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顎式破碎机设计机械图纸文档,破碎,设计,机械,图纸,文档
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山东轻工业学院2006届本科生毕业设计(论文)摘 要 本文阐述了粉碎理论,介绍了颚式破碎机的发展过程以及国内外的创新发明,全面的说明本次颚式破碎机的设计过程。在得到题目后,我查阅了大量的资料和文献,作了大量的调研工作,选取了合适的电动机,设计了V带轮、偏心轴、动颚、固定颚、衬板等各种零件,还根据技术指标计算、校核主轴的转速、电机功率,设计合理的传动系统。最后还稍微简单介绍了颚式破碎机的一些使用和维修方面的知识.关键词:颚式破碎机 偏心轴 动颚 固定颚 衬板 传动系统 V带轮ABSTRACTThe paper expounded smash theory, introduced jaw-breakers and the innovation and development process, a comprehensive description of this jaw-Breakers design process. With the topic, I consulted a lot of information and documentation, a large number of surveys and studies, as a suitable electric motors, designed V bellt, eccentricity axle and moving jaw, fixed jaw, various parts scaleboard also calculated on the basis of technical specifications, the degree of rotational speed line, electrical power, the rational design of the transmission system. Finally I also somewhat simple introduced jaw-Breakers some knowledge of the use and maintenance.Key words: jaw-breakers ;eccentricity axle ; moving jaw ; fixed jaw ; scaleboard ;the transmission system ;V bellt.第一章 毕业设计总论1.1 选题意义 粉碎(包括破碎和磨碎)是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。在各种金属、非金属、化工矿物原料及建筑材料的加工过程中,粉碎作业要消耗巨大的能 量,而且又是个低效作业。物料粉碎过程中,由于作业中产生发声、发热、振动和摩擦等作用,使能源大量消耗。因而多年来界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎和磨碎过程。从理论研究到创新设备(包括改造旧有的设备)直至改变生产工艺流程。 目前破碎理论、工艺和设备的研究主要着重于:(1)研究在破碎中节能、高效的理论,也力求找出新理论突破人们已熟知的破碎三大理论;(2)研究新的非机械力的高能或多力场联合作用的破碎设备,目前还没见有工业化的设备,只是研究阶段;(3)改进现有设备,这方面经常是根据用户自己需要来进行,而不见市场上大规模生产或研制新设备。对于上述诸问题,由于国外矿山自80年代以来发展缓慢使得这方面进展不大。国外新设备较少,国内由于国营大型矿山投入极少,也没有什么发展,而中小矿山由于各地原料的需求不等,近几年得到一定的发展。1.2 粉碎理论 物料破碎是一个历史悠久的话题。早在20世纪50年代艾利斯查尔默斯公司就开始大规模研究破碎工作,60年代得出具有重大意义的结论。随着研究的深入,人们熟知了高功率的破碎作业,可以用来改善能源效率和降低生产成本。