0378-复摆腭式破碎机设计【优秀含6张CAD图+说明书】
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复摆腭式破碎机设计
摘要：腭式破碎机在工矿企业被广泛的应用，这是因为该机构结构简单、机型齐全并已大型化。腭式破碎机经过100多年的实践和不断改进，其机构已日臻完善。虽然腭式破碎机算的上比较老的机型了，但是随着社会的发展需求破碎的要求不断提高，对产品和产品的质量也大大的提高了，破碎机的机型已经发展到很多种了。
本文主要是对复摆腭式破碎机设计研究。复摆腭式破碎机是因为其动腭在其它机件的带动下作复杂的一般平面运动而得名，其动腭上的轨迹一般为封闭曲线。复摆破碎机由于偏心轴负荷大一般制成中型和小型的，其破碎比可达10。随着工业技术的发展和要求，复摆腭式破碎机已经向大型化发展。复摆腭式破碎机在工作时偏心轴作逆时针旋转，对所装入的物料有向下退并夹持作用。该机型垂直摆幅下大上小，有利于出料口处动腭将成品推出。由于整块动腭作复杂运动因此对物料块不但起挤压、劈裂、弯折作用，还能起碾搓作用，故可破碎稍微粘湿的物料。采用正支撑复摆腭式破碎机，动腭下部的特性值m很大，使得动腭和定腭的衬板磨损很快，但却具有较高的生产能力。由实际生产说明，正支撑式腭式破碎机的结构形式具有动腭轨迹分布合理、生产能力高、结构更简单等优点，使其得到广泛应用。
关键词：破碎比 动腭 正支撑 特性值
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第 1 页 共 13 页 多个 圆盘 湿制动器 在 润滑的环境下 的 设计方法的研究 秦大同 孙东叶 ( 重庆大学 机械传动国家中心实验室，中国重庆 400044 ) 摘要 :在 摩擦副 之间发生的机械 热 现象 极大地 改变 多个 湿制动器 圆盘 的 衬套 压力和摩擦表面温度的分配。 它已经 成为 制动 失败的主要因素之一。 为了了解这些 机械热现象 , 很多 设计和对 机械热现象有 很大 影响的物质因素 ，例如 热转移 系数，摩擦因素 , 滑 动 速度 , 最初 的 衬套 压力等等都应 分析。 等温 的设计方法 是计划 设计 一个多个 湿制动器 圆盘 关键字 : 湿制动器 机械热现象 热 转移系数 摩擦 因素 0 介绍 多个 湿制动器 圆盘 主要地有摩擦 副 , 一个反对板块和一个活塞。每 一个 摩擦 副 包括一个摩擦 片 和一个钢 片 。摩擦 片 是圆盘中在摩擦材料的两边排成一行 的 金属 轴 。正常 湿制动器 的结构 如图 1所示 。 图 1 多个圆盘 湿制动器 机械热现象 由非 均匀 的 垫片热变形 所引起 的 。因为 在径向 的 热发散 ， 热 转移系数和摩擦因素 的分布不均匀 , 所以在 湿制动 的啮合 期间 摩擦表面温度将会以 不同的比率增加。 在较高温度的分布区中，比较 大 的 垫片热变形 将会见到。 即使 最初的 热发散是均匀分布的。 由于 热 移动系数和摩擦因素 效果的 变化 ，变形 将 变的不均匀 。 在 变形 较高 的 局部 区域，必然产生较大的压力 。 依次，由于 在 这些区域的热 膨胀，从而引起较高的温度上升和 促进局部压力的增加 。 这个 过程 叫做 机械热 现象。 这个 现象将会导致 实连接区域 的减少 , 表面温度和摩擦 片 损坏 率的增加。 机械热现象 主要 是由于 湿制动 的失败 而造成的 。 通过 将摩擦衬 套的 压力分 布的 最佳化 来 减少 机械热现象的效果 。 基于有限的元素 第 2 页 共 13 页 分析 , 等温 的设计方法是计划设计一个多个 湿制动器 圆盘 。 1 机械热现象的 影响因素 摩擦因素的 影响 摩擦 片 和钢板之间的 动 摩擦因素在 机械热现象 上 是 影响因素之一。 