冲击式破碎机的设计

冲击式破碎机的设计

焦景然, 陈盼盼

（山东协和学院 山东 济南 250107）

摘要:冲击式破碎机是广泛运用于特硬、中硬及磨蚀性物料的粗碎与细碎作业的高效破碎机械设备。查阅资料，按照破碎机的一般设计步骤进总体设计以及对破碎机的结构设计及计算。

关键词：冲击式破碎机;设计;计算;

选题背景

随着国内需求的拉动，各地公路，铁路等基建的投入日益增大，迫切需要大量的砂石。为了保护生态平衡，国家明文禁止擅自开挖天然砂（清理河道除外）， 天然砂供量大大跟不上需求。因此，机械制砂机器的开发和和设计就十分必要。鉴于机械制砂是岩石爆破后，经机械破碎或卵石经机械破碎并筛分而成的，其强度等性能都较天然砂优越。实践也证明，机械制砂无论在物理性能还是化学性能上都优于天然砂。我国的机械制砂技术和设备的研究和研发工程起步较晚，发展较缓慢，一些大型水利工程建设中使用人工砂，其关键的制砂设备不少是国外引进的。国内的机械制砂设备开发与国外先进水平相比还存在一定差距。

本次毕业设计通过对冲击式破碎机进行研究和设计，能够极大的巩固机械专业基本理论和专业理论知识，并应用于实际情况下的设计和制造中。还能够培养我由实际生产情况出发分析、解决机械方面问题的能力和动手能力以及在机械设计过程中的创新思想和创新能力，同时我也了解目前整个矿山机械制造行业的现状和发展前景，为毕业后可能从事矿山机械制造行业打下一定的基础。并且拓宽了自己的眼界，使得自己今后的工作前景更加乐观。

国内外发展现状

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，又缺少先进技术支撑，自主产权的开发力量十分薄弱。因而近10年来，国内破碎机械企业不是相互仿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。

冲击式破碎机的发展是与人类的技术进步、现代科学技术和整体工业水平息息相关，在国民经济建设中发挥着重要的作用。经济在不断的发展，社会在不断的进步，同时对冲击式破碎机行业提出了新的要求和期望，其面向国家经济建设重大需求，以科学发展观为指导，实现国民经济可持续发展[2]。

历史发展过程与未来发展方向

1942年，德国人Andreson在总结了鼠笼型破碎机、锤式破碎机的结构特性和工作原理基础上，发明了和现代冲击式破碎机结构形式类似的AP系列冲击式破碎机。这种冲击式破碎机因其有生产效率比较高、可以处理种类较多的物料、形式结构上比较简单、移动方便等优点，而得到了迅速发展。随后伴随着破碎筛分破碎理论的日益完善与技术的进一步发展，各种各样高性能的冲击式破碎机开始大量出现。

总的来说，未来国内外冲击式破碎机的发展方向主要表现在以下几个方面： 　 　　

    第一，需要对现有的冲击式破碎机结构进行改进，提高冲击式破碎机对中硬矿石的破碎能力和设备维护的方便性，提高矿石的一次破碎率和能量的利用率。 　　 　　

第二，研究开发具有高耐磨、高韧性的新型冲击板材料提高冲击板的使用寿命，提高生产率。 　　

    第三，应用现代机电一体化技术和现代控制方法，不断提高冲击式破碎机的自动化程度，减少工人的劳动强度，提高生产率。　　

第四，为适应市场和客户的需要，使冲击式破碎机向系列化、规格化、大型化发展。 　　 　　

    第五，坚持技术创新，逐渐摆脱对产品的单一引进和模仿[3]。

破碎机的总体方案设计

冲击式破碎机的总体方案设计

冲击式破碎机的设计方法很多，按物料给入破碎的形式可分为叶轮给料、瀑落给料、双给料三种类型。按破碎腔的形式可分为物料自然床层型、金属刚性内衬型、格栅型。按叶轮的形式，可分为圆形叶轮和带冲击板的三角形叶轮。按叶轮的通道可分为双通道型、三通道型、四通道型和多通道叶轮。按叶轮有无上盘可分有上盘型的闭式叶轮、无上盘的开式叶轮。按在破碎腔内叶轮的个数可分为单叶轮型、双叶轮型和多叶轮型。按物料的循环方式，可分为物料内循环型和物料外循环型[4]。