BHBergstrom在研究单颗粒破碎时发现,在空气中一次破碎的碎片撞击金属板时 明显地产生二次破碎,一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能量的45。如能充分利用二次破碎能量,则可提高破碎效率。也有人指出,较小的持续负荷比短时间的强大冲击更有希望 破碎物料。我国胡景昆和徐小荷研究颗粒的粉碎时得出结论,静压粉碎效率为100%,单次冲击效率在35%40左右。为了节约能量,提高粉碎效率,应多用静压粉碎,少用冲击粉碎。Schonert研究表明,如果使大批脆性物料颗粒受到50MPa以上的压力,就能够由“料层粉碎”节约出可观的能量。目前“料层粉碎的理论”已为粉碎界的公认,根据料层粉碎理论研制的新设备有美国诺德伯格公司的旋盘圆锥破碎机、俄罗斯的惯性圆锥破碎机等。多碎少磨的原则指导研制以料层粉碎原理的新型破碎机是当前主要方向。1996年第四届全国粉体工程学术会议上邓跃红、张智铁发表了物料粉碎分形行为的研究一文,作者认为破碎理论的研究应归结为3个大的方面:强度理论的研究、破碎效果的评价、破碎功耗的研究。长期以来,粉碎理论的研究主要 停留在经验应用和统计推测上,人们了解粉碎的规律尚不明确、不系统。人们期待新理论的 出现会给破碎领域带来一次变革。1982年BMandelrot提出分形理论应用在岩石理论研究方面,而作者把它应用在破碎理论上。经过研究,作者成功地运用了分形理论推导了强度与缺陷分布分维数之间关系,建立了粉碎颗粒粒度分布模型,找到了分维数、分布指数与破碎概率之间的关系,用颗粒表面分维数Ds将3个功耗理论统一起来。 为了优化颚式破碎机工作,马少健和陈炳辰利用实验室小型复摆颚式破碎机,分别进行单颗粒给料、窄粒级给料和混合粒级给料的破碎试验,研究结果是:(1)影响颚式破碎机产物粒度特性的因素除物料自身硬度以外,还与包括给料粒度大小、组成、排料口尺寸以 及破碎腔内物料的松散状态有关;(2)在颚式破机破碎物料时,无论是料层破碎还是单颗粒破碎,给料粒度增大,产物粒度变小。因此,生产中应根据给料粒度选择适宜规格的颚式破碎机和调节排料口尺寸;(3)料层破碎较单颗粒破碎更能降低破碎产物粒度。因此生产中应尽量维持破碎机的破碎腔内适宜的料层,以减小破碎产物粒度。1.3 颚式破碎机的发展 在1858年,颚式破碎机在工业生产中以开始使用。由于它具有结构简单、工作可靠、容易制造和维修、生产管理和设备费用低等优点,所以,直到现在仍广泛地应用于选矿、建筑材料、硅酸盐和化学等工业部门。1.3.1颚式破碎机 19世纪40年代,北美的采金热潮对颚式破碎机发展有很大的促进作用。19世纪中叶,多种类型的颚式破碎机研制出来并获得了广泛的应用。上个世纪末,全世界已有70多种不同结构的颚式破碎机取得了专利权。1858年埃里布雷克(ElBlake)取得专利权,制造双肘板颚式破碎机即简单摆动型(图1),现在最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机既复杂摆动型(图2)。颚式破碎机最大的弱点之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。图1布雷克颚式破碎机图2单肘颚式破碎机我国颚式破碎机的研制与改进取得了一定成果。如我国破碎专家王宏勋教授和 他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念,开发GXPE系列深腔颚式破碎机,当时在国内引起一定的轰动。该机与同种规格破碎机相比,在相同工况条件下,处理能力可提高20%25,齿板寿命可提高12倍。该机采用负支撑零悬挂,具有双曲面腔型。第二代GXPE250400负支撑在第一代的基础上进行了全面改进,增大了破碎比,降低了产品粒度,最大给料粒度为220mm,小时产量为516t,排料口调整范围为1040mm,给料抗压强度小于300Mpa。PEY4060液压保险颚式破碎机,以液缸为过载保护装置,正支撑、正悬挂、深破碎腔。该 机最大给料粒度为340mm,排料调整在30100mm之间,生产能力为1040th。北京矿冶研究总院林运亮等人与上海多灵沃森机械设备有限公司合作开发了PED低矮可拆式颚式破碎机。该机是一种适于井下作业特殊条件下的新型颚式破碎机。机械本身高度低,动颚位置低,固定颚位于动颚和偏心轴之间。