毕业设计：圆锥破碎机剖析

1、S75标准型圆锥破碎机设计摘要随着社会的前进，原材料消耗不断增加，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。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要，成为金 属矿山选矿厂的主要破碎设备。20世纪50年代初期，国内在仿原苏联的弹簧破碎机的基础上，开发了国内自己的 破碎机。这种破碎机的设计思想最基本点是靠排料口大小控制产品粒度，破碎物料的方 法是靠动锥单向挤压和弯曲研磨作用破碎物料，物料之间相互作用很弱，破碎过程

2、几乎 没有选择性。近来国内外开发的新型高效圆锥破碎机破碎物料应用的范围不断扩大，破碎产品粒度小，破碎效果显著。目前圆锥破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化 方向发展。关键词：矿山；破碎；圆锥破碎机AbstractWith the adva nee of society, the con sumpti on of raw materials con ti nue to in crease, result ing in high-grade ore resources are depleted, the ore grade is in creas in gly depleted. Ch

3、i nas metallurgical and mi ning, for example, ir on ore average grade of 31%, mangan ese ore grade of 22%. The vast majority of ore crushing and beneficiation processing to become a charge. Cone Crushers high productivity, nesting and uniform particle size is small, you can mine rock from 350mm brok

4、en into different levels of particles less than l0mm granularity n eed to meet into the mill, metal mine concen trator crush ing equipme nt.The early 1950s, domestic imitatio n of the former Soviet Un io n spri ng broke n on the basis of the mach ine, to develop their own domestic crushers. Desig n

5、idea of the basic points of this crusher is to rely on the size of the discharge opening to control the product particle size, broken materials, broken materials rely on dynamic cone-way compression and bending abrasive material betwee n the in teractio n is weak, the crush ing process almost no sel

6、ectivity.Rece nt domestic and intern ati onal developme nt of new efficie nt cone crusher range of materials applications continues to expand, broken product particle size is small, the crushing effect is sig nifica nt. The cone crusher is toward large-scale, efficie nt, reliable, en ergy sav ing, s

7、av ing and automati on directi on.Key words: mine； break； cone breakers目录1 绪论 11.1引言T1.2历史发展12总体方案设计 32.1圆锥破碎机的类型-32.2 圆锥破碎机的工作原理 42.3简述各部分结构及功用 52.4圆锥破碎机结构分析2.4.1 主轴结构 8偏心轴套与锥齿轮 9偏心轴承的支撑方式 9动锥的支撑方式-9圆锥破碎机的破碎腔 10防尘密封装置-6保险装置 162.4.8 排料口调整装置 162.4.9 传动部分 163圆锥破碎机主要参数计算 173.1结构参数选择与计算 173.1.1 分矿口与接矿漏斗

8、 17给矿口与排矿口宽度 173.1.3 啮角-173.1.4 偏心距和动锥摆动行程 18破碎腔的平行碎矿区I 20破碎腔的设计-203.2性能参数计算 213.2.1 破碎锥的摆动次数 213.2.2 生产率 223.2.3 电动机功率-2破碎机的安装功率错误!未定义书签。4圆锥破碎机主要零件设计计算 244.1圆锥破碎机的运动学与动力学 244.1.1 圆锥破碎机的运动学 244.1.2 圆锥破碎机的动力学 284.2圆锥破碎机的平衡-33偏心部件运动状态分析-334.2.2 第一种偏心部件运动状态 35第二种偏心部件运动状态-364.3破碎机主要零件的设计计算-36主轴的设计计算-364

9、.3.2 偏心轴套与止推盘的设计 38直衬套的计算 39总结 40致谢 41参考文献 42附录 AConeCrushers 43附录B圆锥破碎机摘要 511 绪论1.1引言随着社会的前进，原材料消耗不断增加，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。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要，成为金 属矿山选矿厂的主要破碎设备。破碎机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

10、渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前 破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。1.2历史发展圆锥破碎机诞生于20世纪初。弹簧圆锥破碎机是由美国密尔沃基城西蒙斯兄弟二 人研制的，所以称为西蒙斯圆锥破碎机。其结构为主轴插入偏心套，用偏心套驱动动锥 衬板，从而使矿岩在破碎腔内不断地遭到挤压和弯曲而破碎。破碎效果差，振动大，弹 簧易损坏。用大型螺旋套调整排矿口大小，调整困难，过载保护用弹簧组，可靠性差。 多年来，虽然不断改进，结果日趋完善，但其工作原理和基本构造变化不大。20世纪40年代末，美国Allis Chalmers公司首先推出底部单缸液压圆锥破碎机，

11、是在旋回式破碎机基础上发展起来的陡锥破碎机。该机采用了液压技术，实现了液压调 整排放口和过载保护，简化了破碎机结构，减轻了重量，提高了使用性能。20世纪50-60年代，法国Dragon公司的子公司Babbitless公司和日本神户制钢有 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 推出高能液压圆锥破碎机；Nordberg公司推出旋盘式圆锥破碎机，适应于中硬物料的破 碎，其给料粒度小，偏心距小，破碎力不大。之后，相继又推出超重型短头圆锥破碎机。 该机加大了功率，强化了弹簧并采用合金钢机架，但增加了制造

