤，硬化的黏土
2
1.5
機(jī)器破碎的材料是中等礦石，所以選擇普氏硬度系數(shù)f為3，又知道普氏系數(shù)約為單軸抗壓強(qiáng)度σ的百分之一：
= （3·5）
因此，巖礦的抗壓強(qiáng)度
σ==1003=300 （3·6）
而實(shí)際功率：
N= （3·7）
其中 ——功率系數(shù) =0.528
——破碎比系數(shù) ==ln10
所以得出：
N=1.695
=44.2 kW
第 3.2節(jié) 電動機(jī)的選擇和傳動方式的確定
3.2.1電動機(jī)的選擇
根據(jù)計(jì)算得到的功率和實(shí)際需要的功率有一定余量，所以選擇功率P=45 Kw的電機(jī)，查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選取Y系列繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)，型號YR250M2-4，電動機(jī)的主要參數(shù)如下：
=45 Kw =1480 r/min I=85.9A
=741r/min =91.5% cosφ=0.87
= 3.0
輸出軸的直徑d =160 mm
3.2.2傳動方式的擬定
在開始選擇傳動方式的時(shí)候有2套方案可以選擇，就是在拖動方式上面選擇是單電機(jī)，還是使用雙電機(jī)，其傳動方式如下圖 ：
圖3·.1 單電機(jī)的傳動方式
圖3·2 雙電機(jī)傳動方式
經(jīng)過考慮，最終選擇了雙電機(jī)的的傳動方式，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，組建起來很方便。
第 3.3 節(jié) 齒輥部件及箱體的設(shè)計(jì)
3.3.1 齒的設(shè)計(jì)
以往輥齒的型式有如下幾種：鷹嘴式、標(biāo)槍式，刀刃式和矩形帶式。粗碎時(shí)大部分采用鷹嘴式，齒的高度70~110mm，長短齒一起配合使用。長齒用以破碎特大塊，大塊進(jìn)入內(nèi)腔后再用短齒進(jìn)一步破碎。單齒輥破碎機(jī)的破碎過程基本上式這樣進(jìn)行的。
中碎時(shí)鷹嘴和標(biāo)槍式都可以使用，齒的高度最低為80mm。刀刃式使用的地方不多。矩形帶式主要是用在齒輥破碎機(jī)的第二段上。
在本次設(shè)計(jì)中，輥齒選擇了類似刀刃式的輥齒作為破碎機(jī)輥齒。輥齒的壽命是破碎機(jī)性能的重要指標(biāo)。提高輥齒的壽命將直接降低維護(hù)費(fèi)用，減少維修率和檢修時(shí)間，為此除了降低轉(zhuǎn)速，優(yōu)化破碎機(jī)之外，更重要的還有要全程選擇耐磨性強(qiáng)的材料。
齒的材料選擇ZG30Mn,.齒的表面需用耐磨焊條堆焊10mm的焊層，齒高方向設(shè)計(jì)為40mm。
3.3.2 齒板的設(shè)計(jì)
（1） 齒板的材料選用 ZG270-500
（2） 齒板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了便于破碎機(jī)的維護(hù)和拆裝，齒板的設(shè)計(jì)如圖：
圖 3·3 齒板圖
用高強(qiáng)度螺栓固定在齒輥的輥筒上面。
3.3.3 齒輥輥筒的材料的選擇
由于考慮到輥筒受力和材料的經(jīng)濟(jì)成本，所以材料選用ZG270-500。
3.3.4 齒輥軸的設(shè)計(jì)
（1）軸的常用材料
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。碳鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨和抗疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用廣泛，其中最常見的是45號鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的機(jī)械和更好的淬火性能。因此，在傳遞大的動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。
（2）軸設(shè)計(jì)中應(yīng)解決的主要問題
設(shè)計(jì)軸時(shí)，應(yīng)解決的主要問題有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩個(gè)方面的內(nèi)容。
軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。
軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。
（3） 軸的參數(shù)設(shè)計(jì)
軸的最小直徑的計(jì)算
選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
由公式 （3·8）
式中 n----軸的轉(zhuǎn)速，r/min
P----軸所傳遞的功率，Kw
A----取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)
由前面可知，n=80r/min P=44.2Kw
取 A=110
則 mm
則取 輥軸的最小直徑為63mm
第 3.4 節(jié) 破碎機(jī)用的減速器的設(shè)計(jì)
3.4.1 各級傳動比的確定
已知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1480r/min， 齒輥的轉(zhuǎn)速n=80r/min
所以總傳動比
1480/80=18.5 r/min （3·9）
各級傳動比的分配
對于展開式二級齒輪減速器,為保證起高低速級大齒輪浸油深度相近,其傳動比要滿足下式:
i1=(1.3~1.4)i2
