立轴圆锥破碎机进料腔及基座的结构设计

目录1 前言 .31.1 破碎机概述 .31.1.1 颚式破碎机 .31.1.2 辊式破碎机 .31.1.3 旋回式破碎机 .41.1.4 冲击式破碎机 .51.1.5 圆锥式破碎机 .61.2 圆锥破碎机的发展史与应用 .71.2.1 圆锥破碎机的发展史 .71.2.2 圆锥破碎机的应用 .82 毕业设计主要内容与要求 .92.1 问题的提出 .92.2 设计内容 .92.3 选题的目的及意义 .92.4 圆锥破碎机的工作原理和结构设计 .102.4.1 机器设计的要求 .102.4.2 圆锥破碎机的结构 .102.4.3 圆柱破碎机的工作原理 .113 工作参数的确定和计算 .133.1 分矿盘和接矿漏斗 .133.2 给矿口和排矿口宽度 .133.3 钳角 .143.4 破碎腔平行区 .153.5 电动机的选择 .154 结构设计 .174.1 机架的设计 .174.2 给料装置的设计 .184.3 排料装置的设计 .194.4 臂架轴承的设计 .204.5 肋板的布置 .214.6 轴承的选择 .214.7 配合的选择 .224.7.1 配合类别的选择 .224.7.2 一般公差的选择 .224.7.3 形位公差的选择 .224.8 螺栓组联接的结构设计 .234.9 液压系统的设计 .234.9.1 减少装置 .234.9.2 增加装置 .244.9.3 过载引起的增加设置 .244.9.4 润滑系统原理 .254.9.5 稀油站的结构特点 .265 总结 .266 参考文献 .277 致谢 .281 前言1.1 破碎机概述破碎机又称碎石机，是指排料中粒度大于三毫米的含量占总排料量 50以上的粉碎机械。破碎机按给矿粒度和产品粒度的大小可分为：粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机，其破给矿块度及产品粒度大致如下：破碎机类型 产品粒度（mm） 给矿块度（mm）粗碎破碎机 1500500 350100中碎破碎机 350100 10040细碎破碎机 10040 3010破碎机按工作原理及结构特征可以分为五种类型：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。1.1.1 颚式破碎机颚式破碎机是一种传统的破碎设备，由于其结构简单、工作可靠性高、制造容易、维修方便、适应性强等特点，自1858年问世以来，一直都是国内粉碎行业常用的设备之一。颚式破碎机主要用于对坚硬或中硬矿石进行粗碎和中碎，在其他行业中有时也可作为细碎。颚式破碎机是靠两颚板对物料的挤压和弯曲作用对矿石进行破碎，其工作部件主要由动颚和定颚组成，动颚可周期性的接近和远离定颚板来完成对矿石的破碎和排矿作业。由于这种破碎机结构简单、工作可靠和能破碎坚硬物料等优点被广泛应用于选矿、建筑材料、硅酸盐和陶瓷等工业部门。颚式破碎机由动颚、定颚及机架周围的护板构成破碎腔。因此，颚式破碎机的进料口和排料口均为长方形，破碎机的规格用进料口的宽度和长度来表示。颚式破碎机按其运动形式可分为两种基本类型，他们分别为简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。简摆式破碎机是由于动颚绕机架上的固定支座做简单的圆弧摆动而得名。复摆颚式破碎机是因为其动颚在其他机件的带动下而做复杂的一般平面运动而得名。因此动颚上的点的轨迹是一条封闭曲线。颚式破碎机的的工作原理：颚式破碎机腔有定颚和动颚两部分，定颚固定在机架的前壁上，动颚挂在心轴上。当偏心轴旋转时，迫使两块推力板做往复运动，通过推力板的作用推动动颚做往复运动。当动颚摆向定颚时，破碎腔内的石料受到动颚和定颚的挤压作用而破碎。当动颚离开定颚时，已破碎的石料在重力作用下经出料口排出。 颚式破碎机广泛应用于冶金、建材、化工、煤炭等工业部门。该机适用于莫氏硬度 7 极以下的各种物料的粗、中、细碎。当用于细碎时，宜选用细碎颚式破碎机。颚式破碎机适用的物料主要有硫铁矿石、磷矿石、重晶石、电石、焦炭、石灰石等，不宜用于片矿石的破碎。在使用颚式破碎机的生产流程上，应该设置控制给料速度装置及预先筛分和检查筛分，这可以使产品粒度均匀，过粉碎减少，提高产品的质量。