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摘要
錘式破碎機(jī)大量應(yīng)用于水泥廠、電廠等各個(gè)部門，所以，它的設(shè)計(jì)有著廣泛的前景和豐富的可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。其設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是，在完成總體的設(shè)計(jì)方案以后，就指各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)、安裝、定位等問(wèn)題，并對(duì)個(gè)別零件進(jìn)行強(qiáng)度校核和試驗(yàn)。并在相關(guān)專題中，對(duì)錘頭的壽命延長(zhǎng)進(jìn)行比較詳細(xì)的分析。在各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)中，要包括材料的選擇、尺寸的確定、加工的要求，結(jié)構(gòu)工藝性的滿足，以及與其他零件的配合的要求等。在強(qiáng)度的校核是，要運(yùn)用的相關(guān)公式，進(jìn)行危險(xiǎn)部位的分析、查表、作圖和計(jì)算等。并隨后對(duì)整體進(jìn)行安裝、工作過(guò)程以及工作后的各方面的檢查，同時(shí)兼顧到維修、保險(xiǎn)裝置等方面的問(wèn)題，最后對(duì)兩個(gè)主要工作零件的加工精度、公差選擇進(jìn)行分析，以保證破碎機(jī)最終設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
關(guān)鍵詞：錘式破碎機(jī)，錘頭，強(qiáng)度，公差
Abstract
Hammer type breakers are applied to such each department as the cement plant , power plant ,etc. in a large amount, so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference. Its design essence is, formerly after total conceptual design, a design which points each main spare part , question of installing and making a reservation etc., and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematic parts, analysis of comparing question that the life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail . In the design of each spare part , should include the choice , sureness , demand processed , structure craft satisfication of the size of the material , and the demand for cooperating with other parts, etc.. When the intensity is checked , should use relevant formulae , carry on the analysis of the dangerous position, need to check form , mapping , calculation ,etc.. Then to to install , work course , work situation after predict that carries on more overall inspection whole, give consideration to the question in such respects as maintaining and safety ,etc. at the same time . Finally , choose to analyse in machining accuracy , public errand to two groundwork parts, economy and dependability that the breaker soed as to ensure is designed finally.
Key Words ：Hammer type breakers ，hammer ，intensity ，toleran
目錄
第1章 概述 1
1.1國(guó)內(nèi)外破碎機(jī)發(fā)展情況 1
1.2破碎機(jī)的分類： 2
1.1.1破碎機(jī)的分類： 2
1.1.2錘式破碎機(jī)的分類： 2
1.1.3錘式破碎機(jī)的表達(dá)方法 2
1.3錘式破碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 4
1.3.1錘式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 4
1.3.2錘式破碎機(jī)的缺點(diǎn)： 4
第2章 錘式破碎機(jī)的工作原理及破碎實(shí)質(zhì) 5
2.1錘式破碎機(jī)的工作原理 5
2.2錘式破碎機(jī)的破碎實(shí)質(zhì) 5
2.2.1破碎的目的和意義 5
2.2.2礦石的力學(xué)性能與錘式破碎機(jī)的選擇 5
2.2.3破碎過(guò)程的實(shí)質(zhì) 6
第3章 錘式破碎機(jī)的總體及主要參數(shù)設(shè)計(jì) 8
3.1錘式破碎機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 8
3.2破碎機(jī)的工作參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.2.1給料口的寬度和長(zhǎng)度 8
3.2.2 轉(zhuǎn)子直徑和長(zhǎng)度的計(jì)算 9
3.2.3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計(jì)算 9
3.2.4破碎機(jī)型號(hào)選擇 10
3.3 pc-40000的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.3.1 電機(jī)功率的計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選擇 12
3.3.2確定輸送帶的型號(hào) 12
3.3.3計(jì)算帶輪基準(zhǔn)直徑和帶速 13
3.3.4 帶的數(shù)量計(jì)算 15
第4章 錘式破碎機(jī)的主要零件尺寸設(shè)計(jì) 16
4.1轉(zhuǎn)子的直徑與長(zhǎng)度： 16
4.2錘頭質(zhì)量的計(jì)算： 16
4.2.1錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.2.2錘頭結(jié)構(gòu)改造及耐磨性研究 18
4.2.3 改進(jìn)的介紹 19
4.2.4 改進(jìn)的效果 19
4.2.5 延長(zhǎng)錘頭使用壽命的研究 19
4.2.6 錘式破碎機(jī)中單顆粒物料的最大破碎力研究 20
4.2.7錘頭合理調(diào)配的研究與應(yīng)用 23
4.2.8 錘頭材質(zhì)的選擇及改性 30
4.3圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 34
4.4主軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 34
4.4.1 軸的材料的選擇 35
4.4.2 軸的最小直徑和長(zhǎng)度的估算 35
4.4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性檢驗(yàn) 37
4.4.4 軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 39
4.4.5 軸的疲勞強(qiáng)度條件的校核計(jì)算： 42
4.5軸承的選擇 44
4.5.1材料的選擇 44
4.5.2軸承類型的選擇 44
4.5.3 軸承的游動(dòng)和軸向位移 45
4.5.4 軸承的安裝和拆卸 46
4.6飛輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 46
4.7棘輪的選擇 46
4.8蓖條位置調(diào)整彈簧的選擇 47
4.9箱體結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)設(shè)計(jì) 48