多灵沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验,设计了目前国内最大的12001500复摆颚式破碎机。1.3.2颚辊破碎机将高效节能的颚式破碎机和对辊破碎机有机的结合在一起,研制出了颚辊破碎机,如图4所示。该设备采用单电机或柴(汽)油机驱动。当整机放在拖车上被牵引拖动时,便成为移动式颚辊破碎机(图5)。颚辊破碎机的工作原理是:电机或柴(汽)油机驱动下部对辊破碎机主动辊部,主动辊部经过桥式齿 轮带动被动辊部反向运转。同时,主动辊部另一端经胶带传动带动上部颚式破碎机工作。通过调整对辊破碎机的安全调整装置,调整两辊间的间隙,可得到最终要求的粒度。PEG1 50250400及PEG250400600颚辊破碎机的规格及技术性能如表1所示。颚辊破碎机具有破碎比大(i1516)、高效节能、体积小、重量轻、驱动方式多样和移动灵活、可整机也可分开单独使用等特点。特别适于深山区中小型矿山和建筑工地材料的破碎,也可作为“移动式选厂”的配套破碎系统。1颚式破碎机2破碎物料3对辊破碎机4减振弹簧图4颚辊破碎机破碎原理图1深腔曲线型颚式破碎机2对辊破碎机3驱动装置4拖车5传动装置图5(移动式)颚辊破碎机结构图1.3.3大传动角颚辊破碎机一种大传动角颚辊破碎机克服了复摆颚辊破碎机的抬矿、机体高、主轴承受力大等缺点,它具有如下优点:用较小的偏心距能得到较大的水平行程,因而可降低能耗,动颚与给料口方向一致(图6),从而排出复摆颚辊破碎机的抬矿作用。肘板置于动颚给料口后部,使机器高度降低,适于井下移动式破碎机上。原上海建材工业学院利用“固定容积”原理,推导出有独特见解的修正高斯曲线方程,利用该方程设计出新一代的PEX150750A型细碎颚式破碎机,该设备的破碎腔 为“直线-外旋轮线-修正高斯曲线”型高深式破碎腔,如图7所示。该机与国内同类产品 相比,具有运转平稳、破碎比大、产量高(提高20%左右)、噪音小、运行费用低等特点。该 产品已获得的国家专利,主要用于水泥、选矿、冶金、陶瓷、化工等行业各种磨机的预粉碎 (细碎)。粉碎作业需要大量的能量,如果物料的粒度已经达到工艺要求而未能从粉碎机中及时卸出,仍继续留在机器中进行粉碎,那么,其中必然会有一部分物料成为过细的颗粒,造成“过度粉碎”。同时,这些过吸的颗粒不易直接受到粉碎作用,结果使粉碎机的生产能力降低,单位功耗增加。因此,在粉碎作业中应避免“过度粉碎”的发生。图6大传动角新型颚式破碎机机构简图图71.3.4振动颚式破碎机 振动颚式破碎机是俄 罗斯MexaHo研制的。该机利用不平衡振动器产生的离心惯性力和高频振动实现破 碎。具有双动颚结构,两个振动器分别作用在两动颚上,转向相反并可实现自同步,使两动 颚绕扭力轴同步振动。通过扭力轴可以调整振幅从而控制产品粒度。适用于破碎铁合金、金属屑、砂轮和冶金炉渣等难碎物料,可破碎的物料抗压强度高达500MPa。设备规格为80300、100300 、1001400、2001400、和4401200等。动颚摆频率为1324Hz,功率1574k W,破碎比可达420,现已有数十台设备用于生产。结构见图9。 1-机座;2-颚板;3-不平衡振动器;4-扭力轴图9振动颚式破碎机1.4 选题及设计原理我选择的设计题目是用于日用陶瓷原料粗碎的颚式破碎机的设计。其原理是将陶瓷矿石粗碎成符合后续粉碎设备要求的中等粒度产品。本课题主要任务是根据技术指标计算、校核主轴的转速、电机功率,设计合理的传动系统。该产品应具有简单可靠、成本低的特点。具体技术指标:1838mm中等粒度原料。工作时,电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转,使动颚周期的靠近、离开定颚,从而对物料有挤压、搓、碾等多重粉碎,使物料由大变小,逐渐下落,直至从排料口排出。主要技术参数:规格 PEF 250 * 400 mm电机功率 N =15kw主轴转速 n=300rpm第二章 颚式破碎机的设计过程2.1破碎机类型选取及工作原理颚式破碎机的规格用给矿口宽度和长度表示,250*400就是说颚式破碎机的给矿口宽度为250mm,长度为400mm。颚式破碎机根据动颚摆动特点,分为三种类型:动颚作简单摆动的,动颚作复杂摆动的和动颚作综合摆动的颚式破碎机。