当滑 动 速度 压力 p 是常数的时候， 热发散 q 可能 随着 摩擦因素 不同 。 因此 , 一个非 均匀 的 热垫片 将会产生 变形 。 根据 他们的 构成 ，用于 湿制动器 的摩擦材料分为多 个 类型 , 例如 , 石墨 - 和 以纸为基础的材料。 材料 的 改变 在 啮合 期间 能 极大的影响平均 动摩擦因素。 即使相同类型的摩擦材料 , 随着摩擦表面温度 t , 滑 动 速度 v 和衬 套 压力 均 动摩擦因素 f 将会极大的不同 。 以纸为基础的摩擦材 料在 于 研究 纸 。 纸 以它的高动摩擦因素和极低 的 静态的/动态的系数比 而闻名 。 这个特征 使得 以纸为基础的摩擦材料 在 制动 期间非常的平滑和安静 。 为了获得 随着 温度 速度 v 和压力 p 的规律性 , 以纸为基础的摩擦材料的 正交 实验 完成的是 一个 性力。 在这实验 中 ，摩擦因素被定义为客观的 数值 。 像温度 t, 速度 v 和压力 p 这样的叁数 ,以 一个多线 形 的 衰退 方法被分析。 标准的 正交表格 L 被采用。 参 数 x， y， z,k和 m 被定义为上限 、 下 限、 零界限 、 变化 范围和 可变代码 。所 有的叁数 的变化范围 如 表 1 所 示。 代码 变量 只 能从 +1变化 . 2)(120 (1) 2)(12 Z (2) )( 0(3) 表 1 代码变量计划 变量 温度（ t/ 速度 （ v/(m 压强 （ p/)1(1 80 1(2 90 0.9 第 3 页 共 13 页 t5 数 118 5 / 5 22 0 . 3 5 / 0 . 0 5 330 0 摩擦因素的衰减方程由以下方程给出： ij 10(4) 100(5) 这里0b，ib，表 2 摩擦因素的多线性变量衰退分析 p 1 i=1,2,3 (6) 1)( ji (7) 这里 N=8 M=3 衰减方程系数的测试通过以下方程获得： 第 4 页 共 13 页 fS ),() )()(11211 12 (9) 摩擦因素的衰减方程 为 ： 3232121 3 3.0 (10) 如果温度 t,速度 v,压强 则得到 摩擦因素新的方程 ： 3 3 1 5 (11) 热转移 系数的影响 摩擦 材料 的表面有允许冷却 液流动 的凹槽。 热转移 系数分 布 将会 随着凹槽式样和径向 的位置而极大的 改变。 即使 热发散 的 分布在 沿着 径 向是 均匀的 , 热垫片 的 变形由于 热转移 系数的变化 ，也将会是非均匀的 。 因此 在 冷却 液 和钢板之间的 热转移 系数也 是机械热现象 影响因素之一。 首先 , 抛物线的 流程 需要被定义。如果在那里存在一个三 维 空间 流量的主 方向 , 动力的散布 ,热 ,质量 ， 等等 ，能在这 些 方向被疏忽。 如果没相 反的流程 ,这个 流程叫做抛物线的流程。 在 引进 在凹槽 热转移 问题上的数学 方程 之前，确定简单 假定的描述将会 单个凹槽的层流流动 和 热转移 的数学分析 中给出 （图 2） 。 图 2 第 5 页 共 13 页 (1) 在主要的 流动 方向 , 热发散 和 重量都 被疏忽，而且对流是 冷却液流动和板块之间的热传递的主要因素。 (2)因为在钢 板 和以纸为基础的摩擦 片之间的热传导率极大的不同 , 所以 大部份在制动 期间 产生 的热 被钢板吸收。 在 摩擦 片 和冷却 液 之间的 热传导 率能被认为等于零。 上述的假定 能 减少 订单数目 的计算量。 三 维 空间的流程将会被转 化 为一系列的二 维空间的流程。 在笛卡尔坐标 系 中 x ， y, z（图 2） 被解决 如下 。 