双齿辊破碎机的设计说明书(61页)

1第一章绪论1.1项目的研究意义随着国家经济建设的快速发展,将对矿藏资源需求量更高、更好，国家有限的资源量将无法满足更多的需求，双齿辊式破碎机不仅要具有高效性、环保性，更要具有复合性。通常使用的破碎机在工作时只能粗略的对矿石进行破碎，很多还需要二次破碎，仍无法满足生产生活需要，为此就不得不改变物料的破碎方式，物料的破碎效率，物料破碎的安全性环保性等多方面问题，为解决此问题在老师的指导下我设计这台双齿辊式破碎机，它可以有效的解决上述问题。我相信这台破碎机能有效的节省和利用资源，对于提高生产、率环境保护和降低成本将会起到决定性作用，它一定会有很广阔的市场前景!1.2国内外现状辊式破碎机出现于1806年，它是一种较为古老的破碎设备。但是，由于它的结构简单、紧凑轻便、易于制造、工作可靠，特别是它的产品过粉碎少，因此，至今仍在选煤、冶金烧结、水泥、玻璃、陶瓷等工业部门，以及小型选矿厂中使用，而且有新的改进与发展。辊式破碎机被广泛用于破碎软质和中等硬度的物料，对破碎湿料和黏性物料和坚硬物料，使用范围受到了限制。近年来，国外辊式破碎机发展的得很快，种类也很齐全。按辊子的数目，辊式破碎几可以分为单辊、双辊、三辊、和四辊四种；按辊面形状，可以分为光辊、齿辊、槽辊破碎机，辊式破碎机等等就其结构而言，大多采用自动移动辊机结构，液压调整，油—液控制系统等新技术、新结构。但各制造厂所采用的结构形式和控制系统各有不同，独具特色。如美国Pettibone公司生产的双辊破碎机，应用橡胶轮胎传动，液压调整机构，采用自动定位滚子轴承，运转平稳，使用寿命较长。还有美国Portec公司生产的三辊破碎机，由一个固定辊和两个移动辊组成。移动辊由弹簧保持压力及固定工作位置。固定辊由齿轮驱动，移动辊由橡胶轮胎传动，可进行单向给料破碎和双向给料破碎。三辊破碎机由单辊破碎机和双辊破碎机组合而成。而四辊破碎机由两个双辊破碎机组合而成，这种破碎机能完成粗碎和终碎两道工序，破碎效率很高。2辊式破碎机的规格用辊子直径D和长度L表示，例如辊子直径为1200mm，辊子长度为为1000mm的辊式破碎机表示为：Φ1200mm×1000mm辊式破碎机。1.3设计特点双齿辊破碎机机的主要性能特点是：1.本机具有体积小、重量轻、噪声低、安装检修都十分方便等特点；2.齿辊的结构尺寸都是根据产品粒度要求进行设计，破碎齿磨损后现场可直接更换破碎牙齿，大大降低了使用成本；3.过粉碎极低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通过，对于大于粒度要求的物料进行破碎，避免了进入破碎机的物料搀杂破碎的缺陷。对于煤炭、焦碳等中等硬度物料，过粉碎率一般在5%以下。2PGC—450×500新型双齿辊破碎机是利用新型的齿形对物料进行剪切、拉伸、弯曲、刺破、折断等作用实现破碎，特别适合用于原煤的粗碎和中碎，可简化原煤的准备作业，是理想的煤炭破碎设备。1.4设计产品的用途和应用领域破碎机是冶金、矿山、矿山、电力、化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等工业部门广泛应用的设备，每年有大量原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理，以达到下一级机械加工设备所要求的粒度，所以破碎机主要应用于矿区。1.5设计方案1.5.1设计目标、研究内容和拟定解决的关键问题设计目标：提高双辊齿破碎机齿辊耐磨性和整体强度，使得齿辊在整个破碎工作过程中，不会因双齿辊破碎机辊齿的长时间工作和物料粒度过大而发生变形，降低事故率，提高破碎效率，保证生产的正常进行，提高劳动生产率。研究内容：（1）结构分析设计；（2）分析双齿辊破碎机齿辊工作面耐磨性及其整体强度；3（3）整体结构优化。解决的关键问题：辊齿齿面严重磨损；辊齿轴变形。1.5.2设计方案设计方案破碎机理：双齿辊破碎机的主要工作部件为两个平行安装的齿辊，每个齿辊沿轴向布置一定数量的齿环，通过齿辊的对转实现对物料的破碎。