拼音字母P代表破碎机,E代表颚式,F代表复杂摆动,J代表简单摆动。一般大型的破碎机常作成简单摆动的,中、小型的做成复杂摆动的。250*400mm属于小型破碎机系列,应采用复摆式。复杂摆动型颚式破碎机的动颚直接悬挂在偏心轴上,受到偏心轴的直接驱动。动颚的底部用一块推力板支撑在机架的后壁上。当偏心轴转动时,动颚一方面对定颚作往复摆动,同时还顺着定颚有很大程度的上下运动。动颚上每一点的运动轨迹并不一样,顶部的运动受到偏心轴的约束,运动轨迹接近于圆形;底部的运动受到推力板的约束,运动轨迹接近于圆弧,在动颚的中间部分,运动轨迹介于上述两者之间的椭圆曲线,愈靠近下方椭圆愈偏长。由于这类破碎机工作时,动颚各点上的运动轨迹比较复杂,故称为复杂摆动颚式破碎机。它在整个行程中,动颚顶部的水平摆幅约为下部的1.5倍,而垂直摆幅稍小于下部,就整个动颚而言,垂直摆幅为水品摆幅的23倍。由于动颚上部的水平摆幅大于下部,保证了颚腔上部的强烈粉碎作用,大块物料在上部容易得到破碎,整个颚板破碎作用均匀,有利于生产能力的提高。同时,动颚向定颚靠拢在挤压物料过程中,顶部各点还顺着定颚向下运动,又使物料能更好地支持在颚腔内,并促使破碎的物料尽快地排出。因此,在相同条件下,这类破碎机的生产能力较简摆颚式破碎机高2030%。由于动颚往复摆动的同时还有较大的上下运动,能将破碎的物料翻动,卸出的物料多为立方体块料,大大减小像简摆颚式破碎机中所产生的片状产品的现象。这类破碎机带有强制性卸料,故可以用于粉碎一些稍微粘湿的物料。但是,由于动颚垂直行程较大,物料不仅受到挤压作用,还受到部分的磨削作用,加剧了物料过粉碎现象,增加了能量消耗,产生粉尘较大,颚板比较容易磨损。另外,破碎物料时,动颚受到的巨大挤压力,直接作用到偏心轴上,所以,目前这类破碎机一般都制成中、小型的。2.2电动机的选择根据实用经验数据,PEF250*400mm颚式破碎机的驱动电动机功率一般在15KW,根据现场的工作环境以及各种型号的电动机的适合工作的环境选择电动机。考虑到厂房的工作环境不超过40度,相对湿度不超过95%,海拔不超过1000m,额定电压380V,频率50HZ,所以我选用Y系列三相异步电动机,型号为Y180L-6,满载转速为970r/min,同步转速1000r/min,6极;额定转矩1.8Nmm,最大转矩2.0Nmm,质量为195kg。 根据实际经验,再类比同类先进产品,确定自己所设计的排矿口调整范围2080mm,推荐最大给矿尺寸210mm,偏心轴转速300rpm,钳角a选20B的,生产能力0.5吨/小时。已选取电动机型号Y180L-6,外形尺寸1.306*1.156*1.168m,偏心距为10mm,重量2.8吨。2.3主要工作部件的设计颚式破碎机主要由机架和支撑装置、破碎部件、传动机构、拉紧装置、保险装置和润滑冷却系统等部分组成。2.3.1机架和支撑装置 机架由两个纵向侧壁和两个横向侧壁组成的刚性框架,机架在工作中承受很大的冲击载荷,要求它具有足够的刚度和强度,我采用铸刚整体铸造的方法。支撑装置主要用于支撑偏心轴,使他们固定在机架上。支撑装置采用滚动轴承,不仅减少磨檫损失,还具有维修简单、润滑条件好和不易漏油等优点。我选用的轴承是标准件调心磙子轴承,代号23226C/W33。 润滑的选择:在摩擦面间加入不仅可以降低摩擦,减轻磨损,保护零件不遭锈蚀,而且在采用循环润滑时,还其降温散热的作用。润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油,包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑剂主要是指各种润滑脂。它是润滑油和稠化剂的稳定化合物。根据润滑脂所用皂基之不同,润滑脂主要有以下几种:(1) 钙基润滑脂这种润滑脂具有良好的抗水性,但耐热能力差,工作温度不宜超过55-65度。(2)钠基润滑脂这种润滑脂具有较耐热性能,工作温度可达120度,但抗水性差。由于它能与少量水乳化,从而保护金属免遭腐蚀,比钙基润滑脂更具防锈性能。(3)铝基润滑脂这种润滑脂具有良好的抗水性能,对金属表面具有良好的抗水性能,故可起很好的防锈性能。润滑脂的主要质量指标有:(1) 锥入度这是指一个质量为1.5N的标准锥体,于25度恒温下,由润滑脂表面经5秒后刺入的深度。