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1、开题报告1概要2014届本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称 环锤式破碎机总体设计 专 业 专业方向 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 教研室 1背景和意义1.1选题背景 随着国内基本建设和国民经济的持续发展，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，国内破碎机械企业要想在竞争的大潮中取得先机，其首要问题就是要提高现有破碎设备的质量和技术含量，尽快缩小与国外先进水平的差距，创造自己的品牌，争取市场主动。国内外破碎机械存在差距的原因很多，其中市场需求不同是造成差距的客观原因，由于国际市场上优秀的破碎设备制造商集中在欧美地

2、区，那里大规模的基本建设阶段已过去，市场对砂石料的需求不多，且环保要求又高，势必形成砂石场高度集中以大规模生产来实现环境保护，帮所需破碎设备规格大、自动化程试想高、机动性强。满足这样的市场需求发展的破碎设备与国内产品不大一样，而我们正处于大规模的基本建设时期，各地对砂石料的需求剧增，引起投资砂石场热，遍地开花的砂石场往往规模小，只求上马快、投资少，供不应求的市场使粗制滥造、技术水平低下、耗能高、污染环境严重的产品纷纷进入，而这些设备往往只能以低价来占领市场，因此与国际上先进水平差距明显。国际上专业的立轴冲击式破碎机制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不仅仅是硬质合金（碳化钨）和高铬铸铁。陶瓷材

3、料不但可耐较高的温度，而且有特别好的抗腐蚀性，因而在带有相当温度的物料高速冲击时耐磨性能良好。国内的立轴冲击式破碎机目前采用硬质合金和高铬铸铁材料，质量不稳定，易腐蚀和磨损，且易被金属件击碎，由于砂石场使用的破碎设备国内外产品差距明显，故国内高端市场，如规模较大的砂石场仍是进口的设备占多数。因而近制就是测绘国外产品，以此作为更新换代的主要手段，技术进步甚慢。目前国内的破碎机械制造商无论国有企业还是民营企业，在科技开发上的投入不足是产品差距的主观原因，既缺乏科研手段（例如几乎没有一家制造商具备岩石实险室），又缺少先进技术支撑，自主产权的开发力量十分薄弱。尽管国内外破碎设备差距很大，但纵观国外的破

4、碎设备制造商由于本土市场日渐缩小，生产成本高，纷纷开拓本国以外的市场，而且作为传统工业在资金、人才等方面获得新的投入甚少，因此，近来年兼并重组频繁，这种局面给国内破碎机械制造商以很大的发展机遇，毕竟我国的制造成本较低，又有较好的重工业基础，通过引进国际上先进技术，产学科研投入，一定能克服技术上的差距，使我国的破碎设因而近制就是测绘国外产品，以此作为更新换代的主要手段，技术进步甚慢。目前国内的破碎机械制造商无论国有企业还是民营企业，在科技开发上的投入不足是产品差距的主观原因，既缺乏科研手段（例如几乎没有一家制造商具备岩石实险室），又缺少先进技术支撑，自主产权的开发力量十分薄弱。尽管国内外破碎设备

5、差距很大，但纵观国外的破碎设备制造商由于本土市场日渐缩小，生产成本高，纷纷开拓本国以外的市场，而且作为传统工业在资金、人才等方面获得新的投入甚少，因此，近来年兼并重组频繁，这种局面给国内破碎机械制造商以很大的发展机遇，毕竟我国的制造成本较低，又有较好的重工业基础，通过引进国际上先进技术，产学科研投入，一定能克服技术上的差距，使我国的破碎设备产品更好的进入国内外市场。 环锤式破碎机在吸收国内外先进技术和综合国内外同类破碎机技术，具有破碎效率高、破碎比大、磨损少、工作平稳、能耗低、维修方便等优点，是一种较理想的节能型破碎设备。 同时对主要技术参数进行优化设计研制成的新型细碎、粗磨产品，主要用于中、

