毕业设计（论文）-鄂式破碎机的设计（全套图纸）.pdf

武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 论文题目 ： 颚式破碎机的设计颚式破碎机的设计 姓名 ： XX 学号 ： XXXXXXXX 班级 ： X 班班 年级 ： XXXX 级级 专业 ： XXXXXX 学院 ： XXXX 学院学院 指导教师 ： XXX 教教 授授 完成时间 ： 2016 年年 3 月月 12 日日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 作者声明作者声明 本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有 剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设 计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因 本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。 毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。 特此声明 作者专业 ： XXXXXX 作者学号 ： XXXXXX 作者签名 ： 2016 年年 月月 日日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 颚式破碎机的设计颚式破碎机的设计 Design of jaw crusher Liu, Mou mou 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 2016 年年 3 月月 17 日日 5 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 摘摘 要要 颚式破碎机属于矿山机械的一种，广泛应用于金属矿山、冶金工业、化学工 业、建筑工业、水泥工业及砂石行业等，适用于中、细碎普氏硬度 f=5-16 的各种 矿山和岩石，如铁矿石、有色金属矿石、花岗岩、石灰岩、石英岩、沙岩、鹅卵 石等。它工作时，电机通过三角带、传动轴、传动齿轮带动偏心套旋转，动锥在 偏心套作用下做旋摆运动，使动锥和定锥时而靠近时而偏离。物料在破碎腔内不 断受到挤压、冲击而破碎，破碎的物料经筛选靠自重从下部排出。 本次设计的题目是颚式破碎机的设计，本文运用大学所学的知识，提出了颚式破碎 机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验， 构建了颚式破碎机总的指导思想，从而得出了该颚式破碎机的优点是高效，经济，并且 安全系数高，对提高矿石的破碎效率，减少人工投入等等起到了很大的作用的结论。 关键词：关键词：颚式破碎机；中心距；弯曲疲劳强度；弯曲许用应力 6 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 Abstract Jaw crusher which belongs to a kind of mining machinery, widely application in metal mines, metallurgical industry, chemical industry, building industry, cement and sand and gravel industry, suitable for various kinds of mines and rocks of medium and fine Platts hardness f=5- 16, such as iron ore, non- ferrous metal ores, granite, limestone, quartzite, sandstone, pebbles and other. When the motor works, the electric motor drives the eccentric sleeve to rotate through the triangle belt, the driving shaft and the driving gear, and the moving cone moves in the eccentric sleeve to make the moving cone and the fixed cone sometimes close to the time. The materials in the crushing cavity subjected to continuous extrusion, impact crushing, crushing the material after screening by gravity from the lower discharge. This design topic is the jaw crusher design. In this paper, the use