JX01-091@Φ1200圆锥破碎机结构设计
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JX01-091@Φ1200圆锥破碎机结构设计,机械毕业设计全套
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1200 圆锥破碎机结构设计 目录 1 题 目： 1200 圆锥破碎机 结构设计 学 号： 074810948 姓 名： 班 级： 07 机自 A3 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 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 2 1200 圆锥破碎机结构设计 摘要 物料的破碎是许多行业（如冶金、矿业、建 材、化工、陶瓷和筑路等）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，破碎机的品种很多。 圆锥破碎机近年来在工业生产过程、选矿作业中所起到的作用越来越重要，在“多碎少磨”理论提出以后，新型圆锥破碎机被要求在提供更细颗粒的产品的同时还要尽可能达到节能的目的。另外，随着工业自动化的发展，破碎机也向自动化方向迈进。因此，现在的形势对我们在圆锥破碎机的研究、设计制造以及维修等方面提出了更高的要求。根据国内外圆锥破碎机新的发展和设计思想，结合传统圆锥破碎机的现状和存在的问题，依据 “多碎少磨”的发展方向，本文对圆锥破碎机的结构及影响其的工作、结构参数进行了基本的理论分析，并在此基础上，对圆锥破碎机包括机械传动部分、机架部分等进行了结构设计，最终获得一部完整的圆锥破碎机。 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 3 关键词： 圆锥破碎机；结构设计；润滑 ； 传动装置；偏心装置 The Structural Design of 1200 Cone Crusher Abstract The crushing and grinding of material is an indispensable technological process in most industries,such as metalurgy,mining,building,chemical,ceramic and road building during production.To meet the requirements of various of different materials whose characteristics are different from others both in physical and structural,lots of crushers are invented.In recent years,cone crushers have played an more and more important role in mine selection working and industrial production.The next generation of cone crushers are asked to do better in both fine crushing and energy consumption after the theory more crushing,less grinding was taken.Moreover,with the development of industrial automation,cone crushers should be promoted in automation.Therefore,the present situation offers us higher demands in nts 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 4 research,design,manufacture and maintenance for cone crushers.Based on the new development intention and general design thoughts of cone crushers home and abroad,combines the current situation with existing problems of traditional cone crushers, according to development direction of more crushing,less grinding theory,this paper made an a theoretical analysis on structure and its strucrural and working parameters,and cone crusher,including mechanical driving part and frame etc.is designed based on the theories above in order to get a cone crusher. Key Word:cone crusher;structural design;lubrication; 目录 1 绪论 . 