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反擊式破碎機轉子設計
摘 要
本設計為規(guī)格反擊式破碎機的設計，主要研究內(nèi)容：轉子的機構設計；板錘的結構設計；板錘的固定方法。
本設計由轉子型號入手，參考PF1007反擊式破碎機的相關參數(shù)，初步確定轉子的轉速，從而確定線速度、板錘大小、數(shù)量等相關數(shù)據(jù)。在保證生產(chǎn)率和破碎粒度的前提下完成總體結構的設計，然后根據(jù)總體結構，從而確定本設計的破碎機各個主要零部件的設計。
在主要零部件的設計中，主要包括帶輪的設計計算、軸的結構設計、軸承的選擇、轉子部件的設計計算、板錘的結構和固定、破碎腔的設計和反擊裝置的設計計算等，其中最重要的就是轉子部件的設計和板錘的設計及固定方法。為了增加轉子的剛度，轉子體采用ZG340材料，并整體鑄造。板錘采用螺栓固定，并使用新型材質(zhì)以提高其的耐磨性和利用率。最后介紹了反擊式破碎機的安裝、檢修與保養(yǎng)，這對提高其使用壽命至關重要。
本設計整體在PF1007型號的反擊式破碎機基礎上更進一步提高了其破碎性能，結構簡單、重量輕、外形尺寸小、設備費用低、運轉安全、操作方便、便于維修和管理。
關鍵詞：反擊式破碎機，研究內(nèi)容，結構，計算
CRUSHER ROTOR DESIGN
ABSTRACT
The specification of the design is impact crusher design, and it mainly contents: the institutional design of the rotor; plate hammer structural design; plate fixation hammer.
The design starts from the specifications of the rotor, and it references the relevant parameters of PF1007 crusher. Initially it sets the rotor speed, so that I can design the board hammer size, number and other relevant data with the rotor speed. Productivity and size of the crushed materials should be ensured before the overall structure of the design finished, according to the whole structure, I could determine the design of all the major components of the design .
The design of the main components includes pulley design calculation, the structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the rotor components, board structure and a fixed hammer, crushing chamber design and the design of computing counter devices and so on. One of the most important part is the rotor design and board design and the fixed method of hammer. In order to increase the stiffness of the rotor, the rotor body is combined with ZG340 material, and it casts with the whole body. Board hammer is fixed with bolts, and use of new materials could enhance their wear resistance and utilization. Finally, I illustrate the installation, repair and maintenance of impact crusher, which is essential to improve their life.