(2)滴点在规定的加热条件下,润滑脂从标准量杯的孔口底下第一点的温度叫润滑脂的滴点。润滑脂的滴点决定了它的工作温度。润滑脂的工作温度至少应低于滴点20度。由于颚式破碎机的工作环境相对比较恶劣,润滑部分采用脂润滑。2.3.2破碎部件破碎机的破碎部件是动颚和定颚。动颚直接承受物料的破碎力,要求有足够的强度,同时要求制得轻便,以减小往复摆动时所引起的惯性力。因此,动颚我选用优质钢铸成,作成肋条结构。颚板用于直接破碎物料,为了避免磨损,提高颚板使用寿命,在颚板和颚腔两侧都镶有衬板。衬板用耐磨材料做成,我采用高猛刚制造。所有衬板均用埋头螺栓固定,报废后可以随时拆换。为了使衬板各点受力均匀,常在衬板和颚板之间垫以塑性衬垫,如铅板、铝板、锌合金板、低碳钢板或灌注水泥沙浆等,以保证衬板与颚板紧密结合。衬板的表面铸成波浪形,安装时两衬板的齿峰和齿谷正好凹凸相对。这样的衬板对物料不仅施予挤压作用,还兼施弯曲和劈裂作用,使物料易于破碎。衬板的齿峰角a一般为90B120B,这里选取100B。为清楚起见,绘图时把衬板的波浪线画成了直线齿高和齿距之比取1/3。颚腔两侧因为不起破碎作用,采用光滑衬板。衬板各部位的磨损是不均匀的,通常下部磨损较快,为了延长其使用寿命,常做成上下对成的,待下部磨损后调换使用。2.3.3传动机构偏心轴是带动连杆作上下运动的主要零件。小型破碎机采用优质碳素钢制造,我选用了45刚来制造。以下对我设计的偏心轴作下简单的说明。轴的设计跟其他零件的实际相似,包括结构设计和工作能力计算两个方面的内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下,轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算,以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴(如车床主轴)和受力大的细长轴,还应进行强度计算,以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴,还应进行振动稳定计算,以防止发生共振而破坏。轴的材料有很多,包括碳刚和合金刚。钢轴的毛坯多数用扎制圆钢和锻件,有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较低,同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度,故采用碳钢制造轴应用尤为广泛, 我选取的就是常用的45钢,再经过各种热处理(如高频淬火、渗氮,渗碳、氰化等)以及表面强化处理,对提高轴的抗疲劳强度都有显著的效果。轴的结构设计包括定出轴的合理外型和全部的结构尺寸。轴的结构设计主要取决于以下因素:轴在机器中的安装位置及形式;轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴的连接方法;载荷的性质、大小、方向、及分布情况;轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素很多,且其结构形式又要随着具体情况的不同而异,所以轴没有标准的结构形式。设计时,必须针对不同的情况进行具体的分析。但是,不论合种具体条件,轴的结构都应满足良好的制造工艺性等。下面讨论轴的结构设计中要解决的几个主要的问题。(1).拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提,它决定着轴的基本形式。所谓装配方案就是预定出轴上的主要零件的装配方向、顺序和相互联系。(2).轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动,轴上零件除了有游动或空转的要求外,都必须进行轴向和周向定位,以保证其准确的工作位置。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。利用轴肩定位是最方便最可靠的方法,但采用轴肩就必然会使轴的直径加大,而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外,轴肩过多也不利于加工。