摘 要

由于国家的环保政策限制了天然砂的开采，为了节约自然资源，同时实现制砂行业的可持续发展，本文在充分了解VSI制砂机的结构和有关技术知识的基础上，完成VSI制砂机总体结构设计，全物料叶轮及其石打石破碎技术。并实现整形与颗粒级配、细度模数调整功能，并在总体设计中加入自动检测、安全保证，设置过振动显示与报警装置。使VSI制砂机的自动化水平提升一个档次，使相关企业的生产更加高效、安全。

本设计根据物料与衬板冲击的原理，设计了型号为VSI1127的立轴冲击破碎机，主轴的转速n1=1100r/min～1300r/min，入料通过量是400t/h，可完成石灰石的制砂破碎。本文首先设计了立轴冲击破碎机的总体结构，根据结构选择合理的总体方案，部分装配件、驱动以及传动方案。对主轴结构、安装方式进行了设计并校核；选择了合适电动机；选择了合适的轴承并校核。完成了PLC控制系统的设计。

关键词：石灰石；立轴冲击式破碎机；VSI；制砂；PLC

Abstract

On the basis of fully understanding the structure of VSI sand making machine and relevant technical knowledge, this paper completes the overall structural design of VSI sand making machine, all-material impeller and its stone crushing technology. It also realizes the functions of reshaping, grain grading and fineness modulus adjustment, and adds automatic detection, safety assurance and over-vibration display and alarm devices to the overall design. The automation level of VSI sand making machine is upgraded to a higher level, and the production of related enterprises is more efficient and safe.

According to the principle of impact between materials and lining plates, this design designs a vertical shaft impact crusher with the model of VSI1127. The rotation speed of the main shaft n1 = 1100 r/min ~ 1300 r/min and the feed throughput is 400t/h, which can complete the sand crushing of limestone. In this paper, the overall structure of the vertical shaft impact crusher is designed firstly. According to the structure, a reasonable overall scheme, some assembly parts, driving and transmission schemes are selected. The main shaft structure and installation method are designed and checked. Selecte an appropriate motor; The appropriate bearing was selected and checked. The design of PLC control system is completed.

Key words: limestone; Vertical shaft impact crusher: VSI；Sand making; PLC

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1开发VSI立式冲击破碎机的意义 1

1.2 VSI立式破碎机研究与应用现状 1

1.2.1立轴冲击破碎机的国内外现状 1

1.2.2立轴冲击破碎机的特点 2

1.2.3立轴冲击破碎机的发展趋势 2

1.3本设计的目的与技术路线 3

第2章 总体方案设计 6

2.1总体布局与破碎模式 6

2.1.1立轴冲击破碎机的总体方案设计 6

2.1.2工作原理 6

2.1.3设计特点 7

2.2破碎功率计算 9

2.2.1工作载荷的确定 9

2.2.2电机功率的确定 10

2.2.3电机选型 11

2.3传动方式选型与设计计算 11

2.3.1带传动选型与计算 11

2.3.2主轴轴承选型 12

第3章 关键零部件设计计算 13

3.1主轴部件结构设计 13

3.1.1主轴设计计算 13

3.1.2轴上零件装配方案 15

3.2.3各轴段长度确定 16

3.2主轴强度校核 16

3.3主轴轴承寿命计算 17

3.3.1推力轴承寿命计算 17

3.3.2滚动轴承寿命计算 18

第4章 设备辅助功能设计 19

4.1基座与机架 19

4.2润滑系统设计 20

第5章 设备就地控制设计 21

5.1 PLC简介 21

5.2设备控制要求 21

5.3控制系统的实现 21

第6章 总结 24

参考文献 25

致谢 26

第一章 绪 论

1.1开发VSI立式冲击破碎机的意义

目前天然砂资源逐渐减少，自然沙和河沙的开采对环境造成极大的危害。同时国家出台的对开采河砂的管理力度逐步增大。对于砂石生产商，制造砂石原料的收益很可观，以此可以看来制砂机发展的重要性。值得一提的是，中国对砂石骨料的粒型和级配要求也逐步提高了，机制砂的发展急不可待，因为不只能够降低基建造价，保护天然环境，还可以促进机械制砂行业的可持续发展。

1.2 VSI立式破碎机研究与应用现状

1.2.1立轴冲击破碎机的国内外现状

自从1980年以来，诺德伯格巴马克公司研发出主轴冲击式破碎机（Vertical Shaft Impact Crusher），这一种新型的制砂机已经成为制砂机中的代表，它基本可以完成所有形式制砂机的功能。

至今，中国自主生产的VSI破碎机可分3个种类：自主研发机器（含仿制机器）、中外合作机器和进口机器。中外合作机器比较晚才进入中国市场，因为国外的技术相对发达，容易损坏的零件在国内也可以生产，中国的合伙人可以和客户直接沟通，以此提供更优质的售后服务，这是进口设备做不到的，所以在市场上竞争力较强。国内制造的制砂机基本都是仿制国外的，虽然售价便宜，但是质量不过关，即使目前的市场占有率不错，但未来并不理想。VSI在我国发展较早，但发展不快。所有工厂的产品都很相似。因此，中国与世界先进水平的差距仍然明显。如果制砂机制造商能够专注于解决以下几个痛点，那么，对中国自行制造的VSI机的发展是极大的促进。

（1）自动化水平低、能耗高