式中 i1－高速級傳動比
i2－低速級傳動比
取 i1=1.3 i2
總傳動比i=1.3i2·i2=1.3i22
i2===3.77
i1=1.3i2=1.3×3.77=4.9
3.4.2 傳動裝置運(yùn)動參數(shù)計(jì)算
從減速器的高速軸開始各軸命名為Ⅰ軸,Ⅱ軸，Ⅲ軸
（1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算
n1=n/i0=1480/1=1480(r/min)
n=n/i1=1480/4.9=302(r/min) （3·10）
n=n/i2=302.57/3.77=80(r/min)
式中 n－電動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
i0－電動機(jī)至第Ⅰ軸傳動比；
i1,i2－第Ⅰ軸至第Ⅱ軸，第Ⅱ軸至第Ⅲ軸傳動比
（2）各軸功率計(jì)算
P=P·1·2=45×0.99×0.99=44.1（KW）
P= P·2·3=44.1×0.99×0.97=42.35（KW） （3·11）
P= P·2·3=42.35×0.99×0.97=40.67（KW）
式中 －連軸器效率； =0.99
－軸承效率； =0.99
－齒輪效率； =0.97
?。?）各軸扭矩計(jì)算
T1=9550 P/n1=9550×44.1/1480=284.56 (N·m)
T2=9550 P/ n=9550×42.35/302=1339.21 (N·m)
T3=9550 P/ n=9550×40.67/80=4854.98 (N·m)
3.4.3 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）高速級減速齒輪設(shè)計(jì)（直齒圓柱齒輪）
(工作環(huán)境假設(shè): 每天工作8小時(shí),每年工作300天,預(yù)期壽命10年)
① 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力
由表6.2 小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)
大齒輪45 正火
許用接觸應(yīng)力［H］ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中公式6-6，
［H］=Z （3·12）
接觸疲勞極限 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-4
б=700 N/mm
б=550 N/mm
接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式6-7
N1=60n （3·13）
=60×1480×1×(10×300×8)= 2.13×10
N2= N/i （3·14）
=2.13×10/4.9=4.35×10
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5得
Z=1 Z=1.05
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1
則 ［H1］=700×１/１
［H2］=550×1.05/1
許用彎曲應(yīng)力［F］ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6-12，
（3·15）
彎曲疲勞極限 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-7，雙向傳動乘0.7
б=378 N/mm б=294 N/mm
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)Y 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-8
Y=1 Y=1
彎曲尺寸壽命系數(shù)Y 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-9(設(shè)模數(shù)小于5mm)
Y= 1
彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1.4
則 ［F1］=378×１×１/1.4=270 N/mm
［F2］=294×１×１/1.4=210 N/mm
② 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動精度等級，按
v=(0.013~0.022) n (3·16)
估取圓周速度 vt= 6.56m/s,
參考表6.7、表6.8選取 Ⅱ公差組8級
小輪分度圓直徑d1,由式6-5得
d1≥ （3·17）
齒寬系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置
=0.8
小輪齒數(shù)z1 在推薦值20～40中選
=27
大輪齒數(shù)z2 z2=iz1=4.9×27=132.3圓整取
=132
齒數(shù)比u u= z2 /z1=132/27=4.89
傳動比誤差u/u=(4.89-4.9)/3.28<0.05
小輪轉(zhuǎn)矩 T=9.55×10×P/n=9550×44.1/1480
=284564 N·m
載荷系數(shù) K= （3·18）
KA－使用系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.3
K=1.25
KV－動載系數(shù) 由推薦值1.05~1.4
K=1.2
K－齒間載荷分配系數(shù) 由推薦值1.0~1.2
K=1.1
K－齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值1.0~1.2
K=1.1
載荷系數(shù) K=
