摘 要
锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。
关键词：锤式破碎机：锤头：强度：公差
目 录
摘要 ............................................................................................................. I
1 绪 论 ..................................................................................................... 1
1.1 锤式破碎机和破碎机的分类 .......................................................... 1
（1）锤式破碎机的分类 ................................................................... 1
（2）破碎机的分类 .......................................................................... 1
1.2 锤式破碎机的规格和型号 .............................................................. 1
2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 .......................................................... 2
2.1 锤式破碎机的工作原理 ................................................................ 2
2.2 矿石的力学性能与锤式破碎机的选择 .......................................... 3
3 破碎机的参数的选择和计算 .................................................................... 3
3.1 型号为ф800mm×600mm锤式破碎机的基本结构参数的计算与选
择 ........................................................................................................ 4
（1） 转子的直径和长度 ............................................................... 4
（2） 基本结构尺寸的确定 ........................................................... 4
3.2 主要工作参数的计算 ..................................................................... 4
（1） 转子速度 ............................................................................. 5
（2） 生产率 ................................................................................. 5
（3） 电机功率 ............................................................................. 5
（4） 转子的转速与锤头重量 ........................................................ 6
4 锤式破碎机的结构设计 .......................................................................... 8
4.1锤头设计与计算 ........................................................................... 8
4.2 圆盘的结构设计与计算 .............................................................. 9
4.3 篦条的设计计算........................................................................... 9
（1）轴的材料的选择 .................................................................. 11
（2）轴的最小直径和长度的估算 ................................................ 11
（3）结构设计合理的选择性 ........................................................ 12
（4）主轴的设计.......................................................................... 12
4.4轴承的选择 ................................................................................. 13
（1）材料的选择 ......................................................................... 13
（2）轴承类型的选择 .................................................................. 13
（3）轴承的游动和轴向位移 ....................................................... 14
（4）轴承的安装和拆卸 ............................................................... 14
4.5 传动方案的选择与计算 .............................................................. 15
4.6 飞轮的选择与计算 ..................................................................... 16
4.7 棘轮的选择 ................................................................................ 17
4.8 蓖条位置调整弹簧的选择 .......................................................... 18
4.9 箱体结构以及其相关设计 .......................................................... 18
（1）铸造方法 ............................................................................. 19
（2）截面形状的选择 .................................................................. 19
（3）肋板的布置 ......................................................................... 19
5 锤式破碎机的操作和维修 ...................................................................... 21
5.1 锤式破碎机的基本操作法 .......................................................... 21
（1）启动锤式破碎机前应做好的准备工作 .................................. 21
（2）启动操作的注意事项 ........................................................... 21
（3）停车注意事项 .................................................................. 22
5.2 安全操作技术 .......................................................................... 22
（1）保持保护装置和报警装置的完好 ...................................... 22
（2）操作和检修时应注意事项 ................................................ 22
5.3 锤式破碎机的维修保养法 ........................................................ 23
（1）润滑 ................................................................................. 23
（2）巡回检查和日常维护 ........................................................ 23
参考文献 ................................................................................................... 24
致谢 .......................................................................................................... 24
1 绪 论
1.1锤式破碎机和破碎机的分类
（1）锤式破碎机的分类
1）按回转轴数分为：单转子和双转子。
2）按转子的回转方向分：不可逆式和可逆式。
3）按锤头的排列方式分：单排式和多排式。
4）按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。
（2）破碎机的分类
1）按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。
2）按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟 式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机。
1.2锤式破碎机的规格和型号
锤式破碎机的规格用转子的直径D和长度L来表示，如ф1000mm×
1200mm的锤式破碎机，表示转子的直径D=1000mm，转子的长度L=1200mm。
（1） 常见的型号有：
不可逆式的：ф800mm×600mm，ф1000mm×800mm，ф1300mm×1600mm，
ф1600mm×1600mm，ф2000mm×1200mm。
可逆式的：ф1430mm×1000mm，ф1000mm×1000mm。
2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质
2.1锤式破碎机的工作原理
锤式破碎机的基本结构如下图所示。
（1）主轴上装有锤架
（2）在锤架之间挂有锤头
（3）锤头的尺寸和形状是根据破碎机的规格和物料颈决定的。锤头在锤架上摆动大约1200的角度、为保护机壳，其内壁镶有衬板，在机壳的下半部装有箆。
（4）以卸出破碎合格的物料。主轴，锤架和锤头组成的回转体称为转子。物料进入破碎机中，即受到高速运转的锤头3冲击而被破碎，破碎的矿石从锤头处获得动能以高速向机壳内壁冲击，向箆条和破碎板冲击而受到第二次破碎，同时还有矿石之间的相互碰撞而受到进一步的破碎。破碎合格的矿石物料通过箆条4排出，较大的物料在箆条4上继续受到锤头的冲击而破碎，达到合格力度后即从缝隙中排出。为了避免箆缝的堵塞，通常要求物料含水不超过10﹪.
图1-1 1—轴：2-锤架：3-锤头:4-篦条
2.2矿石的力学性能与锤式破碎机的选择
矿石都由许多矿物组成，各矿物的物理机械性能相差很大，故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时，才会有好的破碎效果。对硬矿石，采用折断配合冲击来破碎比较合适，若用研磨粉碎，机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石，采用劈裂和弯折破碎较有利，若用研磨粉碎，则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。常见的软矿石有：煤、方铅矿、无烟煤等，它的抗压强度是2～4Mpa,最大也不超过40Mpa。普式硬度系数一般为2～4，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是120～150Mpa，普式硬度系数一般为12～15，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为15～20。可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式，以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。
3 破碎机的参数的选择和计算
3.1型号为ф800mm×600mm锤式破碎机的基本结构参数的计算与选择转子的直径和长度。
（1）转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为4-8，大型破碎机则近似取为2.由于ф800mm×600mm锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取7，而加工物料粒度＜120mm。
所以转子直径D=6×120=720mm，取D=800mm
1）转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度的比值一般0.7-1.5，矿石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于ф800mm×600mm锤式破碎机加工的矿物为石灰石，煤或者石膏这样一些低等硬度的矿石，所以比值取0.8.
