毕业设计破碎机的设计

目录

目录 (1)

中文摘要 (3)

第一章绪论 (3)

第二章工作原理、类型、构造及特点 (5)

2.1锤式破碎机的工作原理 (5)

2．11工作原理 (5)

2．1破碎机类型 (5)

2．2锤式破碎机的构造及特点 (6)

2．21破碎机的构造 (6)

2．22破碎机的特点 (6)

第三章锤式破碎机主要参数的确定 (7)

3．1转子转速的确定 (7)

3．2产量 (8)

3．3电动机的功率 (8)

3．4锤头的打击平衡 (9)

第四章锤式破碎机主要工作部件的设计 (13)

4．1轴的设计及选材 (13)

4．11轴的选材 (13)

4．12轴的设计 (14)

4．2轴承的选择 (15)

4．21轴承与轴间的配合 (15)

4．22轴承的安装及密封 (15)

4．3轴承座的选材及用途 (16)

4．4轮毂的选材及设计 (17)

4．41轮毂与轴之间的配合 (17)

4．5锤柄、楔铁、锤头的选材及用途 (17)

4．51锤柄的选材及设计 (18)

4．52楔铁的用途 (18)

4．53锤头的选材及用途 (19)

4．6销轴的设计 (19)

4．61销轴的选材 (19)

4．62预紧力的计算 (21)

4．63销轴螺纹连接的防松 (22)

4．64销轴表面的粗糙度 (22)

第五章锤式破碎机的发展方向..........................................................23. 设计总结. (24)

鸣谢 (24)

参考文献 (25)

锤式破碎机的设计

中文摘要

本文论述了破碎加工机械——破碎机的工作原理，主要技术参数、传动系统、典型零件的结构设计及生产能力分析。

关键词：转子

第一章绪论

物料破碎是一个历史悠久的话题。早在20世纪50年代艾利斯－查尔默斯公司就开始大规模研究破碎工作，60年代得出具有重大意义的结论。随着研究的深入，人们熟知了高功率的破碎作业，可以用来改善能源效率和降低生产成本。B． H．Bergstrom在研究单颗粒破碎时发现，在空气中一次破碎的碎片撞击金属板时明显地产生二次破碎，一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能量的45％。如能充分利用二次破碎能量，则可提高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击更有希望破碎物料。我国胡景昆和徐小荷研究颗粒的粉碎时得出结论，静压粉碎效率为100%，单次冲击效率在35%～40％左右。为了节约能量，提高粉碎效率，应多用静压粉碎，少用冲击粉碎。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料颗粒受到50MPa以上的压力，就能够由“料层粉碎”节约出可观的能量。目前“料层粉碎的理论”已为粉碎界的公认，根据料层粉碎理论研制的新设备有美国诺德伯格公司的旋盘圆锥破碎机、俄罗斯的惯性圆锥破碎机等。

多碎少磨的原则指导研制以料层粉碎原理的新型破碎机是当前主要方向。1996年第四届全国粉体工程学术会议上邓跃红、张智铁发表了《物料粉碎分形行为的研究》一文，作

者认为破碎理论的研究应归结为3个大的方面：强度理论的研究、破碎效果的评价、破碎功耗的研究。长期以来，粉碎理论的研究主要停留在经验应用和统计推测上，人们了解粉碎的规律尚不明确、不系统。人们期待新理论的出现会给破碎领域带来一次变革。

至今，我国破碎机与国外破碎机之间还是存在着相当大的差距。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。

第二章破碎机工作原理、类型、构造和特点

2．1破碎机的工作原理及类型

2．11破碎机的工作原理

锤式破碎机是利用装在机壳内高速旋转的锤头动能而击碎物料。

如图1—1所示主轴1上装有锤架（圆盘）2，在锤架（圆盘）上悬挂有锤头3，机壳下半部装有筛板。

主轴、圆盘、和锤头、销轴组成的回转体称为转子。

电动机带动转子在破碎腔内高速旋转，物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。在转子下部设有筛板，粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级，阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。