The overall design further improves its crush performance which is based on the impact crusher of the PF1007 model. Moreover, it exits advantages such as simple structure, light weight, small dimensions, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy maintenance and management .
KEY WORDS：Impact Crusher, content, structure, calculation
III
目 錄
前 言 I
第1章 反擊式破碎機的介紹 1
§1.1 反擊式破碎機的構造 1
§1.1.1 ISP系列細碎反擊式破碎機 1
§1.1.2 PF系列反擊式破碎機 1
§1.1.3 PFY系列硬巖反擊式破碎機 1
§1.1.4 PFQ型渦旋強力反擊式破碎機 2
§1.2 反擊式破碎機的工作原理 2
§1.2.1 反擊式破碎機的工作原理 2
§1.2.2 反擊式破碎機的特點 2
§1.2.3 反擊式破碎機的性能 3
§1.2.4 反擊式破碎機的破碎機理 3
第2章 反擊式破碎機總體結構設計 5
§2.1 反擊式破碎機設計要求 5
§2.1.1 設計參數(shù) 5
§2.1.2 主要研究內(nèi)容 5
§2.2 破碎機的主要工作參數(shù)的確定 5
§2.2.1 轉子的轉速 5
§2.2.2 板錘數(shù)目和生產(chǎn)率 5
§2.2.3 電動機的選擇 7
第3章 破碎機主要零部件的設計及計算 8
§3.1 傳動部件的設計及計算 8
§3.1.1 V帶及帶輪的設計計算 8
§3.1.2 軸的結構設計 11
§3.1.3 鍵的選擇及校核 13
§3.1.4 軸承的選擇 13
§3.2 轉子部件的設計計算 16
§3.2.1 轉子的結構設計 16
§3.2.2 板錘的結構設計及作用 17
§3.3 反擊式破碎機破碎腔設計 20
§3.3.1 反擊板的結構設計與安裝 20
§3.3.2 破碎腔的結構參數(shù) 22
§3.4 其他裝置的設計計算 25
§3.4.1 轉子、軸的強度計算 25
§3.4.2 反擊裝置的自身重力的確定 28
第4章 反擊式破碎機的安裝、檢修與保養(yǎng) 30
§4.1 反擊式破碎機的安裝與調(diào)試 30
§4.1.1 反擊式破碎機的安裝 30
§4.1.2 反擊式破碎機的調(diào)試 30
§4.2 反擊式破碎機的保養(yǎng)、故障排除 31
§4.2.1 反擊式破碎機的保養(yǎng) 31
§4.2.2 故障檢查和消除方法 32
第5章 結論 33
參考文獻 34
致 謝 36
I
河南科技大學畢業(yè)論文
前 言
我國在五十年代末已有反擊式破碎機問世，在八十年代之前，國產(chǎn)的反擊式破碎機局限于處理煤和石灰石之類中硬物料。直到八十年代末原上海建設機器廠方引進KHD型硬巖反擊式破碎機，填補國內(nèi)空白。但落后國外二十多年。國產(chǎn)的硬巖反擊式破碎機，開始時其核心零件板錘依賴進口，國產(chǎn)化板錘在“八五”期間列為部級科研攻關項目，項目成功之后，國產(chǎn)板錘不僅取代進口，而且已大量出口歐美、日本等國。耐磨材料的突破，使硬巖反擊式破碎機如虎添翼，僅僅上海建設路橋機械設備有限公司為例：十年間，硬巖反擊式破碎機銷售增長15倍。出口增長 10倍，為我國的基本建設工程作貢獻。例如：交通部為提高我國公路建設質(zhì)量，曾提出路面混凝土石料破碎站的科研項目，并列入國家“八五”攻關項目。該項目的試制設備在東北某工地使用中失敗。而用戶改用硬巖反擊式破碎機后生產(chǎn)石料，完全符合高速公路防滑路面混凝土要求。于是硬巖反擊式破碎機聲譽大振。遼寧省交通廳曾把擁有這種設備，作為投標承接公路建設的必備條件。據(jù)統(tǒng)計，在全國各省市的公路建設中都已采用硬巖反擊式破碎機作為路面石料備制設備，來破碎抗壓強度達300MPa的玄武巖、安山巖等堅硬物料，并達到19.6mm以下的級配石料。其針片狀百分比含量小于10％。目前有400多臺在各地使用中，不僅解決了高速公路建設中的一個難題，而且也擋住了進口，作為硬巖反擊式破碎機的主導制造企業(yè)，上海建設路橋公司也從中得到發(fā)展，硬巖反擊式破碎機已有三個系列幾十個規(guī)格。