颚式破碎机用于破碎中硬和脆性岩石时，衬板为棱条形状；当破碎软硬或相当硬的物料时，衬板制为波浪线棱条形；当破碎很硬和非常硬时，衬板应该为间距较宽的棱条形。1.1.2 辊式破碎机辊式破碎机是一种很老的粉碎机械设备。辊式破碎机的主要优点是：结构简单、机体紧凑轻便、价格低廉、工作可靠、调整破碎比比较方便，破碎时的过粉碎现象少，可以粉碎粘湿物料。辊式破碎机的主要缺点是：生产能力比较低，需要将物料均匀连续的喂到棍子全长上，否则辊子将会磨损不均匀，且所得产品粒度也不易均匀，需要经常进行修理。辊式破碎机按照棍子的数目可以分为单辊、双辊、三辊和四辊四种形式；按辊面的形状，可以分为光面、槽面和齿面辊式破碎机三种。辊子破碎机的破碎机构是一对互相平行并且水平安装在机架上的圆柱形辊子。前辊和后辊工作相对旋转，物料加入到喂料箱内并落在转辊的上面，物料在辊子表面摩擦力的作用下，被送进转辊之间，受到辊子的挤压而粉碎。粉碎后的物料被转辊排出，受自身重力影响而向下缷落。因此，辊式破碎机是连续操作的，且有强制卸料作用，粉碎粘湿的物料也不致堵塞。1.1.3 旋回式破碎机旋回式圆锥破碎机是利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动，对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用，粗碎各种硬度的矿石或岩石的大型破碎机械设备。装有破碎锥的主轴上端支承在横梁中部的衬套内，其下端置于轴套的偏心孔中。轴套转动时，破碎锥绕机器中心线作偏心旋回运动。它的破碎动作是连续进行的，故工作效率高于颚式破碎机。70年代初期，大型旋回式破碎机每小时已能处理物料5000吨，最大给料直径可达2000毫米。旋回破碎机通过两种方式实现排料口的调整和过载保险：一种是采用机械方式，在其主轴上端有调整螺母，旋转调整螺帽破碎锥即可下降或上升，使排料口随之变大或变小，当破碎机超载时，靠切断传动皮带轮上的保险销以实现保险； 第二种是采用液压调节方式的液压旋回破碎机，其主轴下端坐落在液压缸内的柱塞上，改变柱塞下的液压油体积就可以改变破碎锥的上下位置，从而改变排料口的大小。当超载时，主轴向下的压力增大，迫使柱塞下的液压油流入液压传动系统的蓄能器中，使破碎锥随之下降来增大排料口，排出随物料进入破碎腔的非破碎物(铁器、木块等)以实现保险。1.1.4 冲击式破碎机冲击式破碎机可分为锤碎机、笼式破碎机和反击式破碎机三种。锤式破碎机主要是利用锤头的高速冲击作用 ，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。锤头铰接于高速旋转的转子上，机体下部设有篦条来控制排料粒度。送入破碎机的物料首先受到高速运动的锤头的冲击而实现初次破碎，并同时获得动能，高速飞向机壳内壁上的破碎板而再次受到破碎。小于篦条缝隙的物料被排出机外，大于篦条缝隙的料块在篦条上再次受到锤头的冲击和研磨，直至小于篦条缝隙后被排出。锤式破碎机具有排料粒度均匀、破碎比大、过粉碎物少、能耗低等优点。但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了很大限制；另外由于篦条怕堵塞，不宜用于破碎湿度较大和含粘土的物料。这种破碎机通常用来破碎石灰石、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。将锤式破碎机的锤头换为钢环的环式碎煤机，是锤式破碎机的一种变型。它利用高速冲击和低速碾压的综合作用来破碎物料，因而可获得更细的产品，主要用来为发电厂破碎煤炭，但也可用于石膏、盐化工原料和一些中硬物料的破碎。反击式破碎机是利用板锤的高速冲击和反击板回弹作用，对物料反复冲击而破碎的机械。板锤固装在高速旋转的转子上，并沿着破碎腔按不同角度布置若干反击板。物料进入板锤的作用区时受到板锤的第一次冲击而初次破碎，并获得动能，高速冲向反击板。物料与反击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新受到板锤的冲击。如此反复进行，直到被破碎成所需的粒度排出机外。