哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
第4章 锤片粉碎机的原理及设计
4.1 锤片粉碎机的基本原理
4.1.1 原理及类工作型
锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子(又称锤头)的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。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通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗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。
锤式破碎机类型很多，按结构特征可分类如下：
按转子数目，分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破碎机；
按转于回转方向，分为可逆式(转子可朝两个方向旋转)和不可逆式两类；
按锤子排数，分为单排式(锤子安装在同一回转个面上)和多排式(锤子分布在几个回转平面上)；
按锤子在转子上的连接方式，分为固定锤式和活动锤式。固定锤式主要用于软质物料的细碎和粉磨。
4.1.2 锤式破碎机的结构
4.1.2.1 单转子锤式破碎机
单转子锤式破碎机可分为可逆式和不可逆式两种类型。可逆式锤式破碎机的转子首先向某一方向旋转，对物料进行破碎。该方向的衬板、筛板和锤子端部即受到磨损。磨损到—定程度后，使转于反方向旋转，此时破碎机利用锤子的另一端及另一方的衬板和筛板工作．从而连续工作的寿命几乎可提高一倍。单转子不可逆锤式破碎机的转子只能向一个方向旋转。当锤子端部磨损到一定程度后．必须停车调换锤子的方向(转180。)或更换新的锤子。机壳由上下两部分组成，分别用钢板焊成，各部分用螺栓连接成一体。衬板由高锰钢制成，衬板磨损后可以拆换。
为了便于检修、调整和更换筛条，机壳的前后两面均开有检修孔。为了便于更换锤子，机壳的两例壁也开有检修孔。
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破碎机的主轴上安装有数排圆盘，在转子圆盘上有两排销孔，当锤子端部磨损后可以把销轴插在外因孔内，从而调整锤子与筛条之间的间隙。锤子用销轴铰接在各排圆盘之间，为了防止圆盘和锤子的轴向窜动，在圆盘两端用压紧锤盘和销紧螺母固定。转子两端支承在滚动轴承上，轴承用螺栓固定在机壳上。主轴与电动机用弹性联轴器直接联接。为了使转子运转平稳，在主轴的另一端装有飞轮。
圆弧状卸料筛板安装在转子下方，筛条的两端装在横梁上，员外面的筛条用压板压紧．筛条排列方向与转子运动方向垂直。筛条间隙由筛条中间凸出部分形成。为了便于物料的排出。筛条之间构成向外扩大的筛缝，同时还向转子方向倾斜。
在进料部分还安装有打击板．是首先承受物料冲击和磨损的地方。打击板出托板和讨板等部件组装而成。托板是用钢板焊接的，上面的衬板是高锰钢铸件，组装后用两根轴架装在破碎机的机体上。进料角度可用调螺栓进行调整，衬板磨损后可以更换。 4.1.2.2 粉碎机主要易损部件
粉碎机的易损部件主要是锤片、筛片及冲击齿板，也是粉碎过程中影响粉碎成本的重要因素。高质量的易损件可以减少备件消耗，节省更换停机时间，提高单位时间内的产量。虽然高质量的零件的成本价格是普通材料零件的二倍到三倍，但是高质量的零件的使用寿命却是普通零件的 八倍到九倍，所以易磨损零件使用高质量的部件是很有必要的。不仅节省备件停机更换的时间，能提高单位内的产量，也是对成本的节省，可以将利益最大化。碎机锤片的形状、尺寸、排列形式、线速度对粉碎效率有很大的影响。目前世界上有多种形状的锤片.各种锤片的使用性能比较见表4-1
表4-1 锤片性能 锤片类型 使用性能 矩形锤片 通用性好，形状简单，易制造 焊耐磨合金 延长使用寿命，制造成本较高 阶梯型锤片 工作棱角多，粉碎效果好，但耐磨性差 尖角锤片 适用于粉碎纤维物料，耐磨性差 环形锤片 只有一个销孔，工作中自动变换工作教，磨损均匀，但结构复杂 其中矩形锤片因其通用性好、生产成本低而应用最广。我国粉碎机所用锤片已标准化，JB/T 9822.2-1999标准规定了三种规格，制造锤片的材料有10,20号优质碳素钢及65锰钢。10,20号钢需经渗碳处理以实现耐磨与韧性的