2．12破碎机的类型

锤式破碎机的种类很多，其主要有：

(1) 按转子数目分为：单转子和双转子锤式破碎机

(2) 按转子回转方向分为：定向式，转子朝一个固定方向旋转，可逆式，转子可朝两个方向旋转。

(3)按锤头排数分为：单排式、双排式或多排式

(4)按锤头装置方式分为：固定锤式和活动锤式。

2．2破碎机的构造及特点

2．21破碎机的构造

锤式破碎机的规格，用转子工作直径×宽度（mm）

本论文中主要设计的为单转子锤式破碎机

图2-1为Φ800mm×800mm锤式破碎机的构造，它由机壳、转子、筛板与进料板、反击板及传动装置等部分组成。

1、机壳部分

机壳由进料口挡料板、下箱体、上箱体及侧壁组成，各部分用螺栓连成一体，机壳内壁全部镶以锰钢衬板，下箱体、侧壁及后上盖用钢板焊接而成，两侧为了安放轴承以支持转子用钢板焊接成轴承支座，为了便于检修，调整和更换筛板，下箱的前后两面都开有检修孔。2．转子部分

转子是锤式破碎机的主要工作部件，它由主轴、圆盘、锤头及销轴组成，圆

盘主要是用于装夹锤柄，在锤柄上用销轴将锤头悬挂着.

3.筛板及其它部件

在破碎机的下半部装有出料筛板及筛板组合体,则筛板组合体是筛板和用钢板焊接而成的筛板架组合而成的,筛板的安装形式是筛板的筛齿与锤头运动方向垂直,与转子的回转半

径有一定间隙的圆弧状.合格的产品通过筛板排出,大于筛缝的物料在受锤头冲击和研磨作用而破碎,直至通过筛缝排出,在进料部分安装有进料口平齿板、一腔反击板，边衬板。它由锤头螺杆连接在箱体上的，高锰钢衬板，反击板磨损后都可以更换，维修比较方便。

4．安全保护装置

为了防止金属物进入破碎机造成事故，一般锤式破碎机都有安全装置。在主轴上装有安全铜套，皮带轮套在铜套上，铜套与皮带轮则用安全销连接，当锤式破碎机内进入金属或过负荷时，销子即衩剪断，使皮带轮与主轴脱离而起保护作用。

5．传动系统

电运机通过皮带轮直接带动转子转动，在主轴的两端都设有轴承及轴承座，轴承座主要的用途就是减振性很好，可减少转子旋转的不均匀性，以保证机器平衡运转。2．22破碎机的特点及使用

破碎机的特点：

在国内常用的五大类破碎机械中，锤式破碎机属于以冲击作用为主来破碎脆性物料的机器，故常被为冲击式破碎机。冲击式破碎机与以挤压作用为主的破碎机相比有以下特征：（1）破碎比小，冲击式破碎机的破碎比可达到50以上，而鄂式破碎机很难超过20。于是，在需要单段破碎的场合，例如水泥工业的石灰石破碎，冲击式破碎机使用十分普遍。（2）产品颗粒好。在冲击作用下，被破碎物料往往沿着其最脆弱层碎裂，这种选择性破碎法，其颗粒呈立方体形态的概率较高，故冲击式破碎机产品的针片状百分比含量可低于10%，而颚式等破碎机产品的针片状百分比含量会高于15%，于是，在需要产方体颗的场合，例如：高等级公路的防滑路面，通常采用冲击式破碎机来作为终破设备。生产混凝土骨料。

所以，锤式破碎机在众多的破碎机械中占有重要地位，然而，由于锤式破碎机是采用冲击原理破碎物料，其打击件，如：锤头、反击板、筛板等，在使用中磨损甚快，对于含水分较（过10%）和粘性的物料，筛缝易产生堵塞，且降低产量和增大电耗。

破碎机是冶金，建材，化工和水电等工业部门中细碎石灰石，煤或其它中等硬度以下脆性物料的主要设备之一，具有破碎比大，生产能力高，产品粒度均匀等特点。一段锤式破碎机可将入料粒度为1100mm的物料一次破碎到20mm以下，因而可将传统的两段或三段破碎改为一段破碎，简化工艺流程，节省设备投资，降低消耗及其它生产费用。

