垃圾破碎機(jī)的設(shè)計(jì)含SW三維及14張CAD圖帶開(kāi)題,垃圾,破碎,設(shè)計(jì),sw,三維,14,cad,開(kāi)題 垃圾破碎機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要 垃圾煤是以城市生活垃圾為主要原料，經(jīng)過(guò)傳送、破碎、干燥、燃燒反應(yīng)、添加助燃劑和成型等工序而成的工業(yè)燃料，它具有垃圾處理和生產(chǎn)工業(yè)用煤制品兩種功效。其中破碎是工序中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而垃圾破碎機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)垃圾破碎功能的專用環(huán)保設(shè)備。 本文根據(jù)桂林某企業(yè)生活垃圾煤生產(chǎn)線中破碎機(jī)的工作要求，設(shè)計(jì)出一種可行的破碎機(jī)結(jié)構(gòu)，滿足強(qiáng)度和壽命要求。主要工作如下：進(jìn)行破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)方案論證，繪制破碎機(jī)部件的機(jī)構(gòu)裝配圖，用三維軟件Solidworks對(duì)部件進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行有關(guān)理論分析和計(jì)算。分析動(dòng)力要求，選擇原動(dòng)機(jī)，編制關(guān)鍵零件的加工工藝卡。 關(guān)鍵字：垃圾破碎機(jī)；破碎結(jié)構(gòu)；三維建模；原動(dòng)機(jī)；加工工藝卡 Abstract Garbage coal is a kind of industrial fuel which is made from urban living garbage by the processes of transmission, breaking, drying, burning reaction, adding accelerant and forming. It has the function of both municipal garbage disposal and the production of industrial coal products. At the processes, the breaking is a important link, and Garbage crusher is a special environmental protection equipment that can realize the garbage crushing function. This paper according to the crusher work requirement of a guilin enterprise of in coal production line, designs a feasible crusher structure, that can meet the strength and useful life. The main work as follows，the demonstration of crusher structure project, and drawing the assembly of crusher institutions, for the parts 3 d modeling with 3 d software SolidWorks,and for the theoretical analysis and calculation.On the work power requirements,choose the mover, preparing the card of the processing technology of key parts. Keywords：Garbage crusher；Crushing structure；3 d modeling；rime motor； Processing process card； 目 錄 引言 1 1 簡(jiǎn)介 2 1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2 課題研究的意義 3 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 3 2 垃圾破碎機(jī)的方案設(shè)計(jì) 3 2.1 破碎的基本理論 3 2.1.1破碎的目的 3 2.1.2 破碎比 4 2.1.3破碎方法 4 2.2 垃圾破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.2.1破碎機(jī)的類型 5 2.2.2破碎機(jī)選型研究 6 2.2.3垃圾破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 7 2.2.4垃圾破碎機(jī)工作參數(shù)的確定 8 2.3 垃圾破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模 10 3 垃圾破碎機(jī)主要機(jī)構(gòu)相關(guān)計(jì)算 17 3.1 刀具的相關(guān)計(jì)算 17 3.2 主軸的相關(guān)計(jì)算 19 3.3 電動(dòng)機(jī)選擇 20 3.4 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 21 3.5 軸承的選擇 26 3.6 鍵的設(shè)計(jì)校核 26 4 主軸的加工工藝卡編制 27 5 破碎機(jī)的潤(rùn)滑和密封 30 5.1 軸承的潤(rùn)滑 30 5.2 軸承的密封 31 6 結(jié)論 31 謝 辭 33 參考文獻(xiàn)： 34 引言 當(dāng)今社會(huì)，人類利用地球的資源創(chuàng)造了人類的幸福和繁榮，但人類在開(kāi)發(fā)資源和創(chuàng)造產(chǎn)品的過(guò)程中，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的廢物。人類在其生產(chǎn)過(guò)程、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與生活中無(wú)時(shí)不產(chǎn)生垃圾，而且數(shù)量在不斷地增長(zhǎng)。隨著世界環(huán)境問(wèn)題的日益突出和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，人們對(duì)城市生活垃圾所引起的污染越來(lái)越關(guān)注，并對(duì)各種類型廢棄物的處置和利用進(jìn)行了大量的研究和開(kāi)發(fā)，取得了可喜的進(jìn)展。在我國(guó)，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市垃圾的產(chǎn)量迅速增加，對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題越來(lái)越突出。 城市生活垃圾是固體廢棄物的混合體，它是指在人們?nèi)粘Ｉ钪谢驗(yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物，包括廢紙、果皮、蔬菜、木屑、廚房余物、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢電池等居民生活中所能接觸和涉及到的所有物品，它是一種與社會(huì)發(fā)展相伴而生的長(zhǎng)期污染源。 生活垃圾的固有特性對(duì)人類健康和環(huán)境具有重大影響[1]。其影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）對(duì)土地的影響。生活垃圾由于長(zhǎng)時(shí)間未處理而使堆積量增大，占用了一定量的土地，并且因?yàn)槠涑煞謴?fù)雜，一定程度上改變了土壤的結(jié)構(gòu)，使可耕種利用的土地減少。 （2）對(duì)水體的影響。