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摘要
錘式破碎機大量應(yīng)用于水泥廠、電廠等各個部門，所以，它的設(shè)計有著廣泛的前景和豐富的可借鑒的經(jīng)驗。其設(shè)計的實質(zhì)是，在完成總體的設(shè)計方案以后，就指各個主要零部件的設(shè)計、安裝、定位等問題，并對個別零件進行強度校核和試驗。并在相關(guān)專題中，對錘頭的壽命延長進行比較詳細的分析。在各個零部件的設(shè)計中，要包括材料的選擇、尺寸的確定、加工的要求，結(jié)構(gòu)工藝性的滿足，以及與其他零件的配合的要求等。在強度的校核是，要運用的相關(guān)公式，進行危險部位的分析、查表、作圖和計算等。并隨后對整體進行安裝、工作過程以及工作后的各方面的檢查，同時兼顧到維修、保險裝置等方面的問題，最后對兩個主要工作零件的加工精度、公差選擇進行分析，以保證破碎機最終設(shè)計的經(jīng)濟性和可靠性。
關(guān)鍵詞：錘式破碎機，錘頭，強度，公差
Abstract
Hammer type breakers are applied to such each department as the cement plant , power plant ,etc. in a large amount, so its design has an extensive prospect and experience that can be used for reference. Its design essence is, formerly after total conceptual design, a design which points each main spare part , question of installing and making a reservation etc., and carry on the intensity to check and test to the specific part, and in relevant thematic parts, analysis of comparing question that the life-span of very beginning of the hammer lengthens in detail . In the design of each spare part , should include the choice , sureness , demand processed , structure craft satisfication of the size of the material , and the demand for cooperating with other parts, etc.. When the intensity is checked , should use relevant formulae , carry on the analysis of the dangerous position, need to check form , mapping , calculation ,etc.. Then to to install , work course , work situation after predict that carries on more overall inspection whole, give consideration to the question in such respects as maintaining and safety ,etc. at the same time . Finally , choose to analyse in machining accuracy , public errand to two groundwork parts, economy and dependability that the breaker soed as to ensure is designed finally.
Key Words ：Hammer type breakers ，hammer ，intensity ，toleran
目錄
第1章 概述 1
1.1國內(nèi)外破碎機發(fā)展情況 1
1.2破碎機的分類： 2
1.1.1破碎機的分類： 2
1.1.2錘式破碎機的分類： 2
1.1.3錘式破碎機的表達方法 2
1.3錘式破碎機的優(yōu)缺點 4
1.3.1錘式破碎機的優(yōu)點： 4
1.3.2錘式破碎機的缺點： 4
第2章 錘式破碎機的工作原理及破碎實質(zhì) 5
2.1錘式破碎機的工作原理 5
2.2錘式破碎機的破碎實質(zhì) 5
2.2.1破碎的目的和意義 5
2.2.2礦石的力學(xué)性能與錘式破碎機的選擇 5
2.2.3破碎過程的實質(zhì) 6
第3章 錘式破碎機的總體及主要參數(shù)設(shè)計 8
3.1錘式破碎機的總體方案設(shè)計 8
3.2破碎機的工作參數(shù)設(shè)計計算 8
3.2.1給料口的寬度和長度 8
3.2.2 轉(zhuǎn)子直徑和長度的計算 9
3.2.3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計算 9
3.2.4破碎機型號選擇 10
3.3 pc-40000的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算 12
3.3.1 電機功率的計算及電動機的選擇 12
3.3.2確定輸送帶的型號 12
3.3.3計算帶輪基準直徑和帶速 13
3.3.4 帶的數(shù)量計算 15
第4章 錘式破碎機的主要零件尺寸設(shè)計 16
4.1轉(zhuǎn)子的直徑與長度： 16
4.2錘頭質(zhì)量的計算： 16
4.2.1錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16
4.2.2錘頭結(jié)構(gòu)改造及耐磨性研究 18
4.2.3 改進的介紹 19
4.2.4 改進的效果 19
4.2.5 延長錘頭使用壽命的研究 19
4.2.6 錘式破碎機中單顆粒物料的最大破碎力研究 20
4.2.7錘頭合理調(diào)配的研究與應(yīng)用 23
4.2.8 錘頭材質(zhì)的選擇及改性 30
4.3圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 34
4.4主軸的設(shè)計及強度計算 34
4.4.1 軸的材料的選擇 35
4.4.2 軸的最小直徑和長度的估算 35
4.4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性檢驗 37
4.4.4 軸的彎扭合成強度計算 39
4.4.5 軸的疲勞強度條件的校核計算： 42
4.5軸承的選擇 44
4.5.1材料的選擇 44
