破碎机的参数设计

2 2 鄂式破碎机的参数 鄂式破碎机的主参数即决定机器技术性能及与其密切 相关的主要技术参数 破碎机的主参数包括转速 生产能 力 破碎力 功耗等 其中生产能力 破碎力 功耗除与 破碎物料的物理 力学性能以及机器的结构和尺寸有关外 还与实地生产时的外部条件 如装料块度及装料方式等 有关 要作出精确的理论计算是比较困难的 因此 从设 计的角度 下面的计算公式将是破碎机最优设计时建立目 标函数和设计约束的重要依据 本次对鄂式破碎机的具体 设计如下 已知条件 破碎能力为 20 m3 H 最大入料尺寸为 250mm 出料粒度为 50mm 2 12 1 结构参数的确定结构参数的确定 1 进料口与卸料口 进料口长度 L 为宽度 B 的 1 25 1 6 倍 对于大型破 碎机 取 L 1 25 1 6 B 中小型破碎机取 L 1 5 1 6 B 对于小型破碎机 为了获得较高的生产率和粉碎比 L B 值可以选大些 L B 2 5 5 进料口宽度 B 1 1 1 25 是最大给料粒度 这是由破碎 max D max D 机啮住物料的条件所决定的 建材机械工程手册 进料口宽度 B 1 1 1 25 300 mm max D 中 小型破碎机 L 1 5 1 6 B 450 mm 卸料口最小宽度 e 可以按下式确定 简摆鄂式破碎机 B sdmax 5 1 7 1 复摆鄂式破碎机 B sdmax 7 1 10 1 e B sdmax 7 1 10 1 35 mm 式中 最大卸料粒度 max d S 动鄂板的摆动行程 卸料口出的水 平行程 2 动鄂板摆动行程 S 与偏心轴的偏心距 r 在理论上 动鄂板摆动行程 S 应按物料达到破坏时所 需压缩量来决定 然而 由于破碎板的变形 及动鄂板与 固定鄂板之间存在的间隙等因素的影响 实际选取的动鄂 板摆动行程远远大于理论上求出的数值 在简摆鄂式破碎机中 动鄂板摆动行程是破碎腔的上 部行程小 下部行程大 物料大小是从破碎腔的上部逐渐 向下逐渐减小的 所以只要动鄂板上部的摆动行程能够满 足破碎物料所需的压缩量就可以 根据实验 破碎腔上部 的动鄂板摆动行程大于 0 01Dmax Dmax 是最大进料粒度 在复摆鄂式破碎机中 动鄂板摆动行程是破碎腔的上 部行程大 下部行程小 根据实验 它的动鄂板摆动行程 受卸料口宽度的限制 因为 如果动鄂板下部行程增加到 大于卸料口最小宽度的 0 3 0 4 倍时 将引起物料在破碎 腔下部的过压实现象 容易造成卸料口堵塞 使负荷急剧 增大 所以动鄂板下部的摆动行程不得大于卸料口宽度的 0 3 0 4 倍 实际上 动鄂板行程是根据经验数据确定的 通常 对于大型鄂式破碎机 S 25 45mm 中小型鄂式破碎机 S 12 15mm 因此 动鄂摆动行程 S 15mm 动鄂板摆动行程确定后 偏心轴的偏心距 r 可以根据 初步拟定的构件尺寸利用绘制机构图的方法来确定 通常 对于简摆鄂式破碎机 S r 2 2 2 r 对于复摆鄂式破碎 机 s 2 2 2 r 2 1r 偏心轴偏心距 r 7 1 3 破碎腔的形状 破碎腔的形状是决定生产率 动力消耗和衬板磨损等 破碎机性能的重要因素 破碎腔的形状有直线型和曲线型两种 直线型的破碎 腔各连续的水平线间形成的梯形断面面积 向下依次递减 因而造成一种随着物料降落而向下递增的堵塞倾向 这种 倾向在物料到达出料口时为最大 这是造成破碎机过载和 衬板下端磨损严重的主要原因 直线型的破碎机生产率随 卸料区的加深而大大减少 采用曲线型时 已破碎的物料 在容积大的破碎区向下降落 这不仅使所有的大块物料容 易移动 而且也可以使细小的物料有可能从破碎区内自由 卸出 因而不易发生堵塞 衬板磨损减少 生存率大 同 时 动鄂板和固定鄂板末端有一段平行带 在较长期工作 之后仍可保持平行 故破碎产品较均匀 但目前仍有不少 破碎机采用直线型 因为它在制造和修理时都较方便 如下图所示 图 1 是常用的腔形 应用最多 它的特 点是定鄂竖直 动鄂在定鄂的一侧 啮角18 24 图 2 动鄂 定鄂在同一竖直面的两侧 动鄂与竖直面所成 夹角为 定鄂与竖直面所成夹角为 啮角 2 1 18 24 该形分三种情况 即 1 2 当 0 时 就是图 1 的腔形 1 