毕业论文-出料粉碎圆锥式破碎机机构设计-文档精品

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘 要 圆锥式破碎机的生产效率高， 排料力度小而均匀， 可将矿盐从 350mm 破碎到 10mm 以下的级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。破 碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学 科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正 向大型、高效可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 本文通过对圆锥破碎机的设计同时介绍了破碎机的发展历史、种类、工作原理及其 主要参数。 并详细的分析了破碎机的构成、 以及破碎机的日常维护和基本安全操作规程， 并分析了破碎机的日常检修及其常见故障分析。 关键词关键词：破碎机；圆锥；轴； 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Abstract High efficiency cone crusher, small and uniform intensity discharge can be crushed rock salt from 350mm to 10mm below the level of the particles, into the mill to meet the needs of granularity, a major metal mine concentrator crushing equipment. Development is closely related to the level of the crusher and the progress of human society, and science and technology. With the development of science and technology mutual penetration between the various disciplines, mutual exchanges between various industries, widespread use of the new structure, new materials, new technology, currently crusher forward large, efficient, reliable, energy conservation, energy and automation direction. Based on the cone crusher design also introduces the history, types, working principle and the main parameters of the crusher. And a detailed analysis of the composition of the crusher and crusher routine maintenance and basic safety procedures, routine maintenance and analysis of the crusher and common failure analysis. Keywords: Crusher; Cone; Shaft; 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目目 录录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1.1 研究背景及意义 . 5 1.2 圆锥破碎机的分类 . 5 1.3 国内外圆锥破碎机的发展现状 . 6 第二章 出料粉碎圆锥式破碎机方案设计 9 2.1 现有圆锥破碎机分析 . 9 2.1.1 圆锥破碎机原理分析 . 9 2.1.2 圆锥碎石机性能特点 9 2.1.3 现有圆锥碎石机技术参数 10 2.2 出料粉碎圆锥式破碎机方案设计 10 2.2.1 方案预选 10 2.2.2 方案对比 . 10 2.2.3 方案确定 11 2.3 出料粉碎圆锥式破碎机总体参数选定 12 第三章 主要部件的设计与选定 13 3.1 传动机构设计 . 13 3.1.1 电动机的选择 . 13 3.1.2 传动参数的计算 . 13 3.1.3 V 带传动设计 . 14 3.1.4 圆锥齿轮传动设计 . 15 3.1.5 输入轴的设计 20 3.1.6 轴承及键的选择与校核 . 21 3.2 圆锥破碎机构的设计 22 3.2.1 钳角的设计 22 3.2.2 动锥与定锥锥体的设计 24 3.3 出料口粉碎装置的设计 . 24 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.4 大带轮的设计 . 25 3.5 箱体的设计 . 25 第四章 使用与维护 27 4.1 使用注意事项 . 27 4.2 维护 . 