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机械毕业设计全套
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JX02-144@旋盘式圆锥破碎机设计,机械毕业设计全套
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旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 本科毕业设计（论文） 题 目： 旋盘式圆锥破碎机整体 结构 设计 学 号： 姓 名： 班 级： 专 业： 机械工程及自动化 学 院： 机电工程学院 入学时间： 指导教师： 日 期： nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 旋盘式圆锥破碎机整体 结构 设计 摘要 圆锥破碎机在破碎物料的吞吐量大，生产能力高，而且该机的独特设计，使该机的维修费用以及保养费用大大降低，从而使该机的生产效率大大的提高，生产成本也有明显的降低。与传统破碎设备相比，圆锥式破碎机作为物料加工的细碎设备具有破碎比大，产品粒度细而均匀，功耗低，能破碎任何硬度的脆性物料的优点，是一种理想的节能超细破碎设备。 本文对标准型 1200圆锥式破碎机的机械传动部分、机架强度及形腔设计进行了理论分析。通过改变轧臼壁的形状尺寸得到新型的高效破碎腔。使得改进后的破碎腔 在 上部形成一个圆锥漏斗式初碎区，工作时充满了待破碎的物料，形成了类似 “压头 ”的作用，从而改善了碎矿效效果。旋盘式圆锥碎矿机吸收了 标准 型圆锥碎矿机和冲击作用原理的碎矿机结构特点，利用多层颗粒的内部研磨和冲击压力作用来破碎矿石和物料。 从而提高了破碎机的破碎效率，延长衬板的使用寿命，改善了产品的粒度分布。 关键字： 破碎机 圆锥 机械传动 产品粒度 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 The Integral Structure Design Of Gyradisc Tapered Crusher Tapered crusher in the crushing of material throughput, high production capacity, and the aircrafts unique design of the machines maintenance costs and greatly reduced maintenance costs, so that the machine greatly improve production efficiency, production costs are significantly reduced. Compared with the traditional crusher, cone crusher for fine crushing of materials processing equipment is broken than large, small and uniform particle size, low power consumption, can be broken any of the advantages of hardness of brittle materials, is an ideal energy-saving ultra- Fine broken equipment. 1200 on standard paper apered crusher with mechanical transmission parts, chassis strength and shape cavity design of the theoretical analysis. Mortar rolling by changing the shape and size of crushing chamber by a new type of high efficiency. Making improved crushing chamber to form a cone in the upper part of the early pieces funnel area, work is full of material to be broken to form a similar pressure head effect, thus improving the efficiency of crushing effect. Rotating disc cone crushing machine absorbed the standard cone effect and impact crushing machine crushing machine principle structural features, the