大红鹰, PE500x750型复摆鄂式破碎机的设计(带CAD图）
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)PE500X700型复摆颚式破碎机的设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级13机自5班姓 名栾志强学 号1322230553指导老师刘玉 2017 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）PE500X700型复摆颚式破碎机的设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： (手签) (手签) 2017 年 3 月 31 日摘要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。颚式破碎机的破碎工作是在两块颚板间进行的，其中一块固定在机架上称为定颚板，另一块装在运动的动颚体上称为动颚板，其表面一般为牙形。当动颚板周期性地靠近与远离定颚板时，完成破碎与排料工作，现在机构中加一个过载保护系统，能更好的延长机器的寿命。本论文对PE500x700型 复摆鄂式破碎机的设计的结构和参数的设计和计算作了重点介绍。关键词：破碎机，材料，矿石，岩石，周期性AbstractThe material is crushed in many industries (such as metallurgy, mining, building materials, chemical industry, ceramic road) process in the production of essential products. Due to the physical properties and structure of the material is very different, in order to adapt to the requirements of a variety of materials, the crusher is also a variety of species. On the metal ore dressing, crushing is a first process of ore dressing plant, in order to separate the useful minerals, not only into crushing, crushing, crushing, grinding and. Because crushing is the energy consumption of the concentrator (about 50% of the total power consumption of the whole plant), in order to save energy and improve production efficiency, the paper puts forward the technical principle of more crushing and less grinding. This makes the crusher to crushing, crushing and high efficiency and energy saving direction. Jaw crusher crushing work is carried out between the two jaw plate, one of which is fixed on the rack is called the fixed jaw plate, the other one is installed in the moving jaw body is called the moving jaw plate, its surface is generally the tooth shape. When the moving jaw plate is periodically close to and away from the fixed jaw plate, the crushing and discharging work is finished, and an overload protection system is added in the mechanism to prolong the service life of the machine.Design and calculation of the broken structure and parameter design of machine of PE500x700 pendulum jaw crusher are introduced and discussed and introduced the overload protection system, through the design of structure of jaw crusher and overload protection system, we better understand the performance and the work principle of the machine, and the machine is extended the service life, has gained greater breakthroughs in technology. Key Words: