300KW型弹簧圆锥破碎机结构设计

1、通过各专业全套毕业设计 毕 业 设 计（说明书）2014 届 题 目 300KW型弹簧圆锥破碎机 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 2013年12月 湖 州 师 范 学 院 教 务 处 印 制原 创 性 声 明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签

2、名： 日 期： 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属湖州师范学院。本人完全了解湖州师范学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权湖州师范学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为湖州师范学院。论

3、文作者签名： 日 期： 指导老师签名： 日 期： 300KW型弹簧圆锥破碎机结构设计摘要：本次毕业设计主要完成对300KW弹簧圆锥破碎机的部分结构的设计和完善。首先对弹簧圆锥破碎机做了简单的介绍；接着分析了弹簧圆锥破碎机选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所设计的装配机各主要零部件进行了校核。弹簧圆锥破碎机由六个主要部件组成：机架部分、传动轴部分、球面轴承部分、动锥部分、调整环部分。最后，提出了弹簧圆锥破碎机设计过程中存在的不足，以便于今后设计的改进。本次弹簧圆锥破碎机的设计代表了设计的一般过程，对今后的选型设计工作有一定的参考价值。关键词

4、：弹簧，圆锥，破碎机，传动机构全套图纸，加Structure Design of 300KW SpringConeCrusherAbstract: The graduation project is mainly to complete the design and improvement of 300KW spring cone crusher part of the structure. Firstly, springconecrusher machine is introduced. Secondly, the springconecrusher automated assembly m

5、achine selection principle and method of calculation are analyzed. Then according to thesedesign principles andcalculationmethodsin accordance with therequirements of the given parameters of typedesign. Then on the design of the major components assembly machine was checked. Spring cone crusher cons

6、ists of six major components: frame part, drive shaft parts, spherical bearing parts, moving cone section, part of the adjustment ring. Finally, the lack of spring cone crusher design process exists to facilitate future design improvements. The spring cone crusher design represents the general proce

7、ss of designed, selection of design work for the future has a certain reference value.Key words: Spring; cone; crusher; transmission目 录第1章绪论11.1导言11.2 发展历史11.3存在问题及发展趋势2第2章破碎机的总体设计方案32.1 弹簧破碎机的型号分类32.2 圆锥破碎机的基本工作原理32.3 弹簧破碎机的各部分结构及功用4第3章圆锥破碎机的结构参数和工作参数的选择与计算73.1 圆锥破碎机的的运动学73.2圆锥破碎机的动力学103.2.1破碎锥的惯性力

8、和惯性力矩113.2.2偏心轴套的惯性力153.3偏心部分的运动状态173.4结构参数193.4.1给矿口宽度与排矿口宽度193.4.2啮角193.4.3破碎机的摆动行程203.4.4平行碎矿区20第4章圆锥破碎机的工作参数的选择与计算214.1工作参数214.2破碎锥的摆动次数214.3生产率224.4电动机功率22第5章电动机的选择及轴的计算235.1 主电动机的选择及传动比的分配235.1.1电动机的选择235.2 传动装置的运动和动力参数235.2.1传动轴的设计计算235.2.2滚动轴承的选择和寿命验算275.3传动零件的设计285.3.1齿轮的计算285.3.2齿轮的校核29第6章

9、带的设计和计算326.1 带传动的设计及其计算326.1.1 确定计算功率326.1.2 选择V带的带型326.1.3 确定小带轮的基准直径并验算带速326.1.4 确定V带的中心距和带轮的基准长度336.1.5 验算小带轮上的包角336.1.6 确定带的根数346.1.7 计算单根V带的初拉力值的最小值346.1.8 计算压轴力346.2 带轮的结构设计356.2.1小带轮的结构设计356.2.2大带轮的结构设计36结 论37参考文献38致 谢39附录 图纸列表40第1章 绪论1.1 导言在日常的生活和生产中破碎设备具有非常广泛的应用，例如：冶金，煤炭，矿山，建筑，环保等行业，它是将直径比较

10、大的物体破碎成直径较小的物体颗粒。在破碎设备中，弹簧圆锥破碎机它的优点比较突出，他生产效率较高，破碎后的产品质量好，符合在矿产区环境下工作的要求，因此圆锥破碎机成为矿业上的主要破碎设备。中国最早的圆锥破碎设备是在前苏联的圆锥破碎机为基础，制造研发而成的，但最早的圆锥破碎机存在着很多的问题。在科研人员的在不停的改进下，现阶段我国的圆锥破碎设备破碎的物料范围在不断的扩大，同时也在不停的朝着可靠，高效，低耗，节能，自动化等方向发展。1.2 发展历史目前的破碎设备根据工作原理、生产环境和结构特征的不同，主要可以分成颚式破碎机、旋回式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机1。1. 颚式破碎机。颚式