2 1 2 1 2 1 图 11 常用破碎机腔形 图 12 定鄂 动鄂在同一竖直面两侧 2 22 2 工作参数的确定工作参数的确定 1 偏心轴的转速 偏心轴转一圈 动鄂板往复摆动一次 前半圈为破碎物料 后半圈为卸出物料 为了获得最大的生产能力 破碎机的转速 n 应该根据以下条件确定 当动鄂板后退时 破碎后的物料应在 重力作用下全部卸出 然后动鄂板立即返回破碎物料 转速过 高或过低都会使生产能力不能达到最大值 如下图所示 b 为公称排料口 为动鄂下端点水平行程 L s 为排料层的平均啮角 为腔内物料的压缩破碎棱柱体 L 11A ABB 为排料棱柱体 破碎机的主轴转速 n 是根据在一个运动 22A ABB 循环的排料时间内 压缩破碎棱柱体的上层面 按自由落 1 AA 体至破碎腔外的高度 h 计算确定的 而该排料层高度 h 与下断 点水平行程及排料层啮角有关 即排料层上层面 L s L 1 AA 降至下层面 正好把排料层的物料全部排出所需的时间 1 BB 来计算主轴的转速 对于排料时间有不同的意见 一种认为排 料时间 t 应考虑破碎机构的急回特性 即排料时间与机构的行 程速比系数有关 这一观点未注意到动鄂下端点排料起始点与 终止点并不一定与机构的两极限位置相对应 另一种认为排料 时间 t 应按 t 15 n 计算 即排料时间对于主轴的四分之一转 这种假定与实际情况相差甚大 据了解认为排料时间按主轴半 径计算比较符合实际情况 图 13 排料口处排料示意图 排料时间 t 为 t 30 n 2 1 排料层完全排出下落的高度 h 为 h tan L s L 2 2 由 h g 2 1 2 t 2 3 令 g 9800mm 2 s 2 4 将式 2 1 2 2 2 4 代人 2 3 得 L s qn tan 2100 式中 n 主轴转速 r min 动鄂下端点水平行程 mm L s 排料层平均啮角 L q 系数 考虑在功耗允许的情况下 转速的增减系数 取 q 0 95 1 05 高硬度矿石取小值 该式是机构设计和机型评价的重要公式之一 偏心轴转速也可以用下述经验公式确定 B 1200mm 时 r min Bn145310 B 1200mm 时 r min Bn42160 式中 B 为进料口宽度 mm 由于算得 B 240 1200 mm 所以把 B 240 代人 上式 得 Bn145310 266 5 r min 2 啮角 鄂式破碎机动鄂板与固定鄂板之间的夹角称为啮角 当破碎物料时 必须使物料既不向上滑动 也不从进料口 中跳出来 为此 夹角应该保证物料与鄂板工作表面间 产生足够的摩擦力 以阻止物料块被推出去 为了确定 角 应该分析当物料被鄂板挤压时作用在物料上的力 设物料形状为球形 其质量为 G 如下图所示 由 G 产 生的重力比物料的破碎力小很多 可以忽略不计 在鄂板 与物料接触处 鄂板对物料的破碎力为和 两者均与鄂 1 P 2 P 板垂直 由这两个力所引起的摩擦力为和 其方向向 1 fP 2 fP 下 其中f 为物料与鄂板 之间的摩擦 系数 图 2 1 物料块受力分析 物料不向上滑动的条件是 sincos 221 fPPP sincos 221 PfPfP 经整理得 2 1 2 f f tg 如物料与鄂板之间的摩擦角为 则 tgf 2 1 2 2 tg tg tg tg 即 2 因此 啮角应小于物料与鄂板之间的摩擦角的 2 倍 一般摩擦系数 0 25 0 3 则啮角最大值为 28 34 f 实际上 当破碎机喂料粒度相差很大时 虽然 2 仍 有可能产生物料被挤出的情况 这是由于大块物料楔塞在 两个小块物料之间 所以 一般鄂式破碎机的啮角 18 22 减少啮角 可使破碎机的生产率增加 但会导致粉碎 比的减少 相反 增大啮角 虽可增加粉碎比 但会降低 生产率 同时落在破碎腔中的物料不易被夹牢 有被推出 机外的危险 3 生产能力 破碎机的生产能力是指机器每小时所处理的物料的立 方米数 由于生产能力不但与排料口尺寸有关 而且与待 破物料的强度 韧性 物料性能以及进料的几何尺寸和块 度分布有关 因此为统一衡量机器生产能力的高低 标准 中的生产能力 是机器在开边公制公称排料口下 每小时 所处理的抗压强度为 250MPa 堆密度为 