crusher, material, ore, rock, periodicity 目 录摘要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论11.1 研究的目的和意义11.2 特点和现状与发展21.2.1复摆颚式破碎机的特点21.2.2 复摆颚式破碎机的现状与发展41.3 国内外复摆颚式破碎机的发展81.4 破碎机分类、结构、工作原理81.4.1基本结构81.4.2工作原理91.5主要参数的设定101.6 颚式破碎机工作特点和类型11第2章 颚式破碎机参数的原则和计算142.1颚式破碎机的结构及运转142.2结构参数的选择与计算142.2.1给矿口与排矿口的尺寸142.2.2钳角152.2.3动颚摆动行程s和偏心距r162.2.4主要构件尺寸的确定172.3 工作参数的选择与计算202.3.1 偏心轴的转速202.3.2生产能力212.3.3功率的确定22第3章 颚式破碎机主要零件的计算243.1颚式破碎机主要零件的受力分析243.2确定推力板的压力243.3主要零件的强度计算253.3.1 推力板的强度计算253.3.2 动颚的强度计算263.3.3 偏心轴的强度计算283.3.4 飞轮35第4章 原动机的选择384.1电动机的功率384.2电动机的型号38第5章颚式破碎机主要零件结构尺寸的计算与选择395.1皮带及带轮的设计395.1.1确定计算功率395.1.2选用窄V带带型395.1.3确定带轮基准直径395.1.4确定窄V带的基准长度和传动中心矩395.1.5验算主动轮上的包角405.1.6计算窄V带的根数Z405.1.7计算预紧力405.1.8计算作用在轴上的压轴力405.1.9带轮的结构设计405.2确定偏心轴的直径及跨距415.3轴承的选择及验算425.3.1动颚处的轴承425.3.2机架处的轴承43结论44参考文献45致 谢46附录A 论文装订内容及顺序47附录B 论文中的公式、图表规范48第1章 绪论第1章 绪论本设计的课题是PE500x700型 复摆鄂式破碎机的设计，颚式破碎机是一种最古老的破碎机，但由于它的结构简单，工作安全可靠，处理物体范围大，很适宜破碎硬的物料，因此颚式破碎机在冶金，煤炭，化工，建材等工矿企业中被广泛的应用，在水泥厂也是使用最广泛的一种，但是其破碎比小，破碎后的物料粒度不均匀，它是间歇工作，有空转行程，但是对于物料的粗碎和中碎，却是一种比较好的方法，所以在工矿企业中仍然被广泛的应用。但是随着社会的发展，人们为了降低成本，增加机器的寿命，要对机器进行改进，所以增加过载保护系统也是一种延长机器寿命的方法。颚式破碎机是矿山生产、建设用料加工及聚合化工生产的主要设备之一，被广泛地应用于各种金属与非金属矿山、化工矿物以及水泥、建材等物料的生产加工中。近年来，随着矿山生产和建材加工中一些新理论的提出，用户希望散体矿石能够在破碎阶段尽可能地得到粒度更细、块度更好的产品，以及生产自动化，降低人力成本。此外，随着全球矿产贫化现象的出现，在保持或增加各种金属与非金属矿产量的前提下，要求处理的原矿量就大大增加，这对破碎设备提出更高的要求，也面临更大的挑战。无疑，现行落后的颚式破碎机不能承担新时期的生产任务，必须开发高性能、低能耗、延长机器的寿命的颚式破碎机，这样才能更有竞争力。1.1 研究的目的和意义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,如粗碎旋回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。细碎方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。而应用最广泛的就是鄂式破碎机。传统的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、适用性强等优点,所以在工业上得到广泛应用。其缺点是非连续性破碎、效率较低,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,各国都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和较小啮角;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(可自动调节、过载保护、自动润滑等)。同时也出现了一些新的机型,如双腔双动颚式破碎机,其破碎比可达,排料口调节方便,产量大;复摆鄂式破碎机,兼有颚式破碎机与圆锥破碎机的性能其产量较同规格的破碎机高50%。还有筛分颚式破碎机,把筛分和破碎结合为一体,不仅可简化工艺流程,且能及时将已达粒度要求的物料从破碎腔中排出,减轻了破碎机的堵塞和过粉碎,提高了生产能力,降低了能耗。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：；出料口尺寸：；进料块最大尺寸：；产量：。的要求老满足生产的需要。1.2 特点和现状与发展1.2.1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。复摆鄂式破碎机的动鄂，是直接悬挂在偏心轴上的饿，是曲柄连杆机构，没有单独的连杆。由于动鄂是由偏心轴的偏心直接带动，所以活动鄂板可同时做垂直和水平的复杂摆动，鄂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，动鄂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，动鄂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。