转子长度L=D×0.8=800×0.8=560mm，取D=600mm
（2）基本结构尺寸的确定
1）、给矿口的宽度和长度：锤式破碎机给矿口宽度B>3d，d表示最大给矿块的尺寸。B>3d=3×120=360mm，取B=400mm，而给料口的长度与转子的长度相同，故取给料口长度L=600mm。
2）、排矿口尺寸：锤式破碎机的排矿口有箆条间隙尺寸控制，一般按入粒度要求来确定。
3）、给矿方式与给矿导板的仰角，锤式破碎机要求给矿块有一定的垂直下落速度，故给料口设置在机架上方。
3.2主要工作参数的计算
（1） 转子速度： 转子转速可按下式进行计算：
n=60v÷3.14D r/min
转子的圆周速度v可根据待破矿石的性质计算：
V=0..01×（9.8/r.）0.5G-5/6/E1/3 m/s
知： n=60v÷3.14D (此处V取50m/s)
=60×50/3.14×0.8
= 1194.28 r/min
为了减少磨损和功率消耗，取
n=1200 m/s
（2）生产率：我们以破碎低等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率： 经验公式： Q=（30-45）DL×￡ （吨/小时）
式中： D------转子的直径，m;
L------转子的长度，m；
￡-----矿石的松散比重， t/m3
由于本次设计中 D=800mm=0.8m； L=600mm=0.6m；
所以 ￡取1.62； 式中的系数取38；
则 Q=38×0.8×0.6×1.62=29.548吨/小时
根据计算结果，可以确定出ф800mm×600mm破碎机的生产率为30吨/小时。
（3）电机功率：根据经验选择电动机功率：N=KQ kw（取K=2千瓦/吨），
Q=30吨/小时；
则 N=KQ=30×2=60 KW
查表选择Q系列（IP）三相异步电动机（JB/T 5271—1991 5272--1991）.型号为Y280S-6.电动机效率为92％额定电流为143A。
（4）转子的转速与锤头重量
锤式破碎机转子转速n和锤头重量G是相互关联的。锤式破碎机是靠锤头的动能做的功来完成物料的破碎。锤头的动能E为：
E=mv2/2………………………（3--1）
式中 E------锤头的动能，J；
m------锤头的质量，kg；
V------锤头的圆周速度，m/s；
V=（3.14Dn）/60………………（3--2）
式中 n------转子转速，r/min；
D------转子旋转时，由于离心力的作用，锤头作辐射状，这时,转子的外端直径就以D（m）表示。
将式（2代入式（1）中，得
E=（3.142mD2n2）/7200 N.m …………（3—3）
如公式（3）所示：
转子上全部锤头每次转一次所产生的动能Ea为
Ea=KaKbE=（3.142mD2n2KaKb）/7200 N.m…………（3—4） Ng=Na=（3.142nmD2n3KaKb）÷（1200×60×7200） kw
m=（438×105Ng）÷（D2n3KaKb）N…………（3—6）
m=3.2kg
从动能相等的原理出发，可得：
GV=(Ga+Gb)Vb N.m/s
Vb=[G/(Ga+Gb)]V……………………（3—7）
式中： G------锤头折算到打击中心处的重量，N；
Ga-----最大物料块的重量，N；
V------锤头开始打击时的圆周速度，m/s；
公式（7）的系数等于0.6—0.4即
Vb=（0.6---0.4）V m/s……………………（3—8）
由式（7）得：
GV=GVb+GaVb
得: G=Ga×V2/(V-V2) ................(3--9)
把式（8）代入式（9）中得：
G=（0.7—1.5）Ga
其中，最大物料块质量m=p×v=3.63×123=6.273kg
Ga=mg=6.273×9.8=61.47 取Ga=61N
锤头重量G=（0.7—1.5）Ga=42.7---91.5N G取80
4 锤式破碎机的结构设计
4.1锤头设计与计算
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。其形状如前面的图4-1所示。并有相关的计算。
如果锤式破碎机的转子已经达到静力和动平衡，但由于锤头悬挂得不正确，则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，锤头打击物料块时，在锤头打击点上将作用着打击力N0如果锤头悬挂得不正确，即锤头是非打击平衡锤，则在锤头销轴想产生打击反作用力Ny0根据作用力等于反作用力的原理，该力也将作用在转子圆盘的销孔上，该力用Ny、表示，其方向与Ny相反。如果转子已经达
图4-1锤头示意图
到静力和动平衡，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，则N的反作用力N、 将作用在转子中心孔上。Ny、和N、在转子圆盘上形成逆圆盘回转的打击力偶，因而额外的多消耗了能量，作用在转子轴上的打击反力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，而显著的缩短了轴承的使用寿命。
4.2圆盘的结构设计与计算
根据设计的要求，每根销轴上需要有8个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，一共需有9个圆盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另一端用轴肩定位。所用的螺母为GB-812-85，这样每个圆盘均匀分布6个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连接，还有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因为，该型号的破碎机，光凭其型号就可以知道，转子的直径为800mm，所以，圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨取做560 mm，圆孔沿径向的距离也是依据起承受载荷的能力和强度，尽可能取整数；圆孔的大小和锤头的圆孔的大小近似相等即可。
4.3篦条的设计计算
锤式破碎机的篦条的排列方式是与锤头的运动方向垂直,与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧 .合格的产品可以通过篦条缝,大于篦缝的物料由于不能通过篦条缝而继续受到冲击破碎,如此循环.篦条和锤头一样,受到很大的冲击和磨损.如下图所示,是本次设计的篦条,其形状基本是梯形断面,材质为高锰钢.
图4-2 篦条示意图
设计篦条时，我们假设其倾角α篦孔为方形，边长为L，筛丝直径为a颗粒直径为d，颗粒与篦条方向倾斜β角投落到筛面，当不考虑重力对颗粒运动的影响，则可以认为颗粒作直线运动，可写出矿物的颗粒通过篦缝的概率αβ：[8]
（Ld4)[(L)cos()ad4a]
(La)2cos() P（A）= (1
=d4qq(L4)qd)[(1)COS()(1)2cos()L …………(4.1)
若筛面水平放置，即α=0，则不考虑颗粒投落到筛条后弹起来落到筛孔的可能性，可改写为
(Ld)[(La)cosad]
2(La)cos P（A）= (La)cos(ab)(ad)Ld)(La)cosLd=[…………(4.2)
从（4.1）（4.2）两式不难看出，颗粒倾斜于筛面运动时比垂直于筛面运动时的透筛概率靠近一些。
由式（1）可以看出，如果令分子中带括号用为O，则理论透筛概率P
（A）也为O，这样可以计算出各颗粒材料不能透筛的筛面临界倾斜角(La)cos()d(L4)0 oe
d(L4)a]oearccosLa则=[
d(L4)a]oearccosLa当β=0时，即物料从垂直方向落到倾斜筛面上，则=[
由以上可以绘出下面关系曲线，
它反映了倾角与筛面的相对粒度关
系，从中可以看出，在具有大倾斜
筛面的筛分机中，可以用筛孔尺寸
较大的筛面来处理相对粒度小的颗
粒群，这就是概率筛之所以可以采
用大筛孔筛面的一个理论依据。 图4-3筛面临界角与相对粒度关系曲线图
（1）轴的材料的选择
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。
（2）轴的最小直径和长度的估算
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，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。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。前面已经通过设计计算，得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可大致确定了。
相对粒
图4-4 轴
（3）结构设计合理的选择性
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。
（4）主轴的设计
对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为：
T=T/ZP=[(9.55×106P)/0.2d3n]
T=9550000——P----=9550000*---75---=751942mm
对于既传递转矩又受弯矩的轴，可用上式估算轴的直径;但必须把轴的许用应力［T］适当降低，以补偿弯矩对轴的影响。将降低后的许用力代入上式，并改写为设计公式 :
d≥9.55103pp0.2[]×n=A×nmm
式中A=98—107 因为本设计中的主轴的材料为35SiMn，且承受大载荷，大弯矩。
所以A取107.
