1200立式冲击破碎机的设计学位论文.docx
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1200立式冲击破碎机的设计学位论文
摘要
PL-1200立式冲击破碎机是一种结构轻巧、效率高的立式冲击破碎机，适用于各种矿物的研磨与细碎，特别对中硬、特硬以及腐蚀性材料比其他类型的破碎机更具有优越性。
主要由进料斗、分料装置、转子、涡动破碎腔、机架、驱动装置等组成。
具有径向发射通道的转子在涡动破碎腔内高速旋转，转子径向发射通道和破碎腔内都可以形成驻留物料，形成物料衬层，物料进入破碎机后，经过分料装置后，在转子中被加速后高速发射出去，从而形成连续的物料幕，在涡动破碎腔内自行撞击与磨碎，一块物料在破碎腔内会进行多次撞击，保证了破碎效果。
破碎后的物料从机架两侧的排料通道连续不断的排出，因为破碎过程中进行的是物料之间的碰撞与研磨，此过程中无金属磨损。
此破碎机目前在人工砂的制作工艺中得到了广泛使用。
关键词：
立式冲击破碎机；涡动破碎腔；转子；石打石
ABSTRACT
PL-1200verticallashcrusherisakindoflight-structuredandefficientmachine,whichcanbeappliedtogrindandcomminuteallkindsofminerals.Comparedwithotherkindsofcrusher,itismoreproficientatgrindingminerals,especiallythatofthesecondary-solidity,special-gradesolidityandcausticones.Itismainlycomposedofbunker,stuff-dividingapparatus,rotor,whirlpoolmovetatteringcavity,structureanddrivingapparatus.Thewholeworkingprocesscanbedescribedasfollows:
therotorwithradial-directionaltunnelspinatahighspeedinthewhirlpoolmovetatteringcavity,thenremainingmaterialswhichcanbemadeinthelaunchingtunnelofrotorandtatteringcavitydevelopintomaterial-lininglayer;thefollowingstepisthatthematerialslaunchedoutatahighspeedcomeintocrusherdevelopintoconsecutivedownfallofstuff;atlast,havingbeencollidedandcomminutedinthewhirlpoolmovetatteringcavityformanytimes,themineralscanbegrandfully.Thegrand-stuffcanbeexcavatedcontinuallyfromthepumping-tunnelofthestructure.Becausethewholeprocessiscarriedoutbetweenthematerials,thereisnometalerosions.Sofar,thismachineiswidelyadoptedinthetechnologyofhand-madesand.
Keywords：
verticallashcrusher;whirlpoolmovetatteringcavity;rotor;stone-hit-stone
目录
摘要………………………………………………..…….….……………...
ABSTRACT…………….……………………..…………….
1前言....................................……….…………………………………………….….……1
1.1研究的目的和意义................................................………….………….………..1
1.2PL-1200立式冲击破碎机的特点......……….......…………….………….………..2
1.3破碎机产品粒度的控制及影响因素……………………….…....……..………6
1.4立式冲击破碎机国内外现状与发展……………………….…....……..………6
2总体结构设计......................……..….………………………….…..….………….8
2.1总体结构和工作原理………………………………………………………..8
