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中北大学毕业设计开题报告学生姓名：宋开贸学号：0702014445学院、系：机械工程与自动化学院机械工程系专业：机械设计制造及其自动化设计题目：500t阳极破碎机的设计指导教师:武建德（副教授）2011年3月14日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、500t阳极破碎机的功能目前，随着大容量预培电解槽在各国的使用范围越来越广，铝电解所需的炭素阳极炭块规格也越来越大[1]。500t阳极破碎机是用于破碎电解返回的阳极块以及其他不合格的生熟阳极块的主要设备，可将物料粗碎到小尺寸（比如150mm×150mm尺寸以下），然后再经皮带输送机进入颚式破碎机和圆锥破碎机进一步破碎，最后破碎至更小尺寸（比如10～15mm尺寸以下），作为原料返回生产系统中再次利用[2]。二、500t阳极破碎机的工作原理500t阳极破碎机的装置主要由推料装置、格筛、机体、冲头装置和冲液阀等部件组成。推料装置的作用把破碎机内已经被挤压实了的物料进行松动，一边在进行再破碎。格筛安装在破碎室下面的支承梁上，为了减少炭块反转下来产生的冲击力，在格筛与支承梁之间安装有蝶形弹簧。机体是整个破碎装置的主要受力构件，由机架、固定齿板、导轨等部件组成。在机架一端的中央开设一个安装主油缸的孔。冲头装置是破碎机的主要做功部件，它是由主油缸和两个侧部油缸及冲头组成，冲头上安装有活动齿板。主油缸在进行加压运动时，主柱塞带动冲头前进，以起到对物料的挤压破碎作用。冲液阀的作用是利用其内部的活塞杆开启阀口，保证侧部油缸在快速前进或后退时，主油缸可以从邮箱中大量吸油或排油。当活塞杆下降关闭阀口时，压力油顺利通过充液阀而进入主油缸，推动主柱塞进行破碎工作[3]。为了消除油缸和充液阀中的气体，在充液阀顶部安装有排气阀[4]。图1500t阳极破碎机三、国内外发展研究现状1、500t阳极破碎机的发展背景古代的破碎机械是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相继创造出来[5]。1806年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机；1858年，美国的布莱克发明了破碎岩石的颚式破碎机；1878年美国发展了具有连续破碎动作的旋回破碎机，其生产效率高于作间歇破碎动作的颚式破碎机；1895年，美国的威廉发明能耗较低的冲击式破碎机[6].美国人E.W.布莱克（Black）设计制造的世界上第一台颚式破碎机。其结构形式为双肘板式（简单摆动式）颚式破碎机。由于颚式破碎机具有结构简单、制造容易、工作可靠阳极块以及其他不合格的生熟阳极块的破碎机应运而生。、维护方便，体积和高度较小等优点[7]。后来电解铝行业的发展，破碎电解返回的废品需要破碎，这样，阳极破碎机就有了很大的发展空间。2、国外的发展状况目前世界上流行和占主导地位的500t阳极破碎机，大多数都是在美国纽维尔公司的基础上衍生出来的，占有量近七成，如德国的林德曼、日本的富士车辆、中国的湖北力帝[8]。500t阳极破碎机的产生与发展，与电解铝行业的发展息息相关，最开始只为处理些小块，随着认识的加深，以及破碎钢的优越性的显现，各种规格的大容量破碎机得到不断开发，使用范围也越来越广。日本神户制钢所不仅能设计制造单体机械，还能成套设备的生产制造[9]。国外的破碎机主要以高自动化为主要发展方向。3、国内发展的状况进入90年代以后，我国破碎机产销量增长迅速，加入破碎机生产的企业不断增加，使破碎机制造企业多达千余家，基本形成能够自主开发与生产的完整破碎机制造体系，其技术水平与国际先进水平之间的差距正逐步缩小[10]。这种高速增长的局面，势必将破碎机配套件行业推向一个新的发展时期。总体来看，国内同行业配套件生产技术水平不高但具有明显价格优势，特别是红星重工生产的破碎机具有十分明显的特点。我国生产的破碎机近来逐步流行采用优质破碎机系统，在老产品的基础上，不断创新研究，生产出了一大批新型的破碎磨粉机械。