【《某复摆颚式破碎机的结构计算设计》13000字】

某复摆颚式破碎机的结构计算设计TOC\o"1-2"\h\u摘要 I1绪论 11.1选题的目的和意义 11.2颚式破碎机的研究现状及趋势 11.2.2颚式破碎机发展趋势 22颚式破碎机简介 32.1颚式破碎机的工作原理 32.1.1简摆式颚式破碎机工作原理 32.1.2复摆式颚式破碎机工作原理 32.1.3两种颚式破碎机优缺点分析 42.2复摆式颚式破碎机的结构和主要零部件 42.2.1偏心轴 52.2.2肘板与肘垫 62.2.3颚板 62.2.4机架 72.2.5齿板 92.2.6调整装置 93复摆式颚式破碎机结构参数的选择与计算 113.1破碎比 113.2结构参数的选择与计算 113.2.1确定颚式破碎机的型号 123.2.2啮角的计算 143.2.3两颚板的排布方式 164颚式破碎机性能参数计算 224.1生产能力 224.2破碎力的计算 234.3电动机的选择 245V带、带轮与飞轮设计 265.1已知条件 265.2V带设计 265.2.1确定计算功率 265.2.2选择V带的带型 265.2.3确定带轮的基准直径并验算带速 275.2.4确定中心距a 285.2.5实际中心长度 285.2.6验证小带轮上的包角 295.2.7确定带的根数Z 295.2.8带的初拉力 295.2.9压轴力 305.3带轮的结构设计 306.1轴最小直径的确定 346.2偏心轴的结构设计 356.3偏心轴强度校核 366.4动颚的轴径 396.5平键的选择与校核 396.5.1主动轴平键 396.5.2偏心轴平键 417总结与展望 437.1总结 437.2展望 43参考文献 44摘要颚式破碎机型号众多，从最初的发明研制到现在，结构不断得到完善和优化，如今，已经实现了批量化的生产，在水利、矿山、建材等行业领域都扮演者至关重要的角色。其中，复摆式颚式破碎机具有结构简单、质量较轻、生产率较高的特点，成为目前使用最为普遍的一种破碎设备。复摆式颚式破碎机主要特点就是通过偏心轴转动，进而带动动颚向定颚板靠近，通过两颚板的啮合，实现物料的破碎。本设计对颚式破碎机的国内国外研究现状、发展趋势、工作原理、优缺点进行了介绍，通过建立颚式破碎机运动简图、进行受力分析，展示出了其结构特点。在设计过程中，也考虑到颚式破碎机的生产实际情况，运用经验数据，并以机械设计作为理论指导，对设备进行了结构参数、性能参数的设计，建立出该型号复摆式颚式破碎机的三维图形。本文还主要研究了复摆颚式破碎机重要零部件的结构、电动机型号的确定、偏心轴的长度的确定与强度校核、V带的计算等。关键词：颚式破碎机；动颚；偏心轴第1章绪论1.1选题的目的和意义颚式破碎机是一种稳定性高、方便制造和维修、节能高效的破碎设备，因此，被广泛的应用于矿场、建材、煤炭、水利等领域。随着我国工业化程度相继得到大力发展，矿石、原材料等需要进行破碎处理，这使得破碎机的市场不断扩大，这些因素都极大的推动了我国破碎机事业的发展。同时，市场对破碎物料的品质提出了越来越高的要求，需要在以前破碎装置的基础上进行改进升级，制造出更加有优势、高效率的产品。本设计通过增加颚式破碎机的移动性，可以实习装置的移动，使设备能够更加深入的走进工作环境，大大减少运输成本并提高工作效率，便于产品的推广和适用。1.2颚式破碎机的研究现状及趋势1.2.1国内外颚式破碎机的研究现状目前，颚式破碎机的应用越来越广泛，一方面颚式破碎机具有其他粉碎装置不能替代的良好工作性能，得到了很好的应用，另一方面，人们在设计方法、设计资料上进行优化，使得颚式破碎机的结构参数更加趋于合理性、不断去进行优化。颚式破碎机刚引进国内时，主要研究方向是大型化，破碎机的体积都比较大。随着时代不断往前发展，能源问题成为各个国家关注的重点。颚式破碎机的研究方向也变为往降低能耗方向靠拢，使用计算机对颚式破碎机进行仿真模拟，对破碎机的结构、性能等方面进行优化。目前，我国能够生产尖端、高效率的破碎机商家占比很小，高端用户需要的产品和出口产品配套的零件主要是依靠进口。为了能够缩小与国外同类产品的差距，打破技术封锁，应该大幅度地提高鄂式破碎机的科学研究和设计水平，完成技术攻坚。