4.5.2軸承類型的選擇 44
4.5.3 軸承的游動和軸向位移 45
4.5.4 軸承的安裝和拆卸 46
4.6飛輪的設(shè)計與計算 46
4.7棘輪的選擇 46
4.8蓖條位置調(diào)整彈簧的選擇 47
4.9箱體結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)設(shè)計 48
4.9.1鑄造方法 48
4.9.2截面形狀的選擇 48
4.9.3 肋板的布置 48
第5章 部分零部件上的公差和配合 50
5.1配合的選擇 50
5.1.1 配合的類別的選擇 50
5.1.2配合的種類的選擇 50
5.2一般公差的選取 50
5.3形位公差 51
5.3.1形位公差項目的選擇 51
5.3.2公差原則的選擇 51
5.3.3形位公差值的選擇或確定 52
結(jié)論 54
致謝 55
參考文獻 56
第1章 概述
1.1國內(nèi)外破碎機發(fā)展情況
我國破碎機行業(yè)經(jīng)過50多年來的不斷發(fā)展，已經(jīng)有了長足的進步。尤其是進入90年代以后，破碎機產(chǎn)銷量增長迅速，加入破碎機生產(chǎn)的企業(yè)不斷增加，使破碎機制造企業(yè)多達千余家，能夠生產(chǎn)0.5~30t振動破碎機、4~24t靜碾破碎機和16~30t輪胎破碎機等規(guī)格品種較為完備齊全的系列產(chǎn)品，基本形成能夠自主開發(fā)與生產(chǎn)的完整破碎機制造體系，其技術(shù)水平與國際先進水平之間的差距正逐步縮小。這種高速增長的局面，勢必將破碎機配套件行業(yè)推向一個新的發(fā)展時期。
優(yōu)質(zhì)破碎機占主導(dǎo) 國產(chǎn)價格有優(yōu)勢總體來看，國內(nèi)同行業(yè)配套件生產(chǎn)技術(shù)水平不高但具有明顯價格優(yōu)勢，特別是鄭州破碎機具有十分明顯的特點。國內(nèi)近來逐步流行采用優(yōu)質(zhì)破碎機系統(tǒng)，采用動力換擋、換向操縱，提高操縱輕便性，驅(qū)動橋多為裝載機用橋，具有技術(shù)先進、通用性高、維修性好等優(yōu)點。振動軸承、行走軸承采用國產(chǎn)軸承。
工程機械的價格戰(zhàn)已經(jīng)使得市場可承受的心理價位越來越低，這將給許多配套件廠家提出更高的要求，不得不走薄利多銷之路。盡管配套件的銷售價格和利潤指標不斷在降低，但與主機的指標相比仍然具有降低成本的空間，國內(nèi)配套件廠家在進一步降低管理成本、提高生產(chǎn)效率等方面尚有潛力可挖，主機廠家與配套件廠家聯(lián)合起來，共同制定價格平衡利潤，一起開拓國內(nèi)競爭日益劇烈的市場。
隨著國內(nèi)基本建設(shè)的發(fā)展，我國的市場繁榮發(fā)達形成一片紅火的景象，國外各大企業(yè)都看好當今世界最有發(fā)展?jié)摿?、最有利可圖的中國市場。因此，國外企業(yè)紛紛落戶中國，形成了激烈的市場競爭局面。破碎機行業(yè)也不例外，最近國內(nèi)出現(xiàn)了一些獨資、合資的破碎機制造(及銷售)公司，
國內(nèi)破碎機企業(yè)要想在市場競爭的大潮中占有一席之地，其首要問題就是提高現(xiàn)有破碎機產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，縮小與國外先進水平的差距，盡快地趕上世界先進水平，創(chuàng)造我們自己優(yōu)秀品牌的破碎機，不僅占領(lǐng)國內(nèi)市場，還可以銷往國外賺取外匯。
1.2破碎機的分類
1.1.1破碎機的分類
⑴、按破碎作業(yè)的粒度要求分為：粗碎破碎機、中碎破碎機、細碎破碎機。
⑵、按結(jié)構(gòu)和工作原理分為：顎式破碎機、旋回破碎機、圓錐破碎機、錕式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機
破碎機和磨礦的主要型式
a)顎式破碎機 b）旋回破碎機和圓錐破碎 c）輥式破碎機 d）錘式破碎機
1.1.2錘式破碎機的分類：
⑴、按回轉(zhuǎn)軸數(shù)分為：單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子。
⑵、按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分：不可逆式和可逆式。
⑶、按錘頭的排列方式分：單排式和多排式。
⑷、按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式：固定錘式和活動錘式。
1.1.3錘式破碎機的表達方法
型號說明：
P? C □ □?
┬ ┬ ┬ ┬?
│ │ │ │
│ │ │ └───────────-? 轉(zhuǎn)子工作長度mm
│ │ │?
│ │ └─────────────? 轉(zhuǎn)子工作直徑mm
│ │
│ └──────────────- 環(huán)錘式
│?
└──────────────── 破碎機
1.3錘式破碎機的優(yōu)缺點
1.3.1錘式破碎機的優(yōu)點：
（1）、構(gòu)造簡單、尺寸緊湊、自重較小，單位產(chǎn)品的功率消耗小。
（2）、生產(chǎn)率高，破碎比大（單轉(zhuǎn)子式的破碎比可達i=10～15）,產(chǎn)品的粒度小而均勻，呈立方體，過度破碎現(xiàn)象少。
（3）、工作連續(xù)可靠，維護修理方便。易損零部件容易檢修和拆換。
（4）、進料口大,破碎腔高，適應(yīng)物料硬度高、塊度大，產(chǎn)品石粉少。
（5）、物料懸空,破碎功耗小。
（6）、新穎錘頭，沖擊力大。
（7）錘頭安裝可調(diào)，錘頭壽命長。
（8）、柵格尺寸可調(diào)，產(chǎn)品粒度可控，顆粒形狀好。
（9）、機箱可翻轉(zhuǎn)，檢修更方便。
（10）、方柄螺栓，抗沖擊、抗磨損。
（11）、結(jié)構(gòu)緊湊，機器剛性強。
（12）、零件體結(jié)構(gòu),搬運、安裝方便。
（14）、沖擊、反擊、撞擊(石打石)破碎功能全,生產(chǎn)效率高,機件磨耗小,綜合效益顯著。
1.3.2錘式破碎機的缺點：
⑴、主要工作部件，如：錘頭、蓖條、襯板、轉(zhuǎn)子、圓盤等磨損較快，尤其工作對象十分堅硬時，磨損更快。
⑵、破碎腔中落入不易破碎的金屬塊時，易發(fā)生事故。
⑶、含水量﹥12%的物料，或較多的粘土，出料篦條易堵塞使生產(chǎn)率下降，并增大能量損耗，以至加快了易損零部件的磨損。
第2章 錘式破碎機的工作原理及破碎實質(zhì)
2.1錘式破碎機的工作原理
物料進入破碎機中，立即受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊而粉碎。破碎了的物料，從錘頭處獲得動能，以高速向機殼內(nèi)壁的襯板和篦條上沖擊而第二次破碎。此后，物料小于篦條縫隙的，便從縫隙中排出，而粒度較大的物料，就彈回到襯板和篦條上的粒狀物料，還將受到錘頭的附加沖擊破碎，在物料破碎的整個過程中，物料之間也相互沖擊粉碎。
