圓錐破碎機的畢業(yè)設(shè)計

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本科畢業(yè)論文 圓錐破碎機的設(shè)計 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 圓錐破碎機的設(shè)計 系 別 機械工程系 　 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù) 學生姓名 　 學 號 　年級 2011級 指導教師 　 二0一五 年 四 月 十四 日 41 圓錐破碎機的設(shè)計 專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化 學生: 指導老師: 摘 要 在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個行業(yè)在受到其他國家先進技術(shù)沖擊的同時，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機會也變的越來越多。圓錐破碎機行業(yè)通過行業(yè)展會、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實力和核心競爭力，縮小與發(fā)達國家之間的差距。 在新的市場需求的驅(qū)動下，礦山開采設(shè)備的更新和優(yōu)化升級更加迫切。國內(nèi)圓錐破碎機設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展大型環(huán)保節(jié)能的圓錐破碎機械設(shè)備，在綠色環(huán)?；V山開采的轉(zhuǎn)變中揮積極作用。一般生產(chǎn)大型圓錐破碎機設(shè)備的企業(yè)對設(shè)備環(huán)保指數(shù)上都有嚴格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時，都充分考慮到設(shè)備在運行中可能會出現(xiàn)的種種問題，從而減少設(shè)備因為振動或者操作不當而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。 國內(nèi)圓錐破碎機設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的低碳經(jīng)濟、綠色世界主題保持一致。加大圓錐破碎機設(shè)備新型節(jié)能綠色環(huán)保圓錐破碎機的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢，同時也迎合了國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。 破碎機的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各學科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前破碎機正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。 本文介紹了圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗該圓錐式破碎機的優(yōu)點是傳動鏈短、效率高、易加工、使用和維護都很方便，較適合在惡劣的環(huán)境下工作。 圓錐破碎機廣泛應(yīng)用于金屬礦山、冶金工業(yè)、化學工業(yè)、建筑工業(yè)、水泥工業(yè)及砂石行業(yè)等，適用于中、細碎普氏硬度f=5-16的各種礦山和巖石，如鐵礦石、有色金屬礦石、花崗巖、石灰?guī)r、石英巖、沙巖、鵝卵石等。它工作時，電機通過三角帶、傳動軸、傳動齒輪帶動偏心套旋轉(zhuǎn)，動錐在偏心套作用下做旋擺運動，使動錐和定錐時而靠近時而偏離。物料在破碎腔內(nèi)不斷受到擠壓、沖擊而破碎，破碎的物料經(jīng)篩選靠自重從下部排出。 關(guān)鍵詞：圓錐破碎機；中心距；彎曲疲勞強度；彎曲許用應(yīng)力 Abstract Under the global economic development environment,Chinas various industries in other countries by the advanced technology of impact at the same time.More and more enterprises with foreign brand communication opportunities will become Cone crusher industry through a variety of ways industry exhibition, scientific research cooperation A variety of approaches of scientific research cooperation Constantly improve their own strength and core competitiveness Shorten the gap with the developed countries. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. Key word: cone crusher centre-to-centre spacing endurance bending strength shear or transverse bending. 