反擊式破碎機設計【三維SW】【12張CAD圖紙、說明書文檔齊全】
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畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目: 反擊式破碎機設計 學生姓名:專 業(yè):指導教師: 1 畢業(yè)設計(論文)開題報告1 反擊式破碎機的發(fā)展和研究情況綜述1.1前言反擊式破碎機是利用物料進入破碎腔后與高速旋轉的板錘撞擊而破碎物料的原理1。破碎機被廣泛用于冶金、礦山、煤炭、水利、建筑、建材、環(huán)保和化工等行業(yè),由于物料的物理性質和結構的差異很大,為了適應各種物料的要求,破碎機的品種也是五花八門2。的選用了。針對反擊式破碎機具有結構簡單、重量輕、造價低廉、運轉平穩(wěn)、高效節(jié)能等優(yōu)點,破碎中硬性石灰石等材料是選用了它。但其仍有許多不足,例如在破碎過程中板錘,反擊板等工件的磨損過快,特別是破碎堅硬物料時更為嚴重。為了解決這些不足點,合理的為板錘,反擊板等工件選擇耐磨、耐沖擊式材料以及幾何形狀是非常必要的3。因此解決反擊板、板錘等部件的不足,才能使反擊式破碎機造價更加廉價、使用壽命更加長、運轉更加平穩(wěn)。1.2 反擊式破碎機的發(fā)展趨勢 近年來我國在破碎機械的研究取得了巨大成績,但技術水準卻與發(fā)達國家相比仍存在一定差距;為了縮小與國外的差距,我國破碎機正向以下幾個方面發(fā)展:為了節(jié)能以及提高破碎機的生產(chǎn)效率,提出了“多碎少磨”的技術原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。隨著我國工業(yè)自動化的發(fā)展,破碎機也向自動化方向邁進(如國外產(chǎn)品已實現(xiàn)機電液一體化、連續(xù)檢測,并自動調節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著我國開采規(guī)模的擴大,破碎機也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機的處理能力已達6000t/h。 所以要縮小與國外的差距并迎頭趕上和超過國外先進技術,就必須增加技術投入。引進國外先進的破碎技術和裝備,無疑對我國破碎機的質量和技術都有著重大的意義,但引進的關鍵在于消化、吸收,并將其國產(chǎn)化。有條件做自行研究開發(fā)的單位,要重視提高產(chǎn)品質量,包括配套產(chǎn)品的質量,以使我國的產(chǎn)品在國際市場上占有一席之地1,2,3。1.3 反擊破碎機有關問題的分析研究情況文獻【4】運用 ANSYS/LS-DYNA 軟件,對反擊式破碎機沖擊破碎力進行了仿真分析,結果表明:當沖擊速度較小時,打擊力與沖擊速度呈線性關系;當沖擊速度較大,巖石的應變超過其失效應變時,打擊力與沖擊速度呈二次曲線的關系。同時,對打擊巖石不同部位時的打擊力進行了仿真,得到了一些有益的結論。文獻【5】運用瞬態(tài)動力學軟件MSC.Dytran,對反擊式破碎機中板錘沖擊碰撞巖石的過程進行有限元仿真, 錘頭磨損對破碎力的影響與沖擊速度有關。當沖擊速度較小時,錘頭磨損對破碎力的影響較大;當沖擊速度V=36m/s左右時,錘頭磨損后的破碎力損失最小或較小。文獻【6】運用MSC Dytran軟件,對板錘以一定的角速度轉動于礦石發(fā)生碰撞的過程進行了仿真分析。