12、成本。为此，该公司推 出了 Omni型圆锥破碎机。Babbitless公司推出了 BSUF型超细圆锥破碎机，它采用滚动 轴承代替偏心套，由电动机、皮带传动带动动锥摆动，顶部采用单缸液压圆锥破碎机来 调整排矿口和实现过载保护，给料粒度-10mm,产品粒度-6.3mm占80%。20世纪90年代以来，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；俄罗斯乌拉尔机械研究所和米哈诺贝尔研究 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

13、耗 降低了 20%。20世纪50年代初期，国内在仿原苏联的弹簧破碎机的基础上，开发了国内自己的 破碎机。这种破碎机的设计思想最基本点是靠排料口大小控制产品粒度，破碎物料的方 法是靠动锥单向挤压和弯曲研磨作用破碎物料，物料之间相互作用很弱，破碎过程几乎 没有选择性。随着我国石料加工厂的发展，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的AF型圆锥破碎机；沈阳华扬机械厂推出西蒙斯、旋盘式和HP系列圆锥破碎机等。目前，我国圆锥破碎机已经形成了大、中、小型系列，品种规格齐全，基本满足了 国内需求。但产品质量，特别是耐磨材料以及使用可靠性等方面与国外同类产品

14、尚有差 距，有待进一步研究、改进。2总体方案设计2.1圆锥破碎机的类型根据圆锥破碎腔不同，圆锥破碎机可分为：标准型（中碎用）中间型（中、细碎）和短头型（细碎用）三种型式，其中以标准型和短头型应用最广。如下图2.1所示:标准型中间型短头型图2.1 圆锥破碎机破碎腔的形状a-标准型 b- 中间型 c-短头型我国制造的中细碎圆锥破碎机用汉语拼音字母和动锥的底部直径表示型号，女口PYB2200、PYZ2200和PYD2200,其中P破碎机、Y圆锥、B 标准型、Z中间型、 D 短头型、2200动锥底部直径（毫米）。根据调整排放口和过负载时的保险方式，圆锥破碎机分为弹簧保险和液压保险两种 类型。本设计方案

15、采用的是西蒙斯圆锥破碎机，即S75型圆锥破碎机（Y315S圆锥破碎机），其中S表示西蒙斯圆锥破碎机，75表示主电动机功率。2.2圆锥破碎机的工作原理图2.2 圆锥破碎机1 马达： 2 转动轴； 3 伞齿轮； 4 偏心轴套； 5 主轴； 6 动锥；7 定锥；8 球面轴承； D 动锥底部直径如图2.2所示，破碎机马达1的动力由传动锥2传动给伞齿轮（圆锥齿轮）3,再由 传动给伞齿轮（圆锥齿轮）3带动偏心轴套4而旋转。主轴5插在偏心轴套的锥形孔里， 动锥6固装在主轴上并支持在球面轴承 8上。随着偏心轴承的旋转，动锥 6的中心线 OOi以0为顶点绕破碎机中心线 002做锥面运动。这样，当动锥中心线 00

16、1转到图示 位置时，动锥靠近定锥7，则矿石处于被挤压和破碎状态，而动锥另一面离开定锥，此 时被挤压了的矿石靠自重从两椎体底部排出。圆锥破碎机是随动锥转动连续的进行破碎 矿石，所以它比其他破碎机生产率高而工作又比较平稳2.3简述各部分结构及功用图2.3 S75 标准型圆锥破碎机I 机架下盖；2 止推盘； 3 偏心轴套： 4 直衬套；5 机架中心套筒；6大伞齿轮；7 平衡重； 8 方销；9 进油管口； 10 机架；II 球面轴承座；12 球面轴承；13 挡油环；14 衬板；15 弹簧；16毛毡密封；17 固定环（支撑环）；18 弧形齿板；19 锁紧螺帽；20制动齿板；21 分矿盘；22 漏斗；23

17、 支撑罩；24 “ U”型螺栓；25定锥衬板； 26 耳环；27 注黄油口；28 调整套；29 螺栓；30动锥；31 领缘；32 环形油槽；33 排水管口；34 传动轴套筒；35小伞齿轮； 36 排油口； 37 锥衬套； 38 主轴； 39 进油口图2.3的圆锥破碎机由下列主要部分组成：机架部分；传动轴部分；偏心轴套部分; 球面轴承部分；动锥部分；调整套部分。图2.3中的机架部分是整个破碎机的主体，所有部分都装在机架上，它被四个地脚 螺栓固定在基础上。传动轴套筒34插入机架中心套筒5中，用螺钉固定。中心套筒里压入直衬套（直 铜套）4。直衬套原来用青铜材料制成，由于尼龙轴套有许多优点，所以，目前

