精品毕业论文颚式破碎机结构设计

摘 要随着工业的发展，颚式破碎机的使用越来越广泛，其中使用最广的还是复摆式颚式破碎机，本设计主要是为了满足：进料口尺寸：；出料口尺寸：；进料块最大尺寸：；产量：而研究的。设计简单的分析了颚式破碎机的发展现状和意义及复摆颚式破碎机机构尺寸对破碎性能的影响，也介绍了对颚式破碎机的工作原理及特点，计算并确定了的设计参数。设计内容主要包括了复摆颚式破碎机的破碎工艺、破碎比、电机功率的确定，对破碎机的进行了受力分析，还有皮带轮、偏心轴、动颚、机架、动颚齿板、肘板等一些重要部件的设计计算；另外还介绍了其主要零件，包括保险装置、调整装置、机架结构、润滑装置等；最后介绍了颚式破碎机的主要部件的安装维护、颚式破碎机的操作及维修等。关键词 复摆鄂式破碎机 传动 维护66 AbstractWith industrial development, jaw crusher is more widely used,compoundpendulumjaw crusheris usedthe most widely ，This designis to meet for researching：InletSize：；Discharge portsize：; The maximum size ofthe feedblock：; Production：。The designis simple analysisof thejaw crusherand the development statusand significance ofJaw crusherbrokenbodysize on theperformance, it also introducedto thejaw crusherworking principleand characteristicsdetermine theof the design parameterscalculated .The designmainlyincludes acompound pendulumjaw crushercrushingprocess,crushing ratio, electrical powerto determine,and the design also analyzed thejawcrushersforces situation. There arepulleys,eccentricshafts,moving jaw, racks,moving jawtooth plate,bracketsand some otherimportant partsof thedesign calculations. It alsointroduces its mainparts, includingsafety devices,adjustment devices,frame structure, lubricationdevices, etc. Finally,thejaw crusherof themain componentsof theinstallation,jaw crusheroperation and maintenance, etcKey word: Jaw crusher Transmission Maintenance 目录摘要1Abstract11 绪论11.1 设计条件11.2物料破碎及其意义11.2.1 破碎的目的11.2.2 破碎工艺21.3破碎物料的性能及破碎比31.3.1 粒度及其表示方法31.3.2 破碎产品的粒级特性41.3.3 矿石的破碎及力学性能51.3.4 破碎机的破碎比62 破碎机整体结构方案确定82.1 破碎机分类与对比82.1.1 破碎机分类82.1.2 颚式破碎机的类型及工作原理82.1.3 颚式破碎机结构对比102.2确定破碎机的给料口尺寸123 颚式破碎机参数的选取和计算153.1 颚式破碎机的结构及运转153.2 基本参数的选取与计算153.2.1 钳角153.2.2 动颚排矿口处行程163.2.3 偏距 173.2.4 悬挂高度 173.2.5 动颚的行程特性值 173.2.6 破碎腔高度 183.2.7 破碎腔的形状183.2.8 传动角193.3 主要参数的计算203.3.1 主轴转速 203.3.2 生产能力 213.3.3 最大破碎力 223.3.4 功率 233.4 