4.9.1鑄造方法 48
4.9.2截面形狀的選擇 48
4.9.3 肋板的布置 48
第5章 部分零部件上的公差和配合 50
5.1配合的選擇 50
5.1.1 配合的類別的選擇 50
5.1.2配合的種類的選擇 50
5.2一般公差的選取 50
5.3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
致謝 55
參考文獻(xiàn) 56
第1章 概述
1.1國(guó)內(nèi)外破碎機(jī)發(fā)展情況
我國(guó)破碎機(jī)行業(yè)經(jīng)過(guò)50多年來(lái)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是進(jìn)入90年代以后，破碎機(jī)產(chǎn)銷量增長(zhǎng)迅速，加入破碎機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)不斷增加，使破碎機(jī)制造企業(yè)多達(dá)千余家，能夠生產(chǎn)0.5~30t振動(dòng)破碎機(jī)、4~24t靜碾破碎機(jī)和16~30t輪胎破碎機(jī)等規(guī)格品種較為完備齊全的系列產(chǎn)品，基本形成能夠自主開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的完整破碎機(jī)制造體系，其技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平之間的差距正逐步縮小。這種高速增長(zhǎng)的局面，勢(shì)必將破碎機(jī)配套件行業(yè)推向一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。
優(yōu)質(zhì)破碎機(jī)占主導(dǎo) 國(guó)產(chǎn)價(jià)格有優(yōu)勢(shì)總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)同行業(yè)配套件生產(chǎn)技術(shù)水平不高但具有明顯價(jià)格優(yōu)勢(shì)，特別是鄭州破碎機(jī)具有十分明顯的特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)近來(lái)逐步流行采用優(yōu)質(zhì)破碎機(jī)系統(tǒng)，采用動(dòng)力換擋、換向操縱，提高操縱輕便性，驅(qū)動(dòng)橋多為裝載機(jī)用橋，具有技術(shù)先進(jìn)、通用性高、維修性好等優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)軸承、行走軸承采用國(guó)產(chǎn)軸承。
工程機(jī)械的價(jià)格戰(zhàn)已經(jīng)使得市場(chǎng)可承受的心理價(jià)位越來(lái)越低，這將給許多配套件廠家提出更高的要求，不得不走薄利多銷之路。盡管配套件的銷售價(jià)格和利潤(rùn)指標(biāo)不斷在降低，但與主機(jī)的指標(biāo)相比仍然具有降低成本的空間，國(guó)內(nèi)配套件廠家在進(jìn)一步降低管理成本、提高生產(chǎn)效率等方面尚有潛力可挖，主機(jī)廠家與配套件廠家聯(lián)合起來(lái)，共同制定價(jià)格平衡利潤(rùn)，一起開(kāi)拓國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈的市場(chǎng)。
隨著國(guó)內(nèi)基本建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)的市場(chǎng)繁榮發(fā)達(dá)形成一片紅火的景象，國(guó)外各大企業(yè)都看好當(dāng)今世界最有發(fā)展?jié)摿?、最有利可圖的中國(guó)市場(chǎng)。因此，國(guó)外企業(yè)紛紛落戶中國(guó)，形成了激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)局面。破碎機(jī)行業(yè)也不例外，最近國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些獨(dú)資、合資的破碎機(jī)制造(及銷售)公司，
國(guó)內(nèi)破碎機(jī)企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的大潮中占有一席之地，其首要問(wèn)題就是提高現(xiàn)有破碎機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，盡快地趕上世界先進(jìn)水平，創(chuàng)造我們自己優(yōu)秀品牌的破碎機(jī)，不僅占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，還可以銷往國(guó)外賺取外匯。
1.2破碎機(jī)的分類
1.1.1破碎機(jī)的分類
⑴、按破碎作業(yè)的粒度要求分為：粗碎破碎機(jī)、中碎破碎機(jī)、細(xì)碎破碎機(jī)。
⑵、按結(jié)構(gòu)和工作原理分為：顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、錕式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)
破碎機(jī)和磨礦的主要型式
a)顎式破碎機(jī) b）旋回破碎機(jī)和圓錐破碎 c）輥式破碎機(jī) d）錘式破碎機(jī)
1.1.2錘式破碎機(jī)的分類：
⑴、按回轉(zhuǎn)軸數(shù)分為：?jiǎn)无D(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子。
⑵、按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分：不可逆式和可逆式。
⑶、按錘頭的排列方式分：?jiǎn)闻攀胶投嗯攀健?
⑷、按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式：固定錘式和活動(dòng)錘式。
1.1.3錘式破碎機(jī)的表達(dá)方法
型號(hào)說(shuō)明：
P? C □ □?
┬ ┬ ┬ ┬?
│ │ │ │
│ │ │ └───────────-? 轉(zhuǎn)子工作長(zhǎng)度mm
│ │ │?
│ │ └─────────────? 轉(zhuǎn)子工作直徑mm
│ │
│ └──────────────- 環(huán)錘式
│?
└──────────────── 破碎機(jī)
1.3錘式破碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
1.3.1錘式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
（1）、構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、自重較小，單位產(chǎn)品的功率消耗小。
（2）、生產(chǎn)率高，破碎比大（單轉(zhuǎn)子式的破碎比可達(dá)i=10～15）,產(chǎn)品的粒度小而均勻，呈立方體，過(guò)度破碎現(xiàn)象少。
（3）、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。
（4）、進(jìn)料口大,破碎腔高，適應(yīng)物料硬度高、塊度大，產(chǎn)品石粉少。
（5）、物料懸空,破碎功耗小。
（6）、新穎錘頭，沖擊力大。
（7）錘頭安裝可調(diào)，錘頭壽命長(zhǎng)。
（8）、柵格尺寸可調(diào)，產(chǎn)品粒度可控，顆粒形狀好。
（9）、機(jī)箱可翻轉(zhuǎn)，檢修更方便。
（10）、方柄螺栓，抗沖擊、抗磨損。
（11）、結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器剛性強(qiáng)。
（12）、零件體結(jié)構(gòu),搬運(yùn)、安裝方便。
（14）、沖擊、反擊、撞擊(石打石)破碎功能全,生產(chǎn)效率高,機(jī)件磨耗小,綜合效益顯著。
1.3.2錘式破碎機(jī)的缺點(diǎn)：
⑴、主要工作部件，如：錘頭、蓖條、襯板、轉(zhuǎn)子、圓盤等磨損較快，尤其工作對(duì)象十分堅(jiān)硬時(shí)，磨損更快。
⑵、破碎腔中落入不易破碎的金屬塊時(shí)，易發(fā)生事故。
⑶、含水量﹥12%的物料，或較多的粘土，出料篦條易堵塞使生產(chǎn)率下降，并增大能量損耗，以至加快了易損零部件的磨損。
第2章 錘式破碎機(jī)的工作原理及破碎實(shí)質(zhì)
2.1錘式破碎機(jī)的工作原理