18、很多厂 矿已改用尼龙直衬套代替直铜套，使用效果更好。但今后使用尼龙套是发展方向。为了 防止直衬套上串，在直衬套的上口开两个缺口，装一个压板将其压住。传动部分装在机架传动周套内，它的前端小伞齿轮和偏心轴套上的大伞齿轮相啮 合。其另一端借联轴器与电动机相连。圆锥破碎机传动轴的轴承，有滚动轴承也有滑动轴承。采用滚动轴承的破碎机，有 时由于滚动轴承承受很大的冲击力而遭损坏，所以必须采用较好的轴承。偏心轴套部分是由偏心轴套3、大伞齿轮6和锥衬套37组成。锥衬套原来用青铜或 巴比合金制作，现在用尼龙锥衬套。锥衬套压装在偏心轴套的锥形孔里并在其上部缺口 处铸锌加固。大伞齿轮与偏心轴套之间是用键连接的。为了平

19、衡动锥30的惯性力矩和是偏心轴套与直衬套沿全长接触，大伞齿轮齿轮顶部装有平衡重7。偏心轴套被支撑在四片止推盘 2和机架下盖1上，最下面一片铜盘沿圆周方向有 3 个瓜卡在端盖1的槽中，所以它是不转动的；最上面一片刚的止推盘用销子与偏心轴套 相联，能随偏心轴套转动，而中间两片止推盘自由的放在上下两盘中间。这两片中，上 面一片是铜的，成平盘状，下面一片是钢的，表面有径向润华油沟。原来上面一片铜板 由于没有径向限位，在运转中，沿外圈碰损很严重，寿命很短。球面轴承部分有球面轴承座11和球面轴承（球面瓦）12组成。球面瓦用销子固定 在球面轴承座上，其上有回油孔而球面轴承座外圈有挡油环 13,防止从轴面瓦外

20、缘挤出 的油进入防尘水中。球面轴承座上有一圈环形沟槽 32是为装防尘水用的。球面轴承座 的下部止口与机器上的环形加工面相配合。球面轴承原来也是用青铜材料制作的。现在也有采用尼龙球面轴承的。随着对尼龙 轴承的不断的实验改进，此种轴承将会越来越多地被采用。动锥部分由动锥体和主轴 38组成，用热压配合装配在一起。动锥的外表面装有锰 钢衬板14。为了使它们之间紧密配合，中间铸以锌。上部用锁紧螺帽19锁紧。在锁紧螺帽的顶部装有分矿盘21。为了防止破碎机工作时锁紧螺帽退扣，装有制动齿板20。制动齿板的外齿卡在锁紧螺帽的内齿中， 而制动齿板下面的方形键卡在主轴头部的缺口 内，以防止主轴与锁紧螺帽的相对运动。

21、矿石从给矿漏斗22落到分矿盘上，随分矿盘不断地晃动，矿石便被均匀的分配到 破碎腔中。破碎后的矿石，从两椎体下部落到运输带上。调整环部分也是一个动锥体，其外部圆锥表面有锯齿形螺纹，而内部椎体上有七个 缺口，定锥衬板25上面相应的有八个耳环26。用“U”形螺栓24穿过缺口环在耳环上， 将定锥衬板固定在调整环28上。调整环和固定环17靠锯齿形螺纹联接；借旋转调整环 使定锥上升或下降，从而调整破碎机排放口的大小。因调整环是有螺纹，所以向右旋转 调整环排矿口便减小；向左旋转调整环，则排矿口增大。为了防止调整环自动退扣，用弧形齿板 18锁紧。为了保护螺纹和使调整环容易转 动以及不让灰尘侵入，在固定环17的

22、径向方向上有加注黄油的孔27和在其下端装设有 毛毡密圭寸圈16。固定环（也叫支撑环）的锥面与机架上部的锥面相配合，固定环沿圆周方向有16组弹簧15,每组有10支，每组由5根螺栓将弹簧压在两托盘之间，靠弹簧的张力把固 定环压在机架上。这样，当不能破碎的物料落入破碎腔时能起保险作用。破碎机的传动轴承、止推盘、锥衬套和主轴、直衬套与偏心轴套以及球面轴承的表 面是相对运动的摩擦表面。为了保证破碎机正常运转，各摩擦表面必须要很好地进行润 华与防尘。防尘装置：中细碎圆锥破碎机比粗碎圆锥破碎机产生灰尘更加严重，因此要求它有 完善的防尘装置。目前弹簧式中细碎圆锥破碎机都是用水封防尘装置。在球面轴承上有盛水的环

23、形沟槽 15,而在动锥上焊有锥形的领缘 34,其下端插入 沟槽15的水中，领缘把灰尘挡住，使它落入水槽中，不让灰尘进入破碎机内部。防尘水从进水口 35进入沟槽，充满后从排水管口 36流走，同时把落入水中的灰尘 带走。破碎机的润滑：破碎机各摩擦表面都是采用稀油循环润滑。有从中心套筒的端盖上 的进油孔37进入偏心轴套的止推盘中，由于止推盘上有放射状的油沟，油流过中心孔 时也同时进入各沟槽润滑止推盘；油经止推盘中心孔沿偏心轴承内外表面和主轴上的中 心孔上升，同时也润滑各摩擦表面，最后润滑球面轴承和伞齿轮，从伞齿轮上甩下的油 顺排油孔38排出。轴承是采用单独的油路给油和排油进行循环润滑。破碎机的保险装