27 4.3 检修 28 4.3.1 经常性检修 . 28 4.3.2 小修 . 28 4.3.3 中修 . 28 4.3.4 大修 . 28 4.3.5 检修注意事项 . 29 参考文献 30 结 论 31 致 谢 32 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 物料破碎是一个历史悠久的话题。 早在 20 世纪 50 年代艾利斯查尔默斯公司就开 始大规模研究破碎工作，60 年代得出具有重大意义的结论。随着研究的深入，人们熟知 了高功率的破碎作业，可以用来改善能源效率和降低生产成本。 随着原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿产品味日趋贫化。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碎和选矿 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 耗是破碎设备研究的主题，“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。 破碎机是用来破碎物料的，使物料的颗粒程度达到所要求的细度。在中国公元前两 千多年就出现了最简单的破碎工具杵臼，后来进一步演化成脚踏锥、蓄力磨、水转连 磨，后来又由于动力机械逐渐完善及推广。 第一代的破碎机械是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相继创造 出来的。1806 年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机；1858 年，美国的布莱克发明了破 碎岩石的颚式破碎机； 1878 年美国发展了具有连续破碎动作的旋回破碎机， 其生产效率 高于作间歇破碎动作的颚式破碎机； 1895 年， 美国的威廉发明能耗较低的冲击式破碎机。 圆锥式破碎机的生产效率高， 排料力度小而均匀， 可将矿盐从 350mm 破碎到 10mm 以下的级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。破 碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学 科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正 向大型、高效可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 1.2 圆锥破碎机的分类 圆锥破碎机按其结构特点分为弹簧圆锥破碎机、 液压圆锥破碎机和离心振动式圆锥 破碎机。 液压圆锥破碎机 弹簧圆锥破碎机 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 其细分类为下表： 1.3 国内外圆锥破碎机的发展现状 圆锥式破碎机诞生于 20 世纪初叶。弹簧式圆锥破碎机是美国密尔沃基城西蒙斯兄 弟二人研制的，故称之为西蒙斯圆锥破碎机。其结构为主轴插入偏心套，用偏心套驱动 动锥衬板， 从而使矿岩在破碎腔内不断地遭到挤压和弯曲而破碎。 破碎效果差， 震动大， 弹簧易损坏。用型螺旋套调整排矿口大小，调整困难，过载保护用弹簧组，可靠性差。 多年来，虽然不 断改进，结果日趋完善，但工作原理和基本构造变化不大。 20 世纪 40 年代末， 美国 Allis Chalmers 公司首先推出底部单缸液压圆锥破碎机， 是 在旋回式破碎机基础上发展起来的圆锥破碎机。该机采用液压技术，实现了液压调整排 矿口和过载保护，简化了破碎机结构，减轻了重量，提高了使用性能。 20 世纪 50-60 年代， 法国 Dragon 公司的子公司 Babbitless 公司和日本神户制钢有限 公司等推出上部单缸、周边单缸液压破碎机。 20 世纪 70-80 年代，美国 Allis Chalmers 公司在底部单缸液压圆锥级的基础上推出 高能液压圆锥机：Nordberg 公司推出旋盘式圆锥破碎机，适用于中硬物料的破碎，其给 料粒度小，偏心距小，破碎力不大。之后，相继又推出超重型短头圆锥破碎机。该机加 圆锥破碎机 弹簧圆锥破碎机 液压圆锥破碎机 离心振动式圆锥破碎机 老式弹簧圆锥破碎机 西蒙斯弹簧圆锥破碎机 旋盘圆锥破碎机 单缸液压圆锥破碎机 多缸液压圆锥破碎机 底部单缸 顶部单缸 固定轴式 活动轴式 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 大了功率，强化了弹簧并采用合金钢机架，但增加了成本。为此，该公司又推出 Omni 型圆锥破碎机。Babbitless 公司推出 BSUF 型超圆锥破碎机，它采用滚动轴承代替偏心 套， 由电动机、 皮带传动动摆， 顶部采用单缸液压缸装置来调整排矿口和实现过载保护， 给料粒度-10mm，产品粒度-6.3mm 占 80%。 20 世纪 90 年代以来，美国 Nordberg 公司推出新一代 HP 系列圆锥破碎机；瑞典 Sbedal 公司推出新的 H 系列圆锥破碎机： 俄罗斯乌拉尔机械研所和米哈诺贝尔研究设计 院开发出新型短发圆锥破碎机。 