use of multi-particle impact of internal pressure to grinding and crushing of ore and materials. Thereby increasing the efficiency of crusher broken to extend the service life of lining and improve the product size distribution. Keywords: Crusher； Tapered； Mechanical transmission； Particle size nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 1 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 对破碎机的要求 . 2 1.3 破碎机的发展历史 . 3 1.4 破碎机械的工作原理和主要类型 . 4 1.4.1 破碎机械的工作原理 . 4 1.4.2 破碎机的主要类型如下 ： . 5 1.5 圆锥破碎机工作原理 . 6 1.6 圆锥破碎机的结构分析 . 8 1.7 课题要求 . 9 第二章 破碎机零部件设计和计算 . 10 2.1 齿轮的设计和计算 . 11 2.1.1 齿轮传动设计准则 . 11 2.1.2 圆锥齿轮传动的设计 计算 . 11 2.2 破碎腔的设计及改进 . 15 2.2.1 腔形的设计 . 16 2.2.2 破碎腔行的改进 . 18 2.3 机架的强度计算 . 21 2.3.1 上架体强度计算 . 21 2.3.2 下架体强度计算 . 24 2.4 颚板的设计和计算 . 27 2.4.1 颚板的设计 . 27 2.4.2 钳角的设计 . 28 第三章 圆锥破碎机的性能、应用及 技术参数 . 30 3.1 圆锥破碎机的性能及应用 . 30 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 2 3.1.1 圆锥破碎机的应用 . 30 3.1.2 圆锥破碎机的性能 . 30 3.2 圆锥破碎机的技术参数 . 32 3.2.1 型号表示： . 32 3.2.2 圆锥破碎机技术参数见表 3-1。 . 32 3.2.3 弹簧圆锥破碎机安装图见图 3-3；安装尺寸见表 3-2。 . 32 第四章 圆锥破碎机的使用及维护 . 36 4.1 圆锥破碎机的使 用及维护 . 36 4.2 圆锥破碎机运转中常见的故障、原因及排除方法 . 37 论文总结 . 39 参考文献 . 40 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 1 第一章 绪论 1.1 引言 随着当代社会经济的迅速发展，各种金属、非金属、化工矿物，以及水泥、建材等物料的社会需求量和生产规模日益扩大，需碎磨得物料量迅速增加。 90年代以来，全世界每年经碎磨的物料量达到 100 亿吨以上。我国脆性物料年产量已达到约 15 亿吨，其中铁矿石约 2.4 亿吨，有色金属矿石 1 亿多吨，非金属矿物 2.3 亿多吨，化工矿石 0.3 亿多吨，水泥约 4 亿吨，建材用石灰石 4.7 亿多吨。这些物料绝大多数需要经过碎磨，可见破碎和粉体工程在国民经济中发挥着巨大的作用。 在选矿工业中，选矿厂磨碎作业的生产费用，平均要占全部费用的 40%以上，而磨碎设备的投资占选矿厂总投资的 60%左右。 在水泥工业中，水泥厂磨碎作业的费用约占生产成本的 30%以上，破碎机械耗电量占全厂总耗电量的 10%，而粉磨机械的耗电量则占 60%。 碎磨过程电耗，钢耗及原材料的消耗极其巨大。仅以有色金属选矿厂为例，碎磨每吨原矿的耗电平均为 16kW*h，占选矿厂总耗电的 40%左右。钢耗平均约为 1.5kg/t。以此计算仅有色选矿厂每年碎磨电耗可达 16 亿 kW*h，钢耗 15 万吨。 在工业生产过程中，粉磨过程会消耗大量能源，粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度祖长城和充分接力而又不过粉碎的加工原材料，以便于下一步的加工、处理和使用。世界上约 12%的电能用于粉碎物料，期中约 15%用于破碎， 85%以上消耗与磨碎，墨迹的效率只有 1%，破碎机的效率达 10%，而且与破碎机相比，破碎机能耗低，金属消耗最小，运转维护简单。因此，有用破碎机部分取代磨机的趋势，也即当前磨碎领域所提倡的“多磨少碎”。其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。圆 锥破碎机的生产效率高，排料粒度小而均匀，课将狂从 350mm破碎到 10mm 一下的不同几倍颗粒，可以满足入磨粒度的需要。 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 2 同时，入 磨粒度的大小事影响磨机产量的主要因素，若入磨 物料的粒度较大，磨机第一仓必须加入较多的打球才能击碎物料，这样磨机的第一仓在一定程度上起着破碎作用。