11、破碎机是最先发明的破碎设备，第一架颚式破碎机是在美国发明的。它结构简单，却很实用，在生产中发生故障也很容易修复，所以被广泛的应用在了各种需要破碎的行业中。但也存在着诸如破碎的性能和生产力低等诸多问题，以改善颚式破碎机，在国内外相继研制出了各种型号的颚式破碎机来改善其存在的缺点。经过改善之后的破碎机主要的型号有以下几种：简摆双腔颚式破碎机，它改变了产品的直径大小和破碎比，还可以连续的进行工作，提高生产效率；双动颚颚式破碎机，它改变了原有破碎机的结构，使得生产效率和使用寿命都有所提高；外动颚匀摆颚式破碎机，它的工作原理是通过动颚和连杆的分离从而改变动颚的运动轨迹，所以改变其中机构的参数就能把动力传

12、递给动颚，改善之后的破碎机外形相对较低、工作效率高、处理能力强、操作方便等优点；振动颚式破碎机，它是通过内部产生的惯性力再加上高频振动对矿石进行破碎的，所以所具有破碎力度相对大、破碎比较高等特点。2. 旋回式破碎机。旋回式破碎机属于大型破碎设备，是用于大型矿石破碎及坚硬物料破碎的主要设备，于矿业、冶金、化工和水利等行业广泛应用。回旋式破碎机的动锥安装在主轴上，在动锥和定锥中间装有衬板，从而形成了破碎腔，电动机将动力通过传动装置传给动锥，使动锥能够连续的对矿石进行破碎，矿石的排出是靠其自身的重力来完成排出。旋回式破碎机是连续工作的，具有较高的生产效率，所以回旋式破碎机的生产效率大约是颚式破碎机的

13、2倍。所以回旋式破碎机相对于颚式破碎机有较高的生产效率、产品质量高、破碎比大等特点。3. 圆锥破碎机。圆锥式破碎机主要应用在矿业上，因为它能破碎硬度较大的材料，且生产效率高，产品质量也高，它主要用于细碎和中碎。圆锥破碎机其内部由于主轴上的偏心套的运动，使得动锥运动，导致动锥衬板与固定衬板之间的距离反复变化，使物料在破碎腔中被破碎。液压圆锥破碎机是经过简化后得到的，调节棑矿口来适应液压装置。1.3存在问题及发展趋势相对于以前来说，破碎机发展主要存在着的问题如下 5：1. 在新型耐磨材料的应用较少。目前，破碎机的材料选择的通常为传统材料，例如：高锰钢、高铬铸铁等。其实破碎机中的耐磨件应该采用较好的

14、抗磨损材料构成，可以有效的提高破碎机的使用寿命。因此，开发、寻找新的耐磨材料代替传统材料为当前的发展趋势。2. 操作系统的应用程序水平较低。3. 制造工艺水平较差。破碎机的重点研发基础为制造工艺水准，由于缺乏先进的工艺设备使得破碎机的加工工艺比较粗放，导致加工精度低、稳定性差，还减少了受用寿命。所以需要先进的加工艺术来改变现状。当前我国使用的破碎机有大、中、小型之分，其种类、规格、制造工艺都在逐步完善，以满足市场需求。但在这基础上，我国的破碎机的努力方向是高质量，高可靠性，低耗能等。第2章 破碎机的总体设计方案2.1 弹簧破碎机的型号分类根据破碎机中破碎腔型的不同，可以把现有的圆锥破碎机大致分

15、为三种：标准型的，中间型的和短头型的，其中标准型与短头型应用较为广泛。我国生产的圆锥破碎机的型号的表示与汉字拼音字母、机器动锥底部的直径有关，如PYB1200，PYZ1200和PYD1200，其中P表示破碎机，Y表示圆锥，B表示标准型，Z表示中间型，D表示短头型，1200表示动锥的底部直径。液压保险和弹簧保险两种类型是由根据调整排矿口和过载时的保险方式来划分的。本次的设计方案是采用底部直径为2100的小型弹簧圆锥破碎机，即PYB2100。2.2 圆锥破碎机的基本工作原理如图2-1所示，由电动机1带动带轮2运动，从而使传动轴3转动，固定在传动轴3上的小锥齿轮带动6偏心轴套上的大椎齿轮5运动，使偏