生活垃圾會(huì)直接或間接地流向河流、湖泊或海洋，其有害成分也會(huì)跟著流向河水、湖水和海水中，亦或者因?yàn)橛晁臎_洗而滲入地下水體，使水質(zhì)受到污染，影響水生生物和人們對(duì)水資源的利用。 （3）對(duì)大氣的影響。生活垃圾在堆積和處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)大氣環(huán)境造成影響，影響空氣質(zhì)量。 （4）對(duì)人類健康的影響。由于生活垃圾對(duì)土地、水體、大氣的影響，人類會(huì)因?yàn)殚g接或直接飲用受污染的水質(zhì)或呼吸受污染的空氣而造成對(duì)健康的危害。 現(xiàn)有生活垃圾的處理，主要是通過(guò)對(duì)垃圾的集中堆放、填埋以及焚燒等方式來(lái)減少生活垃圾的存有量。但這些對(duì)垃圾處理的方式會(huì)占用大量的土地，其滲濾液對(duì)地下水造成污染，易形成后續(xù)污染，焚燒也容易造成二次環(huán)境危害。 如何真正做到對(duì)生活垃圾的無(wú)害化、減量化、資源化、低成本處理，是人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。 生活垃圾煤生產(chǎn)線工藝方法是現(xiàn)代一種新型垃圾處理方法，通過(guò)對(duì)生活垃圾進(jìn)行篩選、破碎、烘干、添加一定助燃劑、擠壓成形等一系列生產(chǎn)工藝程序后，可以生產(chǎn)出鍋爐用煤球和煤棒，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。由于其具有占地面積小、垃圾處理時(shí)間短、環(huán)境污染小、垃圾回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地解決單純對(duì)垃圾進(jìn)行填埋和焚燒處理的缺陷。 垃圾破碎機(jī)是一種用于固體廢棄物破碎的專用環(huán)保設(shè)備，它是生活垃圾煤生產(chǎn)線中的一個(gè)重要工序，其研究與設(shè)計(jì)對(duì)生活垃圾處理有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1 簡(jiǎn)介 1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在固體廢棄物的預(yù)處理中，一般采用的是壓實(shí)和破碎等方式。破碎是把廢物轉(zhuǎn)變成能夠進(jìn)一步加工或再處理所需的形狀和大小。這種破碎方法通過(guò)人力或機(jī)械外力的作用，破壞固體廢棄物內(nèi)部分子間作用力，使廢棄物破裂變碎。在固體廢棄物的預(yù)處理中，可以利用外力作用使組成復(fù)雜且不規(guī)則的固體廢棄物減小原來(lái)尺寸，有利于對(duì)固體廢棄物的進(jìn)行后續(xù)處理。 對(duì)固體顆粒的破碎最早源于采礦工業(yè)，根據(jù)破碎作用分為擠壓、沖擊、摩擦、剪切和劈裂等。沖擊是物料顆粒受到撞擊變形脆裂破碎，而通常情況下使用的是擠壓、摩擦或剪切的方式。早期的垃圾處理常常采用填埋的方式，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)環(huán)境要求標(biāo)準(zhǔn)的提高以及可持續(xù)發(fā)展的需要，出現(xiàn)了對(duì)固體廢棄物的處理和利用，也因此發(fā)展了對(duì)固體廢棄物破碎設(shè)備和方法研究，主要借鑒了采礦工業(yè)的機(jī)械破碎方法。 我國(guó)的破碎設(shè)備起步比較晚，雖然取得了一定的發(fā)展，但主要借鑒于礦山破碎設(shè)備。對(duì)于生活垃圾的破碎設(shè)備，與先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在較大的差距，主要是因?yàn)槿狈Τ墒斓脑O(shè)計(jì)理論和足夠的設(shè)計(jì)依據(jù)，破碎機(jī)的工作壽命短、工作效率低。 國(guó)內(nèi)對(duì)城市生活垃圾以焚燒和填埋為主的處理方式?jīng)Q定了我國(guó)垃圾破碎機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r。垃圾破碎機(jī)的發(fā)展在國(guó)內(nèi)還處于一個(gè)初步發(fā)展階段，生活垃圾破碎機(jī)技術(shù)尚未成熟。目前國(guó)內(nèi)僅有為數(shù)不多的幾個(gè)廠商有自主研制的垃圾破碎設(shè)備，如專業(yè)生產(chǎn)垃圾破碎機(jī)的有上海百利環(huán)保設(shè)備有限公司、江陰廣福機(jī)械有限公司垃圾處理場(chǎng)中的破碎機(jī)械大都為國(guó)外引進(jìn)設(shè)備。而相對(duì)于專用的環(huán)保再生煤生產(chǎn)線垃圾破碎機(jī)，除桂林恒泰科技發(fā)展有限公司外，還沒(méi)有其它專用的垃圾破碎機(jī)設(shè)備。上海百利環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的垃圾破碎機(jī)是用于生活垃圾分選處理的專用設(shè)備，其作用是在分選過(guò)程中將體積較大的生活垃圾進(jìn)行破碎。處理時(shí)可同時(shí)將垃圾中的軟物、硬物、大件等物品破碎，并做到不纏繞、不堵料，在城市居民生活垃圾分選及處理過(guò)程中使用效果極好。 在國(guó)外，德國(guó)是垃圾處理工程技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家之一，德國(guó)的豪斯特曼、DOPPSTADT公司是世界一流水平從事垃圾處理工程的專業(yè)大公司，日本，荷蘭等垃圾破碎機(jī)械也有各自的特色。下面介紹國(guó)外幾種典型的垃圾破碎機(jī)[2]。 （1）德國(guó)DOPPSTADT公司破碎機(jī) 該公司生產(chǎn)的DW系列移動(dòng)式輥?zhàn)悠扑闄C(jī)，其特點(diǎn)是輥?zhàn)有D(zhuǎn)緩慢，拖拽物料通過(guò)可過(guò)載保護(hù)的液壓控制破碎梳；利用履帶行走機(jī)構(gòu)，即使地形復(fù)雜仍具靈活的機(jī)動(dòng)性：破碎爪堅(jiān)固耐用，拆換簡(jiǎn)單；大保護(hù)門(mén)，維護(hù)方便，部件易于拆換。中央潤(rùn)滑：有可靠的監(jiān)視系統(tǒng)保護(hù)驅(qū)動(dòng)組件。適用范圍：廢舊木頭、鐵路枕木、樹(shù)干樹(shù)根、大件家庭垃圾、建筑混合垃圾、工業(yè)及商業(yè)垃圾、床墊、地毯等。 （2）日本富士重工業(yè)株式會(huì)社(Fuji Heavy Industries, Ltd. )剪切式破碎機(jī) 該剪切式破碎機(jī)其優(yōu)點(diǎn)有：液壓驅(qū)動(dòng)，破碎力大。破碎高效，可同時(shí)用兩臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)四個(gè)破碎軸，使破碎更高效。破碎尺寸統(tǒng)一，安裝的格篩可以保證一致的破碎尺寸。維護(hù)費(fèi)用低，刀片磨損后，可以焊接繼續(xù)使用。應(yīng)用范圍：在對(duì)垃圾進(jìn)行循環(huán)利用、焚燒、或回收之前進(jìn)行預(yù)破碎的一種液壓動(dòng)力破碎機(jī)。 （3）荷蘭M&J工業(yè)公司垃圾破碎機(jī) 該公司廢物破碎所用的破碎刀采用特殊的材料制成，與同類產(chǎn)品相比，具有更長(zhǎng)的使用壽命。切割平臺(tái)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，不僅和刀具配合共同切割物料，大大延長(zhǎng)刀具替換周期。M&J破碎機(jī)適用于所有類型的垃圾和廢物：包括生活垃圾、家具、廢棄木料、塑料、金屬桶、紙等，M&J垃圾破碎設(shè)備在歐洲和美洲已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。破碎機(jī)分為單軸和雙軸、固定式和移動(dòng)式多種組合，處理量從10-150噸/小時(shí)不等。 