这在粉末中式极不 合理的。入磨粒度越大，磨机产量越低，电能消耗越大，磨机产量与入磨 物料粒度的四次方根成反比。给料粒度越小，磨机 产量 越高，能源消耗下降，反之，产量越低，能耗越高。 因此，在碎磨领域里节能降耗，可产生巨大的社会效益和经济效益。 1.2 对破碎机的要求 一台优质的破碎机必须满足一下以下各方面的要求： 1. 破碎比越大越好。大破碎比可以简化设备流程、降低基建费用和检修费用，便于维护管理。 2. 能耗越低越好。能耗是指破碎机破碎每吨物料所消耗的电能。 3. 生产率越高越好。对于同一规格的破碎机，破碎机的电动机功率一样，生产率高不仅能提高生产量，并可降低能耗。因此，生出率是破碎机的重要性能指标。 4. 钢耗越低越好。这里所说的钢耗，是指破碎一吨物料，齿板磨损掉多少克。它标志齿板（衬板）使用寿命。钢耗越低，说明衬板寿命越长，即易损件寿命越长。 5. 产品质量高。产品质量是指 破碎后物料的粒度和粒形。从“多碎少磨”的节能角度看，产品粒度越细越好。有时对产品粒形有严格要求，如昨混凝土骨料，要求产品颗粒为立方体为好。对碎石来讲还是粒度均匀整齐为好。 6. 重量要轻。所谓破碎机重量轻，是指每吨机重的生产率高和每吨机重的功率低。 7. 破碎机结构简单，便于制造。破碎机结构简单，使用维护较为方便，也容易加工制造，降低成本。 8. 破碎机安全可靠。在机器运转和开、停车的过程中，必须保证人员和设备安全，在规定时间内和规定条件下，要求破碎机不发生或少发生故障，nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 3 即便发生故障也应容易修复。 9. 破碎机适用范围越广越好。 10. 破碎机便于安装运输。 1.3 破碎机的发展历史 圆锥破碎机诞生于 20 世纪初叶。弹簧式圆锥破碎机是由美国密尔沃基城西蒙斯（ Symons）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，振动大，弹簧易损坏。用大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，但其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陡锥破碎机。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、周边单缸液压圆锥破碎机。 20 世纪 70-80 年代，美国 Allis Chalmers 公司在底部单缸液压圆锥破碎机的基础上推出高能液压圆锥破碎机； 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。 该机加大了功率，强化了弹簧并采用合金钢机架，但增加了制造成本。为此，该公司又推出了 Omni 型圆锥破碎机。 Babbitless 公司推出 BS704UF 型超细圆锥破碎机，它采用滚动轴承替代偏心套，由电动机、皮带传动带动动锥摆动，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 Svedala 公司推出新的 H 系列圆锥破碎机；俄罗斯乌拉尔机械研究院和米哈nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 4 诺贝尔研究设计院开发出新型短头圆锥破碎机，破碎机分上、下两部分，上腔按料层原理破碎物料，下腔为平行区。应用表明：细级别含量较一般圆锥破碎机提高 5%-10%，衬板金属消耗降低 20%。 20 世纪 50 年代初期，国内圆锥破碎机在仿原苏联的 2 100 和 1 650 弹簧圆锥破碎机的基础上，开发的 1 200 和 2 200 型弹簧圆锥破碎机。在 20 世纪 70 年代开发了 1 200、 1 750、 2 200 多缸液压圆锥破碎机和 1 200、 1 650、 2 200 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，均取得了良好应用效果。北京矿冶研究院于 1993 年与俄罗斯圣彼得堡工程科学院合作成立中外合资北京凯特破碎机有限公司。桂林冶金机械厂与圣彼得堡工程科学院共同创办了中俄合资桂林湟新技术开发有限公司生产惯性圆锥破碎机。洛阳矿山机械工 程设计研究院开发简化结构的惯性圆锥破碎机，东北大学也在研究振动破碎机。 随着我国石料加工厂的发展，中小型圆锥破碎机也取得了进展。上海建设路桥机械设备有限公司与日本神户制钢有限公司合作生产 AF 型圆锥破碎机；沈阳华杨机械厂推出需蒙斯、旋盘式和 HP 系列圆锥破碎机；上海龙阳机械厂、上海多灵 -沃森机械设备有限公司和鞍山矿山机械总厂也都生产中小型圆锥破碎机。 目前，我国圆锥破碎机已形成大、中、小型系列，品种规格齐全，基本满足国内需求。但产品的制造质量，特别是耐磨材料，以及使用可靠性等方面与国外同类产品尚有差距，有待进 一步研究、改进。 