锤式破碎机结构先进，性能可靠，工作平衡，能耗低。锤式破碎机可分可逆式和不可逆式两种，可逆式的转子可以逆转，一般用于细碎，不可逆式的转子不可逆转，一般用于

中碎。一段锤式破碎机为不可逆式。锤式破碎机适用于破碎各种脆性材料的矿物。被破碎物料为煤、盐、白亚、石膏、明矾、砖、瓦、石

灰石等。其物料的抗压强度不超过100兆帕，湿度不大于15%

第三章破碎机主要参数的确定

3．1转子转速的确定

转子圆周速度大小取决于破碎机的规格、产品粒度、和物料性质，增加圆周速度，可使破碎比以及产品中细粒级含量增加，但是圆周速度过大，将显著增加功率的消耗，同时会引起锤头、筛板和衬板的强烈磨损，欲得到均匀的中等尺寸品，转速应低，锤头数目应少，欲使破碎产品粒度小，则应增大转子的速度或增多锤头的数目。

转子的圆周速度，一般在30~50m/s，因而，转子直径为300~600mm的锤式破碎机。转子转速n=1000~3000r/min，转子直径为600~1000mm的锤式破碎机，n=600~1500r/min,转子直径为1000 ~3000m的锤式破碎机，n=3000~10000r/min,通常把圆周速度大于30m/s的称为快速锤式破碎机，小于30r/min的称为慢速锤式破碎机。

3．2锤式破碎机的产量

锤式破碎机的产量与物料的性质，破碎机的规格，破碎比和给料的均匀程度等因素有关，单转子锤式破碎机在破碎石灰石时，其产量通常采用经验公式计算

Q=KDLp(3-1)

式中Q——产量，t/n ；D——转子直径，m; L——转子长度,m; p——破碎机产品容积密度，t/m3; K——系数，K=30-45。破碎煤时仍按式（3-1）计算，但K=130~150。

3．3电动机功率

在实际应用中,一般多采用经验公式确定锤式破碎机配用电动机的功率.

Nm=GR2N3mk/1×107η（3-2）

式中Nm——电动机功率 KW；G——每个锤头重量，N；R——转子外端半径，m;n——转子转速，r/min;m——锤头总个数，η——破碎机有效利用率，一般取0.7～0.85，K 校正系数，参数见表3-1选取。式（3-2）适用于n=600-1000r/min的转速锤式破碎机

表3-1圆周速度系数

经验估算式：Nm=KD2Ln

式中Nm——电动机功率，KW；D——转子直径，m; L ——转子长度，m; N ——转子转速，r/min；K——系数，K=0.1～0.2，对于大型破碎机K=0.15～0.20,中型破碎机K=0.15，小型破碎机K=0.10

附：锤式破碎机技术性能表

破碎机制沙生产性能参数

3．4锤头的打击平衡

锤式破碎机是一种高速回转且靠冲击来破碎物料的机械,为了使它能正常工作,先必须使它的转子获得静平衡和动平衡,首先必须使它的转子获得静平衡和动平衡.如果转子的重心离开它的几何中心线,则产生静力不平衡现象,若转子的回转中心线和其主惯性中心线相交,则将产生动不平衡现象,这两种不平衡现象,都会使机器产生较大的惯性力和力矩而大大缩短零件的寿命.因此,锤式破碎机的转子上各零件,制造精度应为IT7,而且必须进行静平衡和动平衡检验.

当锤式破碎机的转子进行静平衡和动平衡后,再设计和安装锤头时,还必须正确地选择锤头的悬挂位置,如果锤头悬挂得不正确.则将伴随着锤头与物料的冲击,在锤头销轴、转子圆

盘、主轴及主轴承上产生打击反作用力，而显著缩短零件的寿命。

锤头打击物料时，反作用力的影响如图3-1所示，在锤头点上作用打击力№,如果锤头悬挂得不正确，则锤头是非打击平衡锤，则在锤头销轴上将产生打击反作用力Ny .根据作用力等于反作用力的原理，该力边作用在转子转盘的销孔上，其力用Ｎy′表示，其方向与Ｘy相反，如果转子已经静力和动力平衡，则作用在转子圆盘销孔上的打击反力Ｎy′也将传给转子轴上，该力用Ｎ′表示，而Ｎ′力的反作用力Ｎ′将作用在转子中心孔上。Ny′将作用在转子中心孔上。Ｎy′与Ｎ′在转子圆盘形成逆转向的打击力偶。因而额外地消耗了能量，作用在转子轴上的打击力Ｎ′将传给轴承，使轴承在工作中受到与打击次数相同的连续冲击（打击频率约为每小时数万次），因而显著地降低零件（轴承等）的使用寿命。