7 1.1 引言 . 7 1.2 历史发展 . 2 1.3 物料粉碎的意义和破碎流程 . 3 2 圆锥破碎机的总体设计 . 5 2.1 圆锥破碎机的分类 . 5 2.1.1 根据粉碎粒度 . 5 2.1.2 根据传动方式 . 2 2.1.3 根据排料口调整方式和保险装置不同 . 2 2.2 圆锥破碎机的结构分析 . 2 2.2.1 主轴结构 . 2 2.2.2 偏心轴套及其支撑方式 . 2 2.2.3 动锥齿轮及其支撑方式 . 2 2.2.4 破碎腔 . 2 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 5 2.2.5 防尘密封装置 . 2 2.2.6 保险装置 . 2 2.2.7 排料口调整装置 . 2 2.2.8 传动部分 . 2 2.3 圆锥破碎机的工作原理 . 2 2.4 对破碎机的要求 . 2 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 . 2 3.1 结构参数 . 2 3.1.1 给矿口与排矿口宽度 . 2 3.1.2 啮角 0. 2 3.1.3 破碎机的偏心距、动锥摆动行程 . 2 3.1.4 破碎腔平行碎矿区 . 2 3.2 性能参数 . 2 3.2.1 动锥摆动次数计算 . 2 3.2.2 生产率计算 . 2 3.3 电动机的选择 . 2 3.3.1 电动机功率计算 . 2 3.3.2 电动机选择 . 2 4 破碎机零部件设计和计算 . 2 4.1 齿轮的设计和计算 . 2 4.1.1 齿轮传动设计准则 . 2 4.1.2 圆锥齿轮的设计和计算 . 2 4.1.3 圆锥破碎机齿轮安装步骤 . 2 4.2 传动轴设计和计算 . 2 4.2.1 求作用在齿轮上的受力 . 2 4.2.2 求作用在齿轮上的力 . 2 4.2.3 初步确定最小直径 . 2 4.2.4 轴的结构设计 . 2 4.2.5 输入轴力学分析 . 2 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 6 4.2.6 传动轴安装注意事项 . 2 4.3 联轴器的选择 . 2 4.4 传动轴键的选择及计算 . 2 4.4.1 输入键的选择与计算 . 2 4.4.2 输出键的选择与计算 . 2 4.5 弹簧的设计及计算 . 2 4.5.1 弹簧的设计准则 . 2 4.5.2 弹簧的设计计算 . 3 4.6 偏心轴套的设计 . 2 4.6.1 偏心轴套概述 . 2 4.6.2 偏心轴套的设计准则 . 2 4.6.3 偏心轴套注意事项 . 2 4.6.3 偏心轴套的安装 . 2 5 破碎机润滑系统 . 2 5.1 圆锥破碎机润滑系统 . 2 5.2 工作原理 . 2 5.3 主意事项 . 1 5.4 润滑装置的安装 . 1 6 结论 . 1 致谢 . 1 参考文献 . 1 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 目录 7 1 绪论 1.1 引言 随着社会的进步，原材料消耗不断增大，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日益贫化，绝大多数的原矿需要被碎和选矿处理后才能成为炉料。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，磨机的效率只有 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，可将矿从 350mm 破碎到 10mm 以下的不同几倍颗粒，可以满足入磨粒度的需要。 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。这在粉磨中是极不合理的。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nts 1200 圆锥破碎机结构设计 1 绪论 2 量越高，能源消耗下降，反之，产量 越低，能耗越高。 1.2 历史发展 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nts 1200 圆锥破碎机结构设计 1 绪论 3 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。 1.3 物料粉碎的意义和破碎流程 凡用外力将大颗粒物料变成小颗粒物料的过程，都叫破碎，所使用的机械叫破碎机，凡用外力将小颗粒物料变成粉体物料的过程，叫粉碎或磨碎，简称粉磨。他所使用的机械叫粉磨机械。将破碎和粉磨联合起来简称碎磨，所使用的机械简称碎磨机械。 