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复摆
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复摆颚式破碎机三维建模设计,复摆,颚式破碎机,三维,建模,设计
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摘要国内使用的颚式结构破碎机类型很多,复摆颚式结构破碎基结构简单，制造容易、工作可靠、使用维修方便，所以常见的还是传统的复摆颚式结构破碎机。本毕业设计主要是为满足生产需求出料口尺寸：2060mm；进入料块最大尺寸：260mm；产量：处理能力16-28 m3/ h而研究的。根据以上要求我设计了复摆颚式结构破碎机（260）。设计分析了 颚式结构破碎机的发展现状和研究颚式结构破碎机的意义及复摆颚式结构破碎机机构尺寸对破碎性能的影响，计算确定了260的设计参数。设计内容主要包括了复摆颚式结构破碎机的活动颚、偏心轴、皮带轮、地基、活动颚齿板、机架等一些重要部件；另外对颚式结构破碎机的工作原理及特点和主要部件作了介绍，包括保险装置、调整装 置、机架结构、润滑装置等；同时对机器参数（主轴转速、生产能力、破碎力、功率等）作了计算以及对偏心轴作了设计。此外也简单介绍了破碎的意义、破碎工艺 和破碎比的计算，颚式结构破碎机的主要部件的安装等。关键词：复摆颚式结构破碎机 传动 磨损III AbstractDomestic use of jaw crusher type many yankees pendulum jaw type broken, simple structure, easy and reliable work made, convenient operation and maintenance, so common or traditional pendulum jaw crusher. The graduation design is mainly to meet production needs discharging mouth size: 20- 60mm; Incoming block 200mm; maximum size: Production: 15-50tons and research. According to above asked me to design a pendulum jaw crusher (260). Design analysis the jaw crusher development present situation and research the significance and the jaw crusher pendulum jaw crusher institutions influence on the performance of the dimensions of the broken, calculate and determine the 260 design parameters. Design content mainly includes the complex place jaw crusher dynamic jaw, eccentric shaft, pulley, foundation and dynamic jaw gear plate and frame and some other important components; In addition, jaw crusher work principle，characteristics and main parts is introduced, including insurance device, adjust outfit buy and frame structure, lubrication device, etc. Also on the machine parameters (spindle production capacity,crushing strength,power, etc) to partiality axis calculation, and the design. In addition also simply introduced the significance of broken，broken the calculation process and crushing ratio, a major part of the jaw crusher of installation, etc. Keywords: pendulum jaw crusher transmission wear 目录前 言11颚式结构破碎简介41.1 发展现状与意义概述.41.2 颚式结构破碎机的分类51.3 颚式结构破碎机的特点62复摆颚式结构破碎机的工作原理及结构82.1 复摆颚式结构破碎机的工作原理82.2 复摆颚式结构破碎机的结构93主要零部件的结构分析113.1 活动颚113.1.1 活动颚的结构113.1.2 活动颚工作过程分析113.2 齿板133.3 肘板（推力板）143.4 调整装置153.5 保险装置163.6 传动件173.7 飞轮173.8 机架183.8.1 机架前壁结构设计193.8.2 机架侧壁结构设计203.8.3 机架后壁结构设计204复摆式颚式结构破碎机主要参数的设计计算224.1 已知条件224.2 排料口宽度与破碎腔的深度234.3 钳角234.4 传动角254.5 活动颚水平行程和偏心轴的偏心距.255主要构件尺寸的确定285.1悬挂高度 285.2 破碎腔高度285.3 活动颚长度的确定295.4 推力板（肘板）长度295.5 