1741_復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計(jì)

1741_復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計(jì),復(fù)擺,破碎,設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1一．概述破碎機(jī)械是對(duì)固體物料施加機(jī)械力，克服物料的內(nèi)聚力，使之碎裂成小塊物料的設(shè)備。破碎機(jī)械所施加的機(jī)械力，可以是擠壓力、劈裂力、彎曲力、剪切力、沖擊力等，在一般機(jī)械中大多是兩種或兩種以上機(jī)械力的綜合。對(duì)于堅(jiān)硬的物料，適宜采用產(chǎn)生彎曲和劈裂作用的破碎機(jī)械；對(duì)于脆性和塑性的物料，適宜采用產(chǎn)生沖擊和劈裂作用的機(jī)械；對(duì)于粘性和韌性的物料，適宜采用產(chǎn)生擠壓和碾磨作用的機(jī)械。在礦山工程和建設(shè)上，破碎機(jī)械多用來(lái)破碎爆破開(kāi)采所得的天然石料，使這成為規(guī)定尺寸的礦石或碎石。在硅酸鹽工業(yè)中，固體原料、燃料和半成品需要經(jīng)過(guò)各種破碎加工，使其粒度達(dá)到各道工序所要求的以便進(jìn)一步加工操作。通常的破碎過(guò)程，有粗碎、中碎、細(xì)碎三種，其入料粒度和出料粒度，如表一所示。所采用的破碎機(jī)械相應(yīng)地有粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)三種。表一 物料粗碎、中碎、細(xì)碎的劃分（mm）類別 入料粒度 出料粒度粗碎中碎細(xì)碎300～ 900100～ 35050 ～ 100100～ 35020～ 1005～ 15制備水泥、石灰時(shí)、細(xì)碎后的物料，還需進(jìn)一步粉磨成粉末。按照粉磨程度，可分為粗磨、細(xì)磨、超細(xì)磨三種。所采用的粉磨機(jī)相應(yīng)地有粗磨機(jī)、細(xì)磨機(jī)、超細(xì)磨機(jī)三種。在加工過(guò)程中，破碎機(jī)的效率要比粉磨機(jī)高得多，先破碎再粉磨，能顯著地提高加工效率，也降低電能消耗。工業(yè)上常用物料破碎前的平均粒度 D 刁民破碎后的平均粒度 d 之比來(lái)衡量破碎過(guò)程中物料尺寸變化情況，比值 i 稱為破碎比（即平均破碎比）Di?為了簡(jiǎn)易地表示物料破碎程度和各種破碎機(jī)的方根性能，也可用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比來(lái)作為破碎比，稱為公稱破碎比。在實(shí)際破碎加工時(shí)，裝入破碎機(jī)的最大物料尺寸，一般總是小于容許的最大限度進(jìn)料口尺寸，所以，平均破碎比只相當(dāng)于公稱破碎比的 0.7～ 0.9。每個(gè)破碎機(jī)的破碎比有一定限度，破碎機(jī)械的破碎比一般是 i=3～ 30。如果物南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2料破碎的加工要求超過(guò)一種破碎機(jī)的破碎比，則必須采用兩臺(tái)或多臺(tái)破碎機(jī)械串連加工，稱為多級(jí)破碎 。多級(jí)破碎時(shí)，原料尺寸與最終成品尺寸之比，稱總破碎比，ni如果各級(jí)破碎的破碎比各是 ， ，…… 。則總破碎比是1i2ni……10?2由于破碎機(jī)構(gòu)造和作用的不同，實(shí)際選用時(shí)，還應(yīng)根據(jù)具體情況考慮下列因素；1.物料的物理性質(zhì)，如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大給料尺寸等；2.成品的總生產(chǎn)量和級(jí)配要求、據(jù)以選擇破碎機(jī)類型和生產(chǎn)能力；3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，做到既合乎質(zhì)量、數(shù)量的要求、操作方便、工作可靠，又最大限度節(jié)省費(fèi)用。二．物料破碎及其意義2．1 物料破碎及其意義 從礦山開(kāi)采出來(lái)的礦石稱為原礦。原礦是由礦物與脈石組成的，露天礦井開(kāi)采出來(lái)的原礦其最大粒度一般在 200～ 1300mm 之間，地下礦開(kāi)采出來(lái)的原礦最大粒度一般在 200～ 600mm 之間，這些原礦不能直接在工業(yè)中應(yīng)用，必須經(jīng)過(guò)破碎和磨礦作業(yè)，使其粒度達(dá)到規(guī)定的要求、破碎是指將塊狀礦石變成粒度大于 1～ 5mm 產(chǎn)品的作業(yè)，小于 1mm 粒度的產(chǎn)品是通過(guò)磨碎作業(yè)完成的。2．1．1 破碎的目的（1）制備工業(yè)用碎石大塊石料經(jīng)破碎篩分后，可得到各種不同要求粒度的碎石。這些碎石可制備成混凝土。它們?cè)诮ㄖ?、水電等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。鐵路路基建造中也需要大量的碎石。（2）使礦石中的有用礦物分離礦石有單金屬和多金屬，而且原礦多為品位較低的礦石。將原礦破碎后，可以使有用金屬與礦石中的脈石和有害雜質(zhì)分離，作為選礦的原料，除去雜質(zhì)而得到高品位的精礦（3）磨礦提供原料磨礦工藝所需粒度大于 1～ 5mm 的原料，是由破碎產(chǎn)品提供的。