复摆鄂式破碎机设计及计算【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 I 图 书 分类号： 密 级： 摘要 国内使用的颚式破碎机类型很多 ， 但常见的还是传统的复摆颚式破碎机。复摆颚式破碎机的出现已有 140 多年的历史 ,经过人们长期的实践和不断完善与改进 ,其结构型式和机构参数日臻合理 , 结构简单、制造容易、工作可靠、维修方便，故在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。随着现代化的发展，各工业部门对破碎石的需求进一步增长，研究复摆鄂式破碎机具有很重要的意义。本毕业设计主要是为满足以下生产需求：进料口尺寸： ；进料块最 大尺寸： 产量： 时吨 /150 而研究的。主要研究复摆颚式破碎机的运动分析、 V 带的选择，鄂板、齿板磨损的分析，各种工作参数的选择，工作机构的优化。 关键词 ： 复摆鄂式破碎机 ； 传动 ； 磨损 买文档就送您 01339828或 11970985 he 40 by is in so on is to to is ; ; 50 V of 文档就送您 01339828或 11970985 I 目 录 1. 绪 论 . 1 碎机的概述 . 1 题的目的和意义 . 3 文的研究内容 . 4 计条件 . 5 2. 复摆鄂式破碎机的理论研究 . 6 摆鄂式破碎机的破碎原理 . 6 碎机分类 . 6 3. 复摆鄂式破碎机主要零件的选择及校核 . 10 摆鄂式破碎机的结构和运转 . 10 摆鄂式破碎机基本参数的选取与计算 . 10 定原始尺寸 . 10 本参数的选取与计算 . 10 摆鄂式破碎机主要参数的计算 . 13 轴转速 n . 13 产能力 Q . 13 碎力与功率 . 14 构各杆长的确定 . 17 摆鄂式破碎机主要零件结构尺寸设计 . 18 传动设计 . 18 心轴的设计 . 22 鄂结构分析 . 23 板的结构分析 . 23 板和肘板垫 . 24 轮的设计 . 25 摆鄂式破碎机主要零件的校 核验算 . 27 要零件受力分析 . 27 要零件的强度计算 . 28 键的选择及校核 . 32 4. 复摆鄂式破碎机的 使用说明 . 34 器的用途和使用范围 . 34 式破碎机的技术特点 . 34 式破碎机的操作和维护 . 34 买文档就送您 01339828或 11970985 鄂式破碎机的操作 . 34 式破碎机的维护与保养 . 35 式破碎机的安装修理与运转 . 38 结论 . 42 致谢 . 42 参考文献 . 43 附录 . 44 附录 1 . 44 附录 2 . 54 买文档就送您 01339828或 11970985 1 1. 绪 论 碎机的概述 破碎机顾名思义是用来破碎物料的机械，使用是按物料的物理性质、粒度、生产量、用途等进行选择不同类型的破碎机。 碎机的分类 破碎机的种类很多 ,常用的破碎机很多： （ 1）破碎坚硬脆性物料的破碎机，有鄂式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、光面或槽形齿面的辊式破碎机等。 （ 2）破碎软质或中硬物料的破碎机，有捶式破碎机、反击式破碎机、齿面辊式破碎机等。锤式和反击式破碎机的粉碎比和生产量很大，例如把粒度为 0），零悬挂（ h =0）和负悬挂（ h 18，则合理。 产能力 Q 待碎物料堆积密度为 ,抗压强度为 150矿石（自然状态）。 60 式 (式中 Q t/h n r/S m d m 22 b m 买文档就送您 01339828或 11970985 14 般 碎硬矿石，可取小值；破碎不太硬矿石，则取大值。 3/ 一般假定 3/6.1 （ ） 22 2 =m 取 60 20 7 h 复摆式鄂鄂式破碎机的生产率要再增加 25% ， 6%)251( 5 实Q t/h 破碎力与功率 从生产实践和一些实验发现鄂式破碎机破碎不规则物料时所需的破碎力与被破碎物料的纵向断面尺寸成正比，与物料的抗拉强度极限成正比。 