從上面可以看出，德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在垃圾的分類和回收再利用等方面發(fā)展比較全面，垃圾的回收利用的技術(shù)相對(duì)國(guó)內(nèi)先進(jìn)許多，對(duì)垃圾破碎技術(shù)相對(duì)研究較多和相對(duì)成熟，其研究方法和技術(shù)值得國(guó)內(nèi)借鑒。 1.2 課題研究的意義 垃圾破碎機(jī)可以對(duì)固體垃圾廢棄物進(jìn)行破碎。它是垃圾煤生產(chǎn)線的一個(gè)重要工序。破碎后的固體顆粒經(jīng)過(guò)一定程度的烘干，然后添加一定助燃劑與其進(jìn)行混合攪拌，最后對(duì)混合物進(jìn)行擠壓成形，可以生產(chǎn)出鍋爐用的煤球和煤棒，實(shí)現(xiàn)了對(duì)垃圾的處理，更重要的是做到無(wú)害化、減量化、資源化、效益化、社會(huì)化，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 本文根據(jù)垃圾煤生產(chǎn)線中對(duì)破碎機(jī)的工作要求，設(shè)計(jì)一種可行的破碎結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了垃圾破碎機(jī)的設(shè)計(jì)，滿足生活垃圾煤生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求。主要完成的工作內(nèi)容如下： （1）完成不少于4萬(wàn)字符的機(jī)械類相關(guān)外文翻譯； （2）進(jìn)行破碎機(jī)結(jié)構(gòu)方案論證； （3）繪制破碎機(jī)部件機(jī)構(gòu)的裝配圖和主要零件圖，并進(jìn)行有關(guān)的理論分析和計(jì)算，繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中包含兩張A3以上的圖紙； （4）根據(jù)動(dòng)力要求，選擇合適的原動(dòng)機(jī)； （5）編制關(guān)鍵零件的加工工藝卡； （6）使用三維軟件對(duì)部件進(jìn)行建模； （7）按照格式要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2 垃圾破碎機(jī)的方案設(shè)計(jì) 2.1 破碎的基本理論 2.1.1破碎的目的 破碎是指通過(guò)機(jī)械外力的作用，破壞物體內(nèi)部的凝聚力和分子間的作用力而使物 體破裂變碎的操作過(guò)程。破碎是重要的預(yù)處理工藝，破碎的目的主要體現(xiàn)在以下方面： （1）減小垃圾顆粒的尺寸。由于原始固體垃圾成分不同、密度各異、形狀不規(guī)則、尺寸變化大，如果不經(jīng)破碎，不利于垃圾煤的成型。 （2）增加垃圾的比表面積。對(duì)固體垃圾的破碎可以有效地增加比表面積，有利于提高垃圾的燃燒效率。 （3）為后續(xù)加工做準(zhǔn)備。固體垃圾經(jīng)破碎后，對(duì)后續(xù)工序中的垃圾燃燒、混合攪拌均勻、濕化成型等都具有重要影響。 2.1.2 破碎比 在破碎過(guò)程中，原始物料粒度跟破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。它可以表示固體廢物被破碎的程度。在工程實(shí)際設(shè)計(jì)中，破碎比可以采用固體廢物破碎前的最大粒度與固體廢物破碎后的最大粒度之比來(lái)表示： （2-1） 這個(gè)破碎比叫做極限破碎比，以可以用來(lái)選擇破碎機(jī)給料口的寬度。 在科研和理論研究中，常采用破碎前的平均粒度與固體廢物破碎后的平均粒度之比來(lái)表示，這一破碎比稱為真實(shí)破碎比，它可以反映固體廢物的實(shí)際破碎程度。一般破碎機(jī)的平均破碎比在3－30之間。 （2-2） 固體廢物每經(jīng)過(guò)一次破碎機(jī)破碎程序的稱為一個(gè)破碎段。如果所要求的破碎比不大，則一個(gè)破碎段就可滿足要求；有些固體廢物的分選工藝，則要求入料的粒度很細(xì)，此時(shí)破碎比就很大，需要設(shè)置幾臺(tái)破碎機(jī)即需幾個(gè)破碎段來(lái)組成破碎流程。其總破碎比等于各段破碎比的乘積，即：。 破碎的段數(shù)是決定破碎工藝流程的一個(gè)基本指標(biāo)，它由破碎廢物的原始粒度和最終粒度來(lái)決定。破碎段數(shù)愈多，其破碎流程愈復(fù)雜，一般情況下應(yīng)該盡量減少破碎段數(shù)。 2.1.3破碎方法 根據(jù)對(duì)固體廢物進(jìn)行破碎所用的外力及消耗能量的形式，其破碎方法可以分為機(jī)械能破碎和非機(jī)械能破碎兩種。機(jī)械能破碎是利用破碎機(jī)對(duì)固體廢物施加外力而將其破碎，如沖擊破碎、剪切破碎等。非機(jī)械能破碎是利用電能、熱能等對(duì)固體廢物進(jìn)行破碎的新方法，如低溫冷凍破碎、減壓破碎及超聲波破碎等。 本文主要介紹機(jī)械能破碎的方法，目前廣泛采用的機(jī)械能破碎方法有擠壓、劈裂、彎曲、沖擊、磨剝和剪切破碎等方法。 （1）擠壓，如圖2.1(a)所示，物料置于兩破碎工作面之間，隨著兩工作面逐漸逼近而對(duì)物料施加壓力使其破碎。這種方法的主要特點(diǎn)是其作用力是逐漸增大的，而且力的作用范圍大，可用于破碎較硬的物料。 （2）劈裂，如圖2.1(b)所示，利用尖齒楔入物料時(shí)產(chǎn)生的劈力，將物料劈裂，這種方法的主要特點(diǎn)是力的作用點(diǎn)較為集中，可以使物料產(chǎn)生局部的破裂。這種方法適用于破碎脆性物料。 （3）折裂，如圖2.1(c)所示，物料在破碎工作面上如同受集中載荷的作用，因此，在作用點(diǎn)處受劈力和彎曲的共同作用，從而折裂、破碎。 （4）研磨，如圖2.1(d)所示，破碎工作面在物料上相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，對(duì)物料施加剪切力，使物料的表面部分磨碎。 （5）沖擊，如圖2.1(e)所示，通過(guò)破碎機(jī)械的沖擊部件以很大的速度撞擊物料，以及物料與物料之間的相互撞擊，在沖擊力作用下使物料急劇破碎。這是一種動(dòng)力破碎的方法，可以獲得較大的破碎比，且所消耗的功率較小。 （6）剪切，如圖2.1(f)所示，利用運(yùn)動(dòng)的刀刃，對(duì)物料進(jìn)行剪切，使其發(fā)生斷裂。這種方法適用于非脆性物的破碎，廣泛用于生活垃圾的破碎處理。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 圖2.1 破碎方法 （a）擠壓；（b）劈裂；（c）折裂；（d）研磨；（e）沖擊；（f）剪切。 2.2 垃圾破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1破碎機(jī)的類型 破碎機(jī)的種類較多，按照破碎機(jī)對(duì)物料的作用力分類，可以分為剪切式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)等。根據(jù)破碎機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝結(jié)構(gòu)方式分類，可以分為立式和臥式兩種。這些破碎機(jī)可以為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的垃圾破碎機(jī)提供參考，本文介紹幾種常用的破碎設(shè)備[3--4]。 （1）剪切式破碎機(jī) 剪切式破碎機(jī)是通過(guò)固定刀和旋轉(zhuǎn)刀之間的嚙合作用，將固體廢物切開(kāi)或割裂成符合要求的尺寸和大小。剪切式破碎機(jī)由剪切刀具（固定刀和旋轉(zhuǎn)刀）、主軸、葉片、篩網(wǎng)等組成。旋轉(zhuǎn)刀安裝在高速旋轉(zhuǎn)的葉片上，固定刀安裝在機(jī)體上，在葉片的下方，有篩網(wǎng)，用來(lái)分選物料。剪切式破碎機(jī)可以設(shè)計(jì)為單軸和雙軸兩種。剪切式破碎機(jī)具有破碎比大、功耗低、噪聲小等特點(diǎn)，適用于硬度不夠大、韌性的物料。 （2）沖擊式破碎機(jī) 沖擊式破碎機(jī)是通過(guò)外力對(duì)物料的碰撞與沖擊，從而達(dá)到破碎物料的目的。沖擊式破碎機(jī)由板錘、研磨板、沖擊板、篩網(wǎng)等組成。板錘利用一般楔塊或液壓裝置固定在轉(zhuǎn)子體的槽內(nèi)，沖擊板用彈簧支撐，由一組鋼條組成，沖擊板下面是研磨板，后有篩網(wǎng)。