20 世纪 50 年代初期，国内圆锥破碎机在仿原苏联的 2100 和 1650 弹簧圆锥破碎机 的基础上， 开发的1200 和2200 行弹簧圆锥破碎机。 在 20 世纪70年代开发了 1200、 1750、 2200 多缸液压圆锥破碎机和 1200、1650、2200 底部单缸液压圆锥破碎机。 20世纪 80年代沈阳重型机器厂从美国 Nordberg公司引进西蒙斯和旋盘式圆锥破碎 机设计制造技术，并合作生产该系列圆锥破碎机。 20 世纪 90 年代以来，国内一些矿山、石料加工厂和建设工程先后又引进了 HP 系 列圆锥破碎机、G 型圆锥破碎机和 Omni 型圆锥破碎机，均取得了良好的效果。 2000 年前后， 瑞典 Svedala 集团首先将 H1000 系列 单缸液压圆锥破碎机推市场， 继而又将山特维克 (Sandvik) 公司 H1800 系列 (现改称 CH 系列) 单缸液压圆锥破碎 机投向中国市场， 一时又掀起了单缸液压圆锥破碎机的热潮。 鞍钢集团弓长岭、 大孤山、 胡家庙、 齐大山等铁矿， 以及太钢尖山铁矿选矿厂， 先后引进约几十台 H6800 和 H8800 单缸液压圆锥破碎机；江西铜业德兴铜矿也先后引进了数台 H8000 和 H8800。最新推 出的 H7800 型单缸液压圆锥破碎机于 2006 年首次在洛钼集团选厂使用后，先后也有 几十台在多家大型矿业公司，如重钢太和铁矿、安徽开发矿业、唐钢司家营铁矿和广西 华银铝业等获得成功应用。本钢南芬选厂也采用了 H6800 和 H7800 单缸液压圆锥破 碎机代替原来的国产弹簧圆锥破碎机。 综上所述， 凡是国外先进的圆锥破碎机国内都有引进， 但对广大的中低端用户来说， 弹簧圆锥破碎机仍是产销的主力军。如浙江双金的 SJ 系列、广州华扬的 S 系列、上 海山宝的国产老弹簧机，其产销量远远大于液压圆锥破碎机。例如浙江双金机械集团有 限公司研制的 SJ 系列改进型西蒙斯式圆锥破碎机，仅 2010 年产销就近 500 台。2010 年 11 月在上海举办的宝马展 (Bauma China2010) 也是国内破碎机主要生产厂家的一 次大聚会，参展的破碎机制造企业有近百家，展出的产品从单缸液压到多缸液压，从 H1800 系列到 HP 系列，从老式的弹簧圆锥破碎机到改进型的西蒙斯圆锥破碎机，应 有尽有。据统计，国内生产破碎机的厂家有数百家，仅上海地区就有几十家。由此可见 国内破碎机制造业的兴旺程度以及圆锥破碎机市场的激烈竞争程度。据笔者观察了解， 国内绝大多数破碎机生产厂家都没能加大投入自主研发新产品的力度， 在激烈的市场竞 争中，各制造厂相互仿抄，使得国产圆锥破碎机总体上赶不上国外先进的圆锥破碎机。 在这种情况下，国内有些破碎机厂商，特别是实力较强的民营企业，加大了研发投入， 采用自主研发、厂校合作等方式，在对国外先进产品，如 H1800 系列及 HP 系列消化 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 吸收的基础上，努力开创国产先进的液压圆锥破碎机。武汉科技大学的郎宝贤教授与某 厂合作研制动锥直径为 800、1000 和 1 400 mm 的单缸液压圆锥破碎机，其主要技术 性能与国外先进圆锥破碎机相当，个别地方还有所改进，如 800 单缸液压圆锥破碎机 启动和停车时，机器振动明显好于 GP100 单缸液压圆锥破碎机。国内不少厂家已相继 生产了 HP300 和 HP500 多缸液压圆锥破碎机，还有许多厂家生产了小规格的 H1800 系列单缸液压圆锥破碎机。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二章 出料粉碎圆锥式破碎机方案设计 2.1 现有圆锥破碎机分析 2.1.1圆锥破碎机原理分析 圆锥破碎机工作时，电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、圆锥破碎机传动轴和圆锥 破碎机圆锥部在偏心套的迫动下绕一周固定点作旋摆运动。 从而使破碎圆锥的破碎壁时 而靠近又时而离开固装在调整套上的轧臼壁表面，使矿石在破碎腔内不断受到冲击，挤 压和弯曲作用而实现矿石的破碎。电动机通过伞齿轮驱动偏心套转动，使破碎锥作旋摆 运动。破碎锥时而靠近又时而离开固定锥，完成破碎和排料。支撑套与架体连接处靠弹 簧压紧，当破碎机内落入金属块等不可破碎物体时，弹簧即产生压缩变形，排出异物， 实现保险，防止机器损坏。圆锥式破碎机在不可破异物通过破碎腔或因某种原因机器超 载时，圆锥式破碎机弹簧保险系统实现保险，圆锥式破碎机排矿口增大。异物从圆锥破 碎机破碎腔排出，如异物卡在排矿石可使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排出圆 锥破碎机破碎腔。圆锥破碎机在弹簧的作用下，排矿口自动复位，圆锥式破碎机机器恢 复正常工作。破碎腔表面铺有耐磨高锰钢衬板。排矿口大小采用液压或手动进行调整。 