颚式破碎机毕业设计.doc

1 中国矿业大学徐海学院中国矿业大学徐海学院 本科生毕业设计本科生毕业设计 姓 名：高明峰高明峰 学学 号：号：2208098122080981 专专 业：业：机械工程及其自动化机械工程及其自动化 设计题目：设计题目：颚式破碎机颚式破碎机 专题：专题： 指导老师：指导老师：杨建华杨建华 职称：职称：讲师讲师 2 毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）中文摘要 摘要：摘要：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，复摆 鄂式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等 优点，所以在冶金、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 要是目的是对传统的复摆颚式破碎机进行改进和优化，设计的 主要内容包括主要机构件，零件的设计和保护装置的设计。 本毕业设计论文共分为七章，第一章介绍本论文所选课题的 研究意义及现状；第二章介绍复摆颚式破碎机的特点、原理、 使用维护及操作注意事项；第三章介绍复摆颚式破碎机主要参 数的选择和计算；第四章介绍复摆颚式破碎机主要零件的运动 学与动力学分析；第五章 主要零部件的设计与校核；第六章 控制与保护系统的设计；第七章总结与展望； 关键词：复摆颚式破碎机；破碎力；破碎腔设计、轴设计、 plc 控制 3 摘要 abstract 目录 第 1 章 绪论.4 1.1 概述复摆颚式破碎机发展历程及现状.4 1.2 论文研究的内容.4 第 2 章 复摆颚式破碎机的基本内容.4 2.1 复摆颚式破碎机破碎机的简介4 2.2 复摆颚式破碎机的特点4 2.3 复摆颚式破碎机的用途4 2.4 复摆颚式破碎机的工作原理4 2.5 复摆颚式破碎机的使用与维护4 2.6 复摆颚式破碎机的操作注意事项4 第 3 章 复摆颚式破碎机主要参数的选择和计算.4 3.1 啮角4 3.2 排料口尺寸4 3.3 动颚的摆动行程及行程比值.5 3.4 偏心距5 3.6 传动角5 3.7 偏心轴的转速5 3.8 生产能力5 3.9 电动机功率与选择5 第 4 章 复摆颚式破碎机主要零件的运动学与动力学分析.5 4.1 破碎力的确定5 4.1.1 破碎力的性质5 4.1.2 最大破碎力及位置5 4.1.3 破碎机机构受力分析5 4.2 破碎机的运动学及动力学分析.5 4.2.1 位置分析5 4.2.2 速度分析6 4.2.3 加速度分析6 4.2.4 惯性力和惯性力矩6 4.2.5 破碎机的平衡6 4.2.6 弹簧及拉杆的计算6 第 5 章 主要零部件的设计与校核.6 5.1 活动颚板的工作过程分析和设计.6 5.1.1 动颚的机构设计6 5.1.2 动颚的有限元分析6 4 5.1.3 动颚的强度刚度校核6 5.2 机架的设计.6 5.2.1 机架的机构形式6 5.2.2 机架的前、侧、后壁的结构设计6 5.2.3 机架强度校核6 5.3 肘板、肘垫与板齿的设计.7 5.4 主轴设计校核、轴承计算选择、键的校核.7 5.4.1 要求最小轴的计算、结构设计及强度校核7 5.4.2 轴承当量载荷计算7 5.4.3 轴承寿命计算7 5.5 飞轮的设计计算.7 5.6 破碎机卸料口间隙调整装置设计.7 第 6 章 控制与保护系统的设计.7 6.1 液压缸的设计，电磁阀的选择.7 6.2 plc 程序的编写7 第 7 章 总结与展望.7 5 第第 1 1 章绪论章绪论 1.11.1 课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 随着我国国民经济的快速发展，矿产资源的综合利用技术与 其产业迅猛前进，到 1999 年我国已建成 10 879 座国有大中型 矿山和 227 854 个乡镇集体企业，全国矿石采掘总量超过 50 亿 吨，矿业总产值为 4 000 亿元。 物料的破碎是许多行业(如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑 路等)产品生产中不可缺少的工艺过程。由于物料的物理性质和 结构差异很大,为适应各种物料的要求,破碎机的品种也是五花 八门的。就金属矿选矿而言,破碎是选矿厂的首道工序,为了分 离有用矿物,不但分为粗碎、中碎、细碎,而且还要磨矿。