2.2錘式破碎機的破碎實質(zhì)
2.2.1破碎的目的和意義
⑴、目的：在冶金、礦山、化工、水泥等工業(yè)部門，每年都有大量的原料和再利用的廢料都需要用破碎機進行加工處理，如在選礦廠，為使礦石中的有用礦物達到單體分離，就需要用破碎機將原礦破碎到磨礦工藝所要求的粒度。磨機再將破碎機提供的原料磨至有用礦物單體分離的粒度。再如在水泥廠，須將原料破碎，以便燒成熟料，然后在將熟料用磨機磨成水泥。另外，在建筑和筑路業(yè)，需要用破碎機械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。在煉焦廠、燒結(jié)廠、陶瓷廠、玻璃工業(yè)、粉末冶金等部門，須用破碎機械將原料破碎到下一步作業(yè)要求的粒度。
⑵、意義：在化工、電力部門，破碎粉磨機械將原料破碎，粉磨，增加了物料的表面積，為縮短物料的化學(xué)反應(yīng)的時間創(chuàng)造有利條件。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和資源的迅速減小，各部門生產(chǎn)中廢料的再利用是很重要的，這些廢料的再加工處理需用破碎機械進行破碎。因此，破碎機械在許多部門起著重要作用。
2.2.2礦石的力學(xué)性能與錘式破碎機的選擇
礦石都由許多礦物組成，各礦物的物理機械性能相差很大，故當破碎機的施力方式與礦石性質(zhì)相適應(yīng)時，才會有好的破碎效果。對硬礦石，采用折斷配合沖擊來破碎比較合適，若用研磨粉碎，機件將遭受嚴重磨損。對于脆性礦石，采用劈裂和彎折破碎較有利，若用研磨粉碎，則產(chǎn)品中細粉會增多。對于韌性及粘性很大的礦石。采用磨碎較好。
常見的軟礦石有：煤、方鉛礦、無煙煤等，它的抗壓強度是2～4Mpa,最大也不超過40Mpa。普式硬度系數(shù)一般為2～4，再如一些中硬礦石：花崗巖、純褐鐵礦、大理石等，抗壓強度是120～150Mpa，普式硬度系數(shù)一般為12～15，還有硬礦石、極硬礦石，普式硬度系數(shù)一般為15～20。
由于不同物料的性能組織個有區(qū)別，因此可根據(jù)礦物的物理機械性能、礦塊的形狀和所要求的產(chǎn)品粒度來選擇破碎施力方式，以及與該破碎施力方式相應(yīng)的破碎機械。
2.2.3破碎過程的實質(zhì)
破碎過程，必須是外力對被破碎物料做功，克服它內(nèi)部質(zhì)點間的內(nèi)聚力，才能發(fā)生破碎。當外力對其做功，使它破碎時，物料的潛能也因功的轉(zhuǎn)化而增加。因此，功率消耗理論實質(zhì)上就是闡明破碎過程的輸入功與破碎前后物料的潛能變化之間的關(guān)系。為了尋找這種能耗規(guī)律和減小能耗的途徑。許多學(xué)者從不同的角度提供了若干個不同形式的破碎功耗學(xué)說。
常用的機械破碎礦石有以下幾種方法：
壓碎 將礦石置于兩個破碎表面之間，施加壓力后礦石因壓應(yīng)力達到其抗壓強度限而破碎
劈裂 用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓礦石時，礦石沿壓力作用線方向劈裂。劈裂的原因時由于劈裂面上的拉應(yīng)力達到礦石的抗拉強度限。
折斷 用兩個帶有多個尖棱的工作表面擠壓礦石時，礦石就像受集中載荷的兩支點或多支點梁。當?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達到彎曲強度限時礦石被折斷。
磨碎 礦石與運動的工作表面之間受一定壓力和剪切力時，礦石內(nèi)的剪切力達到其剪切強度限時，礦石即被粉碎。
沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機件的沖擊力作用而被破碎。
礦石的破碎和磨碎方法
a）壓碎 b）劈裂 c）折斷 d）磨碎 e）沖擊破碎
礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理力學(xué)性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的。對堅硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對粘性礦石采用壓碎和磨碎的破碎方法為宜；對脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。顎式破碎機可用于破碎各種性能的礦石，對于堅硬礦石有更高的破碎效果。
第3章 錘式破碎機的總體及主要參數(shù)設(shè)計
3.1錘式破碎機的總體方案設(shè)計
初始數(shù)據(jù)要求：
（1） 破碎能力為3到10噸。
（2） 破碎機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速1450
（3） 破碎機的最大物料給料粒度為：小于100
（4） 破碎機的最大排料粒度不能超過：10
（5） 破碎機的物料容許濕度小于9%。
（6） 破碎機的破碎程度為：中、細。
（7） 破碎機的應(yīng)用場所是：水泥廠、選煤廠、火力電廠等。
破碎機的破碎對象是：石灰石、煤塊、焦碳、石膏等軟物料，本次設(shè)計的是單轉(zhuǎn)子、多排錘、不可逆式錘式破碎機，下表為國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)情況，由機殼、轉(zhuǎn)子、蓖條、打擊板、錘頭、支架、襯板等組成。
3.2破碎機的工作參數(shù)設(shè)計計算
3.2.1給料口的寬度和長度
（1）給料口寬度：B=（1.1—1.25）
式中表示最大給料粒度，由于=100mm，
由《非標準機械設(shè)備設(shè)計》 B=110-125mm，本設(shè)計取B=120mm。
（2）給料口長度：L=（1.7-2）B，B=150 -185一般=200mm
礦石最大粒度用正方體計算是最大方向上的長度為正方體對角線，長度為173.2mm，
符合要求
此處取L=173.2mm。
（3）排料口尺寸b
該尺寸由蓖條間隙來控制，而蓖條間隙由產(chǎn)品的粒度的大小來決定。對該破碎機來說，要求出料粒度為10mm，產(chǎn)品的平均粒度為間隙的1／5到1／3之間，此處蓖條大小26.64mm-57.4mm之間。選取b=40mm。
3.2.2 轉(zhuǎn)子直徑和長度的計算
轉(zhuǎn)子直徑D，由《非標準機械設(shè)備設(shè)計》中d=0.54D-60，
單轉(zhuǎn)子時候
式中：d—給料粒度，
D—轉(zhuǎn)子直徑
本設(shè)計為單轉(zhuǎn)子多排錘破式碎機，固
依據(jù)表格圓整則D=400mm。
因為，選取，則有L=300mm。
3.2.3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計算