与锤式破碎机相比，反击式破碎机的破碎比更大，并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。1.1.5 圆锥式破碎机圆锥破碎机按用途可分为粗碎和中细碎两种；按结构和功能可分为悬挂式、托轴式和振动式三种。用作粗碎的圆锥破碎机又称旋回破碎机，该机进料口要求宽，其动锥是正置的，而定锥是倒置的。用作中细碎的圆锥破碎机有两种，常规型圆锥破碎机，又称菌形圆锥破碎机，其处理的料块是经过粗碎的，故进料口不需很大，但要求加大卸料范围，以提高生产能力，对破碎后的产品要求具有比较均匀的粒度。所以定锥和动锥都是正置的。振动圆锥破碎机，它是处理经过初次破碎后的料块，其进料口也不大。其动锥和定锥也是正置的。1.2 圆锥破碎机的发展史与应用1.2.1 圆锥破碎机的发展史圆锥破碎机的发展历史悠久，100多年前，美国西蒙斯兄弟首先成功研制出了西蒙斯型圆锥破碎机，随后各种尺寸、类型的圆锥破碎机在世界各国得到了快速发展。由于历史原因，我国圆锥破碎机的发展较国外先进国家要落后许多。二十世纪五十年代初期，国内研究部门在前苏联2100型和1650型弹簧圆锥破碎机的基础上，研发生产了1200型和2200型弹簧式圆锥破碎机。在二十世纪七十年代，开发了1200型、1750型、2200型多缸液压圆锥破碎机和1200型、1650型、2200型底部单缸圆锥破碎机。二十世纪八十年代，沈阳重型机械厂从美国诺德伯格公司引进西蒙斯和旋盘式圆锥破碎机设计制造技术，并合作生产这系列圆锥破碎机。之后在国内几代科研工作者得努力下经反复研制和实践克服了以往弹簧力不足、关键部件强度不够以及结构上的缺点，具备了生产600型、900型、1200型、1750型、2200型五个规格，几十种型腔的系列弹簧圆锥破碎机的能力。二十世纪九十年代以来，国内一些矿山的选矿厂、石料加工厂和建设工程先后又引进 HP 系列圆锥破碎机、G 型圆锥破碎机和 Omni 型圆锥破碎机。这些圆锥破碎机的引进都取得了良好的应用效果，同时大幅提高了矿石的破碎能力。 破碎机型 弹簧式 单缸液压 多缸液压破碎机规格D（mm）2200 2200 2200给料尺寸 B（mm） 130 130 110排料尺寸 b（mm） 8-15 8-15 8-15生产能力 Q（t/h） 200-340 200-340 200-340电机功率 P（km） 280 280 280机器质量 m（t） 81 75.9 89.24表2.1将国内生产的2200弹簧式、底部单缸式和多缸液压圆锥破碎机进行比较，如表2.1。从表中可以看出国内设计生产的几种型号的圆锥破碎机在主要性能发面基本没有什么区别；从结构方面看，单缸液压圆锥破碎机基本结构比较简单，重量相对较轻，因为它去掉了保险弹簧组、调整环和支撑环、调整油缸和锁紧油缸等结构复杂而又重量大的部件；PLC 技术的应用使液压破碎机更容易操作和实现自动控制。因此，液压破碎机的各种性能要优于弹簧式破碎机。目前，我国圆锥破碎机已形成大、中、小型系列，品种规格齐全，基本满足国内需要。但是在产品的制造质量，材料（特别是耐磨材料）以及使用可靠性等方面与国外产品还存在一定的差距，为了适应钢铁工业高速发展的需要，必须组织力量进行研究，不断改进现有产品的结构，提高设备的制造质量，并使研究成果尽可能工业化。研制出大型、高生产力和高效率的圆锥破碎机以赶超世界先进水平，为矿山机械，甚至整个破碎机行业参与世界市场的竞争赢得先机是当前的主要工作。1.2.2 圆锥破碎机的应用（1）圆锥破碎机广泛用于中碎和细碎坚硬物料。（2）在工矿企业的原料破碎中，当生产量较少时，可以选择颚式或辊式破碎机，但规模较大的企业。全部使用圆锥破碎机。 （3）用于破碎极坚硬物料，例如细碎锆刚玉，但在操作时必须采用相应措施，因这种物料的硬度达到莫氏硬度9.7级。（4）用于要求破碎产品中立方体粒度较多的场合，实践证明，圆锥破碎机中立方体颗粒较多，特别是其粒度接近排料口宽度的那部分颗粒中，产品形状好，立方体颗粒多。2 毕业设计主要内容与要求2.1 问题的提出党的十六大提出了“要提高企业的竞争力的”号召，而将国外先进的制造工艺和制造装备进行“国产化”是提高企业竞争力的有效方法。