隨著改革開放政策帶來的國民經(jīng)濟發(fā)展，市場需求推動著反擊式破碎機的發(fā)展。然而這種發(fā)展是在仿照和引進國外技術中進行。雖然，也滿足市場需求，但是缺少自主的創(chuàng)造性，而市場經(jīng)濟帶來的“急功近利”的負面影響，對破碎理論的研究和對破碎機的實驗近年來兩者都非常缺乏，沒有理論和實驗指導產(chǎn)品開發(fā)，只能不斷地模仿國外設計，往往知其然不知所以然。假如國內(nèi)有關大學，科研院所和企業(yè)，能實現(xiàn)良好的“產(chǎn)學研”三結合，在理論研究和實驗工作上多下些功夫，一定能使我國的反擊式破碎機達到一個新的水平。
第1章 反擊式破碎機的介紹
§1.1 反擊式破碎機的構造
對于反擊式破碎機，轉子系統(tǒng)的設計是比較重要的一個環(huán)節(jié)，通過合理的配比以達到理想的破碎效率。
§1.1.1 ISP系列細碎反擊式破碎機
其是一種新型高效反擊細碎機。它可用于第二、三級中、細碎作業(yè)，在加工抗壓強度小于150MPa的物料時，最大進料400mm，當加工抗壓強度大于150MPa的物料時，最大進料200mm。產(chǎn)品廣泛用于水電、高速公路、城市建筑等行業(yè)。
§1.1.2 PF系列反擊式破碎機
（1）PF-I型系列反擊式破碎機系列適應于硬巖破碎，其典型花崗巖出料粒度≤40mm占90%。該機能處理邊長100～500毫米以下物料，其抗壓強度最高可達350兆帕，具有破碎比大，破碎后物料呈立方體顆粒等優(yōu)點。
（2）PF-II型系列反擊式破碎機系列適應于中硬物料破碎，其典型花崗巖出料粒度≤25mm占85%。如水泥廠的石灰石破碎。具有生產(chǎn)能力大，出料粒度小的優(yōu)點。
（3）PF-III型系列反擊式破碎機系列適應于混凝土破碎，其典型花崗巖出料粒度≤30mm占85%。具有進料規(guī)格大，處理能力高等優(yōu)點。
§1.1.3 PFY系列硬巖反擊式破碎機
其是針對抗壓強度大于300MPa，莫氏硬度大于6級的石料而設計的系列機種。該機種在設計中巧妙地利用了破碎過程中的力學特性，使用世界上最著名的設計、分析軟件，運用當今最先進的計算技術，集國內(nèi)優(yōu)化設計、高性能材料、精確制造于一體，是目前國內(nèi)外較先進的新機種。該機種轉子轉動慣量大、錘頭及耐磨襯板使用壽命長、產(chǎn)量高、成品物料呈多棱體形狀。全部型號都配置有液壓開啟、反擊架退讓裝置，大型號配置有錘頭起吊裝置。
§1.1.4 PFQ型渦旋強力反擊式破碎機
其是在引進德國、奧地利等國外先進機型的基礎上，開發(fā)研制的一系列新型高效反擊式破碎機。它適用于最大入料粒度不超過500毫米，抗壓強度不超過250Mpa的各種物料的粗、中、細碎作業(yè)。具有結構獨物、操作簡單、高效節(jié)能、產(chǎn)品形狀呈立方體、排料粒度大小可調(diào)、可選擇破碎、簡化破碎流程、減少投資等特點。廣泛用于水電、高速公路人工砂石料破碎等行業(yè)。在結構上設計有獨特渦旋破碎腔和P、S、T三段破碎區(qū)，轉子體采用無鍵錐套連接，高效耐磨板錘，插入安裝形式，傾斜軸承座，獨特的齒形反擊襯板，機架多方位開門，絲杠或液壓開啟裝置使更換易損件、檢修更加方便。
§1.2 反擊式破碎機的工作原理
§1.2.1 反擊式破碎機的工作原理
反擊式破碎機利用高速旋轉的轉子上的板錘，對送入破碎腔內(nèi)的物料產(chǎn)生高速沖擊而破碎，且使已破碎的物料沿切線方向以高速拋向破碎腔另一端的反擊板，再次被破碎，然后又從反擊板反彈到板錘，繼續(xù)重復上述過程。在往返途中，物料間還有互相碰擊作用。由于物料受到板錘的打擊、與反擊板的沖擊以及物料相互之間的碰撞，物料不斷產(chǎn)生裂縫，松散而致粉碎。當物料粒度小于反擊板與板錘之間的縫隙時，就被卸出。
§1.2.2 反擊式破碎機的特點
（1）轉子的背板能承受轉子極高的轉動慣量和錘頭的沖擊破碎力。
（2）本機經(jīng)優(yōu)化設計成低轉速、多破碎腔沖擊型破碎機，其線速度較一般反擊破降低 20%-25% ，以低能耗獲得高的生產(chǎn)能力。
（3）本機具有三級破碎以及整形的功能，因而破碎比大，產(chǎn)品形狀呈立方體，可選擇性破碎等優(yōu)點。
（4）合理的板錘結構，具有裝卸快、多換位等優(yōu)點，可大縮短換板錘的時間。
（5）以新的制造技術，研制成功一種高耐磨性、高韌性的鉻、鉬、釩合金材質(zhì)，解決了硬物料的破碎性難題。大大提高了板錘的使用壽命。
（6）獨特的反擊齒板、無鍵聯(lián)接。
（7）PFY1315 硬巖反擊破配有多功能液壓站，具有液壓高速排料間隙，反擊板穩(wěn)定減振以及機體自動開啟等多功能。
§1.2.3 反擊式破碎機的性能
（1）多腔均勻破碎，適宜破碎硬巖；
（2）低矮的大進料口，便于生產(chǎn)線布置和增大進料尺寸；
（3）新型耐磨材料使板錘、反擊板和襯板使用壽命更長；
（4）高鉻板錘、獨特的反擊襯板,尤其適用于硬巖破碎、高效節(jié)能；