沖擊式破碎機(jī)主要用于破碎家具、電子產(chǎn)品等生活廢物。沖擊式破碎機(jī)具有破碎比大，適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適用于破碎中等硬度、脆性等廢物。 （3）錘式破碎機(jī) 錘式破碎機(jī)主要是通過(guò)帶錘頭的轉(zhuǎn)子利用沖擊、打錘等作用將物料破碎的機(jī)械設(shè)備。錘式破碎機(jī)由轉(zhuǎn)子，機(jī)體等組成，轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤(pán)、銷(xiāo)軸和錘頭組成，在轉(zhuǎn)子下部安裝有篩網(wǎng)，破碎物料中小于篩孔尺寸的粒級(jí)通過(guò)篩網(wǎng)排出，大于篩孔尺寸的粗粒級(jí)留在篩網(wǎng)上繼續(xù)受到錘頭的打擊，最后通過(guò)篩網(wǎng)排出機(jī)外。錘式破碎機(jī)又分為鐘錘和擺錘兩種，錘式破碎機(jī)特別適用于硬度大的物料。 （4）顎式破碎機(jī) 顎式破碎機(jī)是一種間歇式工作的破碎機(jī)械，主要用于中等硬度以上廢物的粗碎和中碎，其工作原理是：物料被夾在固定顎板和可動(dòng)顎板之間，借助于可動(dòng)顎板周期性地靠近或離開(kāi)固定顎板，使物料受到擠壓、劈裂和彎曲作用而破碎，破碎后物料靠自動(dòng)的重力從下部排出。鄂式破碎機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易堵塞，工作可靠，制造容易，破碎比為3~10，但生產(chǎn)率低，破碎比小，產(chǎn)品粒度不均勻。 2.2.2破碎機(jī)選型研究 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的破碎設(shè)備主要取決于破碎機(jī)的類型、廢棄物的物理性質(zhì)和組成成分以及破碎處理的要求等因素，通過(guò)參考有關(guān)文獻(xiàn)資料，選用破碎機(jī)時(shí)可參考表2.1[5]。 表2.1 破碎設(shè)備的選用 功能結(jié)構(gòu) 待處理廢物 廢塑料 廢橡膠 動(dòng)植物殘骸 廢紙 木片 廢織物 爐渣 灰土 廢金屬 破玻璃片 建筑廢物 混合垃圾 軟 硬 廚房垃圾 散料垃圾 壓碎 鄂式 × √ × ○ × ○ × √ √ √ √ √ × × 臥式 立式 擺錘 × √ ○ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 重錘 × √ ○ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 沖擊 × √ × × √ √ × √ √ × √ √ √ √ 剪切 單軸 √ √ √ ○ √ √ √ √ √ × ○ ○ √ √ 雙軸 √ √ √ ○ √ √ √ √ √ × ○ ○ ○ √ 擺錘 × √ ○ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 重錘 × √ ○ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 注：√表示推薦，○表示可用，×表示不可用。 表2.2 不同城市的垃圾成分所占的百分比（%） 廚余 灰土 磚瓦 紙類 塑料 織物 玻璃 金屬 木竹 年份 北京 44.15 9.6 0.88 14.28 13.71 2.02 6.34 1.07 7.47 2003 上海 67.33 ----- 1.37 8.77 13.48 1.90 5.15 0.73 1.27 2000 廣州 69.97 ----- 3.86 6.39 17.54 4.31 3.01 0.97 2.43 1997 由表2. 2[1]可知，常見(jiàn)城市生活垃圾中的廚余、紙類、塑料、木竹比例占整個(gè)城市生活垃圾的90%以上，因而采用一般的錘式或顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)，無(wú)法破碎具有塑性性質(zhì)的塑料橡膠紙張等垃圾成分，因而選擇剪切式破碎方式是垃圾煤生產(chǎn)線中垃圾破碎機(jī)的最佳破碎方式。 2.2.3垃圾破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 剪切式破碎機(jī)采用旋轉(zhuǎn)剪切式的破碎方法，它由箱體、電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)刀、固定刀、篩網(wǎng)等組成，破碎垃圾時(shí)，旋轉(zhuǎn)刀在電機(jī)的帶動(dòng)下與安裝在箱體上的固定刀形成合抱嚙合作用，將處于旋轉(zhuǎn)刀和固定刀之間的垃圾破碎。其結(jié)構(gòu)示意圖為： 圖2.2 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1.進(jìn)料口； 2.上箱體；3.旋轉(zhuǎn)刀；4. 刀架；5.主軸；6.固定刀；7.篩網(wǎng)；8.下箱體。 2.2.4垃圾破碎機(jī)工作參數(shù)的確定 由于城市生活垃圾的復(fù)雜性和不確定性，破碎機(jī)的設(shè)計(jì)在某種程度上是一種經(jīng)驗(yàn)積累的過(guò)程，破碎機(jī)的工作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定一般是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)測(cè)得，或者通過(guò)參考礦山破碎設(shè)備確定。破碎機(jī)的工作參數(shù)主要包括： （1）生活垃圾破碎強(qiáng)度的確立 垃圾破碎強(qiáng)度在破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中是基礎(chǔ)性參數(shù)。破碎物料的強(qiáng)度一般表現(xiàn)為物料粉碎的難易程度，破碎機(jī)的破碎原理表現(xiàn)為對(duì)垃圾的剪切、擠壓、撕裂方式，通常以垃圾的抗壓強(qiáng)度作為物料軟硬程度和破碎難易程度的指標(biāo)。垃圾的破碎強(qiáng)度與其組成成分有直接關(guān)系，由表2.2可知，城市生活垃圾以廚余、紙張和塑料等成分占90％以上，只有少量堅(jiān)硬成分如金屬等，但金屬成分在再生煤生產(chǎn)線工藝中預(yù)先已經(jīng)篩選出去。 按照礦山行業(yè)對(duì)礦物的劃分，一般抗壓強(qiáng)度大于200MPa的物料稱為最堅(jiān)硬物料；抗壓強(qiáng)度在150MPa～200MPa稱為堅(jiān)硬物料；抗壓強(qiáng)度在50MPa～150MPa稱為中硬物料；當(dāng)抗壓強(qiáng)度小于50MPa時(shí)稱為低硬物料或軟性物料。結(jié)合實(shí)驗(yàn)硬度檢測(cè)及有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，表2.3是各種成分的分類。 表2.3 各種物料的硬度表 最堅(jiān)硬物料 堅(jiān)硬物料 中硬物料 軟物料 剛玉 碳化硅 燒結(jié)鎂砂 鋼材 鐵礦石 電石 金屬礦石 礦渣 石灰石 大理石 白云石 砂巖 泥灰石 巖鹽 頁(yè)巖 雜有石塊的粘土 石棉礦 石膏礦 板石 煙煤 粘土 竹木 紙制品 廚余廢料 從上表可以看出，城市生活垃圾中除石灰石、大理石或砂巖占有垃圾成分的少量之外，其它都是軟性物料，而生活垃圾中并不含有剛玉和鐵礦石等工業(yè)堅(jiān)硬和最堅(jiān)硬物料。因而選擇以中硬物料的抗壓強(qiáng)度50MPa～150MPa的中間值即100MPa作為生活垃圾破碎強(qiáng)度的設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠完全滿足再生煤生產(chǎn)線工藝中的垃圾破碎機(jī)的強(qiáng)度要求。 （2）轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)速的確定 轉(zhuǎn)子體由刀架、主軸以及旋轉(zhuǎn)刀組成，是垃圾破碎機(jī)的關(guān)鍵部件。轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)速的大小與物料性質(zhì)、破碎產(chǎn)品粒度、旋轉(zhuǎn)刀與固定刀的磨損等因素有關(guān)。