24、置：它是装在机架一圈的 16组弹簧。当不能破碎的物料进入破碎 机时，定锥与固定环向上抬起，并压缩弹簧，增大动锥与定锥表面的距离，使不能破碎 的物料经排矿口排出，从而保护破碎机不受损坏。之后固定环和调整环借弹簧的张力恢 复原位。这样，能在一定程度上保证破碎机的安全。由于本设计只对S75标准圆锥破碎机的整机平衡部分进行设计，所以只对相应部分 进行介绍分析。2.4圆锥破碎机破碎机构结构分析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时有发生，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。如某厂1650短头破

25、碎机主轴，由于经常有过大矿块进入破碎腔，使主轴在顶部（“脖子”）折断。又如某铜矿 2100破碎机，在主轴 A A面（图2.4）断裂过3根，分析其原因，都是由于过盈较大，产生过大应力集中， 在很大的冲击载荷下而损坏。图2.4 破碎机主轴折断面圆锥破碎机主轴结构有三种型式：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和日本栗木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，阶梯轴由于由于不同

26、的直径截面变化容易产生应力集中，而锥形主轴和无阶梯轴，其截面只是主轴与锥面配合， 下部只有一次变化。再者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，破碎力对配合面又不断的锲紧作用。但锥面配合方式，其轴向定位准确程度很 差。综上所述，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；采用较适合的配合方式和适当的过盈量；要保证主轴 的加工精度等。目前，圆锥破碎机向着大功率、高能化方向发展，特别是超细碎破碎机。 因此，这种破碎机主轴受力很大，必须大大的提高它的强度。由于超细碎高能破碎机功率很大，如 HP70C圆锥破碎机，电动机功率为45OK0因

27、 此要求主轴必须有很高的强度，除加粗主轴外，为了保证整机外形尺寸又不大，采用了 椎体与主轴为一个整体的空心主轴，其下部为一个圆柱形筒体，其内经很大，从而大大 的增加了主轴强度而又不增加机体外形尺寸。这是高能圆锥破碎机发展的一个突出特 点，与其相配合的偏心轴套结构也作了相应地变化。主轴结构设计时，在条件允许的情况下，应尽量采用整体空心主轴结构，它不仅提高了强度和刚度，也采用了迷宫式密封创造条件，所以它应该是最有发展前途的。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齿轮装在偏心轴套的上方，但 也有将大

28、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。经过多年实践 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窜的不良现象，偏心轴套 工作时产生跳动不稳定。后一种方式安装维修都比较困难，但直衬套不会上窜，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，卡里巴托型、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节锥形柱体。锥齿轮有直齿形和弧齿形两种，若制造条件允许时当然选择是弧齿形锥齿轮较为好。243偏心轴承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

29、， 如卡里巴托型破碎机。前者可借更换不同厚度垫片来调整齿轮间隙。动锥的支撑方式动锥支撑方式都是采用球面轴承支撑（全滚动轴承破碎机除外）。弹簧式破碎机借助装在机架上的球面轴承座来支撑。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，并在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。 但对于卡里巴托型和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 用哪种支撑方式，是由破碎机型式和结构不同而决定的。245 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。1. 圆锥破碎腔圆锥破碎腔有多种型式。仅就一种破碎机，由于对产品颗粒度要求不一样，也有

30、几 种腔型。如某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 巴托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，可以简单地分为两种，一种是 AC公司液压圆锥破碎机为陡锥形腔型；另 一种诺德贝格生产的西蒙斯和旋盘式破碎机为平锥形腔型。国内生产的液压和圆锥破碎机，基本属于这两种型式。近年新生产的美国 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，有向陡锥形靠近的趋势，现在处在一种 中间型式。2. 对两种腔型的分析诺德贝格公司

31、研制出诺德贝格弹簧式旋摆盘细碎机，简称旋盘式破碎机。它是在西 蒙斯圆锥破碎机的基础上发展起来的。西蒙斯破碎机破碎腔符合腔形设计的基本原理。 若增大西蒙斯破碎机破碎腔上腔的高度 h值，同时减少大径D的值使处理能力增加，腔 体内角度B也随着减小（图2.5 ），从而很自然地形成厚料层，上腔容积增大，扩大给料 口尺寸。在配有最佳的机械状态参数，如平行区的长度、动锥底锥角、动锥摆动次数、 动锥行程，从而便可构成如图2.6所示的破碎腔形。H )c图2.5破碎机腔形变化示意图图2.6破碎机腔形示意图该腔形的特点：1）平行区很短，动锥底角比物料的安息角要小，保证物料不能自动滑下，在平行 区入口与上腔相接截面发