因为 破碎是选矿厂的耗能大户(约占全厂耗电的 50%),为了节能和提 高生产效率,所以提出了“多碎少磨”的技术原则。这使破碎机 向细碎、粉碎和高效节能方向发展。 另外随着工业自动化的发展,破碎机也向自动化方向迈进(如 国外产品已实现机电液一体化、连续检测,并自动调节给料速率、 排矿口尺寸及破碎力等)。随着开采规模的扩大,破碎机也在向 大型化发展,如粗碎旋回破碎机的处理能力已达 6000th。至于新 原理和新方式的破碎(如电、热破碎)尚在研究试验中,暂时还不 能用于生产。对粗碎而言,目前还没有研制出更新的设备以取代 6 传统的颚式破碎机和旋回式破碎机,主要是利用现代技术,予以 改进、完善和提高耐磨性,达到节能、高效、长寿的目的。细碎 方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆 锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。而应用最广泛的就是鄂式 破碎机。 传统的颚式破碎机由于具有结构简单、工作可靠、制造容 易、维修方便、价格低廉、适用性强等优点,所以在工业上得到 广泛应用。其缺点是非连续性破碎、效率较低,破碎比较小,给 矿不均匀引起颚板磨损不均匀等。针对其缺点,各国都在以下几 方面加以改进:优化结构与运动轨迹改进破碎腔型,以增大破碎 比,提高破碎效率,减少磨损,降低能耗,现已普遍应用高深破碎腔 和较小啮角;改进了动颚悬挂方式和衬板的支承方式,改善了破 碎机性能;颚板采用了新的耐磨材料,降低了磨损消耗;提高了自 动化水平(可自动调节、过载保护、自动润滑等)。同时也出现 了一些新的机型,如双腔双动颚式破碎机,其破碎比可达,排5020 料口调节方便,产量大;复摆鄂式破碎机,兼有颚式破碎机与圆锥 破碎机的性能其产量较同规格的破碎机高 50%。还有筛分颚式 破碎机,把筛分和破碎结合为一体,不仅可简化工艺流程,且能及 时将已达粒度要求的物料从破碎腔中排出,减轻了破碎机的堵塞 和过粉碎,提高了生产能力,降低了能耗。在大型化方面国内外 都已生产 1500mm2100mm 规格的颚式破碎机。 而我们在这个设计中主要是为了满足进料口尺寸： ；出料口尺寸：；进料块最大尺寸：mm1200900mm200100 ；产量：。的要求老满足生产的需要。mm750时吨/300150 7 1.2 论文主要研究内容论文主要研究内容 课题的主要内容有：阅读相关文献，论文调研、翻译、 收集资料，掌握复摆颚式破碎机的相关理论；整理资料，学习 相关理论知识，并完成开题报告；完成总体结构设计；完成主 要零部件的设计计算；绘制总装图及部分部件图；毕业设计说 明书；翻译外文资料一篇；工厂实习 23 周。 第第 2 2 章章 复摆颚式破碎机的基本内容复摆颚式破碎机的基本内容 2.12.1 复摆颚式破碎机破碎机的简介复摆颚式破碎机破碎机的简介 复摆鄂式破碎机的动鄂，是直接悬挂在偏心轴上的饿，是曲柄连杆机构，没有 单独的连杆。由于动鄂是由偏心轴的偏心直接带动，所以活动鄂板可同时做垂直和 水平的复杂摆动，鄂板上各点的摆动轨迹是由顶部的接近圆形连续变化到下部的椭 圆形，越到下部的椭圆形越扁，动鄂的水平行程则由下往上越来越大的变化着，因 此对石块不但能起压碎、劈碎，还能起辗碎作用。由于偏心轴的转向是逆时针方向， 动鄂上各点的运动方向都有利于促进排料，因此破碎效果好，破碎率较高、产品粒 度均匀且多呈立方体。 2.2 复摆颚式破碎机的特点复摆颚式破碎机的特点 复摆颚式破碎机的机构属于四杆机构中曲柄摇杆机构的应用,曲柄为主动件。颚式 破碎机以结构简单、性能可靠、维修方便,生产率高，结构简单可靠，破碎比较大（ 一般为 68） ，外形尺寸较小，零件检查和更换较容易，操作维护简便，不用较高i 技术水平的工人就可嫩能够操作，应用范围广，与其他类型破碎机比较，不容易堵 塞。因此物料粉碎行业广泛应用。 2.3 复摆颚式破碎机的用途复摆颚式破碎机的用途 适用于冶金、建筑、筑路、化学及硅酸盐行业中原料的破 碎，可以破碎中等和中等硬度以上的各种矿石和岩石。液压圆 锥破破碎比大、效率高、能耗低，产品粒度均匀，适合中碎和 细碎各种矿石，岩石。 2.4 复摆颚式破碎机的工作原理复摆颚式破碎机的工作原理 电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动，当 动颚上升时肘板与动颚间夹角变大，从而推动动颚板向固定颚 板接近，与其同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的；当动 颚下行时，肘板与动颚夹角变小，动颚板在拉杆，弹簧的作用 下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。