例如在煉焦廠、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3燒結(jié)廠、制團(tuán)廠、粉末冶金、水泥等部門(mén)中，都是由破碎工藝提供原料，再通過(guò)磨碎使產(chǎn)品達(dá)到要求的粒度和粉末狀態(tài)。2．1．2 破碎工藝最終破碎粒度是根據(jù)產(chǎn)品的用途確定的。需要進(jìn)行磨礦作業(yè)的礦石，應(yīng)考慮到破碎與磨礦總成本較低來(lái)確定破碎產(chǎn)品的粒度。一般較適宜的粒度為 10～ 25mm。把原礦粒度與破碎產(chǎn)品的粒度的比，稱為總破碎比，若露天礦開(kāi)采出來(lái)的原礦粒度為200～ 1300mm 則破碎作業(yè)的總破碎比的范圍為：130maxinax ??dDi 825iini一臺(tái)破碎機(jī)只能在一定限度的破碎比下才有合理的結(jié)構(gòu)，才能最有效地工作，因此使一臺(tái)破碎機(jī)達(dá)到這樣的破碎比是很有困難的。各種破碎機(jī)的破碎比范圍見(jiàn)表二。可見(jiàn)，要把原礦破碎到需要的粒度，必須將若干臺(tái)破碎機(jī)串連進(jìn)行分段破碎?？偲扑楸鹊扔诟鞫纹扑楸鹊某朔e、為了發(fā)揮串聯(lián)破碎機(jī)的破碎能力，不使小塊礦石進(jìn)入破碎機(jī)反復(fù)進(jìn)行破碎，因此將破碎與篩分有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成合理的破碎工藝流程。表二 各類破碎機(jī)的破碎比破碎機(jī)型式 流程類型 破碎機(jī)范圍顎式破碎機(jī)和旋回破碎機(jī) 開(kāi)路 3～5標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī) 開(kāi)路 3～5標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)（中型） 閉路 4～8短圓錐破碎機(jī) 開(kāi)路 3～6短圓錐破碎機(jī) 閉路 4～8圖 2-1 為一段破碎機(jī)機(jī)流程圖，原礦經(jīng)固定篩 1 篩分后，篩上大塊物料進(jìn)入顎式破碎機(jī) 2，篩下物顎式破碎機(jī) 2 的產(chǎn)品一起經(jīng)振動(dòng)篩 3 篩分；篩上物經(jīng)圓錐破碎機(jī) 4 破碎，篩下物和圓錐破碎機(jī) 4 的產(chǎn)品一起經(jīng)振動(dòng) 5 篩分；篩下物作為磨機(jī) 8 的原料，落入礦倉(cāng) 7，篩上稱進(jìn)入圓錐破碎機(jī) 6 破碎，破碎機(jī) 6 與振動(dòng)篩 5 構(gòu)成封閉系統(tǒng)進(jìn)反復(fù)破碎、篩分，該系統(tǒng)稱為封閉破碎系統(tǒng)。顎式破碎機(jī) 2 和圓錐破碎機(jī) 4的產(chǎn)品，均經(jīng)篩分后進(jìn)入下一流程，故稱開(kāi)路破碎。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4圖 2-1 破碎流程圖1—固定篩 2--顎式破碎機(jī) 3、5—振動(dòng)篩 4、6--圓錐破碎機(jī) 7—礦倉(cāng) 8-磨機(jī)2．2 破碎物料的性能及破碎比2.2.1 粒度及其表示方法礦塊的大小稱為粒度，由于礦塊形狀一般是不規(guī)則的，需要用幾個(gè)尺寸計(jì)算出的尺寸參數(shù)來(lái)表示礦塊的大小。1.平均直徑 d礦塊的平均直徑用單個(gè)礦塊的長(zhǎng)、寬、厚平均值表示。d= (2-1)(L+bh)3式中 L---礦塊的長(zhǎng)度（mm）b---礦塊的寬度（mm）h---礦塊的厚度（mm）式用長(zhǎng)、寬的平均值表示：d= （2-2）??L+b2平均直徑一般是用來(lái)計(jì)算給礦和排礦單個(gè)礦塊的尺寸以確定破碎比。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文52.等值直徑 deq礦塊的粒度很小時(shí)可用等值直徑來(lái)表示。等值直徑是將細(xì)料物料顆粒作為球體來(lái)計(jì)算的。deq== =1.24 （2-3）36?V3?m式中 m---礦料質(zhì)量（kg）----礦物密度 kg/m?V---- 礦料的體積(m 3)；3.粒級(jí)平均直徑 d對(duì)于由不同粒度混合組成的礦粒群，通過(guò)用篩分方法來(lái)確定礦粒群的平均直徑，例如上層篩孔尺寸為 d1，下層篩孔尺寸為 d2，通過(guò)上層而留在下層篩上的物料，其粒度既不能用 d1也不能用 d2表示。當(dāng)粒級(jí)的粒度范圍很窄，上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過(guò) =1.414 時(shí)，可用粒度平均直徑表示，即2d=(d1+d2)/2 (2-4)否則用 d1～ d2表示粒級(jí)。2.2.2 破碎產(chǎn)品的粒級(jí)特性破碎產(chǎn)品都是由粒度不同的各種礦石礦粒所組成，為了鑒定破碎產(chǎn)品的質(zhì)量和破碎機(jī)的破碎效果，必須確定它們的粒度組成和粒度特性曲線，確定混合物的粒度組成，通常采用篩分公檢法（簡(jiǎn)稱篩析） 。篩析一般采用標(biāo)準(zhǔn)篩，篩面使用正方形篩孔的篩網(wǎng)。我國(guó)通常采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩，其篩孔大小用網(wǎng)目表示，它指一英寸長(zhǎng)度（一英寸等于 25.4mm）內(nèi)所具有的篩孔數(shù)目。這種篩子是以 200 目作為基本篩（ =1.414）和補(bǔ)充篩比（ =1.189）,篩242孔的尺寸可根據(jù)篩比計(jì)算。