32、生突变。2）上腔容积大，可储存一定数量的物料，形成较厚的物料层。3）给料口宽度比最大料块尺寸大许多倍，真个破碎腔高度较小。美国阿里斯-卡尔莫斯液压圆锥破碎机，简称 AC破碎机。这种破碎机腔型的特点 是：破碎腔很深，平行区较长，动锥底角很大，所以称为陡锥破碎机。它的上腔容积较 小，给料口尺寸也较小，上腔与平行区入口截面没有突变。旋盘式破碎机与AC破碎机由于腔形不同，则两者的机械状态参数也不同，即对于不同的腔形，必须匹配不同的机 械状态参数。前者有较大的偏心距，较高的偏心轴套转速，不变的排料口尺寸和驱动功 率较低。后者有较小的偏心距，较低的偏心轴套转速，排矿口控制在一定的范围内，驱 动的功率较大，

33、所以称为高能破碎机。所以设计破碎腔时，动锥摆动次数、平行区长度、 偏心距以及动锥底角等，彼此必须作最佳配合，才能保证破碎腔的合理结构。因此，尽 管这两种腔形都比较先进，但由于它们的腔形与机械状态参数不同， 其技术性能也不同。表2.1两种破碎机主要技术性能比较技术性能2100旋盘破碎机2100AC液压破碎机处理能力Q/（t/h）742561合格粒级产品量7.94mm442200Q/(t/h)6.35mm346150单位产品能耗7.94mm0.521.87Q/ (kW- h/t )6.35mm0.662.46装机功率P/ （kW/h）310500分析上述两种破碎机腔形可知，改两种腔形有一个基本共同

34、点：使物料在破碎腔 里从给料口到排料口的过程中，遭受到更多次数的破碎。前者是靠上腔容积较大，能起 到储存物料作用，从而使物料有机会在破碎腔里受到更多次数的破碎。此外，前者能充 分发挥物料层之间的破碎作用。又由于动锥行程较大，创造了有利的次生破碎条件。因 此，旋盘式破碎机优于 AC破碎机的性能。结论：1）好的腔形必须匹配合适的机械状态参数，才能充分发挥最佳腔形的优越性。2）设计破碎腔应充分发挥物料层间破碎作用。3）使物料从给料口到排料口的过程中遭受到更多次数的破碎。4）无论哪种腔形，为了保证衬板磨损均匀，都应设法均匀给料。对于旋盘破碎机，不仅要均匀给料，而且呀控制给料量，即必须满足粗细料均匀混合

35、，给料在破碎腔（缓 冲腔）中均匀分布，保证缓冲腔中物料状态稳定。3.腔形的改进传统细碎机腔形存在许多缺点，其原因是：破碎腔上腔容积小，容纳物料较少，即 不能形成很好的层间破碎；物料在墙内遭受到的破碎次数少；腔形与机械状态参数匹配 不当；物料在破碎腔中不能充分发展作用等。此外，破碎腔磨损不均匀，特别是平行区 磨损更严重，从而严重导致生产率下降，载荷增加，产品力度变粗，衬板寿命缩短等。破碎腔磨损不均匀主要是给料不均匀，又加上这种腔形不能起匀料混料作用。 为此， 必须引起用户的重视并设法加以改进。实践已经证明，给传统细碎机增加均匀布料器， 会带来很高的经济效益。美国诺德贝格公司生产的西蒙斯式细碎机采

36、用“阶梯衬套”（图2.7 ）基本上符合上述对破碎腔的要求，其特点是：破碎腔啮合角小，可提高处理能力；上部给料口尺寸 大，增大破碎比；上腔容积大，可形成料层间破碎，平行区部分的衬套壁很厚，可延长 寿命。此外，破碎腔有一段阶梯型（图 2.7a ）和二段阶梯型（图2.7b ）。后者能够得到 更细粒 级产品。图2.7阶梯型衬套日本川崎重工业株式会社对细碎机腔形也做了研究。图2.8所示为日本特开昭专利号：50109558 （图2.8a）和50109559 （图2.8b ）二种腔型，与图2.7腔型比较, 其最大的区别是：平行区很短，仅定锥衬套为阶梯形而动衬套为陡锥形。图2.8 两种新腔型新型破碎腔与传统破

37、碎机比较，如图 2.9所示，从图看出，传统细碎机的赛点在 A1 处。新腔型由于平行区短，其堵塞点下移到 a处。两者相对应的偏心距 eie2；到摆动 中心距riv2;通过赌点直径D1VD2。因此，传统破碎机与新腔型破碎机比较，等于降低 了机器的有效的规格，相当于一台较小的破碎机在工作，所以生产率低于新腔型破碎机。图2.9 几种腔型比较图2.9 几种腔型的比较1传统细碎机腔型 2 传统中碎机腔型 3 新腔型此外，由于新型破碎腔与传统破碎腔相比，上部粗碎腔容积大许多，并能形成很 厚的环状“密实的聚积层”，因此在工作中产生了多层颗粒物料相互冲击和研磨作用， 是一些扁状和长状物料在进入平行区前遭到破碎，