机构各杆长度确定305.6 破碎腔的形状325.7 设计参数345.7.1主轴转速 345.7.2 生产能力365.7.3 最大破碎力 375.7.4 功率386各个部件的受力分析407主要零件的设计和校核427.1 驱动装置选择427.1.1电动机的选择427.1.2 v带的传动设计437.2 飞轮的设计487.3 偏心轴的设计497.3.1 偏心轴主要尺寸的确定497.3.2 偏心轴细部结构507.3.3 偏心轴的校核517.4 轴承的选择537.5 推力板（肘板）的设计537.6 活动颚结构设计548复摆式颚式结构破碎机的安装598.1 破碎机的安装598.2 机架的安装598.3 偏心轴和轴承的安装608.4 肘板的安装608.5 活动颚的安装618.6 齿板的安装619颚式结构破碎机的磨损629.1 齿板磨损分析.629.2 颚板磨损机制63结 论66致 谢68参考文献69ii 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。而一般砂石都需要破碎从而达到生产要求。自第一台颚式结构破碎机问世以来，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，而颚式结构破碎机的结构简单，安全可靠，石料可供破碎机械来进行加工，来满足工程的需要。所以在生产中广泛的应用。而工程上应用最广泛的是复摆颚式结构破碎机，国产的颚式结构破碎机数量最多的也是复摆颚式结构破碎机。颚式结构破碎机主要由机座、偏心轴、颚板、连杆、调节机构与闭锁弹簧等部分组成。其中最重要的是它的两块腭板，而且它的破碎作业是在两块腭板之间进行的，其中一块腭板固定在机架上称为定腭板，另一块装在运动的动腭体上，称为动鄂板，其表面一般为齿形。当动鄂板周期性的靠近与远离定腭板是，完成破碎与排矿作业。复摆鄂式破碎机适合破碎中硬度石料。在工程中，多用他做中、细碎设备，起破碎比较大，可达i=10。随着机械工业的进步，近年来，复摆鄂式破碎机正朝着大型化发展。所以，一个合理的传动装置可以使复摆鄂式破碎机运行的更加顺利，合理有效。动鄂的优化可使磨损大大的降低，冲击、噪声、振动都相应的减少，也减少工作人员的劳动强度，提高生产的质量，降低制造成本和缩短生产周期。 尽管鄂式破碎机有以上的那么多优点，但是它也存在着一些设计不合理的地方需要我们的改进和更新，下面介绍它的一些缺点：首先就是鄂式破碎机上面的齿板，通过自己的调查和查阅资料，在JB / ZQ 1032-87腭板铸造技术条件规定齿板寿命只有60h，按10h工作制，每付齿板只能用6天，不到一星期就需更换一次齿板。不仅给维修带来很大的不便，而且增加了破碎物料的成本，所以说它的齿板更新周期的过快导致了花费再上面的费用的过高。最后就是颚式结构破碎机的机身重量过大，给破碎机的移动和工作带来了很多的不方便，因此对其机架的设计也是一个比较重要的问题。机架式整个破碎机零部件的安装基础。它在工作中承受很大的冲击载荷，它的重量占整机重量的很大比例，且其刚度和强度对整机性能和主要零部件寿命均有很大的影响，因此既要重量轻又要承受一定的冲击载荷且制造要简单，这对机架的设计也是一个严峻的考验。2 1 颚式结构破碎简介1.1 发展现状与意义概述. 颚式结构破碎机于1958年由美国人埃里布雷克(ElBlake)取得专利。19世纪40年代，北美的采金热潮对颚式结构破碎机发展有很大的 促进作用。19世纪中叶，多种类型的颚式结构破碎机研制出来并获得了广泛的应用。上个世纪末 ，全世界已有70多种不同结构的颚式结构破碎机取得了专利权。 80年代以来，我国颚式结构破碎机的研制与改进取得了一定成果。如我国破碎专家王宏勋教授 和 他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念，开发GXPE系列深腔颚式结构破碎机，当时 在国内引起一定的轰动。该机与同种规格破碎机相比，在相同工况条件下，处理能力可提高20%25，齿板寿命可提高12倍。该机采用负支撑零悬挂，具 有双曲面腔型。 第二代GXPE250400负支撑在第一代的基础上进行了全面改进，增大了破碎比，降低了 产品粒度，最大给料粒度为220mm，小时产量为516t，排料口调整范围为1040mm， 给料抗压强度小于300MPa。 PEY4060液压保险颚式结构破碎机，以液缸为过载保护装置，正支撑、正悬挂、深破碎腔。该 机最大给料粒度为340mm，排料调整在30100mm之间，生产能力为1040th。 北京矿冶研究总院林运亮等 人与上海多灵沃森机械设备有限公司合作开发了PED低矮可拆式颚式结构破碎机。该机是一 种适于井下作业特殊条件下的新型颚式结构破碎机。机械本身高度低，活动颚位置低，固定颚位于 活动颚和偏心轴之间。 多灵沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验， 设计了目前国内最大的12001500复摆颚式结构破碎机。众所周知，矿石业是我国重要基础产业之一，对我国基础设施建设，具有举足轻重的作用。随着我国经济体制改革和 对外开放的深化，突飞猛进的经济促进了矿石业的迅速发展，尤其是中小型采石业对矿石的破碎，更以前所未有的速度蓬勃发展，为交通业、建筑业、旅游业的发 展，安排农村剩余劳动力就业、促进和保持稳定做出了巨大的贡献。1.2颚式结构破碎机的分类颚式结构破碎机经100多年的实践和不断改进，其结构已日臻完善。我国自50年代仿制颚式结构破碎机以来，结构近50年的摸索和研究，设计资料更加完善，设计方法更加先进，结构更加合理，产品性内更加优良。由于它具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便等其他破碎机无法替代的优点，至今仍广泛应用于工业各部门。