16、心轴套绕中心线做圆周运动，主轴7插在偏心轴套的锥形孔中，动锥8固定在主轴上，偏心轴套在主轴运动时也一同运动，主轴的中心线绕轴套的中心线做锥面运动。当运动至图示位置时动锥8靠近9定锥，同时碾压之间的物料，使之破碎。1 电动机 2 带轮 3 传动轴 4 小锥齿轮 5 大锥齿轮 6 偏心轴套 7 主轴 8 动锥 9 定锥 10 分料盘 11 进料口图2-1 圆锥破碎机而另一边已经破碎的物料由于自身的重力影响从出料口出去，就这样不断的循环，从而进行破碎。由于圆锥破碎机的动锥是转动的，所以可以对矿石进行连续的破碎，因此生产效率较高。2.3 弹簧破碎机的各部分结构及功用1机架下盖；2止推盘了；3偏心轴套；

17、4直衬套；5机架中心套筒；6大伞齿轮；7平衡重；8方销；9进水管口；10机架；11球面轴承座；12球面轴承；13挡油环14衬板；15弹簧；16毛毡密封；17固定环（支承环）；18弧形齿板；19锁紧螺帽；20制动齿板；21分矿盘；22漏斗；23支承罩；24“U”型螺栓；25定锥衬板；26耳环；27注黄油孔；28调整环；29螺栓；30动锥；31缘；32环形油槽；33排水管口；34传动轴套筒；35小伞齿轮；36排油口；37锥衬套；38主轴；39进油口图2-2 1200标准型圆锥破碎机 如图2-2所示，标准的弹簧圆锥破碎机的主要组成部件：动力部分，传动部分，偏心轴套部分，动锥部分，定锥部分，球面轴承部

18、分和调整环部分。弹簧圆锥破碎机的机架部分就是一台机器的基本外壳，它大致由上部配件等组成，偏心轴的外部机架中心套筒，以及传动轴外套部分组成。如图中所示，上部配件是指破碎机的入料口和入料口的支架部分，它是破碎机的最上边的部分，入料口可以根据生产条件的不同进行调节来控制物料进入的多少。图中34为安装和保护传动轴而设计的传动轴套筒，它与偏心轴套的外部机架相连接，再用螺钉将两者固定。安装主轴的部分叫偏心轴套，它直接安放在机架中心轴筒5中，机架中心轴筒并不与外部机架直接接触，它们直接隔着直衬套4。直衬套起着缓冲作用，所以直衬套的损耗比较严重，尤其是以前直衬套用青铜制作的时候。随着材料学的不断发展，直衬套也

19、开始用更耐磨的尼龙材料来代替，大大的减少的生产的成本。由于直衬套是直接放在外部机架中的，在生产时很容易上移变位，所以大多数的圆锥破碎机的直衬套上都开有两个小口，其上以压板起固定作用。圆锥破碎机大都由大功率的电机作为动力，通过联轴器或者带轮将动力传给安装在传动套筒中的传动轴，传动轴的另一端安装了小锥齿轮35，在偏心轴套上安装另一大锥齿轮6，两者相啮合，将动力传递给了偏心轴套。传动轴上的轴承一般为滚动轴承，由于传动轴的转速不高，但传动力很大，所以对于轴承寿命较低，最常采用的就是将两个轴承并列使用，以延长轴承的使用寿命。圆锥破碎机的核心为安装有偏心轴套的主轴，它是由偏心轴套3，大锥齿轮6和锥衬套37

20、组成。大锥齿轮安装在偏心轴的顶部，通过键实现固定。锥衬套直接压入偏心轴中，再用压板将其固定。偏心轴套的下面就是机器的机架下盖1，它们之间隔着四片止推盘，止推盘的作用是起缓冲作用。安装在最下面的止推盘与底盖相接触，最外围有三个爪卡，与底盖的三个槽相对应，卡紧后这个止推盘就不会转动了。最上边的止推盘是由钢制成的，它与偏心轴套相接触，同时用销将两者连接，所以它与偏心轴套是同时运动的。中间的两个止推盘，在上边的是由铜制成的，下边的一块是钢制成，上边有通润滑油用的槽。偏心轴套的旋转也是主要靠这两片止推盘实现的，所以这两片止推盘的是损耗是最严重的。球面轴承12和它的轴承座11组成了球面轴承部分。轴承座的外