物料進(jìn)入破碎機(jī)中，立即受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊而粉碎。破碎了的物料，從錘頭處獲得動(dòng)能，以高速向機(jī)殼內(nèi)壁的襯板和篦條上沖擊而第二次破碎。此后，物料小于篦條縫隙的，便從縫隙中排出，而粒度較大的物料，就彈回到襯板和篦條上的粒狀物料，還將受到錘頭的附加沖擊破碎，在物料破碎的整個(gè)過(guò)程中，物料之間也相互沖擊粉碎。
2.2錘式破碎機(jī)的破碎實(shí)質(zhì)
2.2.1破碎的目的和意義
⑴、目的：在冶金、礦山、化工、水泥等工業(yè)部門，每年都有大量的原料和再利用的廢料都需要用破碎機(jī)進(jìn)行加工處理，如在選礦廠，為使礦石中的有用礦物達(dá)到單體分離，就需要用破碎機(jī)將原礦破碎到磨礦工藝所要求的粒度。磨機(jī)再將破碎機(jī)提供的原料磨至有用礦物單體分離的粒度。再如在水泥廠，須將原料破碎，以便燒成熟料，然后在將熟料用磨機(jī)磨成水泥。另外，在建筑和筑路業(yè)，需要用破碎機(jī)械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。在煉焦廠、燒結(jié)廠、陶瓷廠、玻璃工業(yè)、粉末冶金等部門，須用破碎機(jī)械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。
⑵、意義：在化工、電力部門，破碎粉磨機(jī)械將原料破碎，粉磨，增加了物料的表面積，為縮短物料的化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間創(chuàng)造有利條件。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和資源的迅速減小，各部門生產(chǎn)中廢料的再利用是很重要的，這些廢料的再加工處理需用破碎機(jī)械進(jìn)行破碎。因此，破碎機(jī)械在許多部門起著重要作用。
2.2.2礦石的力學(xué)性能與錘式破碎機(jī)的選擇
礦石都由許多礦物組成，各礦物的物理機(jī)械性能相差很大，故當(dāng)破碎機(jī)的施力方式與礦石性質(zhì)相適應(yīng)時(shí)，才會(huì)有好的破碎效果。對(duì)硬礦石，采用折斷配合沖擊來(lái)破碎比較合適，若用研磨粉碎，機(jī)件將遭受嚴(yán)重磨損。對(duì)于脆性礦石，采用劈裂和彎折破碎較有利，若用研磨粉碎，則產(chǎn)品中細(xì)粉會(huì)增多。對(duì)于韌性及粘性很大的礦石。采用磨碎較好。
常見(jiàn)的軟礦石有：煤、方鉛礦、無(wú)煙煤等，它的抗壓強(qiáng)度是2～4Mpa,最大也不超過(guò)40Mpa。普式硬度系數(shù)一般為2～4，再如一些中硬礦石：花崗巖、純褐鐵礦、大理石等，抗壓強(qiáng)度是120～150Mpa，普式硬度系數(shù)一般為12～15，還有硬礦石、極硬礦石，普式硬度系數(shù)一般為15～20。
由于不同物料的性能組織個(gè)有區(qū)別，因此可根據(jù)礦物的物理機(jī)械性能、礦塊的形狀和所要求的產(chǎn)品粒度來(lái)選擇破碎施力方式，以及與該破碎施力方式相應(yīng)的破碎機(jī)械。
2.2.3破碎過(guò)程的實(shí)質(zhì)
破碎過(guò)程，必須是外力對(duì)被破碎物料做功，克服它內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，才能發(fā)生破碎。當(dāng)外力對(duì)其做功，使它破碎時(shí)，物料的潛能也因功的轉(zhuǎn)化而增加。因此，功率消耗理論實(shí)質(zhì)上就是闡明破碎過(guò)程的輸入功與破碎前后物料的潛能變化之間的關(guān)系。為了尋找這種能耗規(guī)律和減小能耗的途徑。許多學(xué)者從不同的角度提供了若干個(gè)不同形式的破碎功耗學(xué)說(shuō)。
常用的機(jī)械破碎礦石有以下幾種方法：
壓碎 將礦石置于兩個(gè)破碎表面之間，施加壓力后礦石因壓應(yīng)力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度限而破碎
劈裂 用一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，礦石沿壓力作用線方向劈裂。劈裂的原因時(shí)由于劈裂面上的拉應(yīng)力達(dá)到礦石的抗拉強(qiáng)度限。
折斷 用兩個(gè)帶有多個(gè)尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，礦石就像受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn)梁。當(dāng)?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到彎曲強(qiáng)度限時(shí)礦石被折斷。
磨碎 礦石與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間受一定壓力和剪切力時(shí)，礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度限時(shí)，礦石即被粉碎。
沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機(jī)件的沖擊力作用而被破碎。
礦石的破碎和磨碎方法
a）壓碎 b）劈裂 c）折斷 d）磨碎 e）沖擊破碎
礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理力學(xué)性能、被破的塊度及所要求的破碎比來(lái)選擇的。對(duì)堅(jiān)硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對(duì)粘性礦石采用壓碎和磨碎的破碎方法為宜；對(duì)脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。顎式破碎機(jī)可用于破碎各種性能的礦石，對(duì)于堅(jiān)硬礦石有更高的破碎效果。
第3章 錘式破碎機(jī)的總體及主要參數(shù)設(shè)計(jì)
3.1錘式破碎機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)
初始數(shù)據(jù)要求：
（1） 破碎能力為3到10噸。
（2） 破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速1450
（3） 破碎機(jī)的最大物料給料粒度為：小于100
（4） 破碎機(jī)的最大排料粒度不能超過(guò)：10
（5） 破碎機(jī)的物料容許濕度小于9%。
（6） 破碎機(jī)的破碎程度為：中、細(xì)。
（7） 破碎機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)所是：水泥廠、選煤廠、火力電廠等。
破碎機(jī)的破碎對(duì)象是：石灰石、煤塊、焦碳、石膏等軟物料，本次設(shè)計(jì)的是單轉(zhuǎn)子、多排錘、不可逆式錘式破碎機(jī)，下表為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)情況，由機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、蓖條、打擊板、錘頭、支架、襯板等組成。
3.2破碎機(jī)的工作參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1給料口的寬度和長(zhǎng)度
（1）給料口寬度：B=（1.1—1.25）
式中表示最大給料粒度，由于=100mm，
由《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)》 B=110-125mm，本設(shè)計(jì)取B=120mm。
（2）給料口長(zhǎng)度：L=（1.7-2）B，B=150 -185一般=200mm
礦石最大粒度用正方體計(jì)算是最大方向上的長(zhǎng)度為正方體對(duì)角線，長(zhǎng)度為173.2mm，
符合要求
此處取L=173.2mm。
（3）排料口尺寸b
該尺寸由蓖條間隙來(lái)控制，而蓖條間隙由產(chǎn)品的粒度的大小來(lái)決定。對(duì)該破碎機(jī)來(lái)說(shuō)，要求出料粒度為10mm，產(chǎn)品的平均粒度為間隙的1／5到1／3之間，此處蓖條大小26.64mm-57.4mm之間。選取b=40mm。
3.2.2 轉(zhuǎn)子直徑和長(zhǎng)度的計(jì)算
轉(zhuǎn)子直徑D，由《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)》中d=0.54D-60，
單轉(zhuǎn)子時(shí)候
式中：d—給料粒度，
D—轉(zhuǎn)子直徑
本設(shè)計(jì)為單轉(zhuǎn)子多排錘破式碎機(jī)，固
依據(jù)表格圓整則D=400mm。
因?yàn)?，選取，則有L=300mm。
3.2.3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計(jì)算
錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速按所需的圓周速度計(jì)算，錘頭的圓周速度根據(jù)被破碎物料的性質(zhì)、破碎產(chǎn)品的粒度、錘頭的磨損等因素來(lái)確定。一般圓周速度取15-40m/s,此處取 30m/s。
按公式
來(lái)計(jì)算。
式中 ── 錘頭的圓周速度（m/s）
── 轉(zhuǎn)子的直徑（m）
n=1433r/min
一般中小型破碎機(jī)轉(zhuǎn)速為750到1500，速度越高，產(chǎn)品的粒度越小。錘頭及襯板、蓖條的磨損越大。功耗增加。對(duì)機(jī)器零部件的加工、安裝精度要求隨之提高。
3.2.4破碎機(jī)型號(hào)選擇
經(jīng)計(jì)算表格中確定為型號(hào)pc-40000，所以次設(shè)計(jì)選擇型號(hào)為pc-40000的設(shè)計(jì)
規(guī)格與性能參數(shù)表
規(guī)格型號(hào)
轉(zhuǎn)速
進(jìn)料粒度
出料粒度
產(chǎn)量
重量
功率
外型尺寸
PC-400×300
1450
≤100
10
3-10
0.8
11
900×670×860
PC-500×350
1250
≤100
15
5-15
1.2
18.5
1200×1114×1114
PC-600×400
1000
≤220
15
5-25
1.5
22
1055×1022×1122
PC-800×600
980
≤350
15
10-50
3.1
55
1360×1330×1020
PC-800×800
980
≤350
15
10-60
3.5
75
1440×1740×1101
PC-1000×800
1000
≤400
13
20-75
7.9
115
3514×2230×1515
環(huán)錘式破碎機(jī)技術(shù)參數(shù):
型號(hào)
進(jìn)料粒度(mm)
出料粒度(mm)
產(chǎn)量(t/h)
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)
電動(dòng)機(jī)
重量(t)
外型尺寸(mm)
型號(hào)
功率
PCH0402
=<200
=<30
8-12
960
Y132M2-6
5.5
0.8
810x890x560
PCH0404
=<200
=<30
16-25
970
Y160L-6
11
1.05
980x890x570
PCH0604
=<200
=<30
22-33
970
Y180L-6
15
1.43
1050x1270x800
PCH0606
=<200
=<30
30-60
980
Y225M-6
30
1.77
1350x1270x1080
PCH0808
=<200
=<30
70-105
740
Y280M-8
45
3.6
1750x1620x1080
PCH1010
=<300
=<30
160-200
740
Y315M2-8
90
6.1
2100x2000x1340
PCH1016
=<300
=<30
300-350
740
JS-128-8
155
9.2
2700x2000x1350
PCH1216
=<350
=<30
620-800
740
Y450-8
355
15.0
4965x2500x1600
PCH1322
=<400
=<30
800
595
Y450L-8
400
24.9
6333x3295x2505
經(jīng)計(jì)算表格中確定為型號(hào)pc-40000，所以次設(shè)計(jì)選擇型號(hào)為pc-40000的
設(shè)計(jì)
3.3 pc-40000的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 電機(jī)功率的計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選擇
電機(jī)功率的消耗取決于物料的性質(zhì)、給料的圓周速度。破碎比和生產(chǎn)率。目前，尚無(wú)一個(gè)完整的計(jì)算公式，一般根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：
式中：L-轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度（m）
D-轉(zhuǎn)子直徑（m）
n-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min）
-系數(shù)，取值在0.1到0.15之間。取=0.12
查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表22-1-28選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1-2，效率87.2%，功率因素0.88，重量115Kg。則傳送帶傳動(dòng)比i=2
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率/KW
滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y160M1-2
11
2930
2.0
2.3
該部分的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在V帶輪的設(shè)計(jì)上，帶輪的結(jié)構(gòu)型式，主要由帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇。其基準(zhǔn)直徑又與相連接的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)有關(guān)。
3.3.2確定輸送帶的型號(hào)
由表可查到，根據(jù)計(jì)算功率P和小帶輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇。
經(jīng)過(guò)查表得，
式中 ── 名義傳動(dòng)功率。
── 工作情況系數(shù)。
再查機(jī)械設(shè)計(jì)，破碎機(jī)啟動(dòng)為重載荷啟動(dòng)。表8-7得取1.8，則可以計(jì)算出計(jì)算功率P為19.8KW。再由圖8-11，可查出帶的型號(hào)為C型。
3.3.3計(jì)算帶輪基準(zhǔn)直徑和帶速
根據(jù)V帶的帶型參考表8-6和表8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)使
=200mm 帶速：
式中：-小帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）
傳動(dòng)比：
1）.計(jì)算大帶輪（轉(zhuǎn)子）的基準(zhǔn)直徑
=400mm.
2）.帶輪結(jié)構(gòu)形式的確定
V帶輪由輪緣、輪輻、和輪轂組成。
根據(jù)輪輻機(jī)構(gòu)的不同，V帶輪可以分為實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)，可采用實(shí)心式；當(dāng)時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)，同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)時(shí)，可采用輪輻式。
此處采用孔板式帶輪。
3）.V帶輪的輪槽
V帶輪的輪槽與所選用的V帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)，查表8-10.
槽型
e
與相對(duì)應(yīng)的
C
19.0
4.80
14.3
25.50.5
16
-
-
V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出外帶輪外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度和。
4）.確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
（1）根據(jù)公式8-20
，初定中心距為800mm，
（2）由式子（8-22）計(jì)算所需的基準(zhǔn)直徑
由表格8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2500mm。
（3）按式8-23計(jì)算實(shí)際中心距a
（4）小帶輪包角
3.3.4 帶的數(shù)量計(jì)算
1）單個(gè)V帶的功率
由=200mm和查表8-4a得
根據(jù)和i=2機(jī)器C型V帶查表8-4b得
由表8-5得到，表8-2得到于是：
2）計(jì)算V帶的根數(shù)z
此處取4根V帶。
第4章 錘式破碎機(jī)的主要零件尺寸設(shè)計(jì)
4.1轉(zhuǎn)子的直徑與長(zhǎng)度：