比较各种结构，并满足任务书的要求选择：

叶轮结构从给料粒度上选用有上盘叶轮，给料方式选用最普通的给料方式—叶轮给料，由破碎物料为鹅卵石破碎腔选用金属刚性内衬型。

冲击式破碎机的结构设计

冲击式破碎机的结构：冲击式破碎机主要由进料斗、分料器、涡动破碎腔、叶轮体、主轴总成、底座、传动装置及电机等七部分组成，如图2-1所示。

1-给料斗；2-分料器；3-叶轮；4-涡流破碎腔；5-电动机；

6-主轴总成；7-机架；8-排料斗

图2-1 冲击式破碎机结构图

冲击式破碎机的工作原理

如图2-2所示，物料由输送设备连续均匀地送入破碎机的给料斗，再进人缓冲漏斗，由于缓冲漏斗的特殊结构，物料在斗内部分通过导料筒进人叶轮，部分由缓冲漏斗外进人涡流破碎腔。物料在破碎机的叶轮内，由于分料锥及叶轮的高速旋转、离心力的作用使物料被分配到各个发射通道内，并在极短的时间内被加速到70m/s~100m/s

，向着外周的物料或从物料衬(靠物料自然安息角等因素形成)反射回落的物料喷射，从而产生强烈的撞击和磨削作用。同时由于物料衬向上的提升物料作用，物料在破碎腔内会自然形成相互摩擦，物料之间的碰撞机率较高，使得物料反复经过数次的撞击，达到剧烈的破碎效果[6]。

1-转子；2-叶轮；3-机架；4-反击板；5-空气循环装置；

6-给料斗；7,8-给料筒

图2-2 冲击式破碎机原理图

分析冲击式破碎机的破碎作用，主要有：

（1）叶轮内破碎

（2）与反击板碰撞

    （3）物料之间碰撞

冲击式破碎机的特点

冲击式破碎机的优点：

（1）机器的适用范围宽

（2）机器的使用寿命长

（3）良好地粉尘控制

（4）除此之外立式破碎机还具有生产效率高、破碎率高、破碎比可变等优点。

冲击式破碎机的主要部件

冲击式破碎机主要由反击板、叶轮和主轴装置等部分组成。其结构特点是反击板分在转子周围一圈，转子与反击板之间按形成破碎区。

叶轮

    1.叶轮直径

    2.叶轮转速

反击板

反击板的作用是承受被叶轮加速后飞出的物料在其上冲击破碎，并将冲击破碎后的物料重新弹回破碎区，也其他飞行的物料再次进行碰撞破碎。为了使从叶轮飞出来的物料与反击板的碰撞效果最好，故需以图2-4的方式螺旋状安装使物料飞出后能与反击板垂直碰撞。

图2-4与物料发射方向垂直分布的反击板

参考文献

[1]朱龙根.机械系统设计.机械工业出版社,2017.

[2]郑文伟,吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2015.

[3]韩宁.机械制造工艺与机械设备加工工艺要点[J].信息记录材料,2017.
[4]徐沛封.机械电子工程综述[J].信息记录材料,2017.

[5]田光辉,林红旗.模具设计与制造.北京大学出版社,2010.

[6] 濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计,第9版.北京市:高等教育出版社.2018.4.
[7] 杨可桢,程光蕴,李仲生,钱瑞明.机械设计基础,第六版.北京市:高等教育出版社.2017.
[8] 卢秉恒.机械制造技术基础.机械工业出版社,2018.

[9] 杨玉民. 破碎机轴结构的改进[J]. 矿山机械，2004