1 6t 的花岗岩 3 m 物料立方米数 称为公称生产能力 h 参看下图 3 m 在公称排料口 b 时 每一运动循环的排料行程下排出的物 料棱柱体的体积与每小时转速 60n 的乘积 即可得 BBAA 11 到公称生产能力 Q 的计算公式为 LLL sbnLsQ tan 2 30 1 式中 Q 生产能力 hm3 n 主轴转速 r min L 破碎腔长度 m b 公称排料口尺寸 m 动鄂下端点水平行程 m L s 压缩破碎棱柱体的填充度 中小型机 1 在公称排料口下一般取 0 65 0 75 1 由于机器要求具有高生产能力 所以上公式将是机构设计 中建立目标函数的重要依据 鄂式破碎机的生产能力除利用理论公式计算外 还常常采 用下列经验公式计算 hrqeKKQ 21 根据 建材机械工程手册 查表 1 2 2 表 1 2 3 表 1 2 4 及表 1 2 5 可得 1 1 K1 2 K4 0 q6 1 所以把前面所求 e 46 mm 代入上式公式 22 4 m3 h 2 32 3 电动机的选择电动机的选择 3 1 1 功率 当给矿口宽度为 B 长度为 L 排矿口最小宽度为 e 则根 据图 3 1 可求得动颚每次工作行程内破碎物料的体积 tg eBKCL V 2 22 式中 V 动颚在每次工作行程内破碎物料的的体积 C 充满系数 因破碎矿石不是全部充满破碎腔 而是 3 m 有一定的空隙 K 粒度特性系数 图 3 1 确定颚式破碎机的功率图 若原矿未经预先筛分 则其中小于排矿口宽度的矿粒就直 接通过破碎腔 为此 考虑粒度特性系数 当破碎前将原矿中 小于排矿口宽度的细粒物料筛出时 可取 K 1 1 如果原矿的粒度特性曲线为直线可取 max max D seD K 是原矿中的最大矿块 则 max D 832 0 250 735250 K 2 假如原矿的粒度特性曲线为凹形 可取 即 K 0 4 0 5 max max D seD K 当 K 0 7 1 之间时 C 0 2 0 3 且 K 与 C 的乘积一般为 0 2 0 25 取 C 0 25 根据式和式 E V W b 2 2 tg eBKCL V 2 22 则可求得颚式破碎机电动机功率的计算公式 tgE eBnLKC N b 244800 22 2 式中 N 电动机的功率 KW b 物料抗压强度 Mpa E 物料弹性模数 Mpa 破碎机的传动系数 0 75 取 C 0 25 0 85 从上式可以看出 破碎机的功率消耗与转速 规格尺寸 钳角 被破碎物料的物理机械性能和粒度的特性有关 实际上 颚式破碎机的破碎过程是非常复杂的 有些因素尚未完全反映 出来 有的因素 如矿石的和 E 也是很难准确的选取 所 b 以 上式只能初步计算破碎机的功率使用 以便进一不用实验 的方法来修正 机械总效率包括传动系统的机械效率和物料与鄂板间摩 擦损耗的破碎效率 通过查表可得 传动系统的机械效率 0 96 物料与鄂板 间摩擦损耗的破碎效率 0 92 则 0 96 0 92 0 834 根据经验公式 中小型鄂式破碎机 600 900 毫米以下 N BL 50 BL 70 27 19 28 根据我国生产鄂式破碎机的生产参数 则取 N 22kw 查表 16 2 得 选取电动机为 Y 系列 750r min 电动机具 体牌号为 Y225M 8 22kw 满载转速为 730r min 电机型号其主要参数如下 表 3 1 电动机主要参数表 功率转速效率功率 因数 22KW730r mi n 90 2 0 85 电动机伸出轴直径 D 电动机伸出轴长度 L 55mm120mm 偏心轴功率为 PP 18 35kw 扭矩 T 9550 n 657 57 P 2 42 4 飞轮几何尺寸的确定飞轮几何尺寸的确定 飞轮的作用是为了避免破碎大块物料时 减少电动机的尖 峰负荷 其主要作用是增加转子系统的转动惯量 其具体尺寸 到是无关紧要的 飞轮的重量计算公式为 22 211 1024 Dw NNtg G 对于复摆式颚式破碎机 取 t t 30 n w n 30 则 23 1 6 1011 Dn N xG 式中 G 飞轮的重量 kg D 飞轮的直径 mm N 电动机的额定功率 kw 速度不均匀系数 只考虑摩擦损失的机械