由錘式破碎機(jī)的型號(hào)規(guī)格，知道轉(zhuǎn)子的直徑D和長(zhǎng)度L來(lái)表示，所以轉(zhuǎn)子的直徑D=400mm，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度L=300mm 。
4.2錘頭質(zhì)量的計(jì)算：
錘式破碎機(jī)器質(zhì)量可分為重型、中性和輕型三種。如下圖示
重型錘頭 中型錘頭 輕型錘頭
4.2.1錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
錘頭是主要工作零件，其設(shè)計(jì)主要是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)殄N頭的形狀、質(zhì)量、材質(zhì)與破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大影響。尤其形狀對(duì)質(zhì)量的分布、材料的充分利用有很大的影響。總之，其形狀、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于其工作能力，對(duì)整個(gè)機(jī)器的生產(chǎn)能力。以及經(jīng)濟(jì)性等各方面有深遠(yuǎn)的影響。錘頭是主要的工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大的影響。因此，根據(jù)不同的進(jìn)料尺寸來(lái)選擇適當(dāng)?shù)腻N頭質(zhì)量，要破碎中等硬度的物料，可以采用如上圖所示的形狀。
錘頭用高碳鋼鑄造或鍛造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高耐磨性，有的錘頭表面涂上一層硬質(zhì)合金，有的采用高鉻鑄鐵。
錘頭材料的選擇問(wèn)題是很關(guān)鍵的問(wèn)題。材料的選擇取決于工作零件的工作狀況和要求。因?yàn)槠扑闄C(jī)要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳鋼鍛造或鑄造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高其耐磨性，采用高錳低合金鋼，有的在工作表面涂上一層硬質(zhì)合金。有的采用高鉻鑄鐵，其耐磨性比高錳鋼錘頭提高數(shù)倍。關(guān)于材料的選擇問(wèn)題，在專題部分：提高錘頭的耐磨性研究中，有專門的論述。就不詳細(xì)介紹了?？傊N頭材料的選擇，不僅關(guān)系到錘頭的工作壽命，機(jī)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率，還關(guān)系到各方面的經(jīng)濟(jì)性。
因?yàn)殂q接在轉(zhuǎn)子上，所以正確選擇錘頭質(zhì)量對(duì)破碎效率和能耗都有很大影響，如果錘頭質(zhì)量選得過(guò)小，則可能滿足不了錘擊一次就將物料破碎的要求。若選得過(guò)大，無(wú)用功耗過(guò)大，離心力也大，對(duì)其他零件會(huì)有影響并易損壞。假設(shè)破碎物料是石灰石（石灰石（limestone），屬堿性巖石。其主要成分是碳酸鈣，理論成分含量為：CaO 56%，CO2 44%。莫氏硬度為3，密度為2.7g/cm3。石灰?guī)r具有良好的加工性、磨光性和很好的膠結(jié) 性能，不溶于水，易溶于飽和硫酸，能和強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)并形成相應(yīng)的鈣鹽，同時(shí)放出CO2），為立方狀是質(zhì)量為27kg，若為圓形則質(zhì)量為14.13kg。最大塊物料質(zhì)量27Kg。
根據(jù)動(dòng)量定理計(jì)算錘頭質(zhì)量時(shí)，考慮到錘頭打擊物料后，必然會(huì)產(chǎn)生速度損失，若損失過(guò)大，就會(huì)使錘頭繞本身的懸掛軸向后偏倒。降低生產(chǎn)率和增加無(wú)用功的消耗。為了使錘頭打擊物料后出現(xiàn)偏倒，能夠通過(guò)離心力作用而在下一次破碎時(shí)物料很快恢復(fù)到正確工作位置。所以，要求錘頭打擊物料后的速度損失不宜過(guò)大。一般允許速度損失40%到60%（根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)）即：
式中 ── 錘頭打擊物料后的圓周線速度(m/s)
── 錘頭打擊物料前的圓周線速度(m/s)
若錘頭與物料是彈性碰撞。且設(shè)物料碰撞之前的運(yùn)動(dòng)速度為0，根據(jù)動(dòng)量定理，可得：
(3-1)
由上式可知，
式中 ── 錘頭折算到打擊中心處的質(zhì)量(kg)
── 最大物料塊的質(zhì)量(kg) 。
綜上所述， =18.9-40.5kg
但是，只是錘頭的打擊質(zhì)量。實(shí)際質(zhì)量應(yīng)根據(jù)打擊質(zhì)量和錘頭的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求得，
式中 ── 錘頭打擊中心到懸掛點(diǎn)的距離(m)
── 錘頭質(zhì)心到懸掛點(diǎn)的距離 (m)
4.2.2錘頭結(jié)構(gòu)改造及耐磨性研究
下面對(duì)錘頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)進(jìn)行了分析，指出其應(yīng)用中體現(xiàn)的改進(jìn)的效果。考慮分析并總結(jié)了錘頭壽命的各種因素，并著重從理論到應(yīng)用分析了錘頭材料的改進(jìn)、研制，提高耐磨性，同時(shí)從理論上、應(yīng)用上對(duì)最大破碎力、錘頭的合理調(diào)配進(jìn)行了具體的研究。通過(guò)對(duì)這幾種因素的較詳細(xì)的分析，體現(xiàn)了延長(zhǎng)錘頭使用壽命的可行性和方法方式的多樣性。
破碎機(jī)中錘頭（板錘）是最易磨損的零件，由于錘頭是靠高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的沖擊能來(lái)?yè)羲槲锪系?，因而，錘頭自身也受到物料的撞擊和研磨作用而磨損。錘頭（板錘）的磨損與錘頭本身的材料、錘頭制造質(zhì)量、所破碎物料的特性、給料粒度的大小及水分、轉(zhuǎn)子的圓周速度和處理量等因素有關(guān)。為充分利用錘頭的材質(zhì)。提高錘頭的使用壽命，板錘可設(shè)計(jì)成對(duì)稱形式。
4.2.3 改進(jìn)的介紹
在厚度上增加了15mm，其端部寬度增加了20mm，懸掛孔到端部的長(zhǎng)度增加了10mm,懸掛處外圓的半徑由260mm變?yōu)?50mm.
4.2.4 改進(jìn)的效果
1．對(duì)物料的沖擊力增加了。因?yàn)殄N頭的重心在回轉(zhuǎn)半徑徑向上外移，錘頭在運(yùn)轉(zhuǎn)中線速度加大。錘頭對(duì)物料的沖擊功增加了，從而改善了破碎效果。
2．錘頭的有效磨損量增加了。錘頭單重一般按30千克算，有效磨損量占三分之一，即10千克。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)總重量變化小，有效磨損量達(dá)8千克。改進(jìn)后一套的錘頭相當(dāng)于改進(jìn)前的兩套，降低了使用成本。
3．降低了出料粒度，提高了臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。改進(jìn)后，懸掛孔到錘頭端部長(zhǎng)度由300毫米到320毫米，回轉(zhuǎn)直徑大約500到550毫米，錘頭到殼板間隙由30毫米減小到20毫米。故可使出料粒度，由原來(lái)的20毫米以下，25%的粉狀物，變?yōu)?—10毫米，60%的粉狀物，大大改進(jìn)了破碎機(jī)的破碎效果，從而提高了臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。
4．改善了粉磨效果。石灰石等物料經(jīng)二次破碎后，要從能量消耗和效率上研究，破碎比研磨效率高，電耗小。所以，要求并希望石灰石多破碎，少研磨。出料粒度8—10毫米，60%的粉狀物，極大改善了粉末機(jī)的生產(chǎn)效果。產(chǎn)量由每小時(shí)10噸提到每小時(shí)12噸，降低了材料的生產(chǎn)成本。
4.2.5 延長(zhǎng)錘頭使用壽命的研究
下面重點(diǎn)討論一下錘頭耐磨性提高，使用壽命延長(zhǎng)的問(wèn)題。決定一個(gè)板錘的使用壽命，有以下幾個(gè)因素來(lái)評(píng)定：
1．工作是否可靠。在板錘與物料沖擊過(guò)程中，不準(zhǔn)板錘飛離轉(zhuǎn)子，或因板錘的緊固不良，引起其他的機(jī)械故障，故板錘的固定是個(gè)值得注意的問(wèn)題。否則，無(wú)“壽命”可言。
2．板錘的裝卸是否方便，尤其再生產(chǎn)現(xiàn)象，在工作一段時(shí)間后，機(jī)器的各部件必不能按理想狀況進(jìn)行，比如偏心、局部磨損等，需要及時(shí)調(diào)整。能否快速裝卸是一個(gè)很重要的指標(biāo)。