錘式破碎機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速按所需的圓周速度計算，錘頭的圓周速度根據(jù)被破碎物料的性質(zhì)、破碎產(chǎn)品的粒度、錘頭的磨損等因素來確定。一般圓周速度取15-40m/s,此處取 30m/s。
按公式
來計算。
式中 ── 錘頭的圓周速度（m/s）
── 轉(zhuǎn)子的直徑（m）
n=1433r/min
一般中小型破碎機轉(zhuǎn)速為750到1500，速度越高，產(chǎn)品的粒度越小。錘頭及襯板、蓖條的磨損越大。功耗增加。對機器零部件的加工、安裝精度要求隨之提高。
3.2.4破碎機型號選擇
經(jīng)計算表格中確定為型號pc-40000，所以次設(shè)計選擇型號為pc-40000的設(shè)計
規(guī)格與性能參數(shù)表
規(guī)格型號
轉(zhuǎn)速
進料粒度
出料粒度
產(chǎn)量
重量
功率
外型尺寸
PC-400×300
1450
≤100
10
3-10
0.8
11
900×670×860
PC-500×350
1250
≤100
15
5-15
1.2
18.5
1200×1114×1114
PC-600×400
1000
≤220
15
5-25
1.5
22
1055×1022×1122
PC-800×600
980
≤350
15
10-50
3.1
55
1360×1330×1020
PC-800×800
980
≤350
15
10-60
3.5
75
1440×1740×1101
PC-1000×800
1000
≤400
13
20-75
7.9
115
3514×2230×1515
環(huán)錘式破碎機技術(shù)參數(shù):
型號
進料粒度(mm)
出料粒度(mm)
產(chǎn)量(t/h)
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)
電動機
重量(t)
外型尺寸(mm)
型號
功率
PCH0402
=<200
=<30
8-12
960
Y132M2-6
5.5
0.8
810x890x560
PCH0404
=<200
=<30
16-25
970
Y160L-6
11
1.05
980x890x570
PCH0604
=<200
=<30
22-33
970
Y180L-6
15
1.43
1050x1270x800
PCH0606
=<200
=<30
30-60
980
Y225M-6
30
1.77
1350x1270x1080
PCH0808
=<200
=<30
70-105
740
Y280M-8
45
3.6
1750x1620x1080
PCH1010
=<300
=<30
160-200
740
Y315M2-8
90
6.1
2100x2000x1340
PCH1016
=<300
=<30
300-350
740
JS-128-8
155
9.2
2700x2000x1350
PCH1216
=<350
=<30
620-800
740
Y450-8
355
15.0
4965x2500x1600
PCH1322
=<400
=<30
800
595
Y450L-8
400
24.9
6333x3295x2505
經(jīng)計算表格中確定為型號pc-40000，所以次設(shè)計選擇型號為pc-40000的
設(shè)計
3.3 pc-40000的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算
3.3.1 電機功率的計算及電動機的選擇
電機功率的消耗取決于物料的性質(zhì)、給料的圓周速度。破碎比和生產(chǎn)率。目前，尚無一個完整的計算公式，一般根據(jù)實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗公式進行計算：
式中：L-轉(zhuǎn)子長度（m）
D-轉(zhuǎn)子直徑（m）
n-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min）
-系數(shù)，取值在0.1到0.15之間。取=0.12
查看《機械設(shè)計手冊》Y系列三相異步電動機表22-1-28選擇電動機型號為Y160M1-2，效率87.2%，功率因素0.88，重量115Kg。則傳送帶傳動比i=2
電動機型號
額定功率/KW
滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y160M1-2
11
2930
2.0
2.3
該部分的設(shè)計主要體現(xiàn)在V帶輪的設(shè)計上，帶輪的結(jié)構(gòu)型式，主要由帶輪的基準直徑選擇。其基準直徑又與相連接的電動機的型號有關(guān)。
3.3.2確定輸送帶的型號
由表可查到，根據(jù)計算功率P和小帶輪的轉(zhuǎn)速進行選擇。
經(jīng)過查表得，
式中 ── 名義傳動功率。
── 工作情況系數(shù)。
再查機械設(shè)計，破碎機啟動為重載荷啟動。表8-7得取1.8，則可以計算出計算功率P為19.8KW。再由圖8-11，可查出帶的型號為C型。
3.3.3計算帶輪基準直徑和帶速
根據(jù)V帶的帶型參考表8-6和表8-8確定小帶輪的基準直徑，應(yīng)使
=200mm 帶速：
式中：-小帶輪基準直徑（mm）
傳動比：
1）.計算大帶輪（轉(zhuǎn)子）的基準直徑
=400mm.
2）.帶輪結(jié)構(gòu)形式的確定
V帶輪由輪緣、輪輻、和輪轂組成。
根據(jù)輪輻機構(gòu)的不同，V帶輪可以分為實心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)，當帶輪基準直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時，可采用實心式；當時，可采用腹板式；當，同時時，可采用孔板式；當時，可采用輪輻式。
此處采用孔板式帶輪。
3）.V帶輪的輪槽
V帶輪的輪槽與所選用的V帶的型號相對應(yīng)，查表8-10.
槽型
e
與相對應(yīng)的
C
19.0
4.80
14.3
25.50.5
16
-
-
V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出外帶輪外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準直徑到帶輪外圓和底部的最小高度和。
4）.確定V帶的中心距a和基準長度
（1）根據(jù)公式8-20
，初定中心距為800mm，
（2）由式子（8-22）計算所需的基準直徑
由表格8-2選帶的基準長度=2500mm。
（3）按式8-23計算實際中心距a
（4）小帶輪包角
3.3.4 帶的數(shù)量計算
1）單個V帶的功率
由=200mm和查表8-4a得
根據(jù)和i=2機器C型V帶查表8-4b得
由表8-5得到，表8-2得到于是：
2）計算V帶的根數(shù)z
此處取4根V帶。
第4章 錘式破碎機的主要零件尺寸設(shè)計
4.1轉(zhuǎn)子的直徑與長度：