由于历史的原因，我国目前使用的矿山设备，尤其是圆锥破碎机技术仍然远远落后于西方的先进发达国家，其部件陈旧老化，维修率高，生产效率低，自动化程度比较差，已经不能满足我国现在的生产需要，所以，为了提高破碎设备的生产率，必须对现有设备进行改造，更新。所以在这种情况下，我国各大企业积极引进国外先进破碎设备，并组织力量对先进破碎设备进行“国产化”的研究，这无疑对我国矿山机械，甚至是整个破碎行业具有深远而重大的意义。为了实现我国破碎行业的快速发展，我们对现有设备进行了相关研究和设计。本次设计的主要的工作是：对破碎机的进料组件和整体支撑设备进行结构设计。2.2 设计内容立轴圆锥破碎机是采石厂中广泛应用的石料破碎设备，要求针对这一形式的破碎机的进料组件和整体支撑设备进行结构设计。立轴圆锥破碎机的生产工况：玄武岩破碎入料粒度:<20cm入料通过量:50-240 吨/小时转子的回转速度：245 r/min2.3 选题的目的及意义破碎机械的发展与人类社会的进步和科学技的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间信息交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，尤其注重机电一体化和自动控制技术的应用，促进了圆锥破碎机的技术进步。随着社会的前进，原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位31%、锰矿石品位22%。绝大多数的原矿需要破磨和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备研究的主题，“多碎少磨”是节能、降耗的重要措施，其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。圆锥破碎机生产效率高，排料粒度小而均匀，可将矿岩从350mm 碱碎到l0mm 以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。例如在水泥生产中，粉磨过程消耗大量能源。粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度组成和充分粉碎的加工原材料，以便于下一步的加工、处理和使用。因此新式圆锥破碎机的研究就显得非常重要，它制约着我国矿山行业和建筑行业的发展，因此新式破碎机的研究对我国的发展具有重要意义。2.4 圆锥破碎机的工作原理和结构设计2.4.1 机器设计的要求（1）经济性要求。 机器的经济性要求必须体现并贯穿在其设计、制造和使用的过程中。体现在设计阶段是指应用先进的设计方法，将三种方法（机械、电子、液压）有机的匹配，各得其所。此外，尽可能采用标准件、通用件和使用产品系列化而缩短设计周期；体现在制造阶段是指使用无切削技术提高功效，缩短制造周期等；体现在使用方面是指消耗（水、电、油及辅助材料等）少、管理和维修费用低等。（2）社会要求。 机器应有好的社会效果，表现为：应满足人机工程学的要求，如操作方便、省力、舒劳动强度低、维修简捷等；应符合安全运行要求，如设置可靠的安全防护装置，采用安全离合器和联轴器等，应满足工艺美术要求，应符合环保要求。2.4.2 圆锥破碎机的结构圆锥破碎机的结构件图如图22所示标准型圆锥破碎机，其主要破碎部件是定锥和动锥，定锥主要由调节套和定锥衬板组成。动锥主要由动锥体、主轴、动锥衬板和分配盘组成，动锥体压在主轴上，动锥衬板为高锰钢铸件，压套和锥头压在动锥体上。主轴头上安装分配盘，主轴下端呈锥形，插入偏心衬套的锥形孔中，当偏心套转动时，就带动动锥做偏旋运动，为保证动锥的偏旋运动，动锥体下部加工成球面，并支承在碗型轴承上。轴承架用销固定在机架套筒上，动锥承受的所有的力由机架承受。偏心套支承在由几个垫件组成的止推轴承上，止推轴承又坐落在机架的底盘上。由于衬板磨损等原因，需对出料口进行调整，出料口的调整用液压系统控制。用液压缸的推动头推动，改变定锥的上下位置，以实现出料口的调整。2.4.3 圆柱破碎机的工作原理圆锥破碎机是中碎和细碎坚硬物料的一种典型破碎设备，它与旋回式破碎机相似，使物料在破碎锥与固定锥之间受到挤压、冲击、弯曲而破碎，圆锥破碎机由电动机通过联轴器带动传动轴上的小锥齿轮传动。