颚式结构破碎机的破碎工作是在两块颚板间进行的，其中一块颚板固定在机架上称为定颚板，另一块装在运动的活动颚体上称为活动颚板，其表面一般为齿形。当活动颚板周期性地靠近与远离活动颚板时，完成破碎与排矿专业作业。由活动颚、定颚以及机架侧壁的护板构成破碎空间，因此鄂式破碎机的进入料口与排料口均为长方形。按时间的规格用进入料口的宽度B和长度L表示。例如进入料口宽度为900mm，长度为1200mm的破碎机表示为9001200鄂式破碎机。我国制定的复摆活动颚式结构破碎机标准审批稿中，用汉语拼音字头P(破）、E( 颚）及BL（单位为mm）来表示其规格，即PE-BL。前苏联国标中的B、L单位为dm。如进口料900mm1200mm的复摆颚式结构破碎机，我国规格记为PE-9001200。颚式结构破碎机按运动形式分为两种基本类型-简摆颚式结构破碎机和复摆颚式结构破碎机。简摆颚式结构破碎机是活动颚绕机架上的固定支座作简单的圆弧摆动而得名。复摆颚式结构 破碎机是因为其活动颚在其他机件带动下作复杂的一般平面运动而得名，因此活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i=36。复摆一般制成中型和小型的，其破碎比可达i=410。随着工业技术的发展和要求，复摆颚式结构破碎机已向大型化发展，并有逐步代替简摆颚式结构破碎机的趋势。按规格大小可把颚式结构破碎机分为大型、中型和小型三类。进入料口宽度大于600mm者称为大型；进入料口宽度为300600mm者称为中型；小于300mm者为小型。 1.3 颚式结构破碎机的特点复摆颚式结构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。颚式结构破碎机以结构简单、性能可靠、维修方便在物料粉碎行业广泛应用。在工程上应用较为广泛的是复摆鄂式破碎机。国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。复摆鄂式破碎机主要由机架、鄂板、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。自制的小型鄂式破碎机可用4050毫米厚的钢板焊成，但其钢度不如铸钢好。鄂板包括活动鄂板和固定鄂板，各与鄂床组成活动鄂和固定鄂。鄂板用楔形铁块和螺栓固定在鄂床表面，保护鄂床不受磨损。固定鄂的鄂床就是机架，活动鄂的鄂床悬挂在偏心轴上，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鄂床一般用铸铁或铸钢制造。鄂板直接和石块接触，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。常用的是铸锰钢鄂板，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，鄂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鄂板底部比上部磨损快，所以鄂板通常做成上下对称形状，以便磨损后能倒置安装，延长使用寿命。鄂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/厘米以下）的石料，常作粗碎和中碎设备。使用鄂式破碎机时，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。63 2复摆颚式结构破碎机的工作原理及结构2.1复摆颚式结构破碎机的工作原理带轮与偏心轴联成一整体，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2绕轴线A转动时，驱使输出构件活动颚3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。如图2-1，2-2。 图2-1 复摆颚式结构破碎机结构图 图2-2 复摆颚式结构破碎机机构运动简图由图3-2可计算出复摆颚式结构破碎机的自由度为： （2-1） 2.2 复摆颚式结构破碎机的结构如图2-3所示为复摆颚式结构破碎机。电动机10通过小带论及V 带，将运动给大带轮14，从而带动偏心轴13转动。活动颚5上部内孔两端的双列球面滚子轴承支承在偏心轴上。偏心轴外侧轴颈装有支座主轴承，主轴承外圈与机架12上的镗孔配合，并用螺栓固定在机架上。在偏心轴两外端部分别装有大带轮14与飞轮9，以调整破碎机工作时主轴运转速度的波动。活动颚的下部由推力板1支撑，推力板（即肘板）的另一端支承在与机架12的后壁相连的楔铁调整机构3上。可在由机架1侧壁上两凸台机构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时，只要调整楔铁上的螺栓，使楔铁上下移动，带动调整座在滑道中前后移动即可完成。推力板4的两端头为同心圆弧的圆柱面，且中部较两端薄些。其两端头圆弧与活动颚5和调整座3上的“II”型衬垫接触，在破碎机工作时，两者间为纯滚动，以提高机械运转的机械效率并延长零件的使用寿命。由于推力板与肘板衬垫间为非几何锁合，而是靠活动颚的重量实现重力锁合，因此在机器运转时，由于活动颚产生的惯性载荷，会使推力板与其衬垫周期分离而产生冲击响声，严重时甚至会使推力板从其两端衬垫中脱落。因此在活动颚下端有一跟拉杆通过机架上的弹簧拉杆2拉住活动颚，使推力板与衬垫始终保持贴合状态。图2-3 复摆颚式结构破碎机1-楔块 2-弹簧拉杆 3-调整座 4-推力座 5-活动颚 6-活动颚板7-固定颚板 8-护板 9-飞轮 10-电动机 11-小带轮12-机架 13-偏心轴 14-带轮 3 主要零部件的结构分析3.1 活动颚3.1.1 活动颚的结构活动颚是支承齿板且直接参与破碎矿石的部件，要求有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用。活动颚一般采用铸造结构。