3．板錘的金屬利用率是否合理。因板錘的磨損是不可避免的，一塊重量一定的板錘，使其不能利用的質(zhì)量最小，即板錘的形狀及空間尺寸如何選擇為最佳是值得考慮的問(wèn)題。
4．減少無(wú)謂的磨損，以提高板錘的使用壽命，要充分利用轉(zhuǎn)子的能量，提高破碎比，就必須研究最大破碎力，同時(shí)也具有很大的理論價(jià)值。
5．板錘的及時(shí)合理調(diào)配非常關(guān)鍵。破碎機(jī)在使用中運(yùn)行不穩(wěn)，震動(dòng)大，主要原因是，板錘磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學(xué)的方法合理調(diào)配所致。
6．板錘的材質(zhì)，是解決錘頭耐磨性，使用壽命的最核心的因素?，F(xiàn)今應(yīng)用比較廣泛，也經(jīng)受了實(shí)踐的考驗(yàn)。比如有改性高錳鋼板錘和錘頭，中碳多元合金鋼錘頭。
4.2.6 錘式破碎機(jī)中單顆粒物料的最大破碎力研究
錘式破碎機(jī)具有破碎效率高、破碎能耗少等優(yōu)點(diǎn)，它在礦山、建材、環(huán)保等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。到目前為止，該機(jī)型的最大破碎力還沒(méi)有一個(gè)理想的公式進(jìn)行計(jì)算。國(guó)外有人根據(jù)碰撞理論和破碎力呈線性變化的觀點(diǎn)，提出了最大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎機(jī)實(shí)際破碎過(guò)程中，最大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，因而，有必要對(duì)該機(jī)型的最大破碎力做進(jìn)一步的探討。
⑴ 錘式破碎機(jī)對(duì)物料的破碎過(guò)程建立的力學(xué)模型
為了便于研究，其碰撞過(guò)程要做以下幾點(diǎn)假設(shè)：
①．在破碎過(guò)程中，物料與錘頭的碰撞是彈性正碰撞。
②．在碰撞前，錘頭與轉(zhuǎn)子同速轉(zhuǎn)動(dòng)。
③．在碰轉(zhuǎn)前，物料水平速度是零。
④．在碰撞處，忽略摩擦力和風(fēng)阻等影響。
根據(jù)這些假設(shè)和碰撞理論，可以列一系列方程。需要的物理量有，，，。它們分別表示的意思是：
── 碰撞后，第i塊物料的質(zhì)量。
── 錘頭的質(zhì)量。
── 第i塊物料碰撞后的分速度。
── 碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度。
根據(jù)物理知識(shí)，還有公式如下
=cos,
－=(－),
要求出碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度，即V的值，還需要知道以下的物理量：，，，，，。它們分別表示的意思是：
── 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)O軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
── 錘頭對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
── 第塊物料碰撞后的分速度
── 與碰撞方向的夾角
── 錘頭打擊點(diǎn)到錘頭質(zhì)心的距離
── 錘頭打擊點(diǎn)到銷軸軸心的距離
另外，還需要有一些輔助的物理量：，。它們分別表示的意思是：
── 錘頭與物料間的碰撞沖量
── 錘頭銷軸間的碰撞反沖量
再根據(jù)牛頓的恢復(fù)系數(shù)定義以及沖量定理，可以得出，最大破碎力=/×
── 錘頭對(duì)銷軸的最大反沖擊力
/── 在破碎過(guò)程中，與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)
⑵ 單顆粒物料破碎時(shí)最大破碎力的實(shí)驗(yàn)研究
為了測(cè)出單顆粒物料破碎時(shí)的最大破碎力，對(duì)單排錘式破碎機(jī)，在其轉(zhuǎn)子軸中部對(duì)稱地粘貼了4個(gè)電阻應(yīng)變片，并通過(guò)導(dǎo)線組成全橋測(cè)試電路。
根據(jù)上述測(cè)試方法，就可以得到，單顆粒物料破碎時(shí)，轉(zhuǎn)子軸上的彎曲應(yīng)變曲線。并根據(jù)實(shí)測(cè)分析，曲線上的應(yīng)力最大值就是錘頭對(duì)銷軸的最大反沖擊力所引起的線應(yīng)變。
另外，根據(jù)電測(cè)原理和轉(zhuǎn)子軸上的受力特點(diǎn)，可以得到轉(zhuǎn)子軸上測(cè)試處的彎矩，當(dāng)然需涉及到一些相關(guān)的物理量：，，，，。
Wn ── 轉(zhuǎn)子軸測(cè)試處的抗彎截面膜量
── 轉(zhuǎn)子軸測(cè)試處的直徑
── 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭袃蓤A盤間的距離
── 轉(zhuǎn)子軸上二軸承間的距離
── 轉(zhuǎn)子軸材料的彈性膜量
根據(jù)電學(xué)和物理學(xué)的公式，在單顆粒物料破碎時(shí)，逐次改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和分別加入砂巖、鋼球、麻石、石灰?guī)r等不同物料進(jìn)行了破碎實(shí)驗(yàn)，得出了一系列的數(shù)據(jù)。
⑶ 數(shù)據(jù)處理和結(jié)論
從實(shí)驗(yàn)得出的一系列的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，最大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，為了了解其變化規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)對(duì)這兩個(gè)值的比值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：包括均值、方差計(jì)算和正態(tài)性檢驗(yàn)等，其結(jié)果十分明顯，是一個(gè)正態(tài)分布曲線圖。根據(jù)圖中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可得如下結(jié)論：
①．根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，最大破碎力與平均破碎力的比值并不呈線性變化。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理可知，比值落在區(qū)間[ū-3s，ū+3s]的概率為99.7%，置信度為1-ɑ=95%。
②．因?yàn)楱?3s=2.045，ū+3s=3.128根據(jù)概率論的觀點(diǎn)，得到實(shí)驗(yàn)公式=（2.045～3.128），為平均破碎力。
4.2.7錘頭合理調(diào)配的研究與應(yīng)用
錘式破碎機(jī)在使用中的運(yùn)行不穩(wěn)，振動(dòng)大的原因是，除了個(gè)別的是由于主機(jī)制造質(zhì)量、平衡校正質(zhì)量、安裝質(zhì)量、基礎(chǔ)質(zhì)量不佳所致外，絕大多數(shù)是由于板錘磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學(xué)的方法合理調(diào)配所致。就合理調(diào)配問(wèn)題，必須引起重視。
1．配錘模型的建立
一般錘式破碎機(jī)的錘頭分布可以歸納為：沿主軸軸線方向的組數(shù)用等表示，每組錘頭在回轉(zhuǎn)圓周上的母線分布及數(shù)量，可用阿拉伯?dāng)?shù)字來(lái)表示，此外還要有一個(gè)組間角。因此要表示一臺(tái)錘式破碎機(jī)的錘頭分布狀況，可用組數(shù)、每組個(gè)數(shù)、組間角來(lái)表述。而要表示某一位置的錘頭，則可用組號(hào)加圓周分布的母線序號(hào)表示，以1212型高效細(xì)碎機(jī)為例，該機(jī)錘頭共六組，每組三只，組間角六十度。為了便于理論分析，需作以下假設(shè)：
①．每只錘頭為一理想的質(zhì)點(diǎn)。
②．各質(zhì)點(diǎn)離主軸回轉(zhuǎn)中心的距離為一定值。
③．錘頭按理想狀況均勻分布。
2．配錘表的編制
⑴錘頭分布表
表5.1 GXP1212型高效細(xì)碎機(jī)的錘頭分布表
帶輪
B1
D1
F1
飛輪
A2
C2
E2
B3
D3
F3
A4
C4
E4
B5
D5
F5
A6
C6
E6
⑵ 錘頭的磨損規(guī)律及配置表編制
根據(jù)GXP1212型高效細(xì)碎機(jī)在某廠的運(yùn)行一段時(shí)間后的錘頭狀況，如下表：
由表5.2可見(jiàn)，如果原來(lái)的個(gè)體差異忽略不記，則磨損量從大到小的排序?yàn)椋骸?