参照 在鄂式破碎机中破碎单块物料所需的破碎力 P 为 ； P= b h 式 (式中 兆牛 = 米 米 式 (是针对一块物料而言，实际上破碎机在工作时，鄂腔内有许多矿石，为了计算方便，假定这些矿石沿破碎腔 充满鄂腔如图 物料其直径为 2 据式 动鄂板作用早破碎腔内各物体的总力； 1 + = L( )= 式 (式 ( 鄂板高度 买文档就送您 01339828或 11970985 15 图 鄂腔中物料受力图 由于物料块的形状很不规则，鄂板间的物料并不像 图示排列的整齐，而是有很大的间隙，所以鄂板对物料的总作用力应加上一个校正系数 式 (式中 据生产经验知其值取 将 代入 3得鄂板对物料的最大作用力； H 式 (式中 米 米 平均图 破碎力计算简图 买文档就送您 01339828或 11970985 16 鄂式破碎机是间歇工作的设备，它的鄂板对物料的作用力在零和最大值之间变化，由于主轴两端各装有飞轮，对不均匀的破碎力起到了平衡作用，所以在我们计算电动 机功率时，不是用最大力，而是用每一转中鄂板对物料的平均作用力去计算的； 从一些实验中可以知道，该平均作用力如图 式 (确定鄂式破碎机的电动机功率的经验式为 式 (式中 口长度 (米 ) (米 ) 对于 250 400毫米以下的 C=1/60 对于 250 400 900 1200 毫米的 C=1/100 对于 900 1200毫米以上的 C=1/120 0千瓦 在选取电动机时 ,应使电动机功率有一定的富裕 ,故选取功率为 110通常i=2 4。所以 ,电动机的转数 : 电机n (2 4) 轴n =(2 4) 223=446r/892r/实用机械设计手册选择 Y 系列封闭式三相异步电动机 461000r/50r/000r/30r/实用机械设计手册查得电动机的型号 表 3电动几基本参数 功率 转速 效率 功率因数 11030r 动机伸出轴直径 (D) 电动机伸出轴长度 (E) 8040文档就送您 01339828或 11970985 17 构各杆长的确定 图 3机构尺寸设计图 如图 3 破碎腔高度 H=1800角 20 偏心距 1l r=20动角 50 根据几何关系 ,可估算出连杆 2l 和肘板3 o o 取 2l =1920 123 20s 01 92 0( = 3支座 O,C 间的垂直水平距离为 : )c o s (c o s)( 312 )5020c o s (65020c o s)201920( =1563 s )s 123 买文档就送您 01339828或 11970985 18 20s 01920()5020s 650 =39架位置参数 : 563391563 22224 6 3394 a 此四杆机构中 ,曲柄 1l 转动 ,且为最短杆 ,2l 为最长杆 : 9 4 01 9 2 02021 2 1 31 5 6 36 5 043 则满足周转副条件。 摆鄂式破碎机主要零件结构尺寸设计 传动设计 查机械设计手册选用窄 电动机型号 率 P=110转速730r/动轴转速 223 r/动比 i=21,每天工作 12小时。 （ 1）确定计算功率 式 (式中 P 如电机的额定功率 由机械设计手册表 =110=154 2）选用窄 根据械设计手册 ,由表 3确定选用 E 型。 （ 3） 确定带轮基准直径 查机械设计手册 ,由表 18和表 19取主动轮基准直径100以，从动轮直径 2dd d 150050031 ，查表取 1600 验算带轮速度 d /25/1 式 (买文档就送您 01339828或 11970985 19 所以，带的速度合适。 （ 4）确定窄 a 根据 )(2)(,初步确定中心距 1500 . 计算带所需的基准长度 0212120 4)()(22 式 (1504 )5001600()1600500(2315022 查机械设计实用手册由表 7选择带的基准长度0096算实际中心距 a : 20 式 ( （ 5）验算主动轮上的包角 1 0 121 a dd 式 (001600180所以主动轮上的包角合适。 （ 6）计算窄 Z Z )(00式 (式中 系数 0带的基本额定功率 0P带的额定功率的增量 由 n=930/100i=3 查机械设计实用手册表 17d 买文档就送您 01339828或 11970985 20 0P= 0P= 机械设计实用手册表 15 Z )(00式 ( 6 4 1 5 4 Z=6根 （ 7）计算张紧力 0 0 0 式 (查机械设计手册表 14得 : ,故 20 ) 0 0 54500 2 （ 8）计算作用在轴上的压轴力 0 式中 Z 0N 1 ( ) 2s 0 （ 9）带轮的结构设计 买文档就送您 01339828或 11970985 21 由 轴伸直径 80度 140小带轮轴孔直径应取80长应小于 140 由表 24查的小带轮结构为轮辐式， 材料为 基准宽度 ( 32 基准线上槽深 (： 准线下槽深 (： 间距 (e)： 图 3 带轮机构图 带轮的结构设计 第一槽对称面至端面的距离 (f)： 28 最小轮缘厚 ( )： 151 290 式 (式中 KW r/带轮宽 (B) ： B=(e+2f=(6 28=径：ad=ad 2 =900 2 20槽角 ：因为 600取 3038 其他 329002 5321 31 290 062 2 3 32 9 0 3 1 买文档就送您 01339828或 11970985 22 2 22 心轴 的设计 材料：偏心轴的材料选用 40 参数：许用扭切应力 T =35 55A=97 112。 （ 1）初步计算直径 30 式 (式中： KW r/ 电机 电机 0 30 因为轴截面上开有一个键槽，所以轴径应增加 3 7。故 d 0破碎机工作时的冲市载荷很大，又有强烈的振动，所以必须加大轴的直径。参考现有的各种破碎机设计经验： 取 d=200 2） 偏心轴结构设计 此偏心轴选用一般阶梯长轴。按轴在机架上的安装情况和结构要求，机架轴颈处取402 图 3为了使零件能够很好的轴向固定，在机架上的轴承与皮带之间加装圆螺母。其作用买文档就送您 01339828或 11970985 23 是：与轴肩、轴环配合使用，作轴上零件的双向固定，适用于两零件端面距离不太大，使用套筒不方便时。 根据阶梯轴结构的设计原则，与动鄂固定的轴承处轴颈取 003 动鄂宽度为 1200端有密封零件 及轴承透盖，初定轴的结构如图 3 鄂结构分析 动鄂是支承齿板且直接参与破碎矿石的部件 ,要求有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用。动鄂一般采用铸造结构，也可采用焊接结构，但由于其结构复杂 ,因此对焊接工艺的要求较高，现尚未有使用的。 按结构特点，可把动鄂分成箱型结构和非箱型加筋结构两种。 1)箱型结构动鄂 为了铸造工艺的需要及减轻动鄂的重量，可在箱型梁壁及加筋隔板上开孔若干个齿板通过长螺栓和斜铁块固定在动鄂上。由于下部齿板通过磨损较快，因此齿板做成分体式，以便使具有对称形状的上、下齿板 对换后能继续使用。 图 3鄂结构剖视图 2)非箱型加筋结构 对于型号较小的复摆鄂式破碎机，其动鄂一般做成非箱型加筋结构，以便有效的减轻动鄂的重量。动鄂按其横截面形状有“ E”型与反“ E”型两种。 安装齿板的动鄂前部为平板结构，其后部有若干条加筋板已增加动鄂的强度与刚度，其横截面呈 E 型，故称 E 型结构。这种动鄂的缺点是当破碎力作用于动鄂使其弯曲时，容易使加筋板开裂。 另一种动鄂的横截面呈反 “ E”型。即动鄂后部为平板结构，前部为加筋板。齿板安装在动鄂加筋板的加工面上。该动鄂剖面的中性层靠近动鄂后部平板一边 ,因此当动鄂受弯曲作用时，其后部平板表面的拉应力值将大大减少。与“ E”型结构相比，相等的动鄂材料得到更充分的利用。 当动鄂采用零悬挂或负悬挂时，由于动鄂齿板的上端部已位于动鄂轴承外且不得不采用在动鄂的顶部用粗大的长螺栓、斜铁将齿板与动鄂相接起来，因此结构给设计带来较大困难。而在此，采用图 3示动鄂的结构设计，则能很好的解决这个问题。动鄂材料选用 板的结构分 析 买文档就送您 01339828或 11970985 24 齿板 (也叫衬板 )，是破碎机种直接与矿石接触的零件，结构虽然简单，但它对破碎机的生产率比能耗产品粒度组成和粒形以及破碎力等都有影响，特别对三项影响较显著。 齿板承受很大的冲击挤压力，因此磨损得非常厉害。为了延长它的使用寿命，可从两方面考虑：一是从材质上找到高耐磨性能材料；二是合理确定齿板的结构形状和几何尺寸。 此次设计的破碎机的齿板采用 特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成即硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原有的韧性，故它是破碎机上用的最普通的一种耐磨材料。齿板横截面结构 性装有平滑表面利齿形表面两种。后者又分三角形和梯形表面。 