隨著轉(zhuǎn)速的增加可使破碎比以及產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)含量增加，但是周轉(zhuǎn)速度過(guò)大，將顯著地增加功率消耗，同時(shí)會(huì)引起旋轉(zhuǎn)刀與固定刀的強(qiáng)烈磨損。在確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，可以參考以下的公式[6]： （2-3） 式中，K1為修正系數(shù)；f為物料與剪切刀具的摩擦系數(shù)；為物料的密度；d為物料的平均線度；D為轉(zhuǎn)子體的直徑。 修正系數(shù)K1，一般取K1=200~300，本文取K1=230；干硬物料在金屬表面上的摩擦f取0.3，軟濕物料f取0.5，由于垃圾破碎機(jī)在實(shí)際生活過(guò)程中，垃圾中的物料比較復(fù)雜，而且城市生活垃圾中一般都含水分，所以取f=0.5 ；為物料的密度，取城市生活垃圾密度的較高值， = 2 * 10-4kg/cm3；d為物料的平均線度，取其值為d=10.5cm；D是轉(zhuǎn)子的直徑，本文設(shè)置D=50cm。由式子2-3可以算的n的值為n=500r/min。 （3）破碎機(jī)破碎比的確定 在工程實(shí)際設(shè)計(jì)中，破碎比為固體廢物破碎之前的最大粒度與固體廢物破碎后的最大粒度之比。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，設(shè)置兩段破碎，總破碎比，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為便于簡(jiǎn)化，通常將破碎比設(shè)計(jì)成。一般來(lái)說(shuō)，物料尺寸越小，所需加熱和燃燒的時(shí)間就越短，同時(shí)尺寸越小，物料的比表面積也就越大，與空氣的接觸就越充分，越有利于提高燃燒的效率，資料顯示，固體物質(zhì)的燃燒時(shí)間與物料的粒度的1～2次方成正比。 設(shè)計(jì)破碎機(jī)垃圾顆粒的破碎后的垃圾粒度為10mm能夠完全滿足生產(chǎn)線的實(shí)際需要。 表2.4 垃圾粒度抽樣統(tǒng)計(jì)表 抽樣50kg 垃圾粒度(mm) 統(tǒng)計(jì)粒度所占質(zhì)量比例（％） 最大粒度成分 樣品1 50～75 1.5 紙板、塑料 樣品2 50～79 1.3 塑料、木屑 樣品3 50～80 0.1 布?jí)K、瓷磚 樣品4 50～78 0.3 石片、塑料 樣品5 50～75 1.2 菜料、塑料袋 以此可以看出，垃圾中的大部分物料主要以紙板、塑料、廚余為大顆粒成分，大部分以混合粘土為主要成分，因此，以垃圾的最大統(tǒng)計(jì)粒度即80mm作為破碎機(jī)的最大設(shè)計(jì)粒度，能夠完全滿足實(shí)際條件。 綜合入料和出料的粒度，獲得破碎機(jī)的設(shè)計(jì)一段破碎比為： （2-4） 二級(jí)破碎后總的理論破碎比可達(dá)，這樣的破碎結(jié)果完全能滿足再生煤生產(chǎn)線所需燃燒和成型的尺寸。 2.3 垃圾破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模 本文運(yùn)用三維設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)破碎機(jī)的零部件及整機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，使其直觀地看到實(shí)體的形狀和結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了部分重要零部件的受力分析。 （1）主軸的實(shí)體建模 主軸是動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵零件，常用材料為20鋼、45鋼、20Cr、40Cr等，由于垃圾破碎機(jī)的工作狀況復(fù)雜，因而選用抗沖擊能力較強(qiáng)的40Cr作為主軸的材料，經(jīng)熱處理工藝后，可以提高主軸的使用壽命。 軸的兩端各加工出螺紋孔，用于帶輪和飛輪的軸向定位；為了減小軸向分力，軸承選用了圓錐滾子軸承；鍵槽采用圓頭平鍵；軸承的安裝采用軸肩定位；由于轉(zhuǎn)子以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，為防止軸的周向跳動(dòng)和減少噪音，軸承內(nèi)徑和軸的外徑配合精度較高，因而在軸肩處留有退刀槽便于磨削加工，降低軸的表面粗糙度。破碎機(jī)工作時(shí)，為了保證固定刀和旋轉(zhuǎn)刀的之間穩(wěn)定，將主軸支撐方式設(shè)計(jì)為兩端固定。 圖2.3 主軸 （2）刀架的實(shí)體建模 刀架與主軸通過(guò)鍵連接成一體。這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)鑄造工藝生產(chǎn)，選用鑄鋼材料，以增強(qiáng)刀架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 圖2.4 刀架 （3）刀具的實(shí)體建模 刀具是破碎機(jī)的關(guān)鍵零件，也是破碎機(jī)容易發(fā)生失效的零件，在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)時(shí)，主要從卸載和安裝方便的角度上考慮。因此在設(shè)計(jì)刀具時(shí)，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好。刀具的安裝孔設(shè)計(jì)成U形孔，以便于對(duì)刀具進(jìn)行安裝間隙調(diào)整，滿足工藝破碎要求。 圖2.5 刀具 （4）帶輪的實(shí)體建模 由于生活垃圾的組成成分復(fù)雜，且垃圾尺寸大小不均勻，因而在垃圾破碎中對(duì)破碎機(jī)的沖擊較大。由于帶傳動(dòng)具有緩和沖擊，吸收振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，故破碎機(jī)采用V帶傳動(dòng)。 圖2.6 V帶輪 （5）飛輪的實(shí)體建模 飛輪在生活垃圾破碎機(jī)中的作用是儲(chǔ)能和平衡慣性力，以增加破碎機(jī)在垃圾破碎時(shí)連續(xù)剪切的穩(wěn)定性，同時(shí)轉(zhuǎn)子在較高速度運(yùn)轉(zhuǎn)和受工作剪切力作用下會(huì)產(chǎn)生的不平衡慣性力。飛輪在經(jīng)平衡計(jì)算獲得的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)使飛輪的相對(duì)軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等于或接近帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以獲得動(dòng)平衡和儲(chǔ)能的最佳效果。 其動(dòng)平衡的平衡計(jì)算公式是： （2-5） 圖2.7 飛輪 （6）篩網(wǎng)的實(shí)體建模 篩網(wǎng)的作用是分選垃圾，將破碎后的垃圾尺寸小于篩網(wǎng)小孔尺寸的篩出破碎機(jī)破碎腔，大于篩網(wǎng)孔徑尺寸的垃圾顆粒留在破碎腔內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)刀具的帶動(dòng)下進(jìn)行第二次破碎，篩網(wǎng)的小孔尺寸就是垃圾破碎粒度，垃圾的破碎粒度設(shè)計(jì)為10mm。 圖2.8 篩網(wǎng) （7）軸承座和端蓋的實(shí)體建模 軸承座是用來(lái)安裝軸承，用來(lái)支撐來(lái)自軸承上的載荷。端蓋則是與軸承座配合使用，對(duì)軸承進(jìn)行軸向固定。 圖2.9 軸承座 圖2.10 軸承座端蓋 （8）機(jī)座的實(shí)體建模 機(jī)座用來(lái)安放軸承座，承受整個(gè)系統(tǒng)的載荷，本文設(shè)計(jì)機(jī)座是用板件焊接而成，并設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋，以加強(qiáng)機(jī)座的強(qiáng)度，下面板塊加工有通孔，以便用來(lái)將其與地面固定。 