在国内，颚式破碎机领域取得了显著的成绩。中国黎明重工科技股份有限公司研制出了新类型的颚式破碎：JC系列。该系类运用了先进的制造工艺、选取新型材料，对坚硬、耐磨的物料的破碎效果得到了极大的提高。其产品被广泛的应用在基建、建筑等多个领域。此外，我国的某些科研机构和相关专业的工科大学在提升颚式破碎机运动性能、样及动力学仿真及有限元分析等领域取得了很大的成就。他们专注于颚式破碎机的改革与新设备的研发在目前国外的发展中，新型的结构方式被很多人认可。美国的Eagle企业对颚式破碎机进行了结构山方法的改进，为降低物料对肘板的磨损，在设计上降低了整体机架的高度，制造出了低矮型颚式破碎机。此外，俄罗斯圣彼得堡工学院研发出了双动颚型颚式破碎机，，可以进行粘性物料的破碎并能够承受高破碎比，该设备采用的是最新研制的腔型。1.2.2颚式破碎机发展趋势（1）改进破碎腔能够有效提高颚式破碎机效率的方式是进行破碎腔形状的改进，破碎腔的形状可以改变物料所受破碎力的方向和大小，同时，也会影响破碎过程中能量的消耗。不局限于现有的直线型，敢于改进颚板的结构，这样可以使机器破碎物料的效果得到显著的提高。通过改变颚板最需要施加外力处的形状，让颚板能够更加高效地传递给待破碎的物料。在破碎过程中，动颚的水平行程越大，破碎效果越明显，适当调悬挂的位置，可以改变动颚水平行程，达到优化破碎的目的。（2）计算机辅助的应用随着科技的迅猛发展，推动着电子信息技术不断向前，各种分析软件应运而生，这些计算机软件将颚式破碎机的发展推到了一个新的高度。方便快捷的现代计算机的计算方法将逐渐取代一些传统的计算方法。鄂式破碎机机构进行优化的关键是现代设计方法的运用，与软件相结合，分析运动轨迹，改进破碎机的运动性能。其次，利用软件对颚式破碎机进行仿真模拟，在尽可能还原边界条件的情况下，分析破碎机的应力应变情况，以此来确定机器可能存在的应力集中、零件变形等问题，解决实际生产过程中可能造成的巨大隐患，确保产品的安全稳定性。（3）轻量化新型耐磨材料、轴承技术的快速发展，使得复摆式颚式破碎机在大型化的趋势上有了新的进展，复摆式颚式破碎机在大型号机器上有取代简摆式的趋势。颚式破碎机将减轻机重、简化装备结构。结构的简化不仅可以使破碎加工更加方便快捷，也方便机器的保养和维修。在颚式破碎机的生产设计中，合理的选择和搭配材料，利用有限元法，在满足刚度、强度的条件下，选用组合机架逐渐代替整个机架，焊接的机架代替铸造的机架，这样都可以有效的减少机器整体的重量。（4）智能化如今，高效、低碳环保的生活日益得到人们的认可和重视，科技的发展推动了机械领域多个专业技术的交汇，破碎机将进一步与传感器技术、电工电子和微计算机等技术紧密地结合,从而完全实现了对破碎机的智能管理,促进了机电融合的智能化、信息化。对现有的颚式破碎机种类进行改进升级，减少破碎机的能耗，提高破碎效率，让新设计出的设备符合绿色环保、节能减排的要求。

第2章颚式破碎机简介2.1颚式破碎机的工作原理2.1.1简摆式颚式破碎机工作原理图2.1简摆颚式破碎机机构运动简图简摆式颚式破碎机是一种以动颚做简单摆动的曲柄双摇杆装置。当进行破碎物料时，电动机首先开始转动，通过带和带轮驱动偏心轴，偏心轴进而带动连杆做上下往复运动。之后，前肋板将动力传递到动颚，推动动颚上下运动。当连杆随着偏心轴的转动而位置上升时，前后肋板间的夹角会逐步增大，推动动颚向定颚接近，形成两颚板的啮合，达到物料破碎的目的。当连杆向下运动时，夹角逐渐减小，进而拉动动颚并使其远离定颚。两颚板之间的距离增大，破碎的物料便可以顺利从排料口排出。动颚绕悬挂轴摆动的轨迹为圆弧。2.1.2复摆式颚式破碎机工作原理将简摆式颚式破碎机的动颚悬挂轴去除后，再去除连杆和前肋板。通过轴承可以将偏心轴与动颚进行连接，这样就构成了复摆式颚式破碎机。该设备中的机构也变成了曲柄摇杆机构。在电动机的作用下，偏心轴转动，促使动颚上下运动。当动颚向上运动时，肋板、动颚两者之间的夹角逐渐变大，通过两颚板的挤压，完成物料的破碎工作。当动颚向下运动时，肋板和动颚之间的夹角逐渐变小，在拉杆弹簧的牵引作用下，动颚离开定颚，此时，经过破碎的物料，体积已经变的较小，在动颚的推动下，顺利从排料口排出，完成整个破碎流程。