随着 电动机连续转动而破碎机动颚作周期运动压碎和排泄物料，实 现批量生产。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚 板（定颚） ，垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一 是活动颚板（动颚） ，位置倾斜，与固定颚板形成上大小的破 碎腔（工作腔） 。活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动， -分开 ，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸 出；靠近时，使装在两块颚板之间的到挤压、弯折和劈裂作用 而破碎。 带轮与偏心轴固联成一整体， 他是运动和动力输入构件，即原 动件，其余构件都是从动件。当 带轮和偏心轴 2 绕轴线 a 转动时， 驱使输出构件动鄂 3 做平面复杂 运动，从而将矿石压碎。 2.5 复摆颚式破碎机的使用与维护复摆颚式破碎机的使用与维护 （一） 、基本维护 1要有除铁装置，防止破碎腔过铁，如果频繁过铁，则 可能引起断轴事故。 2.要满负荷生产，否则会出现产品粒度过粗 3.生产线中的破碎比分配要合理，这样才能最大限度发挥 破碎机效率。 4.润滑油温度不能太高或太低，否则会影响机器运行。 5.润滑油要经常更换，不能太脏，太脏了会加速齿轮及碗 形瓦、轴套等磨损，甚至使轴套研死。 6.传动皮带安装不能太紧，否则会引起传动轴转动不灵活 或断裂；也不能太松，否则会引起破碎机闷车。 7.给料不能太湿太粘，细粒不能太多，也不能太大，否则 会引起闷车。 8.破碎机排料口积矿亦会引起闷车。 复摆颚式破碎机在实际操作使用过程中会有这样那样的问 题，视具体情况不一样要采取不同的解决办法，这里介绍的只 是实际操作中经常见到的一些情况。 （二） 、日常维护： 、轴承：破碎机的轴承担负机器的全部负荷，所以良好 的润滑对轴承寿命有很大的关系，它直接影响到机器的使用寿 命和运转率，因而要求注入的润滑油必须清洁，密封必须良好， 本机器的主要注油处转动轴承、轧辊轴承、所有齿轮、活动轴 承、滑动平面 、新安装的轮箍容易发生松动必须经常进行检查 、注意机器各部位的工作是否正常 、注意检查易磨损件的磨损程度，随时注意更换被磨损 的零件 、放活动装置的底架平面，应出去灰尘等物以免机器遇 到不能破碎的物料时活动轴承不能在底架上移动，以致发生严 重事故 、轴承油温升高，应立即停车检查原因加以消除 、转动齿轮在运转时若有冲击声应立即停车检查，并消 除 （三） 、安装试车： 1、该设备应安装在水平的混凝土基础上，用地脚螺栓固 定。 2、安装时应注意主机体与水平的垂直。 3、安装后检查各部位螺栓有无松动及主机仓门是否紧固， 如有请进行紧固。 4、按设备的动力配置电源线和控制开关。 5、检查完毕，进行空负荷试车，试车正常即可进行生产。 2.6 复摆颚式破碎机的操作注意事项复摆颚式破碎机的操作注意事项 （一） 、设备的起动和停机 1.应根据电机型号选配合适的起动器，由起动器起动。 2.设备应按顺序开机与停机。 3.设备应空载起动，待运转平稳后方可加料。加料时要均 匀，不得超载运行。 4.停机前应先停止加料，待机内物料全部排空后方可停机。 （二） 、给料 1.入机物料应符合本机的技术要求，粒度不得超过规定范 围，含水量与物料物性有关，不宜大于 15，以免堵塞入料口 和产生糊机现象。 2.喂料应均与，以提高破碎效果，改善工作条件。 3.严禁金属物料入机，以防损坏轴承等部件。 （三） 、排料 1.复摆颚式破碎机排料口应确保畅通，以免因出料不畅而 引起设备过载发生事故。 2.应定期检查出料情况，如发现排料粒度不符合规定排料 粒度，应检查动颚、衬板的磨损情况和 v 带的张紧情况，发现 问题应及时更换磨损零部件及调整 v 带的张紧力。 第第 3 章章 复摆颚式破碎机主要参数选择和计算复摆颚式破碎机主要参数选择和计算 3.1 啮角啮角 钳角大小直接影响生产率和破碎腔高度。钳角小能提高生 产率,但在一定的破碎比条件下,又增加了破碎腔高度;钳角大会 使破碎腔高度降低,但生产率也下降了。 