物料碎磨的目的是：增加物料的比表面积；制备混凝土骨料与人造砂；是矿石中有用成分解离；为原料下一步加工做准备或便于使用。 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、剪裁等物料的社会需求量和生产规模日益扩大，需碎磨的物料量迅速增加。 90nts 1200 圆锥破碎机结构设计 1 绪论 4 年代，全世界每年经碎磨的物料量达 100 亿吨以上。我国脆性物料年产量已达到15 亿吨，其中铁矿石约 2.4 亿吨，有色金属矿石 1 亿多吨，建材用石灰石 4.7 亿多吨。这些物料绝大部分都要经过碎磨，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，选矿厂碎磨作业的生产年费用，平均要占全部费用的 40%以上，而碎磨设备的投资占选矿厂总投资的 60%左右。 在水泥工业中，水泥长碎磨业费 用约占生产成本的 30%以上，破碎机械的耗电量占全厂总耗电量的 10%，而粉磨机械的耗电量占 60%。 碎磨过程电耗、钢耗及原材料的消耗极其巨大。仅以有色选矿厂为例，碎磨每吨原矿的电耗平均为 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，仅有色选厂每年碎磨电耗可达 16 亿 kW h，钢耗 15 万吨。因此，在碎磨领域内节能降耗、可产生巨大社会效益和经济效益，具有重大而深远的意义。 基于上述情况，要求从事碎磨工艺及设备的工作者，必须不断改善碎磨作业，特别是研制新型高效节能碎磨机械和改进现在碎 磨机械，对于达到优质、高产、低成本、低消耗具有非常重要的意义。 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 1 绪论 5 2 圆锥破碎机的总体设计 2.1 圆锥破碎机的分类 2.1.1 根据粉碎粒度 圆锥破碎机可分为粗碎圆锥破碎机（习惯上成为旋回破碎机）和中、细碎圆锥破碎机。一般所说的圆锥破碎机是指中、细碎圆锥破碎机。 从旋回破碎机（图 2-1）和圆锥破碎机简图（图 2-2）中可看出，前者动锥顶点在上方而定锥顶点在下方，后者定、动锥顶点都在上方。这是因为旋回破碎机给料粒度很大，要求破碎机有较大的给料口。 nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 5 图 2-1 旋回破 碎机简图 1-电动机 2-传动轴 3-圆锥齿轮 4-偏心轴套 5-主轴 6-动锥 7-悬挂轴承 8-定锥 图 2-2 圆锥破碎机简图 1-电动机 2-传动轴 3-圆锥齿轮 4-偏心轴套 5-主轴 6-球面轴承座 7 动锥 8-定锥 其次旋回破碎机底锥角很大，即徒锥形。圆锥破碎机底锥角较小，即缓锥形。 旋回破碎机根据排料口调整方式和动锥支撑方式，分为机械式悬挂动锥和调nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 6 整排料口，以及液压支撑动锥和调整排料口两种。前者目前已停止生产，后者又分底部单缸和顶部单缸液压旋回破碎机。 2.1.2 根据传动方式 圆锥破碎机可分为电动机传动轴、圆锥齿轮直接驱动；双电动机驱动（起动时用两台电动机同时工作，正常工作时仅用一台）；电动机经液力偶合器驱动；也有采用将带轮直接装在偏心轴套相仿的传动方式。早年国外还有直接将电动机装在偏心轴套上的传动，但以电动机经联轴器和电动机经带传动方式用得最普遍。 2.1.3 根据排料口调整方式和保险装置不同 圆锥破碎机可分为弹簧式和液压式圆锥破碎机两种。液压圆锥破碎机又有三种形式：多缸液压圆锥破碎机、底部单缸液压圆锥破碎机及顶部单缸液压圆锥破碎机。 旋回破碎机的工作原理与圆锥破碎 机一样，液压圆锥破碎机除了液压调整排料口与液压保险不同以外，其工作原理也相同。 2.2 圆锥破碎机的结构分析 2.2.1 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。 2.2.2 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下方的。另一种是小锥齿轮设置在大锥齿轮nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 7 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。 2.2.3 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。 2.2.4 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。无论那一种破碎机，破碎腔的腔型设计对于在生产中发挥良好的作用起到直接的重要作用。破碎腔一般是由动锥衬板和定锥衬板构成，截面为梯形的环形空间。其腔型是由动锥衬板和定锥衬板的表面形状组成。破碎腔的形状直接影响破碎机生产效率、比能率、产品粒度组成、衬板使用寿命以及破碎机结构尺寸等。因此，设计合理的破碎腔是非常重要的。 2.2.5 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。 nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 8 2.2.6 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。 2.2.7 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。 2.2.8 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。 2.3 圆锥破碎机的工作原理 破碎机大致结构如图 2-3 所示： 图 2-3 圆锥式破碎机结构示意图 nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 9 圆锥破碎机工作时，电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、 圆锥破碎机 传动轴和圆锥破碎机圆锥部在偏心套的迫动下绕一周固定点作旋摆运动。从而使破碎圆锥的破碎壁时而靠近又时而离开 固装在调整套上的轧臼壁表面，使矿石在破碎腔内不断受到冲击，挤压和弯曲作用而实现矿石的破碎。电动机通过伞齿轮驱动偏心套转动，使破碎锥作旋摆运动。破碎锥时而靠近又时而离开固定锥，完成破碎和排料。支撑套与架体连接处靠弹簧压紧，当破碎机内落入金属块等不可破碎物体时，弹簧即产生压缩变形，排出异物，实现保险，防止机器损坏。 圆锥破碎机在不可破异物通过破碎腔或因某种原因机器超载时，圆锥破碎机弹簧保险系统实现保险，圆锥破碎机排矿口增大。异物从圆锥破碎机破碎腔排出，如异物卡在排矿石可使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排出 圆锥破碎机 破碎腔。圆锥破碎机 在弹簧的作用下，排矿口自动复位， 圆锥破碎机 机器恢复正常工作。破碎腔表面铺有耐磨高锰钢衬板。排矿口大小采用液压或手动进行调整。 2.4 对破碎机的要求 一台优质破碎机必须满足以下各方面的要求： 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。破碎单位物料所消耗 kW h/t 越低越好。 3） 、生产率越高越好。对于统一规格的破碎机，破碎机的电动机功率一样，生产率高不仅能提高产量，并可降低能 耗。因此，生产率是破碎机最重要的性能指标。 4） 、钢耗越低越好。之类所说的钢耗，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。有时对粒形要求严格，如作为混凝土骨料，要求产品粒度为立方体为好。对碎石来讲还是粒度整齐均匀为好。 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nts 1200圆锥破碎机结构设计 2 圆锥破碎机的总体设计 10 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，在规定的时间内和规定的条件下，要求破碎机不发生或少发生故障、即便发生故障也应该容易修复。 9） 、破碎机使用范围越广越好。 10） 、破碎机应便于安装运输。 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 3.1 结构参数 3.1.1 给矿口与排矿口宽度 圆锥破碎机给矿口的宽度 B，用动锥接近定锥时，两锥体的上端距离表示 ,取最大料尺寸 Dmax=145mm，则 B=1.2*Dmax=1.2*145=174mm。取整得 170。 排矿口宽度 b，用动锥靠近定锥时，两锥体下端的距离表示，取标准范围b=20-50mm。 3.1.2 啮角 0 动锥与定锥衬板之间的夹角称为啮角，用 0 表示。其作用是保证破碎腔两衬板有效地咬住矿石，不许向上滑动。 给矿口处啮角，必须小于矿石与定锥衬板以及矿石与动锥衬板的摩擦角之和（如图 3-1 所示）。 nts 1200圆锥破碎机结构设计 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 11 图 3-1 圆锥破碎机啮角 啮角过大，矿石将在破碎腔内打滑，降低生产能力，增加衬板磨损和电能的消耗；啮角过小，则破碎腔过长，增加破碎机的高度，固取 0=23。 3.1.3 破碎机的偏心距、动锥摆动行程 偏心距也叫偏心半径，用 e 表示。一般偏心距是指排矿口平面内的动锥轴线的摆动距离，动锥转动一周，整个摆动行程为 2e。 偏心距的大小，以满足动锥在给矿口的行程能足够压碎矿石为原则。 如图 3-1 所示，闭边排矿口 b=A1A2，动锥摆动行程 S=A2A3，开边排矿口b0=b+S=A1A3。 A2A3 相当于以 O 为圆心，以 OA2 为半径的圆弧，根据 OA2 和 OA3之间的夹角为 2 0，（ 0 为进动角），则动锥摆动行程为： 002 / 1 8 0 1 0 2 0 2 2 1 8 0 7 1 . 2s L m m 进而得到偏心距： 00 . 5 s i n 0 . 5 7 1 . 2 s i n 2 3 1 3 . 