商丘工学院，圆锥式破碎机设计【含CAD图纸、说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共54页)
编号：19493251
类型：共享资源
大小：3.98MB
格式：ZIP
上传时间：2019-05-25
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
含CAD图纸、说明书
商丘工学院
圆锥式破碎机设计【含CAD图纸、说明书】
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
商 丘 工学院2015-JXLW专业代码-编号 本科毕业论文（设计） 圆锥式破碎机设计 学 院小三号黑体居中（下同）专 业学 号学生姓名指导教师提交日期年 月 日诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业论文（设计）作者签名：年月日摘 要随着国家经济建设的快速发展,将对矿藏资源需求量更高、更好，国家有限的资源量将无法满足更多的需求，单缸液压圆锥破碎机不仅要具有高效性、环保性，更要具有复合性。通常使用的破碎机在工作时只能粗略的对矿石进行破碎，很多还需要二次破碎，仍无法满足生产生活需要，为此就不得不改变物料的破碎方式，物料的破碎效率，物料破碎的安全性环保性等多方面问题，为解决此问题在老师的指导下我设计这台液压圆锥破碎机，它可以有效的解决上述问题。圆锥式破碎机是在的作用下对物料进行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比较均匀。本文主要是对圆锥式破碎机进行机械结构设计和分析。电机带动破碎机的小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮组件（大齿轮、大齿轮架、偏心钢套）带动偏心套组件（偏心缸套、偏心铜套）和主轴组件（主轴、内锥、内锥衬板）以理论垂直线为中心，在铜衬套内公转，主轴组件在偏心铜套内以主轴的中心线可以实现自转。关键词：圆锥式破碎机，破碎机设计，破碎，带传动IIIAbstractWith the rapid development of national economic construction, the demand for mineral resources will be higher, better, the countrys limited resources will be unable to meet the needs of more single-cylinder hydraulic cone crusher not only efficient, environmental protection, and more to have a complex nature. Commonly used crusher at work only rough ore crushing, secondary crushing many needs still can not meet the production needs of life, for this will have to change the way the broken material, material crushing efficiency, crushing the material the multifaceted problems of safety and environmental protection, etc., in order to resolve this issue in the teachers guidance I designed this hydraulic cone crusher, it can effectively solve the above problems.Cone Crusher is under the effect of the material for split pieces, the crushed material is discharged directly, and therefore more uniform crushing particle size. This article is a cone crusher for mechanical design and analysis. Crusher motor driven pinion, pinion driven large gear, large gear assembly (large gears, gear racks, eccentric steel sleeve) driven eccentric sleeve assembly (eccentric cylinder, eccentric copper sets) and spindle assembly (spindle, the inner cone inner cone lining) theoretical vertical line as the center, in a copper liner revolution, an eccentric spindle assembly in a copper jacket with a center line of the spindle rotation can be achieved.Key Words：cone crusher, crusher design, crusher, belt drive目 录第1章绪论11.1 引言11.2 发展历史21.3 破碎机的分类及工作原理详解31.4 工作原理51.5 发展历史61.6 国内圆锥式破碎机的主要厂家61.7 国外圆锥式破碎机的主要厂家71.8 圆锥式破碎机的发展现状及趋势81.9 技术优势8第2章 破碎机的工作原理和构造102.1 圆锥破碎机的类型102.2结构特点10第3章破碎机主要零部件的设计153.1圆锥破碎机的类型153.2圆锥破碎机的工作原理153.3破碎机主要执行机构参数的计算163.3.1啮角的确定163.3.2给矿粒度和转子直径163.4圆锥破碎机的运动学173.5 圆锥破碎机的动力学213.5.1破碎锥的惯性力和惯性力矩213.5.2偏心轴套的惯性力263.6偏心部分的运动状态27第4章 破碎机的传动设计选择314.1 生产能力314.2 电动机功率314.3 锥齿轮的主要参数选择324.4锥齿轮的材料364.5 锥齿轮的强度计算374.5.1 单位齿长圆周力374.5.2 齿轮弯曲强度374.5.3 轮齿接触强度384.6 轴的材料和热处理方式的分析394.7 轴的结构设计394.8轴上零件的周向定位404.9轴的校核404.10轴的结构图434.11 键联接设计434.12 滚动轴承设计444.13 密封和润滑的设计44结束语46参考文献47致谢48第1 章绪论第1章绪论1.1 引言矿山机械是技术含量和集成化很高的装备，新设备的开发中不断将人类在各领域成果融合进来，随着材料科学、制造工艺、信息技术、计算机技术的进步，每一轮产品都有新的技术注入，零部件的更新周期越来越短、新设备换代越来越快，尤其是大型矿山机械的开发，无成熟的经验可借鉴，而又不允许设计中出现任何失误，因此必须借助多学科技术的融合，提高设计效率和设计质量，提升企业自主创新能力和市场竞争力。