得知在方盤與漲緊套的接觸環(huán)面處出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象, 應力從圓環(huán)面到內部呈減小趨勢;在方盤的最小截面及方盤中與圓環(huán)相切面(受力危險截面)應力值較大。另外在整個碰撞過程中,錘板在高度方向的應力分布基本無變化。據(jù)此結果,考慮在轉子部件整體結構尺寸不變的情況下,優(yōu)化方盤與錘板結構。如增大方盤與漲緊套接觸環(huán)面處的徑向厚度、減小錘板高度以,降低方盤在碰撞過程中危險及最小截面處所受應力。文獻【7】運用 ANSYS 軟件,建立了動力學有限元轉子分析模型,通過分析得知在轉子機體與板錘接觸面及其附近區(qū)域出現(xiàn)了較大的應力集中現(xiàn)象。以及轉子板錘在使用過程中的磨損,主要是由于轉子在旋轉過程中錘板端部反復彎曲變形引起交變應力所造成的疲勞磨損。文獻【8】通過對轉子與礦石的碰撞過程進行動態(tài)仿真,對錘板進行了結構優(yōu)化,使板錘在滿足材料強度條件基礎上有效減少了材料用量。文獻【9】對板錘進行了有限元分析優(yōu)化,通過改變板錘的旋轉角度來減少板錘外端的受力,減小變形,防止板錘的疲勞破壞。文獻【10】將試驗設計、Kriging 響應面法、Shifted Ham-ersley 抽樣技術、多目標遺傳算法和靈敏度分析方法相結合,對板錘以減小最小可碎粒徑和變形量為目標進行優(yōu)化,實現(xiàn)了板錘設計參數(shù)動態(tài)優(yōu)化,為企業(yè)實際生產(chǎn)提供了改進方案.文獻【11】指出提出折線和圓弧線反擊板的設計方法和原則。 并指出第二級反擊板盡可能靠后,而且下端排料口接近轉子中心水平線,借以增加細碎效果。文獻【12】指出板錘最佳熱處理工藝為 1020 高溫淬火 +400 高溫回火,淬火回火組織為回火馬氏體+ 共晶碳化物 + 二次碳化物 + 殘余奧氏體,使用壽命為普通高錳鋼的 3倍文獻【13】指出在高鉻鑄鐵中適量加入了 Mo、V、Ti、Mn、Cu 等合金元素。用以生產(chǎn)反擊式破碎機板錘, 可使產(chǎn)品耐磨性和綜合力學性能得到很大程度的改善,使用壽命比原用高錳鋼提高 4 倍以上。文獻【14】指出板錘材料由高錳鋼改為高鉻鑄鐵,高鉻鑄鐵硬度高、耐磨性能好,可有效降低材料磨損損耗。板錘結構由單工作面改為雙工作面 ,磨損面由兩個變?yōu)樗膫€,一個板錘可當兩個使用,可大大延長板錘的壽命。1.3 結束語破碎機的性能好壞直接關系到我國破碎行業(yè)的發(fā)展,我國能否開發(fā)出新型、高效、節(jié)能和環(huán)保的現(xiàn)代破碎機,是我國現(xiàn)階段主要的努力方向。今后研究可集中在以下幾個方面:(1)板錘磨損是反擊式破碎機的主要失效形式,所以開發(fā)出新的耐磨性材料是現(xiàn)在的主要研究方向。(2)運用 ANSYS,MSC Dytran軟件對破碎機的部件進行有限元分析是現(xiàn)代分析各部件受力情況的主要方法。參考文獻1 高強,張建華破碎理論及破碎機的研究現(xiàn)狀與展望機械設計,2009(10):72-742 高瀾慶,王文霞,馬飛破碎機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢冶金設備,2011(4):13-153 郎寶賢,郎世平國內外破碎機的差距與發(fā)展趨勢礦山機械,2004(9):71-744 張 海,李 森反擊式破碎機沖擊破碎力有限元仿真分析機械設計,2012(8):21-245 房 琳,王武龍,李曉楠等基于仿真反擊式破碎機破碎力與沖擊速度的研究礦 業(yè)快報,2007(7):36-416 王 慶,張以都,張海等動力學仿真在反擊式破碎機設計中的應用武漢理工大學學報,2006(6):101-1037 趙麗梅,陳倫軍反擊式破碎機轉子的動力學分析礦山機械,2012(10):70-748 王慶,張以都,張?;趧恿W仿真的反擊式破碎機錘板優(yōu)化遼寧工程技術大學學報,2007(2):113-1169 牛吉梅,鄭志剛,曾德長.