连续性 0 2) 方程 ： 2222f 2222f 在 x=0 , 0 y d; u=0,v=0 在 x=b , 0 y d; u=0,v=0 在 y=0 , 0 x b; u=0,v=0 在 y=d , 0 x b; u=0,v=0 (13) 这里 u,v,w x,y,b,d,l 宽度，深度和长度 X,Y,Z x,y,v 的结果 能 通过 使用有限的不同方法的数字解决 而 获得。速度 w 的 整个 分 布能从下列 方程式中 获得。 第 6 页 共 13 页 0 022 (14) 2222f 在 x=0 或 x=b, 0 y d; w=0 在 y=0 或 y=d, 0 x b; w=0 (15) 当第一个假设满足，则22等于零。 温度分 布 能从 以下方程式中获得 。 2222 在 y=d, 0 x b; t= y=0, 0 x b; =0 在 x=0, 0 y d; =0 在 x=b, 0 x b; =0 在 z=0, 0 x b 0 y d; t=0t(16) 这里0f 基于 冷却 液 的速度场 能通过方程 （ 12） 到 （ 15） 而得到 , 每一个相连部分的 温度分 布能 藉着有限不同方法 通过方程 （ 16） 获得 。 根据 在表 3 所 显示 出 的 参 数 , 当 z 等于 米和 71 毫米的时候。 结果 如 图 3 所 示。在正常的钢板和冷却 液 之间方向 的平均温度的梯度是由下列图表给定的 。 第 7 页 共 13 页 图 3 在 z = 35.5 z = 71 000(17) 表 3 结构和物理参数 摩擦片的内部半径1r/ 擦片的内部半径0r/ 液 凹槽 的宽度 b/ 液 凹槽 的深度 d/ 液 凹槽 的长度 l/ 71 在单个 凹槽中的 油液质量流动 率 m/( 310 冷却液的初始温度0/0 液体的具体的热度 11/( )pc j kg k2177 11/ ( )f W m K 后， 热传递 系数 沿着 径 向 通过方程 (18) 计算 的 : 0 (18) 第 8 页 共 13 页 t 被定义 为 如性质上的温度 并通过下列方程 计算 : d bd 0 0 (19) 图 4 举例说明 在径 向的多 个 平行的凹槽 热 移动系数 的 分 布 。 它 显 示在摩擦 片 的内部附近的冷却效果显然地是比较好的超过一在外部附近。 在设计 一个 湿制动器 时 ，巨大的热发散 应该在内部附近产生 来确保 沿着板块的 径 向 垫片的热变形是均匀的。 图 4 制动器的几 何和材料参数 2 机械 热 现象的 型 在图 1 所 示的方案能在图 5描述。它主要地包括摩擦 片 ，钢板，一个对 立 板块和一个活塞。为了要建立有关的 型 ,下列的 关键 点需要被考虑。 (1) 多个 圆盘 湿制动器 的最重要 的 结构 特征 是摩擦 片 和钢板之间的 间隙 。 为了 计算在摩擦 副 之间 的 压力分 布 , 间隙 被 使 用。 有 间隙 的 型 会 成为一个非线 性 模型。 (2) 摩擦因素不是 常数 。 它将会 随着 像板块 的 表面温度 t ，滑动速度 v 和衬套压力 p 不同 的 使用 条件而改变 。 (3)在冷却液和钢板之间的热转移系 数在径 向 不是一个常数 。 第 9 页 共 13 页 在 型中，每个 部分 被假 设成 一个线 性弹性 物体。系统的 外力 包括 作用在活塞上的 液体 的压力 p和 通过在轴方向的浮液而作用在对立板上的支承力 。 液体 的压力 p 依下列各项被定义无尺寸的 量纲 。 (20) 这里 力 图 5 多个圆盘 湿制动器 的组合图 当 多个圆盘 湿制动器 的几何学的和物质 参 数 在 表 4 中给出 的时候 . 表 4 制动器的几何和材料参数 钢板的厚度 g/ 擦片 的厚度 g+2fg/ 管的实际半径gr/ 174 钢的 弹性系数 /擦材料的 弹性系数 /的关比率s 第 10 页 共 13 页 摩擦材料的 关比率f液压强 /p 了 核对 型 , 在开始的衬 套 压力分 布 方面的实验被完成。 