小锥齿轮通过大锥齿轮带动偏心套在机架中心架套筒内的大衬套内旋转。偏心轴套有一个与其转动中心线成一定角度的锥行孔，桶内装有锥形套，动锥主轴即插入锥形套内，当偏心套旋回时，主轴在空间画出一个圆锥面，使动锥绕固定点做旋摆运动，对于定锥某一点而言，动锥时而靠近，时而远离。 物料从给料部送入动锥上部的分配盘，由于分配盘随主轴转动而摇摆，物料均匀的给入环形破碎腔中，受到动锥的压缩和冲击而破碎。圆锥破碎机动锥的锥角较大，因此，物料由上往下运动时互相散开，运动阻力减少，减少堵塞，且破碎面积增大，单位面积受力较小，衬板的寿命延长。圆锥破碎机用正置的动、静锥构成破碎腔，因破碎腔的形状不同，这类破碎机可分为标准型，短头型和介乎两者之间的中间型三种，其破碎腔类型见图21图21标准型宜作中碎用，短头型宜作细碎用，中间型则中、细碎均可使用。这三种破碎机的主要区别是在于破碎腔的剖面形状和平行带的长度不同，标准型的平行带最短，短头型的最长，中间型介于两者之间。除此之外，其余部件的构造完全相同。破碎机有时会有比较大的石料进入，因此必须需要调节系统来保证进料口的大小，这里采用液压调节系统。为保护破碎机不受过载破坏，调节系统必须有储能器。液压系统的设置是通过升高或降低调节活塞及其支撑的主轴组件。当处于减少设置时，油从油箱泵入调节活塞将主轴组件顶起至预设位置。当处于增加设置时，油从调节活塞泵入油箱，使主轴组件降低到预设位置。当过载时油受压从液压调节油缸流入储能器，主轴部件有下降余地使大的石料通过破碎腔，当石料通过破碎腔后，储能器中的气压马上迫使油流回调节油缸。3 工作参数的确定和计算3.1 分矿盘和接矿漏斗岩石从晃动的分矿盘落下时，不允许矿石直接落入给矿口中，而使其落在接矿料斗上。分矿盘得高度从它的顶面到动锥球面中心的距离，一般为400600mm。对于中碎机，分矿盘和定锥形成的空间不应影响矿石进入给矿口，更不能产生大块矿石锲在此空间的现象。接矿漏斗的锥角按下述要求确定：应使落到接矿漏斗斜面上的矿石，能沿斜面顺利的动锥上部的衬板上，其下滑的速度足够越过张开的给矿口，然后调转方向，缓慢的滑向给矿口。3.2 给矿口和排矿口宽度圆锥破碎机的给矿口宽度 B，用动锥接近定锥时，两锥体的上端距离表示。排矿口宽度 b，用动锥接近定锥时，两锥体得下端距离表示。B 和 b 的选择与给矿和排矿粒度有关，一般情况下B=（1.21.25）D max 根据设计要求得 Dmax=20mm，取 B=1.2×20=24mm。排矿口宽度取决于所需要的产品粒度，对于每一种破碎机，b 的取值范围不同，以供破碎各种矿石的需要。对于不同的矿石，其排矿的过大颗粒系数K=dmax/b（d max 产品的最大颗粒）不同。对中碎机来说破碎硬矿石时 K=2.83.0,中硬矿石 K=22.2，软矿石 K=1.6。由于破碎机一般有检查筛分，它的排矿口宽度平常就应等于所要求得产品粒度，而不必考虑产品的过大颗粒影响。此设计中取为中碎破碎机，所以 K=2。b=dmax/K=20/2=10（mm）3.3 钳角为了提高破碎效率，对于标准型和中间型圆锥破碎机，两端各段的钳角 都必须小于两倍物料和衬板的摩擦角 ，即=2（ 1） 2式中 2、 1 分别表示动锥与定锥的锥面倾斜角； 动锥轴线与定锥中心线之间的夹角，通常 =20；物料与衬板之间的摩擦角（12 0）。通常取 =210230，中碎圆锥破碎机取 1 =400450，细碎圆锥破碎机取50 0 550。如果钳角达到26 0时，就可出现物料打滑、动锥咬不住物料的现象。因此标准型和中间型圆锥破碎机的定锥上部，有时制成梯形状，也是为了钳住物料和防止打滑。此时取 =220， 1 =450， 由公式=2（ 1） 2 得 2=6503.4 破碎腔平行区破碎腔的平行区也叫平行带。为了保证产品达到一定的细度和均匀度，中细碎破碎机在破碎腔的下端有一平行区。若平行区过长，与同规格破碎机在相同条件下比较，处理能力减少，而且随衬板磨损，平行区越来越长，易使破碎机发生堵塞，增加能耗。由于平行区越长，磨损越不均匀，使产品粒度更加不均匀。从破碎机受力情况看，平行区缩短，使破碎力下移，能改善主轴受力情况。