为了减轻活动颚的重量，国外也有采用焊接结构，由于其结构复杂，因此对焊接工艺的要求较高。国内尚未见使用焊接结构的活动颚。按结构特点，可把活动颚分成箱型结构与非箱型加筋结构，本设计采用后者。安装齿板的活动颚前部为平板结构，其后部有若干条加肋板以增强活动颚的强度与刚度，其横截面呈E型，故称E型结构。3.1.2 活动颚工作过程分析复摆颚式结构破碎机的结构如图2-3所示。由图3-1可知,本机是以平面四杆机构为工作机构,而以连杆为运动工作件的机械。图3-2是活动颚板上各点的运动轨迹(连杆曲线)。由图2-2可知,A点作圆周运动,B点受推动板的约束为绕O点摆动的圆弧线,其余各点的轨迹为扁圆形，从上到下的扁圆形愈来愈扁平。上面的水平位移量约为下部的115倍，垂直位移稍小于下部，就整个颚板而言，垂直位移量约为水平位移量的23倍，工作时，曲柄处于区是完全工作行程；处于区，上部靠前下部靠后,在区是空回行程；在区是上部靠后下部靠前。图 3-1活动颚板上各点的运动轨迹活动颚具有的这些运动特性决定了它的性能:(1)活动颚的平面复杂运动,时而靠近固定的定颚板,时而离开,形成一个空间变化的破碎室,料块主要受到压碎,伴随着研磨、折断作用。(2)这种运动使料块受到向下推动的力,图3-2是料块在颚板之间的受力情况。料块在破碎室得到破碎,破碎后的料块由排料口排出。图 3-2 物料在颚板之间的受力分析3.2 齿板齿板（也叫衬板），是破碎机中直接与矿石接触的零件，结构虽然简单，但它对破碎机的生产率、比能耗、产品粒度组成和粒度以及破碎力等都会影响，特别对后三项影响比较明显。齿板承受很大的冲击挤压力，因此磨损得非常厉害。为了延长它的使用寿命，可以从两方面研究：一是从材质上找到高耐磨性能材料：二是合理确定齿板的结构形状和集合尺寸。现有的颚式结构破碎机上使用的齿板，一般是采用ZGMn13。其特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原由的韧性，故它是破碎机上用得最普遍的一种耐磨材料。齿板横断面结构形状有平滑表面和齿形表面两种，后者又分三角形和梯形表面。本设计采用梯形。如图3-3所示。 图 3-3肘板齿形a) 三角形 b）梯形3.3 肘板（推力板）破碎机的肘板是结构最简单的零件，但其作用却非常的重要。通常有三个作用；一是传递动力，其传递的动力有时甚至比破碎力还大；二是起保险件作用，当破碎腔落入非破碎物料时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其它零件不发生破坏；三是调整排料口大小。在机器工作时，肋板与其支承的衬板间不能得到很好的润滑，加上粉尘落入，所以肋板与其衬垫之间实际上一种干摩擦和磨粒磨损状态。这样，对肋板的高负荷压力，导致肋板与肋板垫很快磨损，使用寿命很低。因此肋板的结构设计要考虑该机件的重要作用也要考虑其工作环境。按肘头与肘垫的连接型式，可分为滚动型与滑动型两种，如图3-5所示。肘板与衬垫之间传递很大的挤压力，并受周期性冲击载荷。在反复冲击挤压作用下磨损较快，特别是图3-4b所示的滑动型更为严重。为提高传动效率，减少磨损，延长其使用寿命，可采用图3-5a所示的滚动型结构。肘板头为圆柱面，衬垫为平面。 由于肘板的两端肘头表面为同一圆柱表面，所以当肘板两端的衬垫表面相互平行时，肘板受力将沿肘板圆柱面的同一直径、并与衬垫表面的垂直方向传递。在机器运转过程中，活动颚的摆动角很小，使得肘板两端支撑的肘垫表面的夹角很小，所以在机器运转过程中，肘板与其肘垫之间可以保持纯滚动。本设计采用滚动型，如图3-4所示。 图3-4 肘头与肘垫形式(a) 滚动型 (b) 滑动型3.4 调整装置调整装置提供调整破碎机排料口大小作用。随着衬板的不断磨损，排料口尺寸也不断地变大，产品的粒度也随之变粗。为了保证产品的粒度要求，必须利用调整装置，定期地调整排料裂口的尺寸。此外，当要求得到不同的产品粒度时，也需要调整排料口的大小。现有颚式结构破碎机的调整装置有多种多样，归纳起来有垫片调整装置、楔铁调整装置、液压调整装置以及衬板调整。本设计采用楔铁调整装置。如图3-5所示。 图3-5 立式楔铁调整装置1肘板 2调座3调整楔铁 4机架3.5 保险装置当破碎机落入非破碎物时，为防止机器的重要的零部件发生破坏，通常装有过载保护装置。保险装置有三种：液压连杆、液压摩擦离合器和肘板。本设计采用肘板。肘板是机器中最简单、最便宜的零件，所以得到广乏应用且经济有效，但当肘板断裂后，机器将停车，应重新更换新肘板后方可工作。肘板保险件的另一个缺点是由于设计不当，常常在超载时它不破坏，或者没有超载它却破坏了，以至影响生产。因此设计时除应正确确定由破碎力引起的肘板压力，以便设计出超载破坏的肘板面积外，在结构设计时，应使其具有较高的超载破坏敏感。肘板通常有如图3-6所示的三种结构：中部较薄的变截面结构；弧形结构；S型结构。其中图a结构在保证肘板的刚度和稳定性的同时，提高其超载破坏敏感度。图b、图c两种结构是利用灰铸铁肘板抗弯性能这一特性，选择合适的结构尺寸是肘板呈拉伸破坏，显然提高了肘板破坏的敏感度。尽管如此，肘板是否断裂主要取决与计算载荷的确定和截面尺寸计算是否正确。因此从加工制造方便性出发，图a所示应用最多，本设计也采用a中肘板。图3-6 肘板结构3.6 传动件偏心轴是颚式结构破碎机的主轴，受有巨大的弯曲力，采用45钢。偏心轴一端装带轮，一端装飞轮，如图3-7所示。3.7 飞轮飞轮用以存储活动颚空形程时的能量，再用与工作行程，使机械的工作负荷趋于均匀。带轮也起着飞轮的作用。图3-7 偏心轴结构图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3.8 机架破碎机机架式整个破碎机零部件的安装基础。它在工作中承受很大的冲击载荷，它的质量占整机很大比重，而且加工制造工作量也较大。机架的强度和刚度对整机性能和主要部件寿命有很大影响。