复摆式颚式破碎机设计.doc

山东协和学院本科毕业设计1 绪论1 选题背景 凡是外力将大颗粒物料变成小颗粒物料的过程称为破碎，破碎所使用的机械为破碎机。物料碎磨得目的是：增加物料的比表面积；制备混凝土骨料与人造沙；使矿石中有用成分解离；为原料的下一步加工作准备或便于使用。物料的破碎是许多行业(如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷、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,破碎机的品种也是五花八门的。就金属矿选矿而言, 破碎是选矿厂的首道工序,为了分离有用矿物,不但分为粗碎、中碎、细碎, 而且还要磨矿。因为磨矿是选矿厂的耗能大户(约占全厂耗电的50%),为了节能和提高生产效率,所以提出了“多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细碎、粉碎和高效节能方向发展。另外随着工业自动化的发展,破碎机也向自动化方向迈进(如国外产品已实现机电液一体化、连续检测,并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力等)。随着开采规模的扩大, 破碎机也在向大型化发展,如粗碎旋回破碎机的处理能力已达6000t/h。至于新原理和新方式的破碎(如电、热破碎) 尚在研究试验中,暂时还不能用于生产。对粗碎而言,目前还没有研制出更新的设备以取代传统的颚式破碎机和旋回式破碎机主要是利用现代技术,予以改进、完善和提高耐磨性,达到节能、高效、长寿的目的。细碎方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。在破碎机类型中，应用最广泛的就是颚式破碎机。矿产的开采和破碎的环境恶劣需要破碎机的性能对环境的适应性强，维修方便，运输容易。在现代设计中应以人为本、保护环境、提高产品性能。促进机械行业科技的发展。在破碎机中，我选择了复摆颚式破碎机。复摆颚式破碎机的原理很简单工作可靠。因此，被广泛在采矿业中使用，在超过150年的历史，这台机器的结构不断改善。在此次设计中，我选用复摆式颚式破碎机。主要研究并分析其主要的零部件和主要参数，完成设计任务。机架是基础，实际上是一个下端开口的方形桶，主要用于支撑偏心轴和轴承的破碎物料的反作用力，因此要求有足够的强度，一般采用整体铸钢铸造，小规模的可选用优质铸铁。大型破碎机机架由型材组成，然后用螺栓连接在一起，铸造过程更为复杂。国产小型颚式破碎机可焊接4050毫米厚钢板，但其钢性能不如铸钢。颚板包括活动颚板和固定颚板，颚板固定在床面上，用楔铁钳口和颌螺栓固定，防止磨损床。固定钳口是一种固定在偏心轴上的活动床架，由于它直接承受石材的挤压力，所以有足够的强度和刚度的颚床一般采用铸铁或钢制造。颚板与石材直接接触，除冲击力和冲击力外，还与石材有强烈的摩擦，因此要求用高强度耐磨材料制成。锰钢颚板常用，铸钢中锰含量约为1214%。若条件有限，可改用白口铸铁，但易磨损断裂，使用寿命不长。为了有效地粉碎石材，颚板的表面通常是锯齿形和齿形。牙齿的峰值角度一般为90到110度，齿高和节距取决于放电材料的大小和产量。齿形小，齿距小，放电量小，输出功率低，功耗大。一般齿高与齿距的比值在1/2和1/3之间。由于复摆颚板的特性所造成的底磨损速度比上颌骨板快，所以常做成对称的形状，使磨损能够延长倒装装置的使用寿命。颚式破碎机的优点是生产率高，结构简单可靠，破碎力强（6 8），体积小，零件的检查、更换容易，操作维护简便，对工人技术水平不高可以招标操作中的广泛应用，与其它类型的破碎机相比。堵塞是不容易的。因此，它在工程中被广泛用于粉碎各种硬度低于92500公斤/厘米的石头，通常用作粗破碎和破碎设备。