21、面装有一圈挡油环，挡油环的作用是防止球面轴承中挤出的油流到外圈的水中。挡油环的外圈也有一圈环形的槽，在里面装水用来防尘。球面轴承用销子固定在轴承座中。最新的球面轴承也开始使用尼龙材料，比起原先的青铜制成的球面轴承，尼龙制造的耐磨度更高，使用寿命也更长。动锥和定锥之间的相互运动产生了破碎物料的力，动锥部分是由主轴38和动锥体组成的，利用热压将它们装配在一起。衬板14固定在动锥的外部，衬板是由锰钢制成以保证硬度。为了使衬板与动锥配合得更加精密，所以在它们之间加有铸锌。用锁紧螺帽19将衬板和动锥配合的上部锁紧。破碎机工作时，物料从进矿口22进入落到分料盘21上。主轴的最上端安装的是分料盘，随着主轴的

22、转动粉料盘不断的晃动，而落在分料盘上的物料也会随着粉料盘的晃动被撒落到破碎腔里进行破碎。破碎完成的物料，则会从锥体的下面落到运输带上运走。调整环部分是由两个圆锥体组成，外圆锥的内环和内圆锥的外环都有锯齿状的螺纹，所以可以通过旋转内锥体使定锥上升或者下降，从而改变排矿口的大小。内锥体上留有7个缺口，定锥衬板25上也有相对应的耳环26，都用螺栓连接，将定锥体固定在调整环上。机架上的追免于固定环的锥面是相配合的。固定环上有16组弹簧15，弹簧均匀的分布在固定环的外圈上。利用弹簧的压力，将固定环压在压在机架上。同时，弹簧能够保证在不能破碎的物体进入破碎腔时，起到一个保险的作用。破碎机的大部分机构都是有

23、相对摩擦运动的，为了保证破碎机能够正常运动，必须保证机体内部有良好的润滑。所以在破碎机的内部，各个摩擦面上有稀油进行润滑。中心套筒的底盖上留有进油口37，使得润滑油可以进入到偏心轴套下的止推盘中，止推盘的结构上设有放射性的油槽，所以油在经过中心油孔时，也能有效的进入止推盘中。润滑油再向上通过主轴内的中心油孔和偏心轴套的外表面，进行润滑其中相摩擦的歌部分。润滑油最后到达球面轴承和锥齿轮部分，通过出油口38出油。轴承有单独的油路给油与排油循环进行，从而达到润滑效果。破碎机在破碎时，特别是中细型的破碎机破碎时，产生的灰尘非常的严重，这些灰尘将会严重的影响到破碎机的使用寿命，所以破碎机的防尘装置也很重

24、要。现阶段一般的弹簧圆锥破碎机的都采用的是水封防尘来进行防尘。结构为：球面轴承座上设计有能够盛水的沟槽，通过领缘使沟槽与动锥相连接，领缘固定在动锥上可以阻挡灰尘，是灰尘进入水中，从而防尘。防尘水从进水管口35流入沟槽把灰尘由排水管口36带走。破碎机设的机架上装有起保险作用的一圈弹簧。由于定锥和固定环可以上下运动，动锥与定锥之间的间距会反复变换，当有不可破碎的矿石进入破碎机时，会从出矿口排出，这样就可以有效的保护机械。第3章 圆锥破碎机的结构参数和工作参数的选择与计算3.1 关于圆锥破碎机原理的运动学位于圆锥破碎机的行腔位置中，破碎锥的轴线会绕着机器的轴线做圆锥面运动，它们的轴线相交与点O，之间

25、的夹角为，圆锥破碎机在工作时，圆锥运动的顶点为O，其保持静止。由于支撑结构存在的特点，破碎锥在生产时不但随着偏心轴套运动时绕机器的中线做圆锥面运动，同时也围绕着自己的轴线做旋转运动。图3-1 破碎锥的角速度向量图因此，进给运动与自转运动共同组成了破碎锥的合成运动。这里所说的进给运动（同时也可以称之为牵连运动），也就是指破碎锥以机器的轴线为旋转中心作锥面运动。还有这里的自转运动，就是指破碎锥不仅在做进给运动，而且同一时间也会以自己的轴线为中心作自转运动。把这两个运动合成了一个复杂的运动，把这种运动称之为破碎锥的合成运动。破碎锥绕瞬时轴线旋转的角速度向量，而就能分解成两种不同的向量之和，分别就是进