为了避免破碎机工作时产生打击反作用力，必须使所安装的锤头是打击平衡锤头。所谓打击平衡锤头，就是指锤头打击物料后，在其悬挂销轴上不产生打击反力。根据此打击平衡原理，在设计和改进锤式破碎机的锤头时，就必须对所选用锤头的几何形状进行打击平衡计算．

现以最常用的几何形状最简单的，具有一个销轴孔的锤头进行打击平衡计算如图3-2

图3－１打击反作用力图

1－锤头2－销轴3－转盘4－主轴

图3－2头悬挂销轴孔的位

在计算之前，先假定锤头的打击中心在其外棱处，即锤头以其外棱打击物料．然后通过计算得锤头最合适的悬挂销轴孔来满足打击中心公式．

L=J F0/F0C

式中L—锤头悬挂中心０至打击中心（锤头外棱）的距离，cm;JF0——锤头面积Ｆ0对悬挂中心O的极惯性矩，cm4;F0——有销轴孔锤头的面积，cn2；Ｃ――锤头悬挂中心（销轴孔）Ｏ至重心Ｓ的距离，cm.

具有销轴孔锤头的面积F0为：

F0=ab-∏d2/4

式中a――锤头的长度，cm;

b――锤头的宽度，cm;

d－－锤头悬挂销轴孔直径，cm.

从图3－2可知

C=a-x(cm)

根据面矩定理，在图2－2中以左边缘为基准时

ab×a/2=(ab-∏d2/4)(x+c)+ (∏d2/4)x

化简后可得

X=a/2+c[(∏d2/4ab)-1]cm

由上式 可得

设FF 0-有孔锤头的面积对其悬挂中的极惯性矩，cm 4;J ′F O －－无孔锤头的面积对其悬挂中心O 的极惯性矩，

cm 4; JF S －－无孔锤头的面积对其重心s ′的极惯性矩，cm 4; Jd －－销轴孔面积对其悬挂中心O 的极惯性矩，cm 4 ；JF Z — 无

孔锤头对其面积F 垂直对称Z —Z 的轴惯性矩，

cm 4 ；JF X — 无孔锤头对其面积F 的水平对称轴x-x 的轴惯性矩 ,cm 4 ；F —无孔锤头的面积，cm 2

；C —无孔锤头的重心

S ′直悬挂中心O 的距离,cm 。

J ’Fs=JFz+JFx(cm 4) J ′Fo=J ’Fs+Fe 2(cm 4) J ’Fo+Jd=J ’Fs+Fe 2(cm 4)

JFo=J ’F s －Jd+Fe 2

=(JFz+FFx)-Jd+Fe

2

=(112 Fa 2﹢112 Fa 2)－12 Fdr 2

＋F(a 2

－x)2 =112 aba 2＋112 abb 2

－12 [( π/4)d 2](d 2 )2+ab(a 2 －x)2

a 2bx

＋abx 2(cm 4)(3-3)

由上面公式代入式（3-3）中并化简整理可得到： x=a

3 －b 6a ＋

式中x —销轴孔的中心与锤头的左边缘距离 ，cm ；根据上述计算公式可得锤头悬挂中的位置，正确地悬挂锤头。

例如，今有a=170mm 和b=125mm ，销轴孔的直径d=30mm 简单矩的锤头。 按式计算如：

由上述计算得x=30.5mm ，即锤头的正确位置在锤头的左缘矩销轴孔o 的距离为30.5mm 处，使其悬挂轴，转子轴及轴承免受打击。

按上述计算方法求得锤头悬挂中心的位置，在实际工作中也难免锤头销轴不受打击反作用力的作用，因为我们在计算之初是假定锤头以其外棱打击物料，而实际上由于给料粒径的变化，锤头并非都是以其外棱打击物料，另外，由于制造和安装上的误差，以及锤头外棱

和销轴孔的磨损，都会改变打击平衡的条件（l=JFo/FoC ），因此，即使要新设计锤头或再作改进时，都应考虑这种情况。

第四章锤式破碎机的主要工作部件的设计

4．1 Φ800×800破碎机轴的设计 4．11轴的选料；确定许用应力

由于破碎机的高速旋转，所有轴承受的载荷较大。故选择的材料是40Cr,其选择这种合金钢的原因是是因为它具有较高的机械性能，可淬火性也较好，还可以传递大功率，减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性。40Cr 经断打调质，查表可得此材料的部分机械性能如下：