6、小型破碎水泥生料、熟料，用于建筑用砂、铁矿石、砂岩、石膏、煤矸石、块煤等其它中硬矿石的破碎。具有破碎比大、能耗少、运转平稳、结构简单、操作维修方便等特点。它不仅适用于中等硬度脆性物料（如石灰石、水泥熟料、石膏、硫铁矿石、煤块等多种物料）的破碎，还适用于建材、化工、冶金、矿山、电力、煤炭等工业部门的原料破碎系统。1.2课题意义通过独自的毕业设计，经过查阅资料和设计，实现了大学所学机械相关专业知识和实践能力的结合，更生科的把握和理解基础理论知识。和技能的理解和掌握，同时也培养了收集资料，调查研究和分析问题的能力。也同时掌握资料的分析和收集，相关规范的选择，成果图的绘制以及设计文本的编制全过程，另外

7、让自己培养了独立思考问题和解决问题的能力，为以后的解决专业问题提供了很好的基础，让自己更自信去承担。2文献综述2.1国外发展情况第一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 继创造出来的。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。 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

8、简单、制 造容易、工作可靠、维护方便，体积和高度较小等优点。至今仍然被广泛应用于 破碎坚硬、中硬、软质矿石和各种物料，如各种矿石、溶剂、炉渣、建筑石料、 大理石等。 通常使用的颚式破碎机的破碎机为 46，而小型颚式破碎机有时可达到 10. 大、中型破碎机的给料力度可达 10002000mm，其产品粒度可达 20250mm， 小型破碎机和新型细碎用颚式破碎机所得产品可以更细一些。 颚式破碎机即可用 于粗碎作业，也可用于中、细作业。特别是被用于井下破碎作业和中、小型移动 式破碎装置。 锤式破碎机的设 计 简单、工作可靠和能破碎坚硬物料等优点而被广泛应用于选矿、建筑材料、硅酸 盐和陶瓷等工业部门。

9、到 20 世纪 80 年代，每小时破碎 800 吨物料的大型颚式破碎机的给料粒度 已达 1800 毫米左右 2.2国内发展情况 我国可逆式锤式破碎机在20世纪70年代以前发展缓慢，近30多年来才有了较大发展，并形成了通用型中碎和细碎系列，煤用中碎和细碎系列，有10多种规格。不可逆式锤式破碎机一般用于中碎，可逆式锤式破碎机一般用于细碎。此外，还有将粒度为1100mm的石灰石等物料一次破碎到20mm以下的一段可逆式锤式破碎机3。近十几年，主要用于碎煤的环锤式破碎机也得到了发展，这是一种结构较为先进的新式破碎机，有10多种规格2.3国内外现今发展程度综述从上个世纪60年代德国克虏伯公司生产出第一台液

10、压破碎机以来，破碎锤经历了四十多年的发展，破碎锤已经从当初结构复杂、功能单一的形式发展到现在的产品多样化、功能多样化。具体可以归纳为以下几个方面的新发展： (1)破碎锤的结构形式多样化。现在市场上有纯液压静压驱动型破碎锤、气液联合型破碎锤和氮气爆炸式碎锤，可以根据需要选择合适的型号；从与承载机 的装配上看，有侧板装配形式和箱体式装配形式两种，侧板式装配形式破碎锤附加功能一般较箱体形式的要少，且冲击能档次一般是中小型，大冲击能的破碎锤现在一般采用箱体式结构，因为箱体式结构便于采取隔音措施，以减小大冲击能破碎锤工作时的噪声。 (2)产品系列化。根据工作对象的不同，可以选用同一系列不同型号的破碎锤。

11、对于小块、硬度较低的岩石选川冲击能小的破碎锤，而对于大块、硬度高的岩石选用冲击能大的破碎锤，这样就可以充分发挥系统的功能，提高能量的利用效率；当然，对于不同的工作对象，还可以选用不同零部件，如对于硬度不同、韧性不同的破碎对象，可以选用不同的钎杆，来达到有效破碎的目的。世界上比较有影响的几家破碎设备生产厂家如克虏伯、Rammer公司、日本古河、卡特彼勒等，他们都是对某一种结构形式的破碎锤进行系列化生产，多的一种系列有十几种型号。 (3)功能多样化、结构柔性化。这一点是破碎锤近来最显著的变化。现在的破碎锤为了使用现代施工要求，已经从功能单一的破碎设备发展到具有多种附加功能的多功能破碎设备。除了具备