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1圓錐破碎機的發(fā)展概況.................................................................................................4 1.2圓錐破碎機的應(yīng)用........................................................................................................... 4 1.3各種圓錐破碎機的特點.................................................................................................4 1.4圓錐破碎機的發(fā)展方向.................................................................................................5 第二章 彈簧圓錐破碎機的總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計......................................................5 2.1圓錐破碎機的工作原理 ..5 2.2圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)和布置形式 5 2.2.1圓錐破碎機的結(jié)構(gòu).......................................................................................6 2.2.2圓錐破碎機的布置方式...............................................................................6 第三章 圓錐破碎機的設(shè)計計算....................................................................................7 3.1電動機的選擇及軸的計算.................................................................................8 3.1.1主電動機的選擇及傳動比的分配.............................................................9 3.1.1.1電動機的選擇.......................................................................................10 3.2傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算.................................................11 3.3傳動零件的設(shè)計計算........................................................................................12 3.3.1齒輪的計算..................................................................................................12 3.3.2齒輪的校核..................................................................................................13 3.3.3傳動軸的設(shè)計計算.....................................................................................14 3.4主軸的設(shè)計計算................................................................................................14 3.5偏心軸套與止推盤的設(shè)計...............................................................................15 3.6破碎錐的擺動次數(shù)............................................................................................15 3.7電動機功率.........................................................................................................15 3.7.1結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇與計算.................................................................................16 3.7.2分礦口與接礦漏斗.....................................................................................16 