例如，基本篩的上一基本篩為 150 目篩子的篩孔尺寸，可用基本篩的篩孔乘以基本篩為 0.074 =0.105mm。若計(jì)算兩篩之間的補(bǔ)充篩孔?尺寸，則用基本篩的篩孔尺寸乘以補(bǔ)充篩比得到。即 0.074 =0.088mm.?42我國(guó)尚無(wú)用于破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度分析標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，各廠家廠家使用的篩孔形狀（方孔或圓孔）及序列也不盡相同。如果參照泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩關(guān)于基本篩比的規(guī)定來(lái)確定篩孔序列，即各篩間的篩比天有不大于 ，就可以將上、下兩篩間的產(chǎn)品粒度，2用粒度平均直徑表示這對(duì)于分析粒級(jí)特性顯然是很方便的。因此推薦表三的粒級(jí)序南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6列供參考。表三 各破碎機(jī)產(chǎn)品的篩析篩的粒級(jí)序列型號(hào)PE-150X250PE-250X400PE-400X600PE-500X750PE-600X900PE-750X1060PE-900X12000-3 0-3 0-10 0-10 0-20 0-20 0-303-5 3-5 10-14 10-14 20-28 20-28 30-425-7 5-7 14-20 14-20 28-40 28-40 42-607-10 7-10 20-28 20-28 40-57 40-57 60-8510-14 10-14 28-40 28-40 57-80 57-80 85-12014-20 14-20 40-57 40-57 80-115 80-115 120-17020-28 20-28 57-80 57-80 115-163 115-160 >170>28 28-40 80-110 80-110 >163 >16340-55 >110 110-155粒度系列>55 >155注：篩孔最大尺寸以其殘留景不超過(guò) 5%來(lái)確定根據(jù)篩分結(jié)果，可以對(duì)產(chǎn)品（或原礦）的粒度特性進(jìn)行分析。粒度特性用粒度特性曲線來(lái)表示，縱坐標(biāo)表示套篩中各篩的篩上物料質(zhì)量的累積百分?jǐn)?shù)（簡(jiǎn)稱篩上量累積產(chǎn)率%） ，橫坐標(biāo)或有篩孔尺寸與最大之比，或用篩孔尺寸與排礦口之比（%）表示。圖 2-2a 所示為物料粒級(jí)特性曲線，任意兩縱坐標(biāo)之差，就表示在橫軸上相應(yīng)兩點(diǎn)間物料粒級(jí)的產(chǎn)率。由圖可知，難碎性礦石的粒級(jí)曲線運(yùn)動(dòng)呈凸形，這表明礦石的粗級(jí)物料占多數(shù)。中等可碎性礦石的粒級(jí)曲線 2 近似直線。這表明各種粒級(jí)所占的產(chǎn)率大致相等。易碎性礦石的粒級(jí)曲線 3 呈凹形，這表明礦石中的中等粒度的物料占多數(shù)。該粒級(jí)曲線可以分析比較各種礦石破碎的難易程度。由于橫坐標(biāo)比值不能反映產(chǎn)品絕對(duì)尺寸的粒級(jí)分布情況，因此在檢查同型號(hào)不同破碎機(jī)的破碎效果并強(qiáng)調(diào)可比性時(shí)，只有篩孔最大尺寸及破碎物料相同時(shí)才有比較價(jià)值。當(dāng)破碎機(jī)性能差別較大時(shí)，按篩子上殘留量不大于 5%所確定的篩孔最大尺寸也不相同。因此用該曲線來(lái)分析破碎機(jī)的破碎效果并不方便。圖 2-2b 的橫坐標(biāo)表示篩孔尺寸與排礦石之比。當(dāng)同型號(hào)各個(gè)破碎機(jī)的排礦口尺南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7寸破碎物料相同時(shí)，該粒級(jí)特性曲線可以檢查破碎機(jī)的破碎效果。圖 2-2a 篩孔尺寸與最大粒之比圖 2-2b 物料尺寸排礦口之比1— 難碎性礦石 2— 中等可碎性礦石3—易碎性礦石 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文82.2.3 礦石的破碎及力學(xué)性能機(jī)械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊。若礦石是脆性材料，它在很小的變形下就會(huì)發(fā)生破裂、機(jī)械破碎礦石有以下幾種方法：1.壓碎 將礦石置于兩個(gè)破碎表面之間，施加壓力后礦石因壓力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度限而破碎（圖 2-3a） 。2.劈裂 用一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，礦石沿壓力作用線方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉應(yīng)力達(dá)到礦石的抗拉強(qiáng)度限 （圖 2-3b） 。3.折斷 用兩個(gè)帶有多個(gè)尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，礦石就像受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn)梁。當(dāng)?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到彎曲強(qiáng)度限時(shí)礦石被折斷 （圖 2-3c） 。