圆锥破碎机动力箱的结构设计说明书

- 1 -摘 要 .IABSTRACT .II1 前言 .31.1 圆锥破碎机概述 .31.1.1 HPC 系列高效液压圆锥破碎机简介 .31.1.2 HCS 系列高效液压圆锥破碎机简介 .31.1.3 弹簧圆锥破碎机简介 .31.2 圆锥破碎机主要特点 .41.2.1 液压系统 .41.2.2 破碎腔型 .41.2.3 密封可靠 .41.2.4 更换方便 .41.2.5 调节开口 .41.2.6 结构特点 .51.3 圆锥破碎机的发展史与应用 .51.3.1 圆锥破碎机的发展史 .51.3.2 圆锥破碎机的应用 .62 毕业设计主要内容与要求 .82.1 国内外研究现状 .82.2 选题的目的及意义 .82.3 设计的内容 .92.4 设计的要求 .92.5 圆锥破碎机的工作原理和结构设计 .92.5.1 圆锥破碎机的工作原理 .92.5.2 圆锥破碎机结构设计 .103.工作参数的确定和计算 .123.1 啮角 .123.2 动锥转速 .123.3 电动机功率的计算和选择 .133.4 V 带计算 .143.5 锥齿轮的设计 .163.6 传动轴的设计 .194 圆锥破碎机结构分析 .224.1 主轴结构 .224.2 偏心轴套与锥齿轮 .224.3 偏心轴套的支撑方式 .234.4 动锥的支撑方式 .234.5 圆锥破碎机的破碎腔 .234.6 防尘密封装置 .244.7 保险装置 .244.8 排料口调整装置 .244.9 传动部分 .245 结 论 .256 参 考 文 献 .26- 2 -7 致 谢 .27- 3 -1 前言1.1 圆锥破碎机概述随着矿山技术的不断发展，圆 锥 破 碎机也分为好几种，包括弹 簧 圆 锥 破 碎 机 、CS 系列高效弹簧圆锥破碎机、HPC 液压圆锥破碎机和 HCS 高效液 压 圆 锥 破 碎 机 等。 圆锥破碎机是最近研制的一种先进的大功率、大破碎比、高生产率的液压式破碎机。该机是在消化吸收了各国具有 80 年代国际先进水平的各类型圆锥破碎机的基础上研制成的。它与传统的圆锥破碎机的结构在设计上显然不同，并集中了迄今为止已知各类型圆锥破碎机的主要优点。适用于细破碎和超细破碎坚硬的岩 石 、矿 石 、矿 渣 、 耐 火 材 料 等。 圆锥破碎机结构简介：圆锥破碎机其结构主要有机架、水平轴、动锥体、平衡轮、偏心套、上破碎壁(固定锥)、下破碎壁(动锥)、液力偶合器、润滑系统、液压系统、控制系统等几部分组成. 1.1.1 HPC 系列高效液压圆锥破碎机简介HPC 系列高效液压圆锥破碎机具有世界先进水平的高能破碎机，它是破碎速度、偏心距（冲程）以及高性能破碎腔型设计的圆满结合。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。其高转速、高破碎容量与独特的专利设计令破碎后的成品具有极其优质的立方体型，而易于维护的特点又可确保超凡的高稳定性操作，在世界各地享有盛名，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。 1.1.2 HCS 系列高效液压圆锥破碎机简介HCS 型高效圆锥破碎机适用于破碎中等和中等以上硬度的各种矿石和岩石，本机具有破碎力大、效率高、处理量高、动作成本低、调整方便、使用经济等特点。由- 4 -于零件选材与结构设计合理，故使用寿命长，而破碎产品的粒度均匀，减少了循环负荷，在中、大规格破碎机中，采用了液压清腔系统，减少了停 机 时间，且每种规格的破碎机腔型多，用户可根据不同的需要，选择不同的腔型，以更好的适应用户需要。 1.1.3 弹簧圆锥破碎机简介弹簧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，弹簧圆锥破碎机弹簧保险系统实现保险，排矿石增大。异物从破碎腔排出，如异物卡在排矿口使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排出破碎腔。在弹簧的作用下，排矿口自动复位，弹簧圆锥破碎机器恢复正常工作。 1.2 圆锥破碎机主要特点1.2.1 液压系统该机具有用液压系统来调整破碎机排矿日的大小，液压系统可有效地保证设备的安全运转。在破碎腔中有异物时，液压系统可使动锥体自动下退，当异物排出后，该系统使下退的动锥体自动复位。重新保持原来的排矿口位置继续工作。