of university knowledge, the jaw type crushing machine structure composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check, constructs the jaw crusher total refers to the guiding ideology, and concluded that the jaw crusher machine has the advantages of high efficiency, economy, and high safety factor, to improve the efficiency of the ore crushing, reduce manual input and so on plays a great role in the conclusion. Key words: jaw crusher; center distance; bending fatigue strength; permissible bending stress 7 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 目目 录录 1 绪论绪论 . 1 1.1 颚式破碎机简介 . 1 1.2 破碎机的发展 . 2 1.3 总体方案设计 . 3 2 颚式破碎机机构参数设计颚式破碎机机构参数设计 . 5 2.1 啮角 . 6 2.2 动颚摆动行程 s 和偏心距 r . 7 2.3 传动角 . 7 2.4 肘板摆动角 . 8 2.5 连杆长度 . 9 2.6 肘板设计 . 10 2.6.1 肘板支撑方式选择 . 12 2.6.2 肘板长度计算 . 13 2.7 主轴转速 . 15 2.8 生产能力 . 16 3 主要零部件计算与选择主要零部件计算与选择 . 17 3.1 电动机功率计算和选择 . 18 3.2 带传动设计 . 18 3.2.1 带型选取 . 19 3.2.2 传动比 . 19 3.2.3 大小带轮基准直径 . 20 3.2.4 带速 . 21 3.2.5 轴间距 . 21 3.2.6 所需基准长度 . 22 3.2.7 实际轴间距 . 22 3.2.8 小带轮包角 . 22 3.2.9 单根 V 带传递的额定功率 . 23 3.2.10 额定功率增量 . 23 3.2.11V 带根数 . 24 3.3 偏心轴机构设计及尺寸设计 . 25 3.3.1 偏心轴尺寸确定 . 25 8 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 3.3.2 作用在动颚上各点力的计算 . 26 3.4 轴承的选取和校核 . 27 4 主要零部件的强度校核主要零部件的强度校核 . 28 4.1 轴承的选取和校核 . 29 总结总结 . 31 致谢致谢 . 32 参考文献参考文献 . 33 9 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 1 绪论绪论 1.1 颚式破碎机简介颚式破碎机简介 颚式破碎机又名老虎口,俗称颚破。颚式破碎机是由定颚和动颚两块颚板组成破碎 腔，模拟动物两颚的运动而完成物料破碎作业的破碎机。广泛运用于矿山建材、公路、 冶炼、铁路、化工和水利等行业中大块物料与各种矿石的破碎 1。 颚式破碎机按照进料口宽度大小来分为大、中、小型三种,其在矿山、建材、基建 等部门主要用作粗碎机和中碎机。进料口宽度小于 300MM 的为小型机，进料口宽度在 300-600MM 的为中型机，进料口宽度大于 600MM 的为大型机器。颚式破碎机结构简单， 工作可靠，制造容易 2。 按照活动颚板的摆动方式不同，颚式破碎机可以分为综合摆动式颚式破碎机、复杂 摆动式颚式破碎机（复摆颚式破碎机）和简单摆动式颚式破碎机（简摆颚式破碎机）三 种 3。本次设计为复摆颚式破碎机。 传统的复摆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、实用性强等优点，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个较小啮角，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，同时也出现了一些新的机型 4。 复杂摆动颚式破碎机动颚板的上下运动有促进排料的作用，而且其上部的水平行程 大于下部， 易于破碎大块物料， 故其破碎效率高于双肘板式。 它的缺点是颚板磨损较快， 以及物料会有过粉碎现象而使能耗增高。为了保护机器的重要部件不因过载而受到损 坏，常将形状简单、尺寸较小的肘板设计为薄弱环节，使它在机器超载时首先发生变形 或断裂。 另外，为满足不同排料粒度的要求和补偿颚板的磨损，还增设了排料口调整 装置，通常是在肘板座与后机架之间加放调整垫片或楔铁。但为了避免因更换断损零件 而影响生产，也可采用液压装置来实现保险和调整。颚式破碎机还可直接采用液压传动 来驱动动颚板，以完成物料的破碎动作 5。 