机构各杆长的确定233.5各个部件的受力分析254 破碎机主要零件结构尺寸设计274.1 电机的选择274.2带传动设计274.3 偏心轴设计304.3.1 偏心轴主要尺寸的确定304.3.2 偏心轴细部结构324.3.3 偏心轴的校核334.4动颚体设计344.5 齿板的结构设计374.6 飞轮的设计394.7 推力板的设计404.8 键的选择及校核414.9 弹簧与拉杆的选择与设计424.10机架结构444.10.1机架结构型式444.10.2 机架结构初步分析454.11 调整装置设计484.11.1 楔块调整装置484.11.2 垫片调整装置494.12 保险装置设计505 颚式破碎机的安装与维护525.1颚式破碎机的安装与运转525.1.1 颚式破碎机的安装525.1.2 颚式破碎机的运转545.2颚式破碎机的操作545.2.1启动前的准备工作545.2.2 操作顺序555.2.3 起动和运转中应注意的事项555.3 颚式破碎机的维护与保养565.3.1 颚式破碎机的日常维护565.3.2 颚式破碎机的故障分析与排除565.4 颚式破碎机的磨损585.4.1 齿板磨损分析.585.4.2 颚板磨损机制605.5 颚式破碎机主要零件的修理625.5.1齿板的修理625.5.2 动颚的修理625.5.3滑动轴承的修理635.5.4 偏心轴的修理63结束语65致谢66参考文献67 1 绪论1.1 设计条件破碎机是冶金、矿山、化工、电力、陶瓷、水泥、建筑和筑路等工业部门广泛应用的重要设备。随着我国基本建设快速发展，破碎机用量、产量逐年增加，国内破碎机行业兴旺发达。到2006年，全国矿石采掘总量超过60亿吨，不难想象，将这些矿石粉碎所消费的能量是何等庞大。然而现在国内好多破碎机使用厂家都是从国外进口的，国内生产的破碎机质量还跟不上其发展使用的要求和速度，所以如何提高破碎机的研发质量，缩短设计周期，降低研发成本，借助计算机作为新的设计工具，来进行破碎机的研发，逐步取缔外国进口的破碎机，使我国能在破碎机行业掌握先进技术，为推动工业发展做出贡献。1.2物料破碎及其意义从矿山开采出来的矿石称为原矿。原矿是由矿物与脉石组成的，露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在之间，地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在之间，这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求、破碎是指将块状矿石变成粒度大于产品的作业，小于粒度的产品是通过磨碎作业完成的。1.2.1 破碎的目的（1） 制备工业用碎石大石块料经破碎筛分后，可得到各种不同要求粒度的碎石。这些碎石可制备成混凝土。它们在建筑、水电等行业中广泛应用，铁路路基建造中也需要大量碎石。（2） 使矿石中的有矿物分离矿石中有单金属矿和多金属矿，而且原矿多为品位较低的矿石。将原矿破碎后，可以使有用金属与矿石中的脉石和有害物质分离，作为选矿的原料，除去杂质而得到高品位的精矿。（3） 为磨矿提供原料磨矿工艺所需粒度不大于的原料，是由破碎产品提供的。例如在炼焦厂、制团场、粉末冶金、水泥等部门中，都是由破碎工艺提供原料，再通过磨碎时产品达到要求的粒度和粉末状态。1.2.2 破碎工艺 最终破碎粒度是根据产品的用途确定的。需要进行磨矿作业的矿石，应考虑到破碎与磨矿总成本较低来确定破碎产品的粒度。一般较适宜的粒度为。把原矿粒度与破碎产品的粒度的比，称为总破碎比，若露天矿开采出来的原矿粒度为则破碎作业的总破碎比的范围为： 表 各类破碎机的破碎比破碎机型式流程类型破碎比范围颚式破碎机的旋回破碎机开路标准圆锥破碎机开路标准圆锥破碎机（中型）闭路短圆锥破碎机开路短圆锥破碎机闭路一台破碎机只能在一定限度的破碎比下才有合理的结构，才能最有效地工作，因此使一台破碎机达到这样的破碎比是很有困难的。各种破碎机的破碎比范围见表1-1。可见，要把原矿破碎到需要的粒度，必须将若干台破碎机串连进行分段破碎。总破碎比等于各段破碎比的乘积、为了发挥串联破碎机的破碎能力，不使小块矿石进入破碎机反复进行破碎，因此将破碎与筛分有机结合，构成合理的破碎工艺流程。图1-1为一段破碎机机流程图，原矿经固定筛分后，筛上大块物料进入颚式破碎机2，筛下物颚式破碎机2的产品一起经振动筛3筛分；筛上物经圆锥破碎机4破碎，筛下物和圆锥破碎机4的产品一起经振动5筛分；筛下物作为磨机8的原料，落入矿仓7，筛上称进入圆锥破碎机6破碎，破碎机6与振动筛5构成封闭系统进行反复破碎、筛分，该系统称为封闭破碎系统。