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页岩矿石锤式破碎机的锤头设计案例综述
目录
TOC\o1-3\h\u32249页岩矿石锤式破碎机的锤头设计案例综述 1
256451.1锤头形状的选择 1
290001.2锤头尺寸计算 3
206701.3锤头碰撞平衡校核 4
31301.4锤头零部件选择 5
167951.5锤头材料选择 5
1.1锤头形状的选择
a.轻型；b.组合式；c.整体中型；d.轻型板式
图4-1常见锤头形状
常见的几种形状如图4-1所示。图a为可逆页岩矿石锤式破碎机整体结构设计常用的轻型锤，破碎粒度约为100mm左右。PCZ型单转子则常用图b的组合型锤，通常采用高锰钢或其他耐磨材料而制成，更换方便，侧面可堆焊或加工硬质合金，寿命较长。PC和PCX系列主要利用图c所示头部的重量较重的锤子，结构较为简单。
事实上，现有的页岩矿石锤式破碎机整体结构设计通常使用铸造的一体式锤头，锤头打击面为锤子的侧面，一般为矩形或者梯形，很难确定锤子的碰撞中心。碰撞中心通常也不会在冲击力的作用线上，这样就会产生一定的冲击反力，缩短滚动轴承的使用寿命，还可能会损害到其他零件。
并且现有的PC页岩矿石锤式破碎机整体结构设计锤头主要为一个平面打击物料，另一个平面磨损较轻，又不能像可逆破碎机一样可以换方向旋转，寿命大大缩短，必要时只能拆开调换方向，增加不少成本，故本次设计采用CN201337929所设计的新型组合锤头，并进行改进与基本创新，其优点在于：
1.新型锤子的锤体做成球台状，现在工作面则是球台的外圆，与矿石的冲击时力将总是通过位于球台的质心的碰撞中心，很容易满足锤子的碰撞的平衡条件。
2.球台在锤杆上可以松开螺栓后旋转，避免了需要拆开转子圆盘拆下锤子调换方向的麻烦，节约成本。
3.减少了锤头数量，节约成本。
1-锤头2-螺钉3-锤杆4-螺栓5-开口销6-开槽螺母
图4-2新型组合锤头
1.2锤头尺寸计算
确定型号的破碎机的锤头，各个设计和安装尺寸都是已知的，即
r1=50mm，r2=20.5mm，t=36mm，d=32mm，b=73mm，L=235mm，H=112mm，h=179mm，
m=m1+m2+m3=9.5kg
1.连接杆质量m2和转动惯量I2z计算
连杆为圆柱体，即计算体积公式如下
V
（4-1）
m
（4-2）
I
（4-3）
ρ—材料密度（kg/m3），锤环和锤杆选用低合金铸钢ZG45，密度为7.8×10-6kg/mm3
2.锤环质量m3和转动惯量I3z计算
锤环在计算时可以采用如下的体积计算公式
V
（4-4）
m
（4-5）
I
（4-6）
3.锤体半径R和转动惯量I1z计算
锤体质量
m
锤体可视为球台，由球体积公式
V
（4-7）
得
R=
（4-8）
I
（4-9）
1.3锤头碰撞平衡校核
1.锤头对OZ轴的转动惯量
I
（4-10）
2.锤头质心计算
a=
（4-11）j
3.锤头碰撞平衡计算
h=
（4-12）
与设计尺寸h=179mm接近，将h=185mm，t=d=40mm代回上述式子，得半径R=61.40，故取半径为R=61mm。一根锤轴上装有五个锤子。
1.4锤头零部件选择
（1）内六角圆柱头螺钉M20
L=129mm
（GB/T70.1—2008）
（2）六角头铰制孔用螺栓M10
L=48mm
（GB/T27—1988）
（3）A级粗牙六角开槽螺母M10
质量10.34g，配置开口销为2.5×20
（GB/T6178—1986）
1.5锤头材料选择
1.锤杆和锤环
锤杆和锤环选用中碳铸钢根据GB/T11352-1989选择牌号为ZG500铸造碳钢。中碳铸钢强度和硬度较高，有一定韧性和塑性，切削加工性好，焊接性尚可，铸造性能比低碳铸钢好[6]。
表3.1铸造碳钢的化学成分
牌号
元素最高含量（%）
C
Mn
Si
S
P
残余元素
Ni
Cr
Cu
Mo
V
ZG500
0.40
0.90
0.50
0.04
0.04
0.30
0.35
0.30
0.20
0.05
2.锤体材料选择
锤体材料根据参考文献[6]选择高铬白口铸铁，根据GB/T8263-1999选择牌号为KmTBCr15Mo。高铬白口铸铁对于锤头材料更加适合。
表3.2高铬白口铸铁化学成分
牌号
化学成分（%）
C
Mn
Si
Cr
Mo
Ni
Cu
S
P
KmTBCr15Mo*
2.0~3.
≤2.0
≤1.2
14.9~18.0
≤3,0
≤2.5
≤1.2
≤0