2.2主要参数…………………………….………………...………………..….….10
2.3功率计算及电机的选择…………………………….…………………………...10
2.4带传动设计计算…………………………….…………………………...……......11
2.5轴的设计计算……………………………………………...…………………..14
3破碎机的安装……………………………………………...………………............15
4破碎机的润滑……………………………………………...………………..............16
5破碎机的启动……………………………………………...………………..............17
6破碎机的操作…………………………………………...………………..............19
7结论......................……….………….……………………..….……...…..….………...21
参考文献......................…………….…………………..….…..……………….………….22
致谢......................………………….……………………..…….…………...…………….23
1前言
1.1研究的目的和意义
截止目前，工业上主要利用机械力来破碎各种矿物，其原理包括压碎、劈碎、折碎、磨碎等几种形式，因此产生各种各样的破碎机，已不同程度的广泛利用于工业生产中。
需要指出的是，随着时间的推移，人们在使用工程中发现这类设备存在许多的问题。
首先，制造成本高，设备耐磨性差，易损件更换频繁，导致成本增大，效益降低。
其次，设备庞大，结构复杂，震动，噪音大，影响使用者的健康。
第三，由于原理结构的限制，使得破碎效率低，能量消耗过大。
立式冲击破碎机是破碎机械中一种新型的破碎设备。
与传统的破碎设备相比,它具有能耗低、磨损件少、重量轻等特点,因此,得到了采矿和水泥等工业部门的普遍关注。
特别是近些年来,由于对降低能耗的要求越来越高,相对能耗较低的立式冲击破碎机的应用将越来越普及。
PL系列立式冲击破碎机是一种结构轻巧，效率高的立式冲击式破碎机，在工作原理上,立式冲击破碎机突破了传统破碎机械的工作方式,使物料与物料直接碰撞,物料所获得的能量只在物料之间进行传递与转换,从而提高了能量的利用率,同时也使设备的磨损程度大大降低,延长了设备的使用寿命 由于立式冲击破碎机的工作方式是物料自身间的冲击破碎,产品粒度等级不因机件的磨损而改变,破碎效率也保持恒定。
对于给定的物料,立式冲击破碎机的生产能力由电机功率、转子直径、转子转速以及入料的粒度来控制。
立式冲击破碎机的内部本身形成空气流通系统，因此它对周围的环境污染很小。
此外,立式冲击破碎机可防止过粉磨现象。
由于细小的物料颗粒所具有的动能小,破碎的可能性也很小,从而可以避免过粉磨现象的产生。
上世纪80年代国外提出了立轴冲击式破碎机原型，80年代末期由新西兰TIDCO国际集团公司推出了巴马克立轴冲击式破碎机。
由于这种破碎机具有结构简单、重量轻、造价低、运转平稳及高效节能等优点，到90年代世界各国已推广开来，广泛用于建材、煤炭、食品和化工等部门，尤其在制砂行业占有很大优势。
我国制造的立式冲击式破碎机，大多是仿制的，自行开发的少，起步早但发展不快，各厂家产品雷同。
立式冲击式破碎机有“石打石”和“石打铁”两种，前者制砂率在30%以下，后者为50%，但易损件磨损很快。
由于该机转速很快，故延长轴承使用寿命是关键问题。
目前。
国产立式冲击式破碎机凭借价格优势在市场销售数量占优势，但在技术和国外先进水品相比还有差距：
国内破碎易损件寿命普遍比国外先进产品低；在产品性能和规格上，提别是机器大型化方面处于劣势。
因此立式冲击破碎机的研究与探索具有很大的意义。
1.2PL-1200立式冲击破碎机的特点
此型号立式冲击式破碎机主要由进料斗、分料装置、转子、涡动破碎腔、机架、主轴装置、排料斗及驱动装置等组成，其中，机架内主轴装置箱体上垂直安装主轴装置，连接转子，机架下端为排料斗；转子和分料装置位于涡动破碎腔壳体内；涡动破碎腔上端联接有给料斗，下端与机架连接。
转子是一个具有中心分料盘和径向发射通道的空心圆柱体，其中内设有三个径向发射通道，通道的底面和顶面以及通道的进出口分别镶嵌有耐磨衬垫，转子的中心入料管小圆柱内壁上接有粉料盘，其底部为分料锥体。
转子主视结构示意图
转子俯视结构示意图
涡动破碎腔是上下两段直径相等的圆柱体壳体，下端壳体内设置有若干加强筋，壳体内部镶嵌有耐磨衬板，壳体底部出料口处设置耐磨环，壳体上开设窥视孔。
转子在涡动破碎腔内高速旋转，涡动破碎腔内也能驻留物料，形成物料衬层，物料之间的自行撞击发生在涡动破碎腔内，拥有物料衬层将破碎作用与涡动破碎腔隔开，起到耐磨自衬的作用。
