雙齒輥破碎機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

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1、 1目目 錄錄1 1概述概述 .3 31.1 破碎理論 .31.1.1 表面理論 .31.1.2 體積理論 .41.1.3 裂縫理論 .51.2 一般破碎機(jī)械 .51.3 齒輥破碎機(jī)的發(fā)展 .101.3.1 九十年代前的齒輥式破碎機(jī) .101.3.2 九十年代后的齒輥式破碎機(jī) .111.3.3 國外的齒輥式破碎機(jī) .132 2 齒輪破碎機(jī)的詳細(xì)參數(shù)齒輪破碎機(jī)的詳細(xì)參數(shù) .14142.1 破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù) .142.2 總體結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計(jì) .142.3 工作參數(shù)的確定 .152.3.1 輥?zhàn)又行木嗟拇_定 .152.3.2 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速的確定 .162.3.3 輥?zhàn)娱L度的計(jì)算 .172.3.4 功率計(jì)

2、算 .172.35 齒輥切向力的計(jì)算 .172.4 電機(jī)的選擇 .192.4.1 選擇電動(dòng)機(jī)的綜合問題 .192.4.2 電機(jī)的選擇計(jì)算 .202.5 同步齒輪的設(shè)計(jì) .202.6 齒輥軸的設(shè)計(jì) .252.6.1 破碎輥（1）軸的設(shè)計(jì) .252.62 破碎輥（2）軸的設(shè)計(jì) .282.7 鍵的選擇與校核 .312.7.1 齒環(huán)與軸的聯(lián)接鍵 .312.7.2 同步齒輪與軸的聯(lián)接鍵 .312 7.3 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接鍵.322.8 齒環(huán)和齒帽的設(shè)計(jì) .332.8.1 齒帽的設(shè)計(jì) .33 22.8.2 齒環(huán)的設(shè)計(jì) .332.9 軸承的選擇軸承的選擇 .332.9.1 確定軸承型號(hào) .332.9.2

3、軸承的校核 .333 3 減速器的設(shè)計(jì)減速器的設(shè)計(jì) .35353.1 減速器的設(shè)計(jì)要求 .353.2 減速器的總體布局設(shè)計(jì) .353.3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .374 減速器的結(jié)構(gòu)和附件設(shè)計(jì)減速器的結(jié)構(gòu)和附件設(shè)計(jì).475 對(duì)附件設(shè)計(jì)對(duì)附件設(shè)計(jì).49結(jié)論結(jié)論.5050參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).5151致致 謝謝.5252 3概述概述專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)建國初期，我國依前蘇聯(lián)模式發(fā)展工業(yè)，旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)應(yīng)用較為普遍，在高等院校的教材中也主要講述上述破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，有關(guān)雙齒輥破碎機(jī)的內(nèi)容十分簡單，且結(jié)論是“不能破巖石，沒有發(fā)展前途” ，所以建國后 30 多年并沒有得到廣泛的應(yīng)用

4、。改革開放以后，我們了解到雙齒輥破碎機(jī)在發(fā)達(dá)的西方國家應(yīng)用已非常普遍后才開始進(jìn)行設(shè)備和技術(shù)引進(jìn)。經(jīng)過國內(nèi)外雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)行實(shí)踐并對(duì)比分析，與旋回破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)等國內(nèi)使用的傳統(tǒng)破碎機(jī)比較，雙齒輥破碎機(jī)有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便；(2)外形尺寸小，重量輕；(3)生產(chǎn)能力大，能耗低；(4)工作受力均為內(nèi)力，為簡化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件，更適合移動(dòng)破碎站選用；(5)產(chǎn)品粒度均勻；(6)安全保護(hù)可靠；(7)特殊情況下可直接起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊很小。針對(duì)以上優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)在選煤廠的生產(chǎn)方案以及現(xiàn)有的齒輥破碎機(jī)的產(chǎn)品展開研究。結(jié)合破碎理論根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.1 破碎理論破碎是相當(dāng)復(fù)雜的，它與被破

5、碎物本身的性質(zhì)(物料的均勻性、硬度、密度、鉆度、料塊的形狀和含水率)以及所選擇的機(jī)械裝備等有關(guān)。破碎物料時(shí)所加的外力除了使物料塊發(fā)生相對(duì)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)外，還使物料破碎。確定破碎時(shí)所消耗的功與被破碎物料的破碎程度之間的關(guān)系是相當(dāng)重要的。破碎的現(xiàn)有理論中以表面理論和體積理論為最普遍，雖不能得到十分精確的結(jié)論，但可作為選型或設(shè)計(jì)時(shí)的參考。1.1.1表面理論表面理論該理論認(rèn)為破碎時(shí)所消耗的功與被破碎物料新形成的表面積成正比。一般情況下，當(dāng)將邊長為的立方體分成邊長為的小立方體時(shí)，可1cmcmn1得到個(gè)小立方體，分割平面數(shù)為，所消耗的總功為。3n) 1(3n) 1(3np假設(shè)將上述立方體物料分割成邊長分別為和

6、的小立方體，cmm11cmm21則其所消耗的功之比如下式：=21mmpp11) 1(3) 1(32121mmmpmp 4當(dāng)和相當(dāng)大時(shí)，可以寫成=。由此可見，破碎所消耗的功1m2m21mmpp21mm與物料的破碎度成比例。1.1.2 體積理論該理論是指破碎物料所消耗的功等于使物料變形直到在物料內(nèi)部產(chǎn)生極限應(yīng)力(抗壓極限強(qiáng)度)所消耗的功。根據(jù)虎克定律，壓縮時(shí)物料內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即E式中 物料內(nèi)部應(yīng)力，2/mmN 物料的應(yīng)變; 物料彈性模量，E2/mmN設(shè)為使物料變形的外力，N為物料橫截面面積，A為物料的縮短變形量，L為物料的原始長度，L那么；。AN /LL/從而EAN/LL/得出EAN

7、LL/其中, , 為常量，則與的關(guān)系為直線關(guān)系，則使物料變形所LEALNL消耗的功就為=WWEALNLN2/2/2物料內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力代人上式可得AN /=WEAL 2/2即為物料的體積，所以=ALWEV 2/2當(dāng)要將物料破碎斷裂時(shí)，應(yīng)力達(dá)到了物料的抗壓強(qiáng)度極限應(yīng)力，從而可b得到物料破碎時(shí)所消耗的功為=破碎WEV 2/2由此可見，對(duì)每種物料而言，和均為定值，則功與體積成正比。bE破碎WV因?yàn)楫?dāng)應(yīng)力大于強(qiáng)度極限時(shí)物料方可破碎，而大多數(shù)巖石都不符合變形的虎克定律，實(shí)驗(yàn)表明，體積理論僅可用于粗略計(jì)算靠沖擊力或壓力進(jìn)行破碎的機(jī)械所消耗的功。1.1.3 裂縫理論破碎物料時(shí)，外力所做的功先是使物體變形，當(dāng)變

8、形超過限度后即生成裂縫，裂縫形成以后，存儲(chǔ)在物體內(nèi)的變形能促使裂縫擴(kuò)展并生成斷面。輸入功的有用部分轉(zhuǎn)化為新生表面的表面能，其它部分成為熱損失。因此，破碎所需要的功， 5應(yīng)考慮變形能和表面能兩項(xiàng)，變形能和體積成正比，表面能和表面積成正比。假定等量考慮這兩項(xiàng)，所需的功應(yīng)當(dāng)同它們的幾何平均值成正比，及成比例。等于單位體積的物體，就是與=)(2523DDDSV25D3/ D成正比。21/1 D據(jù)上，可將重量為的礦物從破碎到所需的功耗為QDdp=11()piWKQDd/1p為功指數(shù)，iWhtkW/為修正系數(shù)，煤取 0.751K為產(chǎn)量，Qht /為排料粒度d為如料力度D以上三種理論，以裂縫理論有較大的應(yīng)用