=1.25×1.2×1.1×1.1=1.81
材料彈性系數(shù)Z 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.4 ，
Z=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-3（，x1=x2=0） ZH =2.5
重合度系數(shù)Z 由推薦值0.85～0.92 Z=0.87
故 d1≥=46.68
齒輪模數(shù)m=d/z=46.68/27=1.73mm
圓整后 m = 2 mm
小輪分度圓直徑d1=mz1=2×27=54 mm
圓周速度 v=πd1n1/60000 （3·19）
=π×54×1480/60000=4.18 m/s
標(biāo)準(zhǔn)中心距a a=m(z1+z2)/2=2×（27+132）/2=159 mm
齒寬 b=0.8×48.68=38.94mm
大輪齒寬 b2=b=39 mm
小輪齒寬 b1=b2+（5～10） b=45 mm
③ 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6-10
（3·20）
齒形系數(shù)Y， 查表6.5 小輪Y=2.57
大輪Y=2.21
應(yīng)力修正系數(shù)Y，查表6.5 小輪Y=1.60
大輪Y=1.777
重合度
（3·21）
=
=1.7
重合度系數(shù) Y=0.25+0.75/ （3·22）
=0.68
故 =2×1.81×284560×2.57×1.60/(45×54×2)
= 186.2N/mm2
=2×1.81×284560×2.21×1.777/(39×54×2)
= 197.5 N/mm2
④ 齒輪其他主要尺寸計(jì)算
大輪分度圓直徑 2×132=264mm
根圓直徑 =54-2×1.25×2=39 mm
=264-2×1.25×2=259 mm
頂圓直徑 =54+2×2= 58 mm
=264+2×2=268 mm
（2） 低速級齒輪傳動計(jì)算
① 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.2 小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)
大齒輪45 正火
許用接觸應(yīng)力［H］ 由公式6-6，
［H］=Z
接觸疲勞極限Hlim 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-4
б=700 N/mm б=550 N/mm
接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
N1=60n=60×1480×1×(10×300×8)
= 2.13×10
N2= N/i=2.13×10/4.9
=4.35×10
查表6-5得
Z=1 Z=1.05
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1
則［H1］=700×１/１=700 N/mm2
［H2］=550×1.05/1= 577 N/mm2
許用彎曲應(yīng)力［F］ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6-12，
彎曲疲勞極限Flim 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-7，雙向傳動乘0.7
б=378 N/mm б=294 N/mm
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)YN 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-8
Y=1 Y=1
彎曲尺寸壽命系數(shù)YX 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6-9(設(shè)模數(shù)小于5mm)
Y= 1
彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1.4
則 ［F1］=378×１×１/1.4=270 N/mm2
[F2］=294×１×１/1.4=210 N/mm2
② 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動精度等級，按
v1=(0.013~0.022) n
估取圓周速度vt= 3.56m/s,
參考表6.7、表6.8選取 Ⅱ公差組8級
小輪分度圓直徑d1,由式6-5得
d1≥
齒寬系數(shù) 查表6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置
=0.8
小輪齒數(shù)z1 在推薦值20～40中選 =30
大輪齒數(shù)z2 z2=iz1=3.77×30=113.1圓整取 =113
齒數(shù)比u u= z2 /z1=113/30=3.766
傳動比誤差u/u=(4.766-3.77)/3.77<0.05
小輪轉(zhuǎn)矩T=9.55×10×P/n=9550×44.1/1480=1339.21 (N·m)
載荷系數(shù) K=
KA－使用系數(shù) 查表6.3
K=1.25
KV－動載系數(shù) 由推薦值1.05~1.4
K=1.2
K－齒間載荷分配系數(shù) 由推薦值1.0~1.2
K=1.1
K－齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值1.0~1.2
K=1.1
載荷系數(shù) K=
=1.25×1.2×1.1×1.1=1.81
材料彈性系數(shù)Z 查表6.4
Z=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 查圖6-3（，x1=x2=0） ZH =2.5
