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1第1章绪论1.1概述科学就是第一生产力，随着科学技术的不断发展，各行各业也也起着日新月异的变化。目前，锤式破碎机已经在水泥、化学、电力、冶金等工业部门广泛用来破碎各种物料，如石灰石、炉渣、焦炭、煤及其中等硬度的矿石。这次我所设计的Φ800×900的锤式破碎机是单转子的、不可逆的、多排的、带铰接锤头的破碎机。本次设计主要是围绕着锤式破碎机的工作原理进行设计，在设计过程中重点对锤式破碎机的基本理论、构造和重要工作参数进行了设计与计算，尤其对锤头和转子部分进行了重点的设计。1.2锤式破碎机的工作原理及其应用1.2.1锤式破碎机的工作原理锤式破碎机的基本结构如下图所示。主轴上装有锤架2，在锤架之间挂有锤头3，锤头的尺寸和形状是根据破碎机的规格和物料径决定的。锤头在锤架上能摆动大约120°的角度。为保护机壳，其内壁嵌有衬板，在机壳的下半部装有篦条4，以卸出破碎合格的物料。主轴、锤架和锤头组成的回转体称为转子。物料进入锤式破碎机中，即受到高速旋转的锤头3冲击而被破碎，破碎的矿石从锤头处获得动能以高速向机壳内壁冲击，向篦条、破碎板冲击而受到第二次破碎，同时还有矿石之间的相互碰撞而受到进一步的破碎。破碎合格的矿石物料通过篦条4排出，较大的物料在篦条4上继续受到锤头的冲击、研磨而破碎，达到合格粒度后即从缝隙中排出。为了避免篦缝的堵塞，通常要求物料含水量不超过10%。图1-1锤式破碎机示意图1.2.2锤式破碎机的应用锤式破碎机是利用高速回转的锤头冲击矿石，使矿石沿其自然裂隙，层理面和节理面等脆弱部分而破裂。它适应于脆性，中硬，含水量不大的物料的破碎。在建材工厂中，它主要用来破碎石灰石，煤，页岩，白垩，石膏及石棉矿石等。一般锤头重，锤数较少，转速较慢，有上篦条以及采用锤盘结构的锤式破碎机，可进入较大粒径的物料，宜作为中碎或者一定范围的粗碎；反之，则宜于作中、细碎。1.3锤式破碎机的类型锤式破碎机的种类很多，根据结构特征的不同，可进行如下分类：按回转数的数目可分为单轴式（或单转子）和双轴式（或双转子）；按锤头的排数可分为单排式和多排式；按转子的回转方向可分为定向式和可逆式；按锤头的装置方式不同，还可分为固定锤式和活动锤式两种。锤式破碎机的规格，是以回转体的外端直轴；2-锤架；3-锤头；4-篦条图1-1锤式破碎机示意图2径和其长度尺寸表示的。1.4锤式破碎机的特点1.4.1锤式破碎机的优点锤式破碎机具有很高的粉碎比（一般为10～25，个别可达到50），这是它最大的特点。其次，它的结构简单，体型紧凑，机体重量轻，操作维修容易。另外，它的产品粒径小而均匀，过粉碎少。生产能力大，单位产品的能量消耗低。1.4.2锤式破碎机的缺点锤式破碎机的工作零件（如锤头、篦条等）容易破损，需经常更换，因此，需要消耗较多的金属和检修时间。另外，篦条容易堵塞，尤其是对湿度大，含有粘土质的物料，会引起生产能力的显著下降。第2章锤式破碎机的主体构造此次所设计的是一台Φ800×900毫米的单转子，不可逆，多排，铰接锤头的锤式破碎机。它适应于破碎石灰石，煤和石膏或其他中等硬度的矿石，破碎物料的表面不超过8%的水分。这种机器是由传动装置，转子，格筛和机架等几部分组成。2.1机架机壳由下机体、后上盖、左侧壁和右侧壁组成，各部分用螺栓连接成一体。上部开一个加料口，机壳内壁全部镶以锰钢衬板，衬板磨损后可以更换。下机体由20和40毫米普通碳素结构钢板焊接而成，两侧为了安放轴承以支持转子，用钢板焊接了轴承支座。机壳和轴之间，如果没有防护措施，漏灰现象是十分严重的。为了防止漏灰，在机壳上通常都会安置一种叫轴封的装置。机壳的下部直接安放在混泥土的基础上，并用地脚螺栓固定（螺栓规格M8×1000，数量为12）[4]。为了便于检修调整和更换篦条，下架体的前后两面均开有一个检修孔。左侧壁、右侧壁和后上盖，也都用钢板焊接而成。为了防止漏灰，和下机体一样，在与主轴接触的地方，两侧壁也都设有轴封装置。为了检修时更换锤头方便，两侧壁对称地开有检修孔。