9e s m m nts 1200圆锥破碎机结构设计 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 12 图 3-1 动锥摆动行程与偏心距 3.1.4 破碎腔平行碎矿区 破碎腔的平行区也成为平行带。为了保证破碎 产品达到一定细度和均匀度，中细碎机在破碎腔下部有一段平行区。若平行区过长，与同规格破碎机在相同条件下比较，处理能力减少，而且随衬板磨损，平行区越来越长，易使破碎机产生堵塞，增减能耗。由于平行区越长，磨损越不均匀，使产品粒度更加不均匀。从受力状况来看，平行区缩短使破碎力下移，能改善主轴受力情况。但平行区过短，会导致产品中合格品含量下降。 平行区长度 L，可根据动锥摆动次数及底锥角和摆动行程等计算：对中碎机，保证矿石在平行区里被压碎 1-2 次；对细碎机，保证矿石在平行区里被压碎 2-3次。 也可根据动锥底部直径计 算： 由于所设计机型为中碎机，所以中间系数取 0.85 L=0.85D=0.85*1200=1020mm 式中 D-动锥底部直径， mm。 3.2 性能参数 3.2.1 动锥摆动次数计算 根据动锥的摆动次数（ r/min）简单的经验计算公式： 1 0 0 0 1 0 0 0= = 2 9 0 .5 81 .2n D nts 1200圆锥破碎机结构设计 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 13 取整，即 n=300r/min 上式中， D 为动锥底部直径（ m）。 3.2.2 生产率计算 生产率是破碎机的一项重要技术经济指标，理论生产率计算式是设计破碎机腔型的基本方程式。 生产率是指在一定的给料粒度和排 料粒度条件下，单位时间破碎机所处理的物料量，单位为 t/h 或 m3/h。 Q=18.8 n l bD0 KQKt=18.8 0.6 1.02 1.6 291 1 1 1.2 0.03=192.8 式中 b-物料被压缩时料层厚度（ m） l-动锥摆动一次物料的位移（ m） D0-物料压缩层平均直径（ m） -物料堆密度，约等于 1.6t/m3 n-动锥每分钟摆动次数（ r/min） -松散系数，约等于 0.6 KQ、 Kt 分别为物料硬度系数和给料粒度系数，均为 1. 3.3 电动机的选择 3.3.1 电动机功率计算 P=50D2K0=50*1.22*1.4=100.8kW 式中 D-动锥直径（ m） K0-修正系数，动锥直径小于 1650mm 时，取 1.4 3.3.2 电动机选择 通过查表，取电动机型号为 Y315M3-8，其额定功率为 110kW，满载转速为nw=740r/min，基本符合所需的要求。 nts 1200圆锥破碎机结构设计 3 圆锥破碎机的结构选择与计算 14 4 破碎机零部件设计和计算 4.1 齿轮的设计和计算 4.1.1 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nts 1200 圆锥破碎机结构设计 4 破碎机零部件设计和计算 15 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。 4.1.2 圆锥齿轮的设计和计算 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （ 1） 、由于要实现水平向竖直方向的传动，所以选用圆锥齿轮 （ 2） 、该破碎机为中型机械，速度不高，固选用 7 级精度 （ 3） 、材料选择。选择小齿轮材料为 35SiMn（调质），硬度为 260HBS； 选择大齿轮材料为 45 号钢（调质），硬度为 220HBS； 两者材料硬度差为 40HBS （ 4） 、选小齿轮齿数为 Z1=17， 由动锥转数 nm=300r/min 得知，该破碎机传动比为 : 7402 .4 7300wmnin 所以大齿轮齿数 Z2=2.47 17=41 2.按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 2131 22 . 9 2 1 0 . 5EH RRZ K Tdu （ 1） 、确定公式内的各计算参数 1） 、试选载荷系数 Kt=KAKVKK=1.75 1 1 1.3=2.275 其中，由于该破碎机由电动机驱动，所以使用系数 KA 取 1.75 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 4 破碎机零部件设计和计算 16 由线速度及齿轮精度等级取动载系数 KV=1.3 2） 、计算小齿轮传递的转矩 由于传动轴直接由联轴器与电动机连接，固齿轮校核时按满载计算 5 551119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 1 1 0 1 4 . 1 9 6 1 0740PT N m mn g 3）、选取锥齿轮传动的齿宽系数 R 为 0.3 4)、查表，得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPa1/2 5）、按齿面硬度查表，得小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1=750MPa； 大齿轮 的接触疲劳强度极限 Hlim2=500MPa。 