3.7.2給礦口與排礦口寬度.................................................................................17 3.7.3嚙角...........................................................................................................17 3.7.4偏心距和動錐擺動行程.............................................................................18 3.7.5破碎腔的平行碎礦區(qū).................................................................................18 第四章各主要零件強度的校核計算.......................................................................................38 4.1滾動軸承的校核及壽命計算............................................................................42 第五章圓錐破碎機的運動學與動力學............................................................................42 5.1圓錐破碎機的運動學........................................................................................33 5.2圓錐破碎機的動力學........................................................................................45 致謝 46 參考文獻 47 第一章 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 隨著社會的進步，原材料消耗不斷增加，導致富礦資源日益枯竭，礦石品位日趨貧化。以我國冶金礦山為例，鐵礦石平均品位31%、錳礦石品位22%。絕大多數(shù)的原礦需要破碎和選礦處理后才能成為爐料。破磨作業(yè)是選礦的龍頭，也是能耗、鋼耗的大戶。因此，節(jié)能、降耗是破磨設(shè)備研究的主題，“多碎少磨”是節(jié)能、降耗的重要措施，其關(guān)鍵問題是降低破碎產(chǎn)品的最終粒度。圓錐破碎機的生產(chǎn)效率高，排料粒度小而均勻，可將礦巖從350mm破碎到10mm以下的不同級別顆粒，可以滿足入磨粒度的需要，成為金屬礦山選礦廠的主要破碎設(shè)備。 破碎機的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各學科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前破碎機正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。 1.1 破碎機的發(fā)展狀況 我國從1953年開始生產(chǎn)側(cè)面排礦的旋回破碎機，于1958年自行設(shè)計制造中心排礦的500、700、900、1200旋回破碎機之后，為了適應(yīng)水泥行業(yè)的需要，1959 年又制造了700、1000、1200鱷式破碎機，并制造了500、700、900、1200、底部單缸液壓旋回破碎機。 為了滿足冶金工業(yè)發(fā)展需要，我國于1970年研制了大型旋回破碎機。也曾設(shè)計制造頂部單缸900液壓旋回破碎機，并裝有自動調(diào)整排料口與過鐵報警裝置，但在某礦使用不佳。經(jīng)過多年實踐摸索，于80年代研制1200/140輕型底部單缸液壓旋回破碎機，經(jīng)運轉(zhuǎn)實踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170底部單缸液壓旋回破碎機，其設(shè)計能力為1750th/，實際達到2508th/，是設(shè)計值的1.6倍，同時其排料中細顆粒含量較多，大于排料口尺寸的顆粒僅占17.4%。 目前機械式旋回破碎機將逐漸被液壓旋回破碎機所代替。圓錐破碎機是1953 年開始仿蘇2100和1“O彈簧圓錐破碎機而設(shè)計。1954年開始自行設(shè)計生產(chǎn)了1200 彈簧圓錐破碎機。1958年又設(shè)計制造了大型2200彈簧圓錐破碎機。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液壓圓錐破碎機的系列產(chǎn)品。后經(jīng)多年反復研制與實踐， 相繼克服了舊系統(tǒng)彈簧不足，零件強度低以及結(jié)構(gòu)上的某些缺點，現(xiàn)己批量生產(chǎn)的新系列彈簧破碎機有600，900，1200，1750，2200五個規(guī)格十四種腔型，底部單缸液壓圓錐破碎機有900，1200，1650，2200四個規(guī)格十二種型腔。 目前圓錐破碎機己達到系列化，規(guī)格化和標準化的程度，可以說產(chǎn)品齊全，使用可靠，深受國內(nèi)外用戶歡迎。特別是上海建設(shè)路橋機械設(shè)備有限公司是破碎機專營廠家，其破碎機質(zhì)量優(yōu)良馳名國內(nèi)外。總體上講，國產(chǎn)圓錐破碎機與世界先進國家同類型破碎機比較，在質(zhì)量和性能上還有差距。為趕超世界先進水平，近年沈陽重型機器廠引進美國諾得貝格(Nordberg)公司西蒙思S(ymons)旋盤式圓錐破碎機技術(shù)(Gyrdasiocrushesr)，并合作生產(chǎn)系列圓錐破碎機產(chǎn)品。