（5）硬巖破碎、高效節(jié)能；
( 6 ) 均整板結構使排料更呈小粒徑和立方體形，無內(nèi)紋；
( 7 ) 產(chǎn)品形狀呈立方體，排料粒度大小可調(diào)；
( 8 ) 簡化破碎流程；
( 9 ) 全液壓開啟，便于維修及更換易損件。
§1.2.4 反擊式破碎機的破碎機理
（1）自由沖擊破碎。
物料進入破碎腔內(nèi)受到高速板錘的沖擊以及物料之間的相互沖擊，同時還有板錘與物料的摩擦。使物料在腔內(nèi)在自由狀態(tài)下沿其脆弱面破碎。反擊式破碎機，產(chǎn)生粉塵也是料塊群在空間撞擊產(chǎn)生的。
（2）反擊破碎。
受高速旋轉的轉子上的板錘的沖擊作用，使物料獲得很高的運動速度，然后撞擊到反擊板上，使物料得到進一步的破碎。從反擊板上反彈回來的物料流向是由反擊板曲線所決定。
（3）銑削破碎。
物料進入板錘破碎區(qū)間，大塊物料被高速旋轉的板錘一塊一塊銑削破碎并拋出。另外經(jīng)上述兩種破碎作用還未破碎大于出料口尺寸的物料，在出料口處也被高速旋轉的板錘銑削破碎。
上述三種破碎方式，以自由沖擊破碎為主導。
第2章 反擊式破碎機總體結構設計
§2.1 反擊式破碎機設計要求
§2.1.1 設計參數(shù)
轉子規(guī)格： 1000* 700mm；破碎物料：石灰石； 最大給料粒度：250mm；工作條件：連續(xù)；出料粒度：不大于30mm。
§2.1.2 主要研究內(nèi)容
（1）轉子結構設計。
（2）板錘的結構設計。
（3）板錘的固定方法。
§2.2 破碎機的主要工作參數(shù)的確定
§2.2.1 轉子的轉速
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決定性作用，時間證明，隨著圓周速度提高，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，但隨著轉速的增加功率消耗也增加，板錘磨損也加快。
根據(jù)標準及綜合考慮之后取轉子轉速為680，由此可計算轉子的圓周速度V為：
V===35.58m/s （2-1）
式中：D—轉子直徑，m；
n—轉子轉速，m/s。
根據(jù)計算，可取轉子的圓周速度為35m/s。
§2.2.2 板錘數(shù)目和生產(chǎn)率
（1）板錘數(shù)目與轉子的直徑有關，轉子直徑越小，板錘數(shù)目越少。通常轉子直徑為1m時可取板錘數(shù)目為三個或四個。由以下公式可以求得此設計的板錘數(shù)目n為：
==2.86 （2-2）
式中：n—轉子轉速，m/s；
h—板錘高度，m；
H—物料下落高度，m；
g—重力加速度，m/s；
—板錘高度，m；
—板錘座厚度，m；
D—轉子直徑，m；
n—轉子轉速，r/min。
（2）反擊式破碎機的生產(chǎn)能力與轉子的轉速有噶un，又與轉子表面同板錘側面所形成的空間有關，則其產(chǎn)量Q的計算公式為：
Q=60(h+e)Ldznkρ
= （2-3）
式中：e—板錘與反擊板之間最小間隙，m；
L—轉子長，m；
d—最大排料粒度，m；
z—板錘數(shù)目；
k—安全系數(shù)；
ρ—石灰石密度，g/。
則由經(jīng)驗公式可球的破碎率P0為：
==37.63kw （2-4）
式中：Q—產(chǎn)量，t/h；
g—重力加速度，m/s；
v—轉子的圓周速度。
§2.2.3 電動機的選擇
由手冊查得帶傳動的傳遞效率為0.96，滾動軸承的傳遞效率為0.98，由此可計算出電動機的輸出功率P為：
（2-5）
式中：—破碎率，kw；
—帶輪的傳遞效率；
—滾動軸承的傳遞效率。
由輸出功率可選擇Y225M-4型電動機，其額定功率為45kw，額定轉速為1480r/min。
第3章 破碎機主要零部件的設計及計算
§3.1 傳動部件的設計及計算
§3.1.1 V帶及帶輪的設計計算
（1） 求計算功率
查表1得； 故
=P=1.4 （3-1）
（2） 選擇V帶的類型
根據(jù)=63，n=1480r/min，查出此坐標點位于D區(qū)，所以，選用D型V帶進行計算。
（3） 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速V
a. 初選小帶輪的直徑，由表3-2參照得，取小帶輪的基準直徑=355mm。
b. 驗算帶速V
（3-2）
因為5
（8） 計算壓軸力
壓軸力的最小值為
（3-12）
（9） 帶輪結構設計
圖 3-1 小帶輪
詳見2#大帶輪，2#小帶輪圖紙。
§3.1.2 軸的結構設計
（1） 根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置以及裝配方案按照裝配圖所示，詳見0#裝配圖。