1.2.2 破碎腔型破碎腔型是指动锥与固定锥之间形成的几何空间。破碎腔的形状对整机的性能影响很大。破碎机腔型是 破碎的主要技术指标。该机从粗碎到细碎设计了四种规格的腔型，它有六种可能的组合，这意味着它能最好地适用于用户特殊要求； 1.2.3 密封可靠采用迷宫式密封装置，取代了以往使用的水式密封，使灰尘杂质无法进人机体内，从而保证了润清油的清洁，延长了滑动轴承、推力球轴承的使用寿命，使得机器运转可靠； - 5 -1.2.4 更换方便以往破碎机更换破碎壁非常慢,圆锥破碎机新结构更换破碎壁非常快。因为上破碎壁上装有卡梢，用螺栓顶起就把破碎壁固定.下破碎壁固定是用液压螺母紧固.上、下破碎壁背面不需要加任何填充材料，所以更换快速方面，减少了工人劳动强度； 1.2.5 调节开口该机选用了耐高压的位 移 传 感 器 ，调整排矿口位置时是在操作室进行的。只要一按键，在操作台上就有显示，就可以看到所需要调整的排矿口大小，非常方便准确。 该机工作时，电机通过液力偶合器、小圆锥齿轮驱动偏心套底部的大圆锥齿轮，使偏心套旋转，致使锥体作旋摆动而破碎物料。破碎机的主轴是不动的，只是支掸球面瓦，承受破碎力。由于破碎机主轴不动而偏心套传递破碎力，故该结构可承受较大破碎力，对细碎和超细破碎非常适应，因为超细破碎的破碎力是非常大的。预计其产品粒度(对于超细碎型衬板)开路时一 5m 二可达 5080%(视物料性质而有所差异)。该破碎机适用于金属矿山选矿厂第三段破碎，或第四段破碎;适用于建材或非金属矿山及土木工程。特别是土木工程所需的天然砂供应不足的地区。 1.2.6 结构特点1、更高的产能，更好的质量。 2、由于有保险装置，大大减小了停机时间。 3、机体为铸钢结构，在重载部位设置有加强筋。 4、含调整器，可快速调整破碎出料粒度的大小。 5、提供弹簧式保护装置。 6、具有完整的润滑系统，当有温过高或有流速过慢时将自动关闭。 7、内部结构密封性能好，可有效的保护设备免受粉尘及其他小颗粒的侵害。 8、使用寿命较长适用性强。1.3 圆锥破碎机的发展史与应用1.3.1 圆锥破碎机的发展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西蒙斯兄弟二人研制的，故称之为西蒙斯圆锥破碎机。其结构为主轴嵌入偏心套，用偏心套驱动动锥做旋摆运动，动锥衬板时而靠近时而离开定锥衬板，从而使矿岩在破碎腔内不断地遭到挤压而破碎。采用大偏心距、低摆频、驱动功率小的破碎机，破碎产品粒度不均匀、破碎效果差、振动大、弹簧已损坏。采用大型螺旋套调整排矿口大小，调整困难，- 6 -过载保护用弹簧组，可靠性差。多年来，虽经不断改进，但其工作原理和基本构造变化不大。20世纪40年代，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。采用液压技术，实现了液压调整排料口和过载保护的功能，简化了破碎机的结构，减轻了重量，提高了使用性能。由于靠排料口尺寸大小来控制产品粒度，使产品粒度大，且不均匀。对含水、含泥物料易堵塞。20世纪50-60年代，法国 Dragon 公司的子公司 Babbitless 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了高能液压圆锥破碎机；Nordberg 公司推出旋盘式圆锥破碎机，适用于中硬物料的第四段破碎，其给料粒度小，偏心距小，破碎力不大。相继又推出超重型短头圆锥破碎机，加大了功率，强化了弹簧和合金钢机架，增加了制造成本，为此该公司又推出了 Omni 型圆锥破碎机。为适应冲水破碎又推出 WF 型湿式圆锥破碎机；BabbitlEss 公司推出 B UF 型超细碎圆锥破碎机。采用滚动轴承替代偏心套，由704S电动机、皮带传动而带动动锥摆转，顶部单液压缸装置调整排料口和过载保护，给料粒度10mm,产品粒度6.3mm 占80%。德国 KHD Humboldt Wedag 公司推出了Calibrator 型圆锥破碎机。20世纪90年代以来，美国 Cedarapids 公司推出了 EIJOYII 型和 MVP 型圆锥破碎机；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，日本神户制钢有限公司推出 AF 型圆锥破碎机和2300ASC 型圆锥破碎机，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%。