但平行区过短，会导致产品合格品含量下降。 平行区长度可根据动锥摆动次数和底锥角以及摆动行程等计算。其原则是：对于中碎机，保证物料在平行区内被压12次，对于细碎机来说，要保证物料在平行区内被挤压23次。可根据动锥底锥直径来计算平行带长度对中碎机 L=0.08×D对于细碎机L=（0.140.16)×D式中 D动锥底锥直径根据设计要求，取 D=965mm，所以L=0.08×965=77mm3.5 电动机的选择由上述计算的液压破碎的平行带 L=77mm，物料从平行带的起点滑下时，初速为0，则物料通过平行带的时间 t 可依下述公式求出： )cos(sin2122fgal=0.18s0022 45cos3.45(sin17)cos(sin fglt另一方面，设动锥每分钟的转速为 n，则每转所需时间为： st60'为了使卸出料块的尺寸都小于破碎机的出料口宽度，所以就必须使料块通过平行带的时间不小于动锥每转所需时间，即 't故 mincossin1322rlf 为了简化计算，亦常用下述经验公式来估算： min6430in6340rrDn根据设计要求选择 in20rst3.6' 't所以所选择的转速符合设计要求电动机的功率选择中细破碎机的功率消耗，可按下式进行计算： nFrNm6式中F 动锥表面积(m 2)rm 动锥中的偏心距（ m）n 动锥转速（r/min）查阅相关资料的 rm=0.02mm。 222 4.175.0143275.0143mlRF故 kwnrNm320.6考虑到中细碎圆锥破碎机的尖峰负荷变大，所以电动机的功率为： kwNm10234所以选择电动机的型号为 Y2-315M-4。所选电动机的参数为电动机型号 额定功率（kw）满载转速（r/min）最大转矩/额定转矩最小转矩/额定转矩堵转转矩/额定转矩Y2-315M-4 132 1480 2.2 1.0 2.14 结构设计4.1 机架的设计机架是一台机器的骨架，他支撑着所有的工作零件，。由于圆锥破碎机是一个比较容易磨损零件的机器，它需要经常更换零部件，所以，设计时不能设计成一个闭合的实体，而应设计成便于拆卸的结构，于是采用上下机架组合的结构。上架体得结构主要包括定锥、定锥衬板、适配环、悬臂轴承等组成，下架体主要由定位杆、止推轴承、防尘罩、偏心轴套、偏心齿轮、下架体衬套、调节活塞、调节油缸等组成。上下机架都是由上下钢板制成，上下机架之间用螺栓联接，上机架留有给料口，用于机器的进料，由于物料的破碎是靠动锥和定锥的挤压作用，因此，定锥比较容易破损，因此，定锥和动锥之间都安装和衬板，称为定锥衬板和动锥衬板。如下图所示由于定锥衬板和动锥衬板的保护的作用，减少了定锥和动锥的受力，保护了机器的定锥和动锥，衬板由螺栓安装在机架上，这样，当衬板磨损比较严重时容易互换，由于处在工作区的衬板比其他的地方磨损严重，因此，把此处的衬板设计的比较大，这样，机器看起来紧密，结构合理。以便不会因某个地方损坏而将所有的衬板更换，节省了材料。最后在上下机架上还开了两个检查门，便于工作人员的检查和调整。4.2 给料装置的设计延长破碎机使用寿命，同时降低工作成本的最重要因素之一是给料装置要设计的使石料均匀的分布在破碎腔中，并充满破碎腔。给料装置必须足够的大，这样破碎机才能获得充分数量的石料。石料的高度应与臂架盖的顶部齐平。在给料装置中应安装一个金属探测器以阻止不易破碎物体进入破碎腔，尤其是碎铁片，以免加快破碎机构的磨损，料位器要固定子料斗上，一旦石料的高度升的过高，它可以使破碎机的给料停止。给料机或给料传送带的电气连接必须满足在破碎机和排料装置工作前，给料机不能启动。如果使用皮带传送机或送料槽向破碎机送料，会发生粗细分离的趋势。因此，有必要在石料进入破碎机之前使送料速度均匀。这可以由位于料斗上面的进给控制柜完成。进给控制柜必须设计成可纵向移动，为石料正确导向。中碎的给料装置中碎破碎机布料装置的安装位置，应顺着臂架方向，并两者中心相重合。如图所示若给料带或斜槽给料装置位置比较高，则必须增设一个中间料箱。使物料从运输带抛落到中间箱的底角处，然后再滑落到臂架盖上自动进入破碎腔。在不同的破碎负载中，细碎使破碎机的受载提高到最大。为获得适当的送料，在给料尺寸不大于80mm 的情况下，都应使用布料器。