因此，机架的设计很重要。图3-8 机架受力分析对于中小型破碎机度采用整体式机架。其结构设计必须遵循下列原则：首先根据机架受力情况，满足机架强度和刚度要求；其次是考虑制造工艺性要求；最好考虑外观要求。破碎机机架是有前壁，侧壁和后壁以及轴承座组成的一个空间框架结构（如图3-9所示）。图3-9 破碎机机架其平面图如图3-8所示，其机构设计与其受力密切相关。根据受力分析可知，机架承受三个力：无料给定颚的压力；偏心轴给机架的压力；肘板给后壁肘座的压力。3.8.1 机架前壁结构设计由图3-8可知，机架前壁主要是承受最大破碎力的作用。前壁是有一块纵向壁板与几块横向外侧筋板组成。载荷主要是由横向筋板所承受。因此，一般横向外侧筋板之间不再增设与侧壁平行的纵向筋板。对于中小型很宽的破碎机可以增设12跟纵向筋板。国产的破碎机随意增设筋板现象常有，增加破碎机质量。国外破碎机为增加前壁坚固性，制成反“E”形。图3-10侧壁加强筋3.8.2机架侧壁结构设计侧壁加强筋的位置也应根据受力的要求布置，如图3-10所示，主轴承受有压力的作用，而且这个力不通过侧壁中心，形成一个悬壁产生侧向倾翻力矩，所以在主轴承下方必须增设竖筋。实际上反力沿主轴承下半部是不均匀的，沿主轴承垂线中心垂直载荷最大二中心线右侧载荷比左侧大。因此，如老式400600颚式结构破碎机侧壁加强筋布置方式（如图3-10）。为了安装衬板座，侧壁后部必须设置导槽，它有两种方式：一是按力方向如图3-8平方向导槽；二是按方向设置。为了消除对导轨的冲击必须是肘板做与上导轨及与后壁之间没有间隙。3.8.3机架后壁结构设计机架后壁结构与前壁相似，后壁上作用有肘板传递的力，该力分解为和。由机架后壁承受，而经过肘板座传给焊接在机架壁内侧的导轨上。载荷和是一个变化值，有载是很大，而空载时又很小。由于肘座与导轨之间具有间隙；肘座后面的垫片之间存在间隙。因此，破碎机工作过程中产生附加冲击载荷，故长将导轨和后壁冲击。特别是导轨冲裂后，重新补焊时，由于高温使侧壁变形造成滚动轴承“别劲”而损坏。因此，近些年来，破碎机增设了将肘座与导轨接触面以及垫片之间的压紧结构，从而消除了间隙也就杜绝产生附加冲击载荷，延长导轨和后壁寿命。 4 复摆式颚式结构破碎机主要参数的设计计算4.1 已知条件为了保证颚式结构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。表1 颚式结构破碎机规格和性能参数表：型 号进入料口尺寸(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）PE2504004002502005-20151430131013403PE40060060040034015-6030-371700173216537PE50075050075042540-11045-5520351921200012PE60090090060048090-18055-7522902206237017PE7510601060750630110-32090-11026552302311029PE9012009001200750220-450110-13238003166304552PEX1502501502501251-35.58967459351.5PEX1507501507501255-16158967459353.8PEX25075075025026015-3022-301667154510205PEX2501000100025026015-5030-371550167613807PEX2501200120025026020-6037-452192190019508.5本次设计的是PE2501000型颚式结构破碎机，根据上表已知条件如下：进入料口尺寸：2501000（mm）；出料口尺寸：2060（mm）；进入料块最大尺寸：260（mm）；生产能力：1550t/h。4.2排料口宽度与破碎腔的深度颚式结构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： （4-1）- 最大排料粒度，mm；-活动颚在排料口的水平行程，mm；本设计在此为细破， 。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：H=(2.252.5)B，本设计取H=2.5250=625(mm)。4.3 钳角破碎机的活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4-1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 （4-2） y方向 （4-3）图4-1 物料块受力分析联合以上两式可得： （4-4）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，=1822，不宜超过23。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=20。4.4 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 4555。所以在此，取 50。4.5 活动颚水平行程和偏心轴的偏心距.活动颚摆动行程s是破碎机最重要的结构参数。在理论上，活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，实际选取的活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： (4-5) 下端点许用水平行程： (4-6)式中：-最小排料口尺寸（mm）-进入料口尺寸（mm） 实际上，活动颚行程是根据经验数据确定的，通常对于大型颚式结构破碎机，S=2545mm；中小型颚式结构破碎机，S=1215mm。