由錘式破碎機的型號規(guī)格，知道轉(zhuǎn)子的直徑D和長度L來表示，所以轉(zhuǎn)子的直徑D=400mm，轉(zhuǎn)子的長度L=300mm 。
4.2錘頭質(zhì)量的計算：
錘式破碎機器質(zhì)量可分為重型、中性和輕型三種。如下圖示
重型錘頭 中型錘頭 輕型錘頭
4.2.1錘頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計
錘頭是主要工作零件，其設(shè)計主要是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因為錘頭的形狀、質(zhì)量、材質(zhì)與破碎機的生產(chǎn)能力有很大影響。尤其形狀對質(zhì)量的分布、材料的充分利用有很大的影響?？傊?，其形狀、結(jié)構(gòu)的設(shè)計，對于其工作能力，對整個機器的生產(chǎn)能力。以及經(jīng)濟性等各方面有深遠的影響。錘頭是主要的工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對破碎機的生產(chǎn)能力有很大的影響。因此，根據(jù)不同的進料尺寸來選擇適當?shù)腻N頭質(zhì)量，要破碎中等硬度的物料，可以采用如上圖所示的形狀。
錘頭用高碳鋼鑄造或鍛造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高耐磨性，有的錘頭表面涂上一層硬質(zhì)合金，有的采用高鉻鑄鐵。
錘頭材料的選擇問題是很關(guān)鍵的問題。材料的選擇取決于工作零件的工作狀況和要求。因為破碎機要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳鋼鍛造或鑄造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高其耐磨性，采用高錳低合金鋼，有的在工作表面涂上一層硬質(zhì)合金。有的采用高鉻鑄鐵，其耐磨性比高錳鋼錘頭提高數(shù)倍。關(guān)于材料的選擇問題，在專題部分：提高錘頭的耐磨性研究中，有專門的論述。就不詳細介紹了。總之，錘頭材料的選擇，不僅關(guān)系到錘頭的工作壽命，機器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率，還關(guān)系到各方面的經(jīng)濟性。
因為鉸接在轉(zhuǎn)子上，所以正確選擇錘頭質(zhì)量對破碎效率和能耗都有很大影響，如果錘頭質(zhì)量選得過小，則可能滿足不了錘擊一次就將物料破碎的要求。若選得過大，無用功耗過大，離心力也大，對其他零件會有影響并易損壞。假設(shè)破碎物料是石灰石（石灰石（limestone），屬堿性巖石。其主要成分是碳酸鈣，理論成分含量為：CaO 56%，CO2 44%。莫氏硬度為3，密度為2.7g/cm3。石灰?guī)r具有良好的加工性、磨光性和很好的膠結(jié) 性能，不溶于水，易溶于飽和硫酸，能和強酸發(fā)生反應(yīng)并形成相應(yīng)的鈣鹽，同時放出CO2），為立方狀是質(zhì)量為27kg，若為圓形則質(zhì)量為14.13kg。最大塊物料質(zhì)量27Kg。
根據(jù)動量定理計算錘頭質(zhì)量時，考慮到錘頭打擊物料后，必然會產(chǎn)生速度損失，若損失過大，就會使錘頭繞本身的懸掛軸向后偏倒。降低生產(chǎn)率和增加無用功的消耗。為了使錘頭打擊物料后出現(xiàn)偏倒，能夠通過離心力作用而在下一次破碎時物料很快恢復(fù)到正確工作位置。所以，要求錘頭打擊物料后的速度損失不宜過大。一般允許速度損失40%到60%（根據(jù)實踐經(jīng)驗）即：
式中 ── 錘頭打擊物料后的圓周線速度(m/s)
── 錘頭打擊物料前的圓周線速度(m/s)
若錘頭與物料是彈性碰撞。且設(shè)物料碰撞之前的運動速度為0，根據(jù)動量定理，可得：
(3-1)
由上式可知，
式中 ── 錘頭折算到打擊中心處的質(zhì)量(kg)
── 最大物料塊的質(zhì)量(kg) 。
綜上所述， =18.9-40.5kg
但是，只是錘頭的打擊質(zhì)量。實際質(zhì)量應(yīng)根據(jù)打擊質(zhì)量和錘頭的轉(zhuǎn)動慣量求得，
式中 ── 錘頭打擊中心到懸掛點的距離(m)
── 錘頭質(zhì)心到懸掛點的距離 (m)
4.2.2錘頭結(jié)構(gòu)改造及耐磨性研究
下面對錘頭結(jié)構(gòu)的改進進行了分析，指出其應(yīng)用中體現(xiàn)的改進的效果。考慮分析并總結(jié)了錘頭壽命的各種因素，并著重從理論到應(yīng)用分析了錘頭材料的改進、研制，提高耐磨性，同時從理論上、應(yīng)用上對最大破碎力、錘頭的合理調(diào)配進行了具體的研究。通過對這幾種因素的較詳細的分析，體現(xiàn)了延長錘頭使用壽命的可行性和方法方式的多樣性。
破碎機中錘頭（板錘）是最易磨損的零件，由于錘頭是靠高速回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的沖擊能來擊碎物料的，因而，錘頭自身也受到物料的撞擊和研磨作用而磨損。錘頭（板錘）的磨損與錘頭本身的材料、錘頭制造質(zhì)量、所破碎物料的特性、給料粒度的大小及水分、轉(zhuǎn)子的圓周速度和處理量等因素有關(guān)。為充分利用錘頭的材質(zhì)。提高錘頭的使用壽命，板錘可設(shè)計成對稱形式。
4.2.3 改進的介紹
在厚度上增加了15mm，其端部寬度增加了20mm，懸掛孔到端部的長度增加了10mm,懸掛處外圓的半徑由260mm變?yōu)?50mm.
4.2.4 改進的效果
1．對物料的沖擊力增加了。因為錘頭的重心在回轉(zhuǎn)半徑徑向上外移，錘頭在運轉(zhuǎn)中線速度加大。錘頭對物料的沖擊功增加了，從而改善了破碎效果。
2．錘頭的有效磨損量增加了。錘頭單重一般按30千克算，有效磨損量占三分之一，即10千克。改進后的結(jié)構(gòu)總重量變化小，有效磨損量達8千克。改進后一套的錘頭相當于改進前的兩套，降低了使用成本。
3．降低了出料粒度，提高了臺時產(chǎn)量。改進后，懸掛孔到錘頭端部長度由300毫米到320毫米，回轉(zhuǎn)直徑大約500到550毫米，錘頭到殼板間隙由30毫米減小到20毫米。故可使出料粒度，由原來的20毫米以下，25%的粉狀物，變?yōu)?—10毫米，60%的粉狀物，大大改進了破碎機的破碎效果，從而提高了臺時產(chǎn)量。
4．改善了粉磨效果。石灰石等物料經(jīng)二次破碎后，要從能量消耗和效率上研究，破碎比研磨效率高，電耗小。所以，要求并希望石灰石多破碎，少研磨。出料粒度8—10毫米，60%的粉狀物，極大改善了粉末機的生產(chǎn)效果。產(chǎn)量由每小時10噸提到每小時12噸，降低了材料的生產(chǎn)成本。
4.2.5 延長錘頭使用壽命的研究
下面重點討論一下錘頭耐磨性提高，使用壽命延長的問題。決定一個板錘的使用壽命，有以下幾個因素來評定：
