机械毕业设计（论文）-1500×2000复摆颚式破碎机设计（全套图纸） .pdf

洛阳理工学院毕业设计（论文） i 15002000 复摆颚式破碎机 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 工业部门对破碎机的需求进一步增长，研究复摆颚式破碎机具有很重要的意义。 本毕业设计主要是为满足生产需求：进料口尺寸：15002000 ；出料口尺寸： 300500 ；进料块最大尺寸：1350 ；产量：480t/h 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，颚板、齿板磨损的分析，各种工作参数的选 择，工作机构的优化。重点研究传动的设计和系统的优化。 关键词：复摆颚式破碎机，传动，颚板，磨损 全套图纸，加 153893706 洛阳理工学院毕业设计（论文） ii 15002000 jaw- fashioned crushe abstract the domestic use jaw type breaker type are very many , but common traditional duplicate pendulum jaw- fashioned crushe. the duplicate pendulum jaw type breaker appearance had more than 140 years history , and consummates and the improvement unceasingly after the people long- term practice,its structure pattern and the organization parameter are day by day reasonable, the structure simple, the manufacture is easy, the work reliably, the service convenient, therefore in profession use and so on the metallurgy, mine, building materials, chemical industry, coal is extremely widespread. along with the modernized development, various industry sector further grows to the broken crushed stone demand, studies the duplicate pendulum jaw- fashioned crushe to have the very vital significance. this graduation project mainly is for meets the production need: feed head size: 15002000 ; discharge hole size: 300500 ; feeding block greatest size: 1350 ; output: 480 t/h . mainly studies the duplicate pendulum jaw- fashioned crushe the movement analysis, v belt choice, the analysis which the jaw- fashioned crushe, the toothed rack wears, each kind of operational parameter choice, operating mechanism optimization. key research transmission design and system optimization. key words: jaw- fashioned crushe , transmission , jaw plate，abrasion 洛阳理工学院毕业设计（论文） iii 目 录 前 言 1 第 1 章 概述 2 1.1 破碎机械的概念 . 2 1.2 颚式破碎机的应用 . 2 1.3 复摆颚式破碎机 . 3 1.3.1 基本结构 . 3 1.3.2 工作原理 . 4 1.4 复摆颚式破碎机的特点 . 5 1.5 复摆颚式破碎机的现状与发展前景 7 第 2 章 结构参数的选择与计算 11 2.1 结构参数的选择 11 2.1.1 主要参数 11 2.1.2 钳角 . 11 2.1.3 动颚水平行程s与偏心轴的偏心距r 11 2.1.4 传动角 12 2.1.5 破碎腔形状 . 12 2.2 主要参数的设定 . 13 2.2.1 偏心轴的转速 . 13 2.2.2 破碎力的计算 . 14 2.2.3 生产能力 . 15 2.2.4 功率 16 2.3 电动机的选择. 16 第 3 章 主要零部件的结构分析 . 18 3.1 动颚 18 3.2 齿板 18 3.3 肘板 19 3.4 调整装置 19 第 4 章 传动 v 带的设计 20 洛阳理工学院毕业设计（论文） iv 4.1 工作条件 20 4.1.1 计算功率 . 20 4.1.2 选 v 带型号 20 4.2 求小、大带轮的基准直径 . 