另外,钳角最大也不能超出咬住物料的允 许值,故一般钳角取值为: 1 max tan2 式中: 齿板与物料间的摩擦系数。 实际生产中,为安全起见,复摆颚式破碎机的钳角通常取理论 计算值的 65%,即: 在本设计中我们选择钳角为。 0 22 3.2 排料口尺寸排料口尺寸 在这个设计中主要是为了进料块最大尺寸：；产量：。mm750时吨/300150 所以 b 取，所以 b 取 max )25. 11 (db mm1200900tanhbb 100200（mm） 00 max 221865 . 0 3.3 动颚的摆动行程及行程比值动颚的摆动行程及行程比值 动颚水平行程对破碎机生产率影响较大,排料口水平行程小 会降低生产率;但也不能太大,否则在排料口的物料由于过多 而使破碎力急剧增加,致使机件过载损坏。因此,动颚在排料 口处的水平行程为: min 4 . 03 . 0bsy 式中: 最小排料口尺寸。 min b mmsy3510035. 0 3.4 偏心距偏心距 偏心距对破碎机生产率和传动功率都有影响。在其它条件相 同的情况下,增大偏心距可使动颚行程增加而提高生产率,但 也因此增加功率消耗。在传统设计中,偏心距是由动颚行程通 过画机构图来初步确定的。在这个破碎机的设计中我们根据 机构图选择了。mm20 3.5 传动角传动角 传动角大小影响着机构的传动效率。在推力板长度一定的情 况下,加大传动角会提高机构的传动效率,但必须要求偏心距 增大才能保证行程的要求,这就导致动颚衬板上部水平行程的 偏大,物料的过粉碎引起排料口的堵塞,使功耗增加。同时,也 将使定颚衬板下部加速磨损。故传动角取: 00 5545 在此设计中我们选择。 0 50 3.6 偏心轴的转速偏心轴的转速 电动机的选择要根据动力源和工作条件，首先要满足的就 是所需功率要求。根据设计目的，复摆鄂式破碎机是为了破碎 中等硬度的各类矿石或岩石。进料块的最大尺寸 750mm，要压 碎这种矿石或岩石，用压力测试机可以测试出来用 3100n.m 的 力可以压碎 750mm 的矿石或岩石。 根据设计生产产量的目的 150300 吨/时，而矿石假比重为 1600kg/m3，所以动鄂的转动周期为 223 转/分。 3.7 生产能力生产能力 影响生产能力的影响有很多，如物料的性质、规格、操作、转速、破碎腔的形状、以及机器 的质量等。所以公式求去的生产能力跟实际情况有误差，但理论的公式能反应很多与实际生产 能力的相互关系。 破碎腔的截面积为： 2 )( )( 2 hese mf y 将和带入得到： y sbe 2 tan y s h tan2 )2( )( 2yy sbs mf 每小时的复摆颚式破碎机的生产能力为：)/( 3 hmvh tan )2(30 yy h sblns v l排料口的长度，m； u物料的松散度，一般去 0.650.75； 所以本设计中)/(300150 3 hmvh 3.8 电动机功率电动机功率与选择与选择 复摆鄂式破碎机的需要的功率与很多因素有关，例如：规n 格（） 、偏心轴转速 、啮角 、动鄂下端水平行程 、偏心lbnas 距 、以及破碎机的物理机械性能、粒度特征、破碎齿板表面r 形状和齿形参数等，都会影响功率消耗。迄今，一些功率计算 公式大多属于经验公式的范畴。 我们用应用最广泛的维雅德公式：式中：vianl max 0114. 0ldna 为鄂式破碎机主电机功率（安装功率）； 为破碎机进料 a nkwl 口长度；为最大给料粒度。cmcm 所以，kwna 6 . 102751200114. 0 jr 中型绕线转子异步电动机主要用于驱动各种不同的机械， 如卷扬机、压缩机、破碎机、球磨机、运输机械和其它设备， 并可供煤矿、机械、工业、发电机及工矿企业原动机之用。所 以非常适合作为破碎机的原动力。 在满足额定功率的情况下还要考虑其它的方面，如果选择 型号的电动机的话，它的额定电压只是，不用升8126jrv380 压，只用接三相电即可，并且转速也符合标准，价格也便宜， 其它的方面也都比较合适所以选用型号的电动机。8126jr 表 1 电动机的参数表 转子最大转矩 型号 额定 功率 （ kw ） 额定 电压 （v） 额定 电流 （a） 额定转速 （r/min） 电压 （v ） 电流 （a ） 额定转矩 价格重量 6125jr1103000289751644378 . 1 74001450 4115jr11030002714652053143 . 2 62001180 8126jr1103802117302442929 . 