复摆鄂式破碎机和简摆鄂式破碎机相比较，复摆鄂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（比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高20%30%）等优点。但复摆鄂式破碎机的鄂板垂直行程大，石料对鄂板的磨削作用严重，磨削较快，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腐败鄂式破碎机。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。鄂式破碎机的优点是生产率高，结构简单可靠，破碎比较大（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。鄂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。当用鄂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。1.2.2 复摆颚式破碎机的现状与发展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。我们与上海建设路桥机械设备有限公司（简称上建）合作开发了颚式破碎机 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。我们相信，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是发展方向。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。机架前壁载荷主要是由横向筋板所承受。一般情况下，破碎机都不需要加纵向筋板 1、2，如图1-1所示。该机侧壁加强筋布置不合理，数量又太多，致使它的机重达)7.5t（同规格破碎机机重为5.5t）。当然，该机过重不完全是由这两个因素所造成。侧壁筋板位置和方向也应根据受力情况而定。图 1-2所示为英国某公司生产的大传动角（负支承）颚式破碎机机架简图。该机架侧壁布置有 1、2、 3三根筋板，筋板 1设置在主轴承侧面，筋板 3设置在主轴承后下方，这两块筋之间用筋板2连接起来构成一个“A”形框架。图3所示为该机受力分析。 图1-1 某破碎机焊接机架 图1-2 大传动破碎机机架 图1-3 大传动破碎机示力图图中轴承所受最大力: 作用方向为 HA，正是图1-2侧壁加强筋1的方向。从而说明图1-2中侧壁筋板布置完全符合受力的要求。 动颚也是破碎机重量较大的零件，而且结构复杂颚结构设计也应以动颚受力为依据，在满足强度、刚要求的条件下，尽量减轻重量。根据动颚受力分析可，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。原 250400,400600颚式破碎机者目前尚有多家生产动颚结构刚好与其受力要求反，即轴承附近处截面小，越向头部截面越大，而且差太悬殊。结果导致动颚强度低而重量又很大。这两种破碎机都是在轴承偏上处被折断而损坏。 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、动颚有限元的研究，进行机架、动颚有限元优化设计，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。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。1.3 国内外复摆颚式破碎机的发展19世纪40年代,北美的采金热潮对颚式破碎机发展有重大的促进作用。19世纪中叶,多种类型的颚式破碎机被研制出来,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破碎机取得了专利权。1858年,埃里.布雷克(El.Blake)取得了制造双肘板颚式破碎机的专利权。现在最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机。颚式破碎机最大的弱点之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。20世纪80年代中期,国外一些厂家已能生产各种大型颚式破碎机,例如美国Fuller Traylor公司生产的重型颚式破碎机,规格为1676mm2134mm,生产能力达1200t/h;德国PWH公司生产的最大双肘板颚式破碎机的给料口为2600mm1800mm,生产能力达2000t/h;英国Babbitless公司生产的BCS系列颚式破碎机,其生产能力可达6000t/h。20世纪80年代以来,我国颚式破碎机的研制工作与改进工作取得了一定的成果。北京矿冶研究总院的破碎机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,开发出GXPE系列深腔颚式破碎机,当时在国内引起了一定程度的轰动该机与同种规格的破碎机相比,在相同工况条件下,处理能力可提高,齿板寿命可提高倍。该机采用负支撑零悬挂,具有双曲面腔型。1.4 破碎机分类、结构、工作原理根据机械的工作原理和结构特性，目前在工业生产上广泛使用的破碎机分为7种类型：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、辊式破碎机和选择性破碎机。1.4.1基本结构鄂式破碎机的主体机构由机架、偏心轴、动鄂板、定鄂板、肘板共四个机构组成。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。