此外，某選礦公司引進美國阿利斯卡爾默斯(Allis一Chalmer)s公司(以下簡稱AC公司)底部單缸液壓圓錐破碎機和旋盤式破碎機。某銅礦引進美國AC公司中細碎液壓圓錐破碎機。有的水電站采用48ni和66ni旋盤破碎機，用與人工造沙。600、900破碎機在某金礦使用 效果也很好。 1.2 圓錐破碎機的應(yīng)用 圓錐破碎機適用于冶金、建筑、筑路、化學及硅酸鹽行業(yè)中原料的破碎，根據(jù)破碎原理的不同和海量產(chǎn)品顆粒大小不同，又分為很多型號。破碎機廣泛運用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業(yè)等眾多部門。圓錐破碎機破碎比大、效率高、能耗低，產(chǎn)品粒度均勻，適合中碎和細碎各種礦石，巖石。 1.3 各種圓錐破碎機的特點 國內(nèi)外圓錐破碎機有許多類型，各型破碎機性能 都不一樣，同一種機型，不同的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品性能也會有所不同?，F(xiàn)就國內(nèi)已有的圓錐破碎機各機型與性能進行比較，從中可以看出哪種破碎機的性能更優(yōu)越，進而找出圓錐破碎機的發(fā)展方向。 由于西蒙斯破碎機的性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)的彈簧式圓錐破碎機，所以近年來國內(nèi)各破碎機制造廠紛紛開發(fā)這種破碎機，國產(chǎn)傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機越來越少。近年來，新制訂的彈簧圓錐破碎機國家標準(報批稿)與西蒙斯圓錐破碎機的參數(shù)基本相近，故傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機遲早會被淘汰。表1給出了諾得伯格公司的西蒙斯、旋盤式、G型單缸液壓圓錐破碎機和HP系列多缸液壓圓錐破碎機的主要性能指標。由表1數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)能力最高和能耗最低的是HP系列破碎機，產(chǎn)品粒度也是HP系列破碎機最好。 1.4圓錐破碎機發(fā)展方向 從前述的兩種圓錐破碎機發(fā)展歷程可知，HP系列圓錐破碎機，先是對破碎機內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化組合，第二階段是將“層壓破碎”用于圓錐破碎機，第三階段是完成了“高能層壓”圓錐破碎機；H1800系列圓錐破碎機，先是對老單缸機的改進、第二階段是提出了“高能”圓錐破碎機、第三階段進一步完善高能圓錐破碎機、第四階段完成了“高能層壓”圓錐破碎機。雖然兩種破碎機發(fā)展創(chuàng)新之路不同，但最終結(jié)果是一樣的，都研制成了高能層壓圓錐破碎機。他們的圓錐破碎機發(fā)展創(chuàng)新之路，對我們研制開發(fā)新型圓錐破碎機很有啟發(fā)。 圓錐破碎機發(fā)展方向就是借用HP多缸機的優(yōu)越性能和吸收單缸機結(jié)構(gòu) 簡單等優(yōu)點并把兩者的優(yōu)點集中到一種圓錐破碎機上。這樣，就會創(chuàng)新出一 種既具有多缸機性能優(yōu)越又有單缸機結(jié)構(gòu)簡單的新型圓錐破碎機，這就是走 引進、消化吸收，再創(chuàng)新的發(fā)展創(chuàng)新之路。 破碎機的研制首先是使它能夠借用層壓破碎原理達到選擇性破碎的目的。為此，圓錐破碎機創(chuàng)新的基本點是，采用優(yōu)化腔型，大底錐角、大擺程、高擺 頻，對破碎機內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化組合再輸入高能量。 綜合分析結(jié)果，在上述創(chuàng)新基點和創(chuàng)新途徑的基礎(chǔ)上我們找到了圓錐破 碎機創(chuàng)新之路并設(shè)計出了這種獨特的圓錐破碎機。所謂獨就是我們獨家所有，有所謂特就是特點，這種破碎機集中了HP系列和H1800系列圓錐破碎機的 優(yōu)點，取長補短，并克服了它們各自的缺點。目前，浙江雙金機械集團有限 公司正在研制這種破碎機。 第二章圓錐破碎機的總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1圓錐破碎機的工作原理 工作時，電動機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動軸和圓錐部在偏心套的迫動下繞一固定作旋擺運動，從而使圓錐破碎機的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過破碎腔或因某種原因機器超載時，彈簧保險系統(tǒng)實現(xiàn)保險，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動復位，機器恢復正常工作。 2.2圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)和布置形式 2.2.1圓錐破碎機的結(jié)構(gòu) 圓錐破碎機的組成部分主要有機架部分；傳動軸部分；偏心軸套部分； 球面軸承部分；動錐部分；調(diào)整環(huán)部分。 2.2.2布置方式 電動機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動軸和圓錐部在偏心套的迫動下繞一固定作旋擺運動，從而使圓錐破碎機的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過破碎腔或因某種原因機器超載時，彈簧保險系統(tǒng)實現(xiàn)保險，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動復位，機器恢復正常工作。 