圖 2-3 礦石的破碎和破碎方法（a） 壓碎 （b） 劈裂 （c）折斷 （d） 磨碎 （e）沖擊破碎4.磨碎 礦石與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間受一定壓力和剪切力時(shí)，礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度時(shí)，礦石即被粉碎（圖 2-3d）5.沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機(jī)件的沖擊力作用而破碎（圖 2-3d） 。由于破碎力是瞬間作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但錘頭磨損嚴(yán)重。實(shí)際上任何一種破碎機(jī)都不是以某一種形式進(jìn)行破碎的，一般都是兩種和兩種以上的形式聯(lián)合進(jìn)行破碎。由于顎式破碎機(jī)的破碎工作表面是兩塊相互交錯(cuò)布置的齒形襯板，因此其破碎作業(yè)兼有前四種破碎形式，當(dāng)破碎機(jī)兩工作面沿表面方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移加大而加強(qiáng)磨碎作業(yè)時(shí)，由于磨碎的效率低、能量消耗大、機(jī)件磨損嚴(yán)重，將會(huì)降低破碎機(jī)的破碎效果。礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理性能、被破的塊度及所要求的破碎比來(lái)選擇的，礦石分堅(jiān)硬礦石、中等堅(jiān)硬礦石和軟礦石。也可以分為粘性礦石和脆性礦石。礦石的抗壓強(qiáng)度最大,抗彎強(qiáng)度次之,抗拉強(qiáng)度最小。對(duì)堅(jiān)硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對(duì)粘性礦石采用壓碎和磨碎方法為宜；對(duì)脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。簡(jiǎn)擺顎式破碎南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9機(jī)可用于破碎各種性能的礦石，對(duì)于堅(jiān)硬礦石有更高的效果。三 . 工作原理和構(gòu)造3.1 工作原理電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶和皮帶輪，通過(guò)偏心軸使動(dòng)顎上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)顎上升時(shí)肘板與動(dòng)顎間夾角變大，從而推動(dòng)動(dòng)顎板向固定顎板接近，與其同時(shí)物料被壓碎或劈碎，達(dá)到破碎的目的；當(dāng)動(dòng)顎下行時(shí)，肘板與動(dòng)顎夾角變小，動(dòng)顎板在拉桿，彈簧的作用下，離開(kāi)固定顎板，此時(shí)已破碎物料從破碎腔下口排出。隨著電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而破碎機(jī)動(dòng)顎作周期運(yùn)動(dòng)壓碎和排泄物料，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板，一是固定顎板（定顎） ，垂直（或上端略外傾）固定在機(jī)體前壁上，另一是活動(dòng)顎板（動(dòng)顎） ，位置傾斜，與固定顎板形成上大小的破碎腔（工作腔） ?；顒?dòng)顎板對(duì)著固定顎板作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，--分開(kāi) ，時(shí)而靠近。分開(kāi)時(shí)，物料進(jìn)入破碎腔，成品從下部卸出；靠近時(shí)，使裝在兩塊顎板之間的到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。其工作示意圖（非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)）見(jiàn)圖 3-1，動(dòng)顎 4 懸掛在偏心軸 3 上，可以左右擺動(dòng)，偏心軸 3 旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)腭 4 作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而推動(dòng)顎，動(dòng)顎作左右往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)破碎和卸料。由于偏心軸負(fù)荷大，一般都制成中型和小型機(jī)，目前也朝大型方向發(fā)展，在工程上適合于破碎中等硬度的石塊，作為中碎設(shè)備，其破碎比比較大，可達(dá)到 10。圖 3-1 復(fù)擺腭式破碎工作示意圖3—偏心軸 4—?jiǎng)宇€5—連桿 6—推力板復(fù)擺顎工破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量較輕、構(gòu)件教少、結(jié)構(gòu)更緊湊；破碎腔內(nèi)充滿程度較好，所裝物料塊受帶均勻破碎，加以動(dòng)腭下端強(qiáng)制性推出成品卸料，故生產(chǎn)率較高，比同規(guī)格的簡(jiǎn)擺腭式破碎機(jī)的生產(chǎn)率高出 20%～30%；物料在動(dòng)腭下端有較大的上下翻滾運(yùn)動(dòng)，容易呈立方體形狀卸出，減少了像簡(jiǎn)擺式的片狀成分，產(chǎn)品質(zhì)量較好。