图1-4 复摆鄂式破碎机结构示意1.4.2工作原理带轮与偏心轴固联成一整体，他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，驱使输出构件动鄂3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。图1-5 复摆鄂式破碎机结构图图1-6 复摆鄂式破碎机机构运动简图1.5主要参数的设定颚式破碎机的工作原理如图1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1-8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。图1-7 复摆鄂式破碎机运动轨迹示意图1.6 颚式破碎机工作特点和类型颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚，垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板，位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔（工作腔）。活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。1定颚 2心轴 3偏心轴 4动颚 5连杆 6退力板图1-8颚式破碎机的主要类型颚式破碎机按照活动颚板的摆动的方式的不同，可以分为简单颚式破碎机、复杂颚式破碎机和综合颚式破碎机三种。简单摆动颚式破碎机的工作示意图见图1-2a）动颚4悬挂在心轴2上，可做左右运动。偏心轴3旋转时，连杆5做上下往复运动，实现破碎和卸料。此种破碎机采用曲柄双连杆机构，虽然动颚上受有很大的破碎反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，所以工业上多制成大型机和中型机，用来破碎坚硬的物料。此外，这种破碎机工作的时候都是以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等于该点至轴心上的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破碎效率较低，其破碎比一般为3-6。由于运动轨迹简单，故称为简单颚式破碎机。简单颚式破碎机的优点是：结构紧凑简单；偏心轴等传动部件受力较小；由于动颚垂直位移较小，加工时物料较少有过度破碎的现象；动颚颚板的磨损较小。复杂摆动颚式破碎机的工作示意图见图1-2b）动颚4上端直接悬挂在偏心轴3上，作为曲柄连杆结构的连杆，由偏心轴的偏心直接驱动，动颚的下端铰接着推力板6支撑到机架的后壁上。当偏心轴旋转时，动颚上各点的运动轨迹是由悬挂点的圆周线（半径等于偏心距），逐渐向下变成椭圆形，愈向下部，椭圆形愈偏，直到下部与推力板连接点轨迹为圆弧线（图1-3）由于这种机械上各点的运动轨迹比较复杂，故称复杂颚式破碎机。复杂摆动颚式破碎机工作时，偏心轴作逆时针旋转，因此，对所装入的物料块有向下推并夹持的作用。在动颚的整个往返摆动过程中，顶部的水平摆动约为下部出料口的1.5 倍，而垂直摆幅则下部略大。就整个动颚而言，垂直摆动为水平摆动的2-3倍。由于水平摆动幅度上大下小，有利于对上部的的块物料进行破碎，并使整个破碎腔内的物料受到的破碎力比较均匀。由于垂直摆动幅度下大上小，有利于整块动颚作复杂运动，因此对物料块不但起到挤压、劈裂、弯折作用，还能起碾搓作用，故可破碎一些稍微粘湿的物料。复杂摆动颚式破碎机与简单颚式破碎机相比：优点：一、质量较轻、构件较少、结构更紧凑；二、破碎腔内充满程度较好，所装物料块受到均匀破碎，加以动颚下端强制性推出成品卸料，故生产率较高，比同规格的简单颚式破碎机的生产率高出20-30%；三、物料在动颚下部有较大的上下翻滚运动，容易呈立方体的形状卸出，减少了像简单摆动颚式破碎机产品中那样的片状成分，产品质量较好。缺点：由于这种破碎机的动颚垂直摆动幅度较大，物料对颚板的磨削作用严重，颚板磨损快，增大了能量消耗，加剧了物料的过度破碎，产生的粉尘也较多。49第2章颚式破碎机参数的原则和计算第2章 颚式破碎机参数的原则和计算2.1颚式破碎机的结构及运转电动机通过小带轮及三角带，将运动传给大带轮，从而带动偏心轴转动。动颚上部内孔两端的双列向心球面滚子轴承支撑在偏心轴上，偏心周外侧轴颈支座主轴承，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，在偏心轴两外部分分别装有大带轮和飞轮，以调整破碎机工作时主轴的运转速度的波动。动颚的下部由推力板支撑，退力板的另一端支撑在与机架的后壁相连的楔铁调整机构上，可在由机架侧壁上两凸台构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时，只要调整在楔铁上的螺栓，使楔铁上下滑动，带轮调整座在滑道中前后移动即可完成。有的机构上采用组合调整片来调整排料口的尺寸。2.2结构参数的选择与计算为了保证颚式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。2.2.1给矿口与排矿口的尺寸设计要求进料块最大尺寸700mm，产量150-300吨/时。拟定给定最大排料粒度：。对于小型破碎机的给矿口宽度B：。取。对于中小型破碎机的矿口长度L：为了获得较高的生产率，L的值可取的大些，国外生产的中小型破碎机就有L/B=2.5-5取L=1000mm 排矿口的最小宽度e：对于复摆式颚式破碎机为了满足更大的破碎比取e=15mm2.2.2钳角破碎机的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，也不会从给矿口中跳出来。