表4-1 40Cr 的机械性能

4．12按扭转强度估算轴径

根据表4-2常用材料的[t]值和C 值

根据破碎机电机的功率P=55,转子转速N=960r/min 以及表4-2所得C=98~107 由此式子可得

d ≥3/c r p =(98-107)3960/55mm

=92.7～96.1mm

考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%～5%，取为93.68～97.91,由《设计手册》取标准直径d=35mm. 设计轴的结构，并绘制结构草图

(1) 确定轴上零件的位置和固定方式，要确定轴的结构形状，必须确定轴上零件的装配顺序

和固定方式．

参考图4-1，确定轮毂从轴的右端装入，轴的左右两端装有轴承座用于固定，轴头装有皮带轮．

（２）确定各轴段的直径，如图4-1所示，轴段①（外伸端）直径最小，d1=35mm，考虑到要对安装轴段①上的皮带轮进行定位，而又必然皮带轮与轴承座之间有所摩擦，帮将轴承座安装在轴段③上，轴段③上应有轴肩，便于顺利地在轴承轴段③上安装轴承，故分别取各轴段的直径为：轴段①Φ９５；轴段②Φ105;轴段③Φ110;轴段④Φ125;轴段⑤Φ130;轴段⑥Φ135;轴段⑦Φ140;轴段⑧Φ125;轴段⑨110

(3)确定各轴的长度

根据Φ800×800破碎机转子各部件的尺寸，可计算出轴的总长为1615mm，根据轮毂的宽度可得:L1=760mm其各段尺寸如下图：

4．2轴承的选择

轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。

由于破碎机轴承的工作条件是长期性工作，温度高，所以必须要求一种高度标准化的部件。

由于破碎机工作时轴承所承受的冲击载荷比较大，故宜选用调心滚子轴承。

查有关轴承的手册，根据d3=80mm

选得型号为3622的轴承，根据破碎机轴承的当量载荷P及径向额定动载荷值，可确定调心滚子轴承型为3622的合适。

4．21轴承与轴之间的配合

为了解决零件在机器内的相互关系，保证各个零件按预定任务协调工作，必须正确选用配合，并能使制造经济合理。公差等级和基准确定后，配合的选择主要是确定非基准件的基本偏差代号，选用时，应首先采用优先公差带及优先配合，其次采用公差带及常用配合，再次采用一般用途公差带。必要时，可按标准公差和基本偏差组成所需孔、轴公差带及配合。按照计算法选择配合，虽然由于把条件理想化和简单化，结果不完全符合现实，但它比较科学，有指导意义，计算虽较麻烦，但随着计算机辅助设计技术的发展，这种方法也将逐步完善，并不断地扩大应用范围。

对于特别重要的配合，需要进行专门试验，以求获得最佳工作性能的间隙或过盈，其结果比较准确，但所需费用比较大且周期较长，故较少采用。

生产中最常用的办法，是参照经过实践应用并取得好效果的典型实例，通过比分析，按类比法选定配合。具体分析如下：

1．使用要求和工作条件

对孔、轴配合的使用要求，一般有三种情况：装配后有相对运动的，应选用间隙配合，装配后需传递载荷的，应选用过盈配合；装配后有定位精度要求，或需要拆卸的，应选用过渡配合或小间隙或小过盈的配合。

（1）对间隙配合，间隙的大小与运动速度、运动精度、载荷大小及特性，润滑方式润滑油粘度、工作温度、轴承结构及孔、轴材料特性，有关零件的几何精度等许多因素有关。

（2）对过渡配合，主要考虑定位导向的要求及调整、装拆的频繁程度，同时对承受载荷的过渡配合，还要考虑载荷性质和大小，以及是否使用辅助紧固件等因素。

（3）对过盈配合，首先要考虑承受载荷的性质和大小，结合件的材料强度，以及装配方法等。

故由《设计手册》基孔制配合的特性表可查得：

Φ800×800破碎机的轴承与轴应采用过渡配合（也就是平均间隙接近零的配合）4．22轴承的安装及密封

破碎机轴承的安装因需密封，所以用热套法，将轴承放入油池中加热至80℃～100℃，然后套装在轴上．

由于破碎机的轴承通常都在高速、高温条件下工作，故采用油润滑，油润滑的优点是摩擦系数小，润滑可靠，且具有冷却散热和清洗的作用。缺点是对密封和供油的要求较高，而采用的密封装置是用挡油盘。因为挡油盘随轴一起转动，转速越高密封效果越好，它可防止轴承中的油泄出，又可防止外部油流冲击或杂质侵入。