颚式破碎机在电动机的带动下，不断完成物料的破碎和排出运动，完成机械化的批量生产。图2.2复摆式颚式破碎机结构运动简图2.1.3两种颚式破碎机优缺点分析简摆式颚式破碎机与复摆式颚式破碎机相比，简摆式颚式破碎机增加了前后肋板、连杆和心轴，结构相对复杂且体积大。但是，动颚垂直行程比较小，齿板的磨损程度低。通过对比可以发现，复摆式颚式破碎机在工作时具有较好的稳定性、构件数量较少、重量较轻的特点,进入破碎腔的物料能够得到充分的破碎，在相同的时间内，复摆式颚式破碎机可以多破碎25％的物料。但是，复摆式颚式破碎机在正常工作时，其动颚部件会在一定程度上做复杂的平面移动，颚板的垂直行程大，造成物料与颚板之间的摩擦力增大，会消耗很多能量。不过，随着新材料、新技术的应用，如采用耐磨材料或者提高滚动轴承质量等方法，就可以在一定程度上降低颚板的磨损。磨损问题得到了很大程度的改善，复摆式颚式破碎机逐渐在市场上占据主导地位。根据复摆式颚式破碎机的优点，在本次设计中，将颚式破碎机设计类型定为复摆式。2.2颚式破碎机的结构组成复摆式颚式破碎机是由机架、飞轮、颚板、肘板、小皮带轮、偏心轴、调节装置、保险装置等组成。当复摆式颚式破碎机开始工作时，电机首先开始转动，通过带将动力传递到偏心轴上。偏心轴通过轴承将动颚和机架固定在一起，偏心轴的转动会带动动颚，使得动颚做周期性运动，最终完成颚式破碎机的生产过程。动颚下端通过肋板和调节装置相连接，调整调节装置可以控制排料口的大小，实现对机器破碎机的调节。在动颚的下方设置有拉杆弹簧装置，这样可以保证动颚和肋板的紧密接触，平衡惯性力，实现破碎后物料的排出，同时，这两个部件也起到了减震缓冲的作用。图2.3复摆式颚式破碎机第3章结构参数的选择与计算3.1结构参数的选择与计算3.1.1确定颚式破碎机的型号已知加工原料中最大颗粒的尺寸，即原料中的最大给料粒度：；为了确保待破碎物料的最大粒度能够顺利完成破碎，则给料口宽度B尺寸为：（3.1）代入数据可得：在本设计中选择；图3.1颚式破碎机动颚示意图给料口宽度B与给料口长度L满足以下关系：市面上生产的各种颚式破碎机，给料口长度L一般都为给料口宽度B的1.25~1.6倍。不同的型号对应不同的关系，大型颚式破碎机给料口的宽度应是给料口长度的1.25~1.5倍；中小型破碎机给料口宽度应是料口长度的1.5~1.6倍。在本设计中选择L=600mm。排料口的最小宽度e：（3.2）式中：破碎产品的最大粒度（mm）；动颚在排料口处的水平摆动行程（mm）。代入数据得：在本设计中选择。颚式破碎机型号的大小可以通过给料口的宽度和长度进行确定。根据本节的计算，可以确定本文设计的型号为PE400x600。表3.1复摆式颚式破碎机技术参数参数型号进料最大粒度/mm排料口尺寸/mm处理能力/t·电动机功率/KW质量/t外形尺寸（长x宽x高）/mmPE250x60021020～606～25152.51616x1033x1140PE400x60035040～10022～75305.51630x1600x1580PE500x75042550～10043～100559.21616x1033x1140PE600x90050065～16067～16875141840x2360x2240PE750x106063080～140110～20011027.52470x2450x2840PE1200300432～864200823340x4320x3750当前，颚式破碎机的型号尺寸已经标准化、系列化，这样方便了颚式破碎机的大批量生产和安装，同时，为机器后期的维修和更换提供了便利。表3.2部分型号颚式破碎机基本参数参数单位型号PE400x600PE500x750PE600x900PE750x1060给料口尺寸宽度公称尺寸mm400500600750极限偏差±20±25±30±35长度公称尺寸6007509001060极限偏差±30±35±45±55最大给料尺寸340425500630开边排料口宽度b公称尺寸6075100110调整范围≥±25≥±25≥±25≥±30生产率m³/h≥15.0≥40.0≥60.0≥110.0电动机功率KW≤45.0≤75.0≤90.0≤110.03.1.2啮角的计算（一）物料的受力分析颚式破碎机在破碎物料时，动颚和定颚之间所形成的夹角。