矿山机械和计算机技术、网络技术综合的基础上形成了数字化发展趋势。根据国家重点支持能源、交通和原材料等基础工业发展的产业政策，矿山机械作为这些基础工业的支柱应优先得到国家的重点支持，以得到进一步发展和提高，为煤炭、金属和非金属矿山的开发提供更多的具有国际先进水平的优质、高效破碎机、磨粉机、制砂机设备，满足国民经济发展对能源和原材料的需要。矿山机械主要包括破碎机、制砂机和磨粉机，破碎机是整个矿石破碎工艺中最主要的环节，也是衡量矿山机械制造业实力的重要标志。现有的产业化破碎机按结构形式可分为颚式破碎机、颚辊破碎机、振动颚式破碎机、振动式破碎机、立轴破碎机、回转式破碎机、高压辊式破碎机、圆锥碎机、冲击式破碎机、齿辊式破碎机等多类。为了分离、筛选有用矿物，矿石、物料的破碎成为许多行业，如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷及筑路等行业生产中不可缺少的工艺过程。现在广泛使用的颚式破碎机、反击式破碎机虽然结构简单，价格低廉，但是存在非连续性破碎、效率低下、破碎比小、颚板或衬板磨损不均匀且磨损过快等缺点。国内许多矿厂相继引进了国外先进的液压圆锥破碎机，特别是单缸液压圆锥破碎机，如日本栗本铁公所制造的顶部单缸液压圆锥破碎机，美国AC公司、Nordberg公司的底部单缸液压圆锥破碎机。如图1所示，这类破碎机采用了先进的液压技术，实现了液压保护和液压调整排料口，简化了破碎机结构，减轻了重量，并且易于实现破碎机的自动控制，单缸液压圆锥破碎机正在逐步取代弹簧式圆锥破碎机。圆锥破碎机系列产品具有先进的结构设计、优秀的破碎能力、极佳的可靠性和低廉的生产运行成本等特点。单缸液压圆锥破碎机适用于冶金、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。圆锥破碎机破碎比大、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。具有先进的结构设计、优秀的破碎能力、极佳的可靠性和低廉的生产运行成本等特点。单缸液压圆锥破碎机通过单个液压缸升降动锥，实现了排矿口调整、清腔、过铁和过载保护等多种功能；配置电子智能排矿口控制系统，实现了更多生产过程控制和作业优化功能。单缸液压圆锥式破碎机可广泛应用于各黑色、有色、非金属矿山及砂石料等工业领域。 随着国家经济建设的快速发展,将对矿藏资源需求量更高、更好，国家有限的资源量将无法满足更多的需求，单缸液压圆锥破碎机不仅要具有高效性、环保性，更要具有复合性。通常使用的破碎机在工作时只能粗略的对矿石进行破碎，很多还需要二次破碎，仍无法满足生产生活需要，为此就不得不改变物料的破碎方式，物料的破碎效率，物料破碎的安全性环保性等多方面问题，为解决此问题在老师的指导下我设计这台单缸液压圆锥破碎机，它可以有效的解决上述问题。1.2 发展历史圆锥破碎机的问世比辊式破碎机晚一百多年，比旋回破碎机晚二十多年。 当圆锥破碎机尚未问世之前，二十世纪初期氢氧法已有很大发展，它要求提供比旋回破碎机和颚式破碎机可供给的更细产品，在此情况下，除采用辊式破碎机作中、细碎设备外，也有采用粗碎旋回破碎机做细碎设备，例如1931年兴建的Brow-Hell Improvement公司破碎厂就采用过一台48英寸旋回破碎机做粗碎，4台7英寸的粗碎旋回做中碎，4台NO6和12台NO4粗碎旋回作细碎机使用，显然，这是没有办法的办法，这就迫使人们研制高效细碎破碎机。 1927年，缓倾斜锥面的圆锥破碎机（以后简称缓锥圆锥破碎机）证实用于工业上。这类圆锥破碎机有西蒙式标准和短头的圆锥破碎和球面圆锥破碎机，它们的特点是动锥呈缓倾斜，有弹簧过载保护装置。 不久，陡倾斜的压缩圆锥破碎机也相继问世，开始这种破碎机叫压缩旋回破碎机，实质上这种破碎机是在旋回破碎机的基础上改进而成，用于中碎和细碎之间的破碎机，它的外形和结构与短轴旋回破碎机基本相同，具有锥面很陡，排矿口小，主轴短，冲程大，速度快。 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,如粗碎圆锥式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。到了50年代末，各国制造的圆锥破碎机开始广泛采用液压技术，使圆锥破碎机得到进一步改进，此时缓圆锥破碎机在保持原有弹簧过载保护装置和缓锥面的基础上，采用了液压或气压、调节排矿口装置，液压过载保护装置和液压锁紧装置。 与此同时，陡锥圆锥破碎机在保留原有很陡的动锥面的情况下，也采用液压技术，按其液压设置地点的不同，又可分为底部液压支撑式或顶部液压吊挂式圆锥破碎机。由于排矿口的调节和过载保护装置均采用统一液压系统，结构简单，操作运转可靠。 70年代，圆锥破碎机，在两个方面取得进展，一是3050毫米的大型圆锥破碎机问世，二是能生产特细物料的陡锥和缓锥圆锥破碎机问世。后者具有新型的破碎腔结构，主轴短，能获得4目的物料特点。 圆锥破碎机由以上两种主要不同型式，尚衍生其它一些型式，如无齿轮转动的多缸液压破碎机，多缸破碎机实际上只用于锁紧装置，不能与底部单缸液压破碎机和顶部单缸液压破碎机相提并论。在以往分类或叫法上有按液压与弹簧来划分，有的按保准、中型、短头，球面来划分，有的靠底部单缸液压支撑，顶部单缸液压吊挂来划分，有的按单缸多缸来划分有的按陡锥和缓锥（有的称平锥）来划分等。 1.3 破碎机的分类及工作原理详解专业的矿山机械行业用的碎石机可分为：鄂式破碎机，锤式破碎机，复合式破碎机，破碎机，冲击式破碎机，石头破碎机，反击式破碎机等。1、鄂式破碎机：颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简便、运营费用经济等特点。 2、锤式破碎机：（环锤式破碎机）简称：锤破，主要适用于破碎各种脆性材料的矿物。被破碎物料为煤、盐、白亚、石膏、明矾、砖、瓦、石灰石等。3、反击式破碎机：简称反击破，适用于破碎中硬物料，如水泥厂的石灰石破碎，具有生产能力大，出料粒度小的优点。4、复合式破碎机：简称（复合破）适用于建材、矿业、冶金、化工工业破碎石灰石、熟料、煤及其它矿石。特点：生产能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，运转平稳；维护方便。 5、破碎机：对辊破碎机（破碎机,对破碎机）供选矿、化学、水泥、建筑材料等工业部门中碎和细碎各种中等硬度以下的矿石和岩石之用。6、冲击式破碎机：又称制砂机，广泛适用于各种岩石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、铁矿石、混凝土骨料等多种硬、脆物料的中碎、细碎（制砂粒）。HX系列冲击式破碎机（制砂机）对建筑用砂、筑路用砂石优为适宜。7、破碎块料所用的方法破碎块料所用的方法（见图）有：压碎。将块料置于两个平面之间,施加压力,块料因应力超过其抗压强度而破碎。此法适用于破碎坚硬的物料。劈裂。块料受带有尖棱的工作面的挤压，因挤压力作用面上的拉应力超过大块物料抗拉强度而被劈裂。脆性物料的抗拉强度比抗压强度小得多，故宜采用劈裂。折断。使块料受到弯曲，因弯曲应力超过物料的抗弯强度而破碎。在多数情况下，块料的破碎是上述各种方法综合作用的结果，仅有主次之分。在生产中可根据物料的性质（主要是硬度及韧度）来选择破碎的方法。图1-1a破碎方法图1-1b破碎方法9、破碎过程的能耗分析破碎过程消耗大量的机械能。大部分能量消耗在物料的变形和裂缝的形成，仅一小部分用于形成固体自由表面。