10 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 1.2 破碎机的发展破碎机的发展 近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 6。 1.2.1 发展现状发展现状 颚式破碎机机架占整机质量的比例很大（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。颚式破碎机采用焊接机架是发 展方向。国内颚式破碎机机架结构设计不合理实例有许多，其原因就是没按破碎机实际 受力情况去布置加强筋 7。国内颚式破碎机制造厂家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。 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。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 8。 1.2.2 颚式破碎机的优化颚式破碎机的优化 颚式破碎机作为矿山石材破碎的重要设备，在我国发展最为迅速，从建国之初到现 在，颚式破碎机出现了很多的型号，打破了以尺寸大小作为分类标准的局面，颚式破碎 机无论如何发展，其工作原理都是固定不变的，要对颚式破碎机进行优化，也就是提高 颚式破碎机的使用寿命和工作效率 9。介绍颚式破碎机未来优化方向主要从三个方面： （1）钢材的选择 钢材的选择也就是颚式破碎机生产材料，耐磨是破碎设备最主要的要求，颚式破碎 机的磨损部件主要是颚板和护板，颚板采用高质量高锰钢合金，在铸造过程中通过调整 碳钢比例改善材料的硬度和耐度。 （2）颚式破碎机的结构 主要包括整机外形，部件外形以及各部件组装设计的优化。颚式破碎机的机壳可以 铸造和焊接，也可以使用螺栓等其他方式衔接，这样颚式破碎机在使用现场的适应能力 就有了极大的提高。优化腔形，即改变齿板断面形状，得到更合理的破碎腔曲线，使给 料和排料得到最好的配合， 改变悬挂高度， 将正悬挂高度降低， 甚至降到零或者负悬挂， 11 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 以增大动颚下端的水平行程。 (3)改善养护系统 颚式破碎机作为首破工作强度较大，日常维护和保养一旦跟不上，会很大程度的增 加设备磨损， 缩短颚式破碎机的寿命。 目前度颚式破碎机加上循环润滑油路和冷却系统， 可以有效减少设备磨损，减低日常生产的维护和养护成本 10。 要缩小差距并迎头赶上和超过国外先进技术，就必须增加技术投入。引进国外先进的破 碎技术和装备，无疑对我国破碎机的质量和技术的发展有重大意义，但关键在于消化、 吸收并将其国产化。要重视提高产品质量和配套产品质量，以使我国产品在国际市场占 有一席之地 1.3 总体方案设计总体方案设计 如图 1 所示为复摆颚式破碎机。电动机 8 通过小带轮及 V 带将运动传给大带轮， 从而带动偏心轴转动。动颚 4 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上的镗孔相配合，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与飞轮 5，以调整破碎机工作时主轴运转速度的 波动。动颚的下部由肘板 13 支撑，肘板(即肘板)的另一端支承在与机架相连的调整机 构 12 上。可在由两钢板及侧壁构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时，只要调 整螺栓 9，使调整块左右移动即可完成。 肘板 13 的两端头为圆柱面，中部有孔，比其他部位强度低。其两端圆弧和动颚 4 和调整块 12 上的衬垫接触，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。另外，肘板为组合组合肘板，其两端为支撑块，材料为 ZG45Mn，抗磨性和强度均加强，当肘板断裂时，仅更换中间件即可，较整体式肘板减少 钢耗，节省资金。 由于肘板与肘板衬垫间为非几何锁合而是靠动颚的重量实现重力锁合，因此在机 器运转时，由于动颚产生的惯性载荷，会使肘板与其衬垫周期分离而产生冲击响声，严 重时甚至会使肘板从其两端衬垫中脱落。因此在动颚下端有一根拉杆通过机架上的弹簧 拉杆 11 拉住动颚，使肘板与村垫始终保持贴合状态。 12 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 图 1 复摆颚式破碎机结构图 颚式破碎机在设计时应考虑其生产能力，功耗，机重及颚板寿命等综合指标。由于破 碎机的工作繁重， 工作条件苛刻， 且受力情况复杂， 为了保证破碎机在工作中运转正常， 则在设计的过程中应使其满足以下要求：安全，卫生环保，节能。 1 固定颚板 2 侧护板 3 活动颚板 4 动颚 5 飞轮 6 V 带 7 小带轮 8 电动机 9 调整螺栓 10 弹簧 11 拉杆 12 调整块 13 肘板 14 衬垫 13 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 2 颚式破碎机机构参数设计颚式破碎机机构参数设计 2.1 啮角啮角 破碎机钳住物料时定颚和动颚之间的夹角称作啮角。