重合度系數(shù)Z 由推薦值0.85～0.92 Z=0.87
故 d1≥=74.56 mm
齒輪模數(shù)m=d/z=74.56/30=2.48mm 圓整后 m = 2.5 mm
小輪分度圓直徑d1=mz1=2.5×30=75mm
圓周速度 v=πd1n1/60000
=π×75×302/60000=1.18 m/s
標(biāo)準(zhǔn)中心距a a=m(z1+z2)/2=2×（30+113）/2=143 mm
齒寬 b=0.8×75.56=60.45mm
大輪齒寬 b2=b=60 mm
小輪齒寬 b1=b2+（5～10） b=65 mm
③ 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由式6-10
齒形系數(shù)Y 查表6.5 小輪Y=2.57
大輪Y=2.21
應(yīng)力修正系數(shù)Y, 查表6.5 小輪Y=1.60
大輪Y=1.777
重合度
=
=1.73
重合度系數(shù) Y=0.25+0.75/=0.62
故 =2×1.81×284560×2.57×1.60/(45×54×2)
= 186.2N/mm2
=2×1.81×284560×2.21×1.777/(39×54×2)
= 197.5 N/mm2
④ 齒輪其他主要尺寸計(jì)算
大輪分度圓直徑 2.5×113=284mm
根圓直徑 =75-2×1.25×2.5=68.75 mm
=284-2×1.25×2.5=277.75 mm
頂圓直徑 =75+2×2.5= 80mm
=284+2×2.5=289 mm
3.4.4 軸的設(shè)計(jì)
初步估算軸的直徑
選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
由式8-2
d (3·23)
計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響
查表8.6 取A=115
則 d=34.46mm
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 確定軸的結(jié)構(gòu)方案
小齒輪和右軸承從軸的右端裝入，小齒輪靠軸肩定位，右軸承靠端蓋和擋油環(huán)定位。左齒輪靠軸肩定位，左右軸承均采用軸承端蓋。齒輪采用普通平鍵得到周向固定。采用圓錐輥?zhàn)虞S承。軸的結(jié)構(gòu)如圖3·4所示。
圖 3·4 中間軸的結(jié)構(gòu)示意圖
（2） 確定各軸段直徑和長度
①段根據(jù)d圓整（按GB5014-85） 查GB/T297-95,暫選圓錐輥?zhàn)虞S承型號為32007,其寬度T=15mm。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。齒輪和箱體內(nèi)壁▽取16mm,考慮軸承脂潤滑，取軸承距箱體內(nèi)壁距離f=8mm,則L3=T+f+▽+4==38mm，軸的直徑=35mm
②段d2=d1+(1～3)mm, 為使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，l2應(yīng)比齒輪轂孔長（取等于齒寬B2）短1～4mm。=52mm
③齒輪右端定位軸肩高度h=2.5mm,則軸環(huán)直徑d=43mm，取10mm。
④段d=d2, 為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，l4應(yīng)比齒輪轂孔長（取等于齒寬B2）短1～4mm。mm
⑤段 d5=d1 L5=L1=38mm
3.4.5 軸的校核
因?yàn)檩敵鲚S的轉(zhuǎn)矩大，所以驗(yàn)算輸出軸，如果輸出軸合格，則其他軸也合格。
計(jì)算作用在齒輪上的力
轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106P/n=9.55×106×40.67/80
=485498 N·mm
輸出軸上大齒輪分度圓直徑 d=284mm
圓周力 Ft=2T/d=2×485498/284=3419 N
徑向力 Fr=Fttann/cos
=3419×tan200/cos9022′=1260N
軸向力 Fa=Fttan=1054×tan9022′=541.5N
(1) 求軸承反力
水平面上的支反力
垂直面上的支反力
RV1=2355.6N RV2=1683.2N
(2) 求齒寬中點(diǎn)處彎矩
H水平面
MH=100425 N·m
垂直面上的彎矩經(jīng)計(jì)算得
MA1=85981 N·m MA2=13085 N·m
合成彎矩M
M1=136904 N·m M2=104457 N·m
繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
圖 3·5 軸的彎矩圖和扭矩圖
（3）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
當(dāng)量彎矩
（3·24）
取折合系數(shù)a=0.6,則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩
=256473 N·m
=246781 N·m
當(dāng)量彎矩見上圖
軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。
由表查得：
，
材料許用應(yīng)力
由公式計(jì)算得軸的計(jì)算應(yīng)力為
=5.4 N／mm
經(jīng)較核，該軸滿足強(qiáng)度要求
3.4.6鍵的選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算
對低速軸的鍵選擇
8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵.