为此，钳角应该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。为了确定角，应当分析当物料被颚板挤压时作用在石块上的受力的情况。图2-1 物料块受力分析假设物料的形状为球形，当颚板压紧物料时，作用在物块上的力如图2-1所示。和为颚板作用在物块上的压碎力，其方向垂直与颚板表面。由于压碎力所引起的摩擦力和是平行于颚板表面的，是颚板与物料之间的摩擦系数，破碎物料时的平衡条件为： (2-1)水平分力的总和等于零： (2-2)联解以上两式可得： 令表示摩擦角，则故 ， 即由上式可知，为了使颚式破碎机正常的进行破碎工作，钳角应该小于摩擦角的2倍。不然矿石就会向上跳出，而不被压碎。一般情况下，颚板与物料见的摩擦系数（或）因此，在生产实际中，颚式破碎机的钳角多取为范围内， 初选对于复杂摆动颚式破碎机，钳角不应大于；简单摆动颚式破碎机不应大于。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。取 2.2.3动颚摆动行程s和偏心距r动颚摆动行程s是破碎机最重要的结构参数。在理论上，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，实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。由于物料在破碎腔由上向下逐渐变小，所以只要动颚上部摆动行程能够满足破碎物料需要的压缩量就可以。根据实验，破碎腔的上部摆动行程，应大于。对于复杂摆动颚式破碎机的动颚摆动行程受到排矿口宽度的限制。因为动颚下部的行程增加大于排矿口最小宽度的0.3-0.4倍，将引起物料在破碎腔下部的过压现象。容易造成排矿口的堵塞，使负荷急剧增大，所以动颚下部的动颚摆动行程不得大于排矿口宽度的0.3-0.4倍。实际上，动颚摆动行程是经验数据决定的。通常对于大型颚式破碎机：s=25-45mm；中小型破碎机：s=12-20mm。动颚的动行程确定好以后，偏心轴的偏心距r可以根据初步拟定的机构尺寸利用画机构图的方法来确定。通常，对于复杂颚式破碎机：；对于简单式颚式破碎机：。根据实验，破碎机上部摆动行程应大于。实际上对于中小型破碎机：s=12-20mm目前用计算工称排料口时，下端水平行程的计算公式有s=0.1415B0.85=15.45mm (2-3)在保证物料不压实（80.9），粉化的前提下提高下端水平行程可提高生产能力取s=16mm。动颚的摆动行程确定以后，偏心轴的初步拟定的构件尺寸利用画机构图的方法来确定。通常，对于复杂摆动颚式破碎机：取r=122.2.4主要构件尺寸的确定一、破碎腔的高度在钳角一定的情况破碎腔的高度由所需要的破碎比确定。通常，破碎腔的高度：为了获得较高的生产率，将H取的大些。取H=710 图2-2 颚式破碎机简图二、偏心距r对连杆长度l的比值在曲柄摇杆机构中，当曲柄作等速回转时，摇杆来回摆动的速度不同，具有急回运动的特征。连杆越短，即的值越大，则这种现象就越显著。曲柄（偏心轴）的转数是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间而定的。因此，连杆的长度不宜过短。对于中小型破碎机： （2-4） ， 取 取三、动颚轴承中心距给矿口平面的高度h为了保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块物料，在给矿口处，动颚必须有一定的摆动行程。为此动颚的轴承中心距给矿口平面的高度：。根据实验，当生产率达到最大值时，动颚悬挂点的合适高度为：；对于复杂摆动颚式破碎机为，L为动颚的长度。对于复杂摆动颚式破碎机 （2-5）取 式中: L 动颚的长度 四、推力板长度K 当动颚的摆动行程s和偏心距r确定后，在选取推力板时，对于简摆式破碎机，当曲柄偏心位置为最高时，两个推力板的内端点略低于两个外端点的连线。即使角（推力板与连杆之间的夹角）近于。推力板长度与偏心距的关系为：。式中:、 推力板的最小、最大值，m； R 偏心距，m。式颚式破碎机的推力板也可按上述公式选取，通常传动角。根据机构的整体尺寸选取K=300。 五、破碎腔的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。a）直线型破碎腔； b）曲线型破碎腔图2-3 破碎腔形状示意图图中的许多水平线，表示物料在陆续向下运动时所占据的区域。处在水平面1上的物料，当动颚摆动到虚线位置时，便下落到水平面2上。两水平面1和2间的的垂直距离，就是破碎机在空转行程使料块下落的距离。在颚板下一次的工作形成中，水平面2处的物料则被压碎。到空转行程时，料块便落到水平面3上，依次类推，料块逐渐被破碎而粒度逐渐减小，最后通过排矿口排出去。由图2-3 a）可以看到，在直线型破碎腔中，个连续的水平面间形成的梯度断面的体积向下依次递减。物料的空隙也逐渐减小，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。于是在排矿口附近几容易发生堵塞现象，这是造成机器过载和衬板下端磨损的主要原因。图2-3 b）表示曲线型破碎腔，它是将固定颚板改成曲线型，曲线是按破碎腔的啮角从上向下逐渐减小的原则而设计的。在曲线型破碎腔中，各连续的水平面间形成的梯度断面的体积，从破碎腔的中部往下是逐渐增加的，因而物料间的空隙增大，有利于排料。由于堵塞点上移，故在排矿口附近不易发生堵塞现象。2.3 工作参数的选择与计算2.3.1 偏心轴的转速对于颚式破碎机，动颚的摆动次数由偏心轴的转数决定。在一定的范围内，偏心轴转数增加，破碎机的生产能力相应的增加。但是，当动颚摆动超过一定的限度撕，再增加转速，生产能力增加的十分缓慢，有时甚至还下降。