尽管国内破碎机的销售价格和利润指标不断在降低，但与国外的指标相比仍然具有降低成本的空间，破碎机厂家在进一步降低管理成本、提高生产效率等方面尚有潜力可挖，主机厂家与配套件厂家联合起来，共同制定价格平衡利润，一起开拓国内竞争日益剧烈的市场[11]。我国的建设机械市场已经成为国际设备制造商关注的焦点，破碎机械行业也不例外，外资的进入，进一步加剧了市场的竞争程度，海内破碎机械企业要想在竞争的大潮中取得先机，其首要题目就是要进步现有破碎设备的质量和技术含量，尽快缩小与国外提高前辈水平的差距，创造自己的品牌，争取市场主动，本文通过比较海内外破碎机械的差距来说明海内外破碎的机械现状。我国500t阳极破碎机制造业总体规模已进入国际生产大国行列，但总体竞争和发展后劲仍无法与发达国家相抗衡，目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要依靠进口，随着出口贸易磨擦的加大，势必要受到国外竞争对手和供应商的制约[12]。因此500t阳极破碎机今后振兴发展的重心应放到基础技术和基础部件上来，提高自主开发水平。同时还要立足现有条件，提升自己的核心竞争力，打造我国破碎机行业的不沉的航空母舰[13]。对于已经走在前面的百灵机器而言，更应该引领这一潮流，增强自己在破碎机行业的话语权。四、500t阳极破碎机的研究意义1、有助于500t阳极破碎机的理论建设。随着社会的发展，阳极破碎机的大型化、自动化和采用现代科学技术提高产品的性能已经成为阳极破碎机发展的趋势[14]。而阳极破碎的发展必须建立在坚实的理论上，有其充分的理论支持才能为保证其发展。这就需要我们不断研究与探索[15]。2、有助于缩小国内、外500t阳极破碎机发展水平的距离。在国外，一些发达国家在500t阳极破碎机方面，已经实现了很高水平的自动化，性能也有十分广阔[16]。虽然我国在500t阳极破碎机方面也有一定的发展，但是相对一些发达国家来说还是有很大的差距。为了能赶上发达国家的水平，必须靠科学研究为其提供保障[17]。3、有助于带动其他破碎机的发展。由于各种破碎机都有一个的相识性，500t阳极破碎机的发展会带动其他破碎机的发展，以及带动相关行业的发展，对国民经济有很大的促进作用[18]。4、建立破碎机生产率与各关键因素关系模型，对影响破碎机生产率的各性能因素和结构因素进行了深入探讨，可以定量的分析各关键因素对破碎机生产率的影响[19]。5、有助于阳极破碎机满足性能的条件下，使破碎机的结构简化、减少成本。根据国内形势，依据国外同类设备的高自动化，我们设计其破碎机，在满足其破碎性能的情况下，降低自动化水平，使破碎机的结构简化，以大大的降低生产成本，符合我国的发展要求[20]。参考文献：[1]秦福建.500t残极破碎机结构特点及性能改造.中国设备工程学报，2006：24～25[2]吴建成.5MN油压残极破碎机存在的问题及改进措施.炭素技术学报，2008，27（3）：50～52[3]李鄂民，赵建军，赵重庆.500吨残极破碎机液压系统的改进.液压与气动学报，2005，3:64～65[4]李永志.分级破碎机破碎齿耐磨材料的发展现状及展望.煤矿机械学报，2009，30（9）：1[5]吴建明.国际粉碎工程领域的新进展.有色设备学报.2007（1）：1～4[6]高澜庆，王文霞，马飞.破碎机的发展现状与趋势.冶金设备学报.2001，（4）[7]孙成林.破碎机的最新发展.中国粉体技术学报.2000,6（3）:35～37[8]彭光.常用破碎机的发展现状及日常维护.工业技术学报，2009，22：149～150[9]吴建明.国内外粉碎工程进展.中国有色设备学报.2001，11（增刊1）:110～123[10]王元生，黄之初.一种新型破碎机的设计.金属矿山学报.2009,138～139[11]裴焕铭，程松.500+t残极破碎机齿板断齿原因的分析及设计改进.有色矿冶学报，2010,26（5）:50～52[12]王海伟.500吨残极破碎机液压系统的改进.技术改造学报，2007：37～39[13]余建敏，汪泓波.一种残余阳极电解质清理装置.