最后，值得一提的是俄罗斯与20世纪80年代研制成功的惯性圆锥破碎机，使圆锥破碎机在结构和原理上取得重大进展。20世纪50年代初期，国内圆锥破碎机在原苏联的2100和1650弹簧圆锥破碎机的基础上，开发了1200和2200型圆锥破碎机。在20世纪70年代开发了1200、1750、2200多缸液压圆锥破碎机，1200、1650、2200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制造技术，并合作生产了该系列圆锥破碎机。沈阳有色冶金机械厂从美国Allis-chalmers 公司引进 H 系列圆锥破碎机部分相关技术，对德兴铜矿引进的 H 系列84圆锥破碎机进行消化吸收并加以生产。该厂与北京矿冶研究总院和江西铜业公司合作对从日本神户制钢有限公司引进的760型液压圆锥破碎机进行消化并加以生产。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- 7 -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。北京冶矿研究院于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，东北大学也正在研究振动破碎机。随着我国机械行业的发展，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西蒙斯、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，有待进一步研究和改进。1.3.2 圆锥破碎机的应用使用范围：立轴式破碎机既可以用于生料的破碎,又可以用于熟料的破碎。它适用于粉碎水泥熟料、粒状高炉矿渣、石灰石、砂岩、页岩、煤矸石、煤块、铝块石、金矿石、钼矿石等多种物料。它广泛应用于：建材、化工、冶金、电力、煤炭、矿山等工业部门。（1）圆锥破碎机广泛用于中碎和细碎坚硬物料。（2）在工矿企业的原料破碎中，当生产量较少时，可以选择颚式或辊式破碎机，但规模较大的企业。全部使用圆锥破碎机。 （3）用于破碎极坚硬物料，例如细碎锆刚玉，但在操作时必须采用相应措施，因这种物料的硬度达到莫氏硬度9.7级。（4）用于要求破碎产品中立方体粒度较多的场合，实践证明，圆锥破碎机中立方体颗粒较多，特别是其粒度接近排料口宽度的那部分颗粒中，产品形状好，立方体颗粒多。- 8 - 9 -2 毕业设计主要内容与要求2.1 国内外研究现状现在国内外圆锥破碎机设计的基本点是：大摆程，高摆频，大底锥角并且三者必须达到最优匹配以及采用优化型层压破碎的破碎腔，再输入高能量。也就是说，对破碎机内部结构和参数进行优化组合，基本上不加大外形尺寸。所以液压圆锥破碎机向着高能层压破碎方向发展而不是向着大型化方向发展。在破碎机整体结构方面单缸机的结构最简单。因此新型液压圆锥破碎机应该是在单缸机的基础上进行内部结构和参数优化组合。这样，研制的新型液压圆锥破碎机既有最优越的技术性能，结构又最简单。经过近几年的迅速发展，驱动技术有了明显进步：1.齿轮可驱动功率大幅增加，全球最大驱动功率 7800kw 的单小齿轮已由中信重工机械股份有限公司制造；2.环形电机功率更大，全球最大功率 28000kw 的环形电机已由 SIEMENS 制造；3.调速电机和变频技术日趋成熟和多样化；4.减速机功率更大，体积更小，效率和可靠性更高。2.2 选题的目的及意义圆锥破碎机是选矿厂大型设备之一，它在选矿作业中起着重要的作用。建材机械的生产,从原料、燃料到半成品都需要进行破碎和粉磨,其目的是使物料的表面积增加,以提高物理作用的效果及化学反应的速度,如促进均匀混合,提高物料的流动性,便于贮存和运输,提高产量等。水泥熟料和石膏一起磨碎成最终产品,其磨碎的粒度越细,表面积越大,则水泥的标号就越高。改善和提高产品的质量和数量,减少动力消耗,降低生产成本,对达到优质、高产、低消耗具有重要意义。圆锥式破碎是建材行业材料破碎的主要手段，其设备效率是重要的技术和经济指标。目前在破碎机的设计研究中，主要集中在耐磨材料和常规设计的改进。在水泥行业、选矿电力等工业领域中广泛使用粉磨机械。但各类粉磨机械都有生产效率低，能耗高的缺点。当前的发展趋势是“以破代磨” ，借助加强粉磨机前的粉碎，降低入料粒度，可大幅度提高粉磨机产量，降低综合能耗。