在进行破碎过程时，啮角大小 的确定应该避免破碎腔内的物料跳出来以及向上滑动,因此物料和颚板工作面之间应产 生足够的摩擦力，以保障物料破碎时不被挤出去 11。 当物料被颚板压紧时，作用在物料上的力如图 2（a）所示。 1 P 和 2 P 分别为颚板作 用在物料上的压碎力，并和颚板工作面垂直，且 21 PP ;摩擦力为 1 fP 和 2 fP ，由压碎力 引起。它们分别平行于颚板的工作面， f 为物料与颚板之间的摩擦系数。物料的自重与 压碎力相比很小，因此物料的自重可忽略不计。 图 2 物料在颚板间的受力情况 如图 2（a）所示，以物料的中心作为坐标系 xoy 原点，作用于物料的力 1 P 和 2 P 通 过坐标的原点。则它们沿 x 轴和 y 轴方向的分力的平衡方程式为: 0= x F 0sincos 221 =fPPP (2.1) 0= y F 0sincos 221 =+PfPfP (2.2) 将式(2.1)两端乘以摩擦系数 f ，再与式(2.2)相加，并消去压碎力 2 P ，则得: 0)1 (sincos2 2 =+ff 或 2 1 2 tan f f = 14 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 因为tan=f，故: 2 tan1 tan2 tan = 2tantan= 2= 式中 为物料与颚板之间的摩擦角。当固定颚板在如图 2（b）所示的倾斜位置时， 则： 2 21 =+= (2.3) 欲使颚式破碎机的动颚和定颚能钳住物料并进行碎矿工作,要满足 0sincos 221 +PfPfP。 因而要满足2 故产品生产能力满足设计要求。 21 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 3 主要零部件计算与选择主要零部件计算与选择 3.1 电动机功率计算和选择电动机功率计算和选择 通过对矿石粉碎能耗的体积假说数学表达式 E V A 2 2 = 中体积 V 代替为矿石破碎前、后的体积差)( 21 VV ，得到修正公式 )( 2 21 2 VV E A= 用已知参数代替 1 V 、 2 V 可得到复摆颚式破碎机的需用功率 N 为： )( tan10448 . 2 22 6 2 sdB E LKn N+ = kW 式中： 矿石的抗压极限压强， 2 /cmkg； L破碎机排（进）料口长度，cm； K 矿石松散系数，70. 025. 0=K。 n偏心轴转速，min/r。 B 破碎机进料口宽度，cm； d破碎机排料口宽度，cm； s动颚下端水平行程，cm； 啮角； E 纵向弹性模数。 表 1：矿石极限强度和纵向弹性模数E取值表 名称 抗压极限强度 2 cmkg 纵向弹性模数E 25 10 cmkg 石灰石 1200600 3.5 砂石 1000600 5.03.4 铁矿石 15001000 7.26.8 22 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 花岗岩 15001200 1 . 61 . 5 正长石 15601250 大理石 1500500 65. 5 砂岩 1000600 3 . 40 . 1 破碎材料为矿石、建筑垃圾等脆性材料可取：800= 2 /cmkg 25 /100 . 5cmkgE= )7 . 215(75 19tan0 . 410448 . 2 2373 . 0106800 22 6 2 + =N kW61= 则电动机安装功率为： NK ND 2 = 式中 D N 电动机安装功率； 2 K 电动机备用系数，10 . 1 05 . 1 2 =K； 颚式破碎机的传动效率，75 . 0 60 . 0 = 取05 . 1 2 =K，60 . 0 = 则电动机安装功率：kWND75.106 6 . 0 6105 . 1 = = 一般 V 带传动的传动比 i=24，所以电动机转速 min/94847442372237rn= 查机械设计手册，取电动机型号 Y315L- 2， 基本参数：同步转速min/750rn = 额定功率kWP110= 3.2 带传动设计带传动设计 3.2.1 带型选取带型选取 已知设计功率kWP61=，小带轮转速min/750rn =，根据 V 带选型图 23 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 图 6 普通 V 带选型图 选取 V 带带型为 D 型。 3.2.2 传动比传动比 2 2 2 1 p p d d n n i= 若考虑带与带轮的滑动，则 )1 ( 2 2 2 1 = p p d d n n i 式中02. 001. 0=。 则16 . 3 237 750 =i。 3.2.3 大小带轮基准直径大小带轮基准直径 按表普通和窄 V 带轮（基准宽度制）直径系列选取小带轮基准直径： mmdd475 1 = 大带轮基准直径：)1 ( 12 = dd idd，其中 取 0.01，则大带轮直径 mmdd99.1485)01 . 0 1 (47516 . 