单缸液压圆锥破碎机结构参数的选择与计算1.doc

江西理工大学应用科学学院毕业设计二、设计课题1、 题目：350单缸液压圆锥破碎机样机设计参考有关资料设计一台350圆锥破碎机样机。该破碎机的动锥在破碎腔内壁滚动的同时沿自身轴线旋转，大尺寸矿石在破碎腔内被挤压破碎成小尺寸的矿石。三、设计内容1、单缸液压圆锥破碎机结构如图所示，该圆锥破碎机的动锥和主轴轴线成一定夹角。矿石经进料口落下后进入破碎腔被动锥和内壁挤压破碎。2、设计要求(1)性能给料矿石尺寸；出料口矿石尺寸；矿石破碎许用应力；(2)结构:机构新颖，机构简单、紧凑；(3)安装维护方便，工作可靠，使用安全。3、任务安排本课题主要内容是对单缸液压圆锥破碎机进行力学分析计算，建立其三维实体模型，并对破碎机的各结构进行设计。设计任务主要分为以下几个部分：1）破碎腔腔型设计(1人)2）圆锥破碎机运动学分析(1人)3）圆锥破碎机动力学分析 (1人)4）传动装置设计(1人)5）液压系统设计(1人)课题设计结束每人至少应完成1.5张零号图的绘图工作量，完成一份毕业设计论文。4、 毕业论文成绩：成绩由以下几方面组成：1）学生掌握、运用基本知识及技能占20；2）设计（论文）说明书、设计图纸占40；3）答辩成绩占30；1. 绪论1.1 破碎机概述1.2 单缸液压圆锥破碎机结构与工作原理1.2.1 单缸液压圆锥破碎机结构1.2.2 单缸液压圆锥破碎机工作原理1.3 单缸液压圆锥破碎机的国内外研究现状1.3.1 单缸液压圆锥破碎机的国内研究现状1.3.2 单缸液压圆锥破碎机的国外研究现状1.4 350单缸液压圆锥破碎机的设计参数2. 350单缸液压圆锥破碎机结构参数的选择与计算2.1 单缸液压圆锥破碎机各参数之间的相互影响关系2.1.1 破碎力变化的影响2.1.2 排料口变化的影响2.1.3 动锥频率变化的影响2.1.4 破碎腔的影响2.2 350单缸液压圆锥破碎机结构参数的选择与计算2.2.1分矿盘与接矿漏斗2.2.2 给矿口与排矿口宽度2.2.3 啮角2.2.4 偏心距、动锥摆动行程2.2.5 破碎腔平行区长度2 350单缸液压圆锥破碎机结构参数的选择与计算2.1 单缸液压圆锥破碎机各参数之间的相互影响关系2.1.1 破碎力变化的影响当物料硬度和破碎腔充填率变化时，圆锥破碎机破碎力变化不大。调整激振器的静力矩，可以针对任何工作条件产生所需的破碎力。增大破碎力，能增大料层的单位压力，增加密实度，从而提高处理能力，但同时也增大功率，因此，破碎物料的单位功耗变化不大。2.1.2 排料口变化的影响前苏联泽芝卡什干科研生产联合体，应用KH2200惯性圆锥破碎机进行试验，对不同排料口尺寸试验结果表明：排料口尺寸变化对产品粒度影响很小。但是KH300惯性破碎机进行试验结果（表21）表明：在小型惯性破碎机中，产品粒度随排料口的增加而增大。表21 KH3000破碎机排料口试验结果料口尺寸处理量输出功率产品粒度40.8166.89989071.5178.437116092.18410.4891300上述两种不同结果的原因是：根据公式公式破碎力F的大小为： （21）对小型惯性破碎机由于较小，增大排料口导致角增大，而引起的破碎力变化不大，因此增加破碎机排料口，产品粒度增大。大型惯性破碎机的，相对于小型破碎机的来说呈平方增加，即角的增大的值，远远大于小型破碎机中破碎力随角的增加而增大的值。因此，虽然排料口增大，使产品粒度有减小的趋势，两种因素合成结果，使产品粒度基本保持不变，只增加破碎机处理能力。为了保证动锥沿外锥滚动的稳定性，环形排料间隙不应超过临界间隙。临界间隙可按下式确定： （22）式中动锥摆动中心到激振器重心旋转平面的距离；动锥通过摆动中心轴的惯性矩；动锥摆动中心到破碎腔出口边缘之间的距离；激振器的静力矩；滚动的稳定性系数。 临界值的物理意义：激振器从电动机传给动锥的功率，正好可以抵消破碎过程所消耗的功率。 增大排料口间隙不会造成产品粒度增大，也不会增大能耗。前苏联泽芝卡什干科研生产联合体，应用惯性圆锥破碎机进行试验，对不同排料口尺寸试验结果表明：排料口尺寸变化对产品粒度影响很小。但是，惯性破碎机进行试验结果表明：在小型惯性破碎机中，产品粒度随排料口的增大而增大。