在涡动破碎腔内安装了可更换的耐磨衬板，从转子内发射出来的高速物料冲击到破碎腔内的物料垫层后斜向上反弹到涡动破碎腔内的耐磨衬板上，改变其运动方向，偏向下运动，涡动破碎腔内的耐磨衬板虽具有反弹物料的作用，但是撞击是轻微的，所以磨损是轻微的。
在涡动破碎腔顶部两侧分别揩油窥视孔，用以在静态时观察转子的发射通道出口处耐磨体的磨损情况及涡动破碎腔内耐磨衬板的磨损情况。
在涡动破碎腔内正对转子的周围附近设置若干环形加强筋，涡动破碎腔底部排料口设置了耐磨环。
涡动破碎腔主视图
涡动破碎腔俯视结构图
给料斗安装在涡动破碎腔的顶部，位于分料装置的上方，分料装置为带有上部碗状漏斗的中心入料管，以及周围直径不等的圆柱阶梯状，给料斗进料口径和分料装置的中心入料管口径远远大于中心入料管直径。
给料斗上设置有控制物料分流量的活动插板，并具有使物料从其中心入料管进入转子和进入涡动破碎腔内转子外周围的旁路通道。
此型号冲击破碎机传动装置可用双电机驱动的皮带传动装置。
两台电机对称设置在主轴装置两侧的机架上，皮带布置方式为左右两侧间隔排列，使主轴两侧受力平衡，不产生附加力矩。
主轴装置安排在机架上的主轴装置箱体内，采用上下两端结构形式，主轴装置有轴承座、主轴、轴承等做成。
主轴装置用来将经由皮带轮传递来的动力支撑并带动转子旋转运动，主轴装置上部和下部轴承采用油脂润滑。
机架中部为四棱柱空间，主轴装置箱体设计在四棱柱空间的中部，并在其两侧设置排料通道，机架可以安装在钢结构机座上，也可以安装在地基上。
通过实施案例以及大量的定性分析，得出该立式冲击式破碎机有如下特点：
1.利用矿山自行高速冲击破碎和涡动摩擦粉碎，提高了破碎效益和破碎比，节省能耗。
本型号立式破碎机破碎中使物料形成了自冲击运动，矿石自行冲击破碎和涡动摩擦粉碎，而这个破碎力是瞬时完成的，故其破碎效益高，破碎比大，节省能耗。
能耗为传统破碎机的50%-70%。
2.生产工程粉尘少，工作环境得到改善。
采用严密的内部气流自循环系统，几乎无粉尘泄露，由此无需设置粉尘过滤装置，从而满足了环保要求。
此外，在不断增加能量输入的前提下，利用破碎机内压力气流，还可在破碎机上配置分级旋流器进行分级，如下图所示，提高了破碎产品的质量，以满足有关行业的需要。
3.具有选择性破碎功能。
立方状晶体是最有用的建筑工业石料，但它的制取则是一件不容易的工作，此型号立式冲击破碎机由于采用“石打石”自冲击破碎，使得破碎矿石能沿脆弱的晶界面破碎，成品粒型好，于是得到立方状晶体物料。
特别对特硬、中硬、腐蚀性物料更具有优越性。
4.粗磨功能
物料在涡动破碎腔内高速撞击与摩擦粉碎，能产生颗粒极细的物料，具有粗磨作用。
5.磨损小，振动、噪音低。
转子前尘后世发射通道出口处镶嵌有可更换的耐磨板，而发射通道内以及涡动破碎腔内破碎过程发生在物料之间，对破碎机没有磨损，因此，金属件的磨损小，解决了衬板与破碎介质的磨损问题，使得磨损的费用大幅度降低。
同时，此型号立式冲击式破碎机采用新型结构特征，使整机振动小，噪音低。
6.结构简单，使用灵活，制造成本高、使用灵活，维修方便。
7.方便的检修门，检修方便。
8.适用范围大，实用性广。
根据实际需要，可以采用单电机、双电机驱动，进料斗方式可以为单进料、双进料方式。
1.3破碎机产品粒度的控制及影响因素
Pl-1200立式冲击破碎机可以通过改变转子速度和给料粒级来控制最终产品的粒度等级。
叶轮速度的增加可以提高物料加速后的动能，使碰撞更加充分，于是更多的动能转化为抵抗物料内部分子引力的能量，于是可以提高破碎率。
改变进料粒度大小可以影响产品的粒度组成，于是可以改变破碎效果，提高破碎率。
总结以上得出影响产品成品产量的因素有如下几点：
1）物料的种类；
2）物料的水分含量；
3）进料粒度的大小；
4）成品粒度规格；
5）破碎腔的结构特点，叶轮转速，设备的功率；
6）合理的工艺流程等。
1.4立式冲击破碎机国内外现状与发展
立式冲击破碎机作为20实际80年代发展起来的破碎机，在治沙方面得到广泛的应用。
被公认为最好最有效的治沙机械。
立式冲击破碎机以叶轮直径作为规划的划分标准，按叶轮形式可以分为闭式和开式两种。
按外壳是否有反击板分为石打石和石打铁两种。
从而组合为四种基本结构。
从国际上看，立式冲击破碎机的先进水平体现在三个方面：
优越的耐磨材料和零件设计、灵活的机械性能、有效的粉尘控制。
对国内水平来说，前两点也是相同的。
1.技术性能：
开式叶轮允许最大进料粒度为100-150mm，而国内至今没有商品化的开式叶轮立式冲击破碎机提供给市场。
所以在治沙领域国内立式冲击破碎机仅能作为四级或三级破碎设备，而国外的却可以作为二级破碎设备使用。
国外的公司已有叶轮直径超过1.6m的，配套的电机功率高达1200kw的设备。
而国内立式冲击破碎机很少有超过1.2m的。