有限元分析在反擊式破碎機錘板設計中的應用礦山機械,2007(10):54-5710 趙麗梅,陳倫軍.基于響應面法的反擊式破碎機板錘多目標優(yōu)化煤炭學報,2013(7):242-247 11 郎寶賢反擊式破碎機反擊板設計礦山機械,2007(4):36-4012 謝志勇,許濤,熊暉等超高鉻鑄鐵板錘的研制與應用熱處理技術與裝備,2012(4):51-5713 許利民,孫慶群,馬世輝等多元高鉻鑄鐵在反擊式破碎機板錘上的應用鑄造鍛壓,2007(3):32-3614 王洪平提高反擊式破碎機性能的措施與實踐磚瓦,201(1):20-2415 Vedat Deniz. A new size distribution model by t-family curves for comminution of limestones in an impact crusher. Advanced Powder Technology.2011:761-7652 反擊式破碎機的總體方案及關鍵技術擬定2.1反擊式破碎機的結構組成及破碎原理 雙轉子反擊式破碎機的結構組成如圖1所示。它由平行排列的兩個轉子4、11,機體3,第一道反擊板5,分腔反擊板9,第二道反擊板12等組成。圖1 雙轉子反擊式破碎機的構造圖1鏈幕;2、8懸掛軸;3機體;4第一道轉子;5-第一道反擊板;6-螺桿;7-方截面軸;9-分腔反擊板;10-壓縮彈簧;11-第二道轉子;12第二道反擊板;13、14調節(jié)彈簧;15、18均整篦板;17固定反擊板;16、19板錘;20-三角皮帶;21、22電動機;23液力聯(lián)軸器;24撓性聯(lián)軸器兩個轉子分別由兩臺電動機21、22經(jīng)過撓性聯(lián)軸器24、液力聯(lián)軸器23和三角皮帶20傳動,并按同一方向高速回轉。物料由上部加料口進入,破碎后的產(chǎn)品經(jīng)機體下部的均整篦板15、18卸出。第一道和第二道反擊板5、12的一端通過懸掛軸2、8鉸接于上機體的兩側壁上,另一端分別由特制的螺桿6或調節(jié)彈簧13支掛在機體上部或后側壁上。分腔反擊板9通過支掛的方截面軸7與裝在機體兩側面的連桿及壓縮彈簧10相連接,懸掛在兩轉子之間,將破碎腔分隔成兩部分。這種分腔集中反擊破碎的辦法,擴大了轉子的工作能力,使兩轉子都能得到充分利用。在分腔反擊板9和第二道反擊板12的下半部,安裝有不同排料尺寸的篦條襯板,它可使達到粒度要求的物料及時排出,以減少不必要的能量消耗。為了充分利用排出物料的功能,消除個別大于產(chǎn)品粒度的大塊物料排出,在兩轉子下部的機體上設置有均整篦板15、18及固定板擊板17,并在與物料接觸的表面裝有高錳鋼鑄造的篦條柵和防護襯板。反擊式破碎機的工作原理如圖2所示。其工作原理與錘式破碎機基本相同,它們都是利用高速沖擊作用破碎物料的。但結構與工作過程卻各有差異。反擊式破碎機在破碎過程中,物料在設定的流道內沿第一、第二反擊板經(jīng)一定時間和一定長度的反復沖擊路線使物料破碎,下方的均整篦板起確定出料粒度大小的作用。物料的破碎是在板錘沖擊下進行,隨后是在拋擊到反擊板上進一步破碎,同時料塊群在空中互相撞擊而得到粉碎。 