圖2.11 機(jī)座 （9）套筒的實(shí)體建模 套筒內(nèi)徑設(shè)計(jì)成與軸中間段外徑尺寸一樣，進(jìn)行過(guò)渡配合，用來(lái)對(duì)刀架進(jìn)行軸向固定，防止刀架竄動(dòng)，影響破碎效果。 圖2.12 套筒 （10）下箱體的實(shí)體建模 下箱體設(shè)計(jì)在成兩塊垂直板件間焊接兩塊水平板件，以便進(jìn)行固定刀的安裝，垂直板下端設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋，以使其強(qiáng)度加強(qiáng)，下端板塊同樣加工通孔，以便與地固定連接。 圖2.13 下箱體 （11）上箱體的實(shí)體建模 上箱體上端設(shè)置有開(kāi)口作為進(jìn)料口，兩半圓形孔與下箱體配合形成完整圓形，防止物料向外飛濺。 圖2.14 上箱體 （12）轉(zhuǎn)子體的實(shí)體建模 刀架的左端軸向定位通過(guò)軸的軸肩實(shí)現(xiàn)，右端利用套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位。刀具的安裝通過(guò)螺栓與螺母配合直接連接在刀架上，這樣的結(jié)構(gòu)便于更換刀具。 圖2.15 轉(zhuǎn)子體 （13）破碎機(jī)整機(jī)的實(shí)體建模 垃圾破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)包括了傳動(dòng)和支撐系統(tǒng)，還有其它輔助性結(jié)構(gòu)裝置，如機(jī)箱的設(shè)計(jì)，其中機(jī)身入料口的設(shè)計(jì)需要考慮的因素包括垃圾的給料粒度、垃圾的處理能力、破碎機(jī)零部件的安裝維修性能以及加工的便捷性等條件。如給料口、機(jī)身蓋、固定刀、篩網(wǎng)等零件的安裝等。破碎機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)V帶、帶輪、傳動(dòng)鍵、傳動(dòng)主軸等構(gòu)成。支撐結(jié)構(gòu)主要由機(jī)座、軸承座、軸承實(shí)現(xiàn)。 圖2.16 破碎機(jī)整機(jī)圖 3 垃圾破碎機(jī)主要機(jī)構(gòu)相關(guān)計(jì)算 3.1 刀具的相關(guān)計(jì)算 刀具的受力分析圖如下 圖3.1 刀具受力圖 破碎機(jī)旋轉(zhuǎn)刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，夾在旋轉(zhuǎn)刀和固定刀之間的垃圾顆粒被剪切破碎。為防止刀具刀口碰撞，設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)刀和固定刀的安裝間隙為1～2mm。刀具主要承受由剪切力產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和由擠壓力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，其中和是垃圾顆粒和刃口的接觸合力的分力。 垃圾的破碎粒度應(yīng)該是垃圾在進(jìn)入破碎腔后，被旋轉(zhuǎn)刀和固定刀夾持并開(kāi)始碎裂時(shí)的垃圾尺寸，因而在分析垃圾在破碎時(shí)的受力狀況時(shí)，應(yīng)以垃圾的破碎粒度作為垃圾的計(jì)算尺寸，而不是由垃圾被壓縮前的原始自然延展尺寸。由上述可以知道，垃圾破碎后的粒度為10mm。通過(guò)計(jì)算可以得出刀具刃口所承受的最大工作剪切力和最大剪切應(yīng)力，以及最大的擠壓力和最大擠壓應(yīng)力： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） 式中：——為城市生活垃圾破碎機(jī)破碎強(qiáng)度，取P=100MPa，； ——最大受力垃圾截面積，以刀具總長(zhǎng)所夾垃圾作為計(jì)算面積，單位為； S——切向弧面的總面積，可近似表示為刀具斜面面積，單位； ——刀具刃口受力截面面積，單位為； ——最大垃圾材料截面尺寸，D取0.01m； ——受力垃圾總長(zhǎng)度，單位為，以刀具長(zhǎng)度作為最大計(jì)算值L=0.4m，即假設(shè)固定刀和旋轉(zhuǎn)刀之間填滿固體垃圾并同時(shí)被剪切； ——刀具刃口寬度，取刃口寬度L1=2mm作為計(jì)算值； L2 ——刀具斜面寬度，單位mm； ——刀具刃口處的剪切應(yīng)力，單位為MPa； ——垃圾顆粒破碎時(shí)的壓力角，這里取 。 其中刀具厚度設(shè)計(jì)為12mm。 通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和材料性能試驗(yàn)，可以獲得該刀具材料,因而可以由以下公式得到[8]： （3-5） （3-6） （3-7） 其中：——為刀具材料的抗拉強(qiáng)度，單位為MPa； ——刀具材料的許用拉應(yīng)力，單位為MPa； ——刀具材料的許用剪切應(yīng)力，單位為MPa； ——刀具材料的許用擠壓強(qiáng)度，單位MPa； ——安全系數(shù)，?。? ——許用抗拉強(qiáng)度和許用剪切應(yīng)力的折算安全系數(shù)，取=0.8； ——許用抗拉強(qiáng)度和許用前切應(yīng)力的折算安全系數(shù)，取=2。 根據(jù)公式（3-5）,（3-6）,（3-7），可以得到、、，通過(guò)比較可以得到，，滿足強(qiáng)度要求。 刀具所承受的擠壓力F，可以根據(jù)垃圾的擠壓強(qiáng)度為其破碎強(qiáng)度100MPa，算得刀具刃口的接觸合力亦擠壓力為： （3-8） 為進(jìn)一步改善破碎機(jī)刀具的受力狀況，將固定刀和旋轉(zhuǎn)刀安裝成一定夾角，可以使垃圾在破碎過(guò)程中以“剪刀式”的破碎方式，使垃圾局部破碎效果大大提高。 在破碎強(qiáng)度一定情況下，刀具刃口在不同安裝角度下所承受的應(yīng)力是不變的，但承受的切向總力隨角度的增加而減少。 本文設(shè)計(jì)安裝時(shí)將夾角設(shè)計(jì)為。 由于垃圾的抗壓強(qiáng)度最大設(shè)計(jì)為100MPa，當(dāng)?shù)毒咭詩(shī)A角安裝時(shí)，此時(shí)刃口面的擠壓力由于受力面的增大而稍有增加： （3-9） 這種“剪刀式”結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力最小，有助于解決刀具崩裂、刀口鈍化、刀具磨損等問(wèn)題。 3.2 主軸的相關(guān)計(jì)算 主軸是破碎機(jī)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中的主要零件，一般情況下，圓軸類零件扭轉(zhuǎn)時(shí)需要進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算。由于生活垃圾破碎機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)軸的扭轉(zhuǎn)剛度不高，因而只需對(duì)其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核即可。為保證軸安全地工作，要求軸的最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力必須小于其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，即圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件由以下公式校核[8]： （3-10） 對(duì)于圓實(shí)心軸的抗扭截面系數(shù)，可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算： （3-11） 其中：——最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa； ——軸橫截面的抗扭截面系數(shù)，單位為cm3； ——橫截面上的扭矩，單位為N.m； ——軸的直徑，單位為cm； ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa； 考慮適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力與許用拉應(yīng)力有如下關(guān)系[8]： （3-12） 主軸的材料為40Cr，其抗拉強(qiáng)度為，取系數(shù)為0.8作為計(jì)算值，并取n＝1.2，得到： （3-13） 在軸的強(qiáng)度校核中，應(yīng)以軸的最小直徑處作為計(jì)算參考尺寸，本文設(shè)計(jì)破碎機(jī)主軸中，軸的最小直徑在位于軸的兩端安裝帶輪和飛輪處的直徑，其值為d＝60mm。