9、價(jià)值。在應(yīng)用關(guān)鍵是測(cè)定宮指數(shù)，iW其值可通過測(cè)定礦石的可碎性來計(jì)算：由測(cè)定礦石的沖擊破碎強(qiáng)度，在測(cè)知礦石的真密度，礦石的破碎功指數(shù)C由下式計(jì)算：=2.59iW/C1.2 一般破碎機(jī)械破碎機(jī)械是對(duì)固體物料施加機(jī)械力，克服物料的內(nèi)聚力，使之破裂成小塊物料的設(shè)備。破碎機(jī)械所施加的機(jī)械力，可以是擠壓力、辟裂力、彎曲力、剪切力、沖擊力等，在一般機(jī)械中大多是兩種或兩種以上機(jī)械力的混合。對(duì)于堅(jiān)硬的物料，適宜采用產(chǎn)生彎曲和辟裂作用的破碎機(jī)械；對(duì)于脆性和塑性的物料，適宜采用產(chǎn)生沖擊和辟裂作用的機(jī)械；對(duì)于粘性和韌性的物料適宜采用產(chǎn)生擠壓和碾磨作用的機(jī)械。在礦山工程和建設(shè)工程上，破碎機(jī)械多用來破碎爆破開采所得的天然

10、石料，使之成為規(guī)定尺寸的礦石或碎石。在硅酸鹽工業(yè)中，固體原料、燃料和半成品需要經(jīng)過各種破碎加工，使其粒度達(dá)到各道工序所要求的尺寸，以便進(jìn)一步加工操作。通常的破碎過程，有粗碎、中碎、細(xì)碎三種，其入料粒度和出料粒度，如表1.1 所示。所采用的破碎機(jī)械相應(yīng)地有粗碎機(jī)、中碎機(jī)和細(xì)碎機(jī)三種 6。表 1.1 物料粗碎、中碎、細(xì)碎的劃分（mm）類 別入料粒度出料粒度粗碎300900100350中碎10035020100細(xì)碎50100515工業(yè)上常用物料破碎前的平均粒度與破碎后的平均粒度之比來衡量破碎Dd過程中物料尺寸變化情況，比值 稱為破碎比（即平均破碎比）i =/iDd為了簡易地表示物料破碎程度和比較各種

11、破碎機(jī)的主要性能，也可用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口尺寸和最大出料口尺寸之比來作為破碎比，稱為標(biāo)稱破碎比。在實(shí)際破碎加工時(shí)，裝入破碎機(jī)的最大物料尺寸，一般總是小于容許的最大進(jìn)料口尺寸，所以，平均破碎比只相當(dāng)于標(biāo)稱破碎比的 0.750.9。破碎機(jī)械常用的類型有：顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和輥式破碎機(jī)等。顎式破碎機(jī)廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化工等行業(yè)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為復(fù)擺顎式破碎機(jī)（即單復(fù)擺顎式破碎機(jī)）和簡擺顎式破碎機(jī)。復(fù)擺顎式破碎機(jī)適用于粗，中碎抗壓強(qiáng)度 250mpa 以上的各種礦石巖石。簡擺顎式破碎機(jī)則可以破碎各種硬度的礦石和巖石，且特別適用于破碎各種硬度的

12、磨蝕性強(qiáng)的石料。表 1.2 簡擺顎式破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格規(guī)格進(jìn)料口尺寸/mm最大進(jìn)料粒度 /mm出料口調(diào)節(jié)范圍/mm生產(chǎn)率/t/h電動(dòng)機(jī)功率/kw 7長寬1200900井下1200900650150180140200110.01200900液壓120090075015020014020095.01500120015001200850130180170180.021001500210015001250250300400500280.0復(fù)擺顎式破碎機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)顎周期地靠近、離開定顎，從而對(duì)物料有擠壓、搓、碾等多重破碎，使物料由大變小，逐漸下落，直至從排料口排出。表 1

13、.3 復(fù)擺顎式破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格規(guī)格進(jìn)料口尺寸 mm最大進(jìn)料粒度 出料口調(diào)節(jié)范圍mm生產(chǎn)率t/h電動(dòng)機(jī) 8長寬mm型號(hào)功率 kw250150250150125104014Y1325-45.5350200350200160105025Y160M-67.53802403802401721Y160M-67.54002504002502102080520Y180L-615.0400250分段式400250400250移動(dòng)式4002502202080520M200L2-6-05022400250汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)40025022020801012M-050 汽油機(jī)820（hp）400250400250180208

14、0810Y180M-417.05002505002502202080540Y200L2-6226004006004003504016017115Y250M-830.07505007505004505017070YR280-855.09006009006004807520052192YR315L-875輥式破碎機(jī)工作可靠、維修簡單、運(yùn)行成本低廉，排料粒度大小可調(diào)。按照輥?zhàn)訑?shù)量可分為單輥破碎機(jī)、雙輥破碎機(jī)和多輥破碎機(jī)（一般是四輥）等，按照輥面特征，可分為光面輥和帶齒輥兩種。單輥破碎機(jī)，用于破碎石灰石、煤等物料，物料塊在輥?zhàn)优c帶齒板間被軋碎。雙齒輥破碎機(jī)主要適用于礦山，冶金、化工、煤礦等行業(yè)脆性塊狀

15、物料的粗， 9中級(jí)破碎，其入料粒度大，出料粒度可調(diào)，可對(duì)抗壓強(qiáng)度160MPa 的物料進(jìn)行破碎。其結(jié)構(gòu)緊湊，且破碎力由內(nèi)部機(jī)構(gòu)承受，基礎(chǔ)不受力，特別適用于移動(dòng)式設(shè)備，也廣泛適用于各種場(chǎng)合的物料破碎。 破碎機(jī)充分利用脆性材料的抗彎、抗剪強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低的特點(diǎn)，采用交叉布齒，使破碎齒受力均勻，降低能耗； 采用大齒、小輥、螺旋布齒，多破碎盤的結(jié)構(gòu)，有更強(qiáng)的挾制大塊能力，重復(fù)破碎少，生產(chǎn)能力強(qiáng)； 在兩個(gè)破碎輥下設(shè)有破碎棒，形成破碎齒和破碎棒三級(jí)破碎過程且可調(diào)整出料粒度，使碎后粒度均勻； 齒輥轉(zhuǎn)速低、磨損小、燥音低、粉塵小。被破碎物料經(jīng)給料口落入兩輥?zhàn)又g，進(jìn)行擠壓破碎，成品物料自然落下。遇有過硬或不可破

16、碎物時(shí)，輥?zhàn)涌蓱{液壓缸或彈簧的作用自動(dòng)退讓，使輥?zhàn)娱g隙增大，表 1-4 單輥破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格規(guī)格 /mm輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速/r/min進(jìn)料粒度mm卸料粒度/mm電機(jī)功率/kw生產(chǎn)率/t/h外形尺寸/mm長寬高整機(jī)質(zhì)量/t915183056700022535085056604330337080150028006300100025002005540072673250173532.8150021405.2-4025030071362600181027.1310001300-120075030010030013604700225011168.1表 1.5 雙輥破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格規(guī)格 mm輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速r/min進(jìn)料粒度

17、mm卸料粒度 mm電動(dòng)機(jī)功率 kw生產(chǎn)率t/h外形尺寸mm長寬高整機(jī)質(zhì)量 t 1012001000122.24021240159074704780201845.3187507005040210283.41738892865201812.25261040075850303012.840223517228103.2976004001203629204152615176019372.55雙光面輥40025020032281051012959408201.3雙齒面輥90090037.580001002812532171694419813.27過硬或不可破碎物落下，從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩輥?zhàn)?/p>