一般地，物料由破碎機(jī)的進(jìn)料溜子導(dǎo)入，總是中部的料多余邊部，所以，錘頭磨損量存在于中間組向邊上組遞減的規(guī)律。這一規(guī)律在設(shè)計(jì)配錘方案時(shí)，必須予以考慮。
為了尋求一種適合大多數(shù)情況的錘頭排列方案，不妨先假設(shè)1套按等差規(guī)律制作的錘頭，并找出這套錘頭的最佳排列方案。將該機(jī)錘頭按單只重進(jìn)行排序，設(shè)以最重的為1號(hào)，依次至最輕的為18號(hào)。
在制作這個(gè)方案時(shí)，除了要運(yùn)用磨損規(guī)律外，同時(shí)考慮到為減小偏心振動(dòng)，每組錘頭的各錘重量最好要差不多。在組序的排列先后上，按磨損規(guī)律及沿回轉(zhuǎn)軸的中截面兩側(cè)均勻分布的原則。一般，可以按或的規(guī)律排列。
表5.2 運(yùn)行一段時(shí)間后錘頭剩余質(zhì)量
皮
帶
輪
A
B
C
D
E
F
飛
輪
1
21.7
21.5
22.4
65.6
2
21.5
22.2
23.1
66.8
3
23.0
21.8
22.4
67.2
4
22.6
21.5
24.7
68.8
5
21.2
20.6
22.0
63.8
6
22.2
21.0
23.1
66.3
66.3
65.9
64.7
63.9
70.9
66.8
W
4
3
2
1
6
5
組序確定后再排列每組的3只錘頭。在組的3只錘頭首先按由重到輕的順序排定的情況下，其余各組可按“輕重相濟(jì)”的原則排列。所謂“輕重相濟(jì)”，可以理解為“重中—輕，重輕—中，中輕—重”的配錘法則。比如說(shuō)，在排列組時(shí)，組的錘為重錘，組為中錘，則在組的C2錘應(yīng)是輕錘。按此類推，排列如下表，并用軸向偏心矩和徑向偏心矩來(lái)表征配錘方案的優(yōu)劣。正確排列后可運(yùn)用方案的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算與評(píng)定。
由于是按等差規(guī)律制作的錘頭，所以上表的錘頭號(hào)數(shù)就可以作為該錘頭重的代表值來(lái)進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)效果和結(jié)論與事實(shí)是等效的。取每組的等差和、按組間距為1，按軸中截面取矩計(jì)算：
=（51－42）×2.5+（24-33）×1.5+（15-6）×0.5=13.5。
為求的值，引入分布圓的概念。
⑶分布圓
引入分布圓是為了明了地找到偏重的母線或配重的母線，并在量值上得到確定。
表5.3 按“輕重相濟(jì)”的原則排列的配錘方案
皮
帶
輪
A
B
C
D
E
F
飛
輪
1
7
1
13
21
2
18
6
12
36
3
8
2
14
24
4
16
4
10
30
5
9
3
15
27
6
17
5
11
33
51
24
15
6
33
42
將表5.3中最后一列數(shù)依次填入，按母線數(shù)量均勻分布在圓上，即得分布圓及其簡(jiǎn)化圖。
按照力學(xué)原理，分布圓的簡(jiǎn)化其實(shí)很簡(jiǎn)單，只要在對(duì)稱位置同減一數(shù)其平衡性質(zhì)不變。分布圓的簡(jiǎn)化規(guī)律為：
①同一直徑線上的2數(shù)同減其最小數(shù)，分布圓性質(zhì)不變；
②同一個(gè)等邊三角形內(nèi)的三個(gè)數(shù)同減去其最小數(shù)，分布圓性質(zhì)不變；
③相鄰三數(shù)的，兩邊數(shù)分別加上中間數(shù)，在使中間數(shù)為0，分布圓性質(zhì)不變；（相鄰兩數(shù)的，可設(shè)邊上的數(shù)字為0來(lái)處理）。
分布圓簡(jiǎn)化到只剩相間2個(gè)數(shù)或1個(gè)數(shù)（或全部為0）為止，即得最簡(jiǎn)分布圓。如圖5-2，5-3，5-4。
分布圓的簡(jiǎn)化規(guī)律均來(lái)自于對(duì)稱平衡規(guī)律。一般的說(shuō)，各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于回轉(zhuǎn)中心對(duì)稱布置，質(zhì)量相等，則系統(tǒng)就平衡，否則，不平衡。
規(guī)律中的“性質(zhì)不變”指的是平衡性不變，這包括兩重意思，一是原來(lái)是平衡的，簡(jiǎn)化后仍是平衡的，反之，不平衡。二是指其量值上的不變。
規(guī)律中的“減”確切地說(shuō)是同時(shí)減去一個(gè)數(shù)，當(dāng)然這個(gè)數(shù)可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)。
由最簡(jiǎn)分布圓可以看出，=0，可見(jiàn)上面的表是一個(gè)完全平衡的配錘方案。
但事實(shí)上，一套錘頭的各只錘頭不可能是會(huì)呈等差分布規(guī)律的，所以在現(xiàn)實(shí)情況下，按上述方案配置的錘頭就不一定是平衡的，上述方案配置的錘頭就不一定是最佳的，在實(shí)際應(yīng)用中還要對(duì)配錘方案進(jìn)行調(diào)整。
3．GXP1212型高效細(xì)碎機(jī)錘頭的配置
由GXP1212型高效細(xì)碎機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后錘頭剩余質(zhì)量表，可以計(jì)算出磨損后錘頭的軸向偏心矩M2=（66.3-66.8）×2.5+（65.9-70.9）×1.5+（64.7-63.9）×0.5=-8.35
分布圓及其簡(jiǎn)化圖如下圖所示，根據(jù)分布圓就可以作出方案的評(píng)價(jià)。
從上圖的最簡(jiǎn)分布圓可以看出，根據(jù)分布圓的簡(jiǎn)化規(guī)律，在在最左側(cè)的母線上如果配重4kg，即可基本實(shí)現(xiàn)平衡要求，我們把這個(gè)數(shù)記作的值。
，的值均很大，這說(shuō)明該破碎機(jī)錘頭的配置狀況會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡力，也必然會(huì)產(chǎn)生破碎機(jī)的大幅度振動(dòng)。
顯然，，的值越大，不平衡力矩越大，這當(dāng)然是我們不希望出現(xiàn)的。因此，不但更換錘頭時(shí)要注意用科學(xué)的方法進(jìn)行配置，錘頭運(yùn)行了一個(gè)時(shí)期以后，其原有的平衡狀況也會(huì)隨著錘頭的磨損的不均勻而破壞，這時(shí)更要作好錘頭的重新配置工作。
4.結(jié)論
1．由上圖的最簡(jiǎn)分布圓可知，在正三角形最右側(cè)的母線上配重0.85kg，即可基本實(shí)現(xiàn)平衡的要求。顯然，M徑、M軸的值減小了，按該方案重新配錘后，破碎機(jī)運(yùn)行情況得到明顯的改善，設(shè)備振動(dòng)已基本消除，產(chǎn)量已有較大提高。錘式破碎機(jī)的配錘對(duì)于確保破碎機(jī)的正常運(yùn)行起著非常重要的作用，必須引起廣大企業(yè)的重視。
2．本文所提供的配錘圖表是基于每組3只錘頭的和偶組數(shù)模型，對(duì)于其他結(jié)構(gòu)類型的錘式破碎機(jī)，須根據(jù)本文所提供的方法作出變通處理。
3．本文提供的配錘思路是一種基于靜態(tài)平衡的理想狀況，實(shí)際情況將更復(fù)雜，有待于進(jìn)一步探討。
4.2.8 錘頭材質(zhì)的選擇及改性
這是解決關(guān)于提高錘頭耐磨性，延長(zhǎng)其使用壽命問(wèn)題的最主要、最根本的方式。下面主要介紹以下這種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研制。