12、破碎功能外，对于大型的破碎锤可以利用其安装外壳实行简单的搬移功能，从而方便了本身的作业；有些破碎锤同时具备陆上和水下作业功能；有些破碎锤具有噪声和粉尘控制功能，成为典型的环保型产品；有的具有自动润滑功能；有的具有防空打功能，从而具备了很高的可靠性。现代破碎锤功能的多样化，正是通过其结构配置的柔性化来实现的。以上多种附加功能，都可以通过选购相应的功能装置来进行配置，因而使破碎锤在功能上也具有了很大的柔性。 (4)智能化。随着液压技术、电子技术、控制技术在工程机械上的不断应用和发展，破碎锤也向着智能化方向发展。通过液压控制技术和电子控制技术，破碎锤能够根据作业对象的不同，自动调节冲击能和冲击频率。

13、破碎锤实现自动调频调能是破碎锤技术上的一个重大突破，也是破碎锤性能提升和发展的重要方向。 (5)便捷的售后服务。任何产品生产出来后，最终都要走向市场，经受市场的严格检验。在信息化、网络化的服务型社会，产品的售后服务和技术支持是一个不可忽视的重要环节，完善的售后服务和可靠的技术支持电同样足提高产品竞争力的重要手段。国外的几家大公司在这方面都做得非常出色3拟解决问题及难题 3.1参数的确定PCH环锤式破碎机适用于中硬物料的中小规模一次性破碎场合的破碎设备，对抗压强度不大于140Mpa以下脆性物料进行破碎，其物料表面含水量是10%以下，含泥量极少条件下使用。3.2结构设计思路本次设计的是单转子、多排

14、锤、不可逆式锤式破碎机，型号为PCH-1216环锤式破碎机总体设计。环锤式破碎机由转子、机体、调节机构等主要部分组成。电动机通过弹性圈柱销联轴器直接驱动转子。转子部分由主轴、端板、隔板、锤销、环捶等主要零件组成。环捶吊挂在锤销上，锤销安装在端板和隔板上，端板和隔板用平键和螺母固定在主轴上。机体部分由上下机壳、破碎板、筛板、托板、反击板、衬板等主要零件组成。破碎板和筛板安装在托板上。托板的一端用轴悬挂在上机壳两侧的轴座上，另一端通过连接板与调节机构相连。衬板安装在机壳两侧的内壁上，用以保护机壳不受磨损。破碎板、筛板、反击板与转子形成破碎腔。调节机构部分由蜗杆、蜗轮、指针、间隙指示牌等主要零件组成

15、，用于调节并显示转子与筛板之间的间隙。 环锤式破碎机是一种带有环锤的冲击转子式破碎机。环捶不仅能随转子公转，还能饶锤销自转。物料进入破碎腔后，首先受到随转子高速旋转的环捶的冲击作用而破碎，被破碎的物料同时从环捶处获得动能，高速度地冲向破碎板，受到第二次破碎，然后落到筛板上，受环捶的挤压和磨剥进一步破碎，并透过筛孔排出。不能破碎的杂物进入金属收集器，而后定期清除。出料粒度的调节，是通过更换不同规格的筛板来实现的。转子与筛板之间的间隙，可根据需要通过调节机构进行调节。4研究方案的确定4.1整体布局性能特点： 1.进料口大,破碎腔高，适应物料硬度高、块度大，产品石粉少；2.物料悬空,破碎功耗小；3.

16、新颖锤头，冲击力大；4.锤轴安装可调，锤头寿命长；5.栅格尺寸可调，产品粒度可控，颗粒形状好；6.机箱可翻转，检修更方便；7.方柄螺栓，抗冲击、抗磨损；8.结构紧凑，机器刚性强；9.拼体结构,搬运、安装方便。工作原理： 环锤式碎煤机的主要工作部件为带有环锤的转子，转子由环锤轴和环锤等零件组成，电机带动转子部在破碎腔内高速旋转。需破碎的物料自上部给料口输送到机内，受高速旋转运动环锤的打击、及物料间相互碰撞、挤压、研磨作用而破碎。在转子部的下方，设有蓖板，破碎了的小于蓖板孔尺寸的物料粒度级别通过蓖板板排除， 大于蓖板孔尺寸的物料粒度继续受到环锤的打击，最后通过蓖板排除机外。4.2主要部件设计1.锤