18、有一定的間隙，改變間隙，即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。雙輥破碎機(jī)是利用一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥，四輥破碎機(jī)則是利用兩對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥進(jìn)行破碎作業(yè)。四輥破碎機(jī)是一種冶金礦山設(shè)備配套中、細(xì)碎產(chǎn)品，也可通過調(diào)整上、下輥的間隙，破碎所需粒度的物料?，F(xiàn)有部分四輥破碎機(jī)規(guī)格如表 1.6。表 1.6 四輥破碎機(jī)的技術(shù)規(guī)格規(guī)格/mm輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速/r/min進(jìn)料粒度/mm卸料粒度/mm電動(dòng)機(jī)功率/kw生產(chǎn)率/t/h外形尺寸/mm長寬高整機(jī)質(zhì)量/t83.381303855354012001000153.166204107550609610566043256710810028189000700189402102016417531

19、50314727.64 111.3 齒輥破碎機(jī)的發(fā)展1.3.1 九十年代前的齒輥式破碎機(jī)90 年代前，齒輥式破碎機(jī)的技術(shù)存在不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品粒度，碎后產(chǎn)品過粉碎量大，機(jī)體受到的沖擊載荷較大，破碎齒易壞，整體噪聲大，維修量大等缺點(diǎn)。如為了防止入料中的雜木、鐵器、矸石、巖石等硬物料損壞破碎齒，在單齒輥破碎機(jī)的破碎板下端裝有拉力彈簧，在雙齒輥破碎機(jī)一破碎輥的兩端裝有壓縮彈簧，目的是當(dāng)大塊物料或堅(jiān)硬物料落到破碎腔不能被破碎時(shí)，破碎板或齒輥受力增大，從而壓縮彈簧增大破碎腔的排料間隙，以便排出硬物，然后借彈簧的恢復(fù)力使可動(dòng)破碎板或齒輥回到原來的位置。如此便不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度。1987 年原兗州

20、煤礦設(shè)計(jì)院在消化吸收美國雷克斯諾德（REXNORD ）公司生產(chǎn)的岡拉克 36DAM 型（Gundlach36DAM） 破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的 4PGC-380/350 1000 型齒輥式破碎機(jī)，是當(dāng)時(shí)技術(shù)上較為先進(jìn)的破碎機(jī)。該型破碎機(jī)在技術(shù)上的一個(gè)突出特點(diǎn)是采用“Nitroil”控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以獨(dú)立地調(diào)整上段齒輥的間距來控制下段的給料粒度，也可單獨(dú)調(diào)整下段齒輥的間距以控制產(chǎn)品粒度,這樣,可根據(jù)破碎工藝要求靈活地調(diào)整破碎程序。同時(shí)，該型破碎機(jī)把調(diào)整齒輥間距裝置和保險(xiǎn)裝置做成一個(gè)系統(tǒng)，采用液壓氣動(dòng)系統(tǒng)；油缸的活塞桿與可動(dòng)齒輥相連，在有活塞桿的油缸腔內(nèi)，泵入一定可變量的液壓油，同時(shí)在油缸的無活

21、塞桿的腔內(nèi)泵入一定壓力的氣體，形成空氣柱彈簧這樣可以根據(jù)泵入油量的多少改變活塞的位置，從而確定齒輥間的距離達(dá)到控制產(chǎn)品粒度的目的。當(dāng)硬物或不可破碎物進(jìn)入破碎機(jī)后，由于破碎力增大，可動(dòng)齒輥壓縮空氣柱使硬物通過，隨后又可使動(dòng)齒輥復(fù)位。同樣也存在不能嚴(yán)格的控制產(chǎn)品粒度的問題。1.3.2 九十年代后的齒輥式破碎機(jī)進(jìn)入 90 年代后，隨著我國改革開放力度的加大，煤的銷售市場(chǎng)也發(fā)生了較大的變化，人們對(duì)選煤技術(shù)及設(shè)備提出了更高的要求，其中包括對(duì)煤碎后產(chǎn)品中降低細(xì)顆粒含量、產(chǎn)品粒度的均勻性、減少過限粒度、增大處理能力等，從而推動(dòng)了破碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。首先煤炭科學(xué)研究總院唐山分院開發(fā)了 2PL 系列強(qiáng)力破碎

22、機(jī)。該破碎機(jī)在技術(shù)上的進(jìn)步主要是取消了原雙輥破碎機(jī)的退讓彈簧保險(xiǎn)裝置，將雙破碎輥固定，破碎齒使用新的技術(shù)和材料來防止難碎硬物損壞破碎齒，從而可較嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品中的過大顆粒。 12華北工學(xué)院針對(duì)單齒輥破碎機(jī)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均勻等特點(diǎn)開發(fā)了新一代的 915 單齒輥破碎機(jī)。這種破碎機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式：第一種結(jié)構(gòu)形式（圖 1） 。主要是將原來調(diào)整破碎板位置的拉力彈簧改為推力彈簧，彈簧的彈性力為 490kN，在彈簧的兩端分別裝有兩組螺母，外側(cè)螺母用于調(diào)整破碎板位置，從而調(diào)整排料口間隙內(nèi)側(cè)螺母用于調(diào)整彈簧的彈性力。安裝彈簧的拉桿插在機(jī)體的支座上，支座孔沿垂直方向?yàn)殚L方孔，用此調(diào)整產(chǎn)品的粒度。這

23、種結(jié)構(gòu)降低了機(jī)體高度，縮短了拉桿長度，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。第二種結(jié)構(gòu)（圖 2）是利用顎式破碎機(jī)的楔形調(diào)整機(jī)構(gòu)和雙輥破碎機(jī)的主動(dòng)輥軸相結(jié)合，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，如:進(jìn)料口大；破碎輥表面可裝有不同尺寸的破碎齒板；顎板上鑲有可更換的耐磨襯板;出料口大小可通過推力板上的長方形螺孔調(diào)整。該機(jī)與同規(guī)格的顎式或雙齒輥破碎機(jī)相比，破碎能力明顯增大，效率可提高 30%。同時(shí)，由于有預(yù)碎和破碎兩個(gè)區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動(dòng)而被強(qiáng)制排出機(jī)體外，所以更適用于處理含水分較大的煤。1.破碎板 2. 機(jī)架 3. 彈簧 4. 拉桿 5. 螺母圖 1.1 915 單齒輥破碎機(jī)示意圖(第 1 種結(jié)構(gòu))1.破碎輥 2. 顎板 3. 調(diào)

24、整機(jī)構(gòu) 4. 機(jī)架圖 1.2 915 單齒輥破碎機(jī)示意圖(第 2 種結(jié)構(gòu))1994 年平頂山選煤設(shè)計(jì)院和鄭州長城冶金設(shè)備廠研究開發(fā)出了 FP500 系列分級(jí)破碎機(jī)。該系列破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，液力耦合器過載保護(hù)，其傳動(dòng)系統(tǒng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)液力耦合器并帶動(dòng)一對(duì)錐齒輪，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)破碎輥轉(zhuǎn)動(dòng)， 13主動(dòng)破碎輥通過另一端的一組直齒輪驅(qū)動(dòng)被動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。破碎齒呈螺旋形布置，入料中的小顆粒很容易通過破碎輥之間的間隙排出，大塊則利用齒的剪切和拉伸力來進(jìn)行破碎，改善了傳統(tǒng)破碎機(jī)中物料不受控制一律破碎的情況。90 年代中期，山東萊蕪煤礦機(jī)械廠引進(jìn)德國技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)了 2PGL 系列雙齒輥強(qiáng)力高效破碎機(jī)。該系列