颚式破碎机2和圆锥破碎机4的产品，均经筛分后进入下一流程，故称开路破碎。 1固定筛 2 - 颚式破碎机 3、5振动筛 4、6- 圆锥破碎机 7 矿仓 8- 磨机图1-1 破碎流程图1.3破碎物料的性能及破碎比1.3.1 粒度及其表示方法 矿块的大小称为粒度，由于矿块形状一般是不规则的，需要用几个尺寸计算出的尺寸参数来表示矿块的大小。（1）平均直径矿块的平均直径用单个矿块的长、宽、厚平均值表示。 （1-1）式中 -矿块的长度（）-矿块的宽度（）-矿块的厚度（）或用长、宽的平均值表示： （1-2）平均直径一般是用来计算给矿和排矿单个矿块的尺寸，以确定破碎比。（2）等值直径矿块的粒度很小时可用等值直径来表示。等值直径是将细料物料颗粒作为球体来计算的。 （1-3）式中 -矿料质量，-矿物密度，- 矿料的体积，（3）粒级平均直径对于由不同粒度混合组成的矿粒群，通过用筛分方法来确定矿粒群的平均直径，例如上层筛孔尺寸为，下层筛孔尺寸为，通过上层而留在下层筛上的物料，其粒度既不能用也也不能用表示。当粒级的粒度范围很窄，上下两筛的筛孔尺寸之比不超过时，可用粒度平均直径表示，即 （1-4）否则用表示粒级。1.3.2 破碎产品的粒级特性 破碎产品都是由粒度不同的各种矿石矿粒所组成，为了鉴定破碎产品的质量和破碎机的破碎效果，必须确定它们的粒度组成和粒度特性曲线，确定混合物料的粒度组成，通常采用筛分分析法（简称筛析）。筛析一般采用标准筛，筛面使用正方形筛孔的筛网。我国通常采用泰勒标准筛，其筛孔大小用网目表示，它指一英寸长度（一英寸等于）内所具有的筛孔数目。这种筛子是以200目作为基本筛（）和补充筛比（）,筛孔的尺寸可根据筛比计算。例如，基本筛的上一基本筛为150目筛子的筛孔尺寸，可用基本筛的筛孔乘以基本筛为。若计算两筛之间的补充筛筛孔尺寸，则用基本筛的筛孔尺寸乘以补充筛比得到，即。我国尚无用于破碎机的产品粒度分析标准，在实际测试时，各厂家使用的筛孔形状（方孔或圆孔）及序列也不尽相同。如果参照泰勒标准筛关于基本筛比的规定来确定筛孔序列，即各筛间的筛比天有不大于，就可以将上、下两筛间的产品粒度，用粒度平均直径表示，这对于分析粒级特性显然是很方便的。1.3.3 矿石的破碎及力学性能 机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。若矿石是脆性材料，它在很小的变形下就会发生破裂、机械破碎矿石有以下几种方法：（1）压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压力达到其抗压强度限而破碎（图）。（2）劈裂 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石沿压力作用线方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限 （图）。（3）折断 用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断 （图）。 压碎 劈裂 折断 磨碎 冲击破碎图 矿石的破碎和破碎方法（4）磨碎 矿石与运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切应力达到其剪切强度极限时，矿石即被粉碎（图）。（5) 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎（图）。由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但锤头磨损严重。实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的，一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。由于颚式破碎机的破碎工作表面是两块相互交错布置的齿形衬板，因此其破碎作业兼有前四种破碎形式，当破碎机两工作面沿表面方向的相对运动位移加大而加强磨碎作业时，由于磨碎的效率低、能量消耗大、机件磨损严重，将会降低破碎机的破碎效果。矿石的破碎方法主要根据矿石的物理性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的，矿石分坚硬矿石、中等坚硬矿石和软矿石。