20 4.3 确定中心距a和 v 带长度 d l 21 4.4 校核小带轮包角 . 21 4.5 确定 v 带的根数 21 4.6 计算单根带的拉力 0 f . 22 4.7 计算对轴的压力 . 23 4.8 带轮的结构设计 . 23 第 5 章 颚式破碎机的结构设计 . 24 5.1 偏心轴的设计. 24 5.1.1 轴颈的确定 . 24 5.1.2 偏心轴强度计算 . 24 5.2 飞轮的设计 26 5.3 推力板的设计与计算 . 28 第 6 章 颚式破碎机的安装 . 29 6.1 颚式破碎机的安装 . 29 6.1.1 安装技术要求 . 29 6.1.2 安装基本方法 . 29 6.2 颚式破碎机的试运转 . 29 6.2.1 空载试运转 . 30 6.2.2 负荷试运转 . 30 结 论 31 谢 辞 32 参考文献 33 外文资料翻译 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 1 前 言 在基本建设工程中，需要大量的，各种不同粒径的砂、石作为生产之 用。自第一台颚式破碎机问世以来，至今已有 140 余年的历史。在此过程 中，其结构得到不断的完善，而颚式破碎机的结构简单，安全可靠，石料 可供破碎机来进行加工，来满足工程的需要。因此，在生产中广泛的引用。 而工程上引用最广泛的是复摆颚式破碎机，国产的颚式破碎机数量最多的 也是复摆颚式破碎机。 破碎机是将开采的天然的石料按一定的尺寸进行破碎加工的机械。自 第一台破碎机的出现，生产效率加快，既能满足安全条件，又能适应生产， 大大加快了生产。 复摆颚式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、试用维修方便等优 点，所以在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。80 年代 以来，我国对复摆颚式破碎机的研究和产品开发取得了较大的发展。在充 分吸收外国产品特点的基础上，结合国情研制开发了许多新型、高效的设 备。上海建设路桥机械设备有限公司率先对复摆颚式破碎机进行了重大改 进，即通过降低动颚的悬挂高度，改善动颚的运动轨迹，减小破碎腔的啮 角，增大破碎比，增大了动颚的水平行程，提高生产能力等，大大改善了 机器性能，完成了产品的更新换代。 近年来，随着露天开采比重的增加和大型挖掘机、大型自卸汽车的采 用，露天矿运往破碎车间的矿石粒度达 1.5m2m。同时被开采的矿石的 品位日益降低，要保持原有的生产量就必须大大增加开采量和破碎量，因 此就使破碎机朝着大型、高生产率的方向发展。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：15002000 ；出 料口尺寸：150300 ；进料块最大尺寸：1350 ；产量：450480t/h 的 要求来满足生产的需要。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 2 第 1 章 概述 1.1 破碎机械的概念 破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料的内聚力，使之破碎成 小块物料的设备。 破碎机所施加的机械力，可以使挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、 冲击力等。在一般的机械中大多是两种或者两种以上的机械力的综合，对 于坚硬的物料，适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械；对于脆性和塑 性的物料，适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械；对于粘性和韧性物料， 适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。 在矿山工程和建设上，破碎机械多用来破碎爆破开采的天然石料，使 这成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成 品需要经过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加 工操作。 通常的破碎过程，有粗碎、中碎、细碎三种，其入料粒度和出料粒度， 如表 1- 1 所示。其采用的破碎机相应的有粗碎机、中碎机、细碎机三种。 表 1-1 物料粗碎、中碎、细碎的划分（） 类别 入料粒度 出料粒度 粗碎 300900 100350 中碎 100350 20100 细碎 50100 515 制备水泥、石灰时，细碎后的物料，还需要进一步粉磨成粉末。按照 粉磨程度可分为粗磨、细磨、超细磨三种。所采用的粉磨机相应的有粗磨 机、细磨机、超细磨机三种。 在加工过程中，破碎机的效率要比粉磨机的效率高的多，先破碎再粉 磨，能显著的提高加工效率，也降低电能消耗。 1.2 颚式破碎机的应用 破碎机是将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的机械。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 3 颚式破碎机是有美国人 e. w. blake 发明的。自第一台破碎机的出现，生 产效率快，既满足安全条件，又能适应生产，大大加快了生产。 