第3章 圓錐破碎機的設(shè)計計算 3.1主電動機的選擇及傳動比的分配 3.1.1電動機的選擇 根據(jù)工作要求及工作條件，選用破碎機專用電動機，又根據(jù)工況選擇YZR280M-10型電動機，額定功率P0=55kw,同步轉(zhuǎn)速n0=556r/min. 3.1.2傳動比的分配 根據(jù)PYB900標準圓錐破碎機的實際工作的空偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)nw=335r/min,得： （3.1） 3.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算 0軸（電動機軸）： KW （3.2） r/min （3.3） =Nmm （3.4） 1軸（小齒輪軸）： KW （3.5） r/min （3.6） =Nmm （3.7） 2軸（筒體） KW （3.8） r/min （3.9） =Nmm （3.10） 3.3傳動零件的設(shè)計計算 3.3.1齒輪的計算 1初步計算 （1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級。 （2）節(jié)錐角的計算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 3.3.2齒輪的校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強度 （1）接觸應(yīng)力的計算 由文獻[4]表可知，齒面接觸應(yīng)力計算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 計算載荷系數(shù) 電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻[4]表可知，； ② 由文獻[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 計算得， MPa （1） 接觸疲勞強度的許用應(yīng)力 由文獻[4] 表可知，許用接觸應(yīng)力計算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻[1，10-13]可知，計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤滑油膜影響系數(shù)， 計算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強度 （1）齒根應(yīng)力的計算 由文獻[4]表可知，彎曲應(yīng)力計算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 由文獻[1]表可知， ， ② 由文獻[1]表可知， ， 計算得， MPa （2）彎曲強度的齒根許用應(yīng)力 由文獻[4]表可知，齒根許用應(yīng)力計算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①彎曲疲勞極限MPa ③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ④ 彎曲強度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 3.3.3傳動軸的設(shè)計計算 （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32） 根據(jù)工作條件，取mm （2）傳動軸受力分析 N （3.33） N （3.34） N （3.35） 圖4.1 傳動軸的受力簡圖 （3）繪制傳動軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力 ①垂直面支反力： 由，得： （3.36） 由，得： N （3.37） ②水平面支反力： 由，得： （3.38） N 由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖： ①垂直面彎矩圖： C點 Nmm （3.40） ②水平面彎矩圖： C點 Nmm （3.41） ③合成彎矩圖： C點 Nmm （3.42） （5）作轉(zhuǎn)矩T圖： Nmm （6）校核軸的強度： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻[1，15-5]可知，取，軸的計算應(yīng)力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[1]表可知，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強度 ①判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 由文獻[1] 附表可知，用插入法求出 ， 軸按精車加工，由文獻[1] 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻[1] ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻[1]附表查取。因，， ， 又由文獻[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻[1，附]為 （3.53） 由文獻[1]附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為 由文獻[1]附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強度是足夠的。 