2.2转子转子是锤式破碎机的主要工作部件，转子是由主轴，锤架组成。锤架上用锤头销轴将锤头分了三排悬挂在锤架之间，为了防止锤架和锤头的轴向窜动，锤架的两端用压紧锤盘和锁紧螺母固定。转子支承在两个滚动轴承上，轴承用螺栓固定在下机架的支座上，除螺栓外，还有两个定位销钉固定着轴承的中心距。此外，为了使转子在运转中储存一定的动能，在主轴的一端装有飞轮。下面把转子的几个主要部件的构造，材质和用途分别加以介绍：2.2.1主轴图2-1主轴示意图主轴是锤式破碎机支撑转子的主要部件，承受来自转子、锤头的重量、冲击力，因此要求主轴的材质具3有较高的强度和韧性，设计中采用的是35号硅锰钼钒钢锻造。主轴的端面为圆形，最大的直径为130毫米，轴承处为80毫米。锤架用b×h×L=32×18×810毫米的平键与轴连接。2.2.2锤架锤架是用来悬挂锤头的，它不起破碎物料的作用，但锤式破碎机在运转过程中，锤架还是要受到矿石冲击和摩擦而造成磨损，所以锤架也要求有一定的耐磨性。下图所示的锤架是用较优质的铸钢ZG35B制作，该材质具有较好的焊接性，局部出现磨损时，可以进行焊补。该锤架的结构比较简单，容易制作，检修和更换比较方便。锤架上的锤架销轴孔共有12个，分成了两组，分别布置在直径为490毫米和520毫米的圆周上。新换的锤头可以先挂在直径为490毫米的轴孔上，当锤头磨损后还可以继续使用，把这种有些磨损的锤头挂在直径为520毫米的轴孔上又可以继续用了，这样做，既可以延长锤头的使用寿命，又能保持锤式破碎机的破碎效果，减少维修费用。图2-2锤架示意图2.2.3锤头锤头是锤式破碎机的主要工作零件。锤头的重量、形状和材质对破碎机的生产能力有很大影响。锤头动能的大小与锤头的重量成正比，即锤头越重、锤头的动能、越大破碎效率越高。但是锤头的重量越大，旋转起来产生的离心力也越大，对锤式破碎机转子的其他零件，都要产生影响和损坏，因此，锤头的重量要适中。锤头重量大的有几十公斤，小的只有几公斤，一般不超过80公斤。合理选择锤头的材质是很重要的，普通碳素钢制作锤头用来破碎石灰石，几天之内就会磨损掉，而用高锰钢铸造锤头，经过热处理，使它的表面硬化，则可以使用较长时间。本次设计所用的锤头材质为ZGMn13的高锰钢,该材料具有较高的耐磨性,并可承受冲击载荷,适宜做锤头用,其化学成分为：碳(%)0.9-1.3锰(%)11.0-14.0硅(%)0.3-0.8磷(%)≤0.10硫(%)≤0.05机械性能：?520?490?130326?306?303.26.33.2+0.2000+0.200+0.201376.33.2?590?225271104抗拉强度（kg/mm2）≥56屈服强度（kg/mm2）≥30延伸率(%)≥15收缩率(%)≥15布氏硬度179-229HBS冲击值（kg.m/mm2）3锤头上的轴孔，如图。因为高锰钢的机械加工性较差，所以在铸造时，需事先放以φ30×5毫米的无缝钢管，如果浇铸误差不大，不经加工就可以安置在锤架上。若偏差较大，可以经过加工再使用，一般不需要再加工。本次设计的锤头形状对称，所以当一面磨损之后，可以翻面使用。但是当锤头磨损得很厉害时，难以修复，因此，多采用磨损后更换新锤头来维持破碎机正常生产。此外，如果有个别锤头磨损得比较厉害，转子会失去平衡，破碎机的工作不稳定，还会导致轴瓦的过早磨损。因此，生产中应该经常注意锤头的磨损情况，及时检查，定期更换新锤头。图2-3锤头示意图2.2.4飞轮飞轮的主要作用是使破碎机的转子，在运转中存储一定的动能，而保持破碎机在工作中的效率，减轻破碎机的动力消耗。也就是说，当破碎机正常运转时，飞轮便存储一定的能量，电动机也不致过负荷，当破碎机给料过多或者进入大块时，飞轮便将动能放出，增强破碎能力，从而使电动机不致超载运行，起到了一定的保护作用。锤式破碎机的动能存储形式，按不同方式的不同而不同，如果传动方式采用皮带轮或者三角皮带轮，可以不必另外配置飞轮，皮带轮本身就起到了存储动能的作用，如果传动方式采用电动机直接带动，则就应该考虑另外配置飞轮，来增加动能的储备。