因此,轴肩定位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h一般取为h=(0.070.1)d,d为与零件相配处轴的直径,单位mm。滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度,以便拆卸轴承,轴肩的高度可查手册中的轴承的安装尺寸。为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位,轴肩处的过度圆角半径必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径或倒角尺寸。套筒定位结构简单,定位可靠,轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹,因而不影响轴的疲劳强度,一般用于轴上两个两件之间的定位。如两个零件的间距较大时不宜采用套筒定位。轴端挡圈适用于固定轴端零件,可以承受较大的轴向力。轴端挡圈可采用单螺钉固定,为了防止轴端挡圈转动造成螺钉松脱,可加圆拄销锁定轴端挡圈,也可采用双螺钉加止动垫片防松等固定方法。圆螺母定位可承受大的轴向力,但轴上螺纹处有较大的应力集中,会降低轴的疲劳强度,所以一般用于固定轴端的零件,有双圆螺母和圆螺母与止动垫圈两种形式。当轴上两零件间距离较大不宜使用套筒定位时,也可以采用圆螺母定位。利用弹性挡圈、紧定螺钉及锁紧挡圈等进行轴向定位,只适用于零件上轴向力不大之处。紧定螺钉和锁紧挡圈常用于光轴上的零件的定位。此外,对于承受冲击载荷和同心度要求较高的轴端零件,也可采用圆锥面定位。周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的轴向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等,其中只用在传力不大之处。(3).各轴段直径和长度的确定零件在轴上的定位和装方案确定后,轴的形状便大体上确定。各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时,通常还不知道支反力的作用点,不能决定弯矩的大小与分布情况,因而还不能按轴所受的具体载荷及其引起的应力来确定轴的直径。但在进行轴的结构设计之前,通常已能求得轴所受的扭矩。因此,可按轴所受的扭矩初步估算轴所需直径。将初步估算的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径dmin,然后再按轴上零件的装配方案和定位要求,从dmin处起逐一确定各段轴的直径。在实际设计中,轴的直径也可凭设计者的经验取定,或参考同类机械用类比的方法确定。有配合要求的轴段,应尽量采用标准直径。安装标准件部位的轴径,应取为相应的标准值及所选配合的公差。为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便,并减少配合表面的镲伤,在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴作为过盈配合的零件易于装配,相配轴段的压入端应制出锥度;或在同一轴段的两个部位采用不同的尺寸公差。确定各轴段尺寸时,应尽可能使结构紧凑,同时还要保证零件所需要的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间的空隙来确定的。求出输出功率P3、转速n3和转矩T3 若皮带轮传动效率70%,则P3=P=15*0.7=10.5KW 就n3=300r/min于是T3=9550000P3/n3=950000*10.5/300 =334250N*m初步确定轴的最小直径由公式得dmin= 36.6,设计的轴各段直径均大于36.6mm,符合要求。正好与前面所选的调心磙子轴承,代号23226C/W33配合使用。皮带轮和飞轮与轴的周向定位均采用平键联接,滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合保证的。进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。