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10其缺點(diǎn)是：這種破碎機(jī)的動(dòng)腭垂直擺幅較大，物料對(duì)腭板的磨削作用嚴(yán)重，腭板磨損快，故增大了能量消耗，加劇了物料的過(guò)度破碎，產(chǎn)生了粉塵也較多。3.2 腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 3-2-1，帶有襯板的動(dòng)腭 3 通過(guò)滾動(dòng)軸承直接懸掛在偏心軸 10 上，而偏心軸又支承機(jī)架 12 的滾動(dòng)軸承上。動(dòng)腭的底部用推力板 5 支承在位于機(jī)架后壁的推力板座 6 上，出料口的調(diào)節(jié)裝置 7，是利用調(diào)節(jié)螺栓來(lái)改變楔鐵的相對(duì)位置，從而使出料口的寬度得到調(diào)節(jié)。和簡(jiǎn)擺腭式破碎機(jī)一樣，只有拉桿、彈簧及調(diào)節(jié)螺栓組成的拉緊裝置。由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶輪 13 使偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)腭就被帶動(dòng)作復(fù)雜擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉碎物料動(dòng)作。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11圖 3-2-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)1—定腭 2—側(cè)襯板 3—?jiǎng)与瘢ㄒr板） 4—推力板支座 5—推力板 6—推力板座 7—調(diào)節(jié)裝置 8—后楔鐵 9—飛輪 10—偏心軸 11—軸承南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1212—機(jī)架 13—帶輪 本圖僅做參考四. 主要零部件的結(jié)構(gòu)分析4.1 動(dòng)腭動(dòng)腭是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該堅(jiān)固耐用，按結(jié)構(gòu)動(dòng)腭可分箱型和非箱型。動(dòng)腭一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動(dòng)腭的重量，本設(shè)計(jì)采用非箱型。如圖 4-1 所示，安裝齒板的動(dòng)腭前部為平板結(jié)構(gòu)，其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動(dòng)腭的強(qiáng)度與剛度，其橫截面呈 E 型。圖 4-14.2 齒板的結(jié)構(gòu) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13齒板，是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件，結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但它對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)率、比能耗、產(chǎn)品粒度組成和粒度以及破碎力等都會(huì)影響，特別對(duì)后三項(xiàng)影響比較明顯。齒板承受很大的沖擊力，因此磨損得非常厲害。為了延長(zhǎng)它的使用壽命，可以從兩方面研究：一是從材質(zhì)上找到高耐磨性能材料：二是合理確定齒板的結(jié)構(gòu)形狀和集合尺寸。現(xiàn)有的破碎機(jī)上使用的齒板，一般是采用 ZGMn13。其特點(diǎn)是：在沖擊負(fù)荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的表面，同時(shí)仍能保持其內(nèi)層金屬原由的韌性，故它是破碎機(jī)上用得最普遍的一種耐磨材料。齒板橫斷面結(jié)構(gòu)形狀有平滑表面和齒形表面兩種，后者又分三角形和梯形表面。本設(shè)計(jì)采用三角形。如圖 4-3 所示a)三角形 b)梯形 圖 4-24.3 肘板（推力板）破碎機(jī)的肋板是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的零件，但其作用卻非常的重要。通常有三個(gè)作用：一是傳遞動(dòng)力，其傳遞的動(dòng)力有時(shí)甚至比破碎力還大；二是起保險(xiǎn)件作用，當(dāng)破碎腔落入非破碎物料（如釬桿、折斷的鏟齒）時(shí)，肘板先行斷裂破壞，從而保護(hù)機(jī)器其它零件不發(fā)生破壞；三是調(diào)整排料口大小。在機(jī)器工作時(shí)，肘板與其支承的襯板間不能得到很好的潤(rùn)滑，加上粉塵落入，所以肘板與其襯墊之間實(shí)際上一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣，對(duì)肘板的高負(fù)荷壓力，導(dǎo)致肘板與肘板襯墊很快磨損，使用壽命很低。