一般用于破碎的极限抗压强度不超过2000公斤/厘米的石料，效果较好。其缺点是不碎石块，工作间歇，空转行程，需要大摆体，增加非生产能耗，破碎塑性和潮湿材料，容易堵塞出水口。由于工作产生很大的惯性力，身体摆动很大，工作不平稳，冲击、振动和噪声。因此，它应该安装在比机器自重大五倍以上的凝固图上，必须采取隔振措施。大型破碎机也应安装在基础上的刚性梁上。在使用破碎机时要考虑使用环境如果环境恶劣要加强保养和维护，以保证机器能够正常运作避免发生事故。还必须及时发现并修复被磨损的零部件，这是提高机器作业的重要措施。运动简图 结构简图图1-1 复摆颚式破碎机运动轨迹示意图如图所示，复摆式破碎机工作原理是曲柄摇杆机构，动颚作摇杆作左右摆动，实现与定颚板挤压矿石的动作。由图可计算自由度：132 破碎机的要零件设计及选定2.1 动颚2.1.1 动颚的结构动颚是支撑直接参与破碎的零件，物料与零件产生很大的碰撞挤压载荷，所以要求它本身具有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用，它结构复杂，是破碎机中最重要的零件，动颚性能的好坏决定着破碎机的好坏，在我国动颚是铸造而成，动颚有箱型和非箱型两种。本设计采用非箱型。图2-1 动颚结构剖视图2.1.2 动鄂的工作过程复摆式破碎机动鄂结构如图2-1所示，由图2-1可看出动鄂为平面四杆机构中的工作机构，动鄂由曲柄做平面上的复杂运动，作靠近和离开定鄂板的复杂运动。形成一个空间式的破碎腔，物料在此过程中受到挤压和破碎，待物料破碎到足以通过排料口时排出。2.2 齿板齿板是直接与矿石接触的零件，它在动颚板之上是破碎机破碎矿料的“牙齿”，它强度和刚度的好坏直接影响着破碎物料的效率，如图根据齿板横断面，a为三角形齿板，b为梯形齿板。齿板作为安装在动鄂上的牙齿他的使用寿命非常重要，可从两方面完成这个难题，一是从材质上提高它整体的性能。一般首先考虑的是使用合金材料例如高锰耐磨钢中的ZGMn13，它具有月受冲击表面硬度就会越强，同时韧性还不会减少，火车车轨就是用的这种材料，也是使用最为普遍的一种材料。二是设计合理的结构形状利用机械的原理提高它的性能。，如图根据齿板横断面，a为三角形齿板，b为梯形齿板。本设计考虑材料和形状结构采用三角形的耐磨钢铸造齿板，如图2-2所示图2-2齿板 a）三角形 b）梯形2.3 肘板由于支架两端的肘部表面是相同的圆柱形表面，当支架两端的垫表面彼此平行时，支架将沿支架圆柱形表面的相同直径作用并传送 衬垫表面的垂直方向机器操作过程中，移动钳口的摆动角度小，使支架两端的肘垫角度非常小，使支架和肘垫可以保持机器运行之间的纯滚动。图2-3 肘头与肘垫形式a）滚动性 b）滑动性将弹簧拉杆螺母卸下，拆开挡在轴板前边的弹簧拉紧装置，用工具拴住动鄂板底部，然后手拉葫芦钢丝绳，使动鄂抬起、废肘板会自动脱落，把旧肘板拆除，换上新肘板，再用绳将肘板拉入肘板座中，手放松的手葫芦，观察肘板和肘板坐的接触情况，然后装好拉紧装置的各个零件，此时破碎机就可正常工作了，将工具拆除即可。2.4 调整装置为保证破碎机鄂板排料口有调节排料多少的能力，所以设计调节装置。现有的颚式破碎机有各种调节装置，它们总结为垫片调节装置，液压调节装置和衬管调节装置。本设计采用垫片调整装置。2.5 保险装置当破碎机落入过多物料时，机器出现过载状况时会造成零部件的破坏，为防止重要的零件受此影响遭到破坏，所以采取过载保护装置。轴板是结构简单价格便宜的零件。所以它得到广泛的应用，当肘板断裂后，机器将停车无法正常工作将停机。如图肘板的结构分为三种，本设计采用图c中肘板，形状如图2-4所示：图2-4 肘板结构2.6 机架结构机架是安装破碎机零部件的基础，机架的刚度和强度对别的部件起着很重要的作用，机架刚度不够容易变形，会出现安装尺寸不协调，对整体机的零部件危害很大。