1867年，雷廷格尔 (P.R.vonRittinger)提出“面积说”，认为：“破碎过程的功耗与破碎过程中物料新生成的表面积成正比。”1874年基尔皮乔夫 (.)、1885年基克（F.Kick）提出“体积说”，认为“破碎时的功耗与被破碎物料的体积或重量成正比”,适用于粗碎作业。1950年邦德(F.C.Bond)和王仁东提出了“裂缝说”,认为：“破碎过程功耗与物料在破碎过程中所形成的裂缝长度成正比”，成为现在广泛应用的破碎“第三理论”，适用于中、细碎作业。 矿石和物料的破碎难易度,取决于其物理-机械性质和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二： 可碎性系数法 同一破碎机在同样条件下破碎不同矿石时处理能力之比。可碎性系数为破碎机在同样条件下破碎待定矿石的处理能力和破碎机破碎中硬矿石的处理能力的比值,通常以石灰石作为标准中硬矿石,其可碎性系数为1。 功指数法 用双摆锤式冲击试验机测定矿石或物料的冲击破碎功指数，并用功指数大小表示其可碎性。 破碎机的效率通常用比功耗表示，即破碎一吨矿石功耗的大小(kWh)。把粒度上限为9001200mm颗粒群破碎到粒度上限为25mm颗粒群的比功耗约为1.53kWh。通常选矿厂破碎作业 (包括筛分和运输)的能量消耗约占选矿厂总能量消耗的10左右。输入破碎机的能量消耗于发生声、热、破碎机零件和部件的磨损、机械传动系统的摩擦损失、电气损失和使矿石产生微裂缝及形成新表面等方面。除最后两项为有用功外，其他都属于能量的无益损耗。60年代中期以来正研究新的破碎方法，如热电、激光、高速气流、减压等。1.4 工作原理圆锥式破碎机的生产至今已有百年的历史,由于其生产能力要比鄂式破碎机高34倍,所以是大型矿山和其他工业部门粗碎各种坚硬物料的典型设备。相对颚式破碎机而言,圆锥式破碎机的优点是:破碎过程是沿着圆环形的破碎腔连续进行的,因此生产能力较大,单位电耗较低,工作较平稳,适于破碎片状物料,破碎产品的力度比较均匀2,可广泛用于粗碎、中碎各种硬度的矿石。但是其缺点在于:结构复杂,价格较高;检修比较困难,修理费用较高;机身较高,使厂房、基础建设的费用增加。圆锥式破碎机主要是由机架、活动圆锥、固定圆锥、主轴、大小伞轮和偏心套筒等组成1。其工作原理(如图1所示)是利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动,对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用,粗碎各种硬度的矿石或岩石的大型破碎机械。装有破碎锥的主轴的上端支承在横梁中部的衬套内,其下端则置于轴套的偏心孔中。轴套转动时,破碎锥绕机器中心线作偏心旋回运动。它的破碎动作是连续进行的,故工作效率高于颚式破碎机。圆锥式破碎机的规格各国的表示方式都不一样,我国则是以给料口宽度/排料口宽度表示。图1-2圆锥式破碎机的工作原理图1.5 发展历史圆锥式破碎机在破碎机家族处于显赫地位,也是出现较早的粗碎设备。第一个圆锥式破碎机专利由美国人CharlesBrown申请于1878年,1881年美国盖茨铁工厂制成第一台圆锥式破碎机。1953年美国Allis-Chalmers公司推出液压圆锥式破碎机。70年代末期,美国Rex-nord公司推出超重型圆锥式破碎机。80年代,瑞典Mor-gards hammer公司推出新型顶部单缸液压圆锥式破碎机。从20世纪50年代开始,我国仿制和自行设计了一些规格的圆锥式破碎机,但其生产使用效果却很不理想。直到20世纪70年代末期,我国圆锥式破碎机的设计水平才接近了国际上70年代先进水平。但是,近10多年来,我国圆锥式破碎机的产销量很少,发展较慢,与国外的品牌存在着不小的差距。1.6 国内圆锥式破碎机的主要厂家沈阳北方重工集团(以下称沈重)是我国圆锥式破碎机的主要生产厂家,该集团于一九八六年从美国富乐公司(FULLER)引进了TRAYLOR圆锥式破碎机的设计制造技术,其中包括54-74、54-84、60-89、60-110和72-93英寸五个规格,主要作为大型露天矿山和选矿厂的粗碎设备。相关数据见表2-1及2-2。表1-1PXF型圆锥式破碎机技术性能和参数型号规格给料口尺寸/mm排料口尺寸/mm最大给料尺寸/mm生产能力/(t/h)主电动机型号功率/kw转速/(r/min)电压/VPXF5475137215211501740YR400-12/11804004906000PXF5484137220311502500YR500-12/11805004906000PXF6089152417813003000YR118/46-125004906000PXF60110152417813004000YR400-12355*24906000PXF7293182917815502620YR500-12/17305002956000*沈重提供生产能力以矿石松散密度1. 6t/m3为依据。表1-2PXF型圆锥式破碎机主要零部件重量(沈重)型号规格机器总重/t主要部件重量/kg传动部下机架部下机架护板部偏心套部破碎圆锥部中机架部上机架部中机架衬板部横梁部PXF5475247298036890672074004659025341452602426025830PXF54843003490457601200099655469042000602502221530960PXF60893694720534309790120207255049770723503009040040PXF6011059392001223701525023010123365656401020004393049000PXF7293485659074800119387795949003246512367050000460101.7 国外圆锥式破碎机的主要厂家国外的圆锥式破碎机著名厂家主要有美卓矿机、斯维达拉公司、山特维克以及富勒史密斯等。以美卓矿机为例,其旗下的SUPERIOR圆锥式破碎机是矿山和石料行业全球公认技术领先的圆锥式破碎机著名品牌。该公司最早生产的圆锥式破碎机品牌是1878年的CRUSHER SUPERIORITY,而目前的版本已经是SUPERIORMK。相关性能见表1-3。表1-3 SUPERIORMKGYRATORY圆锥式破碎机参数规格型号生产能力/(t/h)主电动机功率/kw转速/(r/min)42-651635-232037560054-752555-338545060060-894100-555060060060-1105575-76057505141.8 圆锥式破碎机的发展现状及趋势为了分离、筛选有用矿物，矿石、物料的破碎成为许多行业，如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷及筑路等行业生产中不可缺少的工艺过程。现在广泛使用的颚式破碎机、反击式破碎机虽然结构简单，价格低廉，但是存在非连续性破碎、效率低下、破碎比小、颚板或衬板磨损不均匀且磨损过快等缺点。国内许多矿厂相继引进先进的液压圆锥破碎机，特别是单缸液压圆锥破碎机。技研发专家分析：这类单缸液压圆锥破碎机采用了先进的液压技术，实现了液压保护和液压调整排料口，简化了破碎机结构，减轻了重量，并且易于实现破碎机的自动控制，单缸液压圆锥破碎机正在逐步取代弹簧式圆锥破碎机。黎明重工科技就是专业的单缸液压圆锥破碎机生产专家，其效率高、产出的石子的质量好、运行稳定、还具有多点分体的液压润滑控制系统，可确保该机轴承润滑的双重保护以及过载保护。随着时代的进步和发展，单缸液压圆锥破碎机使用需求量在加大!黎明重工集粉碎设备-破碎机和磨粉机系列于一体，为客户提供全面的配套设备，配置更高效，使用更方便。