也可以分为粘性矿石和脆性矿石。矿石的抗压强度最大，抗弯强度次之、抗拉强度最小。对坚硬矿石采用压碎，劈裂和折断的破碎方法为宜；对粘性矿石采用压碎和磨碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。复摆颚式破碎机可用于破碎各种性能的矿石，对于坚硬矿石有更高的破碎效果。1.3.4 破碎机的破碎比衡量单台破碎机的破碎效果还可用破碎比表示。破碎比即破碎前原料粒度与破碎后产品粒度之比。它表示破碎物料经破碎后减小的程度。破碎比有如下几种计算方法：（1）破碎比用破碎前物料最大平均直径与破碎后产品最小平均直径之比计算。 （1-5） 物料平均直径是指物料长、宽 、后的平均值。（2）用间接表示破碎比，即破碎机给料口有效宽度B和公称排料口尺寸之比 （1-6） 式中 -破碎机的给料口宽度，； -破碎机的开边制公称排料口宽度，。破碎比还可以用该破碎机允许的最大给料宽度与公称排料口宽度之比表示。 （1-7）（3)用破碎前后各种粒度混合物料的等值粒度之比来计算破碎比。 （1-8） 2 破碎机整体结构方案确定2.1 破碎机分类与对比2.1.1 破碎机分类颚式破碎机按运动形式分为两种基本类型简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。简摆颚式破碎机是因为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它机件带动下做复杂的一般平面运动而得名，因此动颚上点的轨迹一般为封闭曲线。简摆大都制成大型和中型的，其破碎比。复摆一般制成中型和小型的，其破碎比可达。随着工业技术的发展和要求，复摆颚式破碎机已向大型化发展，并有逐渐代替简摆颚式破碎机的趋势。按规格大小可把颚式破碎机分为大型、中型和小型三类。进料口宽度大于者称为大型；进料口宽度为者称为中型；小于者为小型。2.1.2 颚式破碎机的类型及工作原理鄂式破碎机在工矿企业中被广泛应用，这是因为该机结构较简单、机型齐全并已大型化。鄂式破碎机主要作为一级（粗碎和中碎）破碎机械使用。现有鄂式破碎机按动鄂的运动特征，分为简单摆动型、复杂摆动型和混合摆动型三种型式，如图2-1(a)(b)(c)示。 (a)简单摆动型； (b)复杂摆动型； (c)混合摆动型(1)定鄂；(2)动鄂；(3)推力板；(4)连杆；(5)偏心轴；(6)悬挂轴图 2-1 鄂式破碎机的主要类型（1） 简单摆动型（简摆型）鄂式破碎机工作原理如图2-1 (a) 所示，鄂式破碎机有定鄂(1)和动鄂(2),定鄂固定在机架的前壁上，动鄂则悬挂在心轴6上。当偏心轴5旋转时，带动连杆4作上下往复运动，从而使两块推力板3亦随之作往复运动。通过推力板的作用，推动悬挂在悬挂轴 6 上的动鄂作左右往复运动。当动鄂摆向定鄂时，落在鄂腔的物料主要受到鄂板的挤压作用而粉碎。当动鄂摆离定鄂时，已被粉碎的物料在重力作用下，经鄂腔下部的出料口自由卸出。因而鄂式破碎机的工作是间歇性的，粉碎和卸料过程在鄂腔内交替进行。这种破碎机工作时，动鄂上各点均以悬挂轴6为中心，单纯作圆弧摆动。由于运动轨迹比较简单，故称为简单摆动型鄂式破碎机，简称简摆型鄂式破碎机。由于动鄂作弧线摆动，摆动的距离上面小、下面大，以动鄂底部（即出料口处）为最大。分析动鄂的运动轨迹可知，鄂板上部（进料口处）的水平位移和垂直位移，都只有下部的 左右见图2-1(a)。进料口处动鄂的摆动距离小是不利于对喂入鄂腔的大块物料的夹持和破碎的，因而不能向摆幅较大、破碎作用较强的鄂腔底部供应充分的物料，限制了破碎机生产能力的提高。根据动鄂的运动轨迹，其最大行程在动鄂的下部，而且卸料口宽度在破碎机运转中是变动的，因此破碎的物料粒度不均匀。由于简摆型鄂式破碎机动鄂垂直位移小，破碎时过粉碎现象少，物料对鄂板的磨损小。 1机架；2衬板；3压板；4心轴；5动鄂；6衬板；7楔铁；8偏心轴；9连杆；10带轮；11推力板支座；12前推力板；12后推力板； 14后支座；15拉杆；16弹簧；17垫板；18侧衬板；19钢板图 2-2 简摆型鄂式破碎机图 2-3 液压简摆型鄂式破碎机（2） 复杂摆动型（复摆型）鄂式破碎机工作原理 如图 2-1 (b) 所示，动鄂 2 直接悬挂在偏心轴 5 上，受到偏心轴的直接驱动。动鄂的底部用一块推力板 3 支撑在机架的后壁上。当偏心轴转动时，动鄂一方面对定鄂作往复摆动，同时还顺着定鄂有很大程度的上下运动。