又因为P=60 kw n=1200 r/min
所以代入上式得： d>38.85 mm
考虑到破碎机承受的转矩变化和冲击载荷变化很大，则取轴的最细处 dmin=70 mm ，而细轴处的强度条件为：
T=16.92 N/mm2
查表得35SiMn许用扭切应力[ T ]=40～52 N/mm2
T=16.92 N/mm2
半联轴器，转子圆盘，飞轮与轴的周向定位均采用平键连接。半联轴器与轴的链接，选用平键为b×h×L=20×12×90mm(GB1096-79),半联轴器的配合为H7/k6转子圆盘与轴的周向定位由于长度大于500mm，按GB/T321-1980《优先数和优先数系》的R20系列，选取L=810mm，b×h=32×18mm：飞轮与轴的连接，选用平键为b×h×L=20×12×110mm。
4.4轴承的选择
因为轴承，尤其是常用的一些轴承，主要是指一些滚动轴承，绝大数都已标准化，因而，我们需要进行一部分设计内容，根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型和尺寸。另外是轴承组合的设计，它包括安装、调整、润滑、密封等一系列内容的设计。
（1）材料的选择
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。
（2）轴承类型的选择
轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要求，进行选择。因为该型号的破碎机，其转子的转速在1000到1300之间。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。
图4-5 调心滚子轴承
（3）轴承的游动和轴向位移
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。
（4）轴承的安装和拆卸
为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。
图4-6
4.5传动方案的选择与计算
本次设计共考虑三种传动方案，即：1.主轴的一端采用V带轮与电动机相连；2.主轴的一端采用联轴器与电动机相连，另一端配置飞轮；3.主轴的一端采用V带轮与电动机相连，另一端再配置飞轮。
比较这三种方案，由于本次设计为一中小型破碎机，其动能的储存不一定非得很大，带轮本身也能起到储存的作用，所以不必要在一端配置带轮，另一端再配置飞轮，所以首先应该摒弃第3种方案。
看第一种方案，根据电动机的功率和转子的转速，我们可以选择电动机型号为Y280S-4（额定功率75KW，满载转速1480r/min），下面，我们依据这些数据来设V带传动：
（1）计算功率Pc，由查表的工作情况系数Ka=1.2，故
Pc=KaP=1.2×75=90KW
（2）选取普通V带型号，根据Pc=90KW，n1=1200 r/min，所以选用C
型。
（3）确定带轮基准直径D1和D2 由表5.6取D1=600mm，
D2=n1/n2[D1(1-Σ)]=1200/980[600(1-0.01)]=724.68 mm
由表5.6取D2=800mm，大带轮转速
同理的n2=891.6 r/min
（4）验算带速V，
V=（3.14×600×1200）/（60×1000）=37.68 m/s
由于带速过高，会导致离心力增大，使带轮和带之间的正压减小而降低传动能力，并影响寿命，所以需调整带轮直径在300mm以下， 大带轮直径需调到450mm以下，这样由于大带轮的直径过小，还需在另一端配置飞轮。综上，最后确定传动方案为在主轴的一端配置合适的飞轮，另一端用联轴器与电动机连结。
4.6飞轮的选择与计算
飞轮的主要作用是使破碎机的转子，在运转中存储一定的动能，而保持破碎机在工作中的效率，减轻破碎机的动力消耗。也就是说，当破碎机正常运转时，飞轮便存储一定的能量，电动机也不致过负荷，当破碎机给料过多或者进入大块时，飞轮便将动能放出，增强破碎能力，从而使电动机不致超载运行，起到了一定的保护作用。 锤式破碎机的动能存储形式，按不同方式的不同而不同，如果传动方式采用皮带轮或者三角皮带轮，可以不必另外配置飞轮，皮带轮本身就起到了存储动能的作用，如果传动方式采用电动机直接带动，则就应该考虑另外配置飞轮，来增加动能的储备。
图4-7飞轮示意图
锤式破碎机在破碎大块矿石时，锤头的速度损失会过大而且会增大电动机的尖缝负荷。为了避免出这些现象，在主轴上就要增加一个飞轮来储备动能。
根据理论力学知飞轮矩为：（把飞轮当作矩形截面均圆环）
GD2=4gJ kg .m2
飞轮设计的基本问题是在保证机器运转的不均匀系数δ在许用范围内的前提下，求出飞轮的转动惯量J从而最后定出飞轮的主要尺寸。本次设计飞轮的直径为645mm,取飞轮直径D=650mm。
4.7棘轮的选择
凸轮的运动是由棘轮来实现的, 棘轮也因为已经基本标准化，所以，只需要根据具体的条件和要求，进行选择。因为其尺寸的确定是比较自由的，所以，棘轮只需要根据凸轮的工作状况，实现其驱动功能即可。另外，考虑经济性和可能性，稳定性，做合理的选择。
其典型的结构形式是由摇杆、棘爪、棘轮和止动爪等组成:
棘轮固定在机构的传动轴上，而摇杆则是空套在传动轴上。当摇杆逆时针摆动时，棘爪便插入到棘轮的齿间，推动棘轮转过一个角度。当摇杆顺时针转动时，止动爪阻止棘轮顺时针运动，同时，棘爪从棘轮的齿背上滑过，所以此时，棘轮静止不动。这样，当摇杆连续往复运动时，棘轮便得到了单向的间歇运动。
4.8蓖条位置调整弹簧的选择
前面提到了，弹簧所能起到的作用是调整蓖条与锤头间隙的作用。 弹簧一般所起到的作用是：
（1）控制运动方向。
（2）缓冲和吸振
（3）储存能
（4）测力的大小。
在这里，它实现的是第一个功能。根据受载荷的情况的不同，弹簧可分为拉伸、压缩、扭转和弯曲弹簧。根据所要求的工作状况。只需要承受拉伸。所以，应该选择拉伸弹簧。
在常用的弹簧当中，根据其应用特点和范围，我们可以选用普通的圆柱螺旋弹簧。这种弹簧的特性线呈直线，刚度稳定，承受压力，结构简单，制造方便，应用最广泛。无特殊要求时，可以选右旋。
弹簧的选择的一个关键是，对弹簧的特性线和刚度的分析。表示弹簧载荷p与变形之间关系的曲线成为弹簧的特性线。使弹簧产生单位变形所需要的载荷成为弹簧的刚度。用表示。