机架有着结构简单但制造复杂的特点。本次破碎机设计型号选择中小型，所以本次采用铸造机架，铸造机刚性好，但不容易运输。其厚度为30-40mm 选用材料是高耐磨ZG270-500材料。本设计用铸造机架如图2-5所示。图2-5 机架平仪测量，如果允许的允许范围，偏心轴可以放在轴承上。然后接触，然后检查轴颈和轴承，如接触情况不符合要求，还应进一步刮削。当轴最后加载时，在轴承和轴颈上加一些润滑颚式破碎机安装在混泥土基础上，由于它是刚性作业整体机器会出现震动，破碎时噪音比较大。为克服这些不良因素应在机架和混凝土之间做一次特殊处理例如在混凝土和机架之间混合一层硬方木、橡胶或其他物质。机架安装在底座上或木制座椅上的水平和垂直水平应符合要求，且脚板框架底座必须平整、均匀、稳定。在安装之前，滑动轴承相匹配，然后放入轴承座，以及平整度和同轴度偏差是由一个水油。2.7 传动件偏心轴是破碎机传力的主轴，强度高 耐磨性好，采用45号钢调质处理，偏心轴配合飞轮，另一端装飞轮上起着输出行程转速的能力。2.8 飞轮飞轮的作用是利用惯性原理储存动能，再释放动能。使机械工作负荷更加平滑，带轮也起着飞轮的作用。2.9 润滑装置各个零部件的位置工作环境都不同，所需要的润滑方式就会受到限制，一般位置会用油泵进行注射强行润滑，有的需要人工手动油枪进行润滑。3 主要参数的设计计算3.1 结构参数的计算3.1.1 钳角破碎机的动鄂板与定鄂板之间形成的夹角取名为钳角。钳角小效率就会高，但是会相应的提高破碎腔的高度。反之，破碎腔的高度会降低，相应的生产效率也会下降。所以钳角一般取值为：max2tan-1 (3-1) 式中：齿板与物料间的魔擦因数 根据我国国情 ，钳角通常取理论值的65%，即： =0.65max=1822在本设计中我选择钳角为20。3.1.2 动颚水平行程SY动鄂的水平行程的确定的合理会提高破碎的效率，将物料完全破碎，使被破碎的物料达到破碎要求。动颚在排料口处的水平行程为：SY（0.30.4）S min (3-2) 式中: S min最小排料口尺寸。SY =0.3540=14mm3.2 破碎腔设计参数的计算3.2.1 破碎腔高度H得知钳角数值，破碎腔的高度H（mm）由下式计算：H=（2.252.5）B (3-3)本设计取H=935mm。2.2.2偏心距e在设计破碎机中的整个过程中偏心距是一个重要参数，它的大小对动鄂的行程有明显的影响。通常对于复摆颚式破碎机SY1.33e (3-4)本设计采用e=103.2.2 动颚悬挂高度h破碎机的悬挂高度用h0.1L计算： h0.1L (3-5)式中L动颚长度，mm。本设计取h=190mm3.2.3 偏心距e对连杆长度l的比值中、小型颚式破碎机：，l= (0.850.9)L （3-6）L为动颚长度，经计算取L=800mm。2.2.5肘板长度K推力板长度与偏心距的关系为：Kmin=16.5e，Kmax=25e （3-7）取K=230mm式中：Kmin、Kmax推力板长度的最小、最大值，m；e偏心距，m。3.2.4 传动角传动角的大小的确定关系着机构的传动效率，在推力板数值一定的情况下，它的数值大整个传动的效率就会增大，但它受到偏心距的限制这就导致传动角如果增大就会导致动鄂衬板上部水平形成偏大，造成不良的后果。传动角取值范围为: =4555在此设计中我选择=503.2.5 破碎腔形状的确定图3-1 破碎腔的形状（a）直线型破碎腔 (b)曲线型破碎腔破碎腔的形状的设计有两种如图所示在图3-1中，a为直线型破碎腔，b为曲线型破碎腔。两个破碎室的形状直接不同。b线性破碎室的弯曲破碎变成弯曲的形状。 曲线如图b所示。在连续水平面之间形成的梯度横截面的体积从破碎室的中部逐渐增加，从而增加材料间的间隙，允许堵塞点移动一定距离，并且放料效果不被阻挡。本设计采用图b方案，曲线型破碎腔。