25、破碎機(jī)采用雙電機(jī)、雙液力耦合器、雙套齒輪箱直聯(lián)式驅(qū)動(dòng)，一側(cè)壁和一破碎輥用手動(dòng)液壓系統(tǒng)可移動(dòng)，用來調(diào)整齒輥間的間距，從而控制排料粒度該機(jī)有液力耦合器過載保護(hù)，和電控過載保護(hù)可有效防止難碎硬物損壞破碎齒。整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)體高度低，沖擊負(fù)荷小。同期，煤炭科學(xué)研究總院唐山分院相繼開發(fā)了 2PLF 系列分級(jí)破碎機(jī)、2FJP600 系列強(qiáng)力分級(jí)破碎機(jī)、4PGG 系列強(qiáng)力破碎機(jī)和 DP 系列單齒輥破碎機(jī)。2PLF 系列分級(jí)破碎機(jī)在傳動(dòng)形式上采用三角帶大帶輪傳動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、故障率低，由于大帶輪有蓄能作用，故所需的電機(jī)功率比直聯(lián)式傳動(dòng)的小。雙齒輥采用對(duì)轉(zhuǎn)方式，破碎齒采用子彈頭式，表面堆焊硬質(zhì)合金，強(qiáng)度大，破

26、碎效率高并且磨損后便于修復(fù)，2FJP600 系列強(qiáng)力分級(jí)破碎機(jī)的雙齒輥分別各自向兩側(cè)壁方向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輥上的破碎板采用拼裝式，破碎齒為在韌性較好的鑄基體上堆焊硬質(zhì)合金，不但強(qiáng)度大，可破碎難碎硬物，而且破碎齒“寧彎不折”當(dāng)難碎硬物卡彎破碎齒后，現(xiàn)場(chǎng)無需更換破碎板而可將破碎齒直接修復(fù)。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板，其有兩個(gè)作用：1.使破碎過程完全為剪切、拉伸破碎、不易產(chǎn)生過粉碎物；2.起棒條篩的作用，可通過不需破碎的物料，而對(duì)需破碎的大塊物料，可嚴(yán)格地控制碎后產(chǎn)品的粒度，使碎后物料的三維尺寸都能得到控制。兩齒輥分別向各自的側(cè)壁方向旋轉(zhuǎn)也可以保證入料中已經(jīng)達(dá)到要求粒度的物料不再二次破碎，從齒輥間的排料口和齒

27、輥與梳齒板間的排料口直接排出，從而減少能量消耗和因擠壓破碎產(chǎn)生的過粉碎。兩破碎輥有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置，使兩破碎輥各自獨(dú)立工作，在實(shí)際破碎時(shí)，可根據(jù)入料量改變工作制度，即入料少時(shí)開單機(jī)，入料多時(shí)開雙機(jī)，用戶更加節(jié)能。每臺(tái)破碎機(jī)可配有 A 、B 、C 三種齒型，每種齒型對(duì)應(yīng)一種產(chǎn)品粒度，用戶可通過更換齒型來調(diào)整產(chǎn)品粒度而不需更換破碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用減少用戶的重復(fù)投資。另外，由于該系列破碎機(jī)為強(qiáng)力破碎，工藝布置時(shí)不需要手選皮帶人工揀矸，原煤也不需要預(yù)先篩分而直接入破碎機(jī)，簡化了選煤工藝流程，降低了廠房高度，減少了選煤廠建設(shè)投資與生產(chǎn)費(fèi)用。4PGG 系列四齒輥破碎機(jī)和 DP 系列單齒輥破碎機(jī)是在 2F

28、JP 系列基礎(chǔ)上派生而出的，除 4PGG 系列破碎機(jī)的機(jī)體采用積木式結(jié)構(gòu)，上下機(jī)體可組可分可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來安裝，破碎比增大外，其它結(jié)構(gòu)和破碎原理與 2FJP 系列基本相同。1.3.3 國外的齒輥式破碎機(jī)MMD 型系列輪齒式破碎機(jī)是英國 MMD 礦山機(jī)械集團(tuán)公司開發(fā)出的新一代破碎機(jī)，3 ，有 500、 625、750、1000、1300 和 1500 共 6 個(gè)系列每個(gè)系列，有短箱 14型、標(biāo)準(zhǔn)箱型和長箱型 3 種不同工作長度，以滿足不同處理能力的要求。每一種規(guī)格又配有不同類型的齒型、齒帽，以適應(yīng)不同破碎產(chǎn)品粒度的要求。該機(jī)的工作原理是依靠沖擊剪切和沖擊拉伸的作用，使剪切力沿著物料的薄弱易碎

29、部位產(chǎn)生巨大破碎力使其破碎。物料在兩個(gè)破碎齒之間以及與側(cè)壁的梳齒板之間，排出產(chǎn)品在破碎后受此間隙控制，不會(huì)產(chǎn)生過大顆粒，在給料中已含有合格粒度的物料很快排出，不受破碎作用，有較好的粒度控制和篩分作用，產(chǎn)品粒度均勻。因此該機(jī)又稱“篩分破碎機(jī)”，主要用于粗破碎和第二段破碎作業(yè)。現(xiàn)已有多臺(tái)MMD 型破碎機(jī)在我國的煤礦和選煤廠使用。其特點(diǎn)是： 高度小結(jié)構(gòu)緊湊； 特殊的輪齒結(jié)構(gòu)使其適用于干礦濕礦泥礦和粘礦； 碎后產(chǎn)品粒度均勻沒有過大顆粒過粉碎的產(chǎn)品少； 處理量大最大可達(dá) 14 000t/h 破碎強(qiáng)度高可破碎抗壓強(qiáng)度達(dá) 300MPa 的物料； 采用液力耦合器和電控雙重過載保護(hù)當(dāng)過載或遇到難碎物料時(shí)破碎機(jī)停

30、止轉(zhuǎn)動(dòng)破碎輥反轉(zhuǎn)排出難碎物料；維護(hù)維修簡便。2 齒輪破碎機(jī)的詳細(xì)參數(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) qq16687752202.1 破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品主要針對(duì)大眾型破碎作業(yè)設(shè)計(jì)：破碎物料抗壓強(qiáng)度：120MPa入料粒度：（允許少量到 500mm）300mm出料粒度：30-40100 150mm生產(chǎn)能力：600 800t/h2.2 總體結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計(jì)根據(jù)前面技術(shù)參數(shù)的確定，由相關(guān)單位的工作人員經(jīng)驗(yàn)得出，破碎大粒度當(dāng)出料粒度大于 100mm 采用齒帽式齒形，有利于生產(chǎn)。故該機(jī)采用 5 齒齒帽式可有效將物料鉗入進(jìn)行破碎，也優(yōu)化功率的使用達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力。由于破碎過程中轉(zhuǎn)矩較大，大電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷較大，且雙齒輥同步要求可

31、以存 15在一定得誤差，則用選用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速較低，故在電機(jī)中間需要減速器，且為了防止破碎過程中輥?zhàn)涌ㄗ〔粍?dòng)，過載負(fù)荷損壞電機(jī)，則利用液力偶合器聯(lián)接進(jìn)行保護(hù)。傳動(dòng)方案如圖2.1:圖 2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案拖動(dòng)方式可以使單電機(jī)也可以是雙電機(jī)。由于初步估算，減速器需傳遞交的轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)出的減速器在體積上比較大，為了減少整機(jī)所占用的空間，該機(jī)選用方案時(shí)，采用第一種方案，選用單電機(jī)拖動(dòng)。經(jīng)同步齒輪傳遞扭矩到從動(dòng)輥。2.3 工作參數(shù)的確定2.3.1 輥?zhàn)又行木嗟拇_定輥?zhàn)又睆脚c給料粒度、排料口寬度 、物料與輥面之間的摩擦系數(shù)，以def及齒面類型等因素有關(guān)，對(duì)于光面輥?zhàn)?，其理論公式可以推到如下：輥?zhàn)又睆脚c