4.9箱体结构以及其相关设计
一台机器的总重量当中，机座和箱体等零部件的重量占很大的比例。
同时在很大程度上影响着机器的工作精度以及抗振性能。所以，正确合理的选择机座和箱体的材料，并且正确合理的选择其结构形式和尺寸，是减小机器质量、节约金属材料。提高工作精度等重要途径。
（1）铸造方法
根据有关资料，机座（机架和基板等）和箱体（包括机壳等）的形式很多。按构造形式可以分为机座类、机架类等。
本次设计到的锤式破碎机，是固定式重型机器。而且，机座和箱体的结构复杂，刚度要求也较高，因此，通常都是铸造。铸造材料常用便于施工而又便宜的铸铁。（包括普通灰铸铁、球墨铸铁等）。而且该破碎机的机座，属于大型机座的制造，所以，常采用分零铸造，然后焊成一体的办法。
（2）截面形状的选择
因为绝大数的机座和箱体受力情况较为复杂，因此要产生振动，弯曲等变形。所以，当受到弯曲或扭转时，截面形状对其刚度和强度的影响很大。所以，正确设计出合理的机座和箱体的截面形状，可以起到既不增大截面面积，又不增大（或者减小）零件质量（材料消耗量）的效果。而且增大了截面系数以及截面惯性矩，就能提高其强度和刚度。
在使用中，绝大数的机座和箱体都采用这种截面形状，就是这个缘故。虽然矩形截面的弯曲强度不及工字型截面，扭转强度不及圆形截面的，但是它的扭转刚度却大得。而且采用矩形截面的机座和箱体的内外壁比较容易装设其他的机件。所以，对机座和箱体来说，它是结构性能较好的截面形状。
（3）肋板的布置
一般地说，增加壁厚固然可以增大机座和箱体的强度和刚度，但不如
加设肋板来得有利。因为加设肋板时，增大强度和刚度，又可以增大壁厚的同时减小质量；因为该破碎机的机壳是铸件，所以，对于铸件，由于不需要增加壁厚，就可以减少铸造的缺陷；对于有些焊接的部位，壁薄时更容易保证焊接的品质。
在考虑到铸造、焊接工艺时以及结构要求时的限制时，例如为了便于砂型的安装和清除，以及需要在机座内部安装其他的机件等，往往需要把机座设计成两面敞开的，或者至少在某些部位开出比较大的孔洞（就是该机器中的检修孔）。由于这样做，必然大大削弱了机座的刚度，所以，加设肋板是必需的。其结构形状必须考虑到各种重要因素，主要有工艺、成本、重量等。同时还要随具体的应用场合以及不同的工艺要求（如铸造、焊接等）而设计成不同的结构形状。
5 锤式破碎机的操作和维修
5.1锤式破碎机的基本操作法
（1） 启动锤式破碎机前应做好的准备工作
1）破碎机的主要零件：如锤头、破碎板、检查门以及紧固螺栓是否完好。松动。
2）认真检查辅助设备如喂料设备、联轴器、电机等设备是否完好。
3）破碎腔有无杂物、若在破碎腔中发现有块状物或金属物，应清除。
4）进行润滑油量检查。
5）做好上述工作后，发出开车信号，取得下一步工序同意后方能开机。
（2）启动操作的注意事项
1）在做好以上准备工作后，就可以启动破碎机及电机，这时应控制好电流。
2）破碎机运转正常后，就可以开动喂料设备，向破碎机送入物料，并要根据料块的大小和破碎机运转情况，调节喂料机的喂料量，如料块大，破碎机中物料较多时，喂料量则要适当减少，反之可增加喂料量，通常破碎腔中物料高度不要超过破碎腔高度的2/3。
3）操作中必须注意均匀喂料，这样有利于破碎产量的提高，同时物料的尺寸不能太大，它们应该控制在120mm以下，这样不会造成锤头失速。
4）给料过程要防止尖硬的金属物进入破碎腔，以免造成锤头和篦条等零件的损坏。
5）电器设备自动跳闸后，若原因不明，严禁强行连续启动。
6）设备运转中要实行巡回检查，如发现以下情况，应立即停止工作
A 轴承温度高于70oC
B 发现不正常声音。
（3）停车注意事项
必须按生产流程停车，即先停止喂料，然后等物料全部破碎后停止破碎机的工作。
停机后要作好清理和检查机器的各个部分的工作，认真作好设备生产记录。
5.2安全操作技术
（1）保持保护装置和报警装置的完好
一类是保护人生安全，如飞轮和传动装置的安全罩及护栅，进料口周围的栏杆。另一类是保护机器本身用的，所以常称为锤式破碎机的保险装置。
操作和检修时应注意事项
1）严格按照启动顺序启动设备。
2）动前应先检查设备的情况，周围有无闲杂人员。
3）开车前必须发出启动信号。
4）设备运转时，严禁越过入料口栏杆。
5）设备运转时，不得触摸转动、摆动部件。
6）设备运转时，不要离开岗位或干其它事。
7）湿手禁止操作电器设备，电器设备均应接地线。
8）检修时必须切断电源，并挂牌表示。
9）起吊重物时，下面严禁站人。
10）处理破碎机堵塞时，禁止人站在物料上用手去扒大块物料，最好用棍子或专用 铁钩等。
检修完后，移动或撤除的安全装置应还原后才能开车。
5.3锤式破碎机的维修保养法
（1）润滑
润滑能减少摩擦阻力，降低零部件的磨损，加强设备的润滑是设备维护的十分重要的途径。
对于轴承的润滑则应每工作八小时后，往轴承内加注一次润滑油。每三个月更换一次润滑油。换油时，应先用洁净的煤油清洗轴承。
（2）巡回检查和日常维护
1）检查轴承的发热情况，温度不超过70oC。
2）检查轴承，是否需要加油换油。
3）检查螺栓、飞轮连接是否松动。
4）检查润滑系统工作是否正常，若发现油量不够，应及时补加。
5）经常保持设备的清洗，尤其在润滑部件及润滑系统。
6）定期用汽油清洗润滑油的过滤器，清洗后要等完全晾干后才能继续使用。
7）定期更换润滑油，可每半年更换一次。
参考文献
[1] 武汉建材工业学院、华南工学院和辽宁建筑工业学院合编.建筑材料机械及设备[M].中国建筑工业出版社，1980.
[2] 许林发.建筑材料机械设计[M].武汉工业大学出版社，1990.
[3] 郑文纬、吴克坚.机械原理[M].高等教育出版社，1997.
[4] 杨可桢、程光蕴.机械设计基础[M].高等教育出版社，1989.
[5] 周恩浦.矿山机械[M].冶金工业出版社，1979.
[6]《机械设计手册》联合组.机械设计手册[S].化学工业出版社，1979.
[7] 张恩广.筛分破碎及脱水设备[M].煤炭工业出版社，1994.
[8]《破碎粉磨机械》编写组.破碎粉磨机械[M].机械工业出版社，1978.
[9] 朱昆泉、许林发.建材机械工程手册[S].武汉工业大学出版社，2000.
[10] [日]度边彬.机械设计概论[M].机械工业出版社，1985.
[11] 杨丙乾、任小忠.锤头的打击平衡计算[N]. 矿山机械，2001（第1期）：61-62.