(1) 根據(jù)軸徑d d=63mm
查鍵的標(biāo)準(zhǔn),得到鍵的截面尺寸b×h=18×11
(2) 根據(jù)輪轂寬度B,查鍵的標(biāo)準(zhǔn),在鍵長度系列中選擇適當(dāng)?shù)逆I長L=54
(3) 驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度
平鍵的強(qiáng)度計(jì)算式為:
擠壓強(qiáng)度條件
（3·25）
耐磨性條件(動聯(lián)結(jié))
（3·26）
式中,T－轉(zhuǎn)矩，N·mm；
d-軸徑，mm；
h-鍵的高度，mm；
l-鍵的工作長度，mm.對Ａ型鍵l=L-b=36 mm
--許用擠壓應(yīng)力，N／mm２，見表3.2
=120 N／mm２
――許用壓強(qiáng)，N／mm２，見表3.2
=40 N／mm
將以上各數(shù)據(jù)代入強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算得
N／mm２
P==36 N／mm２
因?yàn)?，p<
所以強(qiáng)度足夠
第 3.5 節(jié) 聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器分類有機(jī)械式、液力式、電磁式。
機(jī)械式聯(lián)軸器又分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器如套筒、凸緣、夾殼聯(lián)軸器等；撓性有無彈性元件、金屬彈性元件、非金屬彈性元件。無彈性元件如十字滑塊、齒式、滾子鏈、萬向聯(lián)軸器等；金屬彈性元件如蛇形彈簧、簧片、膜片、波形管聯(lián)軸器等；非金屬彈性元件如彈性套性銷、輪胎式、彈性銷聯(lián)軸器等。
液力式有液力聯(lián)軸器，電磁式有電磁式聯(lián)軸器。
在選擇聯(lián)軸器的時(shí)候增加考慮過用剛性聯(lián)軸器，但是考慮到剛性聯(lián)軸器無補(bǔ)償軸間相對位移能力，和傳遞轉(zhuǎn)矩上面，所以選用液力式的。
液力耦合器以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，液力聯(lián)軸器。液力偶合器(fluid coupling)以液體油作為工作介質(zhì)通過泵輪將液體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能連接電動機(jī)與工作機(jī)械實(shí)現(xiàn)動力的傳遞。它具有空載啟動電機(jī)，平穩(wěn)無級變速等特點(diǎn)，用于電站給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可簡化鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，減少高壓閥門數(shù)量，由于可通過調(diào)速改變給水量和壓力來適應(yīng)機(jī)組的起停和負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)特性好，調(diào)節(jié)閥前后壓降小，管路損失小，不易損壞，使給水系統(tǒng)故障減少，當(dāng)給水泵發(fā)生卡澀、咬死等情況時(shí)，對泵和電機(jī)都可起到保護(hù)作用。故現(xiàn)代電站中，機(jī)組鍋爐給水泵普遍采用了帶液力偶會器的調(diào)速給水泵。
主要部件有：泵輪、渦輪、轉(zhuǎn)動外殼、、輸入軸、輸出軸及勺管。通常，轉(zhuǎn)動外殼與泵輪是在外緣用法蘭用螺栓聯(lián)接。