2012年，黎明重工将紧密围绕“虔诚精细、严密和谐的理念，从新产品研发和推广、售后服务体系健全和优化全面服务于客户。1.9 技术优势1、破碎比大、生产效率高 将更高的转速与冲程结合，使SMH破碎机的额定功率和通过能力大大提高，提高了破碎比和生产效率。该液压圆锥破碎机将破碎冲程、破碎速度以及破碎腔形状的完美组合设计，比老式弹簧圆锥破的产量高35%60%。 2、易损件消耗少、运行成本低 结果合理，破碎原理及技术参数先进，运转可靠，运行成本低；破碎机的所有部件均有耐磨保护，将维修费用降低到最低限度，一般使用寿命可提高30%以上。 3、层压破碎、成品粒形优异 通过采用粒间层压原理设计的特殊破碎腔及与之相匹配的转速，取代传统的单颗粒破碎原理，实现对物料的选择性破碎，显著提高了产品细料比例和立方体含量，极大程度上减少了针片状物料。 4、液压保护及液压清腔、自动化程度高、减少停机时间 液压调节排料口和过载保护使破碎机运转水平得到很大提高，使维修更简单、操作更方便、停机时间更短；SMH系列圆锥破碎机双向过铁释放液压缸能够让铁块通过破碎腔，该机在发生过铁及瞬时闷车的情况下，能液压起顶，自动排料，大大降低了原弹簧圆锥破碎机需停机进行人工排料的烦恼，而许多其它厂家的破碎机却会因过铁卡死而停机。 5、稀有润滑、可靠先进、提高使用寿命 独特的稀油润滑系统设计，大大提高了设备使用寿命。高性能非接触式迷宫密封件无磨损，提高了阻挡粉尘的可靠性，从根本上消除了原弹簧圆锥破碎机油水混合等常见故障。 6、多种破碎腔型、应用灵活、适应性强 SMH圆锥破碎机只须更换定锥衬板、动锥衬板，破碎腔形可从标准超粗腔型到短头超细腔型任意变换，适应大范围产品粒度要求。 7、维修简便、操作使用方便 SMH圆锥破碎机所有零件都可以从顶部或侧面拆装和维护，动锥和定锥拆装方便，无需拆装机架、紧固螺栓，因而SMH圆锥破碎机日常更换衬板更便捷。利用液压马达，使破碎机生产效率最佳。 8、它提供更高的生产能力、最佳的产品粒形，而且易于自动控制，具有最大可靠性和灵活性，真正为用户创造更多价值。45第2章破碎机的工作原理和构造第2章 破碎机的工作原理和构造2.1 圆锥破碎机的类型圆锥破碎机按用途分可分为二种，分别是粗碎的圆锥式破碎机（又叫旋回式破碎机）和中细碎的圆锥式破碎机（又叫菌形圆锥式破碎机）。图2-1。按结构分可分为悬挂式和托轴式二种，都采用动锥支承方式。图2-1旋回破碎机示意图1-动锥；2-定锥2.2结构特点各部件均用铸钢制造，动锥与不动锥的工作面镶以锰钢衬板，以保护圆锥不受磨损，衬板磨损后可以更换，更换时，衬板与锥面间灌入熔化的铅使它们之间紧密粘合。 粗碎圆锥破碎机的缺点是：结构复杂，价格较高，检修比较困难，修理费用较高，机身较高，使厂方、基础构筑物的费用增加。因此粗碎圆锥破碎机宜在生产能力较大的工厂及采掘场中使用，通常用一台鄂式破碎机能满足产量要求，则选用鄂式破碎机，除非在需要两台鄂式破碎机时，才选用圆锥式破碎机。 中细碎圆锥破碎机用正置的动、定锥构成破碎腔。中细碎圆锥式破碎机根据破碎腔剖面形状和平行带长度不同又可分为标准型（中碎用，其平行带最短）、中间型（中、细碎均可使用）和短头型（细碎，其平行带长）。中细碎的圆锥式破碎机的规格用动锥底部直径表示，如PYB600，PYZ600，PYD600，Y圆锥，B标准型，Z中间型，D短头型。这三种圆锥破碎机的主要区别，在于破碎腔剖面形状和平行带长度不同，标准型的平行带最短，短头型最长，中间型介于两者之间。除此之外，其余部件的构造完全相同。对于物料的中碎和细碎而言，圆锥破碎在要求产品力度较小情况下，还能提供很高的生产能力，并能得到较为均匀的产品，在用一台圆锥破碎机，便能代替两台鄂式破碎机，或者省去以后的工序时，选用圆锥破碎机是合理的，特别在能够满载运转的情况下更为有利。目前，我国使用最为广泛的圆锥破碎机主要有弹簧保险圆锥破碎机和液压保险圆锥破碎机两种类型，下面分别简介其结构特点。弹簧保险圆锥破碎机的构造图2-2为弹簧保险1750型圆锥破碎机，这是目前我国对坚硬矿石进行中碎或细碎的一种典型设备。其结构和圆锥式破碎机大体相同，但其工作机构、调整装置、防尘装置及保险装置却有所不同。图2-21750型圆锥破碎机(1) 工作机构。由带锰钢衬板的破碎锥17和固定锥（即图中的调整环10）组成。衬板和锥体之间浇注锌合金以保证其紧密结合。破碎锥17压装在主轴15 上，其下部表面为球面形状并由球面轴承支承。主轴的下端插入偏心轴套31的锥形孔内，在偏心轴套的锥形孔内装有青铜或MC-6尼龙等材料制成的衬套。当电动机1通过圆锥轮4、5带动偏心轴套旋转时，由球面轴承支承着的主轴以及破碎锥则作旋摆运动，从而达到破碎矿石的目的。 (2) 调整装置。圆锥破碎机的调整装置实际上就是固定锥的一部分，由调整环、支承环8、锁紧螺母18、推动液压缸9、锁紧液压缸和活塞19组成。支承环8 安装在机架7的上面，并借助于破碎机周围的拉紧弹簧6与机架贴紧。支承环8和调整环的接触面处均有锯形螺纹。支承环8上装有两对拨爪和一对推动液压缸。 锁紧液压缸和活塞则装在支承环8的上部。锁紧螺母和调整环的接触面处也作成锯形螺纹。当破碎机正常工作时，锁紧液压缸内充满了压力油，使锁紧螺母、支承 环和调整环接触面的锯形螺纹呈斜面紧密贴合，达到锁紧的目的。当需调整排料口时，首先将锁紧液压缸卸载，使锯形螺纹放松，然后操纵液压系统，启动推动 液压缸，带动调整环作旋转运动，由于锯形螺纹的传动，使得固定锥上升或下降，从而达到调整排料口的目的。(3)防尘装置。圆锥破碎机的防尘装置见图2-3所示，由水槽1（图2-2中的环形槽23）、排水槽2、挡圈3、环形圈4（即图2-2中的球形颈圈22)和挡环5等组 成。水用水泵经进水管送入水槽1，再溢流到排水槽2,经排水管排出。由于环形圈4的阻挡作用，使灰尘不能进入机器内部而落入水槽1中被循环水流带走，从而 起到保护机器传动部件之目的。图2-3圆锥破碎机的防尘装置1.保险装置。该弹簧保险圆锥破碎机是利用装在机架周围的弹簧来作保险装置的。当破碎机过载时，支承在弹簧上面的支承环和调整环就被迫向上抬起而压缩弹簧，从而排料口尺寸增大，非破碎物即可排出，之后在弹簧力的作用下支承环和调整环自动复位，即可重新进行破碎。 显然，弹簧既是保险装置，同时在破碎时将产生一定的破碎力，所以，其张紧程度对破碎机的正常运行具有重要影响，因而在拧紧弹簧时，应留有适当的压缩余量。 2.液压圆锥破碎机的构造上述弹簧圆锥破碎机的排料口调节装置虽然采用了液压操纵，但结构仍为螺纹调节装置。因而在工作时，螺纹常被粉尘堵塞，使得调整费 力、费时，而且一定要停车。此外，取出卡在破碎腔内的非破碎物也很不方便。为了克服这些缺点，国内外已大力生产和推广应用液压圆锥破碎机，这种圆锥破碎机 不但调整排料口容易方便，而且过载保护的安全性也明显增高，不失为圆锥破碎机的发展方向。 我国从20世纪60年代开始研制液压圆锥破碎机，经过40余年的努力发展，已经接近国际先进水平。液压圆锥破碎机按其液压缸的安装位置和数量，一般可分为 顶部单缸、底部单缸和多缸式3种类型。其中多缸液压圆锥破碎机主要是将弹簧圆锥破碎机的弹簧改为液压保险缸，将机械锁紧改为液压锁紧，用液压推动液压缸调 整替代机械调整。其总体结构仍保持了弹簧圆锥破碎机的特点。但由于液压缸增多，其主机结构相对复杂化，增加了维修工作量。 我国使用较多的为底部单缸液压圆锥破碎机，其工作原理和弹簧圆锥破碎机相同，但在结构上取消了弹簧圆锥破碎机的调整环、支承环、锁紧装置以及球面轴承等零 件。图2-4为我国生产的底部单缸液压圆锥破碎机的构造图。