32、給料粒度之間的關(guān)系，主要取決于鉗角與摩擦角。或摩d0擦系數(shù)之間的關(guān)系（見圖 2.2） 。設(shè)給料為球形，通過物料與輥?zhàn)拥慕佑|點(diǎn)作切f線，兩條切線之間出夾角為（鉗角） ，輥?zhàn)釉谖锪仙系恼龎毫橐约坝伤鵉引起的摩擦力。而料塊的重量較之作用力小得多，故可忽略不計(jì)。fF 16圖 2.2 輥式破碎機(jī)的鉗角將和分解為水平分力和垂直分力，只有在下列條件下，物料不至于在FfF輥面上打滑，而被兩個(gè)相向運(yùn)動(dòng)的輥?zhàn)泳砣肫扑榍唬?F22sinfF2cos或2tan0tanf02式中為摩擦角，通常0.3， 0f04016020330由直角三角形關(guān)系可得出：=2cosdedec22由于 ，可以忽略，則為ed2cos)2c

33、os1 (以代入，得出20330d201由于齒面輥式破碎機(jī)的/1.56，/比值較光面輥式破碎機(jī)的比值小，dd其值視齒形及齒高而定，使用正常齒時(shí)，/1.56；再根據(jù)實(shí)際情況考慮確d定=600mm。齒輥破碎機(jī)的齒為兩輥之間相互交叉，且根據(jù)其他產(chǎn)品的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由出料粒度確定齒輥間中心距。mma500 172.3.2 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速的確定由生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可以得出，提高輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速，可提高生產(chǎn)能力。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)速的提高有一定的限度，超過此限度，落在轉(zhuǎn)輥上的料塊在較大的離心慣性力的作用下，就不易鉗進(jìn)轉(zhuǎn)輥之間。這時(shí)，生產(chǎn)能力不但沒有提高，反而引起電耗增加，棍子表面的磨損及機(jī)械振動(dòng)增大。目前，使用的輥式破

34、碎機(jī)，輥?zhàn)拥膱A周速度在 0.53之間，對(duì)于硬質(zhì)物料，取 12；對(duì)于軟質(zhì)物sm/sm/料可達(dá) 67。且圓周速度 與轉(zhuǎn)速有如下關(guān)系：sm/vn=v60n以=0.6mm =3代入可得vsm/75nmin/r2.3.3 輥?zhàn)娱L度的計(jì)算有破碎機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算公式=188QSK1Len0式中輥?zhàn)佑行чL度，。對(duì)光面輥?zhàn)樱檩侀L） ；對(duì)齒面或1LmLL 1L槽面輥，當(dāng)值取破碎機(jī)的齒輥間距時(shí)，=(0.50.6) ；當(dāng)值取破碎產(chǎn)e1LL e品的最大粒度時(shí)，；LL 1工作時(shí)排料口寬度，。對(duì)堅(jiān)硬物料，值為空載時(shí)兩輥間距的eme倍，一般情況，值可近似取產(chǎn)品的最大粒度（即=） ；25 . 1eemaxd松散系數(shù)，對(duì)中硬物料

35、，破碎比 =4，進(jìn)料粒度為破碎機(jī)最大進(jìn)料粒SKi度的 80%100%時(shí)，取 0.250.45； 小時(shí)，最大可取 0.8；對(duì)于煤、焦炭或iSK潮濕粘性物料，取 0.40.75。SK物料的密度，。煤的密度取。03/mt30/35. 1mt將以上列出的數(shù)字代入公式，可以得出當(dāng)=1.8m 時(shí)，有=600達(dá)到設(shè)計(jì)要求LQht /2.3.4 功率計(jì)算根據(jù)裂縫破碎理論，可將重量為的礦物從破碎到所需的功耗為QDdP=11()PiWKQDd/1式中：為功指數(shù)， iWhtkW/為修正系數(shù)，煤取 0.751K 18為產(chǎn)量，Qht /為排料粒度d為入料力度D上式中， 11()是破碎一噸物料所需的功率，查資料可得iWK

36、QDd/1齒輥破碎機(jī)破碎煤的該值平均為 0.28tkW /則可計(jì)算得出破碎機(jī)所需的功率為=168PkW2.35 齒輥切向力的計(jì)算為了進(jìn)行齒輥切向力受力分析，確定下列分析條件：(1)將最大粒度物料視為一個(gè)球體；(2)最大粒度物料進(jìn)入破碎腔后無滾動(dòng)現(xiàn)象；(3)物料屬于彈性或脆性物質(zhì)，破碎粒度要求為出碎或中碎，適合用第二破碎理論分析。如圖 2.3 所示，為單組齒輥切向力；為物料所受齒輥切向力的切向分力；aFeF為物料所受齒輥切向力的徑向分力；為物料所受另一個(gè)齒輥的正壓力；rFN為物料受另一個(gè)齒輥正壓力時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力；為和兩力夾角；為mFaFeF與的夾角，為齒輥的軸心，為物料的中心；為與的夾角；AO

37、2AB2O1OAO21AO為齒輥與物料的嚙合角；為齒輥半徑；為兩齒輥的軸心距；為物料半徑；RL1r為吃高。H圖 2.3 齒輥切向力分析示意圖根據(jù)上述參數(shù)，可以導(dǎo)出的關(guān)系式：)(2)()(cos122112HRrOOrHR212121sin)(cos)(0RrRrLO由此可以確定與與的函數(shù)關(guān)系：qFeFrF 19=rFqFsin=eFqFcos根據(jù)齒輥切向力分析條件(2)的設(shè)定，物料在進(jìn)入破碎腔后無滾動(dòng)現(xiàn)象，則：=eFmFNf 式中：為物料與側(cè)壁的摩擦系數(shù)。f=rFNf tan在和兩力作用下，物料沿半徑縮小，則兩個(gè)力所做的功為：rFNr=+WrFrrN根據(jù)第二破碎理論，所需的功耗與破碎物料的體積

38、或重量成正比，即：=W)(221VVE式中：為物料破碎擠壓強(qiáng)度；為物料的彈性模量；為物料球體體積。EV則：=W)(343423131rrrE=)(3231312rrrE當(dāng)趨近于 0 時(shí)，根據(jù)式可以推導(dǎo)出得關(guān)系式：rN=NrrrrfEr31302)() 1tan(32lim=N) 1tan(2212fEr根據(jù)上述系列公式，可以求得單組齒輥的切向力，依據(jù)齒輥的排列布置就可以求出整個(gè)齒輥的總切向力。本設(shè)計(jì)結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)250；=500；=125；=21rmm300RmmLmm40Hmm610；。通過帶如計(jì)算，求得單組齒輥?zhàn)畲笄邢蛄椋?/mKg7107 . 6E3/mKg 20=10415.5qFN由

39、于齒輥破碎齒的排列有兩組是相同的，所以整個(gè)齒輥有可能在兩處同時(shí)存在最大切向力，因此，總切向力是單組齒受力的兩倍，即：F=2=20831FqFN2.4 電機(jī)的選擇2.4.1 選擇電動(dòng)機(jī)的綜合問題在選擇過程中要考慮的問題有：（1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝，要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、在齒輥卡住的時(shí)候要求反轉(zhuǎn)。（2）根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。（3）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電機(jī)應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取。過

40、大的備用功率會(huì)使電機(jī)效率降低，對(duì)0.8 0.9于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的機(jī)械造價(jià)提高。（4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。（5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能要求，以及機(jī)械減速器機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。除此之外，選擇電機(jī)還必須負(fù)荷節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品的價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用和生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)功率的變化關(guān)系等各種因素。2.4.2 電機(jī)的選擇計(jì)算電機(jī)的額定功率可以根據(jù)破碎機(jī)所需求的功率經(jīng)過傳遞效率推得查手冊(cè)