动鄂上每一点的运动轨迹并不一样，顶部的运动受到偏心轴的约束，运动轨迹接近于圆弧，在动鄂的中间部分，运动轨迹为椭圆曲线，愈靠近 下方椭圆愈偏长。由于这类破碎机工作时，动鄂各点上的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动型鄂式破碎机，简称复摆型鄂式破碎机。 复摆型鄂式破碎机的工作过程中，动鄂顶部的水平摆幅约为下部的 1.5 倍，而垂直摆幅稍小于下部，就整个动鄂而言，垂直摆幅为水平摆幅的倍，见图 2-1(b)。由于动鄂上部的水平摆幅大于下部，保证了鄂腔上部的强烈粉碎作用，大块物料在上部容易破碎，整个鄂板破碎作用均匀，有利于生产能力的提高。同时，动鄂向定鄂靠拢，在挤压物料过程中，顶部各点还顺着定鄂向下运动，又使物料能更好地夹持在鄂腔内，并促使破碎的物料尽快地排出。因此在相同条件下，这类破碎机的生产能力较简摆型鄂式破碎机高。2.1.3 颚式破碎机结构对比a.简摆鄂式破碎机的结构（见图2-2）（1）通用结构 定鄂、动鄂上都装有衬板，衬板上有齿牙，有助于破碎物料。衬板的作用是防止定鄂、动鄂受到磨损。心轴的两端由轴承支承，其上安有连杆。连杆的连杆头与杆身分开制造。电动机通过V带带动带轮及偏心轴。在连杆下方的凹槽中，装有推力板支座，前推力板及后推力板分别支承于支座上。偏心轴除在一端安有带轮外，在另一端安装飞轮。破碎腔的侧壁上安有用螺钉或楔条固定的锰钢侧衬板。固定鄂衬板除用螺钉固定外，下端在机架上焊有钢板，上端有压板，使固定鄂衬板不致上下活动。动鄂衬板下方支承在动鄂下部的凸台上，上方由楔铁压紧。在后推力板与后支座之间，有一组垫板，用来调整排料口宽度。增加垫板厚度，使推力板和动鄂向左方推移，排料口减小。反之，减少垫板厚度，排料口将增大。为了防止破碎机超负荷运行导致破碎机损坏，在零件设计计算时，将后推力板制成最薄弱的一个环节，过负荷时使它首先折断，以保护轴承及机器其他部分不受损害。通常后推力板用铸铁制成，并在中间钻孔或切槽来减小其断面尺寸，过载时它们首先折断。这种保险装置的缺点是出现事故后处理较为复杂，停车时间较长。(2)液压型结构（见图2-3） 该型简摆式破碎机的排料口、保险装置均由液压系统组合而成。液压调节排料口装置，利用液压油缸和柱塞来调节排料口的宽度，用手动油泵或电动油泵向液压缸供油。柱塞按要求将推力板推至所需位置后，插入垫板。在机器工作时，垫板承受后推力板的压力，而柱塞及液压油缸不再承受压力。该型破碎机有液压保险装置，液压连杆装置，这种连杆上有一个液压油缸和活塞，油缸与连杆上部（连杆头）连接，活塞与连杆下部（推力板支座）连接。正常工作时，油缸内充满压力油，活塞与油缸相当于整体连杆的一部分。当非破碎物进入破碎腔时，作用于连杆的拉力增加，油缸下部油室的油压随之增加。若油压超过组合阀内的高压溢流间所规定的压力时，压力油将通过高压溢流阀排出，活塞及推力板停止动作，动鄂不摆动，从而起到保险作用。b.复摆型鄂式破碎机的结构如图 2-4 所示，带有衬板的动鄂 3 通过滚动轴承直接悬挂在偏心轴 10 上。而偏心轴又支承在机架 12 的滚动轴承上。动鄂的底部用推力板 5 支撑在位于机架后壁的推力板座 6 上。出料口的调节装置 7，是利用调节螺栓来改变楔铁的相对位置，从而使出料口的宽度得以调节。和简摆型鄂式破碎机一样，具有拉杆、弹簧及调节螺栓组成的拉紧装置。由电动机带动带轮 13 使偏心轴转动，动鄂就被带动作复杂摆动，实现粉碎物料动作。1定鄂（衬板）2侧衬板3动鄂（衬板）4推力板支座5推力板6推力板座7调节装置；8后斜铁；9飞轮；10偏心轴；11轴承；12机架；13带轮图 2-4 复摆型鄂式破碎机图2-5 鄂式破碎机的运动轨迹2.2确定破碎机的给料口尺寸为了保证颚式破碎机运动的可靠性和经济性，在设计时必须正确的确定它的结构参数和工作参数，并以此作为计算零件强度的基础。