1．工作是否可靠。在板錘與物料沖擊過程中，不準板錘飛離轉(zhuǎn)子，或因板錘的緊固不良，引起其他的機械故障，故板錘的固定是個值得注意的問題。否則，無“壽命”可言。
2．板錘的裝卸是否方便，尤其再生產(chǎn)現(xiàn)象，在工作一段時間后，機器的各部件必不能按理想狀況進行，比如偏心、局部磨損等，需要及時調(diào)整。能否快速裝卸是一個很重要的指標。
3．板錘的金屬利用率是否合理。因板錘的磨損是不可避免的，一塊重量一定的板錘，使其不能利用的質(zhì)量最小，即板錘的形狀及空間尺寸如何選擇為最佳是值得考慮的問題。
4．減少無謂的磨損，以提高板錘的使用壽命，要充分利用轉(zhuǎn)子的能量，提高破碎比，就必須研究最大破碎力，同時也具有很大的理論價值。
5．板錘的及時合理調(diào)配非常關(guān)鍵。破碎機在使用中運行不穩(wěn)，震動大，主要原因是，板錘磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學(xué)的方法合理調(diào)配所致。
6．板錘的材質(zhì)，是解決錘頭耐磨性，使用壽命的最核心的因素?，F(xiàn)今應(yīng)用比較廣泛，也經(jīng)受了實踐的考驗。比如有改性高錳鋼板錘和錘頭，中碳多元合金鋼錘頭。
4.2.6 錘式破碎機中單顆粒物料的最大破碎力研究
錘式破碎機具有破碎效率高、破碎能耗少等優(yōu)點，它在礦山、建材、環(huán)保等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。到目前為止，該機型的最大破碎力還沒有一個理想的公式進行計算。國外有人根據(jù)碰撞理論和破碎力呈線性變化的觀點，提出了最大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎機實際破碎過程中，最大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，因而，有必要對該機型的最大破碎力做進一步的探討。
⑴ 錘式破碎機對物料的破碎過程建立的力學(xué)模型
為了便于研究，其碰撞過程要做以下幾點假設(shè)：
①．在破碎過程中，物料與錘頭的碰撞是彈性正碰撞。
②．在碰撞前，錘頭與轉(zhuǎn)子同速轉(zhuǎn)動。
③．在碰轉(zhuǎn)前，物料水平速度是零。
④．在碰撞處，忽略摩擦力和風(fēng)阻等影響。
根據(jù)這些假設(shè)和碰撞理論，可以列一系列方程。需要的物理量有，，，。它們分別表示的意思是：
── 碰撞后，第i塊物料的質(zhì)量。
── 錘頭的質(zhì)量。
── 第i塊物料碰撞后的分速度。
── 碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度。
根據(jù)物理知識，還有公式如下
=cos,
－=(－),
要求出碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度，即V的值，還需要知道以下的物理量：，，，，，。它們分別表示的意思是：
── 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對O軸的轉(zhuǎn)動慣量
── 錘頭對其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量
── 第塊物料碰撞后的分速度
── 與碰撞方向的夾角
── 錘頭打擊點到錘頭質(zhì)心的距離
── 錘頭打擊點到銷軸軸心的距離
另外，還需要有一些輔助的物理量：，。它們分別表示的意思是：
── 錘頭與物料間的碰撞沖量
── 錘頭銷軸間的碰撞反沖量
再根據(jù)牛頓的恢復(fù)系數(shù)定義以及沖量定理，可以得出，最大破碎力=/×
── 錘頭對銷軸的最大反沖擊力
/── 在破碎過程中，與時間無關(guān)的常數(shù)
⑵ 單顆粒物料破碎時最大破碎力的實驗研究
為了測出單顆粒物料破碎時的最大破碎力，對單排錘式破碎機，在其轉(zhuǎn)子軸中部對稱地粘貼了4個電阻應(yīng)變片，并通過導(dǎo)線組成全橋測試電路。
根據(jù)上述測試方法，就可以得到，單顆粒物料破碎時，轉(zhuǎn)子軸上的彎曲應(yīng)變曲線。并根據(jù)實測分析，曲線上的應(yīng)力最大值就是錘頭對銷軸的最大反沖擊力所引起的線應(yīng)變。
另外，根據(jù)電測原理和轉(zhuǎn)子軸上的受力特點，可以得到轉(zhuǎn)子軸上測試處的彎矩，當然需涉及到一些相關(guān)的物理量：，，，，。
Wn ── 轉(zhuǎn)子軸測試處的抗彎截面膜量
── 轉(zhuǎn)子軸測試處的直徑
── 實驗?zāi)Ｐ椭袃蓤A盤間的距離
── 轉(zhuǎn)子軸上二軸承間的距離
── 轉(zhuǎn)子軸材料的彈性膜量
根據(jù)電學(xué)和物理學(xué)的公式，在單顆粒物料破碎時，逐次改變電機轉(zhuǎn)速和分別加入砂巖、鋼球、麻石、石灰?guī)r等不同物料進行了破碎實驗，得出了一系列的數(shù)據(jù)。
⑶ 數(shù)據(jù)處理和結(jié)論
從實驗得出的一系列的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，最大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，為了了解其變化規(guī)律，利用計算機對這兩個值的比值進行數(shù)據(jù)處理：包括均值、方差計算和正態(tài)性檢驗等，其結(jié)果十分明顯，是一個正態(tài)分布曲線圖。根據(jù)圖中的數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果，可得如下結(jié)論：
①．根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，最大破碎力與平均破碎力的比值并不呈線性變化。由數(shù)理統(tǒng)計原理可知，比值落在區(qū)間[ū-3s，ū+3s]的概率為99.7%，置信度為1-ɑ=95%。
②．因為ū-3s=2.045，ū+3s=3.128根據(jù)概率論的觀點，得到實驗公式=（2.045～3.128），為平均破碎力。
4.2.7錘頭合理調(diào)配的研究與應(yīng)用
錘式破碎機在使用中的運行不穩(wěn)，振動大的原因是，除了個別的是由于主機制造質(zhì)量、平衡校正質(zhì)量、安裝質(zhì)量、基礎(chǔ)質(zhì)量不佳所致外，絕大多數(shù)是由于板錘磨損后，原有的平衡狀況被破壞，未用科學(xué)的方法合理調(diào)配所致。就合理調(diào)配問題，必須引起重視。
1．配錘模型的建立
一般錘式破碎機的錘頭分布可以歸納為：沿主軸軸線方向的組數(shù)用等表示，每組錘頭在回轉(zhuǎn)圓周上的母線分布及數(shù)量，可用阿拉伯數(shù)字來表示，此外還要有一個組間角。因此要表示一臺錘式破碎機的錘頭分布狀況，可用組數(shù)、每組個數(shù)、組間角來表述。而要表示某一位置的錘頭，則可用組號加圓周分布的母線序號表示，以1212型高效細碎機為例，該機錘頭共六組，每組三只，組間角六十度。為了便于理論分析，需作以下假設(shè)：