有限元素 的 分析和实验的结果 如 图 6 所 示。 图 6 无纲量衬套 压强的分布 在 现实 的 制动器中 ，活塞和对 立 板的几何 参数 是复杂的。 设计活塞和对 立 板的硬分配的率的方法学是在建立理想的起始压力分配方面检索 表 。 3 设计方法 在湿 制动器 的操作方面，二个 不同 的模 态 可能被识别。 在 紧急制动 模态 , 摩擦片 和钢板 在 非常短 的 时间 内彼此相互滑动 。 它通常从 2 秒之间变化 。 在啮合 期间被产生时期的磨擦 热 大 都 被和流动 热转移 的一个 附属 角色的凹槽的钢板吸收。 在持续不断的 制动 模态中，二个板块 的滑动 时间 可能长达 10 秒 到 20 秒 。 在这一模态中，温度在板块延伸结 局定态的各种不同的翎骨针在几秒之内评价。 在哪一个所有的被产生的 热 一定被在摩擦 片 的凹槽中流动的 液 移动之后。 热 转移 的价值 , 钢板和凹槽之间 的液体 系数将会决定 制动器 的稳定的温度水平。 摩擦副 和切线的上升温暖气流的温度 t 的强调分别地 ,相同钢的板块的1被显示为持续不断的 制动如 图 7所示 。 第 11 页 共 13 页 图 7 在持续制动中温度和 切应力的 斜坡曲线 在紧急 制动过程中 ，钢板的表面温度和切线压力被一个 性动力计的热和标准度量测量 了。 热和标准度量沿着 径 向 均匀的分布 。 在实验的和有计划的结果之间的比较 如 图 8所示 。 图 8 测量和计算结果的对比 虽然开始的衬 套 压力在内部的辐部 ( 在图 6 所 示 ) ，图 7 和图 8 表 所示 的附近比较高高的电动压力和高的温度在外面的辐部附近 这是 局部热 流出输入为什么在任何的翎骨是一个正常压力，摩擦因素和滑 动 速度。 虽然湿 制动器 可能被设计到低的平均每单位衬 套区域 能源 , 当地的高衬里压力地点由于 热 可能引起摩擦衬里的表面烧 定 。 钢板 通常在支援板块附近的活塞和最后的钢板块附近的第一钢板块被发现。 失败的主要因素是由于棒的温度不同而且热的毁坏。 因为二个钢的板块只有一个摩擦 第 12 页 共 13 页 表面 , 盘子失败可能是更多产生超过其他的板块。 钢板的破裂失败由重复的刹周期的疲累损害所引起。 在一个 啮合 期间，表面的温度比钢板的主要身体剂量更加快速地上升。 它在被张应力平衡的钢板的外部者引诱压力在那比较冷的内部钢板块。 当这刹周期结束的时候，钢板的外部温度由于冷却油的效果将会变成比钢板的内部温度冷。 压力在钢板的外部者变成钢板是内部的在比较热人中被压力平衡的 张力。 因此破裂可能在一个周期的无法欣然接受低数字中发生。 概述这些分析 , 为了要避免由 局部高 温和压力所引起的刹车损 坏 , 运行动态压力的有限元素计算和表面温度是必需的。 对于湿的刹车适当的设计程序能在下列的步骤被描述 : 首先，光线的方向的开始的衬里压力分配在统一发情流出的情况之下被估计。其次，以 热转移 系数和摩擦因素的非 均匀分布 的影响力看来，开始的衬 套 压力分 布 根据动态的压迫力和摩擦温度被 校核 。 第三 , 为了要了解表面温度的 均匀分布和 垫片的热变形 , 活塞的结构而且对 立 板最佳化。 这是等温的设计方法。 它将 会减少不宜的机械 热 现象。 4 结论 (1) 机械 热 现象由非理性的开始 的 衬 套 压力和 热转移 系数和摩擦因素的非均匀分布 所引起。机械 热 现象 导致局部高温 和高压力是 导致 多个圆盘湿 制动器失效的主要因素。 (2) 在钢板的表面 上 的切线压力比 径向 的压力 大 。
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