38、所以新型破碎腔能得到更多的细颗粒产品和保证产品粒形。为了证实新腔型的优越性，国外以玄武岩为原料，在同规格不同腔型破碎机中进行了实 验。在选择相同的给料粒度和排矿口尺寸的条件下，调整给料量，保持电耗一定时，测 得的结果列于表2.2。表2.2两种腔型产量、粒形和细粒含量比较指标破碎腔型式新型腔型传统腔型生产率Q/(t/h)36211.32.5mm的含量/ (%77781.3 2.5mm的产量 Q/(t/h)28161.32.5mm的立方性含量/ (%8060注：立方性含量，是指产品长边和短边之比小于 3的数量产品总量的百分比将传统破碎机标注型和中间型破碎机改为新腔型，仅需改换定锥衬板便可，很容易实

39、现。其各部尺寸(图2.10 )可按下面关系确定：破碎腔有效破碎作用面长度L=D(1/S 1/10);(2.1 )平行区长度l=L/2 ;啮角a 21；图 2.10改进后的新腔型有效破碎作用面入口处的开度尺寸 定锥衬板顶部厚度s=3050mm 定锥衬板喉口处，衬板薄边的厚度W应大于给料块尺寸；S1 =40 70mm有效破碎作用面的曲面半径 R,在保持上述有关尺寸下，由作图得到近似公式:D20 sin 2式中D a见图2.10上述改变腔型的方法不是随意选一台破碎机在任何条件下均可进行的，应具有下列条件：1）由于腔形改变后，比原来的生产率提高了，而且产品粒度变细了。这就使破碎 比增大，就必须给破碎机

40、输入更多的能量。具体增大多少，应根据实际情况决定。2）由于破碎机功率增大，则破碎机载荷也发生变化，原机器零部件强度应该能允 许载荷的变化。3）这种腔型配备布料器及料量控制系统。4）腔型改变后，应验算原破碎机机械状态参数是否匹配合理等。246防尘密封装置中细碎破碎机比粗细旋回破碎机产生灰尘更加严重，因为要求破碎机必须设有完善的防尘装置。工厂常因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。对这些防尘装置，若能严格遵守操作规程、及时检查和保养， 一般是可行的。往往因生产条件有限，产生问题。如水封防尘给水压力不稳定，有时断

41、水以及不能及时保修等导致失效。液压圆锥破碎机采用密封筒和密封环构成的密封装置，使用 效果良好。有的破碎机由于结构的变化，有条件采用迷宫式防尘装置效果很好。2.4.7 保险装置破碎机保险装置最普遍的就是弹簧保险和液压保险两种。就其保险邹勇来讲，液压 保险装置是无与伦比的。本设计研究的是弹簧保险。2.4.8 排料口调整装置排料口调整装置有机械式和液压式两种型式。液压调整装置比较好，有条件尽可能 采用。HP系列破碎机是用液压马达代替液压缸调整排放口 .2.4.9 传动部分一般都是由水平周径经小齿轮驱动大齿轮偏心轴套，带动主轴动锥运转。国产和前 苏联以及西蒙斯、旋盘、HP系列破碎机都采用滑动轴承。AC

42、液压、卡里巴托型、G型和 日本栗本顶部单缸破碎机均采用滚动轴承。滚动轴承润滑方便，传动效率高，但承受冲 击载荷差。滑动轴承若制造质量合格，装配与润滑合理，其工作稳定可靠，使用效果良 好，耐冲击寿命较长，便于自制配件和维修。3圆锥破碎机主要参数计算3.1结构参数选择与计算分矿口与接矿漏斗矿石从晃动的分矿盘落下时，不允许矿石直接落下给矿口中，而使其落到接矿漏斗 上。分矿盘的高度，从它的顶面到动锥球面中心中心的距离一般为400650mm。对于中碎机，分矿盘与定锥形成的空间不应影响矿石进入给矿口，更不能产生大块 矿石楔在此空间的现象。接矿漏斗的锥角应按下述要求确定：应使落到接矿漏斗斜面上的矿石，能沿斜

43、面顺 利的滑到动锥上部的衬板上，其下滑的速度足够使其越过张开的给矿口，然后调转方向 缓慢地滑向给矿口。给矿口与排矿口宽度圆锥破碎机给矿口的宽度 B，用动锥接近定锥时两锥体的上端距离表示。排矿口的 宽度b，用动锥靠近定锥时两锥体下端的距离表示。B和b选择与给矿和排矿粒度有关，一般情况下，B= ( 1.21.5) Dmax。给矿粒度Dmax根据选矿流程决定。排矿口宽度 b 取决于所要求的产品粒度。对于每一种破碎机，b值都有一定范围，以供破碎各种硬度矿石的需要。Y315S-6标准弹簧圆锥破碎机的最大给矿度初选160mm即最大给矿口宽度B初选1 92 240mm。对于不同硬度的矿石，其排矿的过大颗粒系