图2.1 圆锥破碎机原理图 2.1.2 圆锥碎石机性能特点 （1）破碎力大、效率高、处理量高、动作成本低、调整方便、实用经济 （2）零件选材与结构设计合理，使用寿命长 （3）破碎产品的粒度均匀，减少了循环负荷 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （4）密封采用润滑脂密封，避免了给水及排水系统堵塞 2.1.3 现有圆锥碎石机技术参数 型 号 破碎头底 部直径 (mm) 最大进料 料度(mm) 出料调整 范围(mm) 破碎产量 (t/h) 电机功 率 (KW) 偏心轴转 速(r/min) 重量(t) 外形尺寸 (mm) PYB600 600 75 12-25 40 30 356 5 2234 1370 1675 PYD600 600 40 2-13 12-23 30 356 5.5 2234 1370 1675 PYB900 900 115 15-50 50-90 55 333 11.2 2692 1640 2350 PYZ900 900 60 5-20 20-65 55 333 11.2 2692 1640 2350 PYD900 900 50 3-13 15-50 55 333 11.3 2692 1640 2350 2.2 出料粉碎圆锥式破碎机方案设计 2.2.1 方案预选 圆锥式破碎机的生产效率高，排料力度小而均匀，但是在有些粉碎作业中，要求出 料有极高的颗粒级别和均匀度。因此本次设计在现有圆锥式破碎机的基础上加以改进， 在出料口增设粉碎装置。即预选的方案有： 方案一：弹簧圆锥式破碎机+出料粉碎装置 方案二：液压圆锥破碎机+出料粉碎装置 上述两种方案不同之处在于圆锥破碎机主体部分形式的区别， 下面将对圆锥破碎机 主体部分形式进行比较以确定最终方案。 2.2.2方案对比 （1）弹簧圆锥破的结构与特点 下图左图所示为弹簧圆锥破碎机的示意图，右图为详细的结构图。我们从简化的示 意图中可以很清晰的看到，弹簧圆锥破主要由上壳体、下壳体、内锥衬板（红色部分）、 外锥衬板（红色部分）、锁紧弹簧、主轴、大小传动齿轮等构成。运行的时候电机带动 小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮带动主轴和动锥旋转，其运转的基本原理和前面第 一节中描述的完全一致。 出料口大小的调整：弹簧圆锥破的上壳-1 部件与上壳-2 部件是罗纹连接的，通过旋 转上壳-1 部件可以调节其上下高度，也就间接的调整了外锥衬板和内锥衬板之间的间 距。上壳-1 部件的调整是用过一个专门的液压缸和棘轮机构完成的（也有用电机带一个 小齿轮调节的方式）。注意：弹簧换锥破开口边的调节必须在停机的状态下完成。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 过铁保护功能：弹簧圆锥破的上壳-2 部件和下壳体之间是通过弹簧和螺栓连接的。 螺栓被拧劲后弹簧受到压缩，这个压缩力使上壳-2 部件和下壳体之间紧固起来。当过硬 物料或者铁块进入破碎腔后，上壳与下壳间产生很大的涨开力，这个力可以将弹簧进一 步压缩，从而使得上壳与下壳撑开，也就使得内外锥衬板的间距变大，将硬物或者铁块 排出。所以弹簧的功能就是保护圆锥破过载，因此称之为弹簧圆锥破碎机。 图 2.2 弹簧圆锥破碎机 （2）液压圆锥破机的结构与特点 液压圆锥破机的结构和弹簧圆锥破基本一致，唯一变化的就是把弹簧改为了液压 缸。从技术角度来讲，这样的改动使得设备的维修、维护、更换耐磨件变得容易和轻松 了很多，也让设备的运行更加的可靠和安全。但是，油缸取代弹簧并没有为圆锥破带来 多大的功能改进。尤其在排料口的调整方式上仍然是罗纹调整，内外圆锥衬板的磨损依 然需要人工补偿，也就是旋转上壳-1 部件来调节。 图 2.3 液压圆锥破机 2.2.3 方案确定 经过上述分析液压圆锥破机的结构就是把弹簧改为了液压缸。 这样的改动使得设备 的维修、 维护、 更换耐磨件变得容易和轻松了很多， 也让设备的运行更加的可靠和安全， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 因此本次设计采用方案二，即在液压圆锥式破碎机的基础上增设出料口粉碎装置。结构 如下图示： 图 2.4 出料粉碎液压圆锥式破机 2.3 出料粉碎圆锥式破碎机总体参数选定 参照上述已有圆锥破碎机，本此设计的出料粉碎圆锥式破碎机的入料粒度为 6080mm，出料粒度为 35mm；选用的电机额定功率为 22KW，满载转速为 1470r/min， 动锥转速为 300r/min。 如上图示，本设计采用电机轴输出一级带传动，带动大带轮上的小锥齿轮，小锥齿 轮再带动大锥齿轮转动，动锥通过螺柱与大锥齿轮连接于一体同步转动；圆锥部位碎料 出料口出装有一粉碎盘，同样粉碎盘也与大锥齿轮连接于一体同步转动，因此该出料粉 碎圆锥式破碎机实现了对物料一次破碎二次粉碎的作用，而使出料粒度可以达到 35mm。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第三章 主要部件的设计与选定 3.1 传动机构设计 3.1.1电动机的选择 电动机的类型：根据工况特点选用三相交流异步电动机（Y 系列） 。 第二章中已有阐述，所需的电机额定功率为 22KW，满载转速为 1470r/min，查机 械设计手册可知电机型号为 Y180L-4，电机详细参数如下表： 电动机型 号 额定功率 (kw) 满载转速 (r/min) 起动转矩/ 额定转矩 最大转矩/ 额定转矩 Y132S-6 3 960 2.0 2.0 3.1.2传动参数的计算 （1）传动比分配 总传动比：9 . 4 300 1470 动锥 总 n n i m 取圆锥齿轮的传动比为2 锥 i则 V 带的传动比45. 