6.36.36.320?7178?200?4656?35100130?480?6503.2703.23.26.30+0.200+0.205图2-4飞轮示意图2.3篦条锤式破碎机的篦条的排列方式是与锤头运动方向垂直，与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状。合格的产品可以通过篦条缝，大于篦缝的物料由于不能通过篦条缝而在篦条上再受到锤头的冲击和研磨作用继续被破碎，如此循环直至体积减少到可以通过篦条缝。篦条和锤头一样，受到很大的冲击和磨损，是主要的容易磨损的零件之一。篦条受到硬物料块或金属块的冲击，容易弯曲和折断。如图所示，Φ800×900锤式破碎机的篦条，其形状基本是梯形断面，材质为ZGMn13的高锰钢，具有较高的耐磨性，能承受一定的冲击负荷。篦条的缝隙是由篦凸出部分形成。图2-5篦条示意图2.4托板和衬板锤式破碎机用锤头高速锤打矿石，在瞬间矿石具有了极大的速度，为了防止机架的磨损，在机架的内壁装有锰钢衬板。由托板和衬板等部件组装而成了打击板。托板是用普通钢板焊接而成的，上面的衬板都是高锰钢铸件的，与锤头和篦条的材质相同。组装好后用两根轴架于破碎机的架体上，其进料的角度，可用调整丝杠进行调整，磨损严重时可进行更换，以保证产品的质量。表2-1合金钢的成分及热处理CMnSiPMoCr热处理A1.1～1.405.0～7.00.80.040.8～1.2_____正火、表面淬火B0.90～1.113.0～15.01.00.05_________正火、表面淬火C1.1～1.2512.～14.0__________________________3.26.3A-AAA6D1.1～1.3012.～14.0_______________1.6～2.1____E0.8～1.0012.～14.0____________0.9～1.1_________F1.1～1.2512.～14.01.0_____1.8～2.2_________G1.2～1.3512.～14.0〈1.0_____________________H12.～14.012.～15.5〈1.0________________弥散硬化含钼2%的高锰钢，用于高屈服强度而又不降低韧性的高锰钢铸件，如初次破碎的护板，经弥散处理的含钼2%的高锰钢，具有足够的韧性，其使用寿命比常规的热处理的含钼2%的高锰钢要高25%。但是弥散处理生产成本高，限制了它的使用。含钼1%，含碳0.8～1.0%的高锰钢具有较高的韧性和强度，采用正火加表面淬火的热处理成本不高。因此，在本次设计中我选用含钼1%，含碳0.8～1.0%的高锰钢作为衬板。2.5过载保护装置金属物对锤式破碎机是极大的威胁，为了防止金属物进入破碎机造成事故，一般锤式破碎机都有安全保护装置。在锤式破碎机的主轴上装有安全铜套，皮带轮套在铜套上，铜套与皮带轮则用安全销连接，当锤式破碎机内进入金属物或过负载时，销子即被剪断而起保护作用。本次设计采用的是剪切销安全联轴器，当破碎机严重超载影响到其性能时，联轴器上的销钉即被剪断而起到保护作用。2.6密封防尘装置密封的目的在于防止灰尘，水分等进入轴承和相对运动的部件之间，如齿轮滚子齿啮合处，同时又起到防止润滑油流失的作用。密封的好与坏直接影响到滚动轴承和齿轮滚子的使用寿命，从而影响到整台机器的工作效率。由于锤式破碎机工作环境的恶劣，需要采用密封好的密封装置，传统的毛毡式密封装置已经不能满足使用要求了，本次设计采用的是迷宫式的密封方法，轴向间隙为2.5毫米，径向为0.5毫米，并在迷宫通路内压入油脂，以提高密封效果。第3章锤式破碎机的结构参数和工作参数的选择和计算3.1基本结构参数的计算与选择3.1.1转子的直径和长度（1）转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为4～8，大型破碎机则近似取为2。由于Φ800×900锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取7，而加工