致 谢
在毕业论文和实习报告写作期间,我得到了河南理工大学杨海柱老师的无私帮助和悉心指导。冷老师治学严谨,思维敏捷, 学术基础扎实,其认真负责,精益求精的工作态度和精神非常值得我学习。并且,我的专业知识在这次毕业论文的写作过程中也得到了加深和提高。
在此,也要衷心感谢河南理工大学的其他老师给予我的宝贵帮助。同时对在我文中出现的各位文献作者专家,正是在他们的研究基础上才有本文的诞生。
张江波
摘 要
锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。
关键词：锤式破碎机：锤头：强度：公差
目 录
摘要 ............................................................................................................. I
1 绪 论 ..................................................................................................... 1
1.1 锤式破碎机和破碎机的分类 .......................................................... 1
（1）锤式破碎机的分类 ................................................................... 1
（2）破碎机的分类 .......................................................................... 1
1.2 锤式破碎机的规格和型号 .............................................................. 1
2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 .......................................................... 2
2.1 锤式破碎机的工作原理 ................................................................ 2
2.2 矿石的力学性能与锤式破碎机的选择 .......................................... 3
3 破碎机的参数的选择和计算 .................................................................... 3
3.1 型号为ф800mm×600mm锤式破碎机的基本结构参数的计算与选
择 ........................................................................................................ 4
（1） 转子的直径和长度 ............................................................... 4
（2） 基本结构尺寸的确定 ........................................................... 4
3.2 主要工作参数的计算 ..................................................................... 4
（1） 转子速度 ............................................................................. 5
（2） 生产率 ................................................................................. 5
（3） 电机功率 ............................................................................. 5
（4） 转子的转速与锤头重量 ........................................................ 6
4 锤式破碎机的结构设计 .......................................................................... 8
4.1锤头设计与计算 ........................................................................... 8
4.2 圆盘的结构设计与计算 .............................................................. 9
4.3 篦条的设计计算........................................................................... 9
（1）轴的材料的选择 .................................................................. 11
（2）轴的最小直径和长度的估算 ................................................ 11
（3）结构设计合理的选择性 ........................................................ 12
（4）主轴的设计.......................................................................... 12
4.4轴承的选择 ................................................................................. 13
（1）材料的选择 ......................................................................... 13
（2）轴承类型的选择 .................................................................. 13
（3）轴承的游动和轴向位移 ....................................................... 14
（4）轴承的安装和拆卸 ............................................................... 14
4.5 传动方案的选择与计算 .............................................................. 15
4.6 飞轮的选择与计算 ..................................................................... 16
4.7 棘轮的选择 ................................................................................ 17
4.8 蓖条位置调整弹簧的选择 .......................................................... 18
4.9 箱体结构以及其相关设计 .......................................................... 18
（1）铸造方法 ............................................................................. 19
（2）截面形状的选择 .................................................................. 19
（3）肋板的布置 ......................................................................... 19
5 锤式破碎机的操作和维修 ...................................................................... 21
5.1 锤式破碎机的基本操作法 .......................................................... 21
（1）启动锤式破碎机前应做好的准备工作 .................................. 21
（2）启动操作的注意事项 ........................................................... 21
（3）停车注意事项 .................................................................. 22
5.2 安全操作技术 .......................................................................... 22
（1）保持保护装置和报警装置的完好 ...................................... 22
（2）操作和检修时应注意事项 ................................................ 22
5.3 锤式破碎机的维修保养法 ........................................................ 23
（1）润滑 ................................................................................. 23
（2）巡回检查和日常维护 ........................................................ 23
参考文献 ................................................................................................... 24
致谢 .......................................................................................................... 24
1 绪 论
1.1锤式破碎机和破碎机的分类
（1）锤式破碎机的分类
1）按回转轴数分为：单转子和双转子。
2）按转子的回转方向分：不可逆式和可逆式。
3）按锤头的排列方式分：单排式和多排式。
4）按锤头在转子上的连接方式：固定锤式和活动锤式。
（2）破碎机的分类
1）按破碎作业的粒度要求分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。
2）按结构和工作原理分为：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟 式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机。
1.2锤式破碎机的规格和型号
锤式破碎机的规格用转子的直径D和长度L来表示，如ф1000mm×
1200mm的锤式破碎机，表示转子的直径D=1000mm，转子的长度L=1200mm。
（1） 常见的型号有：
不可逆式的：ф800mm×600mm，ф1000mm×800mm，ф1300mm×1600mm，
ф1600mm×1600mm，ф2000mm×1200mm。
可逆式的：ф1430mm×1000mm，ф1000mm×1000mm。
2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质
2.1锤式破碎机的工作原理
锤式破碎机的基本结构如下图所示。
（1）主轴上装有锤架
（2）在锤架之间挂有锤头
（3）锤头的尺寸和形状是根据破碎机的规格和物料颈决定的。锤头在锤架上摆动大约1200的角度、为保护机壳，其内壁镶有衬板，在机壳的下半部装有箆。
（4）以卸出破碎合格的物料。主轴，锤架和锤头组成的回转体称为转子。物料进入破碎机中，即受到高速运转的锤头3冲击而被破碎，破碎的矿石从锤头处获得动能以高速向机壳内壁冲击，向箆条和破碎板冲击而受到第二次破碎，同时还有矿石之间的相互碰撞而受到进一步的破碎。破碎合格的矿石物料通过箆条4排出，较大的物料在箆条4上继续受到锤头的冲击而破碎，达到合格力度后即从缝隙中排出。为了避免箆缝的堵塞，通常要求物料含水不超过10﹪.
图1-1 1—轴：2-锤架：3-锤头:4-篦条
2.2矿石的力学性能与锤式破碎机的选择
矿石都由许多矿物组成，各矿物的物理机械性能相差很大，故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时，才会有好的破碎效果。对硬矿石，采用折断配合冲击来破碎比较合适，若用研磨粉碎，机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石，采用劈裂和弯折破碎较有利，若用研磨粉碎，则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。常见的软矿石有：煤、方铅矿、无烟煤等，它的抗压强度是2～4Mpa,最大也不超过40Mpa。普式硬度系数一般为2～4，再如一些中硬矿石：花岗岩、纯褐铁矿、大理石等，抗压强度是120～150Mpa，普式硬度系数一般为12～15，还有硬矿石、极硬矿石，普式硬度系数一般为15～20。可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式，以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。
3 破碎机的参数的选择和计算
3.1型号为ф800mm×600mm锤式破碎机的基本结构参数的计算与选择转子的直径和长度。
（1）转子的直径一般是根据矿石的尺寸来决定的。通常转子的直径与给矿块的尺寸之比为4-8，大型破碎机则近似取为2.由于ф800mm×600mm锤式破碎机为中型破碎机，所以直径与给矿块尺寸之比取7，而加工物料粒度＜120mm。
所以转子直径D=6×120=720mm，取D=800mm
1）转子长度视机器生产能力而定。转子直径与长度的比值一般0.7-1.5，矿石抗冲击力较强时，应该选取较大的比值。由于ф800mm×600mm锤式破碎机加工的矿物为石灰石，煤或者石膏这样一些低等硬度的矿石，所以比值取0.8.