①．每只錘頭為一理想的質(zhì)點。
②．各質(zhì)點離主軸回轉(zhuǎn)中心的距離為一定值。
③．錘頭按理想狀況均勻分布。
2．配錘表的編制
⑴錘頭分布表
表5.1 GXP1212型高效細碎機的錘頭分布表
帶輪
B1
D1
F1
飛輪
A2
C2
E2
B3
D3
F3
A4
C4
E4
B5
D5
F5
A6
C6
E6
⑵ 錘頭的磨損規(guī)律及配置表編制
根據(jù)GXP1212型高效細碎機在某廠的運行一段時間后的錘頭狀況，如下表：
由表5.2可見，如果原來的個體差異忽略不記，則磨損量從大到小的排序為：。
一般地，物料由破碎機的進料溜子導(dǎo)入，總是中部的料多余邊部，所以，錘頭磨損量存在于中間組向邊上組遞減的規(guī)律。這一規(guī)律在設(shè)計配錘方案時，必須予以考慮。
為了尋求一種適合大多數(shù)情況的錘頭排列方案，不妨先假設(shè)1套按等差規(guī)律制作的錘頭，并找出這套錘頭的最佳排列方案。將該機錘頭按單只重進行排序，設(shè)以最重的為1號，依次至最輕的為18號。
在制作這個方案時，除了要運用磨損規(guī)律外，同時考慮到為減小偏心振動，每組錘頭的各錘重量最好要差不多。在組序的排列先后上，按磨損規(guī)律及沿回轉(zhuǎn)軸的中截面兩側(cè)均勻分布的原則。一般，可以按或的規(guī)律排列。
表5.2 運行一段時間后錘頭剩余質(zhì)量
皮
帶
輪
A
B
C
D
E
F
飛
輪
1
21.7
21.5
22.4
65.6
2
21.5
22.2
23.1
66.8
3
23.0
21.8
22.4
67.2
4
22.6
21.5
24.7
68.8
5
21.2
20.6
22.0
63.8
6
22.2
21.0
23.1
66.3
66.3
65.9
64.7
63.9
70.9
66.8
W
4
3
2
1
6
5
組序確定后再排列每組的3只錘頭。在組的3只錘頭首先按由重到輕的順序排定的情況下，其余各組可按“輕重相濟”的原則排列。所謂“輕重相濟”，可以理解為“重中—輕，重輕—中，中輕—重”的配錘法則。比如說，在排列組時，組的錘為重錘，組為中錘，則在組的C2錘應(yīng)是輕錘。按此類推，排列如下表，并用軸向偏心矩和徑向偏心矩來表征配錘方案的優(yōu)劣。正確排列后可運用方案的評價方法進行計算與評定。
由于是按等差規(guī)律制作的錘頭，所以上表的錘頭號數(shù)就可以作為該錘頭重的代表值來進行計算和評價，其評價效果和結(jié)論與事實是等效的。取每組的等差和、按組間距為1，按軸中截面取矩計算：
=（51－42）×2.5+（24-33）×1.5+（15-6）×0.5=13.5。
為求的值，引入分布圓的概念。
⑶分布圓
引入分布圓是為了明了地找到偏重的母線或配重的母線，并在量值上得到確定。
表5.3 按“輕重相濟”的原則排列的配錘方案
皮
帶
輪
A
B
C
D
E
F
飛
輪
1
7
1
13
21
2
18
6
12
36
3
8
2
14
24
4
16
4
10
30
5
9
3
15
27
6
17
5
11
33
51
24
15
6
33
42
將表5.3中最后一列數(shù)依次填入，按母線數(shù)量均勻分布在圓上，即得分布圓及其簡化圖。
按照力學(xué)原理，分布圓的簡化其實很簡單，只要在對稱位置同減一數(shù)其平衡性質(zhì)不變。分布圓的簡化規(guī)律為：
①同一直徑線上的2數(shù)同減其最小數(shù)，分布圓性質(zhì)不變；
②同一個等邊三角形內(nèi)的三個數(shù)同減去其最小數(shù)，分布圓性質(zhì)不變；
③相鄰三數(shù)的，兩邊數(shù)分別加上中間數(shù)，在使中間數(shù)為0，分布圓性質(zhì)不變；（相鄰兩數(shù)的，可設(shè)邊上的數(shù)字為0來處理）。
分布圓簡化到只剩相間2個數(shù)或1個數(shù)（或全部為0）為止，即得最簡分布圓。如圖5-2，5-3，5-4。
分布圓的簡化規(guī)律均來自于對稱平衡規(guī)律。一般的說，各質(zhì)點相對于回轉(zhuǎn)中心對稱布置，質(zhì)量相等，則系統(tǒng)就平衡，否則，不平衡。
規(guī)律中的“性質(zhì)不變”指的是平衡性不變，這包括兩重意思，一是原來是平衡的，簡化后仍是平衡的，反之，不平衡。二是指其量值上的不變。
規(guī)律中的“減”確切地說是同時減去一個數(shù)，當然這個數(shù)可以是正數(shù)，也可以是負數(shù)。
由最簡分布圓可以看出，=0，可見上面的表是一個完全平衡的配錘方案。
但事實上，一套錘頭的各只錘頭不可能是會呈等差分布規(guī)律的，所以在現(xiàn)實情況下，按上述方案配置的錘頭就不一定是平衡的，上述方案配置的錘頭就不一定是最佳的，在實際應(yīng)用中還要對配錘方案進行調(diào)整。
3．GXP1212型高效細碎機錘頭的配置
由GXP1212型高效細碎機運行一段時間后錘頭剩余質(zhì)量表，可以計算出磨損后錘頭的軸向偏心矩M2=（66.3-66.8）×2.5+（65.9-70.9）×1.5+（64.7-63.9）×0.5=-8.35
分布圓及其簡化圖如下圖所示，根據(jù)分布圓就可以作出方案的評價。
從上圖的最簡分布圓可以看出，根據(jù)分布圓的簡化規(guī)律，在在最左側(cè)的母線上如果配重4kg，即可基本實現(xiàn)平衡要求，我們把這個數(shù)記作的值。
，的值均很大，這說明該破碎機錘頭的配置狀況會產(chǎn)生很大的不平衡力，也必然會產(chǎn)生破碎機的大幅度振動。
顯然，，的值越大，不平衡力矩越大，這當然是我們不希望出現(xiàn)的。因此，不但更換錘頭時要注意用科學(xué)的方法進行配置，錘頭運行了一個時期以后，其原有的平衡狀況也會隨著錘頭的磨損的不均勻而破壞，這時更要作好錘頭的重新配置工作。
4.結(jié)論
1．由上圖的最簡分布圓可知，在正三角形最右側(cè)的母線上配重0.85kg，即可基本實現(xiàn)平衡的要求。顯然，M徑、M軸的值減小了，按該方案重新配錘后，破碎機運行情況得到明顯的改善，設(shè)備振動已基本消除，產(chǎn)量已有較大提高。錘式破碎機的配錘對于確保破碎機的正常運行起著非常重要的作用，必須引起廣大企業(yè)的重視。
2．本文所提供的配錘圖表是基于每組3只錘頭的和偶組數(shù)模型，對于其他結(jié)構(gòu)類型的錘式破碎機，須根據(jù)本文所提供的方法作出變通處理。
3．本文提供的配錘思路是一種基于靜態(tài)平衡的理想狀況，實際情況將更復(fù)雜，有待于進一步探討。
4.2.8 錘頭材質(zhì)的選擇及改性
這是解決關(guān)于提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的最主要、最根本的方式。下面主要介紹以下這種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研制。