而其功耗却迅速上升，由于过高的偏心轴转数使破碎好的物料来不及由卸料口卸出，反而影响了生产能力的提高。图2-4 破碎机物料梯形截面棱柱体为了求得偏心轴的转数，可做如下假说：一、由于颚身较长摆动幅度不大，故 故假定动颚为平移运动 ，钳角不变；二、颚离开固定颚已破碎的物料呈梯形断面的棱柱体靠自重自由落下。由图可知，为了不妨碍物料排出，物料棱柱体落下时必须满足的条件，即活动颚板在离开的时间t内，破碎物料必须落下的高度应为h；当偏心轴转动一周时，活动颚摆动两次。设n为动颚没分钟摆动的次数，则动颚一次单向摆动的时间为： （2-6）式中:t 动颚一次单向摆动的时间，s； n 动颚每分钟摆动的次数，r/min。棱柱体在其自重的作用下自由的通过排矿口的时间：由于 ，则令，则可求得理论上的生产能力最高的动颚摆动次数为： （2-7）式中:h 破碎物料落下的高度，m； g 重力加速度，g=98c。由图2-4可知： （2-8）式中:s 动颚下端的行程，m。由以上几式联立并简化可知： 由于上式未考虑物料性质和破碎机类型等因素的影响，因此，只能用于粗略地确定破碎机的转速。通常，破碎坚硬物料时，转速应取小些；破碎脆性物料时，转速可取大些。取n=330r/min2.3.2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的数，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。根据图，动颚摆动一次，排出的棱柱断面积为：棱柱体的长度即为破碎腔的长度L，故棱柱体的体积为：若动颚每分钟摆动n次，则破碎机的生产能力为： （2-9）式中:-松动系数，中、小破碎机可取较高值（=0.650.7），取=0.65 -破碎物料的密度t/m3 ，假想物料为大块石料，其密度为1.61.7。取=1.6，所以生产能力Q=9.3751.6+15t2.3.3功率的确定颚式破碎机的工作是间歇性的，其破碎力大小在零和最大值之间变化，动颚摆向定颚破碎物料时，作用力从零逐渐增大，及至物理发生破碎的瞬间增至最大值Pmax，然后又降至零。它通过飞轮对不均匀的破碎力起均衡调节作用，使电动机输出功率均衡稳定。因此，在确定电动机功率时，不是用最大破碎力，而是用每一转中颚板对物料的平均作用力Pm进行计算。（MN）（Pmax为最大破碎力，Pmax=2.7LH）根据实验测定=0.20.21平均作用力Pm的作用点，可以近似认为其方向垂直于固定颚板，并以集中力的方式通过其中点，指向动颚的C点。颚式破碎机破碎物料时每一转需要的破碎功为 A=Pms/ （MJ） （2-10）式中s/平均作用力合力的着力点行程，m颚式破碎机物料的需要的功率为 （KW） （2-11）式中：机械效率，一般取=0.60-0.75。根据实验得知s/为 （2-12）式中： m颚式破碎机的结构参数；，取m=0.5，s/=CC/=ms=0.52r=r式中：r偏心轴的偏心距，m于是，得出其破碎物料所需要的功率N为（KW）颚式破碎机需要的电动机功率，考虑到破碎物料是可能过载以及启动的需要，一般应有一定的储备功率取N=37（KW）第3章颚式破碎机主要零件的计算第3章 颚式破碎机主要零件的计算3.1颚式破碎机主要零件的受力分析式颚式破碎机的动颚受三个力作用：1）推力板的作用力TCB；2）物料块对动颚的反作用力P；3）动颚偏心轴的轴承反力PHD。3.2确定推力板的压力如图3-1所示，推力板在破碎物料时所受的压力TCB，可采用经验公式确一、推力板的作用力TCB （N） （3-1）推力板压力TCB可以分解为两个分力，与动颚垂直的分力T1以及与动颚平行的分力T2。 （3-2）图3-1 动颚二、物料块对动颚的反作用力P （N） （3-3）三、动颚偏心轴的轴承反力PHD （N） （3-4） （N） （3-5） （N） （3-6）R1、R2为轴承反力PHD在动颚垂直和水平方向的分力取=45，得：1、推力板的压力 2、物料块对动颚的反作用力3、动颚偏心轴的轴承反力 取轴承反力3.3主要零件的强度计算颚式破碎机的主要零件有：偏心轴、动颚、推力板、动颚的拉杆、机架和飞轮等。下面将介绍主要几个零件的强度计算方法：3.3.1 推力板的强度计算推力板是颚式破碎机中构造简单成本较低的零件。故计算时要降低其安全系数，设计时建议其许用应力提高25% - 30%。为了削弱推力板的断面强度。有时沿其宽度方向布有通孔。图3.2 推力板的结构尺寸一、推力板的压应力已知推力板的结构尺寸，如图3-2所示 二、推力板的许用应力由于推力板是个过载保护件，所以推力板材料选用铸铁HT15-33，查机械零件手册得压=63.70（MPa）压=因，因此推力的强度安全可用。3.3.2 动颚的强度计算动颚可按简支梁进行强度计算，其受力与作用力如图3-3所示一、最大弯矩。-二、组合应力1、动颚危险断面上的弯曲应力图3-3 动颚的作用力、弯矩、剪力图 式中为动颚的截面模数，2、动颚危险断面上的弯曲应力式中为动颚的受拉面积，3、动颚危险断面上的偏心弯曲应力式中为动颚作用力的偏心距，；其偏心处截面模数三、动颚危险断面的剪应力按材料力学公式： （3-7）式中： Q危险面上的垂直分力，Q=T2=532576（N） J危险面的极惯矩，S=3120（cm3） S动颚的静矩，S=3120（cm3） b剪切危险断面与中心轴相交的宽度（见结构图），b=20（cm）四、危险断面上的主应力五、许用应力的确定1、脉动循环持久极限查机械零件设计手册得：按机械设计相关表格：2、工作安全因数 （3-8）选取 故 因此动颚的强度安全可用。3.3.3 偏心轴的强度计算偏心轴是颚式破碎机重要的零件，它的一方面要使动颚按照所要求的轨迹运动。另一方面传递破碎矿石所必须的功率。