41、表 91（Bp102）計(jì)算傳動(dòng)效率軸承（調(diào)心滾子軸承）效率 =0.981液力偶合器效率0.952齒式聯(lián)軸器效率=0.99 3二級(jí)圓柱齒輪減速器0.954=0.980.950.990.95=0.82561234 213所需電動(dòng)機(jī)輸出功率P為儲(chǔ)備系數(shù)取=1kk1.1 168223.1kW0.82756wrk PP4根據(jù)上級(jí)條件查手冊(cè)表 161（Bp212） ，表 164（Bp214）選擇電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) JS2-400M1-4額定功率 250kW滿載轉(zhuǎn)速 1500r/min2.5 同步齒輪的設(shè)計(jì)(1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力根據(jù)傳遞方案選用同步齒輪帶動(dòng)破碎輥 2 的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)的特殊要

42、求齒輪為開式結(jié)構(gòu)，由于傳遞大轉(zhuǎn)矩，故選用硬齒面齒輪。同步齒輪均用 40Cr 表面淬火，表面硬度52HRC許用接觸應(yīng)力與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循NHHHZSlimlim環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)計(jì)算公式為：NHHHZSlimlim式中為接觸疲勞強(qiáng)度極限，參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖 6-4 查取limH2/mmN=1200limH2/mmN為接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，考慮當(dāng)齒輪的只要求有限壽命時(shí)，齒輪的許用應(yīng)力NZ可以提高到系數(shù)，可由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖 6-5 按應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 選取。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可以按公式：knjlN60式中為齒輪的轉(zhuǎn)速，；nr/min為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)同一齒面的嚙合次數(shù)；j為齒輪的工作壽命，；

43、kLh代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)如下：=6075124000=knjlN60181008. 1 22可推得iNN/122N81008. 1查圖 6-5 得、1NZ2NZ=1.181NZ18. 12NZ為接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，通常=11.5，這里取minNSminNS1minHS則將上述所得的數(shù)據(jù)代入公式可得 =12001.18/1=14161H2/mmN=12001.18/1=14162H2/mmN許用彎曲應(yīng)力與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的因F素有關(guān)。計(jì)算公式為： XNFFFYYSlimlim式中為彎曲疲勞強(qiáng)度極限，一般取區(qū)域圖的中間或中間偏下limF2/mm

44、N值，這里根據(jù)材料和熱處理方法取得=7001limF2/mmN為彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，按應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查手冊(cè)得NYN=11NY2NY為彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，可以根據(jù)齒輪模數(shù)查圖 6-9XY=1XY為彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，由于斷齒破環(huán)比點(diǎn)蝕破環(huán)具有更嚴(yán)重的后果，minFS所以通常設(shè)計(jì)時(shí)，彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)應(yīng)大于接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)，=1.4minFS則將上述數(shù)據(jù)代入公式可得 23=5001F2F2/mmN(2)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按(0.0130.022) 估取圓周速度1v311npn1.282.15，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)選取齒輪第二公差組精度 8 級(jí)tvsm/齒數(shù) 在推薦值 1725 齒數(shù)多則模數(shù)

45、小中選取=251z1z中心距 由于該對(duì)同步齒輪用于兩破碎輥的傳動(dòng)，破碎輥中心距為 500，故a該齒輪的中心距為定值=500mm 由公式=可以確定模數(shù)。aa2/ )(21zzm模數(shù) =2500/5020mm)/(221zzamm分度圓直徑 可得=5001d11mzd 11dmz1dmm圓周速度 計(jì)算可得v60000/11ndv與估取圓周范圍速度之內(nèi)合適齒寬 96. 160000/7550014. 3vsm/b=0.6236.2=136.32圓整得=140b1ddmmbmm(3)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算小輪分度圓直徑，由式 6-5 得1d3121) 1(2uuKTZZZddHHE齒寬系數(shù) 查表 6

46、.9，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置可取=0.6dd轉(zhuǎn)矩 =213920001T1TmmN 使用系數(shù) 查表 6.3 可取=1AKAK動(dòng)載系數(shù) 由推薦值 1.051.4 取=1.2vKvK齒間載荷分布系數(shù) 由推薦值 1.01.2 取=1.1KK齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 1.01.2 取=1.1KK載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45KKAKvKKK 24材料彈性系數(shù) 查表 6.4 取EZ2/8 .189mmNZE節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖 6-3（）取=2.5HZ0,0210 xxHZ重合度系數(shù) 由推薦值 0.850.92 取=0.87ZZ故=3121) 1(2uuKTZZZddHHE321) 11

47、 (8 . 02139200045. 12141687. 05 . 28 .189通過上述計(jì)算得mmd2 .2361由于 500236.2，故齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求齒寬 =0.6236.2=136.32 圓整得=140bb1ddmmbmm(4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式 6-16 FSaFanFYYmbdKT112齒形系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 =2.62 FaYFaY應(yīng)力修正系數(shù) 查表 6.5 小輪 =1.59SaYSaY重合度)tan(tan)tan(tan212211tatzz得重合度66. 1重合度系數(shù)=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.66=0.701Y故YYYmdbK

48、TSaFanF1111112=701. 059. 162. 2205001402139200045. 12=129.45002/mmN由于是同步齒輪故兩齒輪完全相同，則有，故齒根1FF2FF 25彎曲強(qiáng)度滿足。(5)齒輪主要尺寸分度圓直徑 =500ddmm根圓直徑 =50021.2520=540 fd1fdfhd21mm頂圓直徑 admmhddaa5402012500211齒寬 =140bbmm(6)齒輪的加工工藝由于該齒輪為重載負(fù)荷，齒輪毛坯采用鑄造工藝生產(chǎn)，由采購的 40Cr 材料熔化，采用金屬模機(jī)械砂型鑄造生產(chǎn)，這樣可以是強(qiáng)度達(dá)到要求，又可以節(jié)省材料，毛坯生產(chǎn)完成后，進(jìn)行毛坯預(yù)處理，關(guān)鍵

49、是熱處理采用正火，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力改善切削加工性能。毛坯制造完成后，由于毛坯形狀不是很復(fù)雜，所以毛坯兩端面不用加工即可，先用粗車車毛坯外圓和內(nèi)孔，再細(xì)車內(nèi)圓與軸接觸面，使其表面粗糙度為 1.6，再用銑床銑鍵槽，這樣齒輪的安裝孔就加工完成。齒面的加工采用展成法滾齒，由于齒輪模數(shù)大于 8，則可分三次切除全齒深，第一次切深為 1.41.6，第二次切至留精切余量 0.51，第三次切至全mmmm齒深，這樣齒面的加工就完成了。由于工作機(jī)需求，該齒輪為硬齒面齒輪，加工齒面結(jié)束后再對(duì)齒輪進(jìn)行表面淬火工藝，使其齒面硬度達(dá)到要求。表面淬火完成后，齒輪就加工成成品可以裝配到工作機(jī)了。2.6 齒輥軸的設(shè)計(jì)2.6.1 破

50、碎輥（1）軸的設(shè)計(jì)(1)初步估算軸的直徑由于該軸的跨距較大，且有工作載荷和較強(qiáng)的沖擊強(qiáng)度影響，在材料上根據(jù)手冊(cè)選取 37SiMn-2MoV 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理；由式3npAd 式中齒輥軸直徑，；dmm軸所傳遞的功率，；pkW軸的轉(zhuǎn)速，；nmin/rad取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)A r單行本第五卷 P5-20 表 5-1-19，取=100A 26計(jì)算軸的最小直徑并加大 7%以考慮雙鍵槽的影響，將前面所求得的數(shù)據(jù)代入式中，可得3min7516810003. 1dmm(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(I)確定軸的結(jié)構(gòu)方案軸的具體方案見圖 2.4。左軸承和軸承定位緊定套從軸的左端