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，广泛使用哪个新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 1.4 破碎机械的工作原理和主要类型 1.4.1 破碎机械的工作原理 破碎机械虽然类型繁多，但按照施力方法不同，对物料破碎有挤压、弯曲、nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 5 冲击、剪切和研磨等方法。而在破碎机械中，施力情况很复杂，往往是几种施力同时存在，当然在某一台破碎机械中也只有一种或二种主要施力。 由于物料颗粒 的形状是不规则的，而且物料的物性不同，所以采用的粉碎方法也不同，利用机械力粉碎物料按施加外力不同有如下几种方法： 1. 压碎 将物料置于两块工作面之间，施加压力后，物料因压应力达到其抗压强度而破碎，这种方法一般使用于破碎大块物料。 2. 劈碎 将物料置于一个平面及一个带尖棱的工作平面之间，当带尖棱的工作平面对物料挤压时，物料将沿压力作用线的方向劈碎。劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限。物料的拉伸强度极限比抗压强度极限小很多。 3. 折碎 物料受弯曲应力作用而破碎。被破碎物料承受集中载荷作 用的二支点简支梁或多支点梁。当物料的弯曲应力达到物料的弯曲强度时，即被折断而破碎。 4. 冲击破碎 物料受冲击力作用而破碎，由于其破碎力是瞬时作用的，其破碎效率高、破碎比大、能量消耗少，冲击破碎有如下几种情况： 1) 运动的物体对物料的冲击 2) 高速运动的物料向固定工作面冲击 3) 高速运动的物料互相冲击 4) 高速运动的工作体向悬空的物料冲击 5. 磨碎（研磨 ） 物料与运动的工作表面之间受一定的压力和剪切力作用后，其剪切应力达到物料的剪切强度极限时，物料便粉碎，或物料彼此之间摩擦时的剪切、磨削作用而使物料破碎。 1.4.2 破碎机的主要类型如下 ： 1. 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。该系列颚式破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门，破碎抗压强度不超过 320 兆帕的各种物料。 2. 反击式破碎机 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 6 反击式破碎机能处理边长 100 500 毫米以下物料，其抗压强度最高可达 350兆帕，具有破碎比大，破碎后物料呈立方体颗粒等优点。反击式破碎机，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。 3. 辊式破碎机 又叫对辊破碎机或者双 棍破碎机。适用于选矿、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。 4. 复合式破碎机 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，其抗压强度不超过 140 兆帕湿度不大于 15%。复合式破碎机特点：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. 锤式破碎机 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。其物料的抗压强度不超过 100 兆帕，湿度不大于 15%。 6. 液压圆锥破碎机 液压圆锥破碎机是引进德国最 新的技术而开发的具有世界先进水平的高能圆锥破碎机，它不但提高了生产能力和破碎效率，还扩大了应用范围，从石灰石到玄武岩，从石料生产到各种矿石破碎，它都可以在各种中碎、细碎、超细碎作业中提供无与伦比的破碎性能。是当今矿山建筑行业替代弹簧圆锥破碎机和更新一般液压圆锥破碎机的最新一代产品，是大型石料厂和矿业破碎的最理想设备。 7. 复合破碎机 复合破碎机是从国外的某机型为参考而独立研发出来的立轴式的锤击破碎机，效果非常好，破碎粒度完全能控制在 0-5MM，非常适合在建材、矿业、冶金、化工工业破碎石灰石、熟料、煤 |、 化肥及其它矿石，其抗压强度不超过250MP 湿度不大于 15%的应用。 复合破碎机 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。 1.5 圆锥破碎机工作原理 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 7 破碎机大致结构如图所示： 图 1-1 圆锥式破碎机装配图 圆锥破碎机的碎矿是用可动圆锥与不动锥体之间的工作面来进行碎矿的。动锥体支承在球面轴承上，并固定在一个悬挂竖轴上，竖轴置于偏心套筒内，而偏心套筒又置于止推轴承上。 动锥体与竖轴一同由偏心轴套带动，偏心轴套借水平轴及皮带轮并经伞齿轮来传动。皮带轮则由电动机经三角皮带传动。竖轴的下部装入偏心套筒中，当偏心套筒旋转时，以轴划出一个圆锥面。