由于颚式破碎机结构简单、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。颚式破 碎机主要用来破碎应力不超过 200mpa 的脆性物料。如铁矿石、金矿石、钼 矿石、铜矿石、石灰石和白云石等。在建材工业中它主要用来破碎石灰石、 水泥熟料、石膏、砂岩等。 在粗碎作业，颚式破碎机主要与旋回破碎机竞争。若能满足产量要求， 一般以选择颚式破碎机为宜；当产量较大时，再考虑选旋回破碎机。在中、 细碎方面，对于产量较小的情况多数是选择颚式破碎机。 1.3 复摆颚式破碎机 1.3.1 基本结构 复摆颚式破碎机的主体机构由机架、偏心轴、动颚板、定颚板、肘板 共五个机构组成。另有其他辅助零件，如固定齿板、衬板、挡罩、垫片、 滑块、推力板、止动螺钉、锁紧装置等。结构示意图如图 1-1 图 1-1 复摆颚式破碎机结构示意图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 4 1.3.2 工作原理 带轮与偏心轴固联成一整体，它是运动和动力输入构件，即原动件， 其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴绕轴线转动时，驱使输出构件动颚 做平面复杂运动，从而将矿石压碎。 颚式破碎机的工作原理如图 1-2 所示，其由动颚板、定颚板、偏心轴 及推力板组成。动颚板上部与偏心轴相连，下部由推力板支撑。偏心轴转 动时，动颚板不仅对定颚板作往复摆动，同时还沿定颚板有很大幅度的上 下运动。动颚板上各点的运动 轨迹如图 1-3 所示。动颚板上部的运动轨迹接近圆形，越向下水平运 动幅度越小，运动轨迹也越呈椭圆形。 推力板 动 鄂 板 偏 心 轴 定 鄂 板 图 1-2 复摆颚式破碎机结构图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 图 1-3 复摆颚式破碎机运动轨迹示意图 1.4 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的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、维修方便在物料粉碎行业 广泛应用。 复摆颚式破碎机的动颚，是直接悬挂在偏心轴上的，是曲柄连杆机构， 没有单独的连杆。由于动颚是由偏心轴的偏心直接带动，所以活动颚板可 同时做垂直和水平的复杂摆动，颚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，动颚的水平行程则 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，动颚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。 复摆颚式破碎机和简摆颚式破碎机相比较，复摆颚式破碎机的机器重 量较轻，结构简单（少了一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承） ，生 产效率较高（比同规格的简摆颚式破碎机生产效率高 20%30%）等优点。 但复摆颚式破碎机的颚板垂直行程大，石料对颚板的磨削作用严重，磨削 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 较快，且能量消耗也大，工作时易产生较多的粉尘。 在工程上应用较为广泛的是复摆颚式破碎机。国产的颚式破碎机数量 最多的也是复摆颚式破碎机。复摆颚式破碎机主要由机架、颚板、侧护板、 主轴、飞轮、肘板和调整机构等组成。 机架即机座，实际上是个上下开口的四方斗，主要用作支承偏心轴和 承受破碎物料的反作用力，因此要求具有足够强度，一般采用铸钢整体铸 造，规格小的可用优质铸铁代替。大型破碎机的机架由分段铸成后再用螺 栓装配在一起，铸造工艺较为复杂。自制的小型颚式破碎机可用 4050 毫米厚的钢板焊成，但其钢度不如铸钢好。 颚板包括活动颚板和固定颚板，各与颚床组成活动颚和固定颚。颚板 用楔形铁块和螺栓固定在颚床表面，保护颚床不受磨损。固定颚的颚床就 是机架，活动颚的颚床悬挂在偏心轴上，由于它直接承受对石料的挤压作 用力，所以必需有足够的强度和刚度活动颚床一般用铸铁或铸钢制造。颚 板直接和石块接触，除承受挤压和冲击力外，尚与石块强烈摩擦，因此要 求用高强度且耐磨的材料制造。常用的是铸锰钢颚板，其铸钢含锰量为 1214%左右。若条件受限制时，可用白口铸铁代替，但容易磨损和折断， 使用寿命不长。为了有效地破碎石料，颚板表面常铸成波浪形和牙形，其 齿峰角度一般为 90110，齿高和齿距视出料粒度和产量要求而定。 齿形高齿距小，则出料粒度小，产量低，动力消耗大。一般齿高和齿距之 比为 1/21/3 之间。由于复摆式的特点造成颚板底部比上部磨损快，所以 颚板往往做成上下对称形状，以便磨损后能倒置安装，延长使用寿命。 颚式破碎机的优点是生产率高，结构简单可靠，破碎比较大（i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。因此工程中普遍采用它来破碎各种硬度 92500 公斤/厘米 2 以下）的石料，常作粗碎和中碎设备。一般用于破碎极限抗压强度不才 超过 2000 公斤/厘米 2 的石料时效果较好。