本课题是结合市场上所使用的各类型号的破碎机及由厂家在使用过程中所反馈的信息,分析其问题的来源,并相互比较综合各类破碎机的优点,经师生讨论而确定的。技术要求：机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构设计要选择合理的毛坯型式和材料，并尽可能的采用标准件和通用件，并具有良好的工艺性。本设计具有很强的实用价值。因为采用了很多新的结构，大大降低了制造和维- 10 -护的费用，减少了机器调整的次数，保证了生产的连续性。破碎机械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，各行各业信息交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，尤其注重机电一体化和自动控制技术的应用，促进了圆锥破碎机的技术进步。随着社会的发展，原材料消耗的不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位 31%、锰矿石品位 22%。绝大多数的原矿需要破磨和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备研究的主题， “多碎少磨”是节能、降耗的重要措施，其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。圆锥破碎机生产效率高，排料粒度小而均匀，可将矿岩从 350mm 破碎到 10mm 以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度需求，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。目前正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。2.3 设计的内容立轴圆锥破碎机是采石场中一种应用广泛的石料破碎设备。要求针对这一形式的破碎机，对其动力传递组件进行结构设计。主要包括动锥、偏心轴套、传动轴、大小锥齿轮等零件。立轴圆锥破碎机的生产工况：玄武岩破碎入料粒度:20cm入料通过量:50-240 吨/小时转子的回转速度： 245r/min2.4 设计的要求总体方案的设计；动力参数的计算；主传动部分的结构设计；主要零部件的强度、刚度的校验。2.5 圆锥破碎机的工作原理和结构设计2.5.1 圆锥破碎机的工作原理工作原理：圆锥破碎机是通过可动圆锥与不动锥体之间的工作面来进行碎矿的。电动机的动力由传动轴、圆锥齿轮带动偏心轴套旋转。动锥体支承在球面轴承上，- 11 -并固定在一个悬挂竖轴上，竖轴置于偏心套筒内。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，则物料处于被挤压和破碎过程，动锥另一边则离开定锥，此时被挤压了的物料靠自重从两锥体底部排出。动锥的上下浮动通过液压系统来控制，以此来调节动锥与定锥之间的间隙，间隙的大小与破碎粒子的大小有关，以此来获得所需要的粒子。2.5.2 圆锥破碎机结构设计主要是电动机的选择，带及带轮的选择，锥齿轮的选择，主轴和偏心轴套的设计，动锥体的设计。各个零件的具体参数和尺寸通过圆锥破碎机的生产工况利用相应公式通过具体的计算来得出。根据转子的转速和入料量选择合适的电动机，电动机与带轮相连，查阅相关资料选择 6 根 V 带的带轮，带轮与锥齿轮相连，从而使水平方向传动转换为竖直方向，然后根据受力情况设计偏心轴，从而选择偏心套筒，根据受力和挤压情况设计动锥体。结构示意图如下：1.电动机 2.带轮 3.锥齿轮 4.偏心轴套5.主轴 6.动锥 7.定锥- 12 -工作过程如下：电动机的动力通过皮带轮调节速度后，传到锥齿轮，由锥齿轮再一次调节速度后，传到偏心轴套，通过偏心轴套的旋转带动主轴转动，动锥随主轴的转动而转动，从而与定锥配合来挤压和破碎。其中主轴底部有液压系统，通过液压系统来控制主轴的上下浮动，从而控制排料口的大小。若破碎机发生堵矿时可使动锥上升下降，如此反复进行几次，便能排出堵矿。顶部，下部和中间都有防尘装置，中间部分防尘装置用橡胶涨圈与密封筒相连接，这样不会因为动锥的上升或下降影响防尘作用。主轴下面有三块止推盘，主轴借助螺钉与上摩擦盘连接，中间摩擦盘和下摩擦盘压在液压缸活塞顶上用圆柱销固定。