该破碎机和弹簧圆锥破碎机的结构相类似，不同的是其调整和保险都是由支承在动锥的主轴底部的一个液 压缸和油压系统来实现的。通过增加或减少液压缸中的高压油量就可使主轴和破碎锥上升或下降，从而达到排料口的调整。其原理见图2-5所示。图2-4底部单缸液压圆锥破碎机图2-5排料口的调节该破碎机的过载保护则是通过装有惰性气体的蓄能器实现的。如图2-6所示，蓄能器的气压在正常情况下比液压缸内的油压稍高些，因而油不能进人蓄能器。一旦过 载，破碎锥受力急增将导致液压缸内的油压升高，当油压升高到超过蓄能器内的气压时，油则被压人蓄能器内，使破碎锥随之下降，排料口增大，非破碎物排出。当 过载消除后，由于蓄能器的作用，油被重新压回液压缸内，破碎锥可恢复到正常位置继续工作。此外，我国20世纪90年代初已开始制造旋盘式超细碎破碎机。图2-6液压保险的工作原理图第3章破碎机主要零部件的设计第3章破碎机主要零部件的设计3.1圆锥破碎机的类型根据破碎腔型不同，圆锥破碎机可分为：标准型（中碎用）、中间型（中、细碎用）、和短头型（细碎用）三种型式，其中以标准型和短头型应用最广。我国制造的中细碎圆锥破碎机用汉语拼音字母和动锥的底部直径表示型号，如PYB2200、PYZ2200和PYD2200，其中P破碎机、Y圆锥、B标准型、Z中间型、D短头型、2200动锥底部直径（毫米）。根据调整排矿口和过负载时的保险方式，圆锥破碎机分为弹簧保险和液压保险两种类型。3.2圆锥破碎机的工作原理图3-1工作原理图 图2.1 圆锥破碎机1 马达； 2传动轴； 3伞齿轮； 4偏心轴套 5主轴； 6动锥； 7定锥； 8球面轴承 D动锥底部直径如图3-1所示，破碎机电动机1的动力由传动轴2、伞齿轮（圆锥齿轮）3带动偏心轴套4而旋转。主轴5插在偏心轴套的锥形孔里，动锥6固装在主轴上并支持在球面轴承8上。随着偏心轴套的旋转，动锥6的中心线OO1以O为顶点绕破碎机中心线OO2作锥面运动。这样，当动锥中心线OO1转到图示位置时，动锥靠近定锥7，则矿石处于被挤压和破碎状态，而动锥另一面离开定锥，此时被挤碎了的矿石靠自重从两锥体底部排出。圆锥破碎机是随动锥转动连续的进行破碎矿石，所以它比其他破碎机生产率高而工作又比较平稳。工作原理：电机带动破碎机的小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮组件（大齿轮、大齿轮架、偏心钢套）带动偏心套组件（偏心缸套、偏心铜套）和主轴组件（主轴、内锥、内锥衬板）以理论垂直线为中心，在铜衬套内公转，主轴组件在偏心铜套内以主轴的中心线可以实现自转。空机运行的时候，偏心套组件“抱着”主轴组件和随大齿轮一同公转，当物料加入到破碎腔后，主轴总成（主轴、内锥）在物料的阻力下在偏心铜套内缓慢的自转。内锥的运行轨迹看起来是在破碎腔内来回摆动，同时缓慢的旋转。物料被摆动的内锥挤压破碎。支撑套与架体连接处靠液压缸压紧，当破碎机内落入金属块等不可破碎物体时，单缸的动锥由底部液压活塞托起，起到排放口调整和过铁保护、反复起落排除堵矿的作用。 出料口大小的调整：底部液压缸的第一个功能在于调节主轴的上下位置，从而调节动锥和外锥衬板之间的间距。这个间距变小了，破碎机的出料粒度就小；这个间距变大了，破碎机的出料粒度就大。同时，选用不同的破碎腔型，选用不同的偏心套也能够改变物料的出料大小。3.3破碎机主要执行机构参数的计算影响破碎机生产能力和电机功率的主要参数有：啮角、给矿粒度、辊子转速。3.3.1啮角的确定矿石中心（为使推倒简化，假设破碎物料为圆形）与辊子中心（或）的连线与水平线所成的角度，称为啮合角。两个棍子产生的正压力F（F=fP）都作用于物料块上，如图7所示。如将力P和F分别分解为水平分力和垂直分力，由图可以看出，只有在下列条件下，物料块才能被两个棍子卷入破碎腔： 所以摩擦系数是摩擦角的正切，所以 （3.1）由次可见，最大啮合角应小于或等于摩擦角的两倍。当破碎机破碎有用矿物时，一般取摩擦系数f=0.300.35；或摩擦角16501920，则破碎机最大啮合角33403840。结合本设计的实际情况，这里我们取摩擦角为，则破碎机最大啮角 3.3.2给矿粒度和转子直径当排矿口宽度e一定时，啮角的大小决定与辊子直径D和给矿粒度d的比值。下面研究一下当物料块可能被带入破碎腔时，辊子直径和给矿粒度间的关系。图3-2 给矿粒度和辊子直径示意图由6图8 的RtOAB中可以看出和D相比e很小，可略而不计，则 （3.2）当取f=0.325时， =18，18=0.951故 或 （3.3）破碎机的 D=610mm，故mm。由此可见光面破碎机的辊子直径应但等于最大给矿粒度的20倍左右，也就是说，这种双破碎机只能作为矿石的中碎和细碎。3.4圆锥破碎机的运动学圆锥破碎机具有在空间摆动的破碎锥。破碎锥的轴线与机器中心线相交于O点，其夹角为。破碎机运转时，破碎锥轴线对机器中心线作圆锥面运动，其锥顶为球面轴承O。O点在破碎锥的运动过程中始终保持静止。因此，破碎锥的运动可视为刚体绕定点的转动。由于破碎锥支承装置的结构特点，破碎锥不仅随偏心轴套的偏心孔绕机器的中心线作旋转运动，而且还绕自己的轴线旋转。 因此破碎锥的运动是由两种旋转运动组成：进给运动或牵连运动破碎锥绕机器中心线作旋转运动；自转运动或相对运动破碎锥绕自己的轴线作旋转运动。破碎锥的这种复杂运动称为规则运动。这种运动可以归结为破碎锥绕瞬时轴线旋转的角速度向量是进给角速度向量和自转角速度向量的几何和，即按平行四边形法则而相加。角速度向量的所在线与物体的转动轴相重合，角速度向量的方向由右螺旋规则决定。图33 破碎锥的角速度向量图破碎锥的进动角速度向量、自转角速度向量和绝对角速度向量在坐标轴上ox和oz上的投影为： （310）解上列联立方程组得： （3.11）式中为瞬时轴线与机器中心线之间的夹角。 当和为定值时，则的函数关系如图3-4。图3-4 与角的关系曲线从图中可以看出，当时，有最小值： （3.12） 当时，则有最大值： （3.13） 破碎机在空载运转时和又载运转时，破碎锥的瞬时轴线位置是不同的。破碎机在空载运转时，由于安装或制造的质量，或球面轴承和偏心轴套内孔的润滑等情况的变化，可能出现两种极限情况：（1）当时，则，即破碎锥的瞬时轴线与破碎机的中心线重合，也就是瞬时轴线的最终位置。这种情况表明破碎锥与偏心轴套一起转动。产生的原因则是由于安装或制造的误差，造成破碎锥主轴与偏心轴套内孔局部接触，或因润滑不好、轴与偏心轴套内孔之间的间隙过小而使主轴被偏心轴套抱住。这种情况是绝对不允许的。图35 空载时破碎锥的角速度向量图（2）当时，说明安装质量和制造质量以及润滑都很好。根据平行四边形法则可以求得的大小和方向。从图3-6中可以看出，由于，故为等腰三角形，因此， （3.14）所以，圆锥破碎机的。的大小可由下式确定： （3.15） 图3-6 有载时破碎锥的速度计算根据以上分析，破碎机空载时，破碎锥的绝对角速度的转动方向始终与偏心轴套的回转方向相同。根据实践，破碎机正常运转时，破碎锥的绝对转数为转/分，即。破碎机有载运转时，矿石对破碎锥表面的摩擦力大大地超过了作用在破碎锥的上部支承点和偏心轴套内孔对破碎锥的摩擦力，因此，破碎锥就以通过球迷中心和破碎锥与矿石的接触点的连线为瞬时轴线（由于接触点是变化的，可以近似的区破碎锥的母线位瞬时轴线）沿位于破碎腔内的矿石层作无滑动的滚动。滚动的角速度可由破碎锥轴线上的B点绕以破碎锥母线位瞬时轴线转动时的速度来确定。轴上的B点以角速度绕瞬时轴线转动，故B点的速度为： 式中c为B点至瞬时轴线（破碎锥的母线）的垂距。轴上的B点又以角速度绕oz轴转动，故B点的速度亦为： 式中为B点之oz轴的垂距。因此，则知： 即 （3.16）式中负号表示的转动方向与的转动方向相反。