其缺点是不宜破碎片状石料， 工作间歇、有空转冲程，需要很大的摆动体，增加非生产能量的消耗，破 碎可塑性和潮湿的物料时，容易堵塞出料口。由于工作时产生很大的惯性 力，机体摆动大，工作不平稳，冲击，振动及噪音较大。因此须安装在比 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 机器自重大五倍以上的混凝图基础上，并须采取隔振措施。大型破碎机还 应安装在埋设于基础上的刚梁上。 颚式破碎机的最大装料块度应比装料口宽度小 1520%，即给料的最 大石块不应超过装料口的 0.85 倍。 当用颚式破碎机破碎坚硬而光滑的大砾 石时，砾石容易从装料口反跳出来，故破碎天然砾石的生产率不及破碎来 才块石的生产率高。 使用颚式破碎机时，必须注意由于机器是在工作条件恶劣情况下运转 的，除了必须严守操作规程和维修保养制度外，还必须及时发现并修复被 磨损的零部件，这是提高机器作业的重要措施。 1.5 复摆颚式破碎机的现状与发展前景 颚式破碎机是由美国人布雷克发明的。 自第一台颚式破碎机问世以来， 至今已有 140 余年的历史。在此过程中，其结构得到不断地完善。由于颚 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。为了改善颚式破碎 机性能和提高工作效率，国内外曾研制过各种异型颚式破碎机。早年，德 国和前苏联都曾研制过液压驱动的颚式破碎机。其特点是提高动颚摆动次 数借以增加产量，同时能实现液压调整排料口、液压过载保护以及能负荷 启动。原西德制造过冲击式颚式破碎机，而原苏联也制造了振动颚式破碎 机（也叫惯性颚式破碎机） 。它们都靠动颚振动冲击破碎物料，借以提高破 碎机性能。前者国内曾经试制过，由于某些原因没能继续研制。原东德曾 制造过一种简摆双腔颚式破碎机，美国生产过复摆双腔颚式破碎机。国内 北京某设计院以及湖南某大学都曾与工厂合作研制了双腔颚式破碎机。其 特点是使间歇工作变成连续工作，借以提高破碎机工作效率。 安徽某设计院曾发明一种双腔双动颚复摆颚式破碎机。它除了提高工 作效率，同时又能降低破碎机负荷，使机重减轻很多。原苏联早年曾制造 一种双动颚颚式破碎机。国内辽宁某学院与矿山合作开发了双动颚颚式破 碎机。这种破碎机就是将原来两个破碎机去掉前墙对置后而成。为了两动 颚同步运转，在偏心轴一端增设一对开式齿轮。由于它的结构太复杂，近 年又研制一种单轴倒悬挂的双动颚破碎机。国内上海某学院曾研制过此种 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 颚式破碎机。这两种破碎机的特点，其动颚同步运转，使破碎机强制排料。 这样，靠提高转数增加破碎机产量同时由于物料与动颚没有相对运动，减 少衬板磨损延长使用寿命。近来又研制了单动颚倒悬挂颚式破碎机。 早年，美国、英国、德国相继生产了 kun-kan 简摆颚式破碎机。该机 特点是，动颚悬挂高度很高并且前倾。连杆下行为工作行程、主轴承为半 圆滑动颚轴承。山东招远黄金机械厂曾引进了这种破碎机，并在此基础上 研制了 34 颚式破碎机。 国外制造过一种肘板向上放置的颚式破碎机。国内有几家设计院和制 造厂生产了这种破碎机。它的特点是靠增大传动角改善动颚运动特性，提 高破碎机性能。在国内该机有叫负支承、上斜式、上推式和上置式破碎机。 笔者认为叫大传动角（包括倾斜式）破碎机更合适。 美国鹰破碎机公司制造一种倾斜式颚式破碎机。 其传动角大约 70 度以 上。它的最大特点是低矮，最适于井下或移动式破碎机上工作。北京矿冶 研究总院与某厂合作生产了几个规格的这种破碎机， 其中最大为 9001200 颚式破碎机。 国内山西某煤矿引进德国 wb8/26 颚式破碎机。 该机置于皮带机上方， 借助曲柄连杆机构驱动动颚压碎煤块。实践证明使用效果较好。 以上各项异型破碎机的研制都取得了一定的效果并对国内破碎机行业 的发展起到了一定的推动和促进作用。但是，都没能得到大面积推广使用。 国内绝大多数制造厂生产的和现场使用的都还是传统复摆颚式破碎机。就 近两年国外机械设备展览会上展出的颚式破碎机来看，也都是传统颚式破 碎机，没有异型颚式破碎机出现。 国内各厂家所制造的颚式破碎机技术水平相差很悬殊，有少数厂家的 产品基本接近世界先进水平，而大多数厂家的产品与世界先进水平相比差 距较大。 综上所述，改善国内颚式破碎机落后的状况，全面提高颚式破碎机技 术水平，赶上世界先进水平，创造世界品牌的颚式破碎机是当务之急。 保证颚式破碎机最佳性能的根本因素是动颚有最佳的运动特性。这个 特性又是借助机构优化设计所得到的。因此，颚式破碎机机构优化设计是 保证破碎机有最佳性能的根本方法。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 上海建设路桥机械设备有限公司（简称上建）开发了颚式破碎机 cad 软件，借助其中机构优化设计模块对各种规格的破碎机进行优化设计，得 到了最佳的动颚运动特性。实践结果表明，破碎机性能有显著提高。该厂 山宝牌颚式破碎机销往欧美各大洲以及东南亚各国，产品基本上达到世界 先进水平。目前，计算机在国内各厂家已基本普及，但颚式破碎机机构优 化设计尚未得到广泛应用。我相信，在上建实践结果的拉动下，各厂家会 积极采用破碎机机构优化设计的好办法。 国内颚式破碎机的机重普遍高于国外同规格的破碎机。减轻机重也是 一个重要课题。颚式破碎机机架占整机重量很大比例（铸造机架占 50%、 焊接机架占 30%） 。