所以偏心轴是受弯曲而后扭转的联合作用的零件。一、偏心轴的受力分析偏心轴由轴承支撑在机架上，偏心轴受支反力、，如图3-4所示。偏心轴中部通过轴承悬挂动颚，偏心轴受动颚的动颚的支撑反力、。偏心轴两端装有飞轮和皮带轮。为此，偏心轴为对称结构。由图3-3可见，在偏心轴上作用着两种外力：一种是通过轴心线O的径向力、，它们引起轴的弯曲；另一种是以轴心线为矩心的力矩，阻力矩、和原动力矩M，它们引起轴的扭转。图3-4 破碎机偏心轴受力情二、偏心轴受的外力矩1. 阻力矩破碎机在工作过程中，偏心轴受动颚的支撑反力、。当偏心轴在旋转过程中由于支撑反力、产生阻力矩、。此阻力矩随着转角变化而变化。 （3-9）式中：m 阻力矩， ，； 、 偏心轴受动颚支撑反力，N； r 偏心轴的偏心距，m； 偏心轴旋转变化角，当=0时m最大。偏心轴与动颚相配的两个轴颈受到外力=，为此产生的阻力矩： 2. 原动力矩 偏心轴在旋转时产生的阻力矩需要原动力矩M与之平衡，原动力矩M当然要由电动机供给一部分。 （3-10）式中：N 破碎机需要的功率，kW； n 主轴的转速，r/min。 原动力矩要比阻力矩小的多，但机器却能照常工作，并没有停下来。这是因为偏心轴上装有两个飞轮（其中一个是皮带轮）在起调节作用。当阻力矩较小时，电动机使飞轮加速，积蓄功能。当阻力矩较大时，飞轮速度降低，释放动能，帮助电动机一起工作。两个飞轮供给原动力矩为： 式中：、 两个飞轮顶力矩，。 整个偏心轴承受最大外扭矩的情形，如图3-5所示，原动力矩、和阻力矩、相平衡。图3.5 偏心轴扭矩分析3. 扭矩图偏心轴上作用着四个集中力矩，自右向左：、和。这四个外扭矩把轴分为三个区段：第一区段： （轴呈右螺旋扭转）第二区段： （轴呈右螺旋扭转）第三区段： （轴呈左螺旋扭转） 每一区段中的等于一个常数，可用一条平行轴线来表示，从而可以画出扭矩图（见图3.4b）。三、偏心轴受的弯矩偏心轴在外力作用下（、），产生弯曲变形。偏心矩产生的弯矩在支撑点A、B处为零，在、处为最大值。即： 因为=，=，所以。偏心轴的弯矩图在与之间为一直线，到A、B点是斜线。四、偏心轴的强度计算1. 扭转强度校核对偏心轴进行扭转强度校核，主要找出受扭最危险的截面，由图3-4知受扭矩最大、轴颈最细的截面是安装皮带轮处。 （3-11）式中： 偏心轴所受的最大剪应力，MPa； 集中外力矩，； 抗拒截面模量，； 许用剪应力，MPa。 =25-45MPa偏心轴在每转中的受扭过程就有三种状态：在破碎矿石时，偏心轴受有剪应力。在非破碎过程中，偏心轴=0。于是，在破碎机每一个工作循环中，偏心轴受剪应力由00交替变化，是脉动循环剪应力。故其许用剪应力用来表示。，对于钢材：。所以，轴的扭转强度满足要求。2. 弯曲强度校核由图可知，偏心轴轴颈处受弯矩最大，而该处轴颈又最小，故是弯曲的危险截面。其弯曲应力为： （3-12）式中： 弯曲应力，MPa； 最大弯矩，； d 偏心轴颈处的直径，m； 许用应力，MPa3.许用应力的确定：破碎机在工作阶段，作用在偏心轴上的弯曲力方向与大小，都近似不变，弯曲应力达到最大值。而在非破碎阶段，无载荷时，弯曲应力为零，这似乎是脉动循环交变应力。但仔细考虑却不完全是这种应力状态由图（3-6a）所示，偏心轴的偏心才在下方（即非工作状态），偏心轴受力为零。当偏心轴向上运动，动颚逐渐压紧矿石，偏心轴受力逐渐增大。a）非工作状态； b）工作状态图3-6 偏心轴受到的弯曲应力当偏心轴转到最上如图3-6b）所示，偏心轴受到最大弯曲应力。A点为凹面（受压应力），B点为凸面，（受拉应力）。当轴继续转动，在这1/2圈内，A点是由受压应力向受拉应力转变。B点是由受拉应力 向受压应力转变。 这样看来如图3-6b）所示，偏心轴受近似对称循环交变应力，但设计时不能完全按对称循环交变应力考虑，要进行修正。a)受力；b）Mn；c）Mw图3-7 弯扭组合强度校核 所以，轴的弯曲强度也满足要求。4. 偏心轴弯扭组合强度校核当偏心轴的弯矩图和扭矩图绘制出来后，如图4-7所示。要找出几个断面如b-b、c-c断面受弯矩和扭矩都比较大，而成为弯扭组合危险断面，进行组合强度校核。ca=w2+4()2=31.59Mpa-1符合强度要求。五、偏心轴安全系数校核计算对偏心轴进行扭转强度、弯曲强度、组合强度校核后，还需要进一步通过安全系数进行精确的校核。轴的安全系数： (3-13)式中：n 轴的安全系数； 、 分别只考虑弯矩、扭矩作用时的安全系数； n 许用安全系数。安全系数n一般取1.5-1.8。按疲劳强度校核时： (3-14) (3-15)式中： 、 材料受弯曲而后扭转疲劳极限，MPa； 查表得：=275Mpa，=155Mpa 、 受弯矩和扭矩作用时有效应力集中系数；查机械设计手册表得：=2.85，=2.18 、 弯曲应力和扭转应力幅值，Mpa 、 弯曲而后扭转时将静应力折合为变应力等效系数。 对结构钢：=.0.43、=0.29 、 弯曲应力和扭转应力的平均应力， =0Mpa=0Mpa，=1.28Mpa； 、 受弯矩和扭矩作用时绝对尺寸系数；=0.75，=0.73； 表面质量系数。查机械手册可得：=1.5。 经校核轴的安全系数满足要求。3.3.4 飞轮颚式破碎机是间歇工作的机器，因而必然回引起阻力的变化，使其电动机的负荷不均匀，形成机械效率的的波动。为了降低电动机的额定功率，且使机械的效率不致波动太大，故在偏心轴上装飞轮。飞轮在空行程时储存能量，这样就可以使电动机的负荷均匀。在空行程时，飞轮的角速度达到。在工作行程时的角速度为。其平均角速度： （3-16）飞轮的不均匀系数： （3-17） 设动颚在空行程时间内的功率消耗为，动颚在工作行程的破碎时间内的功率和消耗为。电动机的额定功率为N，并且。动颚在时间内，的情况下，多余的功率就使飞轮的能量增加。在有载运转的情况下，飞轮就输出能量。