51、裝入安在【2】段上，靠軸肩【3】定位；再裝通蓋加密封圈，最后在【1】段上安裝傳動(dòng)齒輪。齒環(huán)從軸的右端裝入安裝在【5】段上，齒環(huán)左端面靠軸肩【4】軸向定位，用普通平鍵進(jìn)行徑向定位，中間的齒環(huán)之間相互定位，右端齒環(huán)右面有緊定圓螺母定位， 【6】段位置加工螺紋安裝緊定螺母。再在右端【7】段裝入右端套筒密封檔環(huán)和右軸承，靠軸肩定位；半聯(lián)軸器安裝在【8】段靠軸肩定位。且軸承兩端均采用通端蓋進(jìn)行定位和密封。圖 2.4 齒輥軸(1)結(jié)構(gòu)圖(II)確定各軸段直徑和長度【1】段 該段為同步齒輪安裝段，傳遞轉(zhuǎn)矩到破碎輥（2） ，根據(jù)結(jié)構(gòu)方案以及加工需要可確定軸徑=150，長度為同步齒輪的寬度=130。1dmm1l

52、mm【2】段 該段安裝軸承，且要為齒輪做軸肩，估選軸承為 21316CCK 型號(hào)調(diào)心滾子軸承，軸承內(nèi)徑為 160，根據(jù)軸承的寬度，且在左端要留安裝密封透蓋mm得位置，右端安裝密封緊定套的位置，根據(jù)結(jié)構(gòu)可確定該段軸徑=150=160，長度。=1301dmm2dmm2lmm【3】段 該段為軸肩，根據(jù)整機(jī)裝配空間確定軸徑=210，長度為=353dmm3l。mm【4】段 該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為=290，長度=25。4dmm4lmm【5】段 該段安裝齒環(huán)，軸徑為=210，長度=1800。5dmm5lmm【6】段 該段安裝緊定螺母，軸徑為=200，長度=135。6dmm6lmm【7】段 該段與【2】段作

53、用一樣，軸徑為=160，長度=250。7dmm7lmm【8】段 該段安裝半齒式聯(lián)軸器，估算選取聯(lián)軸器為齒式聯(lián)軸器 GIICL14(摘自摘自 JB/T 8854.2-2001)，根據(jù)聯(lián)軸器的參數(shù)定軸徑為=150，長度8dmm 27=2008lmm(3)繪制軸的彎矩圖和扭矩圖(I)求軸承反力由于軸、段的重量遠(yuǎn)小于所受的負(fù)載，則可以將此忽略可計(jì)算軸承反力如下H 水平面=502000,=5020001HRN2HRNV 垂直面=65260,=652601vRN2HRN由于兩支撐受力基本相同，則可得=506000RN(II)齒輥?zhàn)畲髲澗赜?jì)算得，607000MmN 扭矩13171TmN 則可繪制出彎矩圖和扭

54、矩圖如圖 2.5 中的(a)和(b)：圖 2.5 齒輥軸的計(jì)算簡圖(4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)量彎矩有公式 28221)( TMMca取折合系數(shù)，則齒輥軸上中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩6 . 0=60705122)131716.0(607000caMmm當(dāng)量彎矩圖見圖 2.5 中的（d）軸的材料為 37SiMn-2MoV 合金鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本表 5-1-1 查得，材料的許用應(yīng)力830b2/ mmN2201b2/ mmN由公式=115.6計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力為：3811.0 dMcaca2/ mmN56.11ca2/ mmN則該軸滿足強(qiáng)度要求2.62 破碎輥（2）軸的設(shè)計(jì)對(duì)輥破碎機(jī)的破

55、碎特點(diǎn)就是對(duì)輥，故兩破碎輥的結(jié)構(gòu)幾乎相似，兩軸的結(jié)構(gòu)基本相同，所受載荷由于破碎輥（2）不用與減速器連接，少受一個(gè)轉(zhuǎn)矩，故只需在結(jié)構(gòu)上少個(gè)半聯(lián)軸器段，但由于齒間需相互錯(cuò)開，這結(jié)構(gòu)變化如圖 2.6圖 2.6 齒輥軸(2)結(jié)構(gòu)圖(1)初步估算軸的直徑由于該軸的跨距較大，且有工作載荷和較強(qiáng)的沖擊強(qiáng)度影響，在材料上根據(jù)手冊(cè)選取 37SiMn-2MoV 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理；由式3npAd 式中齒輥軸直徑，；dmm軸所傳遞的功率，；pkW軸的轉(zhuǎn)速，；nmin/r取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Ar單行本第五卷 P5-20 表 5-1-19，取=100A計(jì)算軸的最小直徑并加大 7

56、%以考慮雙鍵槽的影響， 29將前面所求得的數(shù)據(jù)代入式中，可得3min7516810003. 1d(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(I)確定軸的結(jié)構(gòu)方案軸的具體方案見圖 6.1。左軸承和軸承定位緊定套從軸的左端裝入安在【2】段上，靠軸肩【3】定位；再裝通蓋加密封圈，最后在【1】段上安裝傳動(dòng)齒輪。齒環(huán)從軸的左端裝入安裝在【54】段上，齒環(huán)左端面靠軸肩【5】軸向定位，用普通平鍵進(jìn)行徑向定位，中間的齒環(huán)之間相互定位，右端齒環(huán)右面有緊定圓螺母定位， 【3】段位置加工螺紋安裝緊定螺母。再在右端【7】段裝入右端套筒密封檔環(huán)和右軸承，靠軸肩【6】定位。且軸承兩端均采用通端蓋進(jìn)行定位和密封。(II)確定各軸段直徑和長度由于根

57、據(jù)整機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工的需求各段軸徑可根據(jù)破碎輥（1）進(jìn)行確定：【1】段 該段為同步齒輪安裝段，傳遞轉(zhuǎn)矩到破碎輥（2） ，根據(jù)結(jié)構(gòu)方案以及加工需要可確定軸徑=150，長度為同步齒輪的寬度=140。1dmm1lmm【2】段 該段安裝軸承，且要為齒輪做軸肩，估選軸承為 21316CCK 型號(hào)調(diào)心滾子軸承，軸承內(nèi)徑為 160，根據(jù)軸承的寬度，且在左端要留安裝密封透蓋mm得位置，右端安裝密封緊定套的位置，根據(jù)結(jié)構(gòu)可確定該段軸徑=160，長2dmm度=200。2lmm【3】段 該段安裝緊定螺母，軸徑為=200，長度=1353dmm3lmm【4】段該段安裝齒環(huán)，軸徑為=210，長度=1800。4dmm4lm

58、m【5】段該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為=290，長度=25。5dmm5lmm【6】段該段為軸肩，根據(jù)整機(jī)裝配空間確定軸徑=210，長度為=356dmm6l。mm【7】段 該段與【2】段作用一樣，軸徑為=160，長度=150。7dmm7lmm(3)繪制軸的彎矩圖和扭矩圖(I)求軸承反力由于軸的重量遠(yuǎn)小于所受的負(fù)載，則可以將此忽略可計(jì)算軸承反力如下H 水平面=502000,=5020001HRN2HRNV 垂直面=65260=652601VRN2VRN由于兩支撐受力基本相同，則可得 30=506000RN(II)齒輥?zhàn)畲髲澗赜?jì)算得=607000，MmN 扭矩=13171TmN 則可繪制出彎矩圖和扭矩圖