布料器可以防止石料的离析，同时使石料在破碎腔中均匀分布。 布料器的作用是将石料分成几道。但不使其粗细分离，这样可使石料在破碎腔中均匀分布。它静止的搁在悬架盖上，行成中空的底部，中空的底部可通过位于布料器和跨过给料斗的斜支撑面的调整螺栓来调节。通过一段短时间的运行，行成三块石料“衬垫”以减少零件磨损。4.3 排料装置的设计排料装置的设计必须保证在破碎机下方无石料的堆积。如果石料发生堆积，会损坏破碎机的防尘密封圈，赃物就会进入润滑系统。保护润滑和调节管免受掉落石块的损坏，排料装置的结构如下图所示4.4 臂架轴承的设计臂架轴承在破碎机中有重要作用，它是主轴回转运动的中心点。此次所设计的液压圆锥破碎机有一个沙漏型轴承，外表面为锥形，见下图下表给出了部分圆锥破碎机最大允许间隙和摆动中心的距离破碎机 （） （） （） （） 在每次更换衬板时都要检查臂架轴承允许的最大间隙，一旦发现的尺寸接近最大允许值，且决定继续使用原来的衬板进行工作，必须比正常情况下增加润滑油的检查和添加次数，若超过最大间隙，臂架轴承必须更换。当轴承拆开后，原来使用的零件必须进行测量，并同新零件的测量值进行比较，这样可以判断零件是否完全磨损，以便及时更换。4.5 肋板的布置一般来说，增大壁厚固然可以增大机架和箱体的强度和刚度，但不如加肋板来的便利。因为加设肋板时，既可以增大强度和刚度由可以增大壁厚的同时减少了机器的重量；因为破碎机机壳是铸造件，所以，对于铸件，由于不需要增加壁厚，就可以减少铸造的缺陷；对于有些焊接的部位，壁薄时更容易保证焊接的品质。 在考虑到铸造、焊接工艺时以及结构要求得限制时，例如为了便于砂型的安装和清除，以及需要在机座内部安装其他部件等，往往需要把基座设计成两面敞开的，或者至少在某些部位开出比较大的孔洞（就是机器的检修孔）。由于这样做，必然大大的削落了基座的刚度，所以，加设肋板是必须的。其结构必须要考虑到各种重要因素，主要有工艺、成本、重量等。同时还要随具体的应用场合以及不同的工艺要求而设计成不同的工艺形状。4.6 轴承的选择因为轴承，特别是一些常用的轴承，这些轴承已经被标准化，因此，我们不需要进行轴承的设计，只需根据自己设计的机器的受力，尺寸形状等进行查表选择即可。另外是轴承组合的设计，它包括安装、调整、润滑、密封等一系列内容的设计。轴承的密封大多采用密封圈。轴承的内圈、外圈、滚动体，一般是由轴承烙钢制造的，热处理后其硬度一般不低于 HRC60.一般这些元件需要150度回火处理，所以其通常的温度不高于120度，此时硬度不会下降。轴承的种类很多，主要根据其承载情况和调心等要求进行选择。根据轴承中摩擦性质的不同可以把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。常见的滚动轴承主要有调心球轴承、调心辊子轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承等。滑动轴承主要包括径向轴承和止推轴承。根据设计的计算和需求，本次设计中有三处用到轴承，一处为小齿轮轴的支撑，采用，一处为液压系统的设计，采用止推轴承，还有一处为臂架轴承。轴承的润滑一般采用润滑脂进行脂润滑或采用油润滑，本次设计绝大部分都采用油润滑，油润滑方式主要有油浴、滴油、循环油和喷雾等。4.7 配合的选择4.7.1 配合类别的选择在该机器中有许多地方需进行配合的选择，根据配合的选择原则，当工作时，零件之间有相对运动的采用间隙配合，如滚动轴承的外圈和轴承座的配合。如果零件之间没有相对运动，则采用过盈配合和过渡配合，例如内圈和主轴的配合属于这种配合，所以该处选择过渡配合。还有另外一种情况是当零件之间无相对运动，但有键等紧固件联接时，则采用间隙配合。4.7.2 一般公差的选择线性公差是指在车间通用环境下，机床加工设备能够保证的公差。在正常操作和工作条件下，它代表的是经济加工精度，所以不需要检验。它主要使用于精度比较低的非配合尺寸和功能上允许或大于一般公差的尺寸，国标中有着规定：采用一般公差的线性尺寸不单独标注出极限偏差。4.7.3 形位公差的选择形位公差主要包括圆度、平面度、圆柱度等，标注形位公差的原则是：应该充分发挥综合控制公差项目职能，原因是为了减少图样上的行为公差项目，二是减少形位误差的检测工作。