根据破碎机的结构尺寸，通常， 。破碎机又载运转时，。破碎机的绝对角速度的转动方向与偏心轴套的转动方向相反。3.5 圆锥破碎机的动力学圆锥破碎机的破碎锥和偏心轴套的质心都不再其回转中心线上，故在运转过程中，必然要产生惯性力和对固定点o的惯性力矩。它们作用于机架上时，则为一种周期性的动载荷，因而引起机架的振动和偏心轴套的偏斜，严重影响机器的正常运转。因此，必须研究产生的惯性力和惯性力矩的大小和方向，以便采取措施消除其有害的影响。3.5.1破碎锥的惯性力和惯性力矩 根据圆锥破碎机的运动学分析，圆锥破碎机的破碎锥是作规则运动。为使破碎锥作规则运动，必须在其上加一具有一定大小和方向的固定点o的外力力矩，反过来说，在迫使破碎锥作这种运动时，在破碎锥上将作用有与外力力矩大小相等方向相反的惯性力矩。作用在破碎锥上的惯性力矩可以用下述方法确定。 以固定点o为原点，取定坐标系oxyz,是oz轴（即角速度向量的方向）与破碎机中心线重合（图3.8）；取动坐标系，使轴（即相对角速度向量的方向）与破碎锥的轴线重合，并且使轴位于oz轴与轴构成的垂直平面内，则轴垂直于该平面。从轴的正向一端看去，由到转到一个角的方向是正的转向，即反时针的方向。将破碎锥分成许多垂直并对称于轴的薄圆片。另表示任一薄圆片上的质点，其绝对加速度为： （3.17）式中 牵连加速度，； 为至oz轴的垂距； 相对加速度，； 为至轴的垂距； 哥式加速度，；为的相对加速度。设为质点的质量，则加于质点的质量，则加于质点上的惯性力为： （3.18）下面就分别确定牵连惯性力、相对惯性力、哥式惯性力对、轴的力矩。（1） 牵连惯性力对、轴的力矩将质点的牵连力沿定坐标轴ox、oy分解为： （3.19）因此，则可写出质点系的牵连惯性力的分力对、轴的力矩为：（沿坐标轴方向的力矩向量为正）： （3.20）由图3.8可知： （3.21）将公式（3.21）分别代入公式（3.20）中得： 因为破碎锥对称于，所以破碎锥对于轴的离心转动惯量。 式中，和分别为至，轴的距离，所以和分别为破碎锥对和轴的转动惯量。 式中，。（2）相对惯性力对、轴的力矩 相对角速度为常数，故相对加速度只有向心加速度。因破碎锥对称与轴，所以破碎锥内每两个对称质点的相对惯性力总是大小相等，方向相反。它们互相抵消，因而对与任何轴的力矩为零。（3）哥式加速度对、轴的力矩将移到处，并沿和轴分解为和，其值为： 和组成的平面与坐标面平行，因此，哥式加速度沿和轴的分量为（图3.9）： 图3. 9 哥氏惯性力对ox,oy,oz轴的力矩 其方向沿线的离心方向。 其方向垂直于平面而与轴反向。因此，对应于哥式加速度分量的惯性力为： （3.22）都通过轴，而且破碎锥内每两个对称质点的这种惯性力彼此平衡，因而整个破碎锥的这种惯性力也成平衡，故其对于任何轴的力矩皆为零。而的方向与轴一致。与对称的质点的惯性力具有同样大小，但方向相反。因此，这两个质点的惯性力组成一个力偶，作用面平行于坐标面，力偶矩等于： 整个破碎锥的哥式惯性力由在平行平面内的这些力偶组成，它们对于、轴得力矩为： （3.23） 因破碎锥对轴是对称的，故 式中代表一对质点的质量。因此可知： 由上述可知，各惯性力对、轴的力矩之和为： （3.24） 为了计算破碎锥的转动惯量和，可把破碎锥及其心轴分成许多简单形状的单元体（图3-10），由下式分别求出每个单元体的转动惯量和，然后取其总合即为和。转动惯量的计算公式如下： （3.25） 式中 每个单元体的质量； 破碎锥及其心轴材料的比重，吨/米； 重力加速度，米/秒； 及破碎锥的轴线到相应单元体的边缘的距离，米； 及破碎锥的悬挂点到单元体的边缘的距离，米。图3-10 破碎锥转动惯量近似确定法破碎锥绕破碎机中心线以等角速度回转时，根据质心运动定理，破损锥的惯性力为： （3.26）式中 破碎锥的质量； 破碎锥的质心到破碎机中心线的距离。破碎锥的惯性力作用线到固定点o的距离为： （3.27） 通过公式初步估算一下： m惯性力位于水平方向，不通过破碎锥的质心。3.5.2偏心轴套的惯性力由于偏心轴套的质心不在其回转轴线上，因此，它在旋转中也产生惯性力，其值等于偏心轴套内锥孔所包容的质量，以相同的角速度绕同一轴线旋转时产生的惯性力，但方向相反。惯性力的大小和作用点的位置可用积分方法确定： （3.28） （3.29） 式中 偏心孔体的微分惯性力； 偏心孔体的微分体积； 偏心轴套的比重； 的重心到回转轴线的距离； 从偏心轴套的上平面到作用线的距离； 图3.12 偏心轴套的惯性力 从偏心轴套的上平面到的合力作用线的距离。偏心轴套的各几何尺寸见图3-11。 图3-11 偏心轴套的惯性力根据图可以写出： 将、和值代入公式和公式中，积分得： （3.30） （3.31） N m3.6偏心部分的运动状态圆锥破碎机动锥的运动是由电动机经传动轴、小伞齿轮、大伞齿轮（与偏心轴套固联在一起）驱动主轴，使动锥轴线以O为顶点，绕破碎机中心线作锥面运动。同时，动锥还绕本身轴线自转。这样的运动叫旋回运动。所以，圆锥破碎机又称为旋回破碎机。 偏心部分的运动状态 所谓偏向部分的运动状态是指：孔载荷有载时注重在锥衬套里和偏心轴套在直衬套支靠在哪一边的问题。破碎机偏心部件的运动状态是由作用力大小、方向和着力点所决定。为了找到偏心部分的运动状态，就必须求出动锥对O点的力矩方程。空载时，作用在动锥上的力有：锥的自重G，动锥的惯性力，平衡重的惯性力，偏心轴套的惯性力和其它作用力。为了简化，动锥自重G和其它作用力可省略不计，求得对球面中心点O的力矩方程式为： 图3-12 动锥上的作用力圆锥破碎机的主轴和偏心轴套支靠在哪一边，根据上公式可有三种情况：1) 当时，也就是没有平衡重或平衡重较小时，破碎机主轴和偏心轴套的薄边靠在直衬套的左侧。2) 当时，也就是有平衡重并平衡重较大时，破碎机主轴靠在偏心轴套的薄边，而偏心轴套靠在直衬套的右边。3) 当时，也就是使动锥惯性力完全平衡，实际上这是不可能的。当破碎机又载时，不管哪种情况在破碎力的作用下，动锥主轴俄偏心轴套都靠在直衬套的右侧。 破碎机由空载转到有载由于有间隙的存在，必然产生冲击。由于第二种偏心部件运动状态，它的冲程（间隙）较第一种偏心部件运动状态的笑，所以产生冲击载荷较小；产品粒度也较整齐和比较小，但直衬套受力较大。(a) (b) (c)图3.13 破碎机偏心部件的运动状态选矿厂细碎圆锥破碎机，力求有较小的排矿口，能得到更小的粒度的产品。因此细碎破碎机必须采用第二种偏心部件的运动状态，也就是在偏心轴套的大伞齿轮上方装有平衡重并使，从而又能减弱惯性力和惯性立即对机场的振动和对机器运转的有害作用，达到破碎机平衡的目的。我所设计的2100标准圆锥破碎机的偏心部分就是这种运动状态的，即空载时，主轴靠在偏心轴套的薄边，偏心轴套用厚边压在直衬套上；有载时，主轴靠在偏心轴套的厚边而偏心轴套还是用厚边压在直衬套上。大伞齿轮的运动状态圆锥破碎机运转时，由于偏心轴套与直衬套与直衬套中间有较大的间隙而且偏心轴套的厚边总是压向直衬套，所以大伞齿轮不是绕它本身的中心线OO旋转而是直衬套间隙2C之半为半径绕破碎机中心线作圆周运动。一对伞齿轮正常啮合时，必须是两锥顶交于一点并且节线相重合。大伞齿轮这种特殊的运动状态，不可避免的破坏了一对伞齿轮的正确啮合条件。因此，在破碎机正常工作中，在齿轮和传动轴上产生很大的冲击载荷和在齿面上产生附加的磨损。所以，这种破碎机伞齿轮磨损特别严重，寿命很短。 图3-13 大伞齿轮的运动状态 1直衬套2偏心轴套3大伞齿轮偏心部分的间隙所谓偏心部件的间隙是指直衬套与偏心轴套，主轴与锥衬套之间的间隙。