对于仅仅(或主要)承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;对于只承受弯矩合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。根据同类产品的类比,轴的较核无问题,符合强度要求。偏心轴的偏心部分悬挂动颚,偏心轴的两端分别装有飞轮和三角皮带轮。胶轮除了起传动作用外,还兼起飞轮的作用。它们都具有较大的直径和惯量,其作用在于促进破碎机稳定运转,使动力负荷均匀。下面进行皮带轮的设计。1.带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁,常用的材料牌号为HT150或HT200;转速较 高是宜采用铸钢(或采用钢板冲压后焊接而成);小功率的可以采用铸铝的或塑料的。在这次设计中,联系所选用的电动机转速不高,所以主动带轮我选用铸铁为带轮材料,从动带轮速度比主动带轮还要低,所以从动带轮也选铸铁为材料。2.V带轮的设计要求设计V带时基本上要满足的要求有:质量小;结构工艺性好;无过大的铸造应力;质量分布均匀,转速高时要经过动平衡;轮槽工作面要精细(加工表面粗糙度一般应为3.2),以减少带的磨损;各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使载荷分布较为均匀等。3.带轮的设计计算已知电动机的型号Y180L-6,额定功率15KW,转速为970r/min,传动比为i=3.2,设计带轮如下:1. 确定计算功率PcaPca=KAP因为颚式破碎机的的载荷变动很大所以查表得KA=1.6,所以Pca=KAP=1.6*15=24KW2. 选取V带带型根据Pca和转速n1,查表确定选用普通V带C系列3. 确定带轮的直径查表知,为了满足输出扭距,所以先选主动带轮直径 dd1=250,根据公式dd2=idd1得dd2=idd1=3.2*250=800mm查表可查出从动带轮直径为800mm按公式v=dd1n1/60*1000验算带的速度V=dd1n1/60*1000=3.14*250*970/60*1000=12.7m/s35m/s带的速度适合。4. 确定V带的基准长度和传动中心距根据0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),得 0.7(250+800)a02(250+800) 735a02100,初步确定中心距a0=800mm。根据公式Ld=2a0+/2*(dd1+dd2)+(dd1-dd2)4a0得Ld=2a0+/2*(dd1+dd2)+(dd1-dd2)/4a0 =2*800+3.14/2(250+800)+(800-250)/4*800 =3298mm查表得,选取带的中心距为3200mm根据公式a=a0+(Ld-Ld)/2得a=a0+(Ld-Ld)/2 =800+(3200-3298)/2 =849mm5. 验算主动轮上的包角由公式1=180B-(dd2-dd1)*57.5B/a得1=180B-(dd2-dd1)*57.5-B/849 =180B-(800-250)*57.5B/849 =142.8B120B主动轮上的包角合适。6. 计算V带根数由公式z=Pca/(Po+Po)KaKl得由n1=970n/min、dd1=250mm、i=3.2,查表得Po=7.18,Po=0.83,Ka =0.91,Kl=0.90所以,z=Pca/(Po+Po)KaKl =24/(7.18+0.83)*0.91*0.90 =5.58应取C型V带6根。 7.计算预紧力Fo由公式知 Fo=500*Pca(2.5/ Ka-1)/vz+ qv查表得q=0.3kg/m,所以 Fo=500*Pca(2.5/ Ka-1)/vz+ qv =500*24*(2.5/0.91-1)/12.7*6+0.3 *12.7 =323.5N8. 计算作用在轴上的压轴力Fp 为了设计安装带轮的轴和轴承,必须确定带传动作用在轴上的力Fp。如果不考虑带的两边的拉力差,则压轴力可以近似地按带的两边预紧力Fo的合力来计算,即由公式Fp=2zFosin/2得Fp=2zFosin/2 =2*6*323.5* sin142.8B/2 =3679.2N 9. 