对平滑表面的衬板试验证明，在相同条件下与齿形衬板比较，生产率提高 40左右，寿命提高 50左右，但破碎力约增加 15，又不能控制破碎产品粒度，而且增加功率消耗。因此，对破碎层状物料，要求产品粒度较高的条件下，不宜采用平滑衬板，对于破碎腐蚀性很强的极坚硬物料，为延长衬板寿命，也可采用平滑衬板。此次涉及主要是为了控制产品粒度，因而采用齿形衬板。 为了保证产品粒度和形状，通常还是采用三角形或梯形衬板。如图 3示。 此次设计采用图 3三角形。材料 为 图 3板齿形 a）三角形 b）梯形 板和肘板垫 破碎机的肘板是结构最简单的零部件，但其作用却非常重要。通常有三作用：一是传递动力，其传递的动力有时比破碎力还大；二是起保险件作用，当破碎腔落入非破碎物料 (如铁杆，折断的铲齿 )时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其他零件不发生破坏；三是调整排料口大小。 买文档就送您 01339828或 11970985 25 在机器工作时，肘板与其支承的衬板间不能得到很好的润滑，加上粉尘落入，所以肘板与其衬垫之间实际上是一种干摩擦和磨粒磨损状态。这样，对肘板的高负荷压力，导致肘板与肘板衬 垫很快磨损，使用寿命很低。因此肘板的结构设计应考虑该机件的重要作用也应考虑其工作环境。 肘板按结构组成由组装式和整体式两种方案，组装式有一个肘板体与两个肘板头连接后组装而成的。这样就可以只更换易磨损报废的肘板头以节省易耗件金属。由于用在大型破碎机上的这种肘板较重，因此这种肘板都应设计起吊环。一股情况下复摆式鄂式破碎机上使用的大都是整体式肘板，因为其重量和尺寸都比较小。此次设计也采用整体式肘板。 按肘头与肘垫 (或称肘板肘垫 )的连接型式，可分为滚动型与滑动性两种。如图 3 图 3 肘头与肘垫形 式 a）滚动形 b）滑动形 肘板和衬垫之间传递很大的挤压力，并受周期性冲击载荷。在反复冲击挤作用下磨损较快，特别是图 3示的滑动型结构更为严重。图 3示的滚动型结构。肘板头为圆柱面，衬垫为平面。由于肘板的两端肘头表面为统一圆柱表面，所以当肘板两端的衬垫表面相互平行时，肘板受力将沿肘板圆柱面的同一直径，并与衬垫表面的垂直方向传递。在机器运转过程中，动鄂的摆动角很小，使得肘板两端支承的肘垫表面的平行度误差也很小，因此肘板的传力方向与肘垫垂直线方向的夹角很小 (大大小于摩擦角 )，所以在机器运转 过程中，肘板与其肘垫之间可保持纯滚动。 为提高传动效率，减少磨损，延长其使用寿命，本次设计采用图 3计，肘板垫材料为 轮的设计 鄂式破碎机是间歇工作的机器，因而必然回引起阻力的变化，使其电动机的负荷不均匀，形成机械效率的的波动。为了降低电动机的额定功率，且使机械的效率不致波动买文档就送您 01339828或 11970985 26 太大，故在偏心轴上装飞轮。飞轮在空行程时储存能量，这样就可以使电动机的负荷均匀。 飞轮的转动惯量为 平2 1102 式 (式中： J 2 t s 平 r 对于中小型鄂式破 碎机，可取 根据理论力学知道飞轮的飞轮矩为： 2 式 (将飞轮的转动惯量表达式代入上式中，则得到飞轮的质量： 22 121 0244平 式中： m g 度 2/81.9 m 对于复摆鄂式破碎机： 空转时间 1t 近似等于有载运转时间 2t 偏。心轴回转一周的时间0， 则021 。将上述各值带入上式，简化后可得： 2361011 为了使飞轮与皮带轮平衡，则飞轮的名义 直径 D 取值接近于皮带轮的基准直径，在此取 00 。已知 2 23,1 10 ,则： 2361011 236 买文档就送您 01339828或 11970985 27 通常，飞轮实际的质量0 的 即 m 取 000 。 摆鄂式破碎机主要零件的校核验算 要零件受力分析 破碎机的最大破碎力为： )(0 3 a x 式 ( 0 0 020 40)1590(0 3 = 1862算鄂式破碎机各个零件的强度和刚度以前， 必须先求得作用在各个部件上的外力。计算破碎力据力面采用分析法对复杂摆动式破碎机进行受力分析和计算。 图 3摆动式破碎机各个部件受力图解 9202 ，动鄂长 2560 2743取 700 80032 肘板受力 买文档就送您 01339828或 11970985 28 7 461 8 621 9 201 8 00 式 (动鄂轴承反力 1 6 式 (要零件的强度计算 板的强度计算 肘板是鄂式破碎机构造简单成本较低的零部件。