为了使破碎机运转时，在各摩擦表面形成可靠的润滑油膜，为了补偿偏心部件制造和装配的误差以及为了防止偏心部件热膨胀和变形卡住，偏向部件各摩擦表面之间必须留有合适的间隙。间隙太小容易发热产生抱轴现象；间隙太大降低机器使用寿命和产生冲击与振动。第4章破碎机的传动设计选择第4章 破碎机的传动设计选择4.1 生产能力由破碎机的原理进行计算，理论生产能力与工作时的间距e、辊子圆周速度v以及辊子规格等因素有关。当速度以v米秒时，则理论上物料落下的体积为： (立方米小时) （3.6）而物料落下的速度与磙子的圆周速度的关系为：，其中 为辊子每分钟的转数，应此 (立方米小时)或 Th (吨小时) （3.7）式中 e工作时排矿口宽度， 单位米； L辊子长度， 单位米； D辊子直径， 单位米； n辊子转数，转分；物料的松散系数，中硬矿石，=0.200.30；潮湿矿石和粘性矿石，=0.400.60；物料的容重，吨立方米。 当破碎机破碎坚硬能够矿石时，由于压碎力的影响，两辊子间隙（排矿口宽度）有时略有增大，实际上可将公式（3.7）增大25%，作为破碎坚硬矿石时的生产能力的近似公式，即： ， 吨小时 （3.8）式中，符号的意义和单位同上。本次设计的破碎机主要用来破碎中硬矿，因此以上参数可选择为e=0.008 m ， L=0.4 m ，D=0.61 m ，n=，=0.26 ， =2.8 因此由公式3.8有= 4.2 电动机功率破碎机的功率消耗，通常多用经验公式 或时间数据进行计算。光面破碎机（处理中硬以上的物料）的需用功率，可用下述经验公式计算： ，千瓦 (3.9) 式中 Q生产能力，吨小时； e排矿口宽度，厘米； n辊子转数，转分。此处的0.735是将公制马力换为千瓦的折换系数。则 千瓦则查1选电机型号为YB225M-8，功率为22KW。圆锥式破碎机的工作原理与鄂式破碎机有相似之处，即对物料都施以挤压力，破碎后靠自重卸料。不同之处在于圆锥式破碎机的工作过程是连续进行的，夹在两锥之间的物料同时受到弯曲挤压力和剪切力的磨削作用，故破碎较易进行。因此，其生产能力较鄂式破碎机大，动力消耗低。 4.3 锥齿轮的主要参数选择由电动机驱动，假设工作寿命10年（设每年工作300天），一班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择小齿轮材料为 (调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。主减速器的传动比为2.42，初定主动齿轮齿数z1=113，从动齿轮齿数z2=273。2、 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即: （1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 计算小齿轮的转矩选齿宽系数4）由机械设计（第八版）图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限5）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数6） 计算应力循环次数7) 由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得 （2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载系数直齿轮由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查机械设计（第八版）表得轴承系数，则接触强度载荷系数4） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得 5） 计算模数m取标准值6） 圆整并确定齿宽圆整取，3、 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数 2） 计算当量齿数 3） 由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数应力校正系数4） 由机械设计（第八版）图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限5） 由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得7）校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。a)主、从动锥齿轮齿数z1和z2选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素；为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于40在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于9。查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为6.33，初定主动齿轮齿数z1=6，从动齿轮齿数z2=38。b）主、从动锥齿轮齿形参数计算按照文献3中的设计计算方法进行设计和计算，结果见表3-1。从动锥齿轮分度圆直径dm2=14=303.51mm 取dm2=304mm齿轮端面模数表4-1主、从动锥齿轮参数参 数符 号主动锥齿轮从动锥齿轮分度圆直径d=mz64304齿顶高ha=1.56m-h2;h2=0.27m6.774.42齿根高hf=1.733m-ha4.336.68齿顶圆直径da=d+2hacos90376齿根圆直径df=d-2hfcos60270齿顶角a241321齿根角f=arctan321241分锥角=arctan1476顶锥角a15417821根锥角f11397419锥距R=132132分度圆齿厚S=3.14mz99齿宽B=0.155d24747c）中点螺旋角弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的。拖拉机主减速器弧齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为3540。拖拉机选用较小的值以保证较大的F，使运转平稳，噪音低。取=35。d）法向压力角法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于拖拉机弧齿锥齿轮，一般选用20。e) 螺旋方向从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可以使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿卡死而损坏。4.4锥齿轮的材料 驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：a） 具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度以保证有高的耐磨性。b） 齿轮芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。c） 锻造性能、切削加工性能以及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。d） 选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。