因此动锥体靠近不动锥时矿石即被压碎。机壳由上下两部分组成，用螺栓连接。在螺栓上套有强力弹簧，弹簧的作用是当金属或其他坚硬物件落入破碎腔时，不致损坏破碎机（如主轴等）。如果有金属块或其他坚硬物件（螺帽、钎头等）与矿石一起进入破碎腔，则不动锥被举起，排矿口增大可将其排出。有时圆锥破碎机是利用油压（或水压）装置来调节排矿口大小的。 矿石由给矿口 通过分配盘落入机中，分配盘装在竖轴上端，由于竖轴的nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 8 旋转，而获得振动，把矿石均匀地分配在锥体四周。借助于附有手柄的铰杆及铰链，使不动锥上升或下降，以调节排矿口的宽度。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。 1.6 圆锥破碎机的结构分析 (一 ) 主轴结构 破碎机主轴是非常重要的零件部分。在生产现场破碎机断轴事故常有发生，主要原因是工作条件恶略，受到很大的冲击载荷，以及由于主轴和锥体配合安装不当，产生很大的应力集中， 使用不当等原因造成的。 目前，圆锥破碎机朝着大功率、高能化方向发展，特别是超细碎破碎机。因此，这种破碎机主轴受力很大，必须大大的提高他的强度。 主轴结构设计时，在条件允许的情况下，应尽量采用整体空心主轴结构，它不仅提高强度和刚度，也给采用迷宫式密封创造条件。 (二 ) 偏心轴套及其支撑方式 圆锥破碎机的偏心轴套是借助固装其上的大锥齿轮，由传动轴上的小锥齿轮驱动。一种是小锥齿轮设置在大锥齿轮下方，然而此时大多数是大锥齿轮装在偏心轴套上方，但也有将大锥齿轮装在上方的。另一种是小锥齿轮设置在大锥齿轮上方的。经多年实践证明， 前一种方式安装和维修都比较方便。但常常产生直衬套上窜的不良现象，偏心轴套工作时产生跳动不稳定。后一种方式安装和维修都比较困难，但直衬套不会上窜，而且运行平稳。 偏心轴套一般都是圆柱形，其内孔为上大下小的锥形孔。但是为了适应筒形主轴等偏心轴套，其内孔是圆柱形，而外部是上小下大的斜锥形柱体。 偏心轴套一般都采用由止推片组成的平面止推滑动轴承，但也有采用平面推力滚动轴承的。前者可借更换不同厚度垫片调整齿轮间隙。 (三 ) 动锥齿轮及其支撑方式 锥齿轮有直齿和弧齿两种，若制造条件允许，弧齿锥齿轮较好。 动锥支撑方式都是采用球 面轴承支撑。弹簧式破碎机借助装在机架上的球面nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 9 轴承座来支撑。液压圆锥破碎机是靠装在液压缸活塞上的球面轴承支撑，且主轴顶部横梁中心设有轴承座套来支撑，使动锥主轴构成一个两支点梁。设计破碎机时，采用哪种支撑方式，是由破碎机结构和形式不同来决定的。 (四 ) 破碎腔 圆锥破碎机的破碎腔是影响破碎机主要技术指标的关键部分。 (五 ) 防尘密封装置 中细碎破碎机比粗碎旋回破碎机产生灰尘更加严重，因此要求破碎机必须设有完善的防尘装置。工厂常因防尘装置故障而影响生产。 目前，弹簧式破碎机所采用的防尘装置有水封防尘、空气防尘、黄油防尘等。有时也 采用两种装置共同防尘。 液压圆锥破碎机采用密封筒和密封环构成的密封装置，使用效果良好。有的破碎机由于结构的变化，有条件采用迷宫是防尘装置，效果更好。 (六 ) 保险装置 破碎机保险装置最普遍的就是弹簧保险和液压保险两种。就其保险作用来讲，液压保险装置是无与伦比的。 (七 ) 排料口调整装置 排料口调整装置有机械式和液压式两种形式，液压调整装置比较好。 (八 ) 传动部分 一般都是由水平轴经小齿轮驱动大齿轮偏心轴套，带动主轴动锥运转。有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承润滑方便，传动效率高，但承受冲击载荷差。滑动轴承若制造质量合格，装配与润滑合理，其工作稳定可靠，使用效果良好，耐冲击寿命较长，便于自制配件和维修。 1.7 课题要求 破碎机的种类虽然很多，但设计时的基本要求往往是共同的，根据对现有机器的分析，现代机器的设计应满足下列两大要求： (一 ) 经济性要求 机器的经济性必须体现并贯穿在其设计、制造和使用的全过程中。体现在设nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 10 计阶段是指应用先进的设计方法，将三钟传动（机械、电子、液压）有 机地匹配，各得其所。此外尽量采用标准件、通用件和使用产品系列化而缩短设计周期；体现在制造过程中是指使用无切削加工等各种新的制造工艺技术，提高工效、缩短制造周期等；体现在使用方面是指消耗（水、电、油及辅助材料等）少、管理和维修费用低等。 (二 ) 社会要求 机器应有好的社会效果，表现为；应满足人机工程学的要求，如操作方便、省力、舒适劳动强度低、维修简捷等；应符合安全运行要求，如设置可靠的安全防护装置，设置能排除误操作的连锁装置，采用安全联轴器和离合器，配备各类预警信号装置等；应满足工艺美术要求，如造型精巧、线形流畅、形 体简练、色彩明快等；应符合环保要求，如控制噪声、有效地排除废气、废液等，以免造成环境污染 通过 对 标准型 1200圆锥式破碎机参数分析 ，利用各种 资料及研究报告 从而对 圆锥式破碎机 的工作原理、结构和零件的技术指标有详细地理解。 