颚式破碎机的设计——课程设计汇总.doc

0 破碎机的设计 课程设计说明书 课题名称 破碎机的课程设计 组员姓名 系 院 指导老师 设计时间 2013 年 12 月 27 号 目 录 目 录 1 1 摘 要 2 一 设计题目 3 二 原始数据和设计要求 4 三 方案设计及讨论 5 四 设 计 步 骤 与 运 动 解 析 10 2 摘 要 破碎机械是对固体物料施加机械力 克服物料的内聚力 使之碎 裂成小块物料的设备 破碎机械所施加的机械力 可以是挤压力 劈裂力 弯曲力 剪切力 冲击力等 在一般机械中大多是两种或两 种以上机械力的综合 对于坚硬的物料 适宜采用产生弯曲和劈裂作 用的破碎机械 对于脆性和塑性的物料 适宜采用产生冲击和劈裂作 用的机械 对于粘性和韧性的物料 适宜采用产生挤压和碾磨作用的 机械 在矿山工程和建设上 破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然 石料 使这成为规定尺寸的矿石或碎石 在硅酸盐工业中 固体原料 燃料和半成品需要经过各种破碎加工 使其粒度达到各道工序所要求 的以便进一步加工操作 一 设计题目 出石口被送出的破碎机机构 如图 1 设计一破碎机系 统 该系统由原动部分 电动机带动偏心轮的机构 传动 部分 带传动和组合机构 和执行部分组成 电机的驱动 力矩有传动部分给动颚板 使其作往复摆动 当动颚板向 3 左摆向与机架固连的定颚板时 石块即被轧碎 当动颚板 向右摆离定颚板时 被轧碎的石块即下落 完成一个工作 循环 本题要求设计能是石头按要求被压碎并顺利从颚腔中落 下 图 1 二 原始数据和设计要求 1 动颚板压石时摆动角速度为 0 3rad s 行程速比系数 k 1 4 4 2 动颚板重 7000N 转动惯量为 35kgm 主传动构件重 4000N 传动惯量为 20kgm 其它构件的重量及转动惯量 忽略不计 3 生产率为每小时 20 30 吨 4 破碎机总体尺寸为 2000 1400 1200mm 5 运转不均匀系数 0 1 三 方案设计 颚式破碎机在工矿企业中被广泛应用 这是因为该机 结构较简单 机型齐全并已大型化 颚式破碎机主要作为 一级 粗碎和中碎 破碎机械使用 现有颚式破碎机按动 颚的运动特征 分为简单摆动型 复杂摆动型和混合摆动 型三种型式 5 方案一 简单摆动型 简摆型 颚式破碎机 如图 2 所示为简摆式破碎机的实物图 颚式破碎机有 定颚和动颚 定颚固定在机架的前壁上 动颚则悬挂在心轴 上 当偏心轴旋转时 带动连杆作上下往复运动 从而使 两块推力板亦随之作往复运动 通过推力板的作用 推动 悬挂在悬挂轴上的动颚作左右往复运动 当动颚摆向定颚 时 落在颚腔的物料主要受到颚板的挤压作用而粉碎 当 动颚摆离定颚时 已被粉碎的物料在重力作用下 经颚腔 下部的出料口自由卸出 因而颚式破碎机的工作是间歇性 的 粉碎和卸料过程在颚腔内交替进行 这种破碎机工作 时 动颚上各点均以悬挂轴为中心 单纯作圆弧摆动 由 于运动轨迹比较简单 故称为简单摆动型颚式破碎机 简称简摆型颚式破碎机 图 2 6 此机构是曲柄摇杆机构 却不是简单四杆机构 而是 六杆机构 分别由曲柄 连杆 推力板 摇杆 机架组成 当偏心轴 1 旋转时 带动连杆 2 作上下往复运动 从而使 两块推力板 3 4 亦随之作往复运动 通过推力板的作用 推动悬挂在悬挂轴上的动颚 5 作左右往复运动 从而压碎 石块 我们画出了这个机构的结构简图 见图 3 图 3 方案二 复杂摆动型 复摆型 颚式破碎机 如图四所示 动颚 1 直接悬挂在偏心轴 2 上 受到偏心 轴的直接驱动 动颚的底部用一块推力板 3 支撑在机架的 后壁上 当偏心轴转动时 动颚一方面对定颚作往复摆动 同时还顺着定颚有很大程度的上下运动 动颚上每一点的 运动轨迹并不一样 顶部的运动受到偏心轴的约束 运动 轨迹接近于圆弧 在动颚的中间部分 运动轨迹为椭圆曲 线 愈靠近下方椭圆愈偏长 由于这类破碎机工作时 动 7 颚各点上的运动轨迹比较复杂 故称为复杂摆动型颚式破 碎机 简称复摆型颚式破碎机 复摆型颚式破碎机的工作过程中 动颚顶部的水平摆幅 约为下部的 1 5 倍 而垂直摆幅稍小于下部 就整个动颚 而言 垂直摆幅为水平摆幅的 2 3 倍 由于动颚上部的水 平摆幅大于下部 保证了颚腔上部的强烈粉碎作用 大块 物料在上部容易破碎 整个颚板破碎作用均匀 有利于生 产能力的提高 同时 动颚向定颚靠拢 在挤压物料过程 中 顶部各点还顺着定颚向下运动 又使物料能更好地夹 持在颚腔内 并促使物料排除 我们用 CAD 绘出的机构运 动简图见 图 4 图 