在颚式破碎机工作中，以物料中心为参考点，建立如图3.2所示坐标系，对物料进行受力分析。图3.2受力分析在物料相对于颚板静止的临界状态时，有可得化简得得出令为摩擦角，则所以由上式可知，为了是颚式破碎机保持正常的工作，啮角应选择啮角与破碎腔高度的关系（3.3）式中：；；通过上述公式，可以发现：啮角越大，破碎腔高度越低，破碎机的体积和质量就越小，这样会降低生产成本。所以，在满足参数要求的条件下，破碎腔的高度应优先选择较低的。当啮角一定时，破碎比的大小决定了破碎腔的高度。由下式计算：（3.4）代入数据可得：为保证较高的生产率，取H=1000mm。3.1.3两颚板的排布方式如图3.3所示，复摆式颚式破碎机两颚板的排布方式可以分为三种：定颚板保持垂直不动，动颚板相对于竖直方向倾斜了一个α角；动颚板和定颚板两者分别倾斜α和β；动颚板保持垂直状态，定颚板发生倾斜。ABC图3.3定颚板、动颚板排布方式第一种排布方式是最为普遍的，第二、三种也有自己的优势。其中，第三种方式，可以使衬板对动颚板产生垂直的推力，也可以产生较小的分力作用在支撑系统上，这样能够减少颚板竖直方向的行程，方便破碎后的物料排出，动颚的特性得到改善。3.1.4动颚行程对于复摆颚式破碎机，排料口的大小直接影响着动颚的摆动行程。若动颚下端的行程大于排矿口最小宽度的0.3~0.4倍，就会造成物料在破碎腔下部的堆积。所以，在设计过程中，排料口宽度应该取小于这个范围的数值。动颚板在排料口处的水平行程的范围为：（3.5）式中：最小排料口尺寸（mm）所以，动颚齿板水平行程的范围是在实际生产过程中，可以根据生产加工的经验来确定动颚板的位移长度。通常对于大型颚式破碎机S=25~45mm；中小型颚式破碎机S=12~20故取动颚下端点水平行程下端点许用水平行程：（3.6）代入数据可得：因<,所以符合要求。3.1.5偏心距颚式破碎机的偏心距会直接影响偏心轴的转速、肋板长度、电动机型号等多个参数。当保证其他参变量不变时，偏心距越大动颚的水平位移就会相应增大，虽然这样会提高破碎机的生产率，但会使功率的损耗变大。因此，在保证生产需求的条件下，应该尽可能减少偏心距。对于复摆式颚式破碎机，（3.7）代入数据得：3.1.6偏心轴的转速偏心轴的转速直接影响动颚的摆动次数，在一定程度内，提高颚式破碎机偏心轴的转速，设备的生产能力就会增加。若偏心轴的转速过大，就可能导致超过轴承的承受能力或造成轴上的扭矩过大。为了避免破碎的物料不能及时排除，在破碎腔内产生堆积，应满动颚板单行程移动时间t内，破碎后的物料下降高度h；动颚板摆动一次，偏心轴转动半圈。动颚单向摆动一次的时间为：式中：动颚每分钟摆动的次数（r/min）;排料层完全排出下落的高度h为：式中：动颚下端的行程（m）；物料在其自重的作用下通过排矿口的时间：，则；；令，则理论上生产能力最高的动颚摆动次数为；由以上式子联立简化可得：；实际上，在动颚空转行程的初期，物料由于弹性变形任处在压紧状态，不能立即下落。所以，偏心轴的转速应比上式计算值低于20~30左右。通过生产实践中的经验公式对偏心轴的转速进行计算：对于进料口宽度；（3.8）代入数据可得：所以，最终确定。3.1.7连杆的长度连杆长度是从位于动颚肋板与肋垫的接触点到连接动颚和心轴的轴承中心点的这一段距离。复摆式颚式破碎机相当于一个曲柄遥杆机构，当偏心轴等速转动时，肋板来回摆动的速度不同，便存在急回特性。若连杆的长度越短，偏心轴与连杆的长度的比值就越大。对于中、小型鄂式破碎机：（3.9）代入数据可得：在本设计中，选取。（3.10）式中：动颚长度（mm）；连杆长度（mm）；带入数据可得：在本设计中，选取。3.1.8动颚悬挂高度h在破碎腔的上方，动颚应具有一定的摆动行程，这样能够确保产生足够的破碎力来破碎不同尺寸的物料。动颚的悬挂高度为与动颚相连的调心滚子轴承宽度的中心线到送料口的距离。为了保证在破碎腔上部产生足够的破碎力来破碎大的物料，所以在送料口处动颚必须有一定的摆动行程，为此动颚的轴承中心与给料口平面应该有一定的距离，即动颚的悬挂高度。