转子长度L=D×0.8=800×0.8=560mm，取D=600mm
（2）基本结构尺寸的确定
1）、给矿口的宽度和长度：锤式破碎机给矿口宽度B>3d，d表示最大给矿块的尺寸。B>3d=3×120=360mm，取B=400mm，而给料口的长度与转子的长度相同，故取给料口长度L=600mm。
2）、排矿口尺寸：锤式破碎机的排矿口有箆条间隙尺寸控制，一般按入粒度要求来确定。
3）、给矿方式与给矿导板的仰角，锤式破碎机要求给矿块有一定的垂直下落速度，故给料口设置在机架上方。
3.2主要工作参数的计算
（1） 转子速度： 转子转速可按下式进行计算：
n=60v÷3.14D r/min
转子的圆周速度v可根据待破矿石的性质计算：
V=0..01×（9.8/r.）0.5G-5/6/E1/3 m/s
知： n=60v÷3.14D (此处V取50m/s)
=60×50/3.14×0.8
= 1194.28 r/min
为了减少磨损和功率消耗，取
n=1200 m/s
（2）生产率：我们以破碎低等硬度物料来计算锤式破碎机的生产率： 经验公式： Q=（30-45）DL×￡ （吨/小时）
式中： D------转子的直径，m;
L------转子的长度，m；
￡-----矿石的松散比重， t/m3
由于本次设计中 D=800mm=0.8m； L=600mm=0.6m；
所以 ￡取1.62； 式中的系数取38；
则 Q=38×0.8×0.6×1.62=29.548吨/小时
根据计算结果，可以确定出ф800mm×600mm破碎机的生产率为30吨/小时。
（3）电机功率：根据经验选择电动机功率：N=KQ kw（取K=2千瓦/吨），
Q=30吨/小时；
则 N=KQ=30×2=60 KW
查表选择Q系列（IP）三相异步电动机（JB/T 5271—1991 5272--1991）.型号为Y280S-6.电动机效率为92％额定电流为143A。
（4）转子的转速与锤头重量
锤式破碎机转子转速n和锤头重量G是相互关联的。锤式破碎机是靠锤头的动能做的功来完成物料的破碎。锤头的动能E为：
E=mv2/2………………………（3--1）
式中 E------锤头的动能，J；
m------锤头的质量，kg；
V------锤头的圆周速度，m/s；
V=（3.14Dn）/60………………（3--2）
式中 n------转子转速，r/min；
D------转子旋转时，由于离心力的作用，锤头作辐射状，这时,转子的外端直径就以D（m）表示。
将式（2代入式（1）中，得
E=（3.142mD2n2）/7200 N.m …………（3—3）
如公式（3）所示：
转子上全部锤头每次转一次所产生的动能Ea为
Ea=KaKbE=（3.142mD2n2KaKb）/7200 N.m…………（3—4） Ng=Na=（3.142nmD2n3KaKb）÷（1200×60×7200） kw
m=（438×105Ng）÷（D2n3KaKb）N…………（3—6）
m=3.2kg
从动能相等的原理出发，可得：
GV=(Ga+Gb)Vb N.m/s
Vb=[G/(Ga+Gb)]V……………………（3—7）
式中： G------锤头折算到打击中心处的重量，N；
Ga-----最大物料块的重量，N；
V------锤头开始打击时的圆周速度，m/s；
公式（7）的系数等于0.6—0.4即
Vb=（0.6---0.4）V m/s……………………（3—8）
由式（7）得：
GV=GVb+GaVb
得: G=Ga×V2/(V-V2) ................(3--9)
把式（8）代入式（9）中得：
G=（0.7—1.5）Ga
其中，最大物料块质量m=p×v=3.63×123=6.273kg
Ga=mg=6.273×9.8=61.47 取Ga=61N
锤头重量G=（0.7—1.5）Ga=42.7---91.5N G取80
4 锤式破碎机的结构设计
4.1锤头设计与计算
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。其形状如前面的图4-1所示。并有相关的计算。
如果锤式破碎机的转子已经达到静力和动平衡，但由于锤头悬挂得不正确，则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，锤头打击物料块时，在锤头打击点上将作用着打击力N0如果锤头悬挂得不正确，即锤头是非打击平衡锤，则在锤头销轴想产生打击反作用力Ny0根据作用力等于反作用力的原理，该力也将作用在转子圆盘的销孔上，该力用Ny、表示，其方向与Ny相反。如果转子已经达
图4-1锤头示意图
到静力和动平衡，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，则N的反作用力N、 将作用在转子中心孔上。Ny、和N、在转子圆盘上形成逆圆盘回转的打击力偶，因而额外的多消耗了能量，作用在转子轴上的打击反力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，而显著的缩短了轴承的使用寿命。
4.2圆盘的结构设计与计算
根据设计的要求，每根销轴上需要有8个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的，一共需有9个圆盘，最两侧的两个，共有的特点是，一侧设置了锁紧螺母，另一端用轴肩定位。所用的螺母为GB-812-85，这样每个圆盘均匀分布6个圆孔，即可以通过六根销轴，用来悬挂锤头，锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连接，还有隔套隔开，为了保护圆盘的侧面，减少或尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径，转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因为，该型号的破碎机，光凭其型号就可以知道，转子的直径为800mm，所以，圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨取做560 mm，圆孔沿径向的距离也是依据起承受载荷的能力和强度，尽可能取整数；圆孔的大小和锤头的圆孔的大小近似相等即可。
4.3篦条的设计计算
锤式破碎机的篦条的排列方式是与锤头的运动方向垂直,与转子的回转半径有一定的间隙的圆弧 .合格的产品可以通过篦条缝,大于篦缝的物料由于不能通过篦条缝而继续受到冲击破碎,如此循环.篦条和锤头一样,受到很大的冲击和磨损.如下图所示,是本次设计的篦条,其形状基本是梯形断面,材质为高锰钢.
图4-2 篦条示意图
设计篦条时，我们假设其倾角α篦孔为方形，边长为L，筛丝直径为a颗粒直径为d，颗粒与篦条方向倾斜β角投落到筛面，当不考虑重力对颗粒运动的影响，则可以认为颗粒作直线运动，可写出矿物的颗粒通过篦缝的概率αβ：[8]
（Ld4)[(L)cos()ad4a]
(La)2cos() P（A）= (1
=d4qq(L4)qd)[(1)COS()(1)2cos()L …………(4.1)
若筛面水平放置，即α=0，则不考虑颗粒投落到筛条后弹起来落到筛孔的可能性，可改写为
(Ld)[(La)cosad]
2(La)cos P（A）= (La)cos(ab)(ad)Ld)(La)cosLd=[…………(4.2)
从（4.1）（4.2）两式不难看出，颗粒倾斜于筛面运动时比垂直于筛面运动时的透筛概率靠近一些。
由式（1）可以看出，如果令分子中带括号用为O，则理论透筛概率P
（A）也为O，这样可以计算出各颗粒材料不能透筛的筛面临界倾斜角(La)cos()d(L4)0 oe
d(L4)a]oearccosLa则=[
d(L4)a]oearccosLa当β=0时，即物料从垂直方向落到倾斜筛面上，则=[
由以上可以绘出下面关系曲线，
它反映了倾角与筛面的相对粒度关
系，从中可以看出，在具有大倾斜
筛面的筛分机中，可以用筛孔尺寸
较大的筛面来处理相对粒度小的颗
粒群，这就是概率筛之所以可以采
用大筛孔筛面的一个理论依据。 图4-3筛面临界角与相对粒度关系曲线图
（1）轴的材料的选择
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。
（2）轴的最小直径和长度的估算
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，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。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。前面已经通过设计计算，得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸，所以轴的长度也可大致确定了。
相对粒
图4-4 轴
（3）结构设计合理的选择性
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。
（4）主轴的设计
对于只传递转矩的圆截面轴，其强度条件为：
T=T/ZP=[(9.55×106P)/0.2d3n]
T=9550000——P----=9550000*---75---=751942mm
对于既传递转矩又受弯矩的轴，可用上式估算轴的直径;但必须把轴的许用应力［T］适当降低，以补偿弯矩对轴的影响。将降低后的许用力代入上式，并改写为设计公式 :
d≥9.55103pp0.2[]×n=A×nmm
式中A=98—107 因为本设计中的主轴的材料为35SiMn，且承受大载荷，大弯矩。
所以A取107.