錘式破碎機(jī)的關(guān)鍵部件是板錘和錘頭，其安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命等性能，直接影響破碎機(jī)的安全生產(chǎn)、正常運(yùn)行及生產(chǎn)成本。有一個(gè)例子，曾有一個(gè)工廠所用的破碎機(jī)是1600×1600錘式破碎機(jī)，試用過(guò)很多廠家提供的高錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時(shí)出現(xiàn)掉塊和斷裂，有的工作表面出現(xiàn)嚴(yán)重的犁溝和流變，只能使用1到3個(gè)月。為此，該廠與一家有限公司合作，共同開(kāi)發(fā)研制了一種改性高錳鋼板錘和錘頭。并經(jīng)過(guò)幾年的使用證明，這種板錘和錘頭能夠有效避免上述問(wèn)題，使用壽命和抗磨損能力較以往所用的普通高錳鋼產(chǎn)品提高了一倍以上。
⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點(diǎn)
高錳鋼板錘和錘頭的鑄態(tài)組織是奧氏體和碳化物，經(jīng)過(guò)水韌處理后為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強(qiáng)烈的沖擊工況條件下，其表面能夠產(chǎn)生加工硬化層，從而使其具有較好的耐磨性。但因石灰石硬度較低，在中低沖擊應(yīng)力下，高錳鋼板錘和錘頭表面不能形成足夠的加工硬化層，因此其工作表面硬度不夠高，磨損較快。另外，高錳鋼在三百度以下時(shí)，其內(nèi)部組織的晶界周圍會(huì)產(chǎn)生炭化物的重新析出，使比較完整致密的機(jī)體被碳化物割裂開(kāi)。這樣，硬度低于碳化物的機(jī)體先被磨損，從而使碳化物凸現(xiàn)出來(lái)；而凸現(xiàn)出來(lái)的碳化物被劃傷、擊碎或脫落，又失去了對(duì)機(jī)體的保護(hù)作用，使機(jī)體進(jìn)一步磨損。如此循環(huán)往復(fù)，致使高錳鋼板錘和錘頭被很快磨損，使用壽命短。
⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材質(zhì)元素的選擇
高錳鋼的耐磨性主要取決于其工作表面的加工硬化能力。據(jù)此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)改性高錳鋼板錘和錘頭的化學(xué)成分時(shí)，加入了鉻（）、鉬（）、鈦（）、釩（）和稀土元素，以降低奧氏體的穩(wěn)定性，使其機(jī)體上形成大量微小的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而，強(qiáng)化了基體；并且在奧氏體上彌散析出球狀炭化物，凈化晶界，改善夾雜物的形態(tài)和分布，實(shí)現(xiàn)綜合強(qiáng)化。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌性、高強(qiáng)度和良好的抗磨損性能。
①碳含量
碳是影響鋼的各種性能的主導(dǎo)元素。在一定范圍內(nèi)，碳含量增加，鋼的硬度、破壞強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和耐磨性能都增加。但當(dāng)大于1.4%時(shí)，鋼的韌性就會(huì)降低，并出現(xiàn)粗大的沿晶界分布的炭化物，給消除炭化物的固溶處理帶來(lái)困難。因此應(yīng)控制碳含量在1.1～1．2%。
②錳含量
錳是一個(gè)最為強(qiáng)烈的晶界炭化物形成元素，由其形成穩(wěn)定的奧氏體（含量低時(shí)不能滿足奧氏體的形成條件）；它又是個(gè)過(guò)熱敏感元素，隨著錳含量的增加，鋼的強(qiáng)度、耐磨性也增加。但當(dāng)錳含量大于1.4%時(shí)，鋼的各種性能就不再提高，且生成錳的碳化物，易產(chǎn)生粗大的柱轉(zhuǎn)狀晶，給熱處理帶來(lái)困難，并會(huì)加大鑄造收縮，降低鋼的導(dǎo)熱性能，從而易導(dǎo)致各種鑄造缺陷。所以，宜控制錳含量在11.5%～12.5%。
③硅含量
硅有顯著的固溶強(qiáng)化作用，增加剛的致密性、提高耐磨性。當(dāng)硅含量〈0.3%時(shí)，鋼中氧化錳含量增加，將促進(jìn)熱裂，不能保證脫氧；硅含量過(guò)高時(shí)，會(huì)降低碳在其中的溶解度，促進(jìn)炭化物沿晶界析出，使韌性降低。故硅含量通?？刂圃诠韬?.3～0.7%。
④其他元素
鉻（Cr）能顯著提高鋼的淬透性，固溶強(qiáng)化基體，促進(jìn)鐵素體的形成，降低奧氏體的穩(wěn)定性，提高加工硬化能力，鉻含量一般應(yīng)控制在鉻含量為1.8～2.2%；
鉬能夠溶入奧氏體，可大幅度提高鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性以及細(xì)化晶粒，還有控制回火脆性、改善沖擊韌性的作用，鉬宜控制在0.25%～0.4%；
鈦、釩和稀土元素主要用作變質(zhì)劑，可凈化晶界，細(xì)化晶粒，在奧氏體基體上彌散析出球狀炭化物，以實(shí)現(xiàn)綜合強(qiáng)化，其含量甚微；
錳鐵中含有較高的磷，是對(duì)鋼有害的元素，它與鐵錳形成低熔點(diǎn)的磷酸鹽，含量過(guò)高時(shí)，會(huì)形成磷共晶，使鑄件開(kāi)裂，對(duì)沖擊韌性和耐磨性均不利，其含量應(yīng)控制在小于0.07%。
⑶制造工藝
①熔煉
在500kg堿性爐襯中頻感應(yīng)爐中，采用不氧化法熔煉。先根據(jù)爐料、鐵合金的化學(xué)成分和吸收率進(jìn)行鋼的配料計(jì)算，然后熱爐裝料以防止帶入氣體，錳鋼隨料加入，溶化期間用大功率送電，當(dāng)鋼溶化90%時(shí)，測(cè)量鋼液溫度，避免鋼液溫度過(guò)高，當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1500度時(shí)，取樣做爐前化學(xué)成分分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，加入鐵合金調(diào)整所需要的各種金屬元素。在鋼液溫度達(dá)到1550度時(shí)出鋼。采取插入法在鋼包中沖鋁終脫氧，加鋁后用強(qiáng)制置入法迅速向鋼液中加入調(diào)制劑，待鋼液表面將要結(jié)膜時(shí)迅速澆注。
②鑄造
鑄造是影響鑄件質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格執(zhí)行鑄造工藝，澆注工藝和清理工藝。我們采取定向凝固工藝澆注，澆注溫度控制在1460～1480度。因澆注溫度低，要注意澆冒口系統(tǒng)通暢，使鋼液能平穩(wěn)而暢通的快速充型和有效補(bǔ)縮，防止產(chǎn)生冷裂，改善鑄造一次結(jié)晶組織，消除柱狀晶，創(chuàng)造形成等軸晶的熱力學(xué)條件，減少晶見(jiàn)缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機(jī)械性能。
③熱處理
鑄態(tài)的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態(tài)使用，必須經(jīng)過(guò)固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度在400度以下，然后，隨著溫度的升高，分階段進(jìn)行梯形保溫，等到爐溫達(dá)到1050度時(shí)保溫20到24小時(shí)，完成炭化物的分解，碳、錳等元素溶