2.1.3 动锥频率变化的影响用KH300惯性圆锥破碎机，对泽芝卡什干产地的硫化铜（普氏硬度为1618，原料粒度为1630）进行试验， 结果如此下图21所示：图21 动锥频率变化的影响a频率与处理能力的关系；b频率与产品中加权平均直径的关系；c频率与小于1.25粒级的关系图21a表示处理能力与动锥频率关系。在激振器静力矩不变的情况下， 所有三条曲线表明，增大动锥频率时，破碎机处理能力逐渐下降。但这种下降是非线性的，因为根据公式，增加，使得破碎力F 按平方关系增加， 从而减弱了对处理能力下降的影响。从图21b可以看出，频率增加，导致物料破碎比增加，产品的加权平均直径降低。图21c表明，在小范围内增加频率，可提高破碎产品中小于1.25mm粒级的产品28%45%。对物料单位破碎力为2MPa的情况，频率增加对三个参数影响较大，因为在这些条件下，动锥离心力的增长很高（单位破碎力为4MPa)，使之密实度相对更高。因此所得结果表明，动锥频率的改变对控制破碎比是很有有效的办法。在激振器的离心力值小时，这个方法较为合理。在这种情况下，保证提高滑动轴承的可靠性，并由于远离共振，即远离其橡胶缓冲器的固有频率，降低外壳的振幅。2.1.4 破碎腔的影响破碎腔的几何形状对破碎机的工艺指标和能耗指标都有很大影响。腔型的变化将影响到颗粒在破碎腔内的停留时间和运动轨迹、破碎比，产品粒度组成等都将随之发生变化。合理的腔型，可在降低必要的破碎力和单位能耗的条件下，大大提高其工艺指标。根据物料在KH1750惯性圆锥破碎机破碎腔里运动特性。经过精确计算，给出破碎腔形状如图22所示。图22 KH1750破碎机破碎腔型KH1750惯性破碎机的已知数据：激振器静力矩为2100Nm、环形间隙（卸载间隙）为30、动锥振幅为15、进动角、角速度。破碎腔是影响破碎机主要技术指标的关键部位，由于腔型的不同，其机械状态参数也不一样，即对于不同的腔型，必须匹配不同的机械状态参数。旋盘破碎机腔型要较大的偏心距，较高的偏心轴套转速，不变的排料口尺寸和驱动功率低，AC破碎机有较小的偏心距，较低的偏心轴套转速，排料口控制在一定的范围，驱动的功率较大，故称为高能破碎机。破碎腔平行区长度对产品粒度影响很大。平行区长度短时，产品粒度过粗，合格产品率很低。随着平行区长度增加，产品粒度明显变小，合格产品率提高。平行区长度增加到一定值，合格产品率最高。平行区长度再增加时，合格产品率降低，过粉碎产品增加。2.2 350单缸液压圆锥破碎机结构参数的选择与计算2.2.1 分矿盘与接矿漏斗矿石从晃动的分矿盘落下时，不允许矿石直接落入给矿口中，而使其落到接矿漏斗中。分矿盘的高度，从它的顶面到动锥球面的中心的距离，一般为400650mm。现取分矿盘得高度为500。对于中碎机，分矿盘与定锥形成的空间不应影响矿石进入给料口，更不能产生大块矿石锲此空间的现象。接矿漏斗的锥角应按下述要求确定：应使落到接矿漏斗斜面上的矿石，能沿斜面顺利地滑到动锥上部的衬板上，其下滑的速度足够使其越过张开的给矿口，然后调转方向缓慢地滑向给矿口。2.2.2 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。排矿口宽度b用动锥靠近定锥时，两锥体下端的距离表示。B和b的选择与给矿和排矿粒度有关，一般情况下，。给矿粒度根据选矿流程决定。排矿口宽度b取决于所要求的产品粒度。由于本课题设计的350单缸液压圆锥破碎机的,所以取, 对于每一种破碎机，b值都有一定的范围，以供破碎各种硬度矿石的需要。对于不同硬度的矿石，其排矿的过大颗粒系数 (是产品的最大颗粒)不同。对中碎机来说，破碎硬度矿石时、中硬矿石、软矿石。由于，K取2，所以。因此设计与使用中碎机时，决定排矿口宽度，就必须考虑产品中过大颗粒对细碎机给矿粒度的影响，这主要是中碎机一般不设检查筛分。由于细碎机一般都有检查筛分，它的排矿口宽度平常就应等于所要求的产品粒度，而不必考虑产品的过大颗粒影响。2.2.3 啮角动锥与定锥衬板之间的夹角称为啮角，并用表示。它的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檫角之和（图23）。啮角可按下式计算： （23）式中动锥中心线之间的夹角，称为偏心角，也叫进动角；底锥角，“+”号用于计算开口边啮角，“”号用于计算闭口边啮角。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；啮角太小，则破碎腔过长，增加破碎机的高度。