因此肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮該機(jī)件的重要作用也要考慮其工作環(huán)境。按肘頭與肘墊（或稱肘板襯墊）的連接型式，可分為滾動(dòng)型與滑動(dòng)型兩種，如南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14圖 4-3 所示。肘板與襯墊之間傳遞很大的擠壓力，并受周期性沖擊載荷。在反復(fù)沖擊擠壓作用下磨損教快，特別是圖 4-3b 所示的滑動(dòng)型更為嚴(yán)重。為提高傳動(dòng)效率，減少磨損，延長(zhǎng)其使用壽命，可采用圖 4-3a 所示的滾動(dòng)型結(jié)構(gòu)。肘板頭為圓柱面，襯墊為平面。由于肘板的兩端肘頭表面為同一圓柱表面，所以當(dāng)肘板兩端的襯墊表面相互平行時(shí)，肘板受力將沿肘板圓柱面的同一直徑、并與襯墊表面的垂直方向傳遞。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，動(dòng)腭的擺動(dòng)角很小，使得肘板兩端支撐的肘墊表面平行度誤差也很小，所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，肘板與其肘墊之間可以保持純滾動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)型(a) (b)圖 4-3 肘頭與肘墊形式(a) 滾動(dòng)型 (b) 滑動(dòng)型4.4 調(diào)整裝置調(diào)整裝置提供調(diào)整破碎機(jī)排料口大小作用。隨著襯板的不斷磨損，排料口尺寸也不斷地變大，產(chǎn)品的粒度也隨之變粗。為了保證產(chǎn)品的粒度要求，必須利用調(diào)整裝置，定期地調(diào)整排料裂口的尺寸。此外，當(dāng)要求得到不同的產(chǎn)品粒度時(shí)，也需要調(diào)整排料口的大小?，F(xiàn)有腭式破碎機(jī)的調(diào)整裝置有多種多樣，歸納起來(lái)有墊片調(diào)整裝置、鍥鐵調(diào)整裝置、液壓調(diào)整裝置以及襯板調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用墊片調(diào)整裝置。1—肘板 2—調(diào)整座 3—調(diào)整楔鐵 4—機(jī)架南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文15圖 4-4 調(diào)整裝置4.5 保險(xiǎn)裝置當(dāng)破碎機(jī)落入非破碎物時(shí)，為防止機(jī)器的重要的零部件發(fā)生破壞，通常裝有過(guò)載保護(hù)裝置。保險(xiǎn)裝置有三種：液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。本設(shè)計(jì)采用肘板。肘板是機(jī)器中最簡(jiǎn)單、最便宜的零件，所以得到廣乏應(yīng)用且經(jīng)濟(jì)有效，但當(dāng)肘板斷裂后，機(jī)器將停車(chē)，應(yīng)重新更換新肘板后方可工作。肘板保險(xiǎn)件的另一個(gè)缺點(diǎn)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，常常在超載時(shí)它不破壞，或者沒(méi)有超載它卻破壞了，以至影響生產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)正確確定由破碎力引起的肘板壓力，以便設(shè)計(jì)出超載破壞的肘板面積外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有較高的超載破壞敏感。肘板通常有如圖 4-5所示的三種結(jié)構(gòu)：中部較薄的變截面結(jié)構(gòu)；弧形結(jié)構(gòu)；S 型結(jié)構(gòu)。其中圖 a 結(jié)構(gòu)在保證肘板的剛度和穩(wěn)定性的同時(shí)，提高其超載破壞敏感度。圖 b、圖 c 兩種結(jié)構(gòu)是利用灰鑄鐵肘板抗彎性能這一特性，選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸是肘板呈拉伸破壞，顯然提高了肘板破壞的敏感度。盡管如此，肘板是否斷裂主要取決與計(jì)算載荷的確定和截面尺寸計(jì)算是否正確。因此從加工制造方便性出發(fā)，圖 a 所示應(yīng)用最多，本設(shè)計(jì)也采用 a 中肘板。圖 4-5 肘板結(jié)構(gòu)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文164.6 機(jī)架結(jié)構(gòu)破碎機(jī)是整個(gè)破碎機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖擊載荷，其重量占整機(jī)重量很大比例，而且加工制造的工作量也很大。機(jī)架的剛度和強(qiáng)度，對(duì)整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響，因此，對(duì)破碎機(jī)架的要求是：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單容易制造，重量輕，且要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。破碎機(jī)機(jī)架機(jī)構(gòu)分，有整體機(jī)架和組合機(jī)架；按制造工藝分，有鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架。