拖拉机主减速器锥齿轮与差速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.8%1.2%），具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性。因此，这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于钢本身有较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用较高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层的剥落。为改善新齿轮的磨合，防止其在余兴初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。4.5 锥齿轮的强度计算4.5.1 单位齿长圆周力按最大转矩计算时P= （3-4） 式中： ig变速器传动比，常取一挡传动比，ig=7.48 ；D1主动锥齿轮中点分度圆直径mm；D=64mm其它符号同前；将各参数代入式（3-4），有：P=856 N/mm按照文献1,PP=1429 N/mm，锥齿轮的表面耐磨性满足要求。4.5.2 齿轮弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为： = （3-5）式中：锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa；T齿轮的计算转矩，Nm；k0过载系数，一般取1；ks尺寸系数，0.682；km齿面载荷分配系数，悬臂式结构，km=1.25；kv质量系数，取1；b所计算的齿轮齿面宽；b=47mmD所讨论齿轮大端分度圆直径；D=304mmJw齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取0.03；对于主动锥齿轮， T=1516.4 Nm；从动锥齿轮，T=10190Nm；将各参数代入式（3-5），有： 主动锥齿轮， =478MPa；从动锥齿轮， =466MPa；按照文献1, 主从动锥齿轮的=700MPa，轮齿弯曲强度满足要求。4.5.3 轮齿接触强度 锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： j= （3-6）式中：j锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；D1主动锥齿轮大端分度圆直径，mm；D1=64mmb主、从动锥齿轮齿面宽较小值；b=47mmkf齿面品质系数，取1.0；cp综合弹性系数，取232N1/2/mm；ks尺寸系数，取1.0；Jj齿面接触强度的综合系数，取0.01；Tz主动锥齿轮计算转矩；Tz=1516.4N.mk0、km、kv选择同式（3-5）将各参数代入式 （3-6），有： j=2722MPa按照文献1，jj=2800MPa，轮齿接触强度满足要求。4.6 轴的材料和热处理方式的分析选择轴的理由选择轴的材料为45钢，经调质处理， 其机械性能由3表15-1查得：抗拉强度极限650MPa；屈服强度极限=360MPa；弯曲疲劳极限=300MPa；剪切疲劳极限155MPa；许用弯曲应力60MPa。3.初算轴的最小轴径 按式3.16初步确定轴的最小直径。 （3.16）由3表15，选=120。 kW则轴的最小直径为： mm轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，需开键槽，故将最小轴径增5%。变为80.01mm，查2表4，取标准直径110mm。初选轴承因轴承主要受有径向力的作用，以及机械振动可能产生少量轴向力。故选用圆柱滚子轴承。根据工作要求及输入端的直径(为115mm)，由查轴承选用2表4.10-1及表4.10-2选取型号为NNJ3323的滚动轴承，其尺寸（内径外径宽度）为 dDb=11520040。支承下轴的轴承：根据工作要求及输入端的直径(为130mm)，由轴承产品目录中选取型号为6226的滚动轴承，其尺寸（内径外径宽度）为dDb=11520040。4.7 轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求。图13中，从输入端装入，辊子、套筒、左端轴承、轮，然后从右端装入右端轴承，轮。其中两个轮的轴向定位是由箱体上的轴承座来完成的。确定轴的各段直径由于轴最小直径为110mm，左端用轴承加套筒定位，右端用轴肩定位。故轴段1的直径即为110mm。轴段2的用来安装轴承，为了保证定位可靠，只要比轴段1增大510mm就可以，因此取轴段2为115mm。同样，轴段6也是用来安装轴承的，此处直径也取115mm。为了拆装和制造方便，轴段3选择为118mm。轴段4是轴肩，参照 2P1073及同类轴设计取为140mm。为了定位的可靠，轴段7要比轴段6小，因此也取最小直径为110mm。确定轴的各段长度考虑到轴1的长度还要加上箱体的厚度，而且还比轮厚度要长，故该段轴长取为140mm。轴段2和轴段6的长度要比轴承短15mm。且轴承宽为38mm，则这两段取35mm长。轴段3的长度即为辊子的长度加套筒长，辊子长为400mm，选择套筒长为90mm，则轴段3的长度为490mm。依照2P1075 有轴肩的宽度设计为22mm。即轴段4长度为22mm。根据长轮的厚度以及其他轴的类比，可以得出轴段7长度取100比较合适。轴段5的尺寸变动空间比较大，主要考虑与箱体的设计相配合，取为43mm。4.8轴上零件的周向定位辊子、轮、平带轮与轴的周向定位均采用平键联接。对于辊子，2个半轮毂分别用键定位。由手册查得平键的截面尺寸宽高=3220(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，查2取长为160mm(标准键长见 GB1096-79)。对于轮，轴径为110，查2表4.5-1截面尺寸宽高=2816，并取长度为80mm，同时也保证轮轮毂与轴的配合为H7/n6； 确定轴上圆角和倒角尺寸：取轴端倒角为2454.9轴的校核画受力简图画轴空间受力简图15，将轴上作用力分解为水平受力图b和垂直面受力图c。分别求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩(因轴上零件如轮、联轴器等均有宽度)可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点。对于支反力的位置，随轴承类型和布置方式不同而异，一般可按图15取定，其中A值参见滚动轴承样本，跨距较大时可近似认为支反力位于轴承宽度的中点。计算作用于轴上的支反力水平面内支反力为NN 垂直面内支反力 破碎辊外形尺寸为610mm400mm，单辊重约1200kg。 N轮受到的力，其大小为。 （3.17） （3.18） 综合式上式可算出N N计算轴的剪力、弯矩，并画剪力、弯矩、转矩图分别作出水平面上和垂直面上的剪力图d、e；分别作出垂直面和水平面上的弯矩图f、g，并按计算合成弯矩，画转矩图h。计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算， 取，可算出： N.m N.m N.m按照画出当量弯矩图i。c-c截面处弯矩最大， 属于危险截面 图4-2 轴的受力结构简图校核轴的强度一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号