其结构如图1所示。齿对物料的作用过程可分为3个阶段。在第1个阶段，旋转运动中的辊齿遇到大块物料，首先对它进行冲击剪切作用，接着对它进行撕拉作用。如果碎块能被辊齿咬入则进入第2阶段，否则辊齿沿物料表面强行猾过，靠辊齿的螺旋布置迫使物料翻转，等待下一对齿的继续作用。在图1中，这一阶段为齿从1-1位置到2-2位置。第2阶段从物料被咬入开始，到前一对齿脱4离咬合终止。在图1中表示为齿从2-2位置运动到3-3位置的过程。这一阶段两齿包容的截面由大逐渐变到最小，然后在增大，粒度大的物料由于包容体积逐渐变小而被强行挤压剪碎，破碎后的物料被挤出，从齿侧间隙漏下。前一对齿开始脱离啮合时，破碎的物料大量下漏排除，个别粒度仍然偏大的物料被两齿辊下面的破碎砧阻挡，使其进行二次破碎。当齿运动到破碎砧附近时，与破碎砧共同作用，将大块物料劈碎并将其强行排除，这就是第3阶段破碎。至此，一对齿的破碎过程结束。每对齿环上有多少齿，齿辊运行一周时同样的过程就进行多少次，循环往复。破碎机设计方案：由三向异步电动机带动皮带论转动，小皮带轮向大皮带轮完成第一级降速，大皮带轮上小齿轮轴向第一齿辊轴完成第二级降速，第一皮带轮带动第二皮带轮，同速传动，两齿辊相向转动，由齿辊上破碎齿轮完成破碎工作，并且在两齿辊中间下方破碎物料排出最密集的地方安放破碎砧，使物料进行二次破碎，达到更好的破碎效果，提高破碎生成率和降低生产成本和工作工序，已经破碎的物料由下面排料口直接排出。1.5.3题目的可行性分析：辊式破碎机尤其适用于破碎黏性物料。它具有处理细料的优点，尤其是用于洗选之前的选煤过程。其处理能力较大，可达几千吨/时。当采用槽型5和齿型齿板时，最好处理软质材料和抗压强度低于800-1000kg/cm2的中硬物料，如：黏土，石膏，煤炭，焦碳，尾矿，铝土矿，滑石等。目前随着煤炭工业的发展和煤炭破碎加工技术的进步，特别是新的新型破碎方法的出现，煤矿石对破碎机齿辊工作表面的性能、破碎后物料粒度和使用可靠性的要求也越来越高，齿辊作为破碎工作面中工况最恶劣、负载情况最复杂的关键设备，它的性能、寿命和可靠性制约了其它设备能力的正常发挥，决定了高产高效辊式破碎机的可行性和经济效益。改造方案的实施，必将为企业带来可观的经济效益和社会效益。1.5.4本项目的创新之处传统的破碎机大都是利用一对或几对辊齿对块状物料进行挤压破碎。且这些辊轮在轴上的安装大都是并齐地排列在轴上，也就是它们的安装键都在同一个空间角度上。这种传统的破碎机它的破碎效果不太理想。在设计过程中，我对传统的破碎机进行了结构优化设计。首先，对辊齿的空间安装位置进行改进，把辊齿在轴上成螺旋式安装布置，也就是连接键成角度布置其值为：第一个键槽角度为00其它的依次为150、300、450、600、750。这样设计能对块状物料进行阶段性破碎。也就是能对块状物料进行多次破碎。它能很好地提高破碎效率。同时为了更好地，进一步地提高破碎效率。在每两个啮合辊齿啮合处的正下方加上一个破碎砧。破碎砧利用它的两个侧面与啮合辊齿下方的齿面再次地对物料进行进一步破碎具体工作原理如下：图3破碎砧的工作原理图6第二章破碎机的结构设计2.1结构的选择与比较传动机构的实现方式很多，好的传动机构不仅可以大大提高破碎的效率，而且可以节省功耗。传动机构为齿轮机构，执行机构是从齿辊作滚动的一对齿辊机构。实现上述功能的机构有很多下图所示的几种结构的优缺点如图的右侧所示方案一：方案二：这种结构使用的是一台三向异步电动机带动小齿轮，小齿轮带动一级辊子转动，在一级辊子的另一端装有和二级辊子完全相同的齿轮只起到传动的作用，两辊子同速相向转动完成破碎任务，这种方案可以完成破碎，且具有噪声小，平稳性好，结构简单，高效率等多方面优点，但一级辊子上的第二只齿轮多余，造成浪费。7方案三：如图所示的结构，其布局基本与方案一相同，不同的是采用两个同型号的三向异步电机分别带动两个辊子转动，这种设计方案破碎效果很好，但造价相当昂贵，且在不需要调动破碎粒度的时候不需要采用两个动力源，故舍弃。