2 2 9 . 4 v 锥 总 i i i （2）各轴的转速 n 电机轴的转速：min/1470 0 rnn m 输入轴的转速：min/600 45. 2 1470 0 1 r i n n V 主轴的转速：min/300 2 600 1 2 r i n n 锥 （3）各轴的输入功率 P 电机轴的输入功率：kwpP22 d0 输入轴的转速的输入功率：kwpP12.2196. 022 1d1 主轴的的输入功率：kwpP08.2098. 097. 012.21 2312 （4）各轴的输入转矩 T 电机轴的输入转矩：mN n P T.1439550 0 0 0 输入轴的输入转矩：mN n P T.2 .3369550 1 1 1 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 主轴的输入转矩：mN n P T.4 .6149550 2 2 2 各轴参数表如下： 轴名 功率 P/KW 转矩 T/(N.mm） 转速 n/（r/min） 传动比 i 电机轴 22 143 1470 2.5 输入轴 21.12 336.2 600 主轴 20.08 614.4 300 2 3.1.3 V 带传动设计 设计普通 V 形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度 和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向 （1）选择带的型号： 查表 64 得1.3 A K ， 则计算功率为 A PK P1.3 2228.6kW ca 根据1n、 c P查表和图 68，选取 C 型带。 确定带轮基准直径、验算带速 查资料表 65，66，选取 1 200 d mmd 带速带速验算： d1 1 d200 1470 v15.38/ 60 100060 1000 n m s 介于 525m/s 范围内，故合适 大带轮基准直径 d2=n1/n2 d1=2.45 200=490mm 取标准直径系列 d2=500mm （2）确定带长和中心距 a： 0.7 （d1+d2）a02（d1+d2） 0.7 （200+500）a02（200+500） 490mma01400mm 初定中心距 a0=800 ，则带长为 212 0012 0 2 24 dd ddd La a （dd ） （d d ） =2 800+（200+500）/2+（500-200）2/(4 800)=2727mm 查 62 表，按标准选带的基准长度 Ld=2800mm 实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=800+(2800-2727)/2=836.5mm 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 验算小带轮上的包角 1 1=180-(d2-d1) 57.3/a=159.45 120 小轮包角合适 （3）确定带的根数 由式 11 c L P z PP K K 确定 V 带根数， 查机械设计教材 63 表得 0 P5.85kW，查 67 表得 0 P1.28kW 查机械设计教材 62 表得 L K0.95，K0.95 则 11 c L P z PP K K =28.6/（5.85+1.28） 0.95 0.95= 4.4 故要取 5 根 A 型 V 带 （4）计算轴上压力 由机械设计教材查得 q=0.1kg/m，单根 V 带的初拉力： F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2 =500 28.6/（5 15.38） (2.5/0.95-1)+0.1 15.382N=287.38N 则作用在轴承的压力 FQ， FQ=2ZF0sin1/2=2 5 287.38sin（159.450/2）=1687.45N 3.1.4圆锥齿轮传动设计 （1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （a）选用闭式直齿圆锥齿轮传动 按齿形制199012369/TGB 齿形角 20 顶隙系数 * 0.2c 齿顶高系数 * 1 a h 螺旋角 0 m 轴夹角 90 不变位，齿高用顶隙收缩齿。 （b）根据课本表 10-1，材料选择，小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS， 大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （c）根据课本表 10-8，选择 7 级精度。 （d）传动比 u= 2 z/ 1 z=2 节锥角 57.26/1arctan 1 u 43.6357.2690 2 不产生根切的最小齿数： 3 .15sin/cos2 2 1 * min haZ 选 1 z=20 2 z=u 1 z=20 2=40 （2）按齿面接触疲劳强度设计 公式： 1t d2.92 3 2 1 2 5 . 