26、给角速度向量和自转角速度向量的向量和。由于破碎锥的绝对角速度向量、自转角速度向量和进动角速度向量存在这种几何关系，所以可得到以下方程： (3-1) (3-2) 联立3-1和3-2可得得： (3-3) 图3-2 与角的关系曲线公式中的就是瞬时轴线与机器轴线间的夹角。如果和为定值，就可以得到的函数关系，如图3-2所示。从图中可以得知，在的情况下，会有最小值，即： (3-4)又在时， 有最大值： (3-5)由于破碎锥的瞬时轴线不是固定的，所以破碎机在有载和空载时也是不相同的。图3-3 空载时破碎锥的角速度向量图破碎机在空载时的角速度向量图如3-3所示，它会产生两种极限的情况。这两者情况是由很多情况引

27、起的，可能是机器本身的安装问题，也有可能是机器的润滑问题引起的。这两种情况分别是：1. 如果，则有，这时破碎锥的瞬时轴线就与破碎机的轴线相重合。而际生产中，这种情况是不允许出现的。如果发生这种状况，说明主轴可能被偏心轴套抱住而同时运转。造成这种情况的原因，有可能是制造的问题，也有可能是破碎机内润滑的问题。2. 如果，则说明这台破碎机的各方面都是良好的，可以正常的生产使用。同时就能借助平行四边形的法则作为依据来计算，就可以解出的方向和大小。根据图3.3得出，因为，同时是等腰三角形，所以得： (3-6)根据已知和上式条件算得圆锥破碎机角度。算出的大小为： (3-7)由上式可知：条件为破碎机没有加负

28、载时，破碎锥的绝对角速度的转动方向与偏心轴套的回转方向是相同的。 图3-3 负载时破碎锥速度计算图破碎机在实际的生产中，由于有矿石的加入，所以矿石在破碎锥上会产生一个阻碍破碎锥运动的摩擦力，这个力也大于偏心轴套对于破碎锥的摩擦力。这将导致破碎锥的瞬时轴线产生变化，这个变化和矿石与破碎锥的接触点有关。因为破碎锥与矿石的碰撞是随机的，所以可以将破碎锥的轴线近似的看做为瞬时轴线。这时它的角速度就等于破碎锥轴线上B点的速度。如图3-4所示，轴上的B点会绕着破碎锥的瞬时轴线以角速度转动，所以B点的速度为： (3-8)其中式中的c表示B点到瞬时轴线的垂直距离。 又因为轴上的B点绕oz轴以角速度转动，所以B

29、点的速度也可以表达为： (3-9) 式中表示B点到oz轴的垂直距离。 因此，可联立方程得到： (3-10) 即： (3-11) 公式3-11中的负号的意义是指的转动方向与的转动方向是不一致的。参照现有破碎机的具体相关尺寸之后，就可以得出 。破碎机在正常工作状态之下，。也可以知道破碎机的绝对角速度的转动方向与偏心轴套的转动方向是完全相反的。3.2关于圆锥破碎机原理的动力学 图3-4 牵连惯性力对ox,oy,oz轴的力矩由于圆锥破碎机的特殊结构，它的主轴在工作时时进行一个圆锥面的运动，所以导致破破碎机的偏心轴套和破碎锥的重心都不在他运动的中心线上，所以在工作时，偏心套轴和破碎锥会产生一个惯性力，还

30、有对固定点O的一个惯性力矩。正常运转是，惯性力将作用在机架上会产生周期性的动载荷，导致极佳的震动和偏心轴套的偏斜。所以在工作时，会对机器产生严重的影响。为了有效的消除有害影响，有必要对惯性力以及惯性力矩的大小与方向做更近一步的研究。3.2.1破碎锥的惯性力和惯性力矩参照圆锥破碎机原理的运动学分析，其破碎锥所作的运动是规则的。在现实生产中，要能够让破碎锥的运动具有规则性，就还需要有一个外力的力矩作用，也就是说，为了使破碎锥的运动具有规则性，要在破碎锥上作用一个和外力力矩大小相等且方向相反的惯性力矩。为了能够达到上述目的，采用下列方式来算出作用在破碎锥上的惯性力：建立一个定坐标系，其中为原点，角速