刀具刃口與回轉(zhuǎn)軸心的距離=250mm，即可計(jì)算出軸所需要傳遞的最大扭矩T，結(jié)合公式可得： （3-14） 因此，軸所承受的實(shí)際最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力在許可范圍內(nèi)，因而在理論上這種結(jié)構(gòu)尺寸是合理可行的。以上計(jì)算是基于刀具刃口同時(shí)承受最大量的垃圾時(shí)的應(yīng)力，而實(shí)際垃圾在處于破碎狀態(tài)時(shí)動(dòng)刀和定刀之間的垃圾量不到刀口長(zhǎng)度的三分之一，也就是說(shuō)，以上理論計(jì)算值作為設(shè)計(jì)參數(shù)，在實(shí)際工作中將間接地增加三倍以上的安全性能。 3.3 電動(dòng)機(jī)選擇 在選擇垃圾破碎機(jī)的電機(jī)時(shí)，如果功率偏低，則動(dòng)力不足，破碎機(jī)在工作中可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡死現(xiàn)象。電機(jī)主要根據(jù)以下方面進(jìn)行選擇： （1）電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的確定 垃圾破碎機(jī)的功率消耗與很多因素有關(guān)，但主要取決于物料的性質(zhì)、轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)速、破碎比和生產(chǎn)能力[9]。現(xiàn)在沒(méi)有比較準(zhǔn)確的公式可用于計(jì)算垃圾破碎機(jī)的功率，在選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算功率P ： （3-15） 式中，K2為修正系數(shù)；Q為生產(chǎn)率；n為轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)速；i為破碎比，本文設(shè)計(jì)Q為10t/h，修正系數(shù)K2參考礦山破碎設(shè)備確定，礦山設(shè)備一般取1.2~2.0，對(duì)于破碎生活垃圾，取最小值K2=1.2。 在設(shè)計(jì)電機(jī)支撐軸承時(shí)，選用密封性能較好的骨架油封（又稱唇形密封圈）作為軸承潤(rùn)滑油的密封，選用電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)低于1500r/min時(shí)能夠滿足條件，經(jīng)計(jì)算電機(jī)功率的選擇如下： P＞48KW （3-16） （2）電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇 電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇主要是根據(jù)電機(jī)在工程實(shí)際應(yīng)用環(huán)境來(lái)決定的，在正常環(huán)境條件下，采用一般防護(hù)式電機(jī)，在粉塵較多的情況下，采用封閉式電機(jī)。垃圾破碎機(jī)在破碎過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)子體以較高速度運(yùn)轉(zhuǎn)，通常會(huì)帶動(dòng)細(xì)小垃圾顆粒的運(yùn)動(dòng)，因而適合選擇封閉式電動(dòng)機(jī)。 （3）電動(dòng)機(jī)的類型選擇 針對(duì)破碎機(jī)的需要選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型，通常在不需要調(diào)速的機(jī)械裝置里應(yīng)優(yōu)先選用籠型異步電動(dòng)機(jī)，需要補(bǔ)償電機(jī)功率因素及獲得穩(wěn)定的工作速度時(shí)應(yīng)選擇同步電機(jī)，需要自動(dòng)伺服控制的情況下，應(yīng)選用伺服電機(jī)。 再生煤生產(chǎn)線整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程由一臺(tái)中央控制器控制生產(chǎn)的整個(gè)流程，而破碎機(jī)在破碎過(guò)程中只需要有啟動(dòng)和關(guān)機(jī)兩個(gè)控制動(dòng)作，無(wú)需更為精密的控制，因而在選擇電機(jī)時(shí)可以選擇籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其中的控制電路只需增加一個(gè)控制開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 對(duì)于一般生產(chǎn)機(jī)械，在滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維修方便的電動(dòng)機(jī)。從一般要求看，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，交流異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于交流同步電動(dòng)機(jī)，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。所以在系列產(chǎn)品中優(yōu)先選用Y系列產(chǎn)品。 綜合上述，本文選用的電機(jī)參數(shù)為：P=55KW,n=1000r/min。 3.4 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)要根據(jù)傳遞的動(dòng)力選擇V帶的類型，根據(jù)其尺寸和傳遞效果，確立帶輪的V帶的根數(shù)和截型尺寸進(jìn)行帶輪的設(shè)計(jì)。由上述知：電動(dòng)機(jī)功率P=55KW,n1=1000r/min （1）計(jì)算Pca的值 根據(jù)工作情況系數(shù)KA表[11]，選取KA=1.3 表3.1 工作情況系數(shù)KA 工 況 軟 啟 動(dòng) 負(fù) 載 啟 動(dòng) 每天工作小時(shí)/h ＜10 10-16 ＞16 ＜10 10-16 ＞16 負(fù)載變動(dòng)微小 液體攪拌機(jī)，避風(fēng)機(jī)（7.5kw）離心式水泵和壓縮機(jī)，輕型輸送機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)（不均勻載荷），通風(fēng)機(jī)（>7.5kw），旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)，發(fā)電機(jī)，金屬切削機(jī)床，印刷機(jī)，旋轉(zhuǎn)篩，鋸木機(jī) 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng) 較大 制磚機(jī)，斗式提升機(jī)，往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)，起重機(jī)，磨粉機(jī)，沖剪機(jī)床，橡膠機(jī)械，振動(dòng)篩，組織機(jī)械，重載輸送機(jī) 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷變動(dòng) 很大 破碎機(jī)，磨碎機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 根據(jù)公式，代入數(shù)值，，計(jì)算。