又因为P=60 kw n=1200 r/min
所以代入上式得： d>38.85 mm
考虑到破碎机承受的转矩变化和冲击载荷变化很大，则取轴的最细处 dmin=70 mm ，而细轴处的强度条件为：
T=16.92 N/mm2
查表得35SiMn许用扭切应力[ T ]=40～52 N/mm2
T=16.92 N/mm2
半联轴器，转子圆盘，飞轮与轴的周向定位均采用平键连接。半联轴器与轴的链接，选用平键为b×h×L=20×12×90mm(GB1096-79),半联轴器的配合为H7/k6转子圆盘与轴的周向定位由于长度大于500mm，按GB/T321-1980《优先数和优先数系》的R20系列，选取L=810mm，b×h=32×18mm：飞轮与轴的连接，选用平键为b×h×L=20×12×110mm。
4.4轴承的选择
因为轴承，尤其是常用的一些轴承，主要是指一些滚动轴承，绝大数都已标准化，因而，我们需要进行一部分设计内容，根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型和尺寸。另外是轴承组合的设计，它包括安装、调整、润滑、密封等一系列内容的设计。
（1）材料的选择
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。
（2）轴承类型的选择
轴承的类型有很多种，主要根据其承载情况和调心等要求，进行选择。因为该型号的破碎机，其转子的转速在1000到1300之间。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。
图4-5 调心滚子轴承
（3）轴承的游动和轴向位移
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。
（4）轴承的安装和拆卸
为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。
图4-6
4.5传动方案的选择与计算
本次设计共考虑三种传动方案，即：1.主轴的一端采用V带轮与电动机相连；2.主轴的一端采用联轴器与电动机相连，另一端配置飞轮；3.主轴的一端采用V带轮与电动机相连，另一端再配置飞轮。
比较这三种方案，由于本次设计为一中小型破碎机，其动能的储存不一定非得很大，带轮本身也能起到储存的作用，所以不必要在一端配置带轮，另一端再配置飞轮，所以首先应该摒弃第3种方案。
看第一种方案，根据电动机的功率和转子的转速，我们可以选择电动机型号为Y280S-4（额定功率75KW，满载转速1480r/min），下面，我们依据这些数据来设V带传动：
（1）计算功率Pc，由查表的工作情况系数Ka=1.2，故
Pc=KaP=1.2×75=90KW
（2）选取普通V带型号，根据Pc=90KW，n1=1200 r/min，所以选用C
型。
（3）确定带轮基准直径D1和D2 由表5.6取D1=600mm，
D2=n1/n2[D1(1-Σ)]=1200/980[600(1-0.01)]=724.68 mm
由表5.6取D2=800mm，大带轮转速
同理的n2=891.6 r/min
（4）验算带速V，
V=（3.14×600×1200）/（60×1000）=37.68 m/s
由于带速过高，会导致离心力增大，使带轮和带之间的正压减小而降低传动能力，并影响寿命，所以需调整带轮直径在300mm以下， 大带轮直径需调到450mm以下，这样由于大带轮的直径过小，还需在另一端配置飞轮。综上，最后确定传动方案为在主轴的一端配置合适的飞轮，另一端用联轴器与电动机连结。
4.6飞轮的选择与计算
飞轮的主要作用是使破碎机的转子，在运转中存储一定的动能，而保持破碎机在工作中的效率，减轻破碎机的动力消耗。也就是说，当破碎机正常运转时，飞轮便存储一定的能量，电动机也不致过负荷，当破碎机给料过多或者进入大块时，飞轮便将动能放出，增强破碎能力，从而使电动机不致超载运行，起到了一定的保护作用。 锤式破碎机的动能存储形式，按不同方式的不同而不同，如果传动方式采用皮带轮或者三角皮带轮，可以不必另外配置飞轮，皮带轮本身就起到了存储动能的作用，如果传动方式采用电动机直接带动，则就应该考虑另外配置飞轮，来增加动能的储备。
图4-7飞轮示意图
锤式破碎机在破碎大块矿石时，锤头的速度损失会过大而且会增大电动机的尖缝负荷。为了避免出这些现象，在主轴上就要增加一个飞轮来储备动能。
根据理论力学知飞轮矩为：（把飞轮当作矩形截面均圆环）
GD2=4gJ kg .m2
飞轮设计的基本问题是在保证机器运转的不均匀系数δ在许用范围内的前提下，求出飞轮的转动惯量J从而最后定出飞轮的主要尺寸。本次设计飞轮的直径为645mm,取飞轮直径D=650mm。
4.7棘轮的选择
凸轮的运动是由棘轮来实现的, 棘轮也因为已经基本标准化，所以，只需要根据具体的条件和要求，进行选择。因为其尺寸的确定是比较自由的，所以，棘轮只需要根据凸轮的工作状况，实现其驱动功能即可。另外，考虑经济性和可能性，稳定性，做合理的选择。
其典型的结构形式是由摇杆、棘爪、棘轮和止动爪等组成:
棘轮固定在机构的传动轴上，而摇杆则是空套在传动轴上。当摇杆逆时针摆动时，棘爪便插入到棘轮的齿间，推动棘轮转过一个角度。当摇杆顺时针转动时，止动爪阻止棘轮顺时针运动，同时，棘爪从棘轮的齿背上滑过，所以此时，棘轮静止不动。这样，当摇杆连续往复运动时，棘轮便得到了单向的间歇运动。
4.8蓖条位置调整弹簧的选择
前面提到了，弹簧所能起到的作用是调整蓖条与锤头间隙的作用。 弹簧一般所起到的作用是：
（1）控制运动方向。
（2）缓冲和吸振
（3）储存能
（4）测力的大小。
在这里，它实现的是第一个功能。根据受载荷的情况的不同，弹簧可分为拉伸、压缩、扭转和弯曲弹簧。根据所要求的工作状况。只需要承受拉伸。所以，应该选择拉伸弹簧。
在常用的弹簧当中，根据其应用特点和范围，我们可以选用普通的圆柱螺旋弹簧。这种弹簧的特性线呈直线，刚度稳定，承受压力，结构简单，制造方便，应用最广泛。无特殊要求时，可以选右旋。
