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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
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指導教師:
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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(zhuǎn)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(zhì)和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價低廉、運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(zhì)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(zhì)量,包括配套產(chǎn)品的質(zhì)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(jié)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(jié)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(zhuǎn)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(nèi)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(jié)果,考慮在轉(zhuǎn)子部件整體結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下,優(yōu)化方盤與錘板結(jié)構(gòu)。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(zhuǎn)子分析模型,通過分析得知在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子板錘在使用過程中的磨損,主要是由于轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子與礦石的碰撞過程進行動態(tài)仿真,對錘板進行了結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)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):72-74
[2] 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):13-15
[3] 郎寶賢,郎世平.國內(nèi)外破碎機的差距與發(fā)展趨勢.礦山機械,2004(9):71-74
[4] 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):21-24
[5] 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):36-41
[6] 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):101-103
[7] 趙麗梅,陳倫軍.反擊式破碎機轉(zhuǎn)子的動力學分析.礦山機械,2012(10):70-74
[8] 王慶,張以都,張海.基于動力學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):113-116
[9] 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):54-57
[10] 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):36-40
[12] 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):51-57
[13] 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):32-36
[14] 王洪平.提高反擊式破碎機性能的措施與實踐.磚瓦,201(1):20-24
[15] Vedat Deniz. A new size distribution model by t-family curves for comminution of limestones in an impact crusher. Advanced Powder Technology.2011:761-765
2 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(jié)構(gòu)組成及破碎原理
雙轉(zhuǎn)子反擊式破碎機的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。它由平行排列的兩個轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子反擊式破碎機的構(gòu)造圖
1—鏈幕;2、8—懸掛軸;3—機體;4—第一道轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子;12—第二道反擊板;
13、14—調(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)。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(cè)壁上,另一端分別由特制的螺桿6或調(diào)節(jié)彈簧13支掛在機體上部或后側(cè)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(cè)面的連桿及壓縮彈簧10相連接,懸掛在兩轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的工作能力,使兩轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)尺寸
2.2.1 轉(zhuǎn)子直徑與長度
反擊式破碎機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子直徑,mm ;d——最大給料粒度,mm。
根據(jù)上式求得轉(zhuǎn)子直徑,而轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的長度L與直徑D之比,一般為0.5~1.2。比值較小時,機體結(jié)構(gòu)乎穩(wěn)性較差,因此取比值為1.0得到L=500 mm
2.2.1給料口的寬度和長度的確定
反擊式破碎機給料口寬度B≈D,D為轉(zhuǎn)子直徑。 給料口長度L與轉(zhuǎn)子長度相同。計算得到B=500 mm
2.2.2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β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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子速度的增大,功率消耗也增加,板錘磨損也加快。
雙轉(zhuǎn)子反擊式破碎機,第一道轉(zhuǎn)子,圓周線速度為30~35m/s.第二道轉(zhuǎn)子線速度應取高 些,為35~40m/s。根據(jù)課題要求取第一道轉(zhuǎn)子線速度為32m/s,第二道轉(zhuǎn)子線速度取38m/s 。
從而計算主軸轉(zhuǎn)速:
(1--2)
帶入數(shù)據(jù)計算得到n1=1200r/min;n2=1460r/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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關,又與轉(zhuǎn)于表面同板錘前側(cè)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(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時排料體積為:
(1--5)
式中:一一轉(zhuǎn)于每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時排料體積,;
c——轉(zhuǎn)于上板錘的數(shù)目。取c1=3 c2=4
如果轉(zhuǎn)于每分鐘的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn),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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(zhì)、轉(zhuǎn)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?qū)嶒灁?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(zhuǎn)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 kW·h =154 kW·h
2.4.3 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(zhì)量,kg;
——沖擊后物料的速度,m/s;
t——沖擊時間,s;
料塊與高速回轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)子的圓周線速度(板錘端點線速度),m/s,
K—恢復系數(shù),o<K<1。若考慮料塊與板捶產(chǎn)生斜碰撞,可取K=0.2~0.3 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(zhuǎn)子的設計
反擊式破碎機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式有整體式、組合式和焊接式三種。
反擊式破好機的轉(zhuǎn)子必須具有足夠的質(zhì)量以適應破碎大塊物料的需要。整體式的鑄鋼結(jié)構(gòu)的破碎機,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。
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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)容和要求進行了調(diào)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(zhì)量符合要求,為設計工作的開展奠定了基礎。
該同學通過調(diào)查研究、分析研究設計的內(nèi)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(jié)構(gòu)、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。
總之,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??梢赃M行下一階段的工作。
指導教師:
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