由此，可以列出空转时功的平衡方程式：则飞轮储存的能量为：设空转时的功率消耗，p称损失系数。故： 式中 是考虑摩擦损失的机械效率，=0.75-0.85。简摆颚式破碎机取低值，复摆颚式破碎机取高值，取=0.85。由此，飞轮储存能量的公式可改写为： （3-18）则飞轮的转动惯量为： （3-19）式中： 飞轮的转动惯量，； 动颚在空行程时间，s； 机械效率； 飞轮的平均角速度，r/min； 速度不均匀系数，对于中小型颚式破碎机，可取=0.03-0.05。根据理论力学知道飞轮的飞轮矩为：将飞轮的转动惯量表达式代入上式中，则得到飞轮的质量G： （3-20）式中：G 飞轮的质量，kg； g 重力加速度，； D 飞轮的直径，m。对于颚式破碎机：空转时间近似等于有载运转时间。偏心轴回转一周的时间，则。将上述各值代入上式，并简化后可得： （3-21） 计算飞轮尺寸，一般是先确定飞轮的直径（取皮带的直径），然后求飞轮的质量。飞轮实际的质量约为理论质量G的1.2-1.3倍。如果飞轮为铸铁的，则其最大的圆周速度不得超过30m/s。则飞轮的实际质量为：第五章颚式破碎机主要零件结构尺寸的计算与选择第4章 原动机的选择因为颚式破碎机是矿山生产、建设用料加工及聚合化工生产的主要设备之一，被广泛地应用于各种金属与非金属矿山、化工矿物以及水泥、建材等物料的生产加工中，所以对原动机的选择也有特殊的要求。由于矿山施工比较危险，常发生爆炸事故，因此防爆炸是此类电机所应具备的功能。4.1电动机的功率电动机的功率已由第二章计算求得为：N=37（KW）4.2电动机的型号由已知数据可知电动机的功率应选择37kw，用以满足生产需要。下表四款电动机为某厂家专门定制，并可供煤矿、冶金等企业原动机之用。所以非常适合作为破碎机的原动力。综合防爆级别，价格等多方面因素决定使用型号为YB2 CT4-225S-4电机。品牌型号额定功率额定电压额定转速（r/min）价格/元防爆级别江苏新大力YB2 CT4-200L2-237W380V196950102江苏新大力YB2 CT4-200L2-237W380V147349502江苏新大力YB2 CT4-225S-437W380V104056104江苏新大力YB2 CT4-250M-637W380V9887706表4-1第5章颚式破碎机主要零件结构尺寸的计算与选择5.1皮带及带轮的设计用窄V带传动，电动机型号为：YB2 CT4-225S-4型；功率 P=37KW，转速n=1040r/min；传动比i=3.15；每天工作12h。5.1.1确定计算功率由机械设计工程设计手册查得：=1.6=P=1.637=59.2KW5.1.2选用窄V带带型根据、n由机械工程设计手册确定选用SPA型。5.1.3确定带轮基准直径查机械工程手册取主动轮基准直径，所以，从动轮直径： 取 验算带轮速度：所以，带的速度合适。5.1.4确定窄V带的基准长度和传动中心矩根据 （4-1） 初步确定中心距 =1100mm计算所需的基准长度： 由机械工程手册选择带的基准长度5.1.5验算主动轮上的包角 主动轮上的包角合适。5.1.6计算窄V带的根数Z （42） 由n=970r/min，i=3.2，查机械工程手册表8-5c和8-5d得：，；查表8-8得：；查机械工程手册表8-2得：。取Z=5根。5.1.7计算预紧力 （4-3） 由机械工程手册表8-4得q=0.12kg/m，故：5.1.8计算作用在轴上的压轴力5.1.9带轮的结构设计基准宽度： 14.0mm基准线上槽深： 3.5mm基准线下槽深：14.0mm槽间距：第一槽对称面至端面的距离：mm 最小轮缘厚：7.5mm带轮宽： B=（Z-1）e+2f=419+212.5=101mm外径： 轮槽角： 图5.1 带轮的结构设计5.2确定偏心轴的直径及跨距材料：偏心轴的材料选用40Cr。参数：许用扭应力，A=126-103初步计算直径（与大带轮配合处）：轴功率： （4-4） 式中： 电动机的功率，KW； 皮带传递的功率，KW。 轴转速n=330min 因为轴上有键槽，轴径应增加3-7%。因破碎机工作时的冲击载荷很大，又有强烈的振动，故取直径d=130mm 此偏心轴选用一般阶梯长轴。按轴在机架上的安装情况和结构要求，机架轴颈处取165mm 。为了使零件能够很好的轴向固定，在机架上的轴承与皮带之间加装圆螺母。其作用是：与轴肩、轴环配合使用，作轴上零件的双向固定，适用于两零件端面距离不太大，使用套筒不方便时。选用螺母 M1502 GB812-76材料：40Cr，全部淬火 HRC35-45或采用调质HRC24-30也可不热处理，但需要表面氧化。具体尺寸见零件图。根据阶梯轴结构的设计原则，与动颚固定的轴承处轴颈取190mm。 动颚宽度为1000mm，两端分别留有1mm的余隙，考虑到轴上需要安装的密封零件及轴承透盖，初定轴的跨距如图所示。图4-2 初定轴的直径和跨距5.3轴承的选择及验算5.3.1动颚处的轴承因为轴承承受的径向力较大，轴向力较小，所以选用双列向心球面滚子轴承。轴承承受的径向载荷P=54570N，考虑到主轴与动颚的自重所受的径向力约为54800N，装轴承处的轴颈为190 mm，运转时有强大的冲击，预期计算寿命。一、求比值因为，承受的轴向载荷很小。所以，取X=1。 二、初步计算当量动载荷 （4-5）查机械设计手册，取 三、起轴承应有的基本额定动载荷值 （4-6）式中: 为指数。对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3。 四、轴承的选取 根据手册结合初定的轴的直径选取C=49500kg的NN308K轴承GB/T285-93。主要尺寸：d=190mm D= 290m
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