先进的叶轮通道可以在3至7个之间变化，有不同的转速以及不同的构造来适应不同的物料要求，达到较高的治沙量和不同的物料等级。
而国内的闭式转子通道基本上是四个，很少变化，适应性差。
2.耐磨材料和零件设计：
立式冲击破碎机设计了物料的衬层来作为破碎的介质，取代了易损件衬板，因此，提高了耐磨件的使用寿命。
这可以分解为耐磨材料和零件设计两个方面的研究。
例如：
第二代叶轮设计曾采用外径堆焊耐磨材料作为保护，现在先进的结构设计已采用物料衬层作为保护，取代了价格昂贵的合金钢堆焊。
2总体设计过程
2.1总体结构和工作原理
2.11立式冲击破碎机总体结构
如下图所示，破碎机由进料装置、分料装置、转子、破碎腔、电机、主轴总成、机架、排料口组成。
转子作为主要的工作部件，它由本体、分料锥、出料口以及耐磨衬板组成，通常有三个出料口。
转子的机构可使物料在转子内形成物料垫层，用以防止物料在转子内加速时对转子的大面积损伤使转子具有较高的使用寿命和较低的维修费用。
分料锥位于转子的中央，用来将进入转子的物料均匀的分给每个出料口，它一般用耐磨材料铸造而成，出料口边缘装有保护刃，一般采用高耐磨材料制造，以提高其使用寿命。
转子的转速要根据转子的直径以及物料特性和产品的粒度要求来决定。
转子出料口的速度一般在45-90m/s之间。
破碎机全剖视图
2.12立式冲击式破碎机工作原理
立式冲击式破碎机的主要部件是一竖放的立轴和装在立轴上的不同转子，转子周围由机壳组成的涡动式破碎腔，立轴从下端经三角带由电机拖动高速旋转。
破碎机的冲击式转子是一个类似于离心风叶机轮的中空箱体，有三个出料通道，中央一分料锥，用来做将进入转子的物料均匀的分到每个通道里。
转子装在竖轴顶端，圆周速度一般在35-75m/s之间。
入料粒度一般小于60mm。
破碎机的顶端装有一个中心入料孔，物料由上部加到转子中心，经分料锥分到各个出料口，物料在高速旋转的转子离心力作用下经出料口以很大的速度抛出，与周围的由物料垫层组成的环形冲击面相撞，在很高的速度作用下，沿原有的自然裂痕解体为成为小的立方体状颗粒，随着冲击过程的继续进行，物料不断地从环形冲击物料垫层上被冲刷下来，经出料口排出。
电机通过高效V带直接驱动转子高速旋转，物料由入料口下来，安装在转子中心的分料锥把物料均匀的喂给转子发射通道，物料在径向发生通道内被加速，在离心力的作用下物料从转子边缘飞出，高速运动的物料在破碎腔内与衬板撞击，从而使物料得以破碎，破碎后的物料成自由堆积状态从排料口排出。
2.2主要参数
根据我毕业设计的要求，已知条件如下：
型号：
PL-1200
叶轮转速：
850-1150r/min
处理能力：
315-580t/h
外形尺寸：
4060*2670*3000
重量；22.5t
功率：
320-500kw
给料粒度：
小于60mm
出料粒度：
小于5mm，含水量20%-50%
2.3功率计算及电机的选择
2.3.1选择电动机的功率
已知破碎机的额定功率为
：
Pw=2.4kw
工作所需要的电机功率：
Pd=Pw/
传动装置的总效率
：
=
*
由《机械设计手册》表1-7查的：
=0.99，
=0.98
所以
=0.97
所需电机的功率为：
Pd=Pw/
=515.36kw
因为此型号破碎机采用双电机驱动，所以Pd2=Pd/2=257.7kw
2.32电机转速的确定
已知破碎机转子转速nw=1150r/min
电机转速n：
n=nw*i
=2300r/min
电动机选型：
按工作要求和工作条件，交流电机常用Y系列三相鼠笼异步电动机。
根据功率和转速选择电机型号；Y355L1-2.其主要参数如下；
额定功率
额定转速
额定电压
额定频率
机座号
280kw
2981r/min
380v
50hz
355
电机Y355L1-2外形
2.4带传动设计计算
2.41确定带传动的主要参数
确定计算功率Pca
Pca=k
×p
由于载荷变动平稳，工作24小时，查的ka=1.4
则Pca=1.4
257.7=357.2kw
2.42确定V带类型
已知小带轮转速n=2300r/min以及设计功率Pca=357.2kw，根据《机械设计》（第八版）图8-11查的选用z型带。
2.43确定带轮基准直径
由《机械设计》（第八版）表8-6查的：
Z型带最小直径为75mm，初选d
=80mm。
则大带轮直径d
：
d
=d
i
=320mm
2.44验证带的速度：
=9.63m/s
带速在5-25m/s之间符合要求。
2.45确定带轮轮宽以及带根数
单根V带额定功率P0
弯曲影响系数Kb
传动比系数Ki
额定功率增量△P0
包角系数Ka
长度系数Kl
V带根数Z:
=6
小带轮轮宽：
B
=5e+2f
=74
大带轮轮宽：
B
=11e+2f
=146
2.5轴的设计计算
选取轴的材料为40cr，调制处理。
根据《机械设计》（第八版）表15-3取得
A
=112.