44、数K=d max/b(dmax是产品的最大颗粒度，b是排矿口宽度)不同。对于中碎机来说，破碎硬矿石时K=2.83.0、中硬矿石K=22.2、软矿石K=1.6。因此设计与使用中碎机时，决定排矿口宽度，就必须考虑产品中过大 颗粒对细碎机给矿粒度的影响，这主要是中碎机一般不设检查筛分。由于细碎机一般都 有检查筛分装置，它的排矿口宽度平常就应该等于所要求的产品粒度，而不必考虑产品 的过大颗粒影响。啮角圆锥破碎机的啮角和平行带示意图如图3.1 :圆锥破碎机的啮角需满足下列要求：2 ( 1) 2(3.1 )式中1、2 破碎机与固定锥的锥面倾斜角。破碎锥轴线与机器中心线的夹角一般为=2图3.1圆锥破碎机的啮

45、角和平行带矿石与衬板间的摩擦角。设计时，通常取=21。23。中碎用圆锥破碎机取 1=40。45;在不断增加结构尺寸的情况下，尽量增大i，这样可以提高机器的生产率。本设计中采用1=422=56=210偏心距和动锥摆动行程偏心距也叫偏心半径，并用e表示。偏心距的大小，从球面中心 O点（固定点）到 各个不同水平面都不同，一般所谓偏心距指排矿口平面内的动锥轴线距离， 动锥转一周, 整个摆动距离为2e。偏心距的大小，以满足动锥在给矿口的行程能足够压碎矿石为原则。国产中碎机偏 心距大小不一。细碎机给矿块比中碎机小许多，若适当减小偏心距，也能满足压碎矿石 的要求。这样，产品中小于排矿口尺寸的物料含量会增加。

46、所以生产和制造单位可将偏 心套锥孔的偏心量制成可调节的，这样可根据矿石物理性质和矿块尺寸的不同来调整合 适的偏心距。偏心度的大小是由偏心距和球面中心点到偏心距平面的距离决定的。除表中所给出的数值外，对于细碎型2200细碎圆锥破碎机，其偏心角 =1.6 ,而对于细碎型 3000圆锥破碎机，其偏心度 =1.5 0这两种破碎机都是前苏联的产品。本设计的S75弹簧圆锥破碎机的=20破碎锥的摆动行程s （排矿口平面内的破碎锥轴线的摆动行程）由图3.2所示的几何关系计算的:s=2r=2Hta n式中r破碎锥轴线在排矿口平面内的偏向距；H破碎锥下边缘到球面中心 0点的高度。(3.2)(3.3)3.2破碎机摆

47、动行程s=2 450 tan2=31.5mm(3.4)(3.5)(3.6)(3.7)破碎锥下部A点的行程为：s 2Lta n式中L破碎锥母线长度。s 2 670 tan2 =46.9而圆锥破碎机的e=0.5ssin 1将 s=46.9mm,1=42 代入式（3.6 ）中，得 e=15.7mm此外，还可以根据经验式求偏心距，e=0.5Dtan tan 1式中D动锥底部直径，其他符号同前。、i同前。所以：e=0.5Dtan tan i =0.5 900 tan2 tan42 =15.1mm通过计算可知两种计算结果近似，所以可以采用。破碎腔的平行碎矿区I破碎腔的平行区也叫平行带。为了保证破碎产品达到

48、一定的细读和均匀度，圆锥破 碎机在破碎腔下部必须设有一段平行区。若平行区过长，与同规格破碎机在相同条件下 比较，生产能力减小，而且随衬板磨损，平行区越来越长，易使破碎机产生堵塞，增加 能耗。由于平行区越长，磨损越不均匀，使产品粒度更加不均匀。从受力情况来说，平行区减短使破碎力下移，能改善主轴受力情况。但平行带过短, 会导致产品中合格品含量下降。平行带产度I，可以根据动锥摆动次数以及底锥角和摆动行程等计算。其原则是： 对中碎机，保证矿石在平行区里被压碎 12次；对于细碎机，保证矿石在平行区里被压 碎23次。平行带长度也可以根据动锥底部直径计算。l=（ 0.080.085） D（ 3.8）式中D为

49、破碎锥的底部直径。1=（ 0.080.085）900=7276.5mm取I为75mm。破碎腔的设计任何一台完整的机械都由工作部分、传动部分、和动力部分组成。圆锥破碎机的工 作部分就是破碎腔。破碎腔腔形的好坏，对破碎技术经济指标（如生产率、能量、破碎 产品粒度、粒形以及衬板的磨损）影响很大。因此，研究破碎机腔型是一项很有价值的 工作，并引起国内外专家、学者的重视和进行大量的工作。设计破碎腔时，不论哪种腔形，都应满足以下要求：保证对破碎机所要求的生产能 力；保证产品粒度符合要求，即有一定细度和均匀度以及粒形；不易发生堵塞；衬板磨 损要尽可能均匀。破碎腔的结构参数（给矿口与排矿口宽度、啮角、动锥的摆