錘式破碎機的關(guān)鍵部件是板錘和錘頭，其安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命等性能，直接影響破碎機的安全生產(chǎn)、正常運行及生產(chǎn)成本。有一個例子，曾有一個工廠所用的破碎機是1600×1600錘式破碎機，試用過很多廠家提供的高錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時出現(xiàn)掉塊和斷裂，有的工作表面出現(xiàn)嚴重的犁溝和流變，只能使用1到3個月。為此，該廠與一家有限公司合作，共同開發(fā)研制了一種改性高錳鋼板錘和錘頭。并經(jīng)過幾年的使用證明，這種板錘和錘頭能夠有效避免上述問題，使用壽命和抗磨損能力較以往所用的普通高錳鋼產(chǎn)品提高了一倍以上。
⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點
高錳鋼板錘和錘頭的鑄態(tài)組織是奧氏體和碳化物，經(jīng)過水韌處理后為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強烈的沖擊工況條件下，其表面能夠產(chǎn)生加工硬化層，從而使其具有較好的耐磨性。但因石灰石硬度較低，在中低沖擊應(yīng)力下，高錳鋼板錘和錘頭表面不能形成足夠的加工硬化層，因此其工作表面硬度不夠高，磨損較快。另外，高錳鋼在三百度以下時，其內(nèi)部組織的晶界周圍會產(chǎn)生炭化物的重新析出，使比較完整致密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低于碳化物的機體先被磨損，從而使碳化物凸現(xiàn)出來；而凸現(xiàn)出來的碳化物被劃傷、擊碎或脫落，又失去了對機體的保護作用，使機體進一步磨損。如此循環(huán)往復(fù)，致使高錳鋼板錘和錘頭被很快磨損，使用壽命短。
⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材質(zhì)元素的選擇
高錳鋼的耐磨性主要取決于其工作表面的加工硬化能力。據(jù)此，我們在設(shè)計改性高錳鋼板錘和錘頭的化學(xué)成分時，加入了鉻（）、鉬（）、鈦（）、釩（）和稀土元素，以降低奧氏體的穩(wěn)定性，使其機體上形成大量微小的第二相質(zhì)點，阻止位錯運動，從而，強化了基體；并且在奧氏體上彌散析出球狀炭化物，凈化晶界，改善夾雜物的形態(tài)和分布，實現(xiàn)綜合強化。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌性、高強度和良好的抗磨損性能。
①碳含量
碳是影響鋼的各種性能的主導(dǎo)元素。在一定范圍內(nèi)，碳含量增加，鋼的硬度、破壞強度、屈服強度和耐磨性能都增加。但當大于1.4%時，鋼的韌性就會降低，并出現(xiàn)粗大的沿晶界分布的炭化物，給消除炭化物的固溶處理帶來困難。因此應(yīng)控制碳含量在1.1～1．2%。
②錳含量
錳是一個最為強烈的晶界炭化物形成元素，由其形成穩(wěn)定的奧氏體（含量低時不能滿足奧氏體的形成條件）；它又是個過熱敏感元素，隨著錳含量的增加，鋼的強度、耐磨性也增加。但當錳含量大于1.4%時，鋼的各種性能就不再提高，且生成錳的碳化物，易產(chǎn)生粗大的柱轉(zhuǎn)狀晶，給熱處理帶來困難，并會加大鑄造收縮，降低鋼的導(dǎo)熱性能，從而易導(dǎo)致各種鑄造缺陷。所以，宜控制錳含量在11.5%～12.5%。
③硅含量
硅有顯著的固溶強化作用，增加剛的致密性、提高耐磨性。當硅含量〈0.3%時，鋼中氧化錳含量增加，將促進熱裂，不能保證脫氧；硅含量過高時，會降低碳在其中的溶解度，促進炭化物沿晶界析出，使韌性降低。故硅含量通常控制在硅含量0.3～0.7%。
④其他元素
鉻（Cr）能顯著提高鋼的淬透性，固溶強化基體，促進鐵素體的形成，降低奧氏體的穩(wěn)定性，提高加工硬化能力，鉻含量一般應(yīng)控制在鉻含量為1.8～2.2%；
鉬能夠溶入奧氏體，可大幅度提高鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性以及細化晶粒，還有控制回火脆性、改善沖擊韌性的作用，鉬宜控制在0.25%～0.4%；
鈦、釩和稀土元素主要用作變質(zhì)劑，可凈化晶界，細化晶粒，在奧氏體基體上彌散析出球狀炭化物，以實現(xiàn)綜合強化，其含量甚微；
錳鐵中含有較高的磷，是對鋼有害的元素，它與鐵錳形成低熔點的磷酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，使鑄件開裂，對沖擊韌性和耐磨性均不利，其含量應(yīng)控制在小于0.07%。
⑶制造工藝
①熔煉
在500kg堿性爐襯中頻感應(yīng)爐中，采用不氧化法熔煉。先根據(jù)爐料、鐵合金的化學(xué)成分和吸收率進行鋼的配料計算，然后熱爐裝料以防止帶入氣體，錳鋼隨料加入，溶化期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼液溫度，避免鋼液溫度過高，當鋼液溫度達到1500度時，取樣做爐前化學(xué)成分分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，加入鐵合金調(diào)整所需要的各種金屬元素。在鋼液溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼包中沖鋁終脫氧，加鋁后用強制置入法迅速向鋼液中加入調(diào)制劑，待鋼液表面將要結(jié)膜時迅速澆注。
②鑄造
鑄造是影響鑄件質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，要嚴格執(zhí)行鑄造工藝，澆注工藝和清理工藝。我們采取定向凝固工藝澆注，澆注溫度控制在1460～1480度。因澆注溫度低，要注意澆冒口系統(tǒng)通暢，使鋼液能平穩(wěn)而暢通的快速充型和有效補縮，防止產(chǎn)生冷裂，改善鑄造一次結(jié)晶組織，消除柱狀晶，創(chuàng)造形成等軸晶的熱力學(xué)條件，減少晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機械性能。
③熱處理
鑄態(tài)的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態(tài)使用，必須經(jīng)過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度在400度以下，然后，隨著溫度的升高，分階段進行梯形保溫，等到爐溫達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元素溶