国外颚式破碎机都是焊接机架，甚至动颚也采用焊接结 构。国内前几年掀起一股用铸造机架代替焊接机架的势头，这无疑是一种 倒退行为。此外，铸钢是一种高能耗的工艺过程，从节约能源的角度也应 大力发展焊接机架。颚式破碎机采用焊接机架才是长远发展的正确方向。 另外，机架结构设计不合理也是使机重增加的重要原因。机架结构设计首 先应以受力为依据，在满足强度、刚度的条件下，力求减轻重量。 动颚也是破碎机重量较大的零件，而且结构复杂，动颚结构设计也应 以动颚受力为依据，在满足强度、刚度要求的条件下，尽量减轻重量。根 据动颚受力分析可知，最大破碎力作用在动颚轴承偏上处，由此往上（头 部）受力越来越小。 动颚的加强筋布置方式，也应按上述受力要求设计。已有的颚式破碎 机加强筋横向厚度从上到下厚度一样。为符合受力条件，又满足重量轻的 要求，可采用变厚度加强筋。即靠上部（头部）的加强筋厚度应小，越往 下厚度越大。就是说，改原来矩形加强筋为梯形加强筋，这样会减轻动颚 重量又保证有足够的强度。动颚两轴承之间部位的壁厚可适度减薄，借以 减轻重量。 此外，应加强机架、动颚有限元件的研究，进行机架、动颚有限元件 优化设计，达到机架、动颚重量轻又有高度的可靠性。其它，还有破碎腔、 破碎机动力平衡等等都可以借助计算机进行优化设计。总之，应采用现代 的设计方法代替原有的常规设计方法。 再者，由于焊接、铸造、热处理工艺等因素也都会对破碎机产生影响。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 所以，我们应提高设计制造工艺等综合水平以及采用液压调整排料口和液 压保险，逐步使国产颚式破碎机达到世界一流水平。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 第 2 章 结构参数的选择与计算 2.1 结构参数的选择 2.1.1 主要参数 根据毕业设计的要求，已知条件如下： 进料口尺寸： 15002000 出料口尺寸： 300500 最大进料粒度： 1350 产量： 450480 t/h 2.1.2 钳角 破碎机的活动鄂板与固定鄂板间的夹角 成为钳角。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 （2.1） 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值的 65%， 即： =221865 . 0 max 在本设计中我选择钳角为22 。 2.1.3 动颚水平行程 s与偏心轴的偏心距 r 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，并且没得到完全的破碎，破碎不充分达不到要求。实 际上，动颚行程常根据经验数据来确定。通常，对于大型颚式破碎机： s=2545 ；中小型破碎机： s=1215 。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 在本设计中我们选择s=30 。 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 破碎机的设计中我根据机构图选择r=mm20。 2.1.4 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。因此传动角取: 00 5545= 在此设计中我们选择 0 50=。 2.1.5 破碎腔形状 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 2-1 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，水平线表示物料在陆续 向下运动时所占据的位置。 (a) (b) 图 2-1 破碎腔形状示意图 （a）直线型破碎腔： （b）曲线型破碎腔 由图 2-1（a）可以看出，在直线型破碎腔钟，各连续的水平面间形成 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 的梯形断面的体积向下依次递减。物料间的空隙也逐渐减小，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 在排矿口附近就容易发生堵塞现象，这是造成机器过载和衬板下端磨损的 主要原因。 图 2-1（b）表示曲线型破碎腔，它是将固定颚衬板改成曲形，曲线是 按破碎腔的钳角从上向下逐渐减小的原则设计。在曲线型破碎腔中，各连 续的水平面间形成的梯形断面的体积， 从破碎腔的中部往下是逐渐增加的， 因此物料间的空隙增大，有利于排料。 在本设计中，我们选择直线型破碎腔。 2.2 主要参数的设定 2.2.1 偏心轴的转速 对于颚式破碎机，动颚的摆动次数是由偏心轴的转速来决定的。在一 定范围内，偏心轴转速的增加，破碎机的生产能力相应的增加。 为了求得偏心轴的转速，可做如下假说： 1由于颚身较长摆动幅度不 大，因此假定动颚作平移运动，钳角不变； 2动颚离开固定颚时，已破 碎的物料呈梯形断面的棱柱体靠自重自由落下。 图 2-2 颚式破碎机物料梯形截面棱柱体 由图 2-2 知，为了不妨碍物料排出，物料棱柱体落下时必须满足的条 件为：活动颚板在离开的时间 t内，破碎物料必须落下的高度为h；当偏心 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 轴转动一圈时，活动颚摆动两次。 