颚式破碎机悬挂高度的大小对于动颚板上的端点在连杆上的相对位置起到决定性的作用，悬挂高度越小，特性值越小，相应的水平行程增加。按照结构特点，悬挂的方式可以分为零悬挂、正悬挂、负悬挂。动颚悬挂中心正好位于送料口平面上为零悬挂；在送料口上面为正悬挂；在送料口屏幕以下为负悬挂。根据实验，复摆式颚式破碎机动颚悬挂高度，可按下式计算：h≤0.1L3.1.9肋板（推力板）长度当动颚的摆动行程和偏心距r确定后，在选取肋板长度时，肋板长度和偏心距的关系为：（3.11）（3.12）式中：偏心距（mm）；为肋板长度的最小值、最大值（mm）。代入数据可得：3.1.10传动角β传动角是连杆与推力板之间的夹角。传动角不但可以影响传动效率、零件之间的受力，而且可以改变动颚的运动轨迹。当保证偏心距恒定时，传动角越大，动颚行程比越大，这样会缩短齿板的使用寿命，加速其磨损。在一定程度上，增大传动角，可以在避免功耗的基础上，提高破碎机的传动效率。若传动角过小，这样会明显降低颚式破碎机的传动效率，并导致导轨上所受分力增加，加速导轨的更换。因此，传动角的范围一般选择：3.2生产能力生产能力是指在单位时间内，颚式破碎机所能破碎物料的量。它可以直观的反映出破碎机性能的好坏，是重要参数之一。在工业生产中，一般采用经验公式对颚式破碎机的处理能力进行计算。颚式破碎机生产能力计算公式为：（3.13）式中：物料可碎性系数，查表3.3；物料密度修正系数，，ρ为物料的堆密度（）；粒度修正系数，查表3.4；单位排口料宽度的生产能力，t/(mmh)，查表3.5；破碎机排料口宽度（mm）。表3.3物料可碎性系数物料的普氏硬度系数f物料的普氏硬度系数f表3.4粒度修正系数给料最大粒度与给料口宽度B之比0.850.60.4粒度修正系数1.01.11.2表3.5颚式破碎机的破碎机规格（BxL）/mm查表可得:代入数据可得：3.3破碎力的计算颚式破碎机对物料进行破碎，主要是依靠破碎力。破碎力过小时，会导致不足以破开物料，造成机器不能正常工作，破碎力过大时，会造成能量的浪费和产生不必要的有害粉尘。破碎力是重要的设计参数，破碎力大小的精确度与整个设备的硬度和强度有关，而且决定着破碎机工作的可靠度和使用寿命。计算最大破碎力有两种方法：一、根据做实验所侧出的实验数据，经过计算处理，推出破碎力的计算公式。二、根据颚式破碎机自身的功率、整体机构的特点进行分析，推导出破碎力的理论计算公式；若采用第一种计算方法，计算出的破碎机与实际值存在很大的偏差，一般常用第二种分析法进行计算。对于复摆式颚式破碎机而言，最大破碎力的计算公式如下:（3.14）式中:破碎腔有效高度（mm）；破碎腔有效长度（mm）；物料填充系数，。取，，；代入数据可得：颚式破碎机的最大破碎力作用点近似位于固定颚板的竖直平面的中线上。若进行零件的强度校核时，考虑到破碎机受到冲击载荷的影响，应将破碎力增大一半后，在进行计算。颚式破碎机的计算破碎力为：3.4电动机的选择在本次颚式破碎机的设计中，对于电动机功率的确定，选用巴乌曼公式。（3.15）式中:给料口长度（m）；固定颚板高度（m）；偏心轴的偏心距（m）；主轴转速（r/min）。代入数据可得：根据上述电动机计算功率，为了保证安全，将电动机功率提高倍，。在本设计中选取，可以满足计算要求。通常，带传动比。则电动机的转速为：根据《机械设计手册》可得，电动机的主要参数如表3.4，选择Y2系列（IP54）三相异步电动机，电动机具体型号为：Y2-250M-8。表3.4电动机的主要参数功率转速效率电动机伸出轴直径（D）电动机伸出轴长度（L）转动惯量（J）30KW730r/min91%65mm140mm图3.4电动机3.5本章小结本章对复摆式颚式破碎机的结构参数和工作参数进行了设计并分析。在结构参数中，主要对PE400x600破碎机的结构尺寸、偏心距、动颚行程等进行了介绍，并结构结论分析和实际工作经验，分析计算了这些参数的取值范围。在工作参数中，研究了破碎机的生产能力和电动机型号的参数。