带轮的结构设计带轮的结构设计,主要是根据带轮的基准直径选择结构形式;根据带轮的截型确定轮槽尺寸;带轮的其他结构可以参照经验公式计算。确定了带轮各部分的尺寸后,即可绘出零件图,并按工艺要求注出相应的技术要求等。铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式:实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。带轮的基准直径dd小于等与2.5d(d为轴的直径,单位为mm)时,可采用实心式;当dd小于等于300mm时,采用腹板式(当D1-d1大于100mm时,可采用孔板式);dd大于300mm时,可采用轮辐式。查表(GB/T11544-1997,GB/T13575.1-1992)得,C型带中的一些参数如下:bd=19.0 ,ha最小值为4.8,hf最小值为14.3, f最小值为17, e最小值为25,带轮宽150(以上数据单位均为mm),=36度。飞轮和从动三角带轮直径一样,为800mm,宽度150mm。材料选用铸铁HT200,主要起蓄能,平衡,稳定运转,均匀负荷的功能。带轮的选用样式如下图所示。 推力板是连接连杆、动颚和机架的中间连接构件,起着传递连杆作用力的作用。推力板工作时承受压力的作用,用铸铁铸成整体。推力板有一定角度的摆动,它与其它部件采用活铰连接。为了避免磨损,顶座、连杆和动颚的底部有沟槽,内部都镶嵌有容易更换的衬套,叫做推力板支座或支撑滑块。推力板支座用高锰钢制造。为了增加推力板的耐磨性,我在端头部分作冷硬处理。为了减少推力板和推力板支座的磨损,除了经常在其结合处注入润滑剂处,还要防止灰尘和细粒物料进入结合处,所以在结合处的上部应加装挡灰板。从动大带轮选择孔板式主动小带轮选择腹板式2.3.4拉紧装置拉紧装置由拉杆、弹簧及调节螺母等零件组成。拉杆的一端铰接在动颚底部的耳环上;另一端穿过机架壁的凸耳,用弹簧及螺母张紧。当连杆驱动动颚向前摆动时,动颚和推力板将产生惯性力矩而,连杆回程时,由于上述惯性力距的作用,使动颚不能及时回程摆动,有使推力板跌落的危险。因而要用拉紧机构使推力板与动颚、顶座之间经常保持紧密的接触。在动颚工作行程中,弹簧受到压缩在卸料行程中,弹簧伸张,拉杆借助弹簧张力来平衡动颚和推力板向前摆动时的惯性力,使动颚及时向反方向摆动。我选取的弹簧型号是GB/T208994。弹簧是一种弹性元件,它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。该主轴系统设计过程中,由于设计离合器和制动拨叉的需要,需选用一个圆柱螺旋弹簧在主轴滚压成型时把主轴系统顶到一固定位置和滚压头接触进行滚压成型。,由于硅锰弹簧钢中加入了硅,故可以显著提高弹性极限,并提高了回火稳定性,因而可以在更高的温度下回火,从而得到良好的力学性能,因此该弹簧选用硅锰弹簧钢制造的圆柱螺旋弹簧。2.3.5保险装置颚式破碎机的保险装置,是当颚腔内进入不能破碎物体时,使破碎机停止工作,从而保护了动颚、机架、偏心轴等大型贵重不见免受损坏。我设计的推力板用铸铁制造,推力板的最小断面尺寸是根据破碎机在超负荷时,能自行断裂而设计的。这样,当破碎机过载时,推理板折断,动颚即停止摆动。 2.3.6螺栓组连结的结构设计螺栓组连结结构设计的主要目的,在于合理确定联结结合面的几何形状和螺栓的布置形式,力求个螺栓和联结结合面受力均匀,便于加工装配。1 联结结合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状,如圆形,环形,矩形等。这样不但便于加工制造,而且便于对称的布置螺栓,使螺栓阻挡对称中心和联结结合的对称面的性心重合,从而保证联结结合面受力均匀。2 螺栓的布置各螺栓的受力合理。对于铰制空螺栓连接不要在平行于工作载和的方向上成排的布置八个以上的螺栓,以免在和分布过于不均。当螺栓连接承受玩具或转矩时,应是螺栓连接的位置适当靠近边缘,以减小螺栓的受力,如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷, 应采用销,套筒,键等抗剪零件承受轴向载荷,以减小螺栓的预紧力及结构尺寸。3
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