- 13 - 14 -3.工作参数的确定和计算3.1 啮角圆锥破碎机的啮角 满足下列要求： = -（ - ）221, 分别为动锥与定锥的锥面倾斜角；12动锥轴线与定锥中心线之间的夹角，通常 =2通常取 =2123，选取 =22。中碎圆锥破碎机取 =4045，选取1=45。1物料与衬板之间的摩擦角（12） 。= -（ - ）2212422= -(45-2)2=6523.2 动锥转速动锥的转速即偏心衬套的转速，因为这类破碎机用于物料的中细碎，为了保证产品粒度的均匀性，使卸出料块的尺寸都小于出料口宽度，工作时应该使每块物料在平行带上起码能够受到一次破碎作用，亦即物料经过平行带的时间不少于动锥偏转一次所需时间。由于內锥母线的倾斜角较小，接近出料口处，定、动锥之间又有一平行带，所- 15 -以物料卸下时，时沿着动锥斜面滑下。因此不免要受到动锥斜面摩擦阻力以及动锥偏转和自转的离心惯性力的影响，因离心惯性力较小，可以忽略不计。由于摩擦阻力的作用，物料沿动锥斜面滑下时的加速度 a 必定小于重力加速度 g。物料在锥体的情况可看作物料在斜面运动，如下图：设料块重量 G，动锥体底部倾角为 ,则与斜面垂直的分力为 Gcos，沿斜面方向的分力为 Gsin，故使料块沿斜面下滑之力为 F= ，即cossinfGag。)cos(sinfgaf物料与锥面间的摩擦系数，一般取 f=0.35。设平行带长度为 l，物料从平行带的起点滑下时，初速度为零，则物料通过平行带的时间 t 按下式求出： )cos(in2)s(i1glt fal st mDl 31.0)45cs3.045(si8.972.6.0另一方面，设动锥的转速为 n(r/min)，则每转时间为：)(6nt 340min/Dr340in/6r取 2st.6为了使卸出料块的尺寸都小于破碎机出料口宽度 e,就必须使料块通过平行带的时间 小于动锥每转所需时间 。t t通过以上计算可得 ，所以满足条件。3.3 电动机功率的计算和选择中细碎圆锥破碎机的功率消耗： )(60kwnArpm- 16 -动锥表面积， ；A2m动锥中部的偏心距， ；mr动锥转速， 。nin/r， 为弧长。2lRA224.175.014375.0143mkwnrpm3.260考虑到中细碎圆锥破碎机的尖峰负荷较大，故电动机功率为： 03p134kw由此查机械设计手册选取电动机型号为 Y2315M4。电动机的额定功率为 132kw，转速为 1480r/min。3.4 V 带计算确定计算功率 cap由机械设计表 87 查得工作情况系数 =1.5AK故 ca kwKA15302.选取带 V 类型根据 、 由机械设计图 811 选取 D 型cap1n确定带轮的基准直径 并验算带速dv初选小带轮的基准直径 ，由机械设计表 88 取小带轮基准直径 。1 md351验算带速 vsmsndv/5.27/106m3/5故带速合适。计算大带轮的基准直径 id7105212- 17 -根据机械设计表 88，圆整后为 。m710确定 带中心距 和基准长度Vadl根据式 )(2)(7.021021d35.4初定中心距 。ma80计算基准长度 dl0212104)()(2adaldd 8)357(682m31由机械设计表 82 选取带的基准长度 mld350计算实际中心距 alad 92315000 验算小带轮上的包角 1ad.7)(182009.5903计算带的根数 z计算单根 带的额定功率V0rp由 ，查机械设计表 84a 得。min/148,351nd和 kwp95.4806.根据 D 型带和2in,/1rn查机械设计表 8 4 得bkwp62.4148053.- 18 -查机械设计表 85 得 94.0.1793.0k查机械设计表 82 得 8lk于是 89.04)62.51()(0 lrpkw.17计算 带根数Vz9.8253rcapz取3.5 锥齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照传动方案，选用锥齿轮传动。锥齿轮速度不高，选用 7 级精度。材料选择。由表 101 选择大小齿轮材料都为铸钢 HT300，小齿轮硬度为250HBS，大齿轮硬度为 230HBS。选小齿轮齿数 大齿轮齿数 。,241z 5.7240.32z取 。