第4章V带、带轮与飞轮设计4.1已知条件电动机功率为P=30KW,电动机转速n1=730r/min，偏心轴（从动轴）转速n2=252r/min；每天工作10~16h。4.2V带设计4.2.1确定计算功率（4.1）式中：计算功率（KW）；工作情况系数；所需传递的额定功率（KW）。查表4.1可得，。表4.1工作情况系数工况空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h载荷变化较大颚式破碎机、磨碎机1.31.41.51.51.61.8代入数据可得：4.2.2选择V带的带型图4.1普通V带选型图根据图4.1，确定选择带型为D型。4.2.3选定带轮的基准直径、验算带速（1）选择小带轮的基准直径表4.2V带轮的最小基准直径槽型YZABCDE（）min/mm205075125200355500查表4.2可得，（）min=355mm。表4.3普通V带轮的基准直径系列带型基准直径/mmD355，375，400，425,450，500在满足的条件下，查表4.3，选择基准直径。(2)验算带速：（4.2）在的范围内，满足要求。（3）计算大带轮的基准直径（4.3）将进行圆整，则。4.2.4确定中心距a(4.4)选择。查表4.4，选择带的基准长度。表4.4普通V带的基准长度及带长修正系数D462054006100684076200.940.970.991.021.054.2.5实际中心长度(4.5)4.2.6验证小带轮上的包角4.2.7确定带的根数Z(4.6)式中：带长修正系数，查表5.4；单根V带的基本额定功率；单根V带额定功率增量；包角修正系数，查表5.5。表4.5包角修正系数小带轮包角1801701601501401.000.980.950.920.89；；；；代入数据计算可得：所以，取。4.2.8带的初拉力查表4.6可得，q=0.63kg/m。表4.6V带单位长度的质量带型YZABCDEq/(kg/m)0.0230.0600.1050.1700.3000.6300.9704.2.9压轴力(4.8)4.3带轮的结构设计常用的带轮材料为HT150或HT200。最小边缘厚根据公式得：4.3.1大带轮的尺寸，可采用轮辐式；大带轮的孔径为:d=130mm。,取；(4.9)式中：传递的功率（KW)；带轮的转速（r/min）；轮辐数。代入数据可得：，4.3.2小带轮的尺寸，可采用轮辐式；小带轮的孔径为：d=65mm；,取；式中：传递的功率（KW)；带轮的转速（r/min）；轮辐数。代入数据可得：；；；，取L=130mm。4.4飞轮的设计复摆式颚式破碎机是非连续性工作的设备，使得阻力不是定值，发生周期性变化。在工作行程阶段，完成破碎物料；在空回行程阶段，可以克服机构的有害阻力，两个阶段的循环往复，会导致机器转动速度发生波动和电动机载荷变的不均匀。为了让复摆式颚式破碎机工作稳定可靠，应该尽可能的降低机器的转速波动，因此，要在偏心轴的两侧安装飞轮，飞轮可以进行速度波动的调节，在空回行程时，飞轮能减少载荷，速度有增大的趋势，进行能量的储存。在处于工作行程的时候，载荷变大，速度有减小的趋势，这时，飞轮将之前储存的能量释放出来，以此来减小速度波动。飞轮通常采用铸造工艺进行制造，小型号的颚式破碎机会采用整体式，一般材料选用铸铁或铸钢。在制造和安装飞轮的时候，应该注意静平衡。飞轮质量计算：（4.10）式中：；代入数据可得:对于飞轮的厚度，采用经验公式：（4.11）式中：；所以，。图4.1飞轮三维图

第5章偏心轴和平键的计算5.1轴最小直径的确定根据本设计中表3.4可知，电动机构的传动效率为；v带传动效率为；轴的功率根据《机械设计》一书，查表15-3可得，；选取;（5.1）考虑到偏心轴上存在两个键槽，会对轴的强度进行减弱，故将扩大，则颚式破碎机工作时冲击载荷较大，同时，会产生强烈的振动，故取直径。5.2偏心轴的结构设计5.2.1各轴段直径的确定最小直径，安装大带轮的外伸轴段，。：带轮另一侧采用套筒进行轴向定位，套筒另一侧采用轴肩定位，并且此轴段设计成带有螺纹的，可以安装圆螺母对锥形套进行可靠定位，。：将本锥套处轴段设计为圆锥形。因考虑到锥套、轴承的定位要求，故将此处轴段的锥度选为1:12。：此处轴段与锥形轴配合，用来安装套筒的，可以通过锥形轴得出本轴段的直径尺寸为；考虑到颚式破碎机的载荷情况，故选择调心滚子轴承。具体参数见表5.1。：此处为与动颚相连接的滚动轴承处轴段，通过滚动轴承的型号尺寸可以确定轴的直径为。