颚式破碎机规格和性能参数表：表2-1 鄂式破碎机的基本参数型 号进料口尺寸(mm）最大进料边长（mm）处理能力（t/h）电机功率（kw）外形尺寸（mm）重 量（t）PE2504004002502005-20151430131013403PE40060060040034015-6030-371700173216537PE50075050075042540-11045-5520351921200012PE60090090060048090-18055-7522902206237017PE75010601060750630110-32090-11026552302311029PE90012009001200750220-450110-13238003166304552PEX1502501502501251-35.58967459351.5PEX1507501507501255-16158967459353.8PEX25075075025021015-3022-301667154510205PEX2501000100025021015-5030-371550196413807PEX2501200120025021020-6037-452192190019508.5综合各种因素最终选择型号的颚式破碎机，其各项参数见表2-1。由于给定最大进料粒度： 对于小型破碎机的给矿口宽度B: （2-1）取 因为给料口长度越长，生产率就越高，但动颚受力越不均匀，所以给料口长度通常为：大型破碎机：中小型破碎机: 用于细碎作业的小型扁口颚式破碎机：本设计的破碎机为中小型破碎机，则所以取.颚式破碎机排料口的长度与给料口的长度相同，排料口的最小宽度为： （2-2）式中 -最大排料粒度，；-动颚在排料口的水平行程，；则在此， 。破碎腔的深度与破碎比有关，但是深度太大时，易产生石料过粉碎现象。深度可由下式确定： 3 颚式破碎机参数的选取和计算3.1 颚式破碎机的结构及运转 图3-1物料块受力分析电动机通过小带轮及三角带，将运动传递给大带轮，从而带动偏心轴转动。动颚上部内孔两端的双列调心滚子轴承支承在偏心轴上，偏心轴外侧轴颈支座支承主轴承，主轴承外圈与机架上的镗孔相配合，并用螺栓固定在机架上。在偏心轴两外端分别装有大带轮和飞轮，以调整破碎机工作时主轴的运转速度的波动，使其运转平衡。动颚的下部由肘板（推力板）支撑，肘板的另一端支承在与机架的后壁相连的调整机构上，调整机构中的调整座可在由机架侧壁上两凸台构成的滑道上滑动。当需要调整排料口尺寸时，只需要增减调整垫片的多少，使调整座在滑道中前后移动即可完成。有的机构上采用的是楔铁调整装置或液压调整装置来调整排料口的尺寸。3.2 基本参数的选取与计算3.2.1 钳角 破碎机的动颚与固定颚之间的夹角称之为钳角。当物料破碎时，必须使物料块既不向上滑动，也不会从矿中跳出来。为此，钳角应 该保证物料块与颚板工作表间产生足够的摩擦力以阻止物料被挤出去。图3-1表示从力学角度推算钳角的计算图式。当物料能被夹持在破碎腔内，不被推出机外时，这些力应相平衡，即在x,y方向的分力之和应该等于零。即：x方向 （3-1）y方向 （3-2）联合以上两式可得： （3-3） 由 故式中 -钳角 -物料与颚板间的摩擦角-物料与颚板间摩擦系数 为了保证破碎机工作是物料块不致被推出机外，必须令 。一般情况下，不宜超过。 正确的选择钳角对于提高破碎机的破碎效率具有很大的意义。减小钳角可使破碎机的生产能力增加，但会引起破碎比的减小。增大钳角，虽可增大破碎比，但同时又减少生产能力。因此，在选择钳角时，应当全面考虑。 在此，初取 。3.2.2 动颚排矿口处行程动颚摆动行程S是破碎机最重要的结构参数。在理论上，动颚摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来确定。然而，由于破碎板的变形，及其与机架间存在的间隙等因素的影响，实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。目前，常用下端水平行程的计算公式有： （3-4） 下端点许用水平行程： （3-5）式中 -最小排料口尺寸， B-进料口尺寸，由 实际上，动颚行程是根据经验数据确定的，通常对于大型颚式破碎机，；中小型颚式破碎机，。在此，参照颚式破碎机现有的设计经验，初取 则合理。3.2.3 偏距 不论动颚齿面轨迹性能值分配是否合理，在机构其他尺寸参数不变的情况下，增大曲柄半径，会使颚板齿面上各点的行程值增大，一方面可以提高生产力，另一方面也增大了机器的功耗。由于曲柄半径的改变并不能有效地调整齿板轨迹性能值的分配，因此，只有在调整其他参数仍得不到要求的行程值时，方以曲柄半径作为设计变量。从这个意义上讲，曲柄可作为设计变量，也可以按现有的设计经验确定。通常，对于复摆式颚式破碎机， （3-6）由于初定值 ,则 实际值要比理论值略大，故取3.2.4 悬挂高度 悬挂高度是指曲柄支承中心到定颚板上端水平面间的垂直距离。按照结构特点，可把复摆颚式分为三种类型，即正悬挂（），零悬挂（）和负悬挂（）三种结构。