01u KTZ RR H E （a）试选载荷系数 t K=2 （b）计算小齿轮传递的扭矩 1 T=336.2N m （c）选取齿宽系数 R =0.3 （d）由课本表 10-6 查得材料弹性影响系数 1 2 189.8 E ZMPa （e）由图 10-21d 按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1 600 H MPa 大齿轮的接触疲劳极限 lim2 550 H MPa （f）由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数: 92. 0 1 HN K 96. 0 2 HN K （g）计算接触疲劳许用应力: MPaSKHN H 55260092. 0/ 1lim11 MPaSKHN H 52855096. 0/ 2lim22 （h）试算小齿轮的分度圆直径，代入 H 中的较小值得 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1t d2.92 3 2 1 2 5 . 01u KTZ RR H E =170.9mm （i）计算圆周速度 v 25.145) 3 . 05 . 01 (9 .1705 . 01 11 Rtm ddmm )100060/()( 11 ndv m =（3.14159 145.25 600）/（60 1000）=4.56m/s （j）计算载荷系数 齿轮的使用系数载荷状态轻微震动， 查表 10-2 得 A K=1.5 由图 10-8 查得动载系数 V K=1.1 由表 10-3 查得齿间载荷分配系数 H K= F K=1.0 依据大齿轮两端支承，小齿轮悬臂布置， 查表 10-9 得轴承系数 beH K =1.17 由公式 H K= F K=1.5 beH K =1.5 1.17=1.755 接触强度载荷系数 K= A K V K H K H K=1.5 1.1 1.0 1.755=2.896 （k）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 3 11 / tt KKdd =170.932/896. 2=193.3 mm m= 1 d/ 1 z=193.3/20=9.66mm 取标准值 m = 10 mm （l）计算齿轮的相关参数 1 d=m 1 z=10 20=200 mm 2 d=m 2 z=10 40=400 mm 57.26/1arctan 1 u 2 =90 - 1 =63.43 mm u dR61.223 2 12 200 2 1 22 1 （m）确定并圆整齿宽 : B= R R=0.3 223.61=67mm mmBB70 21 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （3）校核齿根弯曲疲劳强度 （a）确定弯曲强度载荷系数 K= A K V K F K F K=2.06 （b）计算当量齿数 1v z= 1 z/cos 1 =20/cos26.57 =22.36 2v z= 2 z/cos 2 =40/cos63.43 =89.43 （c）查表 10-5 得 1Fa Y=2.91 1Sa Y=1.53 2Fa Y=2.29 2Sa Y=1.71 （d）计算弯曲疲劳许用应力 由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数: 1FN K=0.82 2FN K=0.87 取安全系数: F S=1.4 由图 10-20c 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限: 1FN =500Mpa 2FN =380Mpa 按脉动循环变应力确定许用弯曲应力: MPaSK FFNFNF 85.2924 . 1/50082. 0/ 111 MPaSK FFNFNF 14.2364 . 1/38087. 0/ 222 （e）校核弯曲强度 根据弯曲强度条件公式 F R SaFa F zbm YYKT 22 11 )5 . 01 ( 2 MPa zbm YYKT R SaFa F 203 . 05 . 011070 53. 191. 233620006. 22 )5 . 01 ( 2 2 2 1 22 111 1 =54.47 MPa 1 F MPa zbm YYKT R SaFa F 403 . 05 . 011070 71. 129. 233620006. 22 )5 . 01 ( 2 2 2 2 22 222 2 =15.97 Mpa2 F 满足弯曲强度要求，所选参数合适。 （f）数据整理 名称 符号 公式 直齿圆锥 小齿轮 直齿圆锥 大齿轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 齿数 z z 20 40 模数 m m 10 传动比 i i 2 分度圆锥 度 i arctg 1 1 ， 12 -90 。 57.26 43.63 分度圆直 径 d mzd 200 400 齿顶高 a h mhh aa * 10 10 齿根高 f h mchh af )( * 12 12 齿全高 h fa hhh 22 22 齿顶圆直 径 a d 1 * 11 cos2mhdd aa ， 2 * 22 cos2mhdd aa 217.89 (大端) 408.95 （大端） 齿根圆直 径 f d 1 * 11 cos2mhdd ff 2 * 22 cos2mhdd ff 178.53 389.27 齿距 p mp 31.42 31.42 齿厚 s 2 m s 15.7 15.7 齿槽宽 e 2 m e 15.7 15.7 顶隙 c mcc * 2 2 锥距 R 2 2 2 1 2 1 ddR 223.61 223.61 齿顶角 a 21fa ， 12fa 072. 