4 方案三 其他型式的颚式破碎机 8 混合摆动型 混摆型 颚式破碎机 为了克服简摆型和复摆型颚式破碎机的缺点 曾试制 过混摆型颚式破碎机 其工作原理见图 5 动颚与连杆共同 安在偏心轴上 连杆头装在偏心轴的中部 而动颚的两个 轴壳则安装于连杆头的两侧 两个推力板仍然是支承在动 颚和连杆的下端及机架的后壁上 动颚各点的运动轨迹均 为椭圆 其长轴向着卸料方向倾斜 促使物料前进 并将 物料推向出料口 改善了卸料条件 提高了破碎机生产能 力 同时动颚底部的水平摆幅与垂直摆幅之比为 1 0 8 这 又比复摆型颚式破碎机合理 可使齿板的磨损降低 由于 动颚与连杆都悬挂在偏心轴上 使偏心轴及其轴承受力很 大 工作条件恶劣 容易损坏 同时构造也比较复杂 虽 然国内有关矿山机器厂曾制成混合摆动型破碎机 均因以 上原因未推广 9 图 5 方案比较方案比较 在众多方案中 本文选择图三所示简单摆动型 简摆型 颚式破碎机 该方案有以下优点 简单摆动简单摆动颚式破碎机颚式破碎机 1 1 构造简单 牢固 工作安全构造简单 牢固 工作安全 可靠 可靠 2 2 操作维护方便 安装高度低 处理物料范围广 操作维护方便 安装高度低 处理物料范围广 可处理料块达可处理料块达 1m1m 以上的物料 以上的物料 3 3 破碎力没有直接作用 破碎力没有直接作用 到偏心轴上 因而对偏心轴及其轴承的工作有利 所以可到偏心轴上 因而对偏心轴及其轴承的工作有利 所以可 以制成大型的 以制成大型的 四 设计步骤与运动解析 10 动颚板的尺寸确定 如图 6 为偏心轮的几何中心 C1 o 为偏心轮的转动中心 DO 为连杆 BO AO 为推力板 为动颚 我们在分析杆件的时候 为了方便计算与分 2 析选取了杆件的特殊位置 对机构的运动作出了如下的分 析 图六所示 当曲柄摆动到最高点时 连杆 OD 与曲柄 CO1 重合 动颚板转动到最左端 A O B 三点在同一条 直线上 AO 杆与 BO 杆在一条直线上 此时为机构的一个 极限位置 动颚板达到最左端的一刻 下一刻将会反向回 程转动 所以这一刻的动颚板速度趋向 0 则板上的力趋向 于 可以有很大力来压碎石头 回程后 当曲柄摆动到 最低端的时候 连杆 OD 依旧和曲柄 CO1 在一条直线上但 11 不再重合 这时机构的动颚板将达到最右端 是另一个极 限位置 完成了一次压石过程 如图 7 下一时刻动颚板将 会向左转动 要求已知行程速比系数 K 1 4 所以分析得到 如图 8 OAB 即为即位夹角 180 K 1 K 1 30 12 推力板 AO 杆长可能与 BO 杆长相等 如图 8 就是说 假定两推力板长度相等 在直角三角形 AOO 与直角三角形 BOO 全等 所以 AO BO 又因为机架要求总体规格长为 2000 以内 则令 AO BO 700 偏心距 e 在图中用 CO 表示 所以当曲柄由最顶端运动到 最低端 D 点在竖直方向移动的位移等于 OO 长 即 OO 2 e 在直角三角形 AOO4 由正弦定理 可得 OO AO sin OAB 所以 e 175 如图 6 由理论力学可以知道杆 AO2 的转动惯量公式 J 1 3 1 m 1 L 因为动颚板转动惯量为 35kgm 重 7000N 可以得到动 颚板 AO 387 1 L 连杆长度 L2 与偏心轮半径 R 的确定 L R 2e 1200 由圆盘的转动惯量公式 J 1 2 R 得到 2 m J 1 2 m R 且知道 主动构件为曲柄 CO1 令偏心轮半径为 R 转动惯 13 量为 20kg m 重 4000N 由已知条件及公式 得到 R 316 L 534 引用运转不均匀系数公式 W W W W1 为最大角速度 W 为最小角速度 W 是平均角速度 且 W W W 2 已知动颚板压石的角速度 W 0 3rad s 求得最小角速度 W 0 27rad s 则 平均角速度 W 0 27 0 3 2 0 285rad s 分析机构简 如图 9 所示 A 点速度可以分解在杆的垂直方 向 Va 和沿着杆的方向 Vb Va W AO 0 11m s 14 由理论力学的知识可以知道 利用基点法 根据速度 分析得知 d c 且其合速度与 e 的夹角为 sin e L 19 2 2 由实际生产经验可以知道动颚板啮角为 23 所以有 Vc cos Va cos23 所以 Vc 0 107m s 由正切公式 Vc Vd tan 得到 Vd 0 31m s Ve Vd 0 31m s 15 偏心轮上任一点的 V W e 所以偏心轮的转动角速度为 W 1 78rad s 所以转换成转速 n n 17r min 综上所述 我们