中国专利.200820300018.3,2008-12-10[14]关新民，梁火群，代运灯，张二峰.一种清理热残极电解质的方法及设备.中国专利.200910227765.8,2010-06-02[15]关淮，梁和奎，王敏，明文雪，许开伟.残极处理系统.中国专利.200820220151.8,2009-10-14[16]方明勋，王林华等.残极挤压破碎机.中国专利.200720013705.2,2007-08-07[17]卢剑，刘星桂，邱枫，余建明.铝电解中高残极压脱及破碎装置.中国专利.200820303486.6,2008-12-18[18]藩永泰，王兆申，王务平，田军章.1200th超大处理能力分级破碎设备的开发前景及研究.选煤技术学报，2001,6:15～17[19]徐锋.反击式破碎机破碎腔关键部件结构计算及优化分析.硕士学位论文.南京：南京理工大学出版社，2007[20]郭克敏，赵重庆.500t油压破碎机的改造实践.武夷山：中国有色金属学会，2004:78～79毕业设计开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、主要功能组成部分如图1，500t阳极破碎机主要有主油缸、电机、液压站、格筛、推料油缸、冲液阀等组成。二、主要存在的问题1、如何选择主油缸。主油缸是阳极破碎机最主要的部件，它的工作行程、作用力、效率，直接影响到破碎机的工作性能。根据其破碎机需要500t的作用力，应该如何选择主油缸是500t阳极破碎机设计的重中之重。2、液压油泄露是哪种液压缸也无法完全避免的现象，为了减少流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入液压缸内部，必须设计合适的密封环与液压缸配合，以最大限度的减少液压油的泄露，以保证液压缸的工作性能。3、油缸磨损老化。主油缸导向套磨损严重，有外泄漏现象，活塞与冲头的接触端面变形，导致作用力不均匀;侧部油缸、推料缸、充液阀顶缸等导向套与活塞密封均存在磨损，有泄漏，且侧部油缸与尾部链接方式不合理，经常出现缸座损坏情况。4、导轨机体部分磨损变形。导轨机体部分往返受到摩擦等作用力的作用，尤其是冲头支撑导轨磨损严重，其承载性能和导向性能严重劣化。5、破碎机加工被加工材料之后，需要推料板很大的作用力推走被加工材料，推料板的结构及材料力学性能必须满足其工作要求，其关系到破碎机的工作性能，推料板材料的选择十分关键。6、充液阀故障。由于冲液阀采用卧式安装，活塞与控制油缸内壁之间发生磨损出现泄漏。由于残极破碎机所处的工作环境粉尘大，液压油容易被污染，造成活塞与控制油缸内壁之间的磨损加剧。三、设计的方法：1、根据其构思的结构，依据计算出来的结果，柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；工作时柱塞总受压，它必须有足够的刚度；所以选小点的多个同型号的柱塞式油缸共同组成主油缸。以避免选择单个油缸，其油缸体积过大，加工难度过高，成本过高。2、针对液压油泄露现象，选择的密封环应有以下几个要求：（1）材料致密性好，不易泄漏介质；（2）有适当的机械强度和硬度；（3）压缩性和回弹性好，永久性变形小；（4）高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；(5)抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积一硬度变化小，且不粘附在金属表面上；（6）摩擦系数小，耐磨性好；（7）具有与密封面贴全的柔软性；（8）耐老化性好，经久耐用；（9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。所以选择密封性能优异的密封环以保证液压缸的密封性。3、针对油缸磨损老化现象，在设计油缸时应选择耐磨性优异的材料制成，在实际应用中，应选择质量优良的液压油。以减少油缸的磨损和延长油缸的使用寿命。4、破碎机的导轨是金属材料制成的脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