该轴段选用调心滚子轴承，具体参数见表5.1。：安装动颚板处的轴段，选择设计直径。表5.1调心滚子轴承参数表型号内径d/mm外径D/mm厚度/mm22234CK/W331703108622238CK/W3319034092图5.1偏心轴5.2.2确定各段轴的长度：通过大带轮和套筒的宽度，选择该轴段长度为。：此处为轴键，起到定位作用，选择，退刀槽的长度。：该段为锥形轴伸，选择长度为。：此处套筒选择长度为。此段总长为。L6：本处中轴段的长度根据动颚的宽度而确定。5.3偏心轴强度校核在颚式破碎机工作时，动颚上的轴承会将破碎力传递到偏心轴上，该破碎力数值很大，轴上受到的其他力与其相比，可以忽略不计，所以在计算时只考虑破碎力的作用，假设该力均匀的分布在动颚的两个轴承上。（1）力的作用点和间距的确定轴承对于轴的作用点可以将轴承宽度的中心点作为轴的作用点。因此，通过计算可以得到:动颚上两轴承的距离为L=422mm；偏心轴一侧的机架轴承与动颚轴承的距离为L=137mm。（2）计算轴上的作用力破碎力平均分布在两个动颚轴承上，分别用、来表示；机架轴承要当于两个支座，对偏心轴起到支撑的作用，分别用，来表示。图5.2受力简图轴传递的扭矩：图5.3扭矩图（3）绘制转矩、弯矩图经过分析可知，偏心轴只在竖直方向上有力，水平方向不产弯矩，所以偏心轴只产生垂直面上的弯矩,动颚上两轴承的弯矩相等，即图5.4弯矩图（4）当量弯矩图因为是单向回转图，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，折合系数α=0.6；当量弯矩：图5.5当量弯矩图（5）校核轴的强度在进行轴的强度，只需考虑轴上承受最大弯矩处。只要该截面的强度符合要求，则可以保证其他截面处均符合要求。根据选定的轴的材料为45钢，调质处理，查表查得表5.2轴的主要力学性能材料热处理方式毛坯直径/mm硬度/HBS许用弯曲应力45正火回火 ≤100170～21755＞100～300162～21755调质≤200217～25560所以，轴的强度满足要求。5.4动颚的轴径（5.2）式中：破碎机电动机功率（KW）；偏心轴每分钟转速（r/min）；则5.5平键的选择与校核5.5.1主动轴平键（1）主动轴平键的选择根据电动机伸出轴径为，选用普通C型平键（5.1）式中：轮毂的长度（mm）；轴的轴径（mm）。代入数据可得：根据《机械设计》一书，查表6-1，选定；（2）主动轴平键的校核轴传递的扭矩：（5.2）代入数据可得：假设平键工作面上的负载均匀分布，则平键连接的强度为:（5.3）式中：传递的扭矩（N·m）；键的工作长度（mm）；键与轮毂键槽的接触高度，，此处h为键的高度（mm）；键、轮毂、轴三者中最弱材料的许用挤压应力（MPa）；代入数据可得:查表5.2可得；则，经过校核键的强度满足要求。表5.2键连接的许用应力、许用压力许用挤压应力、许用应力连接方式键的材料静载荷轻微冲击冲击静连接钢120~150100~12060~90铸铁70~8050~6030~45动连接钢5040305.5.2偏心轴平键（1）偏心轴平键的选择式中：轮毂的长度（mm）；轴的轴径（mm）。代入数据可得：根据《机械设计》一书，查表6-1，选定L=180mm，bxh=28x16。（2）偏心轴平键的校核轴传递的扭矩：代入数据可得：假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为：式中：传递的扭矩（N·m）；键的工作长度（mm）；键与轮毂键槽的接触高度，，此处h为键的高度（mm）；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力（MPa）；代入数据可得：已知许用挤压应力；则，经过校核键的强度满足要求。第6章主要零部件6.1偏心轴偏心轴是颚式破碎机的主轴，它是将动力传递给和其相连的传动件，带动运行机构开始工作，实现物料的破碎。偏心轴横跨整个机架，偏心轴的偏心运动由固定在轴两端的分轮所产生的。偏心轴在工作时，会受到较大的扭矩和弯曲力。因此，偏心轴的材料要具有很高的刚度和强度。