59、如圖 2.7 中的(b)和(c)：M圖 2.7 齒輥軸的計(jì)算簡圖(4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)量彎矩有公式221)( TMMca取折合系數(shù)，則齒輥軸上中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩：6 . 0mmNTMca607051)131716 . 0(60700022當(dāng)量彎矩圖見圖 2.6 中的（d）軸的材料為 37SiMn-2MoV 合金鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本表 5-1-1 查得，材料的許用應(yīng)力830b2/mmN2201b2/mmN 31由公式計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力為：2381/6 .1151 . 0mmNdMcaca2/6 .115mmNca則該軸滿足強(qiáng)度要求2.7 鍵的選擇與校核2.7.1 齒環(huán)與軸

60、的聯(lián)接鍵根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝齒環(huán)處軸徑為，則根據(jù)這些條件查機(jī)械設(shè)計(jì)手210mmd 冊(cè)單行本第四篇可選擇普通平鍵 5028（按 GB/T1096-2003） ，長度取 =450l分 4 段安裝。mm根據(jù)鍵的材料（用合金鋼 40Cr）及工作方式查表選擇鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用剪應(yīng)力，此鍵的值查得=100，=90 p p p2/mmN p2/mmN鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力驗(yàn)算公式如下pdlkT2 p鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩31833000TmmN 為鍵與輪轂的接觸高度，kmmk4 .11可將數(shù)據(jù)代入公式得p1 .594 .114502103183300022/mmN鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力驗(yàn)算公式為：dblTp2 p將數(shù)據(jù)代入計(jì)

61、算可得p2/06.2445028210318330002mmN由于，故該鍵強(qiáng)度符合要求p pp p2.7.2 同步齒輪與軸的聯(lián)接鍵根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝齒輪處軸徑為=150，則根據(jù)這些條件查機(jī)械設(shè)計(jì)手dmm冊(cè)單行本第四篇可選擇普通平鍵（按 GB/T1096-2003） ，長度取齒輪的寬度40 22=140。lmm根據(jù)鍵的材料（用合金鋼 40Cr）及工作方式查表選擇鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 32和許用剪應(yīng)力，此鍵的值查得=100，=90 p p p2/mmN p2/mmN鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力驗(yàn)算公式如下pdlkT2 p鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩15916000TmmN 為鍵與輪轂的接觸高度，=9.4kkmm可將數(shù)據(jù)代入公

62、式得p3 .614 . 91401501591600022/mmN鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力驗(yàn)算公式為：dblTp2 p將數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得p6 .42140221501591600022/mmN由于，故該鍵強(qiáng)度符合要求p pp p27.3 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接鍵根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝聯(lián)軸器處軸徑為=150，由于聯(lián)軸器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，dmm并且為選用的標(biāo)準(zhǔn)件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第四篇可選擇圓柱漸開線型花鍵模數(shù)=6，齒數(shù)=24，長度 =20,花鍵壓力角。mzlmm030花鍵的擠壓強(qiáng)度公式如下：pmzhlDT2 p式中 傳遞的轉(zhuǎn)矩 =31833000TmN 分度圓直徑=144dmm花鍵軸大徑直徑=150mDmm鍵齒工

63、作高度=6hmm鍵的長度 =200lmm不均勻系數(shù)=0.75根據(jù)使用和制造情況中等，齒面熱處理等因素選擇許用擠壓應(yīng)力范圍appMp3020許用應(yīng)力=25 pap 33將上述參數(shù)代入公式可得計(jì)算應(yīng)力20.47paMP校核計(jì)算結(jié)果： 滿足p p2.8 齒環(huán)和齒帽的設(shè)計(jì)齒輥破碎機(jī)的質(zhì)量就體現(xiàn)在齒形的設(shè)計(jì)上，一個(gè)好的破碎機(jī)就是因?yàn)橛袀€(gè)好的齒形，不產(chǎn)生過粉碎，不出現(xiàn)斷齒等情況，且齒尖的磨損也較慢。本設(shè)計(jì)在齒的設(shè)計(jì)上采用分部結(jié)構(gòu)，以便于生產(chǎn)和裝卸。由齒環(huán)和齒帽組成，齒環(huán)裝配在齒輥軸上，再將齒帽套在齒環(huán)的齒上，且每個(gè)齒帽的首尾正好相連，采用螺栓連接將整個(gè)五齒帽連環(huán)套在齒環(huán)上，這樣當(dāng)在生產(chǎn)中由于卡死導(dǎo)致齒的破

64、壞磨損就可以很方便的單個(gè)拆卸更換了。2.8.1 齒帽的設(shè)計(jì)齒帽是破碎機(jī)直接破碎物料的關(guān)鍵零件，所以在齒帽設(shè)計(jì)中要考慮耐磨性及剛性，保證在生產(chǎn)過程中減少磨損和斷裂發(fā)生，根據(jù)世界著名破碎機(jī)公司 MMD 的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，綜上選擇 ZG35SiMn 作為齒帽的材料。在齒形的設(shè)計(jì)上，為了裝卸方便，采用首尾相連的環(huán)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，通過螺栓連接起來，在中間任意一個(gè)齒受損都可以很輕松的拆卸。具體結(jié)構(gòu)見附錄圖紙。2.8.2 齒環(huán)的設(shè)計(jì)齒環(huán)是用來固定齒的，并且傳遞作用力。由于傳遞的力較大，在強(qiáng)度考慮上根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用材料 40Cr 鑄造毛坯再加工生產(chǎn)。在裝配方面，將齒帽套在齒環(huán)上然后將齒帽間用螺栓連接起來就固定

65、住齒帽了，通過普通平鍵連接，將齒環(huán)固定在齒輥軸上。軸向固定的一端靠齒輥軸肩，另一端用圓螺母固定。 2.9 軸承的選擇2.9.1 確定軸承型號(hào)齒輥軸兩端支撐采用滾動(dòng)軸承支撐，根據(jù)工況，每天工作 8 小時(shí)，左單向轉(zhuǎn)動(dòng)，只有在被卡住的時(shí)候才需要反轉(zhuǎn)回出物料故考慮不計(jì)。且由于軸的跨距較長，兩支撐軸承在同心的要求，確定使用調(diào)心滾子軸承。在根據(jù)安裝軸承段軸的直徑，以及軸的轉(zhuǎn)速和要求的傳遞的轉(zhuǎn)矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6-2-77 可初步選用 23136CCK 型號(hào)的調(diào)心滾子軸承。 342.9.2 軸承的校核上步選定軸承為調(diào)心滾子軸承 23136CCK（GB/T 288-1994）,，其額定動(dòng)載荷為=1050,=

66、1830， =0.30，=2.3rCkNrC0kNey(1)計(jì)算軸承的支反力前面計(jì)算的在工作過程中所受的力為遠(yuǎn)大于齒輥軸的重力，故忽kNF1136略重力不計(jì)，且根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)可看作軸承受力平均，得軸承的支反力。NRR50600021(2)計(jì)算軸承派生軸向力查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10.7，可得公式)2/( yRS 將，代入公式，可得：3 . 2yNRR50600021NS1100001NS1100002由于軸承本身沒有軸向力的作用，則可得NSA11000011NSA11000022(3)計(jì)算軸承所受當(dāng)量當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作時(shí)有中等沖擊，由表 10.6 可查載荷系數(shù)5 . 1nf因查表得eRA506000/110000/110, 111yx根據(jù)公式，將數(shù)據(jù)代入可)(22YAXRfppkNp8521kWP250, 3/10得kNp8521同理可得，kNp8522(4)計(jì)算軸承壽命由于，故任取一軸承計(jì)算，由表 10.3 取溫度系數(shù)=11p2ptf有軸承壽命計(jì)算公式)(60106PCfnLrtk由于是滾子軸承取，將數(shù)據(jù)代入公式可得3/10hLk17047則符合破碎機(jī)的使用要求，則可確定使用 23136CCK