本人在这次毕业设计中主要是对 1200圆锥式破碎机 装配图的绘制。 以及 齿轮的 设计 计算， 机架强度校核 计算， 破碎腔腔形的设计及优化改进 。 第二 章 破碎机零部件设计和计算 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 11 2.1 齿轮的设计和计算 2.1.1 齿轮传动设计准则 齿轮的失效形式有多种多样。为保证齿轮在整个工作寿命期内不致失效，应对各种失效形式分别建立相应的设计准则和计算方法。但是，对齿面磨损和胶合等，目前尚无成熟的计算方法和完整的设计数据。所以，设计一般的齿轮传动，通常只按齿根弯曲疲劳强度和接触疲劳强度进行设计计算。 1. 对开式传动的齿轮，主要失效形式是齿面 磨损和因磨损而导致的齿轮折断，故只需按齿根弯曲疲劳强度设计计算； 2. 对闭式传动，由于失效形式因齿面硬度不同而异，故通常分两种情况： 1) 软齿面齿轮传动（配对齿轮之一的硬度 350HBS），主要是疲劳点蚀失效，故设计准则为：按接触面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 2) 硬面齿轮传动（配对齿轮的硬度均 350HBS），主要是齿轮折断失效，故设计准则为：按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。 2.1.2 圆锥齿轮传动的设计计算 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1) 选用标准锥齿轮传动。 2) 破碎机为重型机械，速度不高，故选用 8 级精度 。 3) 材料选择：小齿轮材料为 35SiMn（调质），硬度为 260HBS 大齿轮材料为 ZG310-570（常化），硬度为 220HBS二者材料硬度差为 40HBS 4) 选小齿轮齿数 Z1 = 17，大齿轮齿数 Z2 = 41，齿数比 u 2.4。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 由设计公式进行试算，即 d1 2.92( ZEH)2 KT1R(10.5R)2u3 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 12 1) 确定公式内各计算数值 i. 试选载荷系数 Kt = 2.2。 ii. 计算小齿轮传递的转矩 T1 = 95.5105 110n Nmm = 8.445 106N mm iii. 选取锥齿轮齿宽系数 _R=13。 iv. 材料的弹性影响系数 ZE = 188.9MPa12。 v. 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1 =830MPa； 大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim2 = 500MPa。 vi. 计算应力循环次数（设工作寿命 10 年） N1 = 60n1jLh = 60 124.391(28300 10)= 3.582 108 N2 = 3.5821082.4 = 1.493108 vii. 取接触疲劳寿命系数 K_HN1=0.90； K_HN1=0.95。 viii. 计算接触疲劳许用应力。 取安全系数 S = 1，得 H1 = KHN1Hlim1S = 0.90 830MPa = 747MPa H2 = KHN2Hlim2S = 0.95 500MPa = 475MPa 2) 设计 计算 i. 试算小齿轮分度圆直径 d1t，代入 H中较小的值。 d1t 2.92( ZEH)2 KT1R(10.5R)2u3= 2.92(188.9475 )2 2.28.4461061 3 (10.51 3 )2 2.43mm= 271.654mm ii. 计算圆周速度 v。 v = d1tn160 1000 = 2.78 m/s iii. 计算锥角及锥距 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 13 锥角 R = (d12)2+(d22)2= d1t u2 +12 = 426.32.42 +12= 554.19mm iv. 计算载荷系数。 根据 v = 2.78 m/s， 8 级精度，得动载系数 Kv = 1.21； 齿间载荷分配系数 KH = KF = 1； 使用系数 KA = 1.75； 齿向载荷分配系数 KH = KF = 1.5KHbe = 1.51.10 = 1.65； 故载荷系数为 K = KAKvKHKH = 1.751.2111.65 = 3.493 v. 按实际载荷系数校正所得的分度圆直径，得 d1 = d1tKKt3 = 272.654 3.4932.23= 338.387mm vi. 计算模数 m。 