圖2 反擊式破碎機工作原理示意圖 1-反擊板 2-板錘 3-轉子 2.2 反擊式破碎機尺寸參數(shù)的確定反擊式破碎機的主要尺寸參數(shù)如圖3所示。圖3 反擊式破碎機的基本結構尺寸2.2.1 轉子直徑與長度反擊式破碎機轉子直徑一般于入料尺寸有關:根據(jù)實踐資料統(tǒng)計,入料塊與轉子直徑的關系可按下列經(jīng)驗公式來確定。 500mm (1-2) 式中,D轉子直徑,mm ;d最大給料粒度,mm。根據(jù)上式求得轉子直徑,而轉子的長度主要根據(jù)破碎機生產(chǎn)能力的大小而定。根據(jù)統(tǒng)計資料,轉子的長度L與直徑D之比,一般為0.51.2。比值較小時,機體結構乎穩(wěn)性較差,因此取比值為1.0得到L500 mm2.2.1給料口的寬度和長度的確定反擊式破碎機給料口寬度BD,D為轉子直徑。 給料口長度L與轉子長度相同。計算得到B500 mm2.2.2排料口尺寸的確定反擊式破碎機排料口尺寸為:,。2.2.3給料導板傾角的確定反擊式破碎機給料方式與給料導板的傾角的尺寸確定,反擊式破碎機的工作特點是要求入料塊能沿導板滑入。因此,給料導板的傾角初選為60;(如圖3所示)。給料導板的卸載點選擇位于板錘回轉處(與水平線夾角),因為此處沖擊效果較好。而角度過小,即卸載點過低時,料塊易堆積,從而導致板錘和轉子體的磨損加劇。 2.3反擊式破碎機基本運動參數(shù)的確定轉子的圓周速度對破碎機的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品粒度和粉碎比的大小起著決定性作用。實踐證明,隨著轉子圓周速度的提高,生產(chǎn)能力和粉碎比都顯著增加,產(chǎn)品粒度朝著細的方向變化,其中進料塊度大的細度變化更為顯著。但是隨著轉子速度的增大,功率消耗也增加,板錘磨損也加快。雙轉子反擊式破碎機,第一道轉子,圓周線速度為3035ms第二道轉子線速度應取高 些,為3540ms。根據(jù)課題要求取第一道轉子線速度為32ms,第二道轉子線速度取38ms 。從而計算主軸轉速: (1-2)帶入數(shù)據(jù)計算得到n11200r/min;n21460r/min。2.4 反擊式破碎機基本動力參數(shù)的確定2.4.1生產(chǎn)能力的確定反擊式破碎機的生產(chǎn)能力與轉子的轉速有關,又與轉于表面同板錘前側面間所形成的空間有關。假設每當板錘經(jīng)過反擊時的排料量與通路大小成正比,而排料層的厚度等于排料粒度。如圖4所示,每一塊板錘前面所形成的通路面積為: 圖4排料通路計算意圖 (1-3) 式中,S每一塊板錘前面所形成通路面積,; h板錘高度,m;取h1=0.03 h2=0.06m a板錘與反擊板間的間隙,m;取a2=0.005 m a1=0.05 b板錘的寬度,m;b=0.5 m 每一塊板錘排料體積為; (1-4) 式中:-每一塊板錘排料體積,; -排料粒度,m;dk1=0.06 2=0.03 m 轉子每轉一轉時排料體積為: (1-5)式中:一一轉于每轉一轉時排料體積,; c轉于上板錘的數(shù)目。取c1=3 c2=4如果轉于每分鐘的轉速為n轉,這樣每分鐘誹出物料的體積為 (1-6)則產(chǎn)量為: (1-7)式中: V-每分鐘排出物料的體積,; n-轉子的轉速,r/min; -產(chǎn)量,t/h; -物料的密度,t/;=2.93 t/還必須指出,所得的理論生產(chǎn)能力與實際生產(chǎn)能力相差較大,必須乘以修正系數(shù)K。