泵輪與渦輪稱為工作輪，兩輪中均有葉片，兩輪分別與輸入、輸出軸相聯(lián)接，它們之間是有間隙的，泵輪和渦輪均有徑向尺寸相同的腔形，所以，合在一起形成工作油腔室，工作油從泵輪內(nèi)側(cè)進(jìn)入，并跟隨動力機(jī)一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，油在離心力的作用下，被甩到泵輪的外側(cè)，形成高速油流沖向?qū)γ娴臏u輪葉片，流向渦輪內(nèi)側(cè)逐步減速并流回到泵輪的內(nèi)側(cè)，構(gòu)成了一個(gè)油的循環(huán)。工作液體在工作腔中的絕對流動是一個(gè)三維運(yùn)動。轉(zhuǎn)動外殼與泵輪聯(lián)接后包圍在渦輪之外，使工作液體能貯于泵輪之中。輸入軸與動力機(jī)相聯(lián)（如電機(jī)），輸出軸與被驅(qū)動機(jī)相聯(lián)（如水泵）。 液力偶合器的特點(diǎn)是：能消除沖擊和振動；輸出轉(zhuǎn)速低於輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加；過載保護(hù)性能和起動性能好，載荷過大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動，不致造成動力機(jī)的損壞；當(dāng)載荷減小時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速增加直到接近於輸入軸的轉(zhuǎn)速，使傳遞扭矩趨於零。液力偶合器的傳動效率等於輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速之比。一般液力偶合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時(shí)可獲得較高的效率。液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。它一般靠殼體自然散熱，不需要外部冷卻的供應(yīng)。力偶合器是一種柔性的液力傳動元件,置于動力機(jī)與工作機(jī)之間傳遞扭矩。廣泛應(yīng)用與礦山、石油、化工、冶金、輕工、水泥、制革、建筑、陶瓷、郵電、交通、電力、食品、紡織、鑄造、游藝等部門和行業(yè)。該產(chǎn)品具有柔軟性傳動自動適應(yīng)功能；具有減緩沖擊和隔離扭振功能；具有使電機(jī)輕載起動功能；具有使電機(jī)在起動時(shí)減少對電網(wǎng)的沖擊，提高供電線路的功率因數(shù)，提高電機(jī)起動力矩的功能；協(xié)調(diào)多機(jī)傳動，均勻分布負(fù)載功能；具有節(jié)電功能；具有過載保護(hù)功能；在特定條件下具有制動功能；無級調(diào)速功能。液力偶合器其特點(diǎn)為除軸承、油封外，無任何機(jī)械磨擦，使用壽命長，故障率低，不需要特殊維護(hù)保養(yǎng)。液力偶合器屬于傳遞連接件，單純功能看它不屬于節(jié)能產(chǎn)品。但是在使用時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了低負(fù)荷啟動，減少了啟動電流和時(shí)間。在這方面比直接啟動節(jié)能 。
選取限矩式液力偶合器 YDX400
圖 3·.6 限矩式液力偶合器的示意圖
第 3.6節(jié) 箱體結(jié)構(gòu)及相關(guān)設(shè)計(jì)
3.6.1 鑄造方法
根據(jù)有關(guān)資料，機(jī)座（機(jī)架和基板等）和箱體（包括機(jī)殼等）的形式很多。按構(gòu)造形式可以分為機(jī)座類、機(jī)架類等。本次設(shè)計(jì)到破碎機(jī)，是固定式重型機(jī)器。而且，機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度要求也較高，因此，通常都是鑄造。鑄造材料常用便于施工而又便宜的鑄鐵。（包括普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵等）。而且該破碎機(jī)的機(jī)座，屬于大型機(jī)座的制造，所以，常采用分零鑄造，然后焊成一體的辦法。
3.6.2 截面形狀的選擇
因?yàn)榻^大數(shù)的機(jī)座和箱體受力情況較為復(fù)雜，因此要產(chǎn)生振動，彎曲等變形。所以，當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時(shí)，截面形狀對其剛度和強(qiáng)度的影響很大。所以，正確設(shè)計(jì)出合理的機(jī)座和箱體的截面形狀，可以起到既不增大截面面積，又不增大（或者減小）零件質(zhì)量（材料消耗量）的效果。而且增大了截面系數(shù)以及截面慣性矩，就能提高其強(qiáng)度和剛度。
在使用中，絕大數(shù)的機(jī)座和箱體都采用這種截面