通常情况下，对于大型颚式破碎机的偏心轴应该选用优质合金结构，经过钢锻造加工形成，如铬钼合金、锰钼合金等。中小型颚式破碎机的偏心轴一般选择45号钢，同时，进行热处理或者调质。图6.1偏心轴6.2肘板与肘垫肘板也被成为推力板，颚式破碎机的肘板结构简单，但肘板具有很大的作用，一方面它可以传递动力，另一方面它可以当做保险件，当腔体内落入硬度特别大、或破碎不了的物体时，肘板会优先断裂，这样就可以保护其他零件不被破坏，其次，它可以调整排料口的大小。在加工物料的过程中，肘板与肘垫直接存在着很大的挤压力、冲击载荷，容易受到强烈磨损，因此，肘板是一种易损件。按照肘板和肘垫的结构形式可以分为滚动型和滑动型。图6.2肋头与肋垫形式滚动型；b-滑动型1-肋垫；2-肋头图6.3肋头与肋垫三维图6.3颚板颚式破碎机的动颚、定颚是由颚板和颚床组成的。通过螺栓连接将颚板固定在颚床上，动颚板、定颚板分别固定在动颚和机架上。在破碎物料时，动颚要承受较大的破碎反力，应具备良好的力学性能，保证其结构坚固可靠。动颚通过普遍采用铸造的方式，或通过焊接结构，可以达到减轻颚板重量的目的。因为其本身结构过于复杂，所以采用焊接结构的话，对工人焊接技术要求极高。材料通常使用铸钢或者铸铁。图6.4定颚板按照结构的不同，可以将动颚分成两种：（1）箱型结构动颚可以通过在箱体梁壁和加筋隔板上开孔的方式，减轻动颚重量及满足铸造工艺的要求。下部的齿板极易磨损，因此，将齿板设计成分段式，这样形成了上下对称的结构，两块齿板可以用互换的方式，延迟使用时间。安装齿板的动颚前部是一种平板结构，后部有若干条加筋板，以此方法来提高动颚的强度。它的痕迹面积形状像一个字母E，所以被称作E型结构。（2）非箱型加筋结构非箱型加筋结构可以大幅度减少动颚的重量，该结构常用于小型复摆式颚式破碎机。非箱型加筋结构分为E型和反E型，其不同之处在于截面形状的区别。在反E型中，动颚前部分是加筋板，后部分是平板。动颚的中心会偏向后部的平板，如果动颚发生弯曲，平板的拉应力会大幅度降低。图6.5动颚三维图6.4机架机架主要是由前、后、侧壁和轴承座四部分组成，在装配时，机架是整个颚式破碎机的基石，各零部件的装配受机架的约束。机架在工作中既起到支撑偏心轴和轴上零件的作用，又要承受进行物料破碎时所产生的周期性反作用力，机架会受到很大的震动和冲击力，因此，这就要求机架的强度和刚度一定满足设计要求。这样也可以改善颚式破碎机的工作性能，延迟机器的使用寿命。从结构形态上可以将机架划分为整体型、组合型两种。整体机架因为有一定的体积，会占据较大的空间，在加工运输上会造成困难。因此，除了大型号颚式破碎机外，其他型号的颚式破碎机主要选用组合型，这样能够有效的降低运输成本。按照组合形式,可以划分为两种连接方式:即焊接和螺栓连接。焊接连接要好于螺栓连接，并且焊接连接方便,加工、装配和修理。从焊接机架的制造技术方面来划分出一个整体的机架,即焊接型机架和半自动化的铸造型机架。采用焊接机架是今后行业发展的方向，铸造机架的加工工艺相对来说难度较大，一般只用于单件小批量生产。图6.6机架6.5齿板齿板，又被称为衬板。在颚式破碎机工作时，直接参与物料的破碎，因而齿板会受到较大的冲击载荷，造成齿板磨损严重。目前，延迟齿板的使用寿命可以通过两种方式。一种是在材料上进行考虑，通过更换材料或选择新型高耐磨材料；另一种是改进齿板的结构形状和尺寸大小。齿板材料一般选用ZGMn13，该材料在受到较大的载荷时，会在零件表面产生硬化，具有较高的强度和耐磨性能，并且还具有金属原来的韧性。按照齿板横截面积形状的不同可以分为平滑、齿形两种表面。齿形表面又可以细分为如图2.9和图2.10两种表面。图6.7梯形衬板图6.8三角形衬板6.6调整装置在破碎物料的过程中，肘板会逐渐的磨损，当磨损达到一定程度时，就会对动颚造成影响，使其运动轨迹逐渐偏离原位置，这样会导致破碎出的物料质量下降。为了保证产品粒度的要求，可以通过调整螺钉改变肘板的位置，来保证破碎质量。垫片调整装置可以分为两种。第一种是螺栓顶推调整装置，是利用螺栓顶推肘板座，取出垫片时，排料口宽度增大；塞入垫片时，排料口宽度减小。第二种是采用液压缸顶推调整装置，主要借助液压缸柱塞的推力，来推动后肘板。通过增减垫片的数量，来控制排料口的大小