故反擊式破碎饑的產(chǎn)量計算公式為: (1-8)式中 Q-修正后的產(chǎn)量; K-修正系數(shù),計算中多選0.1。計算得t/h符合題目要求2.4.2電動機功率 影響反擊式破碎機功率消耗的因素很多,其中主要決定于生產(chǎn)能力、礦石性質、轉子的圓周速度和破碎比等。目前,還沒有比較接近實際情況的理論計算功率公式。一般都是根據(jù)生產(chǎn)實踐或實驗數(shù)據(jù),采用經(jīng)驗公式計算電機功率。 (1-9)式中Q-生產(chǎn)能力, t/h; V-轉子線速度, m/s; g-重力加速度,/s, g=9.8 /s。帶入數(shù)據(jù)計算=110 kWh =154 kWh2.4.3 破碎力的確定反擊式破碎機的破碎力的大小可按動量定理求得:(設物料碰撞前的速度為零): (1-10) 即 (1-11)式中; F破碎力,N; 料塊的質量,kg; 沖擊后物料的速度,ms; t沖擊時間,s;料塊與高速回轉的板捶沖擊后,獲得了比板捶端點線速度更大的速度。這是由于彈性壓縮和其后的料塊內應力釋放使物料產(chǎn)了一個振動速度。這個速度比板錘端點的線速度要大。根據(jù)彈性碰撞理論,若假定料塊與板錘碰撞前的速度為零,則碰撞后的速度為 (1-12)式中,v轉子的圓周線速度(板錘端點線速度),ms, K恢復系數(shù),oK1。若考慮料塊與板捶產(chǎn)生斜碰撞,可取K0.20.3 沖擊時間可按下式計算: (1-13)式中:R料塊的半徑m。帶入數(shù)據(jù)得 2.5 反擊式破碎機的關鍵技術設計2.5.1 轉子的設計反擊式破碎機的轉子結構形式有整體式、組合式和焊接式三種。反擊式破好機的轉子必須具有足夠的質量以適應破碎大塊物料的需要。整體式的鑄鋼結構的破碎機,轉子轉動慣量大,堅固耐用,便子安放板錘,能滿足破碎工作的要求。根據(jù)本設計的要求采用整體式鑄鋼結構。2.5.2 板錘的設計板錘磨損快,使用壽命短是限制反擊式破碎機發(fā)展的主要因素,所以對板錘的優(yōu)化設計至關重要的。為了提高其性能板錘材料由高錳鋼改為高鉻鑄鐵,高鉻鑄鐵硬度高、耐磨性能好,可有效降低材料磨損損耗。板錘結構由單工作面改為雙工作面(如圖5) 磨損面由兩個變?yōu)樗膫€,一個板錘可當兩個使用,可大大延長板錘的壽命。 第一磨損面 第一磨損面 第一磨損面 第二磨損面 第一磨損面 第一磨損面 圖5 反擊式破碎機板錘改進2.5.3 反擊板的設計 反擊板的作用是承受被板錘擊出物料在其上沖擊破碎,并將破碎后的物料重新彈回破碎區(qū),再次進行破碎。反擊板的形狀和結構對破碎效率影響很大。因此選擇一種合適的反擊板對破碎機的性能很重要,選用如圖6所示的圓弧形反擊板,能使料塊由反擊板反彈出來之后,在圓心形成激烈的互相撞擊而破碎,使其破碎效果提高。圖6圓弧形反擊板指導教師意見:該同學根據(jù)畢業(yè)設計的內容和要求進行了調查研究,檢索了一些相關文獻資料,并對部分文獻進行了閱讀和分析,針對設計有關的問題進行了文獻綜述,綜述的形式和質量符合要求,為設計工作的開展奠定了基礎。該同學通過調查研究、分析研究設計的內容和要求,針對設計中的一些問題進行了分析研究,對反擊式破碎機的總體結構、工作原理和一些主要技術參數(shù)等問題進行了分析、論證和設計,對一些關鍵技術提出的解決方法,符合生產(chǎn)實際??傊?,該生這一階段工作是認真努力的,工作進度基本與任務書要求的進度一致,望繼續(xù)努力。可以進行下一階段的工作。 指導教師: 14
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