3.3 颚式破碎机工作参数的设计计算3.3.1 偏心轴转速n的设计计算偏心轴的转速可用经验公式确定：对于进料口宽度B1.2mn=310145B （3-8） 本设计B=400mm=0.4m1.2m所以 n=3101450.4=252 单位：3.3.2 生产率的计算本次生产效率的计算采用经验公式计算法，计算破碎机生产率Q（t/h）的经验公式为 Q=K1K2K3q0e （3-9）式中 K1物料可碎性系数，查表3-1；K2度修正系数，K2= ，为物料的堆密度，t/m3;K3修正系数，查表3-1；q0排料口宽度的生产能力，t/(mmh),查表3-3；e 机排料口宽度，mm。表3-1 物料可碎性系数K1物料的普氏硬度系数fK1物料的普氏硬度系数fK1200.80.90.650.75表3-2 粒度修正系数K3给料最大粒度Dmax与给料口宽度B之比0.850.60.4粒度修正系数K31.01.11.2表3-3颚式破碎机的q0值破碎机规格（BL）/mm250400400600600900900120012001500150021000.400.650.951.01.251.301.902.70查表取K1=1 K2=1 K3=1 q0=0.65 由已知e=400mm 经计算得Q=26 3.3.3 破碎力的计算作用在颚板上的最大破碎力Fmax(N)的计算公式如下： Fmax=qHL （3-10）式中H破碎腔有效高度，m； L破碎腔长度，m； q衬板单位面积上的平均压力，Pa，取q=2.7MPa。经计算得Fmax=1539KN3.4 各个部件的受力分析图3-2 复摆式颚式破碎机受力图具体受力数据如下计算： （3-11） （3-12） （3-13）式中： 作用在动颚轴承上的外力作用在推力板上的外力作用在连杆上的外力a动颚悬挂轴到破碎力作用点的距离b动颚悬挂点到推力板支撑点间的距离当两颚板出与压紧矿石状态时，推力板与连杆间的夹角，取=50颚式破碎机在工作过程中所做的功比较复杂，动颚悬挂轴到破碎力作用点的距离占动颚全长的2/3为最大。而,取。可得：山东协和学院本科毕业设计4 重要零件的设计和校核4.1 电动机的选择颚式破碎机工作环境恶劣，一般周围环境灰尘多运作周期长通风不好这就要求电动机具有克制这些恶劣条件的能力。电动机已经形成标准化的形式可直接根据需要选择其型号。由上面计算得P=25.9KW，根据实际情况选择电动机型号为Y250M8，额定功率为P1=30KW，满载转速为n1=730r/min4.2 V带传动的设计查表得工作情况系数，故 （4-1）4.2.1 确定V带的带型根据、n1选用C型。4.2.2 确定带轮的基准直径，并验证带速 初选小带轮的基准直径。取小带轮的基准直径。 验算带速。 （4-2）因为，故带速合适。 计算大带轮的基准直径。 （4-3） 根据表，圆整为4.2.3 确定V带的中心距和基准长度根据式，初定中心距。 计算带所需的基准长度 （4-4） = =4791mm 选带的基准长度。 计算实际中心距。 （4-5）考虑到安装、调整和保持V带张紧的需要，允许实际中心距a有下列调整范围： （4-6）经计算中心距的取值范围为1530mm1744mm4.2.4 验算小带轮包角 （4-7）4.2.5 确定V带根数z 计算单根V带的额定功率。由和，查表得。根据，和C型带，得，于是 （4-8） 计算V带的根数z。 （4-9）取6根4.2.6 计算单根V带的初拉力的最小值查看机械手册可得出得C型带的单位长度质量，所以 （4-10）应使带的实际初拉力。4.2.7 计算压轴力压轴力的最小值为 （4-11）V带传动的主要参数归纳于下表表4-1 V带传动的主要参数名称结果名称结果名称结果带型C传动比根数6小带轮基准径基准长度预紧力大带轮基准径中心距压轴力4.3 飞轮的设计颚式破碎机的工作状态具有间歇性，工作行程破碎物料中空行程的存在意义是克服机构中的有害阻力，使电动机负荷均匀，式破碎机工作平稳转动波动小。