3.4主軸的設(shè)計計算 主軸是圓錐破碎機的最關(guān)鍵零件，對于保證破碎機正常運轉(zhuǎn)和提高破碎機能力有著重要的意義。 主軸設(shè)計首先是確定它的受力情況。破碎機工作時，由于制造、安裝、檢修等原因，常會出現(xiàn)主軸壓在錐襯套下口的情況。我們就按主軸處于最不利的這種情況，作為主軸受力狀態(tài)，并且按承受最大破碎力和正常破碎力F兩種集中載荷（圖4.9）計算主軸的強度。 取動錐為分離體，用圖解可以求得和對O點的力矩 （3.54） （3.55） 將和分解到動錐平面和垂直于進動平面的力矩 （3.56） （3.57） （3.58） （3.59） 式中 —偏心套給主軸的反力與進動平面的夾角，一般=15~25。 圖4.9 主軸受力分解圖 圖4.10 主軸受力分解圖 此外，動錐在進動平面內(nèi)還作用著旋回力矩和重力矩，故 （3.60） （3.61） （3.62） （3.63） 所以，動錐上各力對O點的總力矩為： 和被偏心軸套給主軸下端的實際反力和對O點的力矩所平衡，所以： （3.64） （3.65） 已知或后，把動錐的主軸看成懸臂梁，則其危險斷面上的彎曲應(yīng)力為 （3.66） （3.67） 對于強度限為50~65MPa的優(yōu)質(zhì)鋼，=100~120MPa；=200~240MPa。 利用上述方法，可以求得主軸危險斷面b—b的直徑。然后，根據(jù)破碎機的進動角、錐襯套的結(jié)構(gòu)尺寸大小以及主軸與錐襯套上下口間隙，便可決定主軸下端直徑的值。主軸上部與動錐內(nèi)孔相配合部位的軸向的尺寸，可按設(shè)計確定的破碎腔椎體部分尺寸并參考實際資料確定。主軸與椎體內(nèi)孔相配合部位的直徑，可參考實際資料確定。 動錐體內(nèi)孔與主軸采用過盈配合，早期生產(chǎn)的破碎機采用H7/V6，由于兩配合面松動現(xiàn)象時有發(fā)生，以及這種配合產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，斷軸的現(xiàn)象時有發(fā)生，故后期生產(chǎn)的破碎機椎體與主軸采用H7/S6配合，效果較好。 設(shè)計主軸時，應(yīng)特別注意：適當加大不同直徑交界面的圓角；保證所必須的制造精度和表面粗糙度，盡量減少應(yīng)力集中；若條件允許，在椎體球面與主軸配合部位兩側(cè)增加卸載槽。 3.5偏心軸套與止推盤的設(shè)計 由最大破碎力產(chǎn)生的最大力矩，應(yīng)被偏心軸套上的支反力對O點的力矩所平衡，則 （3.68） 式中 —作用線到球面中線O點的力臂。 破碎機大錐齒輪是固裝在偏心軸套的頭部，兩者為同一中心線。當破碎機工作時，由于大錐齒輪與偏心軸套不是繞它本身中心線旋轉(zhuǎn)，是以直襯套間隙之半為半徑繞破碎機中性線作圓周運動，所以破碎了一對齒輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生附加的沖擊振動和附加的滑動磨損，致使齒輪壽命縮短，甚至打牙齒。 對此問題作如下分析，若能使大錐齒輪繞固定中心線旋轉(zhuǎn)，可消除由于大錐齒輪這種特殊的運動狀態(tài)帶來的上述問題，因此，可使大錐齒輪中心孔與偏心軸套中心線偏離一個距離，即使大錐齒輪內(nèi)孔中心線與機架（直襯套）中心線相重合。這樣，大錐齒輪不論在破碎機有載時還是無載時，它都是繞著破碎機固定中心線旋轉(zhuǎn)。所以，這樣改后的一對錐齒輪傳動，基本上保證了一對齒輪正確的嚙合條件，從而消除了所產(chǎn)生的附加沖擊振動和附加滑動磨損。 具體可以改變大錐齒輪內(nèi)孔中心位置，也可以改變與大錐齒輪內(nèi)孔相配合部位偏心軸套的中心位置。 鑄鐵偏心軸套本身結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)已有實際資料確定。 偏心軸套支撐在止推軸承上，止推軸承有兩種：一種是平面滾動軸承，一種是平面滑動軸承。后者是止推盤組成，其中有用兩塊盤的，有用三塊盤的，也有用四塊盤的。上盤主動，最下盤是固定的，中間盤是浮動的。由于兩塊盤相對運動速度較大，磨損快，其中浮動盤的相對速度較低，磨損較輕。但盤數(shù)太多，結(jié)構(gòu)復雜而且累積較大，為了調(diào)整齒輪間隙，常在最下盤下面加數(shù)片較薄的墊片，而且現(xiàn)場都用沒經(jīng)加工的鐵皮墊片，這樣，累積誤差較大，使偏心軸套產(chǎn)生歪斜，導致破碎機事故發(fā)生。因此，設(shè)計止推盤時，就該同時設(shè)計不同厚度的調(diào)整墊片，當然這些墊片都應(yīng)經(jīng)過切削加工的，這樣給用戶帶來方便。 已知本圓錐破碎機直襯套內(nèi)徑d=690mm、直襯套高度為880mm、承壓面積 S=5795cm。按正常平均壓力2MPa計算，可求得直襯套與錐襯套的正壓力為 N。 當偏心套轉(zhuǎn)速為200r/min時，可求得單位壓力P=1.17MPa；pV=8.45MPam/s。當潤滑條件較好時，其pV值為8~12MPam/s，在條件允許范圍內(nèi)。 3.6破碎錐的擺動次數(shù) 圓錐破碎機破碎錐的傾角較小，在破碎錐下部還有不同長度的平行破碎區(qū)，所以破碎了的礦石幾乎沒有可能自由落下，多半靠礦石自重沿破碎錐斜面而排出，因此，圓錐破碎機破碎錐的擺動次數(shù)是根據(jù)它的排礦特點來進行計算的。 圖3.3 礦石在破碎錐上所受的力 圖3.3表示已破碎的礦石從平行碎礦區(qū)的始點滑到末點時所受的力：礦石重力分力Gsin、摩擦力cos和離心慣性力P。但是，慣性力P隨時間而改變自己的方向，在破碎錐擺動一次的時間內(nèi)，它對礦石下滑的影響平均為零，因此可以不考慮。 