在此，参照颚式结构破碎机现有的设计经验，初取 =15mm 0），零悬挂（=0）和负悬挂（，则合理。本次设计取整为。5.7.3 最大破碎力 破碎力在腔内的分布情况及其合力作用点位置、大小，是机构设计和零部件强度设计的重要依据。由于破碎力分布以及合力大小、作用点位置具有随机性，用理论分析的方法将会产生较大的误差，通过大量实测数据统计分析，再经过理论推导，建立实验分析计算式是一种较好的方法，能够近似反映出破碎力的变化规律并有较大的计算准确度。 满载破碎时破碎力的最大峰值称为最大破碎力： （5-12）式中 -最大破碎力 N -抗压强度 -有效破碎系数,对中小型 =0.340.48-公称排料口尺寸 的单位是cm. 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50%，故破碎机的计算破碎力为： （5-13）5.7.4 功率在破碎机的机构尺寸参数优化设计中，功率是一个重要的约束条件，因此必须建立破碎机功率的计算公式，下式是根据是根据最大破碎力的计算公式及实测的功率值为依据，公式如下： （5-14） 式中 -计算功率 KW-最大破碎力 KN -活动颚褚点水平行程平均值 mm -主轴转速 r/min -钳角 ( ) -机器总效率,可取 0.810.85 -等效破碎系数,对中小型 =0.270.37; 根据经验取 , , 则 6 各个部件的受力分析计算颚式结构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6-1 是复摆颚式结构破碎机各个部分计算载荷的图解法图6-1复摆颚式结构破碎机各部件受力图解 （6-1） （6-2） （6-3）式中： -作用在活动颚轴承上的外力-作用在推力板上的外力-作用在连杆上的外力-活动颚悬挂轴到破碎力作用点的距离-活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=50颚式结构破碎机在工作过程中，破碎机的工作规律是比较复杂的。但一般是活动颚零件开始向下逐渐增大，到活动颚悬挂中心以下占活动颚全长的3/4处（简摆）、2/3（复摆）为最大，再向下又逐渐减到末端为零。所以 （6-4）而,取为中间值。可得： （6-5） （6-6） （6-7） 7主要零件的设计和校核7.1 驱动装置选择7.1.1 电动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。由上面计算得p=42.6kw，在选取电动机时,应使电动机功率有一定的富裕,故选取功率为45KW的电动机.通常V带传动的传动比i=24。所以,电动机的转数:(24) =(24) （7-1）查机械零件设计手册选择Y系列封闭式三相异步电动机.同步转速在6401280r/min之间的转速有740r/min和960r/min.在设计中优先选取同步转速为740r/min的电动机。由实用机械设计手册查得电动机的型号Y-250M-8，其主要参数如下：表2 电机主要参数额定功率满载转速效率功率因数45KW740rmin900.87.1.2 v带的传动设计（1）确定计算功率 查表(机械设计表87)得工作情况系数，故 （7-2）（2）确定V带的带型根据、由图（机械设计图811）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。由表（机械设计表86和表88）得，取小带轮的基准直径=355。 验算带速v。 （7-3） 因为，故带速合适。 计算大带轮的基准直径。 （7-4） 根据表（机械设计表8-8），圆整为（4） 确定V带的中心距和基准长度根据式，计算后初定中心距。 计算带所需的基准长度 （7-5） 由表（机械设计表82）选带的基准长度。 计算实际中心距根据公式： （7-6）（5） 验算小带轮包角 （7-7）（6） 确定V带根数z 计算单根V带的额定功率由和，查表（机械设计表84a）得基本额定功率。根据，和D型带，查表（机械设计表84b）得额定功率增量。查表（机械设计表85）得包角修正系数，长度系数，于是 （7-8） 计算V带的根数z （7-9）根据经验取为4根。（7） 计算单根V带的初拉力的最小值由表（机械设计表83）得D型带的单位长度质量，所以 （7-10） 应使带的实际初拉力。（8）计算压轴力压轴力的最小值为 （7-11）V带传动的主要参数归纳于下表（9） 大带轮设计 表3 大带轮基本参数名称结果名称结果名称结果带型C传动比根数4小带轮基准径基准长度预紧力根据机械设计V带轮的结构形式与基准直径有关。因为此处，所以大带轮采用轮辐式（如图7-1）。图7-1轮辐式带轮如上图，其各个尺寸为：（由偏心轴设计而定）；,此处取为160mm； 式中：-电动机额定功率 -电动机转速-皮带轮带数。；（取，取值见表4）；（由后面可知，而当时，）；表4 V型带基本参数7.2 飞轮的设计颚式结构破碎机是间断工作的机器，因而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，且使机械的速率不致波动太大，故在偏心轴上装上飞轮。飞轮在空行程时储存能量，在工作行程时则释放能量，这样就可以使电动机的负荷均匀。飞轮重量G的计算公式: （7-12） 式中：-电动机额定功率； -飞轮的直径，m； -考虑损失的机械效率，。 -主轴转速； -速度不均匀系数，对于小型的颚式结构破碎机可取。代入数值得： 飞轮的实际质量约为理论质量的倍。所以。 本设计飞轮与带轮设计成一个整体，即带轮也起飞轮的作用。7.3 偏心轴的设计7.3.1 偏心轴主要尺寸的确定(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： （7-13） 式中 ： -电动机功率； -主轴转速；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，d增大，两个键槽时，d增大。