（2） 選擇軸的合適材料
軸的材料應滿足足夠的強度及剛度，并滿足耐磨，腐蝕性等方面的要求。常見的是碳素鋼和合金鋼，因碳素鋼價格低廉，對應力集中的敏感性較低，且通過熱處理，可改善其綜合機械性能，所以選用碳素鋼，45鋼，鋼軸的毛坯選用鍛件。
（3） 確定軸的基本直徑和各段長度
Ⅶ Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
圖 3-2 主軸
a. 軸Ⅰ-Ⅱ段
由大帶輪的計算可得直徑dⅠ-Ⅱ=130mm，取此處圓角為R2，根據(jù)帶輪寬度，最終取LⅠ-Ⅱ=165mm。
b. 軸Ⅱ-Ⅲ段
由圓角可取dⅡ-Ⅲ=135mm，根據(jù)總體布局，以便軸承座安裝緊湊，所以取LⅡ-Ⅲ=238mm。
c．軸Ⅲ-Ⅳ段
同理，由圓角R2取dⅢ-Ⅳ=140mm，則根據(jù)所選軸承的規(guī)格從而確定LⅢ-Ⅳ=78mm。
d．軸Ⅳ-Ⅴ
取此處圓角為R3，所以dⅣ-Ⅴ=155mm，再考慮箱體厚度以及布局要求之后，取LⅣ-Ⅴ=206mm。
e．軸Ⅴ-Ⅵ段
用套筒定位，由其厚度可取直徑dⅤ-Ⅵ=172mm，根據(jù)箱體尺寸，取LⅤ-Ⅵ=210mm。
f. 軸Ⅵ-Ⅶ段
由轉子長度L=700，最終確定LⅥ-Ⅶ=140mm，其界面為200的正方形。
各段長度均按照計算給出，詳見2#主軸CAD圖。
（4） 軸的周向固定
軸上零件的周向固定方法常用的有鍵，花鍵和銷連接及過盈連接和成形連接。
滾動軸承的周向固定用過盈配合固定，轉字體因其質(zhì)量大，傳動負荷大，轉動慣量大，在鍵連接時，加工精度要求高，大大削弱軸的強度，這就需要增大軸徑，這與成形連接相比，顯然成形連接加工會更方便。
對于成形連接，在軸徑不變時，能夠增大軸的強度，所以選用軸連接轉子周向固定。
§3.1.3 鍵的選擇及校核
（1） 鍵的選擇
鍵已標準化，設計時需要先根據(jù)工作要求和軸徑上鍵的類型以及尺寸來選擇鍵，然后再進行強度校核，
鍵的材料按標準規(guī)定采用抗拉強度的鋼，常用45鋼。根據(jù)破碎機的工作條件：高速變載，受各種方向的沖擊等條件，選擇平鍵連接，即普通圓頭A型。
（2） 鍵的校核
根據(jù)軸的直徑d=130mm來選擇鍵的型號：
帶輪軸段d=130,所以鍵的工作長度為：
（3-13）
鍵的接觸高度：
（3-14）
傳遞轉矩為：
（3-15）
由文獻查得鍵的靜聯(lián)接時的擠壓的許用應力[p]=30MPa,
對平鍵的校核鍵或鍵槽工作面的擠壓力：
（3-16）
式中：T—轉矩，；
D—軸的直徑，mm；
k—為鍵與輪轂的接觸高度，mm；
l—為鍵的工作高度，mm。
鍵的剪切力：
（3-17）
可以得出鍵的強度足夠。
§3.1.4 軸承的選擇
為了保證反擊式破碎機的正常運行，不僅軸承的制造質(zhì)量良好，而且破碎機的設計必須合理，軸承的裝配和使用必須規(guī)范。軸承的選擇遂于破碎機的正常運轉十分重要。
（1） 軸承類型的選擇
反擊式破碎機長期在惡劣條件下工作，轉子軸承很易損壞，所以正確選擇轉子軸承是提高軸承壽命的關鍵。
由于調(diào)心滾子軸承具有承載能力強，調(diào)節(jié)性能好的優(yōu)點，所以國內(nèi)外多選用這種其作為反擊式破碎機轉子軸承。
大多數(shù)滾子軸承的選用計算，主要是防止在預期壽命內(nèi)發(fā)生解除疲勞破壞，但在實際選用軸承時，其工作環(huán)境不可能像規(guī)定基本額定動載荷那樣理想化（基本額定壽命，可靠度90%，空載條件，載荷大小方向恒定），這些差異就要在壽命計算過程中分別注意。故綜合考慮之后最終選用調(diào)心滾子軸承。
（2） 軸承代號的選擇
根據(jù)安裝軸承段的軸徑為140mm，以及軸承長度及安裝考慮，最終選擇圓柱孔調(diào)心滾子軸承，代號為22228C/W33。其基本尺寸如下：
D=250mm，B=68
（3） 軸承的校核
由設計轉子的總重量為20070N，現(xiàn)設計軸承的壽命為30000h。則由軸承壽命公式：
（3-18）
式中：C—基本額定動載荷，N；
P—當量動載荷，N；
—軸承壽命指數(shù)。10/3。
有上式可以推得：
即當量動載荷P為：
P=74408.96N>20070N,故合適。
（4） 軸承的固定
安裝軸承室要保證軸承的徑向和周向的固定，對于溫度較大而軸較長時，還能使軸自由膨脹。
a. 軸承的周向固定
軸承的內(nèi)圈與軸徑采用過盈配合，外圈與軸承座采用過度和間隙配合。
b. 軸承軸向固定
采用凸臺加軸承蓋固定，適用于高速旋轉的軸，且承受大的軸向力。
c. 支撐的結構形式
方案一：軸承內(nèi)圈加軸間，軸承外圈用軸承蓋兩端單向固定，此結構簡單，適用于溫度變化不大而跨度<300的場合。