如对于轴承内径和主轴的配合，为了保证轴承的装配精度和旋转精度，应规定轴颈的圆柱度公差和端面圆跳动公差，相对于轴类零件则应规定其径向圆跳动和全跳动公差。因为破碎机基座属于大型铸造设备，所以要求的精度不是很高，一般选择8级精度即可。4.8 螺栓组联接的结构设计结构设计的主要目的是在于合理的确定联接结合面的几何形状，和螺栓的合理布置。螺栓组联接设计的主要原则是：尽可能使各螺栓或螺栓结合面间受力均匀，便于加工和装配，应综合以下几个方面的问题：（1）联接结合面的几何形状必须与整台机器的结构协调一致，且尽可能设计成轴对称的简单几何形状。（2）螺栓的布置应使各螺栓受力均匀。（3）螺栓的排列必须有合理的间距和边距，以便保证螺栓联接的紧密性和必要的扳手空间。（4）分布在同意圆周上的螺栓的数目应取成4、6、8等偶数，以便分度和划线。同以螺栓组中螺栓的性能等级、直径和长度均应相同。（5）为了避免螺栓附加弯曲，螺栓头、螺母被联接件的接触表面均应该平整，螺纹孔轴线与被联接件个承受面应保持垂直。4.9 液压系统的设计液压圆锥式破碎机中所使用的液压系统调节系统见示意图25，调节系统能很快容易的快速的的响应变化，也能以简单的方式实现自动控制。为保护系列破碎机不受过载破坏如碎铁块进入破碎腔调节系统必须设有蓄能器。破碎机液压系统的设置是通过升高（减少装置）和降低（增加装置）调节活塞及其支撑的主轴组件（连同臂架）。当处于减少设置状态，油由马达泵入调节活塞，当处于增加状态时，油被泵回油箱。4.9.1 减少装置油从油箱泵入调节活塞将主轴组件顶起至预设位置。4.9.2 增加装置油从调节活塞泵入油箱使主轴组件降低至预设位置。4.9.3 过载引起的增加设置（仅使用于系列破碎机）油受压从液压调节油缸流入蓄能器，主轴组件有下降的使碎铁片通过破碎腔，一旦碎铁片离开破碎腔，蓄能器中的气压马上迫使油流回调节油缸。 4.9.4 润滑系统原理该润滑站由油箱、油泵装置、过滤器、列管式冷却器及仪表、管道、阀门等组成。工作时油液由泵从油箱中吸出，经单向阀、双筒网片式油滤器、冷却器，被直接送到设备的润滑点。油站的最高工作压了为，最低工作压力为，根据润滑点的要求，通过调节安全阀确定使用压力。当有油站的压力超过安全阀的调定压力时，安全阀将自动打开，多余的油液将流回油箱。液压圆锥破碎机长时间处于高速运转状态，为使破碎机轴瓦，轴承等高速运转的摩擦部位得到充分润滑，我们采用稀油润滑方案。润滑系统原理如下图所示。4.9.5 稀油站的结构特点(1)设有备用泵。稀油站有两台泵，一台工作一台备用，正常工作条件下工作油泵运行，当系统压力低于调定值时，备用泵投入使用。(2)双筒网片式油滤器放在冷却器之前。(3)采用双筒网片式油滤器。(4)采用型列管式油冷却器。(5)回油口设有磁性过滤器。(6)配有仪表。各种仪表能准确显示油压和油箱温度等。5 总 结对圆锥破碎机的设计过程，是我对大学所学课程的一次深刻总结和整合，是运用的一次尝试，通过这次毕业设计不仅提高了我的独立思考，动手实践，研究尝新的能力，还培养了团结合作，大胆尝试等良好的习惯。一台机器的完整设计是要设计到各个方面的知识的，在这里运用到了机械设计、互换性原理等课程的知识，通过查阅大量的有关设计的书籍，使我对所设计的内容有了一个更深刻的理解，并学到了许多有用的东西，在大学最后这短暂的时间里，迅速积累，充分准备是很难得，我们只有不懈的努力，尽力改正自己的不足，使其尽可能完善，设计中设计了许许多多的零件，这些零件有大有小，但那怕再小的零件在整台机器中都起着至关重要的作用，如果零件的强度、材料、寿命比较短等都有可能影响整个设备的正常运行，同过这次设计，我发现在这些方面我所作的工作还是不够的。一台设备要想真正推广，还要考虑到它的成本，也即经济性和可行性的研究，还有外观、环保性等诸多方面的考虑。在这最后的设计工作中，我除了要借助电脑外，还要查阅图书，亲身实践，但最主要的还是老师的指导，不仅仅是具体内容上，还在思路上，认识问题的各种角度等诸多方面给予了大量的指导，这些都市我受益匪浅，大学生活最后将以这次毕业设计结束，所以我一定要尽力做好这次设计，力求在毕业设计的成果上更近一层楼，给自己的大学生活画上一个圆满的句号。