6）、计算应力循环次数（设使用寿命为 15 年） N1=60n1jLh=60 740 1（ 2 8 300 15） =3.1968 109 9912 3 . 1 9 6 8 1 0 1 1 03 . 2 3 . 2NN 7）、分别取基础疲劳寿命系数 KHN1=0.92;KHN2=0.95 8）、计算接触疲劳需用应力 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，则 1 l i m 11 0 . 9 2 7 5 0 6 9 0HNH K M P aS 2 l i m 22 0 . 9 5 5 0 0 4 7 5HNHK M P aS （ 2）、计算 1）、试算小齿轮分度圆直径 d1t，带入 H中较小的值： 2131 22 . 9 2 1 0 . 5EH RRZ K Tdu nts 1200 圆锥破碎机结构设计 4 破碎机零部件设计和计算 17 2 53 21 8 9 . 8 2 . 2 7 5 1 4 . 1 9 6 1 02 . 9 2 4 7 5 0 . 3 ( 1 0 . 5 0 . 3 ) 2 . 4 7 2 8 8 . 3 6 9mm 2）、计算圆周速度 v 11 2 8 8 . 3 6 9 7 4 0 1 1 . 1 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s 3）、计算载荷系数 根据 v=11.17m/s,7 级精度，查得动载系数 KV=1.28 齿间载荷分配系数 KH=KF=1 由于该破碎机由电动机驱动，所以使用系数 KA 取 1.75 由 KH=KF=1.5KHbe 其中 KHbe 为轴承系数，取 1.1 所以 KH=KF=1.5 1.1=1.65 则载荷系数 K=KAKVKHKH=1.75 1.18 1.65 1=3.4 4）、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，则 113 . 42 8 8 . 3 6 9 3 5 2 . 5 32 . 2 7 5t tKd d m mK 5）、计算模数 m 113 5 2 . 5 32 0 . 7 417dmz 取标准模数 m=20mm （ 3） 、计算齿轮相 关参数 d1=mz1=20 17=340mm d2=mz2=20 41=820mm nts 1200 圆锥破碎机结构设计 4 破碎机零部件设计和计算 18 01 222 . 4 7a r c c o s a r c c o s 2 2 2 2 6 1 2 . 4 7 1uu 0211 6 7 5 7 3 4 2211 2 . 4 7 13 4 0 4 5 3uR d m m 圆整并确定齿宽： b=R R=453 0.3=135.9mm 取整，的 b1=142mm， b2=140mm 3.按齿根弯曲强度设计 1）、确定弯曲强度载荷系数 根据 v=11.17m/s,7 级精度，查得动载系数 KV=1.28 齿间载荷分配系数 KH=KF=1 由于该破碎机由电动机驱动，所 以使用系数 KA 取 1.75 由 KH=KF=1.5KHbe 其中 KHbe 为轴承系数，取 1.1 所以 KH=KF=1.5 1.1=1.65 则载荷系数 K=KAKVKFKF=1.75 1.18 1.65 1=3.4 2）、计算当量齿数 11 0122 02171 8 . 3 4c o s c o s 2 2 2 2 6 411 0 9 . 2 6c o s c o s 6 7 5 7 3 4 vvzzzz 3） 、 经查表，得 查齿形系数， YFa1=2.97， YFa2=2.39 nts 1200 圆锥破碎机结构设计 4 破碎机零部件设计和计算 19 应力校正系数， YSa1=1.52,YSa2=1.672 4） 、经查表，得大小两齿轮的弯曲疲劳强度极限为： 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 F1=600MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 F2=380MPa 5） 、取弯曲疲劳寿命系数： KFE1=0.85;KFE2=0.88 6）、取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 7）、计算弯曲疲劳许用力 1112220 . 8 5 6 0 0 3 6 4 . 2 8 61 . 40 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 5 71 . 4F N F EFF N F EFK M P aSK M P aS 8） 、校核弯曲强度 （ 3） 校1200圆锥破碎机结构设计 07机自 A3 高鑫 指导老师：李
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