方案二：一端固定一段游動，適用于軸，且溫度變化較大的軸，固定端內(nèi)外圈均雙向固定，游動端軸承內(nèi)外圈不可分離時，內(nèi)圈雙向固定，外圈游動。
通過比較，選用方案二比較合適。
（5） 軸承的預緊
原理：安裝時用某種方法在軸承各配件之間產(chǎn)生并保持某一軸向力，消除側向游隙，使之產(chǎn)生初變形，承載后，內(nèi)外圈的徑向軸向相對位移量大大地減小，目的是提高軸承的旋轉精度。
（6） 軸承的潤滑與密封
潤滑的目的在于降低摩擦阻力，改善散熱條件，降低接觸應力，吸振防銹。潤滑劑采用潤滑油，采用滴油潤滑，密封裝置為毛氈油封。
§3.2 轉子部件的設計計算
反擊式破碎機轉子由主軸、轉盤、板錘、板錘緊固裝置等組成。有采用整體鑄鋼結構轉子；有采用厚鋼板或鑄鋼板做成的圓盤疊合而成的轉子；也有用鋼板焊接的空心轉子，入上海建設路橋機械設備有限公司生產(chǎn)的PF系列反擊式破碎機大多數(shù)是焊接結構轉子。
轉子質(zhì)量應盡量集中在外緣，增加轉動慣量。主軸與轉子使用緊定脹套脹緊，無鍵連接，這樣拆裝方便，并有過載保護作用。
§3.2.1 轉子的結構設計
反擊式破碎機與錘式破碎機不同，它是利用整個轉子質(zhì)量索產(chǎn)生的動能通過板錘沖擊破碎物料，而錘式破碎機僅僅靠錘頭產(chǎn)生的動能沖擊破碎物料。因此反擊式破碎機的轉子必須有足夠的質(zhì)量以適合破碎大塊物料的需要。若轉子質(zhì)量過小，降低破碎效果；若轉子質(zhì)量過大，則啟動困難。本設計，轉子采用整體的鑄鋼式結構，這種設計轉子慣量大，緊固耐用，便于安放板錘，能滿足工作的需要。
選用整體鑄鋼式結構的轉子，選擇標準為z310-570，強度和剛度都能滿足基本要求，但塑性及韌性相對較低，但可以滿足工作需要。規(guī)格選為。
轉子產(chǎn)生的動能不僅W不僅與M有關，而且也與轉子結構有關，與轉子角速度有關。即。若一定則與轉子轉動慣量有關。同樣M值由于r值不同可得到不同的轉動慣量J值，則產(chǎn)生不同的動能W值。由此告訴我們，在強度、剛度允許條件下，在轉子結構設計中，應盡量增加r值，從而可用較小的質(zhì)量產(chǎn)生較大的動能。所以不僅要照片那個是轉子質(zhì)量還要重視轉子結構設計。從加大破碎效果和減少板錘磨損的觀點看，需朝著著增加轉子質(zhì)量M，減少轉子速度方向發(fā)展。
圖 3-3 轉子
轉子的詳細結構見2#CAD轉子部裝圖。
§3.2.2 板錘的結構設計及作用
板錘，又稱打擊板，是反擊式破碎機中最容易磨損的工作零件，要比其他破碎機的磨損程度嚴重得多。板錘的磨損程度及壽命直接影響反擊式破碎機破碎效率以及其工作的連續(xù)性，所以選擇合適的板錘（形狀及材質(zhì)）至關重要。
（1） 板錘的材料
反擊式破碎機的板錘都是固定在轉子上的，它是破碎機的重要部件，要求安裝牢固，便于更換，并用抗沖擊性能良好的材料制造。
板錘是破碎機的易損件，因此它的耐磨性能或者說，它的使用壽命是非常關鍵的。早年都是采用高錳鋼材料，所以反擊式破碎機不能破碎硬巖?，F(xiàn)在已經(jīng)采用高鉻鑄鐵制造板錘，一種是KmTBCr26,另一種是KmTBCr20。前者打擊物料速度略低于后者，但使用壽命比Cr20的板錘高1/3以上。由于采用高鉻鑄鐵材料，反擊式破碎機可以破碎350MPa的各種物料。
國內(nèi)外各種型號破碎機板錘材料的選擇，有高錳鋼，中碳合金鋼，軸承鍛造剛，高鉻鑄鐵等等，綜合設計要求及國內(nèi)外同類型反擊式破碎機的設計，最終確定選擇本設計的板錘的材料為高鉻鑄鐵。
（2） 板錘的形狀
反擊式破碎機板錘的形狀多種多樣，常見的有長條形、I形、T形、S形和斧形等，板錘形狀的選擇遵循的原則是：易于制造和緊固，能夠增加板錘的使用壽命。
基于上述原則，我提出兩套方案：
方案一 方案二
圖 3-4 板錘的形狀
方案一：采用“倒U”形板錘。
本方案采用“倒U”形板錘，如視圖所示，其左側為實體長條形，且打有螺栓孔，右側為一長條形立體槽，用于固定于板錘支座上。
方案二：采用“工”字形板錘
本方案采用“工”字形板錘，如視圖所示，板錘左右兩側都開有立體長條形槽，用于固定于板錘支座。
對比方案一、二，可以明顯看出區(qū)別在于左側開槽與打孔的不同，根據(jù)板錘的工作方向可以確定其主要工作面為左面，即板錘的左面為主要受力處，若將板錘選為“工”字形，則板錘上下相當于分體受力，故上下均受到相當大的沖擊力，而對于方案一，左側為一體設計，即上下里連為一體，即左側為一個面受打擊力，這樣受力相對于方案二就可靠得多了，所以綜合考慮之后選擇方案一為本次設計板錘的形狀。
板錘的詳細圖樣參照3#CAD圖紙。
（3） 板錘在轉子上的緊固方法
板錘在轉子上的緊固方法大致可分為以下幾種：