这种结构不但具有方案一的所有优点，而且克服了方案一多余齿轮造成浪费的缺点，还在齿辊下方加入破碎砧，进行二次破碎，进一步提高破碎效率，其结构简单，布局合理，故选用此设计方案。82.2破碎机参数的初步确定性能：辊子规格450×500D×L/mm给料粒度2000D/mm排料粒度0～25；0～50；0～75；0～1000d/mm生产率20；35；45；55Q/（t/h）辊子转数64n/（r/min）电机功率8；11N/kw机器质量3.765m/t计算参数：1．辊子直径辊子直径D与给料粒度d有关，它们之间的关系决定于辊皮与被破碎物料间的摩擦系数的大小。对于光辊：D20d辊皮表面带有沟槽：D=（10～12）d辊皮表面镶齿：D=（2～6）d对于我所设计的双齿辊破碎机，所破碎的物料粒度在100～200mm范围内。D=（2～6）×（100～200）=（200～1200）mm取D=450mm由于450×500型双齿辊破碎机较接近设计要求，故选用。2．辊子工作转速辊子最合适的转速与辊皮表面特征，被破碎物料的硬度和尺寸大小有关，一般都是根据经验决定的。它要保证机器有最大的生产率，功率消耗又要少，同时还要考虑辊皮的磨损不能太快。通常破碎无聊的粒度越大，辊子转速越低，辊皮表面有沟槽或镶齿的辊子，他的转速应比光辊的低；当破碎软的或脆的物料时，转速应高些，而破碎硬物料时应低些。根据经验：N=（120～420）fDd9式中：n——辊子转速（r/min）；f——被破碎物料与辊皮之间的摩擦系数；——被破碎物料的容积重（Kg/3cm）；D——辊子直径（cm）；D——给料粒度（cm）。按照设计要求可知，d=10～20cm，一般摩擦系数取f=0.30～0.35，（或摩擦角=1645’～1918’），取f=0.325，=arctan0.325=18，D=45cm，r=1.3～1.45Kg/3cm，取r=1.35×103Kg/3cm。n=（120～420）fDd=（120～420）30.3251.35104520=62.06～217.22（r/min）光辊破碎机每分钟工作转数取上式的上限，带沟槽的辊子取中等数值，而带牙齿的辊子则应取其下限，故取n=64r/min。3．生产率双辊式破碎机的理论生产率与工作时两辊子的间距e，辊子圆周速度v以及辊子规格等因素有关。假设在辊子全长上均匀地填满物料，而且破碎机的给料和排料都是连续的，料带的宽度等于辊子长度L，厚度等于辊子的间距e，卸出速度等于辊子圆周速度v，因此破碎机的体积生产能力为TQ3600LeVm3/h实际上，喂入物料并布满整个长度，同时卸出物料是松散的，故必须乘上系数加以修正，而物料落下的速度与辊子圆周速度的关系为V=60Dn，则：Q=188LeDn式中Q——生产率（t/h）；n——辊子转速（r/min）；10——破碎产品的松散容重，接近1（t/m3）；L——辊子长度（m）；D——辊子直径（m）；——辊子长度利用系数和排料松散度系数，对于中硬度物料，=0.2～0.3；对于粘性和潮湿物料，如煤，焦碳等，=0.4～0.6；e——排料口宽度（m）。当破碎硬质物料时，在破碎力的作用下，后辊弹簧受压缩，使转辊之间距增大，通常间距约为增大1/4，故Q=235LeDnt/hQ=235LeDn=235×（0.4～0.6）×0.5×1×0.45×0.025×64=33.84～50.76（t/h）4．辊子功率的计算辊式破碎机功率，一般采用经验公式来估算。破碎中硬物料时，破碎机所需功率为N=0.794KLV式中V——辊子圆周速度m/s；L——辊子长度m；K——系数，K=00.6Dd+0.15，0D和d分别是给料与排料粒度；对于破碎煤或焦碳用的齿辊破碎机，则辊子功率为N=KLDnkw式中D——辊子直径m；L——辊子长度m；n——辊子转速r/min；K——系数，破碎煤时，K=0.85。N=KLDn=0.85×0.5×0.45×64=12.24kw112.3原动机的确定为了能对整个机械系统提供稳定有力原动力的装置，只有合适的选择原动机的类型才能有效的使系统