值由机械设计表15-3确定，取。因最小直径处安装大带轮，设有一个键槽，则：根据经验取为整数。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，。 ：密封处轴段，根据大带轮的定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），。 ：滚动轴承处轴段，锥套处轴段，因为工作时强烈震动，选择调心轴承153624（机械设计师手册）。 ：滚动轴承处轴段，。因为工作时震动强烈，将引起偏心，所以设计时选择调心滚子轴承53628，其尺寸为。：有轴承的装配尺寸， 各轴段长度的确定 ： 由大带轮轮毂宽度确定。 、：由活动颚结构、轴承端盖、装配关系确定，。7.3.2 偏心轴细部结构由表（机械设计课程设计表101）查得大带轮处键（本设计采用平键）。大带轮轮毂与轴的配合选为；滚动轴承与轴的配合采用过度配合，此轴段的直径公差选为。7.3.3 偏心轴的校核在破碎工作时，破碎力通过活动颚轴承传到偏心轴上，由于该破碎力很大，轴上其它零件传递的载荷相对来说就显得微不足道了，所以计算时可把这些载荷忽略不计，而只考虑破碎力的作用，破碎力平均分布在两个活动颚轴承上。 图72 轴的力学模型及转矩、弯矩图a) 力学模型图 b）弯矩图 c）转矩图 d）当量弯矩图(1) 轴的力学模型的建立 轴上力的作用点位置和支点跨距的确定轴承对轴的作用点按简化原则则应在轴承宽度的中点，因此可决定偏心轴上活动颚两轴承的位置。活动颚处安装的53628轴承，经计算 可得活动颚处两轴承之间的距离，轴承离支点的距离 。 绘制轴的力学模型根据要求的传动速度方向，绘制的轴力学模型图见图72a(2) 计算轴上的作用力破碎力平均分布在两个活动颚轴承上，分别用、来表示；机架轴承要当于两个支座，对偏心轴具有支座反力的作用，分别用，来表示。 (3) 绘制转矩、弯矩图 由轴的力学模型图可知偏心轴在水平的方向不受力，故不产生水平面的弯矩，因而偏心轴只产生垂直面上的弯矩,如图7-2b：C、D处的弯矩相等，即 转矩图,见图62c。 (4)当量弯矩图，参看图72d。因为是单向回转图，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，折算系数。 (5)校核轴的强度进行校核时，通常只校核偏心轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即活动颚轴承处C、D的强度。 根据选定的轴的材料45钢，调质处理，由所引教材表15-1查得。因，故强度足够。7.4 轴承的选择破碎机的轴承采用铸有巴氏合金的滑动轴承。随着滚动轴承制造技术水平的提高，今后将在大型破碎机上采用滚动轴承。主轴承和连杆头的轴瓦过热时可用循环水冷却。7.5 推力板（肘板）的设计推力板是颚式结构破碎机中构造最简单、成本最低的零件。在标准结构中，一般都是用它做保险零件，故计算时要降低其安全系数。设计时建议将其许用应力提高。为了削弱推力板的断面，有时沿其宽度方向布有通孔。在计算推力板的强度时，一般是根据活动颚宽度来决定推力板的宽度，再由这个宽度来求推力板的厚度。其计算公式如下： （7-14）式中 ：-沿推力板中心线方向作用的外力（）；-推力板的宽度()；-推力板的厚度（）；-推力板的计算许用压应力（ ）。对于HT15-32及HT28-48，许用压应力为。其。取，得圆整为。推力板的尺寸为长度，厚度，宽度 。7.6活动颚结构设计活动颚是破碎机重要件之一，也是一个结构较复杂的零件。最合理的活动颚结构是保证破碎机性能优越的充分条件。经长期运转实践发现活动颚在其下部肘座偏上处，即在-截面附近产生裂纹。根据活动颚受力分析克制，活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，故产生较大的应力，致使在此处损坏（图7-3）。图7-3所示为PE400600破碎机活动颚应力测试结果。-截面应力，-截面，-截面，-截面。由此可知，应力最大截面位于活动颚肘座附近偏上一点；其次个界面应力之差值以，-截面与-截面相差最大。根据上述破碎机活动颚应力分析可知。1）应力最大截面位于活动颚肘座附近偏上一点，致使它常在此处产生裂纹；2）活动颚上部与下部应力差值悬殊，这种活动颚结构设计极不合理，急需改进。颚式结构破碎机活动颚结构和尺寸，主要取决于两个因素：其一是活动颚受力；其二是活动颚的制造工艺和外观。前者是保证活动颚强度的刚度的最根本依据，在满足此要求的基础上，活动颚质量越小越好，特别是其回转重力离中心越近越好。同时还需考虑工艺性以及外观等。根据前面对活动颚的分析可知，在满足危险截面强度和刚度要求后，尽量使活动颚各截面应力差值小这样不仅能延长活动颚使用寿命，又能减轻活动颚质量。活动颚体轮廓尺寸厚度（图5-9）可参考表5-1中给出的实际数据。表5 活动颚体轮廓尺寸厚度破碎机规格/mmmm1502501505002504002501000400600500750600900活动颚头壁厚/mm22.5405045505075活动颚体壁厚/mm 25 150190 35150260408018030190340551403203519020050330500活动颚重量/kg1403203201010-7502000活动颚头部主要是借助装轴承部位传递动力，为了减轻质量可以适当将两轴承之间一段壁厚减薄。 图7-3 PE400600破碎机活动颚各截面应力比较 图7-4 活动颚体轮廓尺寸活动颚结构设计首先是在装配草图上确定活动颚结构，然后根据装配草图中的活动颚结构再画活动颚施工图。在画装配草图前已知破碎机机构尺寸以及破碎腔尺寸等。如图7-5所示，偏心距为OA，连杆长度为AB，肘板长为BC，后肘座C点位置尺寸a和b，活动颚悬挂高度h，破碎腔高度H，钳角等。