故计算时降低其安全系数，设计时建议其讷：用应力提高 25 30。为了削弱推力板的断面强度。有时沿其宽度方向布有通孔。 在计算推力板的强度时，一般是根据鄂板的宽度决定推力 板 的宽度，再由这个宽度求推 力板 的厚度。其计算公式如下： P 式 (式中： 推力板中心线方向作用的外力 N； B 推力板的宽度 推力板的厚度 p 推力板的计算许用应力 破碎机中掉入非破碎物而要求肘板先行破坏时，在计算上可将许用应力提高 25%30%。 即 p )板是过载保护件，在此选用 50 则 p )845定肘板宽度为 85 01 7 46 3 综合考虑机器工作的各种情况，取肘板的厚度 。 心轴的强度计算 偏心轴是鄂式破碎机重要的零件，它的 方面要使动 鄂按照所要求的轨迹运动。另一方面传递破碎矿石所必须的功率。所以偏心轴是受弯曲而后扭转的联合作用的零什。 买文档就送您 01339828或 11970985 29 图 3碎机偏心轴受力情况 偏心轴由轴承支撑在机架上，偏心轴受支反力 P, ，如图 3示。偏心轴中部通过轴承悬挂动鄂，偏心轴受动鄂的支撑反力 21,偏心轴两端装有飞轮和皮带轮。因此，偏心轴为对称结构。 由图 3偏心轴 着两种外力：一种是通过轴心线。的径向力 21,P, ， 它们引起轴的弯曲：另一种是以轴心线为矩心的力矩，阻力矩 1M ， 2M 和原动力矩 T ，它们引起轴的扭转。 2. 偏心轴受的外力矩 破碎机在工作过程中，偏心轴受动鄂的支撑反力 21,当偏心轴在旋转过程中由支撑反力 21,生阻力矩 1M ， 2M 。此阻力矩随着转角 变化而变化。 21 式 (式中 M 一 阻力矩 21 ; 21, 一 偏心轴受动鄂支撑反力 N; r 一偏心轴的偏心距 m； 一 偏心轴旋转变化角，当中 0时 M 最大。 偏心轴与动鄂相配的两个轴颈受到外力 21 ，为此产生的阻 力矩： 121 买文档就送您 01339828或 11970985 30 21 s 5821 1 62 0c o 321 21 偏心轴 在旋转时产牛的阻力矩需要原动力矩 M 与之干衡，原动力矩 M 当然要由电动机供给一部分。 5501 式 (式中 1T 一一电动机传递的力矩 P 一一 破碎机需要的功率 轴的转速 r/ 439730110955095501 原动力矩要比阻力矩小的多，但机器却能照常工作，并没有停下来。这是因为偏心轴上装有两个飞轮 (其中 个是皮带轮 )在起调节作用。当阻力矩较小时 ,电动机使轮加速，积蓄功能。当阻力矩较大时，飞轮速度降低，释放动能，帮助电动机一起工作。两个飞轮供给原动力矩为： 40)14392320(21)(21 132 式 (式中 32, 一两个飞轮动力矩 整个偏心轴承受最大外扭矩的情形 , 如图 3动力矩321 , M ，2M 相平衡。 偏心轴上作用着四个集中力矩，自右向左 : 21 , 1M ， 2M 和3T,这四个扭矩把轴分为三个区段： 第一区段： |21 n （轴呈右螺旋扭转） 第二区段： |221 n （轴呈右螺旋扭转） 第三区段： |3TM n （轴呈左螺旋扭转） 买文档就送您 01339828或 11970985 31 图 3心轴的载荷分析图 a) 受力 b) 是轴的危险截面 支反力 : 821 NF p 53582432121 B 弯矩 : 6 1 6 0 01 1 2 055)( 43 3 1 9 0 055058311 4 9 1 9 0 2 41 1 4 06 8 21总弯矩 : 1式 (3T 3 T 2P 1P 2M 1M 2P A P a)b)c)T 1 +T 2T 1 +T 2 +M 2T 301339828或 11970985 32 =9024 =8826 扭矩 : 14391 44032 总扭矩 : 2319321 式 (33. 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时 ,通常只校核轴上承受最大弯矩和最大扭矩的截面 (即危险截面 E)的强度。根据公式 : )( 12321 W 式 (3 式中 M W 3 1 对 调质处理， 1 。 折合系数取 ( M P a 102 3 20(32323故 ,轴安全 . 键的选择及校核 键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递扭矩，有的还能实现轴