a. 螺栓緊固法。板錘借助于螺栓緊固于轉子的板錘座上。板錘座帶榫狀，可以利用榫口承受工作時的板錘的沖擊力，避免螺栓受剪，提高螺栓連接的可靠性。
b. 嵌入緊固法。板錘從側面插入轉子的溝槽中，為了防止軸向竄動，兩端用壓板定位。由于去掉了緊固螺栓，提高了板錘工作的可靠性。利用板錘回轉式產(chǎn)生的離心力與撞機破碎時的反力緊固自鎖，對轉子易受磨損處都制成可更換的結構形式，因此裝卸簡便，制作容易。
c. 楔塊緊固法。用楔塊塞入板錘與轉子間的相應槽孔內(nèi)，使之緊固。這種緊固方法安全可靠，更換簡便，維護也方便。
以上幾種緊固方法，以螺栓緊固法的板錘利用率較高，通?？蛇_50%左右，但是其更換費事，也不適合高沖擊載荷，故一般用規(guī)格小的破碎機。嵌入緊固法和楔塊緊固法雖然更換方便，工作較可靠，但其金屬利用率普遍較低。
本次設計轉子的規(guī)格為1000*700，為規(guī)格相對較小的破碎機，且進料粒度為250mm，所以綜合考慮之后選用螺栓緊固法。
螺栓的緊固方法詳見2#CAD轉子部裝圖。
（4） 板錘的壽命
對于板錘壽命的影響主要有材料，以及板錘的緊固方法，除此之外，板錘的個數(shù)對于板錘壽命的影響也是至關重要，因為板錘布置直接打擊在物料重心上的，而是斜碰撞，這與板錘周期打擊的時間差有關，為了減少板錘的磨損，轉子上的板錘數(shù)目不宜過多，適當?shù)迷黾影邋N的高度，并盡量地把給入物料中的粉料、泥土和水分預先篩除。
§3.3 反擊式破碎機破碎腔設計
§3.3.1 反擊板的結構設計與安裝
反擊板的作用是承受被板錘擊出的物料在其上沖擊破碎，將破碎后的物料重新彈回到破碎區(qū)，再次沖擊破碎。
（1）反擊板的材料
反擊板是僅次于板錘的易磨損件，承受較大的沖擊載荷。它的材質(zhì)一般用高錳鋼鑄造。也有用中碳鋼棒的。碎煤時，也可以用普通鋼板焊接起來。用高錳鋼鑄造的反擊板，根據(jù)對反擊式破碎機的使用調(diào)查，其壽命比較低。需要對反擊板的耐磨材料進行研究。
國外某些工廠采用耐磨塑料包扎打擊板，或?qū)⑹予傇诜磽舭宓陌疾壑校娼饘俦砻?，都是提高反擊板使用壽命。我國某化工廠，根據(jù)反擊板的磨損規(guī)律，按其各部分的磨損程度，采用部分分區(qū)安裝和更換，使用壽命提高一倍以上。
（2） 反擊板的形狀
除了反擊板的材質(zhì)方面能提高它的耐磨性外，反擊板的形狀也是值得注意的。
反擊板的形狀很多，主要有弧線形和折線形兩種，這兩種形狀各有其優(yōu)缺點，具體圖像見下圖。
方案一 方案二
圖 3-5 反擊板的形狀
如圖所示，方案一為弧線形反擊板，它能使物料由反擊不能彈出之后，在圓心形成激烈的相互擠壓而破碎，其效率較高。
如圖所示，方案二為折線形反擊板，其一部分物料沿切線垂直打向反擊板，破碎效果明顯，另一部分與反擊板有角度（不垂直），且產(chǎn)生滑動，這樣就延長這些物料在破碎腔的時間。
通過對二者的比較，最終選擇方案一為最終設計方案，因為相比方案二，方案一提高了破碎效率，且破碎效果較好，能夠達到本破碎機的破碎要求。
（3） 反擊板的懸掛裝置
反擊式破碎機反擊板懸掛裝置也是排料口調(diào)整裝置，同時又能起到保險作用，這種裝置有以下三種形式：
a. 拉桿自重式。破碎機工作時，反擊板借自重保持正常位置，當破碎腔有非破碎物時，反擊板被抬起，非破碎物排出后，又重新返回原位。其間隙大小可通過懸掛螺栓進行調(diào)整。
b. 拉桿彈簧式。反擊板在工作時的位置是通過彈簧的預壓力保持的，當非破碎物進入破碎腔時，可克服彈簧預壓力后，從破碎腔排出。彈簧采用螺旋式，也可采用組合式，后者可用較小的壓縮變形量獲得較大通過非破碎物間隙。
c. 液壓式。利用油壓裝置調(diào)節(jié)反擊板位置，同時也作為保險裝置。一般用于大型反擊式破碎機，與液壓啟閉機殼油缸共同使用一個油壓系統(tǒng)。
本設計規(guī)格為反擊式破碎機，屬中小型反擊式破碎機，對于其反擊板的懸掛裝置，綜合考慮經(jīng)濟及破碎要求，最終確定選擇拉桿自重式為反擊板的懸掛裝置。
（4） 過載時的安全保護
反擊板一端鉸接于機體上，另一端通過拉桿自由懸掛在機體上，拉桿上部通過球面墊圈下墊有錐面墊圈，最后通過大螺母掛起，可調(diào)節(jié)反擊板與轉子間隙，來改變產(chǎn)品粒度。
當進入大塊物料或不能破碎的物塊時，因反擊板受到較大壓力而使拉桿向后移開，使鐵塊等異物排出，從而保證了機器不受損壞，它在自身重力作用下，又恢復到原來位置，以此作為保險裝置。
反擊板的詳圖見0#總裝圖，3#反擊板CAD圖。
§3.3.2 破碎腔的結構參數(shù)
反擊式破碎機破碎腔是由進料板、兩級反擊板以及由導板卸載點到第二級反擊板排料口的圓弧所構成的空間組成的。它所包括的結構參數(shù)如圖所示：