悬挂高度实际上决定了动颚上端点在连杆上的相对位置。动颚上端点相对于动颚轴承中心点愈高，其水平行程值愈大且特征值愈小。因此，较小的悬挂高度不但可以增大上端点水平行程值，减小特性值，而且可以降低机器高度尺寸，减轻机重。在此，采用零悬挂型设计，即 。3.2.5 动颚的行程特性值 复摆颚式破碎机动颚上的点一般作平面运动，其轨迹为封闭曲线，进料口处轨迹呈椭圆形，愈靠近排料口其轨迹形状愈扁直。沿水平方向与垂直方向量取轨迹位移和。则称为动颚水平行程，称为动颚垂直行程，其比值称为动颚的行程特性值，即 。根据实验经验，上部水平行程不能太小，一般取，各点轨迹特性值取 为宜。3.2.6 破碎腔高度 在钳角一定的情况下，破碎腔高度有所要求的破碎比而定，通常，破碎腔高度 （3-7）式中 -给矿口宽度（）通常，破碎腔的有效高度为实际腔高的倍。 取 3.2.7 破碎腔的形状 破碎腔的形状是决定生产率、动力消耗和衬板磨损等破碎机性能的重要因素。破碎腔的形状有直线型和曲线型两种。如图4-2所示，图中实线表示颚板闭合时的位置，虚线表示颚板后退最远位置。（a）直线型破碎腔； (b)曲线型破碎腔图3-2 破碎腔示意图图3-2中的许多水平线，表示物料在陆续向下运动时所占据的区域。处在水平面1上的物料，当动颚摆动到虚线位置时，便下落到水平面2上。两水平面1和2间的垂直距离，就是破碎机在空转行程使料块下落的距离。颚板下一次的工作形成中，水平面2处的物料则被压碎。到空转行程时，料块便落到水平面3上依次类推，料块逐渐被破碎而粒度逐渐减小，最后通过排矿口排出去。由图3-2(a)可以看到，在直线型破碎腔中，各连续的水平面间形成的梯度断面的体积向下依次递减。物料的空隙也逐渐减小，而动颚的摆动行程和压碎力却逐渐增大，物料到排矿口附近的排料速度就减慢。于是在排矿口附近及容易发生堵塞现象，这是造成机器过载和衬板下端磨损的主要原因。图3-2(b)表示曲线型破碎腔，它是将固定颚板改成曲线型，曲线是按破碎腔的啮角从上向下逐渐减小的原则而设计的。在曲线型破碎腔中，各连续的水平面间形成的梯度断面的体积，从破碎腔的中部往下是逐渐增加的，因而物料间的空隙增大，有利于排料。由于堵塞点上移，故在排矿口附近不易发生堵塞现象。3.2.8 传动角 从机构学的角度看，传动角是指四杆机构中，连杆轴线与肘板轴线间所夹的锐角，且传动角愈接近90，传动性能愈好。对于破碎机而言，传动角的选取除考虑传力性能外，还必须考虑加大传动角，不但增大垂直行程，而且使水平行程降低。因此，传动角一般不宜过大，建议取 。在此，取 。3.3 主要参数的计算3.3.1 主轴转速 由经验公式： （3-8）式中 -给矿口宽度 则 由理论公式： （3-9）式中 -钳角 （ ） -动颚下端点水平行程 ，则 根据现有设计经验，取再由理论公式 倒推出钳角 ，则合理。3.3.2 生产能力 待碎物料堆积密度为,抗压强度为的矿石（自然状态）。 （3-10）式中 -破碎机生产率， -主轴转速， -动颚下部的水平行程， -破碎产品的平均粒径， -排矿口宽度，-破碎产品的松散系数，一般 破碎硬矿石，可取小值；破碎不太硬矿石，则取大值。-矿石的堆积密度， 一般假定 -钳角 （ ） （3-11）取 则 复摆式颚颚式破碎机的生产率要再增加，则实际生产能力 3.3.3 最大破碎力 （3-12）式中 -最大破碎力， -抗压强度， -有效破碎系数,对中小型 的单位是，. 取 则 当计算破碎力零件强度时，考虑冲击载荷的影响，应将增大，故破碎机的计算破碎力为：图 3-3 物料在颚板之间的受力分析3.3.4 功率 （3-13）式中 -计算功率， -最大破碎力， -动颚褚点水平行程平均值， -主轴转速， -钳角 ( ) -机器总效率,可取 -等效破碎系数,对中小型 取 , , 则 3.4 机构各杆长的确定图3-4 机构尺寸设计图如图3-4所示已知: 破碎腔高度 钳角 偏心距 传动角 根据几何关系,可估算出连杆和肘板的长度。 （3-14） 取 （3-15）取 则支座O,C 间的垂直水平距离为: （3-16） （3-17） 机架位置参数: （3-18） （3-19）在此四杆机构中,曲柄转动,且为最短杆,为最长杆: 则满足周转副条件。3.5各个部件的受力分析计算颚式破碎机的各个零件以前，必须先求得作用在各个部件上的外力。计算破碎力是确定这些外力的原始数据。根据力作用分析法或图解法即可求得各个部件上的计算载荷。