3 072. 3 齿根角 f Rharctg fff 21 072. 3 072. 3 齿顶圆锥 角 a 111aa ， 222aa 642.29 502.66 齿根圆锥 角 f 111ff ， 222ff 498.23 358.60 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 当量齿数 v z coszzv 22.36 89.43 齿宽 b Rb R 67 67 3.1.5 输入轴的设计 （1）轴 1 的转速和功率转矩： kwP12.21 1 ，min/600 1 rn ，mmNT2 .336 1 （2）求作用在锥齿轮上的力 因为锥齿的 dm1=200mm，节锥角 1=26.57 ，则： 周向分力为：Ft=2T2/ dm1=2 336.2/0.2=3362N 垂直于分度圆圆锥母线分力为：F= Fttg=3362 tg20 =1223.7N 径向分力为：Fr1= Fcos1=1094.5N 轴向分力为 Fa1= Fsin1=547.3N 法向载荷为 Fn= Ft/cos=3577.8N，如图： 图 3.1 输入轴 （3）初步确定轴的最小直径 先按式 3 P dC n 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据 机械设计-表 15-3，取112C ，于是得： mm P Cd7 .36 600 12.21 112 n 3 3 2 2 该处开有键槽且工作中震动较大故轴径适当加大选mmd50 1 ，且这是安装大带轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 的直径。 轴的结构设计： 为了满足带轮的轴向定位，-轴段右端要有一轴肩，故取-段直径为 d-=60mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=60mm，带轮与轴配合的 毂孔长度 L1=80mm，为了保证轴端挡圈只压在带轮上不压在轴端面上，取 L-=78mm。 初步选定滚动轴承，因轴承同时受径向力，根据 d-=60mm，取用 30312 型号单列 圆锥滚子轴承，其尺寸为 d D T=60mm 130mm 32.25mm，则有 d-=d-=60mm， L=32.25mm，轴承中间处用轴肩定位，这段取直径 d-=72mm。 设装齿轮处轴段的直径为 d-=25mm，此轴段应短于轮宽，取 L-=36mm。 取轴承端盖总宽为 20mm，外端面与半联轴器右端面间距离为 20mm，故取 L-=40mm。 结合变速箱结构，取 L-=60mm。 轴上零件的周向定位：齿轮、带轮与轴的周向定位均用平键联接。按 d-=30mm 查得平键截面 b h=8mm 7mm，键槽用铣刀加工，长 20mm，同时为了保证齿轮与轴配 合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为 H6/n5；同样，带轮与轴的连接，用平 键为 5 4 30，带轮与轴的配合为 H6/k5，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证 的，选轴的直径尺寸公差为 H6/js5。 求轴上的载荷：先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承支点的位置时， 从查得 a=13.8mm，因此作出简支梁的轴支承夸距：为 L=86.9mm。由上可知 B 截面为 危险截面。将 B 面的个数列于下表： 载荷 水平面 垂直面 支反力 FNH1=340.43N FNH2=1049.86N FNV1=117.71N FNV2=363.01N 弯矩 MH=29821.72Nmm MV1=10311.444Nmm 总弯矩 M=31554.09Nmm 扭矩 T2=54.16Nm 按弯扭合成应力教核轴的强度：由上表的数值，取 =0.6，轴的计算应力为： Pa W TM ca M2 .96 )( 2 1 2 因为轴的材料前以选定为 45 钢，由表查得其-1=110Mpa，故安全。 3.1.6轴承及键的选择与校核 （1）轴承的选择与校核 （a）按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 承组合方式。轴承类型选为圆锥滚子轴承，轴承的预期寿命取为：Lh29200h 由上面的计算结果有轴承受的径向力为 Fr1=340.43N，轴向力为 Fa1=159.90N， （b）初步选择滚动轴承型号为 30312，其基本额定动载荷为 Cr=51.8KN，基本额定 静载荷为 C0r=63.8KN。 （c）径向当量动载荷NFFF NVNHr 43.3406 .1871 .543 22 2 1 2 11 NFFF NVNHr 8 .20552 .6711 .1943 22 2 2 2 22 动载荷为 arr YFFP4 . 0，查得6 . 1Y，则有 NP r 012.39290.1596 . 