50、动行程和平行碎矿区长度） 和形状对物料的破碎过程起着重要的作用，它是决定生产率。动力消耗、衬板磨损、产 品粒度的均匀性及合格率等各项指标的重要因素。设计破碎腔时，必须使物料能均匀的 分布在破碎腔中，破碎后的物料应能畅通的从破碎腔中排出，同时应控制产品粒度的均 匀性。为此，圆锥破碎机的破碎腔从上至下顺序为三个区域：受料区、破碎腔根据生产 率和破碎比的要求进行设计。设计破碎腔时应保证体积差别为10%15%。3.2性能参数计算破碎锥的摆动次数圆锥破碎机破碎锥的倾角i较小，在破碎锥下部还有不同长度的平行破碎区，所以破碎了的矿石几乎没有可能自由落下，多半靠矿石自重沿破碎锥斜面而排出，因此，圆 锥破碎机破

51、碎锥的摆动次数是根据它的排矿特点来进行计算的。图3.3矿石在破碎锥上所受的力图3.3表示已破碎的矿石从平行碎矿区的始点滑到末点时所受的力：矿石重力分力 Gsin i、摩擦力cos i和离心惯性力P。但是，惯性力P随时间而改变自己的方向，在 破碎锥摆动一次的时间内，它对矿石下滑的影响平均为零，因此可以不考虑。由图3.3知矿石沿破碎锥平行破矿区下滑时产生的加速度按下式确定：G/g?a Gsin 1 fGcos 1（3.9）所以g（sin i f cos 2）式中f矿石与破碎锥表面的摩擦系数，一般f=0.250.35;g重力加速度，g=9.8m/s2。假设矿石以等加速度在破碎锥摆动一次时间t秒内滑过

52、平行碎矿区长度I厘米，故2 2l=1/2at =1/2g（sin 1 -fcos 1）（ 60/n）（ 3.10）则 n=1330 （sin 1 f cos 1） l 次/分公式系指标准型原汁破碎机而言。上述理论计算公式根据全部矿石都按自由下滑的条件来考虑，事实上必须有一部分矿石呈现跳跃式运动，不能保证矿石在平行区内 受12次破碎，可能造成产品粒度过大。因此，适当地提高按上述公式计算的圆锥破碎 机的转速（可提高10%），既可以增大矿石在破碎腔内特别是在平行区内的受冲击次数， 使合格产品粒度增多，破碎机本身产量增加，同时，还可以减少闭路碎矿作业中的矿石 循环量和对筛面的磨损，而且有利于提高下段破

53、碎或磨损设备的产量。但是转速也不能 过高，以免过分增加破碎矿石时的离心力，反而影响矿石下滑速度，影响排矿和产量。圆锥破碎机实际摆动次数可以用经验公式计算n 1000/ . D 次/分（ 3.11）式中 D 破碎锥底部直径，米；取 3.14；所以 n=1000/3.14?0.9 =335 次/分322生产率圆锥破碎机的生产率与矿石性质（可碎性、比重、节理、粒度组成等）、机器的类型、规格以及破碎机操作条件（破碎比、负荷系数、给矿均匀度）等因素有关，同时还 与破碎机在选矿工艺流程中的配置情况有关。目前还没有把所有这些因素全部包括进去的理论计算方法，一般多采用经验公式进行概略计算，并根据实际条件加以校

54、正。在开路破碎时，圆锥破碎机的生产率按下式计算：Q K1K2qe /1.6 吨/小时（3.12）式中K1 矿石的可碎性系数，查表得 K1 =1.0 ；K2 破碎比的修正系数，查表得 心=1.01.1;q0 单位排矿口宽度的生产能力，查表得 q0=1415;e排矿口宽度，e=15.7mm；矿石的松散比重，取=0.94。Q1=1.0 1.0 14 15.7 0.94/1.6=129 吨/小时Q2=1.0 1.1 15 15.7 0.94/1.6=151.8 吨/小时在闭路破碎时，圆锥破碎机的生产能力按闭路通过矿量来计算：Q闭KQ开吨/小时（3.13）式中K 闭路的平面给矿颗粒变细的系数，标准型取K

55、=1.34 ；Q 开=1.34 151.8=203.4 吨 / 小时所以此圆锥破碎机的生产能力为129203吨/小时。3.2.3 电动机功率根据最大破碎力所产生的阻力矩，来计算破碎机安装功率的理论公式，不仅误差大 也不尽合理。但根据实际资料，可以经研究总结出来经验公式。2P 50D K。(3.14 )式中D动锥直径(m);Ko 修正系数，动锥直径小于1650mm时，取Ko =1.4;所以P=50 0.921.4=56.7KW表3.1 破碎机电动机实际功率与安装功率比较破碎机规格60090012001650175021002200电动机实际功率2855110130155210260/280电动机计算功率25.256108136153220268从表中数据对比可知，电动机实际功率与计算功率值相近。所以初步计算电动机功 率时可以采用。4圆锥破碎机主要零件设计计算4.1圆锥破碎机的运动学与动力学圆锥破碎机的运动学破碎机运动学就是研究动锥自传原理以及偏心部件（动锥与偏心套）角速度之间的 关系。掌握动锥运动规律，从而在设计破碎机时确定最佳运动状态。使用破碎机时制定 合理工作制度，以及检修破碎机时，保证偏心部件检修质量，正确分析故障等。圆锥破碎机具有空间摆动的破碎锥。 破碎锥的轴线与机器中心线相较于 0点，其夹 角为