31、度向量和oz轴相同，同时与破碎机的中心线重合（示例如图3-4）；建立动坐标系，让相对角速度向量与轴保持一致，就是和破碎锥的轴线重合。并且使轴位于轴与轴构成的平面内，即轴与该平面相垂直。以轴的正方向一端为原点观察，从到转到一个角的方向的转向是正的。用微分的方法把破碎锥分成若干垂直并对称于轴的薄圆片。用表示任一个薄圆片上的任一质点，那么它的绝对加速度为： (3-12)式中的 表示牵连加速度， (3-13)为到oz轴的垂直长度； 相对加速度， (3-14) 为至轴的垂直长度； 哥式加速度， (3-15)是的相对加速度。假设为质点的质量，那么作用在质点上的惯性力就是： (3-16) (3-17) (3

32、-18)接下来就能够来确定牵连惯性力、相对惯性力、哥式惯性力分别对、轴的力矩。1. 首先计算出牵连惯性力分别对、轴的力矩大小。质点上的牵连力大小为，将这个牵连力分解成ox、oy两个方向可得： (3-19) (3-20)若设沿坐标轴方向的力矩向量为正，将质点的惯性力分解后分力对于、轴的力矩为： (3-21)从图3-4可知： (3-22)将公式（3-17）代入公式（3-16）中算出： (3-23)由于破碎锥的结构是呈左右相对称的，而对称轴为，因此破碎锥对于轴的离心转动惯量为。 (3-24)式中，和依次表示点到，轴的距离，从而算得和依次表示破碎锥对和轴上的转动惯量大小。 (3-25) 式中，。2.

33、计算相对惯性力对、轴的力矩 由于相对角速度是固定不变的，就是一个常数，因此相对加速度只有一个向心加速度来构成的。同时，又由于破碎锥的结构是呈对称的，还以为轴心线，所以破碎锥内部的任意一个对称质点的惯性力都是大小相等方向相反的，那么整个破碎锥对轴的惯性力作用等于零。 图3. 6 哥氏惯性力对ox,oy,oz轴的力矩3.哥式加速度作用在、轴的力矩大小。若移到处后，就可以把沿和轴分解为和，其大小为： (3-26) (3-27) 和可以组成一个平面，并且这个平面与坐标面平行，所以哥式加速度可以沿和轴分解，分解后的向量如图3.6所示： (3-28)它的方向与线的离心方向一致。 (3-29)它垂直于平面并

34、且与轴反向。因此，哥式加速度分量的惯性力大小为： (3-30) (3-31)因为会通过轴，并且破碎锥是对称的形状，它的每两个对称质点都大小相同方向相反，所以造成的惯性力彼此平衡，所以它对轴的力矩为零。所以，这两个质点的惯性力组成了一个力偶，作用面平行于坐标面，力偶矩等于： (3-32) 由于整个破碎锥的哥式惯性力都是由这些在力偶组成，所以它们对于、轴得力矩为： (3-33) (3-34) (3-35)因破碎锥是对称的，对称线为，有，所以 (3-36)其中表示一对质点的质量。所以可得： (3-37)各惯性力对、轴的力矩之和为： (3-38) (3-39) (3-40)一般为了破碎锥上的计算起来比

35、较方便，人为的将破碎锥锥体微分为若干个的单元体来进行分析（图3-5）。计算时只要求出每个单元体的转动惯量，然后将其综合，就可以得到破碎锥的整体转动惯量。转动惯量的大小可用以下公式计算： (3-41)式中： 每个单元体的质量； 破碎锥及其心轴材料的比重，吨/米； 重力加速度，米/秒； 及破碎锥的轴线到相应单元体的边缘的距离，米；及破碎锥的悬挂点到相应单元体的边缘的距离，米。 图3-5 破碎锥转动惯量近似确定法当破碎锥在以等角速度绕着破碎机的中心线旋转时，可以计算得到破碎锥的惯性力大小： (3-42)式中： 破碎锥的质量； 破碎锥的质心到破碎机中心线的距离。计算破碎锥的惯性力到点O的距离大小： (