弹簧的选择的一个关键是，对弹簧的特性线和刚度的分析。表示弹簧载荷p与变形之间关系的曲线成为弹簧的特性线。使弹簧产生单位变形所需要的载荷成为弹簧的刚度。用表示。
4.9箱体结构以及其相关设计
一台机器的总重量当中，机座和箱体等零部件的重量占很大的比例。
同时在很大程度上影响着机器的工作精度以及抗振性能。所以，正确合理的选择机座和箱体的材料，并且正确合理的选择其结构形式和尺寸，是减小机器质量、节约金属材料。提高工作精度等重要途径。
（1）铸造方法
根据有关资料，机座（机架和基板等）和箱体（包括机壳等）的形式很多。按构造形式可以分为机座类、机架类等。
本次设计到的锤式破碎机，是固定式重型机器。而且，机座和箱体的结构复杂，刚度要求也较高，因此，通常都是铸造。铸造材料常用便于施工而又便宜的铸铁。（包括普通灰铸铁、球墨铸铁等）。而且该破碎机的机座，属于大型机座的制造，所以，常采用分零铸造，然后焊成一体的办法。
（2）截面形状的选择
因为绝大数的机座和箱体受力情况较为复杂，因此要产生振动，弯曲等变形。所以，当受到弯曲或扭转时，截面形状对其刚度和强度的影响很大。所以，正确设计出合理的机座和箱体的截面形状，可以起到既不增大截面面积，又不增大（或者减小）零件质量（材料消耗量）的效果。而且增大了截面系数以及截面惯性矩，就能提高其强度和刚度。
在使用中，绝大数的机座和箱体都采用这种截面形状，就是这个缘故。虽然矩形截面的弯曲强度不及工字型截面，扭转强度不及圆形截面的，但是它的扭转刚度却大得。而且采用矩形截面的机座和箱体的内外壁比较容易装设其他的机件。所以，对机座和箱体来说，它是结构性能较好的截面形状。
（3）肋板的布置
一般地说，增加壁厚固然可以增大机座和箱体的强度和刚度，但不如
加设肋板来得有利。因为加设肋板时，增大强度和刚度，又可以增大壁厚的同时减小质量；因为该破碎机的机壳是铸件，所以，对于铸件，由于不需要增加壁厚，就可以减少铸造的缺陷；对于有些焊接的部位，壁薄时更容易保证焊接的品质。
在考虑到铸造、焊接工艺时以及结构要求时的限制时，例如为了便于砂型的安装和清除，以及需要在机座内部安装其他的机件等，往往需要把机座设计成两面敞开的，或者至少在某些部位开出比较大的孔洞（就是该机器中的检修孔）。由于这样做，必然大大削弱了机座的刚度，所以，加设肋板是必需的。其结构形状必须考虑到各种重要因素，主要有工艺、成本、重量等。同时还要随具体的应用场合以及不同的工艺要求（如铸造、焊接等）而设计成不同的结构形状。
5 锤式破碎机的操作和维修
5.1锤式破碎机的基本操作法
（1） 启动锤式破碎机前应做好的准备工作
1）破碎机的主要零件：如锤头、破碎板、检查门以及紧固螺栓是否完好。松动。
2）认真检查辅助设备如喂料设备、联轴器、电机等设备是否完好。
3）破碎腔有无杂物、若在破碎腔中发现有块状物或金属物，应清除。
4）进行润滑油量检查。
5）做好上述工作后，发出开车信号，取得下一步工序同意后方能开机。
（2）启动操作的注意事项
1）在做好以上准备工作后，就可以启动破碎机及电机，这时应控制好电流。
2）破碎机运转正常后，就可以开动喂料设备，向破碎机送入物料，并要根据料块的大小和破碎机运转情况，调节喂料机的喂料量，如料块大，破碎机中物料较多时，喂料量则要适当减少，反之可增加喂料量，通常破碎腔中物料高度不要超过破碎腔高度的2/3。
3）操作中必须注意均匀喂料，这样有利于破碎产量的提高，同时物料的尺寸不能太大，它们应该控制在120mm以下，这样不会造成锤头失速。
4）给料过程要防止尖硬的金属物进入破碎腔，以免造成锤头和篦条等零件的损坏。
5）电器设备自动跳闸后，若原因不明，严禁强行连续启动。
6）设备运转中要实行巡回检查，如发现以下情况，应立即停止工作
A 轴承温度高于70oC
B 发现不正常声音。
（3）停车注意事项
必须按生产流程停车，即先停止喂料，然后等物料全部破碎后停止破碎机的工作。
停机后要作好清理和检查机器的各个部分的工作，认真作好设备生产记录。
5.2安全操作技术
（1）保持保护装置和报警装置的完好
一类是保护人生安全，如飞轮和传动装置的安全罩及护栅，进料口周围的栏杆。另一类是保护机器本身用的，所以常称为锤式破碎机的保险装置。
操作和检修时应注意事项
1）严格按照启动顺序启动设备。
2）动前应先检查设备的情况，周围有无闲杂人员。
3）开车前必须发出启动信号。
4）设备运转时，严禁越过入料口栏杆。
5）设备运转时，不得触摸转动、摆动部件。
6）设备运转时，不要离开岗位或干其它事。
7）湿手禁止操作电器设备，电器设备均应接地线。
8）检修时必须切断电源，并挂牌表示。
9）起吊重物时，下面严禁站人。
10）处理破碎机堵塞时，禁止人站在物料上用手去扒大块物料，最好用棍子或专用 铁钩等。
检修完后，移动或撤除的安全装置应还原后才能开车。
5.3锤式破碎机的维修保养法
（1）润滑
润滑能减少摩擦阻力，降低零部件的磨损，加强设备的润滑是设备维护的十分重要的途径。
对于轴承的润滑则应每工作八小时后，往轴承内加注一次润滑油。每三个月更换一次润滑油。换油时，应先用洁净的煤油清洗轴承。
（2）巡回检查和日常维护
1）检查轴承的发热情况，温度不超过70oC。
2）检查轴承，是否需要加油换油。
3）检查螺栓、飞轮连接是否松动。
4）检查润滑系统工作是否正常，若发现油量不够，应及时补加。
5）经常保持设备的清洗，尤其在润滑部件及润滑系统。
6）定期用汽油清洗润滑油的过滤器，清洗后要等完全晾干后才能继续使用。
7）定期更换润滑油，可每半年更换一次。
参考文献
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致 谢
在毕业论文和实习报告写作期间,我得到了河南理工大学杨海柱老师的无私帮助和悉心指导。冷老师治学严谨,思维敏捷, 学术基础扎实,其认真负责,精益求精的工作态度和精神非常值得我学习。并且,我的专业知识在这次毕业论文的写作过程中也得到了加深和提高。
在此,也要衷心感谢河南理工大学的其他老师给予我的宝贵帮助。同时对在我文中出现的各位文献作者专家,正是在他们的研究基础上才有本文的诞生。
张江波