圖 3-6 反擊式破碎機腔體
（1）給、排料口及給料導板傾角
給料口寬度；排料口尺寸：
反擊式破碎機物料是沿導板進入破碎腔，因此導板傾角就是一個重要參數(shù)。角應在45度到60度之間，這完全符合實際情況。角越大，物料沿導板下滑的速度越快；越小，物料沿導板下滑的速度越慢，甚至產(chǎn)生堆料現(xiàn)象。角大，破碎機高度增加；角小，破碎機高度降低。在其他條件允許的情況下，以取角小為宜。此外，選擇導板傾角還應考慮物料滑出導板與板錘相遇的關系；若物料滑出導板而板錘尚未來到；若物料尚未滑出導板而板錘剛好到位，又未與物料相遇。最好是物料滑出導板后同時與板錘相遇，此時破碎效果最好。
（2）導板卸載點及反擊板懸掛位置
導板卸載點角在30度至50度之間，一般角小，破碎機高度相對低一些，能降低機高和減輕機重。對移動式破碎機降低高度很有益。所以，在其他條件允許的情況下，還是以=30度最為適合。此外，角小還可以增加破碎腔圓弧長度。
反擊板懸掛點由圖中x和y尺寸確定，但y又與y0和進料口尺寸有關，最后又決定于和大小。
（3）破碎腔其他參數(shù)
角是板錘外圓切線，也就是物料沖向反擊板的運動方向與反擊板垂線之間的夾角，一般=2度左右。它是建立在以下觀點基礎上，即物料與反擊板的表面應是垂直沖撞，這樣破碎效果較好，襯板磨損又少，若=0度，即物料與反擊板垂直沖撞，這樣的反擊板曲線應該是一條漸開線，但漸開線又難制造，故反擊板的形式主要有折線和弧線兩種。
第一級反擊板的排料口處有一段反擊板的位置是由因為第二級反擊板排料口都偏向轉子水平中心線，故
對于第二級反擊板來說，應盡可能靠后，而且下端排料口接近轉子水平中心線，一般，盡量選擇較大值，這會增加細碎效果。第一級反擊板第三段與第二級反擊板之間相互位置是由r角確定，當和確定后，結合r角大小便可確定第二級反擊板第二段的位置，這樣第二級反擊板的位置也基本確定，從而最后完成反擊式破碎機破碎腔的設計。
（4）最后的參數(shù)
結合破碎機的破碎效率，以及綜合考慮各個角度的以及長度尺寸，最終確定破碎腔的尺寸為：
詳見0#反擊式破碎機總裝配圖。
§3.4 其他裝置的設計計算
§3.4.1 轉子、軸的強度計算
（1）軸上力、彎矩計算
由于作用在轉子軸上每一瞬間載荷大小不同，其作用持續(xù)時間短，僅為千分幾秒，故下面對軸的強度的計算僅供參考。
作用轉子軸上的力有：轉子重力、轉子外端的圓周力和板錘的不平衡力。
（3-19）
（3-20）
式中：—沖擊系數(shù)，粗碎=3.0；中碎=1.5；細碎=1.2；
n—轉子轉速，r/min；
r—轉子外端半徑，m；
P—電機功率，kw；
—軸承的摩擦阻力系數(shù)，取0.03；
—軸承滾柱滾動面的半徑，m。
轉子軸受力分析見下圖，圖中為轉子和轉子軸熱壓配合的端點，為軸承支點。
圖 3-7 主軸受力圖
作用在轉子軸上的彎矩為：
（3-21）
作用在轉子軸上的扭矩為：
（3-22）
作用在轉子軸上的當量彎矩為
（3-23）
已知當量彎矩后，既可計算轉子軸的幾何尺寸。計算結果是否符合破碎機的實際情況，須結合實際進一步驗證。
作用在軸承上的載荷可根據(jù)下述經(jīng)驗公式計算：
（3-24）
式中：—轉子所受重力，N。
軸承的使用壽命一般規(guī)定為30000h。
（2）轉子軸靜強度安全因數(shù)校核計算
對于直徑為d的圓軸，彎曲應力為：
（3-25）
扭轉切應力為：
（3-26）
將帶入下式，則軸的彎扭合成強度條件為：
（3-27）
式中：—軸的危險截面上所受的最大彎矩和最大扭矩，；
—分別為危險截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)，。
故滿足彎扭合成強度。
按照彎扭計算，則軸的法向應力為：
（3-28）
軸的扭轉切應力為：
(3-29)
則計算安全系數(shù)為：
(3-30)
所以該軸靜強度足夠。
§3.4.2 反擊裝置的自身重力的確定
設物料碰撞前速度為零物料與高速回轉板錘沖擊后，獲得了比板錘端點線速度更大的速度，根據(jù)碰撞理論，若假定物料快與板錘碰撞前的速度為零，則碰撞后物料獲得一定的速度。
若考慮物料塊與板錘產(chǎn)生斜碰撞，可取K>0.2~0.3，沖擊力作用點的位置可近似認為是在距離效率帶你處。
圖 3-8 物料破碎過程
根據(jù)反擊板的平衡條件，既可球的所需反擊板的沖擊力P為：
(3-31)
則所需反擊板的重力W為：
（3-32）
式中：P—沖擊力，N；
m—物料塊的質(zhì)量，kg；
u—沖擊后的物料塊的速度m/s；
t—沖擊時間，s；
v—轉子的圓周速度，m/s；
k—恢復系數(shù)，0
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