36、3-43)代入数值可得： m3.3偏心部分的运动状态破碎机工作时，电动机带动传动装置，将动力传给偏心轴套，使安装在偏心轴套上的主轴一起运动，而破碎锥也会跟着主轴的转动而转动。如图3-6所示，动锥部分就会以为中心线做锥面运动。 图3-6 动锥上的作用力1. 偏心部分的运动状态：偏心部分的运动状态可以分为两种状态，有载和空载。作用力大小、方向决定其偏心部分的运动情况。动锥对O点的力矩方程是研究的关键。破碎机在无载荷情况下，只有破碎锥自身的重力G，平衡重部分的惯性力，偏心轴套的惯性力等作用力是动锥转动产生的惯性力作用在其上。动锥的自重力G以及其他的一些作用力可以忽略不计。得中心点O的力矩： (3-4

37、9)根据破碎机主轴和偏心轴套支承方向，可以得出以下三种情况：当时，无平衡重或平衡重较小的情况下，主轴和偏心轴套的薄边在直衬套的左侧。当时，有平衡重且平衡重较大情况下，主轴靠在偏心轴套的薄面，偏心轴套靠在直衬套右边。当时，既动锥惯性力完全平衡，这种情况不存在。机器正常工作情况下，由于破碎力的作用，动锥主轴及偏心轴套都靠在直衬套的右侧。 (a) (b) (c)图3-7 破碎机偏心部件的运动状态 机器从空载到有载状态时，空隙的存在，使而产生冲击。第二种状态下，其间隙状态比第一种状态的间隙要小，因此冲击载荷也小，最终产品颗粒整齐均匀。然而此状态下，直衬套的损坏却极其严重。偏心部件的第二种运动状态通常都

38、会被用于细碎破碎机。并且在大锥齿轮上安装一平衡重，使得。这样就能减少惯性力和惯性力矩对于破碎机的危害。1 直衬套2偏心轴套3大伞齿轮图3-8 大伞齿轮的运动状态2. 大伞齿轮的运动状态圆锥破碎机在工作时间隙存在于偏心轴套与直衬套之间，且偏心轴套的厚边压在轴承套上，所以在运动的时候，大锥齿轮并不是绕着齿轮的中心线旋转的，齿轮运转的中心线如图3-8所示，为直衬套间隙的一半，即为通过的竖直直线为中心线做旋转运动的。由于大锥齿轮这种特殊的运动状态，会破坏一堆齿轮原来正常的啮合方式，所以在生产工作中，会对齿轮和传动轴产生一定的冲击载荷，并加速齿轮的磨损。3. 偏心部分的间隙为了让破碎机在正常工作中，摩擦

39、表面存在较好的润滑油膜。同时，补偿部件之间形成的误差以及变形，因此要有存有合适的间隙。然而对间隙的要求较严格，过小会发生抱轴现象，过大会长胜冲击和震动，从而使机器寿命减少。3.4结构参数3.4.1给矿口宽度与排矿口宽度破碎机给矿口的宽度可有经验公式，得到，式中D表示矿物的粒度。大多数破碎机的排矿口宽度都有一个调整范围，可以满足更多的工作需求1200标准圆锥破碎机广泛应用于中碎，细碎，此次设计假定最大适用粗碎，故初选最大给矿粒度为800mm，即初选最大给矿口宽度B为9001100mm. 矿石硬度的差别，最大颗粒系数(表示产品的最大粒度，e表示排矿口宽度)也会不一样。当其用于中碎时，则硬矿石Z=2

40、.4；中硬矿石Z=1.9软矿石Z=1.6。中碎、细碎的排矿口宽度不同，因为中碎破碎机一般不存在检查筛分这一部分。3.4.2啮角由文献8知，圆锥破碎机的啮角应满足以下条件： (3-50)式中、固定锥与破碎锥锥面间倾斜角。机器中轴线与破碎锥轴线夹角，常取。 衬板与矿石之间的摩擦角。一般情况下，取。中碎取；当结构尺寸增加的时，可通过增大，有利于提高生产率。此设计中取: 3.4.3破碎机的摆动行程 图3-9 破碎锥的摆动行程破碎锥的摆动行程s，由图知： (3-41)式中： r 破碎锥轴线在排矿口所在平面内的偏向距； H 破碎锥下边缘到球面中心O点的距离。mm破碎锥A点的行程为：式中 ：L破碎锥母线长度