通常啮角为，取。底锥角较大者为陡锥型破碎机，也叫深腔破碎机，如单缸液压圆锥破碎机，其角约为；底锥角较小者为平锥型破碎机，如弹簧圆锥破碎机和多缸液压圆锥破碎机，其角约为，取。对于单缸液压圆锥破碎机，令。对于单缸液压圆锥破碎机，。 图23 圆锥破碎机啮角2.2.4 偏心距、动锥摆动行程偏心距也称偏心半径，并用e表示。偏心距的大小，从球面中心O点（固定点）到各不同水平面都不同，一般所谓偏心距系指排矿口平面内的动锥轴线的摆动距离，动锥转一周，整个摆动距离为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。国产中细碎机偏心距大小都一样，细碎机给矿块比中碎机小很多，若适当减小偏心距，也能满足压碎矿石的要求，这样产品中小于排矿口尺寸的物料含量会增加。故生产和制造单位可将偏心轴套锥孔的偏心量制成可调的，这样可根据矿石物理性质和矿块尺寸的不同来调整合适的偏心距。确定偏心度和偏心距e值是为了满足动锥摆动行程的要求。动锥摆动行程（冲程）又是根据物料性质、排料口（物料粒度）、破碎机型和腔型有关。表22给出H1800系列破碎机摆动行程，仅仅是对粗、中、细腔型而言，实际上H系列破碎机有7种腔型。对应不同腔型摆动行程都不一样，为了满足此要求，单缸机偏心轴套的内衬套也制成偏心的，借助转动它处于不同位置，使两种偏心值合成各种大小不同的偏心距，便可满足不同的摆动行程的要求。表2-2 H1800系列单缸机摆动行程机型2800380048006800腔型粗中细粗中细粗中细粗中细动锥摆动行程252016322826443624484432摆动行程和偏心度随机型不同而不同，如弹簧机和单缸机的摆动行程和偏心度就不一样。多缸机由于采用层压破碎原理，如前述它要求破碎腔物料有足够的密实度，就要有较大摆程，又要有较高摆频。故多缸机摆动行程和偏心度也跟弹簧机、单缸机不一样，现有的多缸机偏心度为，而它的摆程可按下列压缩行程比来确定（式中S为动锥摆动行程，b为闭边最小排料口）。 标准型 短头型 若排料口b值小取i值大；若b值大选i值小者。偏心度的大小是由偏心距和球面中心点到偏心距平面的距离所决定。除表2-3所给出的数值外，对于细碎机2200细碎圆锥破碎机，其偏心度。而对于细碎型3000圆锥破碎机，其偏心度。这两种破碎机都是前苏联的产品。对于单缸液压圆锥破碎机，。图24 动锥摆动行程与偏心距 如图2-4所示，闭边排矿口，动锥摆动行程，开边排矿口。相当于以O为圆心，以为半径的圆弧。根据与之间的夹角（为进动角），则动锥摆动行程近似为： (24)由于，。将已知数据代入式（24）中，此外，还可按经验式求偏心距， (25)式中 D动锥底部直径；其他符号同前,求得偏心距值 (26) 将前苏联各种规格破碎机已知数据代入式(22)中，求得的结果列于表23 。 表23 2200中碎机的计算结果参数动锥底部直径600900120017502200进动角2.432.282.17220.04250.0400.0380.0350.035按式（22）求10.715.019.025.632.2表24列出国产各种老式破碎机的偏心距和动锥摆动行程的实际数据。 表24 国产破碎机的偏心距和动锥摆动行程破碎机规格600900120017502200偏心距101215.521.530动锥摆动行程2939517590图2-5 单缸液压圆锥破碎机基本腔形2.2.5破碎腔平行区长度破碎腔的平行区也叫平行带。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，生产能力减少，而且随衬板磨损。平行区越来越长。易使破碎机生产堵塞，增加能耗。由于平行区越长，磨损越不均匀，使产品粒度更加不均匀。从受力情况来说，平行区减短使破碎力下移，能改善主轴受力状况。但平行带过短，会导致产品中合格品含量下降。例如，某厂将2100细碎机衬板平行带由厚350mm减到310mm，最多减到250mm。结果使小于12mm产品的含量降为30%，并且衬板磨损也很不规矩，磨损后平行带几乎不存在。平行带长度,可根据动锥摆动次数以及底锥角和摆动行程等计算。其原则是:对中碎机、保证矿石在平行区里被压碎次，对细碎机，保证矿石在平行区里被压碎次。平行带长度也可根据动锥底部直径计算：对于中碎机 对于细碎机 （27)细碎机，式中动锥底部直径单位为。 用式（27