m = d1z1= 338.38717 = 19.905mm 3. 按齿根弯曲强度设计 由设计公式计算，即 m 4KT1R(10.5R)2z12u2 +1YFaYSaF3 1) 确定公式内各计算数值 i. 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1 = 600MPa； 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2 = 400MPa； ii. 取弯曲疲劳寿命系数 K_FN1=0.85， K_FN2=0.88； iii. 计算弯曲疲劳许用应力。 取 安全系数 S = 1.4，得 F1 = KFN1FE1S = 0.85 6001.4 MPa = 364.29MPa F2 = KFN2FE2S = 0.884001.4 MPa = 251.43MPa iv. 计算载荷系数 K。 K = KAKvKFKF = 1.751.21 11.65 = 3.493 nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 14 v. 查取齿形系数。 查的 YFa1 = 2.84； YFa2 = 2.382。 vi. 查取应力校正系数。 查的 YSa1 = 1.542； YSa2 = 1.674。 vii. 计算大、小齿轮的 (Y_Fa Y_Sa)/ _F 并加以比较。 YFa1YSa1F1 =2.84 1.542364.29 = 0.01202 YFa2YSa2F2 =2.38 1.674251.43 = 0.01585 大齿轮的数值大。 2) 设计计算 m 4KT1R(10.5R)2z12u2 +1YFaYSaF3= 43.493 8.4461061 3 (10.5 1 3 )2 172 2.42 +10.015853= 22.043mm 取由弯曲强度算得的模数 22.043 并就近圆整为标准值m = 20mm，按接触强度算得的分度圆直径 d1 = 338.387mm，算出小齿轮齿数 z1 = d1m = 338.38720 17 大齿轮齿数 z2 = 2.417 = 40.8，取 z2 = 41 4. 几何尺寸的确定 1) 分度圆直径 d1 = z1m = 17 20 = 340mm d2 = z2m = 41 20 = 820mm 2) 锥距 R = (D2)2 +(d2)2 = du2:12 = 467.48mm 3) 锥角 1 = 223116 2 = 672844 4) 齿宽 b = RR = 155.83mm 5) 取 B2 = 155mm， B1 = 160mm nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 15 6) 平均分度圆直径 d2m = d2(10.5R) = 733.58mm d1m = d1(10.5R) = 304.17mm 7) 当量模数 mm = m（ 10.5R） = 16.67mm 2.2 破碎腔的设计及改进 圆锥破碎机的破碎腔是由破碎壁和轧 臼壁形成的工作空间，是散体物料破碎工作的场所，破碎机腔形设计的好坏，对破碎机技术经济指标影响很大。设计合理的腔形可以极大地提高破碎机的生产率，改善破碎产品的粒度和粒形，降低破碎作业能耗，从而极大地提高破碎机生产厂家及用户的经济效益。 国外对圆锥破碎机的各种设计研究从理念上不仅比国内早，而且更加丰富和成熟。尽管近年来 颚式破碎机 ,制砂生产线 ， 锤式破碎机 和 反击式破碎机 等在国内发展取得了较好的成绩，而且技术水平已相当成熟，但圆锥破等结构复杂的 碎石机 仍是较为薄弱的方面。 圆锥破碎机动锥外表面和定锥内表面所构成的空间叫破碎腔。破碎腔腔形的好坏，对破碎机技术经济指标 (如生产率、能耗、破碎产品粒度、粒形以及衬板的磨损 )影响很大。因此，研究破碎机腔形是一项很有价值的工作，并引起国内外专家、学者的重视和进行了大量的工作。 国内对圆锥破碎机腔形的研究甚少，特别是圆锥破碎机腔形优化设计还没有见到报道。美国 AC 公司虽有报道，但没有具体资料，只是 简单的信息。 设计破碎腔时，不论哪种腔形，都应满足以下要求：保证对破碎机所要求的生产能力 ;保证产品粒度符合要求，即有一定细度和均匀度以及粒形 ;不易发生堵塞 ;衬板磨损要尽可能均匀。 以上是研究圆锥破碎机腔形的基础条件和参考要求，通过对细节的分析，数学模型的建立，将对改进现有的设计和原理，使技术不断提升成为正确的发展趋向。 所有机械的破碎都是用外力施于被破碎的物料上，克服物料颗粒之间的内聚力使物料产生破碎。物料的内聚力有两种：一种内聚力作用于晶体内部的晶体各nts 旋盘式圆锥破碎机整体结构设计 16 质点之间 ;另一种内聚力作用于晶体与晶体之间，即作用在晶 界面上。两种内聚力的物理性质相同，区别在于内聚力大小不同，前者比后者大很多倍。内聚力的大小，取决于物料块中晶体本身的性质和结构，也与晶体结构
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