151001550 8127 jr1103000 2 . 287302502870 . 2 78001620 3.9v 带的传动带的传动 3.9.1v 带的功率带的功率 如果有以上已知条件可知：，转速，从动轴转kwp110min/730 1 rn 每天的工作时间大概为 16h/天查表 2 得；min/225 2 rn 4 . 1 g k 所以kwkwpkp gi 1541104 . 1 表表 2 2 工作情况系数工作情况系数 g k 原 动 机 类类 一天工作时间（h） 工作机 1016101610161016 载荷变 动较大 破碎机（旋转式、鄂式） ； 球磨机；棒磨机；起重机； 挖掘机 1.31.41.51.51.61.7 3.9.2 选普通选普通 v 带型号带型号 根据，查表得出此坐标点位于 e 区，所以，选用 e 型min730,154 1 rnkwpi 带进行计算。 3.9.3 大、小带轮基准直径大、小带轮基准直径 d1、d2 考虑结构紧凑，由表 3 查得，取min/500 2 rd 3.9.4 大轮计算直径大轮计算直径 d1 mmd n n d860.156802. 01500 225 730 1 2 2 1 1 可查表 4 可得，取mmd1600 1 表表 3 3 v v 带带轮最小直径带带轮最小直径)( min mmd 型号oabcdef )( min mmd 71 （63） 100 （90） 140（ 125） 200315500800 表表 4 4 v v 带轮的计算直径带轮的计算直径 计算直径 )( 2 mmd abcde 1500 1600 1800 注：注：优先选择优先选择 可以选择可以选择 3.9.5 验算带速验算带速 sm nd v102.19 100060 730500 100060 11 在范围内，所以合适。sm255 3.9.6 初步选取中心距初步选取中心距 0 a mmdda315050016005 . 15 . 1 210 取，符合mma3150 0 21021 27 . 0ddadd 3.9.7 初算初算 v 带长度带长度 mm a dd ddal 0317.9693 0317.9632976300 31504 5001600 5001600 2 31502 42 2 2 0 2 21 2100 查表 5 可得，取节线长度的 v 带，内周长度mmlp10096mmli10000 表表 5 5 v v 带长度系列带长度系列 节线长度)(mmlp 内周长度)(mmli def 9000907690969119 10000100761009610119 11200112761129611391 3.9.8 实际中心距实际中心距a mm ll aa ip 3198 2 1000010096 3150 2 0 3.9.9 小带轮包角小带轮包角 ，合适 120362.15960 3198 1100 18060180 00 21 1 a dd a 3.9.10 单根单根 v 带所能传递的功率带所能传递的功率 根据和，查表 6 可得， smv/102.19mmd500 2 表表 6 6 v v 带所能传递的功率带所能传递的功率)( 0 kwp 型号 小带轮直径 v 带速度 )( 2 mmd18192021 50025.1125.6226.1826.48 56028.7629.5130.2330.78 63032.1733.1234.0234.74e 71035.2436.3737.4238.32 并按比例计算求得 e 型带kwp62.25 0 考虑传动比的影响，单根 v 带传递功率的增加量。 ) 1 1 ( 10 i w k nkp 传动比，查表 7、8 得，244 . 3 225/730/ 21 nni14 . 1 i k 3 10 8 . 49 w k 则4643 . 4 ) 14 . 1 1 1 (73010 8 . 49 3 0 p 表表 7 7 弯曲影响系数弯曲影响系数 表表 8 8 传动比系数传动比系数 w k i k 带型 b k a b c d e 3 1003 . 1 3 1065 . 2 3 1050 . 7 3 10 6 . 26 3 10 8 . 49 传动比i i k 表表 9 9 小带轮包小带轮包 角系数角系数 k 包角 0 a180170160150140 k 1.000.980.950.920.89 3.9.11 求求 v 带根数带根数 由 l c kkpp p z 00 查表 9、10 可得，95 . 0 k07