设 n为动颚每分钟摆动的次数，则动颚一此单向摆动的时间为： nn t 3060 2 1 = （2.2） 式中 t动颚一次单向被动的时间， s； n动颚每分钟的摆动次数，min/r。 棱柱体在其自重作用下自由地通过排矿口的时间: 由于 2 1 2 1 gth =,则： g h t 2 1 = （2.3） 令tt = 1 ，则可以求得理论上生产能力最高的动颚的摆动次数为： g h n 230 = （2.4） 式中 h 破碎物料落下的高度， m ： g 重力加速度， 2 / sm。 由图 2- 2 可知： tan s h = （2.5） 式中 s动颚下端的行程， m 。 把h值代入式（2.4）中，简化得： s n tan 5 . 66= 代入参数得min/211rn =。 2.2.2 破碎力的计算 由于破碎力的计算与许多因素有关，因此，用理论公式求得的破碎力 与实际相差较大，因此多用实验分析的方法求破碎力。 根据复摆颚式破碎机的实验综合分析后，求得最大破碎力为： hlkf 20 = max (2.6) 式中 物料抗压强度，amp h 破碎腔有效高度， mm 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 l破碎腔的有效宽度， mm k 物料填充系数，.3024. 0=k 已知： mmh2000= mml2000= 取 24. 0=k 由表 2-1，可取mpa100= 代入数据得，knf480024 . 0 20002000 20 100 max = 当计算破碎机零件时，考虑冲击载荷的影响，应将 max f增大%50，因 此，破碎机的计算破碎力为： knfjs72005 . 14800= 表 2-1 物料的强度 物 料 抗压强度（mpa） 石英 274304 石灰石（密） 98147 石灰石（疏） 19.658.8 砂岩（最硬） 14.719.6 砂岩（硬） 9.814.7 砂岩（中硬） 5.889.8 砂岩（不硬） 3.925.88 2.2.3 生产能力 颚式破碎机的生产能力是指在单位时间内能破碎物料的数量，也称为 产量或生产率。颚式破碎机的生产能力是以动颚摆动一次，从破碎腔中排 出一个松散的棱柱体的物料为计算依据。 由图 2- 2，动颚摆动一次，排出的棱柱体断面积为： a sse h see f tan2 2 2 )( + = + = (2.7) 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 棱柱体的长度即为破碎腔的长度 l,因此棱柱体的体积为： tan2 )2(sels lfv + = (2.8) 动颚每分钟摆动 n次，则破碎机的生产能力为： nflq60= 式中 q破碎机的生产能力，ht /； 破碎物料的密度， 3 /mt。 代入参数得 htq/483= 表 2-2 物料的密度 物料名称 物料的密度 （ 3 /mt） 物料名称 物料的密度 （ 3 /mt） 大块石灰石 1.62 石膏 1.31.4 中小块石灰石 1.21.5 含石英的矿石 1.6 立窑熟料 1.21.4 铁矿石 2.12.4 回转窑熟料 1.45 生料 1.1 干粘土 1.6 水泥 1.4 干矿渣 0.9 原煤 0.85 2.2.4 功率 复摆鄂式破碎机的需要的功率n与很多因素有关， 例如： 规格 （lb） 、 偏心轴转速 n、啮角 a、动鄂下端水平行程 s、偏心距 r 、以及破碎机的物 理机械性能、粒度特征、破碎齿板表面形状和齿形参数等，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()vianl 公式： max 0114 . 0 ldna= (2.9) 式中： a n 为鄂式破碎机主电机功率（安装功率）kw； l为破碎机进 料口长度 cm；为最大给料粒度 cm。 所以，kwna 8 . 3071352000114 . 0 = 2.3 电动机的选择 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 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 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。 在满足额定功率的条件下，还要考虑其它方面的因素。选用 jr148- 6 型号的电动机。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 第 3 章 主要零部件的结构分析 3.1 动颚 动颚是破碎机重要件之一，也是一个结构较复杂的零件。如果说破碎 机机构优化设计师保证破碎机性能优越的最根本因素，那么最合理的动颚 结构式保证破碎机性能优越的充分条件。 经长期运转实践，发现动颚是在其下部肘座偏上处，即在- 截面附 近产生裂纹。根据动颚受力分析可知，动颚上最大作用力位于- 截面附 近，而且从直观可知，此截面面积又比较小，因此产生较大的作用力，致 使在此损坏（图 3- 1） 。 图 3-1 破碎机动颚示意图 颚式破碎机动颚结构形状和尺寸，主要取决于两个因素：其一是动颚 受力；其二是动颚的制造工艺和外观。前者是保证动颚强度和刚度的最根 本依据，在满足此要求的基础上，动颚质量越小，特别是其回转中心离重 心越近越好。