4．3转子上圆盘的（轮毂）的选材及设计

轮毂的主要是用于装夹锤柄的，因此所承受的载荷也相对较大。为使锤头的打击平衡，轮毂的键槽应对称开设。

轮毂连接采用是键连接，轮毂连接主要是用来实现轴和轮毂之间的周向固定并用来传递运动和转矩，固定方式的选择主要是根据零件所传递的大小和性质、轮毂与轴的对中精度要求，加工的难易程度等因素来进行。

由于轮毂在安装后，在用焊条焊接在一起，故属静连接，在选用键方法，可考虑选一些普通的平键。选择用平键连接的主要优点：连接结构简单，装拆方便，对中较好。

4．31轴与轮毂之间的配合

机械产品由若干个零部件装配而成，每一个零件都存在尺寸误差以及各种几何形状误差。各几何要素之间又存在相互位置误差，要提高产品的质量，就要对尺寸、形状和位置规定恰当的公差。

在设计轴的时候查《设计手册》以及破碎机轮毂的装配方法（轮毂的装配方法采用冷装法）

由以上可知在设计时可考虑轮毂孔的公差范围在-0.05～０之间，轴的公差范围在-0.15～0.10之间

由此可知：

孔和轴的基本尺寸：Ｄ＝135mm d=135mm(以下mm省略)

孔的上下偏差：Ｅs=0 Ei=-0.05

轴的上下偏差：es=-0.10 ei=-0.15

孔、轴的标准公差：ＴD=0.05 Td=0.05

孔的极限尺寸：Ｄmax=134.9

dmin=134.95

轴的极限尺寸：Ｄmax=134.90

Dmin=134.85

最大间隙：Ｘmax=Ｅs-ei=0.15

最小间隙：Ｘmin= Ei- es=0.05

故轮毂与轴采用间隙配合

4．32轮毂的选材

由于轮毂在破碎机中是较重要的结构钢零件，故采用的材料的要求也相对较高，查书《材料力学》可发现ZG45Ⅱ钢较合适轮毂选材的标准。因为ZG45Ⅱ这种铸造碳钢的S、P 含量较低，非金属夹杂物也较少，不容易损坏。对轴的保护起着相当大的作用。

4．4锤柄、楔铁、锤头的选材

4．41锤柄的选材及设计

锤柄在选材方面主要考虑它的韧性的好坏，在《材料力学》中，碳素结构钢的韧性相对不错，而且价格便宜，根据优质碳素结构钢的力学性能和用途可知Q235Ｄ级（Ｗs≤0.035%;Wp≤0.035%）质量等级最高，达到了碳素结构钢的优质级。故复合锤柄的选材。

锤柄在破碎机中同样承受着相当大的载荷，相对而言，若我们采用４５钢来制造锤柄，４５钢的韧性就不是很好，当机器长时间工作时，很容易断裂，将造成非常严重的经济损失，对于材料Ｑ235的技术要求主要有：

1.材料经断打后，去应力退火。

2．去毛刺

锤柄在设计方面主要考虑以下因素；

1.增加锤柄的安全系数，故我在设计时将装夹在轮毂的那一端锤柄设计了一个凸台，这样就可以增加锤柄安装时的安全系数了。

2.防止锤柄的松动，造成转子动能减弱。故在设计时，将锤柄的孔里攻上螺纹。

3.消除锤头螺杆所承受的剪切力，增加锤头安装的可靠性。

4．42楔铁的作用

楔铁的设计非常简单，楔铁的作用是用于密封转子运转而产生负压。

在选材方面与锤柄的选材要求一样。

碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用

4．43锤头的选材及设计

对于要求热处理变形小的大型冷作模具应采用高碳高铬模具钢（Ｃr28）. Ｃr28型钢中主要的碳化物是（Ｃr、Fe）>C3,这些碳化物在高温加热淬火时大量溶于奥氏体,增加钢的淬透性, Ｃr28型钢缺点是碳化物多而且分布不均匀,残余奥氏体含量也高,强度、韧性大为降低。