图7-5 活动颚结构设计根据所选定的活动颚滚动轴承外经尺寸之半为半径以A点为圆心画出活动颚内孔，参考表5中数据选定值，画出活动颚头部外圆；根据肘垫和肘板头部尺寸以B点为准画出肘槽尺寸，参考表5中数据选值使它等于fH，过f点作Ef线是该线与垂直线或者与定齿板齿面线成角，EfG长度尺寸依据活动颚悬挂高度h和破碎腔高度H以及活动颚齿板尺寸确定；参考表5-1中数据选定值使dE=，则可定d点，然后连接dH线；选定活动颚形式，如图中选为“E”形，再参考表5数据选值。其他部位几何形状和尺寸依活动颚结构设计原则按经验确定。活动颚结构形式有三种：“E”形截面；反“E”形截面和箱型截面。同样截面尺寸第二种比第一种形式强度增加。在实际设计中，视具体情况选定。一般情况下，中小型破碎机活动颚采用第一和第二种形式而大型破碎机活动颚采用箱体结构。活动颚一般都是采用ZG35材料铸成，因为它的结构比较复杂。国外也有采用焊接结构活动颚的，而国内除了大型破碎机外，几乎没有。活动颚的加强筋布置方式，也应按上述受力要求设计。已有的颚式结构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，又满足质量轻的要求，可采用变厚度加强筋。即靠上部加强筋厚度沿轴向方向应小，越往下厚度越大。就是说，改原来矩形加强筋为梯形加强筋，这样会减轻活动颚质量又保证有足够的强度。活动颚两轴承之间部位的壁厚可适度减薄，借以减轻其质量。活动颚头部内孔在两端的滚动轴承部位的尺寸，应该按照轴承宽度等尺寸来确定。至于其他如活动颚头部吊钩，脚部与拉紧装置拉杆连接的挂钩以及活动颚的铸造工艺要求等，这里不再赘述。上述活动颚结构的确实能够过程要经过反复修改完善后才能定案。然后作强度计算确实无误再画活动颚施工图。活动颚强度核算是把活动颚看作两支点梁，根据大家所熟悉的强度理论校核各个断面的主应力。 8复摆式颚式结构破碎机的安装8.1 破碎机的安装颚式结构破碎机一般是安装在混泥土地基上。地基要与厂房的地基隔开，一避免破碎机的振动传给厂房。地基的深度不应该小于安装地点的冻结深度，地基的面积应该按照安装地基的土壤允许的压应力来决定。地基的重量应该是机器重量的3至5倍。一般是用140-150号水泥来浇注地基。设计地基时，应该考虑产品运输带、更换肘板和修理调整装置等所占用的空间，同时也要留出安装埋头地基螺栓所用的通入口。破碎产品要经过与破碎机纵向轴线方向一致的地基排料槽排出，排料槽的斜度不应该小于50度。地基的周围要有足够的空间，以便维护、修理破碎机和放置工具。装配破碎机首先是将机架装在地基上，然后按顺序将其他零件装配起来。安装过程中认真仔细阅读调整各联结部分，特别是肘板、偏心轴和活动颚悬挂轴之间的平行度，不允许超过规定的范围。8.2 机架的安装颚式结构破碎机安装在混泥土基础上，为了减小振动、躁声和吸收振动，应在机架和混泥土之间垫上一层硬方木、橡胶或其他物质。机架安装在基础上或在木座上的横向和纵向水平度应符合要求，机架底脚与基础间的垫板必须平整、均匀和稳固。可拆卸式组合机架的对口结合处表面，必须良好吻合。机架联结螺栓装配时，最好加热到，使其联接更加牢靠。机架安装在地基上的横向水平度，每米应不大于0.2mm；纵向水平度，每米应不大于0.4mm。组合机架在螺栓未拧紧时，局部间隙不应大于0.7mm。8.3 偏心轴和轴承的安装装机前，将滚动轴承研配好后，再放入轴承座内，用水平仪测量其水平度和同轴度的偏差值，如在允许范围内，可把偏心轴放到轴承上。然后再用涂色法检查轴颈和轴承的接触情况，如接触情况不满足要求，还应进一步刮研。最后一次装轴时，应在轴承和轴颈上加一些润滑油。73偏心轴滑动轴承座与机架的接触面积由不小于80%，最大间隙不得大于0.07mm。中小型复摆颚式结构破碎机常采用滚动轴承。安装最好采用压力机缓慢压入，压入前轴颈上应涂点润滑油。当轴承与轴为过盈配合时，应将轴承在油中加热到90度左右后之后再装入。但最好不超过100度，否则容易使轴承退火。加热时间不少于20min，否则内套膨胀量不够。轴承中的润滑油量以装入轴承空间的60%为适宜。8.4 肘板的安装当肘板磨损或折断后,应立即更换。办法是:松开拉杆弹簧螺母,取下弹簧,用链条或钢丝绳栓在活动颚下部,再用手葫芦拉动钢丝绳,使活动颚靠近定颚,此时肘板会自动落下。旧肘板拆除后,再用钢丝绳将新肘板拉入肘板座中,放松手葫芦,使肘板和肘板座紧密接触,然后装上拉杆和弹簧此时肘板支持在肘板座中,便可拆除手葫芦。8.5 活动颚的安装颚式结构破碎机活动颚的装配，全采用事先组装好的活动颚部件进行装配，即将活动颚、活动颚轴、活动齿板、肘板垫等提前组装好，然后用吊车吊装在机架里。先把滑动轴承研配好，然后放入机架轴承座中，测量其斜度和同轴度的偏差值。如果在允许范围内，在轴承和轴颈表面上涂上润滑油，将活动颚放到轴承中。机架上的滑动轴承和活动颚悬挂轴滑动轴承的倾斜度，每米不大于0.1mm；同轴度不大于0.06mm。活动颚轴中心线与活动颚中心线垂直度误差不大于0.03/100。活动颚中心线与带轮或飞轮的端面垂直度误差应不大于0.02/100。8.6 齿板的安装齿板是破碎机中磨损最快的，需要经常更换的零件。齿板用螺栓或楔子固定在机架前壁和活动颚上，其接触面必须平直，不允许有翘首现象，否则要及时处理。由于机架前壁内侧不加工，所以在定颚齿板背面与机架前臂之间，最好垫一层软金属垫片，确保两者紧密贴合。对于大型破碎机，也可以在活动颚与齿板间灌铅锌等金属，使两者紧密贴合。9颚式结构破碎机的磨损9.1 齿板磨损分析(1) 齿板是破碎物料的工具，齿板寿命的长短直接影响整机的好坏、维修工作量的大小、破碎物料成本的高低，所以，齿板是破碎机的关键部件。我国现有颚式结构破碎机齿板寿命偏低， JB / ZQ 10
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