732z按齿面接触强度计算由设计计算公式进行试算，及 32121 )5.0()(9. uKTzdRHEt 确定公式内各计算数值1）计算小齿轮传递的转矩mNnpT 6515 1032.7401.90.92）选取锥齿轮传动的齿宽系数 。.为R3）查得材料弹性影响系数 218MPaZE4）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，大齿轮MPaH521lim- 19 -MPaH502lim5）计算应力循环次数81 1032.510746hjLnN882 .02.35i6）查表取载荷系数 K=2.77）由图选取接触疲劳寿命系数 。95.0,2.1HNHNK8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 ，由式得SMPaSKHN483529.01lim172li2计算1）试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值。td1H3221 )5.0()(9. uKTzdRHEt 3 2620.3).501(.7)48(9. m72）确定模数5.12471zdmt取3）计算锥齿轮大端分度圆直径mzd2841176324）计算节锥角21.839.0arctn724arctrtn211 z9.89025）计算锥距- 20 -mdR46021.8sinsi216）计算齿宽 bR3460.7）计算大分度圆平均直径 1mdmdRm 8.24).05(28)5.1(1 接触强度校核计算1）计算额定圆周力NdTFmt 10784.24301 2）计算 vsmnm/48.9607.24.36013）选取系数按 查表得 ，查表得 ， 。mv7.1vk 4.2,103.HABzk 1,1minWNHzS4）计算接触应力MPaSzHWNp 4751minl2 接触应力 ubdkFzRBvAtmE1).0(2102.31).5(28.37.4.8 MPaPaH96.45所以接触强度足够。弯曲强度校核计算1）有关参数和系数的计算和选择3.251.8cos41 z- 21 -6.2379.1cos22z查图得 5,6 21aaFFY由式 89.0.11aa3.25.22aaFY5081 135NN27.查表得 84.0,121rSNYY。05.min2 FxSr查表得 MPaPaF,62li1lim2）计算弯曲应力许用弯曲应力 aYSFxNp 5.30984.1611minl PSYFxp 6.2.22inl计算弯曲应力 1)5.01(1 FaRvAtmbk89.2)3.0(2.3874MPaPaFp51YFpFa 6.283289.73122所以弯曲强度足够。3.6 传动轴的设计初步确定轴的最小直径- 22 -先按下式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调制处理。根据表153，取 ，于是得1260A mnpAd6740126330min 输出轴的最小直径显然是安装小锥齿轮的直径。取小锥齿轮孔径为 ，即70轴最小直径为 。选定调心滚子轴承 。7/5WC传动轴校核按钮转强度条件计算min/7402182rinkwp2mNNnT 62 1032.7401295950扭转切应力 MPadWT.97.3366轴的抗扭截面系数， 。T 3m查表 153 得MPaT25PaT2.19所以轴的扭转强度条件符合条件。按弯扭合成应力校核轴的强度轴的弯扭合成强度条件为：)()2(4)( 122WTMTWca其中 ，查表得 ， 。1Pa601T下面计算轴上的载荷：NdTFmt 3.784.24361Ntr 6.37281.cos20tan.10cosant i378i- 23 -由 NFNHt 3.1078421得)5(5.021 HNNH9.6,.3421 由 NFNVr 6.372812得05.1021NVNV.9,4621 mNlFMH 6.13584.31NV7071H 6222 104.463.358则轴的弯扭合成强度条件为WTMTWca2222 )()(4)( 270.)13()1.2.02626322 dMPaPa65.1所以轴的弯扭合成强度符合条件。- 24 - 25 -4 圆锥破碎机结构分析4.1 主轴结构破碎机主轴是一个非常重要的零件。在生产现场破碎机断轴事故常有发生，主要是因为工作条件恶劣，受很大的冲击载荷，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。