1）整體機(jī)架，由于其制造、安裝和運(yùn)輸困難，故不宜用于大型破碎機(jī)，而多為中、小型破碎機(jī)所使用。它比組合機(jī)架剛性好，但制造較較復(fù)雜。從制造工業(yè)來(lái)看，它分為整體鑄造機(jī)架和整體焊接機(jī)架。前者比后者剛性好，但制造困難，特別是單件、小批量生產(chǎn)。后者便于加工制造，重量較輕，但剛性差。同時(shí)要求焊接工藝、焊接質(zhì)量都比較高，并焊接后要求退火，但是隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外腭式破碎機(jī)的焊接機(jī)架用得越來(lái)越多，并且大型破碎機(jī)也采用焊接機(jī)架。焊接機(jī)架用 Q235鋼板，其厚度一般為 25-50mm2) 整體鑄造機(jī)架,除用鑄鋼 ZG270-500 材料外，對(duì)小型破碎機(jī)破碎硬度較低的物料時(shí)，也可用優(yōu)質(zhì)鑄鐵和球墨鑄鐵。設(shè)計(jì)時(shí)，在保證正常工作下，應(yīng)力求減輕重量。制造時(shí)要求偏心軸承中心鏜孔，與動(dòng)腭心軸軸承的中心孔有一定的平行度。本設(shè)計(jì)用鑄造機(jī)架。如圖 4-6南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文17圖 4-6 整體鑄造機(jī)架4.7 傳動(dòng)件偏心軸是破碎機(jī)的主軸，受有巨大的彎曲力，采用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，偏心軸一端裝帶輪，另一端裝飛輪。4.9 飛輪飛輪用以存儲(chǔ)動(dòng)顎空形程時(shí)的能量，再用于工作行程，使機(jī)械的工作負(fù)荷趨于均勻。帶輪也起著飛輪的作用。4.10 潤(rùn)滑裝置偏心軸軸承通常采用集中循環(huán)潤(rùn)滑。心軸和推力板的支承面一般采用潤(rùn)滑脂通過(guò)手動(dòng)油槍給油。動(dòng)顎的擺角很小，使心軸與軸瓦之間潤(rùn)滑困難，在其底部開(kāi)若干軸向油溝，中間開(kāi)一環(huán)向油槽使之連通，再用油泵強(qiáng)制注入干黃油進(jìn)行潤(rùn)滑。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18五. 復(fù)擺腭式破碎機(jī)的主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1 主軸轉(zhuǎn)速如圖 5-1-1 所示，b 為公稱排料口，S L為動(dòng)腭下端點(diǎn)水平行程， L為排料層?的平均嚙角。ABB 1A1為腔內(nèi)物料的壓縮破碎棱柱體，ABB 2A2為排料棱柱體。破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速是 n 根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的排料時(shí)間內(nèi)，壓縮破碎棱柱體的上層面（AA 1）按自由落體下落至破碎腔外的高度 h 計(jì)算確定的。而該排料層高度 h 與下端點(diǎn)水平行程 SL及排料層嚙角 L有關(guān)。即排?料層上層面 AA1降至下層面(BB 1)，正好把排料層的物料全部排出所需的時(shí)間來(lái)計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速。對(duì)于排料時(shí)間有不同的意見(jiàn)：一種認(rèn)為排料時(shí)間t 應(yīng)考慮破碎機(jī)構(gòu)的急回特性，即排料時(shí)間與機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)有關(guān)。這一觀點(diǎn)未注意到動(dòng)腭下端點(diǎn)排料起始點(diǎn)與終止點(diǎn)并不一定與機(jī)構(gòu)的兩極限位置相對(duì)應(yīng)。另一種認(rèn)為排料時(shí)間 t 應(yīng)按 t=15/n計(jì)算，即排料時(shí)間對(duì)應(yīng)于主軸的四分之一轉(zhuǎn)，這種假定與實(shí)際情況相差甚大。根據(jù)筆者對(duì)破碎過(guò)程的實(shí)測(cè)分析，得到排料過(guò)程對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不小于 180o 的結(jié)論,認(rèn)為排料時(shí)間按主軸半轉(zhuǎn)計(jì)算比較符合實(shí)際情況。排料時(shí)間 t 為 圖 5-1-1 排料口處排料示意圖t =30/n （2-1a）排料層完全排出下落的高度 h 為 h =SL/tan L (2-1b)?由 (2-1c)21gt?令 g = 9800mm/s2 (2-1d）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文19將式（2-1a） 、 （2-1b） 、 （2-1d）代入（2-1c） ，得 n =2100q (2-1）LS?tan式中 n --- 主軸轉(zhuǎn)速（r/min)；SL --- 動(dòng)腭下端點(diǎn)水平行程（mm） ；L --- 排料層平均嚙角（o） ；?q --- 系數(shù)，考慮在功耗允許的情況下轉(zhuǎn)速的增減系數(shù)。取 q = 0.95～1.05。高硬度礦石取小值。