41、。mm3.4.4平行碎矿区为使经破碎机破碎后的成品达到标准，则圆锥破碎机的破碎腔下部一定要有平行碎矿区，并且矿石颗粒在平行碎矿区内至少要受一次检查性破碎12。由文献5可得，标准型圆锥破碎平行碎矿区长度为： (3-52) 式中D为破碎锥的底部直径。mm取为100毫米。第4章 圆锥破碎机的工作参数的选择与计算4.1工作参数2100圆锥破碎机主要用于被破碎物的中碎或细碎场合。物料颗粒的初选粒度为800mm，也就是说最大物料颗粒范围为9001100mm。最后可以将石料破碎到8mm以下不同级别的颗粒。4.2破碎锥的摆动次数 图4-1 矿石在破碎锥上所受的力从图4-可以得到，物料在进入破碎区域是产生的加速

42、度为： (4-1)所以 (4-2)式中：物料与破碎锥表面的摩擦系数，通常； 重力加速度，。假设t秒是破碎锥摆动一次所用的时间，物料的加速度保持不变来通过平行碎矿区的长度为1厘米，则 (4-3)则 次/分 (4-4)公式（4-1）适用于标准型的圆锥破碎机。上面的理论计算公式的前提为矿石是自由下滑，实际上也有一些矿石不是自有下滑而是跳跃式的下落，可能没有在平行破碎腔内被破碎，所以使得破碎后的物料粒度变大。因此，我们通过提高偏心轴转速的方法来提高破碎物料的质量。其原理就是将物料在并行破碎腔内的冲击次数提高，从而提高圆锥破碎机的效率，与此同时，还可以有效地减少磨损，有利于提高磨碎设备的产量。但考虑到转

43、速太大会增加机架的负荷，所以应该将圆锥破碎的的转速控制在一定的范围内。通过查资料6可得，计算实际转速时可以通过以下公式： (4-5)式中 动锥的底部直径，。4.3生产率该破碎机的产量受到很多因素的影响。中间包括物料品质因数，同时还有破碎机的性能因子。但是到现在为止现在还没有可以将上述因素都包含在内的理论计算公式，大部分采用的都是通过经验公式的大概计算。然后再按照现实的情况进行调校15。根据资料得，在一般情况下进行破碎时，效率计算公式如下： 吨/小时 （4-6）式中 K矿石的可碎性系数，查表得； K破碎比的修正系数，查表由插值法得； 单位排矿口宽度的生产能力，查表由插值法得； 排矿口宽度，e=6

44、0； 矿石的松散比重，取=0.94。吨/小时吨/小时由文献6可知，在闭路破碎时，圆锥破碎机的生产能力按闭路通过矿量来计算： 吨/小时 （4-7）式中：Q开路时破碎机的生产能力，顿/小时； K闭路时平面给矿粒度变细的系数，标准型取K=1.34。 吨/小时该圆锥破碎机的生产能力为80120吨/小时。4.4电动机功率由文献6可知，圆锥破碎机的电动机功率可由下面的经验公式计算： （4-8）式中 D破碎锥底部直径，米。查表可得实际选用的电动机功率为315KW。4.1工作参数2100型号的圆锥破碎机主要用在中细碎场合中，最大的给矿粒度可以选为800mm，那么最大的给矿口的宽度B则是9001100mm，最终

45、可以将石料破碎到8mm以下不同级别的颗粒。4.2破碎锥的摆动次数 图4-1 矿石在破碎锥上所受的力通过图4-1得知，在平行碎矿区其矿石所能产生的加速度如下： (4-1) 那么 (4-2)式中： f矿石同破碎锥表面的摩擦系数，通常f=0.250.35； g重力加速度，g=9.8m/s。倘若破碎锥摆动一次需要t秒，而矿石在加速度不变的情况下，经过平行碎矿区的长度为1厘米，则 (4-3)则 次/分 (4-4)公式（4-1）是适用于标准型圆锥破碎机的。且上面的理论计算公式使用条件是矿自由下滑。实际上也有一些矿石不是自有下滑而是跳跃式的下落，可能受到破碎的区域不在平行区内，从而导致产品出现颗粒较大的情况。故可以通过合理的提升圆锥破碎机的转动速度，换一种说法就是增加矿石在平行区破碎腔中的冲击次数，从而提高圆锥破碎机的效率，与此同时，还可以有效地减少磨损，有利于提高磨碎设备的产量。但转速也要适中让离心力能够保持在一定范围内，避免对矿石的下滑有影响。通过文献6知，圆锥破碎机实际可采用的转速可通过下面的经验公式计算： (4-5)式中 D破碎锥的底部直径，米。4.3生产率该破碎机的产量收到很多因素的影响。中间包括物料品质因数，同时还有破碎机的性能因子