如某选矿厂1650短头破碎机主轴，由于经常有过大矿块进入破碎腔，使主轴在顶部折断。圆锥破碎机主轴结构有三种形式：与锥体采用圆柱面配合的阶梯轴（国产，前苏联，G 型破碎机，以及西蒙斯标准型和600短头型破碎机）；与锥体采用圆柱面配合的无阶梯轴（旋盘破碎机和西蒙斯短头型破碎机）；与锥体采用锥面配合的主轴（AC 底部单缸液压圆锥破碎机、日本李本铁工所顶部单缸液压圆锥破碎机）。从主轴结构对比以及结合主轴断裂和受力情况分析可知，阶梯轴由于不同直径截面变化易产生应力集中，而锥形主轴和无阶梯轴，其截面只是主轴与锥面配合，下部仅有一次变化。再着锥面配合可以适当减少配合面过盈量，减少应力集中，因为在破碎时，破碎力对配合面有不断地楔紧作用。但锥面配合方式，其轴向安装定位准确程度较差。终上所述，设计主轴结构时，应特别注意：加大不同截面的过渡圆角，减少应力集中；采用较大的卸载槽;采用较适当的配合形式和适度的过盈量；要保证主轴的加工精度等。4.2 偏心轴套与锥齿轮圆锥破碎机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的上方，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的上方。经多年实践证明，前一种方式安装维修都比较方便，但常常产生直衬套上串的不良现象，偏心轴套工作时产生跳动不稳定。后一种方式安装维修比较困难，但直衬套不会上串，而且运转平稳。最近 AC 公司 H 系列破碎机也都改为第一种方式。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，卡里巴脱型，HP 系列破碎机偏心轴套，其内孔为圆柱形而外部是上小下大的截锥形柱体。锥齿轮有直齿和弧齿两种。若制造条件允许当然是弧齿锥齿轮为好。- 26 -4.3 偏心轴套的支撑方式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，如卡里巴脱型破碎机。前者可借更换不同厚度垫片来调整齿轮间隙。 4.4 动锥的支撑方式液压圆锥破碎机是靠装在液压缸活塞上面的球面轴承支撑，并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。但对于卡里巴脱型和 HP 系列破碎机，动锥球面均是装在动锥内部。设计破碎机时，采用哪种支承方式，是由破碎机型式和结构不同而决定。4.5 圆锥破碎机的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。破碎腔有多种型式。仅就一种破碎机，由于对产品粒度要求的不一样，也有几种腔型。如国产圆锥破碎机有三种腔型，西蒙斯破碎机有标准型和短头型两种，卡里巴脱型破碎机有四种腔型，AC 圆锥破碎机 H 系列有九种腔型、G 型破碎机也有四、五种腔型，旋盘破碎机仅有一种腔型，只是规格不同的破碎机，其腔型尺寸不一样。尽管腔型多种多样，我们可简单的归纳为两种：一种是 AC 公司液压圆锥破碎机的陡锥形腔型；另一种是诺德贝格生产的西蒙斯和旋盘式破碎机的平锥形腔。国产的液压破碎机，基本上属于这两种腔型。近些年新生产的美国 AC 液压破碎机 H 系列破碎机腔型，有向平锥形靠近的趋势。诺德贝格 HP 系列破碎机，向陡锥靠近，处于一种中间型式。- 27 -4.6 防尘密封装置中细碎破碎机比粗碎旋回破碎机产生的灰尘更加严重，因此要求破碎机必须设有完善的防尘装置，工厂常常因为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。对于这些防尘装置，若能严格遵守操作流程，及时检查保修，还是可行的。往往由于生产条件的限制，产生问题。如水封防尘给水压力不稳定，有时断水，有时不能及时保修等都会导致失效。液压圆锥破碎机采用密封筒和密封环等密封装置，效果很好。有的破碎机因为结构的变化，采用迷宫式防尘装置效果很好。4.7 保险装置破碎机保险装置最普遍的是弹簧保险和液压保险两种，就起保险作用来讲，液压保险装置是非常好的。4.8 排料口调整装置排料口调整装置有机械式和液压式两种。液压调整装置比较好一些。4.9 传动部分传动部分一般都是由水平传动轴经小锥齿轮驱动大锥齿轮带动偏心轴套，带动主轴动锥转动。国产和前苏联的以及西蒙斯，旋盘，HP 系列的破碎机都采用滑动