17、头是主要工作零件，其设计主要是指结构的设计。因为锤头的形状、质量、材质与破碎机的生产能力有很大影响。尤其形状对质量的分布、材料的充分利用有很大的影响。关于锤头 的结构设计及相关改进在专题中有较详细的论述。总之，其形状、结构的设计，对于其工作能力，对整个机器的生产能力。以及经济性等各方面有深远的影响。锤头形状大体分轻型、中型、重型。本型号的锤式破碎机主要是设计中型的 锤头。其形状如图所示。2.并有相关的计算。 锤头材料的选择问题是很关键的问题。材料的选择取决于工作零件的工作状况和要求。因为破碎机要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳钢锻造或铸造，也可用高锰钢铸造。为了提高其耐磨性，采用高锰

18、低合金钢，有的在工作表面涂上一层硬质合金。有的采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰钢 锤头提高数倍。关于材料的选择问题，在专题部分：提高锤头的耐磨性研究中，有专门的论述。就不详细介绍了。总之，锤头材料的选择，不仅关系到 锤头的工作寿命，机器的生产能力、生产效率，还关系到各方面的经济性。2.通常轴的设计包括两个部分，一个是结构设计，一个是工作能力计算。后者主要是指强度计算。 主轴的结构设计根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造、工艺等方面的要求，合理确定出其结构和尺寸，轴的工作能力的计算不仅指轴的强度计算，还有刚度、稳定性等方面的计算，当然大多数情况下，只需要对轴的强度进行计算即可。因为其工作能力一般主要

19、取决于轴的强度。此时只做强度计算，以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应该进行刚度计算，防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴，还应该进行振动稳定性计算。以防止产生共振破坏。因此，对该破碎机的主轴来说，只需进行强度计算。轴的材料主要是碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。有的则直接用圆钢。碳素钢比合金钢低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛。最常用的是45号钢。零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后，轴的形状便大体确定了，因为对该主轴来说，其安装顺序为：先安装中间的转子部分

20、，然后放置在箱体上，再安装轴承端盖，接着是轴承、外轴承座。最后两端分别是带轮和飞轮。 各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关。在初步确定其直径的同时，还通常不知道支反力的作用点，不能确定其弯矩的大小及分布情况。因此还不能按轴上的所受的具体载荷及其引起的应力来确定主轴的直径。但是，在对其进行结构设计之前，通常能求出主轴的扭矩。所以，先按轴的扭矩初步估计所要的轴的直径。并记此时所求出的最小直径为mind。然后再按照主轴的装配方案和定位要求，从mind处逐一确定各轴段的直径的大小。另外 ，有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径，比如安装轴承的轴段，安装标准件的部位的轴段，都应取为相应的标准直径

21、及所选的配合的公差。 确定主轴的各段的长度，尽可能使其结构紧凑，同时还要保证，转子以及带轮、飞轮、轴承所需要的装配和调整的空间，也就是说，所确定的轴的各段长度，必须考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙。对于轴的结构必须满足： （1）主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置； （2）轴上的零件便于安装和拆卸、调整。（3） 轴应有良好的制造工艺性.3.轴承的内圈、外圈、滚动体，一般是用轴承铬钢制造的，热处理后，其硬度一般不低于HRC60。一般这些元件需要150度回火处理，所以其通常的工作温度不高于120度，此时，硬度不会下降.轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要

22、求，进行选择。因为该型号的破碎机，其转子的转速在740。所以主轴上轴承的转速很高，负荷很大，且工作时间很长，最主要的是，经过很长时间工作后，会因为锤头的不均匀磨损而产生不平衡附加作用力（当锤头的不均匀磨损严重时，此力就成为总负荷中的主要部分）。轴承间距大，轴会产生挠曲，此外，轴承的中心也难保证同心，因此选用调心滚子轴承。轴承在实际工作时，工作前后的温差大，为了适应轴和外壳不同热膨胀的影响，防止轴承卡死。可以使一端的轴承轴向固定（比如用圆螺母）另一端使之可以轴向位移。这样，轴承在内外圈的轴向相对位置有不大的变化时，仍然可以正常工作。也可以使外圆与座孔配合较松，以保证外圆相对于座孔能做轴向窜动。为