在破碎机两端安装飞轮空行程储存能量工作时放出。在本次设计中一端安装飞轮，另一端用带轮代替飞轮。飞轮重量G的计算公式: （4-12）式中： P-电动机额定功率； D-飞轮的直径，米； -考虑损失的机械效率，。复摆式颚式破碎机可取最高值。 n-主轴转速； -速度不均匀系数，对于小型的颚式破碎机可取。代入数值得： 飞轮的实际质量约为理论质量的倍。所以对于飞轮的厚度，采用经验公式 （4-13）式中：Hf轮毂至齿顶圆的厚度；飞轮的密度；D飞轮的直径；_飞轮的厚度经计算Hf=150mm4.4 推力板的设计在这机器中它起着保护的作用。所以在设计的过程中要适当降低它的整体安全系数，在设计时我的取值范围在百分之二十到三十之间。为削弱推力板的强度，做沿其宽度作通孔的方法来达到这个目的。中其计算公式如下： （4-14）式中：-沿推力板中心线方向作用的外力（Kg）；B-推力板的宽度(cm)；-推力板的厚度（cm）；-推力板的计算许用压应力（）。对于HT15-32及HT28-48，许用压应力为。其。取，得 圆整取。推力板的尺寸为长度，厚度，宽度4.5 偏心轴的设计4.5.1 四连杆机构各杆长度的确定已知偏心距是10即，连杆长度即，推力板长度即摇杆行程，由此可得出：图4-1 四连杆机构图以上所求结果均符合要求，因此可以选取作为复摆颚式破碎机的四连杆机构标准。4.5.2 和最小直径估算采用扭转强度法来计算，即：，初算轴径时，考虑到偏心轴和带轮的连接（键连接）。键槽段的直径应作增大的处理方式，两个键槽时增大。取。 （4-15）因最小直径处安装大带轮，设有一个键槽，则：，取为整数。参考零件的工作环境，应适当改变偏心轴的直径，故取。4.5.3 偏心轴结构的设计动颚处的轴径有经验公式 （4-16）式中P破碎机电动机功率KW n偏心轴每分钟的转速.图4-2偏心轴由图3-3的基本结构初步确定轴的尺寸由图可知其轴承安装在L4,L6上，在L4段和 L6段，轴承与其直接配合，所以知其尺寸由轴承决定;从左到右把偏心轴分为七段D1=130mm L1=210mmD2=170mm L2=230mmD3=190mm L3=138mmL4为倾斜面此处安装轴承,选取和此处的轴承有关，查取滚动轴承应用手册选择调心滚子轴承轴承型号为22238CA/W33d=190mm D=340mm L6段安装动颚轴承此段选取轴承型号为NSK22334d=170mm D=360mm B=120mm故L6104mm，取L6=120mmD7=200mm L7=756mm初步设定轴为对称的所以右端和左端一样偏心轴总长L经计算取4.5.4 偏心轴强度校核图4-3 偏心轴强度校核图如图4-3所示可确定如下：1.颚处安装的轴承型号为22238CA轴承，经计算可得 轴承离支点的距离 LCD340mm，轴承离支点的距离LAC=LBD200mm2.计算轴上的作用力两轴承平均承担着动颚上的破碎力，分别用Fc，FD来表示；机架轴承分别用RA，RB来表示。 3.计算轴上的弯矩，转矩从机械模型的轴线看，偏心轴不会在水平方向上受力，不会产生水平面的弯矩。 因此，偏心轴只产生垂直平面的弯矩，如图：C、D处的弯矩相等，即 （4-17） （4-18）4.计算当量弯矩折算系数选取。 （4-19） （4-20）5.校核轴的强度进行校验时，当检查时，偏心轴承承受最大弯矩，扭矩部分是重要数据，它是移动颚轴承的强度。 （4-21）所选轴的的材料为45号钢，并进行淬火加调制处理， 。因，故强度足够。4.6 轴承的选择颚式破碎机的连杆位于水平轴的偏心部分，由电机带动带轮通过颚式破碎机的基本原理来对材料进行破碎的颚式破碎机的连杆装在水平轴的偏心部分上，动颚由曲柄摇杆机构驱动，以完成材料的破碎。轴承两端的内轴承承受较大的破碎载荷。除了承受破碎载荷外，外载荷轴承