在Ｃr28钢基础上加入钼，除了可以进一步提高钢的回火稳定性，增加淬火性外，还能细化晶粒，改善韧性。

含有钼的高碳高铬钢在500℃左右回火后产生二次硬化，因此具有高的硬度和耐磨性。

经查《五金手册》书可得Ｃr28M0经热处理，硬度HRC63-65，目前，国内外都采用高铬铸铁、高锰铬铸钢和铬钼铸钢等新型耐磨材料，来代替高锰钢制作的破碎机的易损零部件，如使用马氏体高铬铸铁（成分为铬12%-22%，钼为1.5%-3%,碳2.4%-3.6%）制成锤式破碎机的锤头，它比高锰钢锤头的使用寿命提高2-3倍。

而当锤头使用此材料，寿命是明显提高，仙于它的工作时间长，承受的载荷非常大，主要就是锤头在打击产品的，所以寿命也只是在7个工作日左右，但在设计时就可以考虑它的打击面不只是一面。可以是多面，这样即可以降低成本，同时增大产量，而前面也介绍了Φ800×800的破碎机的锤头设计的都是单孔的，这样不但方便计算，而且也方便拆卸，以便更换锤头。

所谓多面就是将正方形的锤头设计成四面，现破碎机械中将这种锤头叫四面锤头。当

锤头的一面因常时间工作而损坏后，工地的工人可以自行将其拆开，然后将锤头换置另一面方可继续工作，这样可使锤头的寿命比原来又增加了3-4倍。无其它异状，估计可使用1个月左右。

这样来设计锤头相对于其它厂家设计的锤头，不但方便工人安装，而且节约成本，大大的增加了产量。这在破碎机械中是非常需要的。

4．5销轴的选材及设计

销轴俗称锤头螺杆，它主要是起连接作用的。

4．51销轴的选材

一般条件下工作的螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35的45钢等；受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi 和15CrVB等；有防腐、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用1Cr13、2Cr13、CrNi2、1Cr18Ni9Ti 和黄铜H62、H62防磁、HPb62、HPb62防磁及铝合金2B11（原LY8）、2A10（原LY10）等。螺纹连接件常用材料的力学性能见表：

螺纹连接常用材料的力学性能

螺纹连接的许用应力

螺栓连接的许用应力和安全系数

紧螺栓连接的安全系数s

销轴受力不大，但要求高硬度，由《材料力学》书可查得碳素结构钢较合适。但考虑到破碎机的冲击比较大，可选用一些优质的碳素结构钢。由表1表2可得40Cr这种材料复合销轴的选材。故此材料的优点：塑性好，强度高，相对而言，假设我们选择的是45钢，在实际工作中，由于转子的高速旋转，很容易导致销轴的断裂，这样，可想而知，会造成多大的损失。

4．52销轴预紧力的计算

销轴的设计主要考虑的问题是销轴螺纹的预紧力。

一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，以增强连接的可靠性，紧密性和防松能力。连接件在承受工作载荷之前就预加上的作用力称为预紧力。如果预紧力过小，则会使连接不可靠，如果预紧力过大，又会导致连接过载甚至拉断的后果。

对于一般的连接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对重要的连接就要严格控制预紧力。

预紧时，扳手力矩T是用于克服螺纹副的摩擦阻力矩T1和螺母与被连接件支承面间的摩擦阻力矩T2，如图4-2所示

拧紧时扳手力矩为

T=T1+T2

= F0tan(λ+φv)d2+1/3f c f0(D13-d03/ D12- d02)

=K F0d（4-3）

式中F0为预紧力，单位为N;d为螺纹的公称直径，单位为mm；K为拧紧力矩系数，见4-3，λ为螺纹升角；φv为当量摩擦角。f c为螺母与被连接件支承面间的摩擦系数。

由上式可知，预紧力F0的大小取决于拧紧力矩T。

预紧力的大小可根据螺栓的受力情况和连接的工作要求决定，一般规定拧紧力后预紧力不超过螺纹连接件屈服极限δs的80%

拧紧力矩系数K