由圖3.3 知礦石沿破碎錐平行破礦區(qū)下滑時產(chǎn)生的加速度按下式確定： （3.9） 所以 式中 f—礦石與破碎錐表面的摩擦系數(shù)，一般f=0.25~0.35； g—重力加速度，g=9.8m/s。 假設(shè)礦石以等加速度在破碎錐擺動一次時間t秒內(nèi)滑過平行碎礦區(qū)長度l厘米，故 l=1/2at=1/2g(sin-fcos)（60/n） （3.69） 則n=1330次/分 公式系指標準型原汁破碎機而言。上述理論計算公式根據(jù)全部礦石都按自由下滑的條件來考慮，事實上必須有一部分礦石呈現(xiàn)跳躍式運動，不能保證礦石在平行區(qū)內(nèi)受1~2次破碎，可能造成產(chǎn)品粒度過大。因此，適當?shù)靥岣甙瓷鲜龉接嬎愕膱A錐破碎機的轉(zhuǎn)速（可提高10%），既可以增大礦石在破碎腔內(nèi)特別是在平行區(qū)內(nèi)的受沖擊次數(shù)，使合格產(chǎn)品粒度增多，破碎機本身產(chǎn)量增加，同時，還可以減少閉路碎礦作業(yè)中的礦石循環(huán)量和對篩面的磨損，而且有利于提高下段破碎或磨損設(shè)備的產(chǎn)量。但是轉(zhuǎn)速也不能過高，以免過分增加破碎礦石時的離心力，反而影響礦石下滑速度，影響排礦和產(chǎn)量。 圓錐破碎機實際擺動次數(shù)可以用經(jīng)驗公式計算 次/分 （3.70） 式中 D—破碎錐底部直徑，米； 取3.14； 所以 n=1000/3.14=335次/分 3.7電動機功率 根據(jù)最大破碎力所產(chǎn)生的阻力矩，來計算破碎機安裝功率的理論公式，不僅誤差大也不盡合理。但根據(jù)實際資料，可以經(jīng)研究總結(jié)出來經(jīng)驗公式。 （3.71） 式中 D—動錐直徑（m）； —修正系數(shù)，動錐直徑小于1650mm時，取=1.4；所以 P=500.91.4=56.7KW 表3.1 破碎機電動機實際功率與安裝功率比較 破碎機規(guī)格 600 900 1200 1650 1750 2100 2200 電動機實際功率 28 55 110 130 155 210 260/280 電動機計算功率 25.2 56 108 136 153 220 268 從表中數(shù)據(jù)對比可知，電動機實際功率與計算功率值相近。所以初步計算電動機功率時可以采用。 3.7.1 分礦口與接礦漏斗 礦石從晃動的分礦盤落下時，不允許礦石直接落下給礦口中，而使其落到接礦漏斗上。分礦盤的高度，從它的頂面到動錐球面中心中心的距離一般為400～650mm。 對于中碎機，分礦盤與定錐形成的空間不應(yīng)影響礦石進入給礦口，更不能產(chǎn)生大塊礦石楔在此空間的現(xiàn)象。 接礦漏斗的錐角應(yīng)按下述要求確定：應(yīng)使落到接礦漏斗斜面上的礦石，能沿斜面順利的滑到動錐上部的襯板上，其下滑的速度足夠使其越過張開的給礦口，然后調(diào)轉(zhuǎn)方向緩慢地滑向給礦口。 3.7.2 給礦口與排礦口寬度 圓錐破碎機給礦口的寬度B，用動錐接近定錐時兩錐體的上端距離表示。排礦口的寬度b，用動錐靠近定錐時兩錐體下端的距離表示。B和b選擇與給礦和排礦粒度有關(guān)，一般情況下，B=（1.2～1.5）Dmax。給礦粒度Dmax根據(jù)選礦流程決定。排礦口寬度b取決于所要求的產(chǎn)品粒度。對于每一種破碎機，b值都有一定范圍，以供破碎各種硬度礦石的需要。 PYB900標準彈簧圓錐破碎機的最大給礦度初選115mm，即最大給礦口寬度B初選 128～173mm。 對于不同硬度的礦石，其排礦的過大顆粒系數(shù)K=dmax/b(dmax是產(chǎn)品的最大顆粒度，b是排礦口寬度)不同。對于中碎機來說，破碎硬礦石時K=2.8～3.0、中硬礦石K=2～2.2、軟礦石K=1.6。因此設(shè)計與使用中碎機時，決定排礦口寬度，就必須考慮產(chǎn)品中過大顆粒對細碎機給礦粒度的影響，這主要是中碎機一般不設(shè)檢查篩分。由于細碎機一般都有檢查篩分裝置，它的排礦口寬度平常就應(yīng)該等于所要求的產(chǎn)品粒度，而不必考慮產(chǎn)品的過大顆粒影響。 圖3.1 圓錐破碎機的嚙角和平行帶 3.7.3 嚙角 圓錐破碎機的嚙角和平行帶示意圖如圖3.1 ： 圓錐破碎機的嚙角需滿足下列要求： （3.1） 式中、—破碎機與固定錐的錐面傾斜角。 —破碎錐軸線與機器中心線的夾角一般為=2。 —礦石與襯板間的摩擦角。 設(shè)計時，通常取=21~23。中碎用圓錐破碎機取=40~45；在不斷增加結(jié)構(gòu)尺寸的情況下，盡量增大，這樣可以提高機器的生產(chǎn)率。本設(shè)計中采用 =42 =56 =21 3.7.4 偏心距和動錐擺動行程 偏心距也叫偏心半徑，并用e表示。偏心距的大小，從球面中心O點（固定點）到各個不同水平面都不同，一般所謂偏心距指排礦口平面內(nèi)的動錐軸線距離，動錐轉(zhuǎn)一周，整個擺動距離為2e。 偏心距的大小，以滿足動錐在給礦口的行程能足夠壓碎礦石為原則。國產(chǎn)中碎機偏心距大小不一。細碎機給礦塊比中碎機小許多，若適當減小偏心距，也能滿足壓碎礦石的要求。這樣，產(chǎn)品中小于排礦口尺寸的物料含量會增加。所以生產(chǎn)和制造單位可將偏心套錐孔的偏心量制成可調(diào)節(jié)的，這樣可根據(jù)礦石物理性質(zhì)和礦塊尺寸的不同來調(diào)整合適的偏心距。 偏心度的大小是由偏心距和球面中心點到偏心距平面的距離決定的。本設(shè)計的PYB900彈簧圓錐破碎機的=2。 破碎錐的擺動行程s（排礦口平面內(nèi)的破碎錐軸線的擺動行程）由圖3.2所示的幾何關(guān)系計算的： s=2r=2Htan （3.2） 式中r——破碎錐軸線在排礦口平面內(nèi)的偏向距； H——破碎錐下邊緣到球面中心O點的高度。 PYB900擺動行程為39mm，由此得出：