图3-5 是复摆颚式破碎机各个部分计算载荷的图解法图3-5 复摆颚式破碎机各部件受力图解 （3-20） （3-21） （3-22）式中 -作用在动颚轴承上的外力，-作用在推力板上的外力，-作用在连杆上的外力，-动颚悬挂轴到破碎力作用点的距离，-动颚悬挂点到推力板支撑点间的距离，-当两颚板出与压紧矿石状态时，推力板与连杆间的夹角，取颚式破碎机在工作过程中，破碎机的工作规律是比较复杂的。但一般是动颚零件开始向下逐渐增大，到动颚悬挂中心以下占动颚全长的处（简摆）、（复摆）为最大，再向下又逐渐减到末端为零。所以 ，而,取。可得： 4 破碎机主要零件结构尺寸设计4.1 电机的选择电动机是系列化的标准产品，其中三相异步电动机应用最广泛。Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机，适用于不易燃、不易暴、无腐蚀和无特殊要求的机械设备尚。Y系列电动机效率高，耗电少，性能好，噪声低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为B级绝缘，结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。通常V带传动的传动比。所以,电动机的转数: （4-1）查7选择Y系列封闭式三相异步电动机. 由上面计算得P=34.8KW，在选取电动机时,应使电动机功率有一定的富余,则同步转速在之间的转速有和.在设计中优先选取同步转速为，满载转速为的电动机，其功率。由7查得电动机的型号。其主要参数如下：表4-1 电动机主要参数表功率转速功率因数087电动机伸出轴直径(D)电动机伸出轴长度(E)4.2带传动设计（1）确定计算功率 查1表8-7得工作情况系数，故 （4-2）（2）确定V带的带型根据、由1图8-11选用D型。（3）确定带轮的基准直径，并验证带速v 初选小带轮的基准直径。由1表8-6和表8-8得，取小带轮的基准直径。 验算带速。 （4-3）因为5m/s25m/s，故带速合适。 计算大带轮的基准直径。 （4-4） 根据1表8-8，圆整为。（4） 确定V带的中心距和基准长度根据式 （4-5）初定中心距。 计算带所需的基准长度 （4-6） 由1表8-2选带的基准长度。 计算实际中心距。 （4-7）根据1式（8-24）可以得出中心距的变化范围为。（5） 验算小带轮包角 （4-8）（6） 确定V带根数 计算单根V带的额定功率。由和=740 r/min，查表（机械设计表8-4a）得。根据=740 r/min，和D型带，查1表8-4b得。查 1表8-5得，由表8-2得，于是 计算V带的根数z。取3.（7） 计算单根V带的初拉力的最小值由1表8-3得D型带的单位长度质量，所以 （4-9）应使带的实际初拉力。（8）计算压轴力压轴力的最小值为表4-2 V带传动的主要参数归纳于下表名称结果名称结果名称结果带型D传动比根数3小带轮基准径基准长度预紧力大带轮基准径中心距压轴力（9） 带轮设计 大带轮的结构本设计采用孔板式。经查1表8-10得：；。 则带轮轮缘宽度：（取；）。大带轮轮毂直径由后续偏心轴设计而定，。大带轮轮毂宽度L：因为时，所以取。带轮结构图见图纸。 4.3 偏心轴设计4.3.1 偏心轴主要尺寸的确定1、皮带轮 2、偏心轴 3、锥套 4、轴承 5、密封套6、飞轮 7、轴端压盖 8、轴端螺栓图4-1 偏心轴结构图（1）偏心轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即：，初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，增大5%7%，两个键槽时，增大10%15%。值由所引教材表15-3确定，取。 （4-10）因最小直径处安装大带轮，设有一个键槽，则：，取为整数。因破碎机工作时冲击载荷比较大，又有强烈的震动，应适当增大偏心轴的直径，故取。（2）偏心轴草图结构设计根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间相邻位置等要求，初步设计偏心轴 如图纸所示。（3）偏心轴的结构设计 各轴段直径的确定 ：最小直径，安装大带轮的外伸轴段，。 ：带轮另一侧采用套筒进行轴向定位，套筒另一侧则采用轴肩定位，并且此处轴段设计成带有螺纹的，可以安装圆螺母对锥形套进行可靠定位，故初选。 ：锥套处轴段，此处设计成锥形，根据锥套和轴承的定位要求，此处选择锥度为。 ：