得： （3-17） （2）選擇V帶截型 根據(jù)計(jì)算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速n1選取D截型。 圖3.2 普通V帶選型圖 （3）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑D1 根據(jù)表 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑及普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系數(shù)選取D1=355mm 表3.2 普通V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 帶型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 表3.3 普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系數(shù) 截型 基準(zhǔn)直徑D/min C 200、212、224、236、250、265、280、300、315、335、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1120、1250、1400、1600、2000、 D 355、375、400、425、450、475、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1060、1120、1250、1400、1500、1600、1800、2000 （4）從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 V帶輪的滑動(dòng)率介于（0.01—0.02）之間，取，，， ，將上述數(shù)據(jù)代入公式，得： （3-18） 查普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系數(shù)，取從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為。 （5）V帶輪的帶速 根據(jù)公式，，代入數(shù)據(jù) 得： （3-19） （3-20） （6）確定中心距 根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距的范圍應(yīng)該在，即中選取，本文取 (7)V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lp 由公式，得： （3-21） 計(jì)算得到，查表（V帶型號(hào)、截面尺寸和基準(zhǔn)長(zhǎng)度），確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 表3.4 V帶型號(hào)、截面尺寸和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 截 型 截寬 頂寬 b 高度 h 截面面積 單位長(zhǎng)質(zhì)量 楔角 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 C 19 22 13.5 230 0.30 1800、2000、2240、2500、2800、3150、3550、4000、4500、5000、5600、8800 D 27 32 19 476 0.62 2800、3150、3550、4000、4500、5000、5600、6300、7100、8000、9000、10000 則可知實(shí)際中心距 （3-22） （8）驗(yàn)算包角 由公式，代入數(shù)據(jù)，得： （3-23） 符合要求。 （9）帶的根數(shù)z 由公式求帶的根數(shù)，其中P0為單根普通V帶輪的基本額定功率，為單根普通V帶額定功率的增量，為包角修正系數(shù)，為帶長(zhǎng)修正系數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，分別取,,，,代入公式可計(jì)算得z≈4.29，由此z的根數(shù)選取為z=5。 表3.5 單根普通V帶輪的基本額定功P0參數(shù) 帶型 小帶輪基準(zhǔn)直徑 小帶輪轉(zhuǎn)速n1/r/min 400 730 800 980 1200 1460 D 355 450 560 710 800 9.24 13.85 18.95 25.45 29.08 14.04 21.12 28.28 35.97 39.26 14.83 22.25 29.55 36.87 39.55 16.30 24.16 31.00 35.58 35.26 17.25 24.84 29.67 27.88 21.32 16.70 22.42 22.08 表3.6 單根普通V帶額定功率的增量參數(shù) 帶型 傳動(dòng)比 i 小帶輪轉(zhuǎn)速n1/r/min 400 730 800 980 1200 1460 D 1.35~1.51 0.97 1.70 1.95 2.31 2.92 3.52 ≥2 1.25 2.19 2.50 2.97 3.75 4.53 表3.5 包角修正系數(shù) 小帶輪包角a（°） 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 Ka 1.0 0.99 0.98 0.96 0.95 0.93 0.92 0.91 0.89 0.88 0.86 0.84 0.82 表3.6 帶長(zhǎng)修正系數(shù) 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld/mm KL D 2000 2240 2500 2800 3150 3550 4000 4500 5000 0.83 0.85 0.89 0.91 0.93 0.96 （10）帶的初拉力F0 由公式 （3-24） 求F0，其中q=0.62kg/m，代入公式得，F(xiàn)0=842N。 （11）作用在軸上的載荷FQ 由公式， 得： （3-25） 綜合上述計(jì)算可以的得出：小帶輪的結(jié)構(gòu)采用輪輻式，輪輻數(shù)設(shè)計(jì)為4；大帶輪的結(jié)構(gòu)采用輪輻式，輪輻數(shù)設(shè)計(jì)為6。帶輪的材料選用HT150。 3.5 軸承的選擇 軸承與軸承座、端蓋一起組成主軸的支撐部分和底座連在一起，采用兩端固定的形式。 本文中選擇的是雙列圓錐滾子軸承350000型[16]，其B=80mm，d=140mm，基本額定動(dòng)載荷Cr=270kN,C0r=480kN。 由于軸承主要受徑向載荷，取P=FQ=8.32kN,故其預(yù)期壽命為 （3-26） 3.6 鍵的設(shè)計(jì)校核 （1）中間鍵的設(shè)計(jì)校核 中間鍵是用來(lái)連接主軸與刀架，選擇的是雙圓頭平鍵。其中鍵寬b=24，鍵高h(yuǎn)=14。根據(jù)公式[11]： （3-27） 式中：T——轉(zhuǎn)矩（）； k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=7mm； l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b，L取180mm； d——軸的直徑，mm； ——許用擠壓應(yīng)力，MPa，查表取=150 MPa。 將公式代入公式得： ， （3-28） 符合要求。 （2）軸端鍵的設(shè)計(jì)校核 軸端鍵是用來(lái)連接主軸與輪系的，選擇的單圓頭平鍵。其中鍵寬b=18mm，鍵高h(yuǎn)=11mm。根據(jù)公式： （3-29） 式中：T——轉(zhuǎn)矩（）； k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=5.5mm； l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-，L取110mm； d——軸的直徑，mm； ——許用擠壓應(yīng)力，MPa，查表取=150 MPa。 將公式代入公式得： ， （3-30） 符合要求。 4 主軸的加工工藝卡編制 軸零件圖 4.1 軸零件圖 圖4.2 軸剖視圖 （1）軸零件的工藝分析 軸零件是垃圾破碎機(jī)中的關(guān)鍵零件，它是系統(tǒng)中