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统一。为提高锤片的耐磨性，目前常见处理方法是在锤片工作棱角堆焊碳化钨合金，对锤片进行表面硬化处理。试验结果表明，堆焊碳化钨合金锤片与65锰钢整体淬火锤片相比较，虽然前者的成本比后者高2倍多，但其使用寿命提高了7一8倍，现已大量采用这种锤片。国外优质锤片采用先进的喷涂技术、自动堆焊技术进行保护层硬化处理，使用寿命可达1000h。对于锤片的排列形式，主要有螺旋排列、对称排列、交错排列和对称交错排列四种，实践经验与基于虚拟样机的仿真分析表明，锤片交错排列和对称交错排列转子的平衡性较好，其中交错排列转子两端轴承承载情况相近，转子稳定性好。粉碎机的筛片一般由冷轧俐板冲孔而成，通常采用圆孔，呈正三角形排列。这种筛片生产成本较低，应用最广。目前也有圆锥孔筛和鱼鳞筛等数种，经试验，采用鱼鳞筛片比平板圆孔筛片产量高出20%一30%。但是用鱼鳞筛片，成品平均粒度大，且在双向旋转切换时需要掉换筛片方向。为增加筛片的使用寿命通常还需对筛片进行渗碳、氮化等提高硬度的热处理。冲击齿板通常装在进料口的两侧，用于阻碍环流层运动，增强对物料的碰撞、搓擦和摩擦作用。齿板一般用铸铁铸造，其表面激冷成白口，以增强其耐磨性，齿形主要有人字形、直齿形和高齿槽三种。易损部件需要采用适当的材料，才可以使机器的效率最大化。 4.1.2.3 转子转速
转子圆周速度的大小与物料性质、破碎粒度、锤头的磨损和机器结构等因素有关。随着圆周速度的增加可使破碎比以及产品中细初级含量增加。但是圆周速度过大，将显著地增加功率消耗、同时会引起锤头、筛条和衬板的强烈磨损。破碎脆性物料时．转子速度应比粉碎粘性物料大40％。转子的四周速度，一般在30～50m/s。通常把圆周速度大于30m/s的称为快速锤式破碎机，小于30m/s的称为慢速锤式破碎机。选取适当的转速，才可以使机器磨损和带来的效益之间平衡，达到最佳的效果
4.2主要部件零件的设计说明
4.2.1 已知条件
a 允许最大进料粒度（mm） 15 b 允许最大硬度 (莫氏) 6.5 c 允许秸秆最大含水量 6%
d 粉碎细度要达到（目） 20-325
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e 产量最小达到小时（kg） 300
由已知的硬度，及生产能力可以查设计手册（破碎与筛分机械设计选用手册）可得粉碎该级硬度的物料需要锤头动能
E=1.47J
可脾性系数
KF=0.5 离心风机需要风量
QA=1900m3/h 4.2.2 锤击转子的锤片个数计算
锤击转子由锤片、销轴、锤柄、锤柄套、隔盘、端板和隔套等组成。锤击转子在机壳内高速旋转，由于离心力的作用锤头呈辐射状。物料进入机先后，在破碎腔内被锤片击碎，同时造成物料与机壳、物料与物料之间的碰撞，加之锤片对物料的研磨作用而使物料粉碎。
粉碎能力主要与锤片的动能、锤头与衬板的间隙、物料的性质(如物料的可碎密度及硬度等)、含水率及喂料的均匀程度等因素有关。
粉碎机生产能力经验公式：
Q1?KrE （4-1） Kf式中 ： Q1 锤击转子粉碎能力，t／h;
Kr 锤头数量系数； Kf 可脾性系数
表4-2 K与锤头数量关系
锤头数量/个
6～8 9～12 15～18 18～24
K 0.02 0.022 0.024 0.025
由4-1式带 E=1.47J
KF=0.5（均由设计手册查得）
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Q=0.3t/h
计算 0.3=Kr×1.2／0.5
得： Kr≈0.024查上表4-2得锤片个数应在15-18之间，考虑到回转平衡的需要取锤头个数
K=16 锤片的材料以用高锰为好，高锰钢价格较贵，一般很少使用。都选用含烙材料来制造锤头。主要特点是韧性较低，但强度大，硬度高，耐磨性好，且加上性能好，可用来代替低碳钢、中碳钢。
4.2.3 离心风机的叶轮直径的计算
公式： QA=8nDh3 （4-2）
式中： QA 风机计算风量
Dh 叶轮直径 n 叶轮转速
带入数据得： Dh≈212.3 取整得： Dh ＝210mm 离心风机风压的计算
22＝nDh/900 （4-3） 公式： P全 式中： n 叶轮转速r/min
Dh 叶轮直径 带入数据得：
P全=1390Pa
4.2.4 功率的相关计算
4.2.4.1 锤击转子功率的计算
锤击转子所需功率与转子的回转直径、转速、锤头的质量及物料性质等有关，可以按下述经验公式计算：
＝ P1GAR2nKrKf810000η式中 ： R 锤击转子的回转半径，m；
η 风选锤式粉碎机的机械效率，—般取0.85-0.9
（4-4）
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