3 2 = 根据表普通和窄 V 带轮（基准宽度制）直径系列中标准直径值，取整为： 24 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 mmdd1500 2 = 3.2.4 带速带速 smvsm nd v p /3025/65.18 100060 750475 100060 max 11 = = = 3.2.5 轴间距轴间距 轴间距一般选取在)(2)(7 . 0 21021dddd ddadd+，则 )1500475(2)1500475(7 . 0 0 +a即mmamm3950 5 . 1382 0 根据实际尺寸，可取轴间距mma2800 0 = 3.2.6 所需基准长度所需基准长度 () () 2 0 2 12 2100 42 2 a dd ddaL dd ddd += () () mmLd12.8796 28004 4751500 4751500 2 28002 2 2 0 = += 由表普通 V 带和基准宽度制窄 V 带的基准长度系列中选取相近mmLd9140= 3.2.7 实际轴间距实际轴间距 mm LL aa dd 2972 2 87969140 2800 2 0 0 = += += 3.2.8 小带轮包角小带轮包角 ()() = = =159 3 . 57 2800 4751500 180 3 . 57180 22 1 a dd dd 3.2.9 单根单根 V 带传带传递递的的额定额定功率功率 查表各种类型 V 带的额定功率中 D 型带功率，用逐差法计算min/750rn =， mmdd475 1 =时kWP16.23 2 2 76.2525.22 2 63.2099.23 1 = + + + = 3.2.10 额定额定功率功率增量增量 有查表各种类型 V 带的额定功率，有逐差法得kWP74 . 2 2 15 . 2 50 . 2 1 = + = 3.2.11V 带带根数根数 25 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 () L d KKPP P z 11 + = 式中： K 小带轮包角修正系数； L K 带长修正系数， 分别查表小带轮包角修正系数 K 带长修正系数 L K 可得934 . 0 = K，83 . 0 = L K () 5 . 5 83 . 0 93 . 0 74. 216.23 110 = + =z，取整为6=z 3.3 偏心轴机偏心轴机构构设计设计及尺寸及尺寸设计设计 3.3.1 偏心轴偏心轴尺寸确定尺寸确定 作用在动颚上的最大破碎力 () k LbB F B tan 034 . 0 max = 式中： max F最大破碎力，N B 抗压强度，MPa 啮角， k有效破碎系数，对中小型机一般取48. 034. 0 B 、b、L破碎腔尺寸 已知：cmB75=，mmb15=，cmL106=，=19，34 . 0 取k，Mpa200 B = 则 () kN 5 . 42702000034 . 0 19tan 10615-75034 . 0 max = =F 3.3.2 作作用在用在动颚动颚上各点上各点力的计算力的计算 动颚上受力如下图 7 所示 26 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 图 7 动颚受力简图 已知：最大破碎力为 4270.5kN，AC=1996mm，AB=732.4mm，根据受力图可算出 C 点 x，y 方向上一组力。 0=ACFABF cxbx kN F F bx cx 1566 1996 2 . 73 = = 由 x 方向平衡公式得： =+=0 maxcxaxx FFF kNFFF cxax 270442701566 max = 有三角函数可知 A 点处力关系， ax ay F F =tan kNFF axay 114723tan2704tan= 由 y 方向平衡公式得： =+=0 cyayy FF 27 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 kNFcy1147= 求出各支撑力后，即可算出作用在动颚上合力，即 ()()kNFFF cycxc 1941 22 =+= 则作用在偏心轴上的合力也为 1941kN。 3.3.3 偏心轴的偏心轴的强强度设计计算度设计计算 偏心轴受力情况如图所示 图 8 受力简图 根据图中已知mmAD1300=，mmBC720=，由受力平衡原理可得 kNNN 5 . 970 21 = 由力矩平衡原理，根据图所示受力可算出截面和截面所受弯矩、扭矩情况，如图 9 图 10 所示， 图 9 弯矩图 28 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 图 10 扭矩图 根据第三强度理论计算截面和截面上轴的直径 () p TM d 1 2 2 68.21 + = 式中 M 计算截面处所受的弯矩； T 计算截面处所受的扭矩； p1 许用应力，查表得Mpa p 163 1 = ； 校正系数，1=。 截面 () mmd26.255 163 5 . 203801281445 68.21 2 2 = + = 截面 () mmd 3 . 255 163 40