143.3404 . 0 h r r h L P C n L104 .53 012.392 51800 96060 10 60 10 6 3 10 66 满足要求。 （2）键的选择与校核 （a）选择键联接的类型和尺寸 大带轮处选用单圆头平键，尺寸为mmmmmmlhb90914 圆锥齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为mmmmmmlhb70914。 （b）校核键联接的强度 键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为 MPa P 120 键的工作长度mm b ll83 2 14 90 2 1 ，mmll63 2 PP MPa dlk T 5 .72 508395 . 0 3362002102 1 3 1 1 ，合适 PP MPa dlk T 3 .62 506395 . 0 332002102 2 3 1 2 ，合适 3.2 圆锥破碎机构的设计 3.2.1 钳角的设计 圆锥式破碎机动锥与定锥间的夹角称为钳角。如图，减小钳角，可使破碎机的生 产能力增加，但会导致粉碎的减小，相反，增大钳角，虽可增加破碎比，但会降低生产 能力，同时落在颚腔中的物料不易夹牢，有被推出机外的危险。因此，钳角应有一定的 范围。钳角的大小可以通过物料的受力分析来确定。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 设夹在颚腔中的球形物料质量为 G， 颚板同物料接触处， 颚板对物料的作用力为P1 和P2均与颚板垂直。由这两个力所引起的摩擦力为fP 1 和fP 2 ，其方向向下 0X 0s i nc o s 2 21 fP PP 0Y 0s i nc o s 221 fPfPfP 将第一式乘以摩擦系数f之后，与第二式相加，消去P1，得 0sin)1 (cos 2 2 ff 或 f f tg 2 1 2 因摩擦系数f与摩擦角的关系为 tg f 则 2 1 2 2 tg tg tg tg 为了使破碎机工作可靠，必须令 2 即钳角应小于物料与颚板之间的摩擦角的 2 倍 一般摩擦系数f=0.20.3，则钳角的最大值为 22 33 ，实际上，当破碎机喂料 粒度相差太大时，虽然2，仍有可能产生物料被挤出情况。这是由于大块物料在两 个小块之间，这时物料的钳角必然大于两倍物料之间的摩擦角。所以该钳角取 20 。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 3.2 钳角示意图 3.2.2 动锥与定锥锥体的设计 破碎机的破碎部件是外颚和内颚。 外颚直接承受物料的破碎力， 要求有足够的强度。 因此，外颚应用优质钢铸成。 颚板用于直接破碎物料，为了避免磨损，提高颚板使用寿命，在颚板和颚板腔两侧 都镶有衬板。衬板用耐磨材料做成，一般小型的用白口铸铁，大型的用高锰钢制成。所 有衬板均用埋头螺栓固定，报废后可以随时拆换。为了使衬板各受力均匀，常在衬板和 颚板之间垫以塑性衬垫，如铅板、铝板、锌合金板、低碳钢板或灌注水泥砂浆，以保证 衬板与颚板紧密结合。 衬板的表面通常铸成波浪形或三角形，安装时两衬板的齿峰和齿谷正好凹凸相对。 这样的衬板对物料不仅施予挤压作用，还兼施弯曲和劈裂作用。使物料易于破碎。衬板 的齿峰角 一般为 90 120 ，粗碎时宜采用波浪形表面，夹角 取大些。齿距 t 的大 小取决于物料粒度，通常 t 接近于破碎粒度。齿高 h 和齿距之比一般取 1/21/3。 对衬板各部位的磨损是不均匀的，通常下部磨损较快，为了延长其使用寿命，常做 成上下对称的，待下部磨损后调换使用，大型圆锥式破碎机是用几块拼成的，各块间均 可互换，这不仅节省材料，而且给安装和运输带来方便。 3.3 出料口粉碎装置的设计 出料口粉碎装置采用锤式粉碎机结构，如图 3.5 所示，在圆锥破碎装置出料口位置 装有粉碎锤，粉碎锤分动锤与定锤，动锤与大圆锥齿轮固定于一体，定锤固定于箱体内 壁。从圆锥破碎装置初步破碎的物料落入破碎锤，在破碎锤的撞击、挤压等作用下物料 再次得到粉碎，其中动粉碎锤结构如图 3.3 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 3.3 出料口动粉碎锤 3.4 大带轮的设计 由于大带轮基准直径 d=500mm， d300,有 5 根 V 带， 所以采用轮辐式， 采用 HT200 铸造成型。带轮的结构如图 3.4 所示。 图 3.4 大带轮的结构 3.5 箱体的设计 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 一台机器的总重量当中，机座和箱体等零部件的重量占很大的比例。同时在很大程 度上影响着机器的工作精度以及抗振性能。所以，正确合理的选择机座和箱体的材料， 并且正确合理的选择其结构形式和尺寸，是减小机器质量、节约金属材料。提高工作精 度等重要途径。 由于箱体结构尺寸比较大，且工作中震动较大，采用铸造方法制造箱体。 图 3.5 出料口圆锥破碎机总体结构图 机盖和机座的结构基本相同，上面开有进料口，两侧壁也开有检修门，上面开有一 门，打击板就是从这里进入，靠装置(2)和螺栓固定。所有村板用螺栓连接在箱体上。箱 体结构如图 3.5 所以。 原版文档，无删