23、了便于轴承在主轴上的安装和拆卸，必须考虑到轴承座有剖分面，这样就不必考虑沿轴向安装和拆卸轴承部件，优先选用内外圈可分离的轴承了。4.3方案比较为了使锤式破碎机转子在运转中存储一定的动能，避免在大块物料时，吹头的速度损失不致过大和减小电动机的尖峰负荷，在主轴的一端应该配置液力耦合器或者采用带轮与电动机相连。本次设计共考虑了三次传动方案，即：1主轴采用飞轮与电动机相连。2主轴的一端采用V带轮与电动机相连；3主轴的一端采用液力耦合器与电机相连；比较三种方法：1飞轮传动：结构紧凑，寿命长，成本高，传动平稳。2.V带传动：过载保护，吸振，成本底，结构不紧凑，3.液力耦合器传动：液力耦合器(见图)的泵轮和

24、涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上,涡轮装在输出轴上。动力机（内燃机、电动机等）带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。它的输出扭矩等于输入扭矩减去摩擦力矩，所以它的输出扭矩恒小于输入扭矩。液力耦合器输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间不存在刚性联接。液力耦合器的特点是：能消除冲击和振动；输出转速低于输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加;过载保护性能和起动性能好,载荷过大而停转时输入轴仍可

25、转动,不致造成动力机的损坏;当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近于输入轴的转速。液力耦合器的传动效率等于输出轴转速乘以输出扭矩（输出功率）与输入轴转速乘以输入扭矩（输入功率）之比。一般液力耦合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率。综合继续哈中和上述综合上述三种传动方案和以提供的原始数据和工作条件，选定液力耦合器这种方案较合适。5进度安排：（设计或论文各阶段的要求，时间安排）：2.24-3.7：调查研究，阅读文献，毕业设计实习，收集资料，拟定技术路线，整理资料， 完成开题报告，完成外文资料的翻译等；3.7-3.28 ：拟定各部分方案， PCH-1216环锤式破碎机结构分析及总体总装

26、配图设计； 3.28-4. 25 ：PCH-1216环锤式破碎机总体结构装配图草图设计； 4.25-5.23 ：完成关键零部件的设计，计算及结构绘制，绘制完整的装配图、零件图；5.23-5.30：整理毕业论文,装订毕业设计说明书，完成并提交毕业设计全部设计内容；5.30-6.6 ： 准备毕业设计答辩；根据审核意见，修改、完善毕业设计内容，毕业设计全部内容刻成光盘；6.9-6.13 ： 参加毕业设计答辩；提交毕业设计全部设计内容和光盘。6.16-6.20 ：成绩评定6参考文献 l Liao Hanyuan, Jian yi, Niu Guohui. Jaw Crusher. Beijing: M

27、echanicalIndustry Press. (1998), pp.l-3(in Chinese)2 Simmetrix, Simmetrix Inc., 10 HalfmoonExecutive Park Drive, Clifton Park, NY 120653 Tiger Studios, Tong Heting. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 Kinematicsimulation and dynamic analysis. Beijing: Peoples Posts andTelecommunications Press .2009(in Chinese

28、)4 A. Noon, G.F.M. Hoek, W.F. Bronsvoort, Integrated part and assemblymodeling, Comput. Aided Des. 34 (2002), pp.899 912(in Chinese)5 Powder Technology. Accepted date: 10 January 2014.Jihoe Kwon, Heechan Ch 6 周恩浦主编 粉碎机械的理论与应用 中南大学出版社 2004.10 7 张国旺 环式破碎机主要参数设计的讨论 中南工业大学报 第20卷第2期 1989.4 8 吴宗泽主编 机械设计实用手册（第二版） 化学工业出版社 2003.10 9 周恩浦.矿山机械M.冶金工业出版社，1979. 10 郎宝贤，破碎机冶金工业出版社， 11 濮良贵，纪名刚机械设计 12 王之煦，许杏根.机械设计手册.北京：机械工业出版社， 13 刘鸿文.材料力学. 北京：高等教出版社， 14 章日晋. 机械零件的结构设计.北京：高等教育出版社， 15 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社，2002.