2.51初步确定轴的最小直径
于是初定最小轴直径为120mm。
轴的结构设计：
2.52拟定轴上零件装配方案
初步选择轴承
如图所示：
深沟球轴承选择型号328
圆柱滚子轴承型号为32328
2.53轴的校核
PL-1200立式冲击式破碎机轴由皮带轮带动，从而由轴带动转子转动。
在这个工程中，轴主要受到扭矩的作用，而径向力很小，所以不必考虑弯矩的的作用。
对于只承受转矩的圆截面轴，其强度条件：
=
=12
所以d
=120符合强度要求。
3破碎机的安装
PL立式冲击破碎机安装在混凝土基础上或者钢结构上，基础应能承受四倍重力的作用。
根据破碎机场地不同，安装在厂房内，作业或者安装在露天作业，安装时应将破碎机调平使其主轴与水平面垂直。
破碎机周围应有足够的维修和起吊空间，以备检修时用。
为尽可能方便安全的操作和维修破碎机，应配置工作平台。
破碎机上方给料装置应便于移动，以使破碎机维修尽可能方便。
破碎机安装之前，按照装箱清单进行清点，检查各部件在运输过程中有无损伤之处，零部件以及备件数量是否有所丢失。
4破碎机的润滑
该设备采用简单的润滑脂油润滑方式润滑，采用美孚车用润滑脂特级或者津脂润滑脂，加入量为轴承空腔的1/2-2/3，破碎机每工作20-40小时候后，需添加适量的润滑脂。
由于该破碎机的轴承箱具有独特的运行条件，交替换用不同类型的润滑脂是不恰当的。
应考虑的润滑脂特性包括：
针入度、粘度指数和添加剂等指标要求。
同时，也应该考虑到任何新油与已有油品的混合型。
混合后的润滑脂会引起严重的润滑后果，并有可能造成轴承的过早损害。
每一次加注润滑油时必须要保证润滑油脂清洁无异物。
润滑后将油嘴封好，防止灰尘或者其他异物污染润滑油。
机器型号
每个油管加注量
润滑油品牌与型号
PL-1200
100g
津脂润滑脂或美孚润滑脂
5破碎机起动
破碎机在出厂前，制造厂家已经进行了八小时的厂内空负载荷运转，各部件都已正常，尽管如此，为了绝对安全起见，在破碎机现场安装就位后，仍应进行全面检查。
本节主要检查该设备在初期安装调试过程中或在维修轴承座、破碎腔后的启动步骤。
5.1启动前的准备
应熟悉破碎机的运行方式，仔细阅读使用手册。
检查所有的电源头是否正确连接并加以紧固。
检查皮带轮槽子与主轴皮带轮槽子是否对正。
稽查皮带的张紧力大小是否合适。
检查叶轮的旋转方向是否正确：
从进料口观察为逆时针方向。
若是采用双电机驱动时，要分别检查每一个电机的转动方向，确保叶轮转动正确。
检查各连接是否连接牢固。
检查叶轮上各易损件是否安装正确。
检查破碎机上所有工具，要保证清楚所有。
检查所有的检修门、观察门均到位。
确保润滑设备良好，主轴总成内润滑油已加注好。
检查电气设备连接是否正确无误。
检查振动传感器与电控设备连接是否正确，在出厂时震动振幅超值报警仪器调节为：
振动幅值设为1.5mm是报警，厂家会派人帮助您调节振动开关。
5.2首次启动
确认电流表工作正常和其他电气元器件工作正常。
空载运行30分钟。
运行三十分钟后，停止破碎机运转，检查轴承的温度
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