同时还要考虑工艺性以及外观等。 3.2 齿板 齿板也叫衬板，是破碎机中直接与矿石解除的零件，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，特别对后三项影响较明显。 齿板承受很大的冲击挤压力，因此磨损的非常厉害，为延长它的使用 寿命，可以从两方面来研究；一是从材质上找到高耐磨性能材料；二是合 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 理确定齿板的结构形状和几何尺寸。 现有的颚式破碎机上所使用的齿板，一般是采用 zgmn13。其特点是： 在冲击载荷作用下，具有表面硬化性，行程既硬又耐磨表面，同时仍能保 持其内层金属原有的韧性，因此它是破碎机上用得最普遍的材料。 齿板横断面结构形状有两种：平滑表面和齿形表面。大型颚式破碎机 都是采用圆弧齿。 3.3 肘板 破碎机肘板有三个作用：一是传递动力；二是当非破碎物进入破碎腔 时，肘板可先行折断，从而保护机器其他零部件，因此它是破碎机保险件； 三是更换不同长度的肘板，可调整排料口大小。 肘头与肘垫的结构形式，一般有两种：滚动型和滑动型。 3.4 调整装置 调整装置供调整破碎机排料口大小用。随着衬板的不断磨损，排料口 尺寸也不断地变大，而产品粒度也随之变粗。为了保证产品粒度的要求， 必须利用调整装置，定期地调整排料口尺寸。此外，当要求得到不同粒度 产品时，也需要调整排料口大小。现有颚式破碎机的调整装置主要有：垫 片调整装置、楔块调整装置。本设计中我选用楔块调整装置。 楔块调整装置是借助后肘板座与机架后壁之间的两个垂直放置的楔块 作相对运动，来实现破碎机排料口的调整。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 第 4 章 传动 v 带的设计 4.1 工作条件 颚式破碎机主要是用来破碎矿石，承受很大的冲击载荷，载荷变动很 大，两班制工作。 由已知条 件知：kwp310=,转速min/983 1 rn =，从动 轴 的转 度 为 min/211 2 rn =，每天的工作时间大概为 16h。 表 4-1 工作情况系数 工 作 机 原 动 机 载荷性质 机器举例 一天工作时间 10 1016 16 10 1016 16 载荷变动很大 破碎机（旋转式、颚 式等） ；球磨机；棒 磨机；起重机；挖掘 机；橡胶辊压机 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 4.1.1 计算功率 查表 4- 1 得4 . 1= a k kwkwpkp ac 4343104 . 1= 4.1.2 选 v 带型号 根据kwpc434=，min/983 1 rn =，查出此标点位于 25n 窄 v 带(有效宽 度制)区域内。所以选用 25n 窄 v 带(有效宽度制)。 4.2 求小、大带轮的基准直径 考虑结构紧凑，取小带轮直径400 1 = d d。 验算带速 v sm nd v d / 6 . 20 1000601000600 11 = 983400 = = 满足要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 计算从动轮直径 2d d 5 . 1863400 211 983 1 2 1 2 = dd d n n d 选标准直径1800 2 = d d，对带速 2 n 影响不大。 4.3 确定中心距a和 v 带长度 d l 由)(7 . 0 21dd dd+ 0 a )(2 21dd dd+，初步选取中心距4400 0 =a。 则所需要的基准带长 0 l () () () () mm a dd ddal dd dd 36.12365 36.11134548800 44004 4001800 1800400 2 44002 42 2 2 0 2 12 2100 = += += += 查表，取带的基准长度12700= d l。 计算实际中心距 mm ll aa ip 5 . 4567 2 1236512700 4400 2 0 = += += 确定中心距的调整范围 4544.5 a5116 4.4 校核小带轮包角 oooo 120 4 . 162 3 . 57 5 . 4567 1400 180 3 . 57180 00 12 1 = = a dd a dd ，合用 4.5 确定 v 带的根数 由公式知 () l c kkpp p z 00 + = 由表 4-2，查得，mmdd400 1 =，min/950 1 rn =及min/1000 2 rn =时 单根 v 带的额定功率分别为kw76.49和kw52.51,则min/983rn =时额 定功率可用线性插值法求出。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 22 kwp912.50)950983( 9501000 76.4952.51 76.49 0 = += 由表 4-2 查得，kwp75 . 4 0 = 查表 4-3 得，95 . 0 = k 查表 4-4 得，10 . 1 = l k,则 () 76 . 7 10 . 1 95 . 0 75 . 4 912.50 434 = + =z 取8=z 表 4-2 25n、25j 型窄 v 带的额定功率 1 n - 1 min/ r mmdd/ 1 i 400 425 1.953.38 3.39 以上 1 p 0 p 950 49.76 54.52 4.49 4.75 1000 51.52 56.41 4.72 5.00 表 4-3 小带轮包角修正系数 包角/ 180 170 160 150 140 k 1.00 0.98 0.95 0.92 0.89 表 4-4 带长修正系数 l k (有效宽度制窄 v 带) mmle/ 带 型 25n、25j 12060 1.09 12700 1.10 4.6 计算单根带的拉力 0 f 由公式 2 0 1 5 . 2 500qv vz p k f c + = 查表 4-5，得mkgq/57 . 0 =，因此 洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 nqv vz p k f c 7 . 2192 6 . 2057 . 0 6 . 208 434 1 95 . 0 5 . 2 5001 5 . 2 500 22 0 =+ =+ = 4.7 计算对轴的压力 nzfq o 4 . 42847 2 4 . 162 sin8 7 . 21922 2 sin2 1 0 = 4.8 带轮的结构设计 图 4-1 小带轮结构图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 24 第 5 章 颚式破碎机的结构设计 5.1 偏心轴的设计 5.1.1 轴颈的确定 颚式破碎机用于原矿的粗碎作业，由于该机偏心轴上的密封套等存在 一些结构缺陷，致使偏心轴、密封套、飞轮经常出现磨损，而且修复周期 长，影响生产的正常进行，机器运转时，两飞轮之间会产生较大的破坏力， 因此应该尽量减少应力集中对偏心轴的影响，因此可以加大过滤圆角。 按下式确定动颚轴颈 3 n )3933( p d= （5.1） 式中 p 破碎机电动机功率，wk； n偏心轴每分钟转速，min/ r。 由已知条件知：min/211,310rnkwp=代入公式（5.1）得， mm p d444 211 10310 39 n 39 3 3 3 = = 取mmd460=。 5.1.2 偏心轴强度计算 鉴于皮带拉力，飞轮与皮带轮的重量相对破碎力在偏心轴的分力来说 其值甚小，为了方便起见可略去不计，这样，偏心轴的受力、扭矩、弯矩 及当量弯矩就可按照图 5- 1 所示进行分析计算。 求支承的反作用力 knkn f r3600 2 7200 2 max = 求弯矩 mnmnrlmw=1791000 5 . 4973600 1 求扭矩 洛阳理工学院毕业设计（论文） 25 mnmn n p t= 9 . 14010 211 310 1055 . 9 1055 . 9 33 当量弯矩 mnmntmm w =+=+= 7 . 1791019) 9 . 140106 . 0(1791000)( 2222 校核轴径 mmmm m d b 377 3551 . 0 10 7 . 1791019 1 . 0 3 3 3 1 = = 460 求许用弯曲应力w 1 nk b w 1 1 = 式中 1 为弯曲疲劳极限，材质为 40gr，经高频淬火加调质处理后 其 1 =1100mpa n安全系数，取 n=1.8； 表面质量系数 取 =0.91.8=1.62； b 受弯矩作用时的绝对尺寸系数，查表得54 . 0 = b ； k 受弯矩作用时的有效应力集中系数，查表得69 . 1 = k 所以有 mpa w 33.316 69 . 1 8 . 1 54 . 0 62 . 1 1100 1 = = 求断面系数 w 333 9551095460 3232 mmdw= 危险截面的弯矩应力 mpampa w m w 5 . 187 9551095 10 7 . 1791019 3 = =mpa33.316 即 w mpa w 33.316 1 = 因此，由上可得偏心轴的设计符合强度要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 26 图 5-1 偏心轴的受力计算 5.2 飞轮的设计 颚式破碎机是间断工作的机器，因此必然会引起阻力的变化，使其电 动机的负荷不均，形成机械速率的波动，为了降低电动机的额定功率，并 且使机械速率不致波动太大，因此在偏心轴上装有飞轮。飞轮在空行程中 储存能量，在工作行程中则释放能量，这样就可以使电动机的负荷均匀。 设动颚在孔行程和部分无载荷的工作行程时间 1 t 秒内的功率消耗为 1 n 千瓦，动颚在工作行程的破碎时间 2 t 秒内的功率消耗为 2 n 千瓦，电动机 的功率为 n 千瓦，并且 1 n n 2 n 。 动颚在 1 t 秒时间内， 1 n n 的情况下， 多余的功率使飞轮的能量增加。 如果空运阶段开始时，飞轮的角速度等于 min ，在空运阶段结束时，飞轮 的角速度增为 max 。在有载荷运转 n 2 n 的情况下，飞轮就输出能量。飞 轮的角速度就由 max 降为 min 。 由此，可得能量平衡方程式： )(2/102102 minmax111 +=jtppt 或 0 2 111 102102jtppt+= （5-2） 1791000mn 14010.9mn 1791019.7mn 洛阳理工学院毕业设计（论文） 27 式中 j 飞轮的转动惯量， 2 mkg ； 飞轮的平均速度， 2 minmax + =； 0 速度不均匀系数， 2 minmax