破碎機(jī)尺寸設(shè)計(jì)中，動(dòng)腭下端點(diǎn)水平行程 SL 是一個(gè)很重要的參數(shù)。在動(dòng)腭其他各點(diǎn)水平行程保證腔內(nèi)物料充分破碎的情況下，正確選擇 SL、 L 值是發(fā)揮機(jī)器生?產(chǎn)能力的關(guān)鍵。但 SL、 L及 n 三者之間應(yīng)有最佳的匹配，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n 不與已知的 SL、?L相匹配，或者設(shè)計(jì)的 SL、 L不與實(shí)有轉(zhuǎn)速 n 相匹配時(shí)，都會(huì)降低機(jī)器的生產(chǎn)能?力或增大功耗。盡管式（2-1）已經(jīng)給出了 n、 SL、 L三參數(shù)間的匹配關(guān)系，但并不是說(shuō)機(jī)器任何一組機(jī)構(gòu)尺寸所得到的下端點(diǎn)水平行程 SL和給定的 L按式（2-1）計(jì)?算主軸轉(zhuǎn)速 n 后，都能得到最佳的 n、 SL、 L三參數(shù)匹配方案。根據(jù)已知題目給定?的生產(chǎn)能力 Q，對(duì)該機(jī)型三參數(shù)匹配優(yōu)化，得出查《腭式破碎機(jī)》表 6-3 得 S L=29.44mm; L=14°; 取 q=1 代入式（2-1）得：n=193.3 r/min5.1.2 生產(chǎn)能力破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是指機(jī)器每小時(shí)所處理的物料的立方米數(shù)。由于生產(chǎn)能力不但與排料口尺寸有關(guān)，而且與待破物料的強(qiáng)度、韌性、物料性能以及進(jìn)料的幾何尺寸和塊度分布有關(guān)，因此為同意衡量機(jī)器生產(chǎn)能力的高低，標(biāo)準(zhǔn)中的生產(chǎn)能力，是指機(jī)器在開(kāi)邊制公稱排料口下，每小時(shí)所處理的抗壓強(qiáng)度為 250MPa、堆密度為1.6t/m3花崗巖物料立方米數(shù)，稱為公稱生產(chǎn)能力（m 3/h） 。參看圖 5-1，在公稱排料口 b 時(shí)，每一運(yùn)動(dòng)循環(huán)的排料行程下排出的物料棱柱體 AA1B1B 的體積與每小時(shí)轉(zhuǎn)速60n 的乘積，即可得到公稱生產(chǎn)能力 Q 的計(jì)算公式為Q=30nLSL(2b-SL) 1/tan L (2-2)??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20式中 Q ---生產(chǎn)能力（m 3/h） ；n ---主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ；L ---破碎腔長(zhǎng)度（m） ；b ---公稱排料口尺寸（m） ；SL---動(dòng)腭下端點(diǎn)水平行程（m） ；1---壓縮破碎棱柱體的填充度，中小型機(jī)在公稱排料口下一般取 1 ? ?=0.65～0.75。SL=29.44mm; L=14°; L=900mm； 1=0.68； ??查附表Ⅰ得 b=100mm； 代入式（2-2）中，得：Q=71.44 m3/h5.1.3 鉗角設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)顎與定顎間的夾角稱為鉗角。鉗角由物料性質(zhì)、塊粒大小、形狀等因素決定。如果鉗角太大，進(jìn)料口物料就不能被顎板夾住，而被推出機(jī)外，從而降低生產(chǎn)率，如果鉗角太小，則雖能增大生產(chǎn)率，但破碎比減小。圖 5-1-3 表示從力學(xué)角度推算鉗角的計(jì)算圖式。當(dāng)物料能被夾持在破碎腔內(nèi)，不被推出機(jī)外時(shí)，這些力應(yīng)相互平衡，即在 x、y 方向的分力之和應(yīng)該分別等于零。圖 5-1-3 鉗角計(jì)算圖式于是求得21tanf???因 f= ,故?tan= ?2t南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21式中 ---鉗角?---物料與顎板間摩擦角?f---物料與顎間摩擦角系數(shù)。為了保證破碎機(jī)工作時(shí)物料塊不致被推出機(jī)外，必須令??2即鉗角應(yīng)小于物料與顎板間摩擦角的 0.5。設(shè)鋼和礦石的摩擦系數(shù)為 0.3，則最大鉗角的理論值為 ′。但實(shí)際采243?用的鉗角比理論值小的多，這是由于大塊料被楔住兩塊小料之間時(shí)，仍有被擠出的危險(xiǎn)。所以選為 。?205.1.4 偏心距 e 的計(jì)算破碎機(jī)的行程是指動(dòng)腭下端的擺幅。它與偏心軸的偏心距、腭板斜角有關(guān)，查《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》一般是S=2.2e式中 S——?jiǎng)与裥谐蘣——偏心距復(fù)擺腭式破碎機(jī)的下端擺幅為下端水平行程，所以 S=29.44mm；得：e=13.38mm5.2 破碎力5.2.1 破碎力的計(jì)算以立方體和球體兩種典型物料形狀為依據(jù)，并考慮大尺寸進(jìn)料塊粒是逐漸階段破碎成成品而卸出，求出總的破碎力，破碎力大小取決于顎板凸齒作用點(diǎn)施加的（物料應(yīng)力）和物料抗拉強(qiáng)度。實(shí)際破碎作業(yè)時(shí)，成品多為立方體，故破碎力計(jì)算多以立方體物料為依據(jù)，還可保證機(jī)械工作的可靠性（因人料尺寸相同時(shí)，立方體破碎力交球體大） 。下面以立方體物料分析。(1) 第一階段破碎，圖 5-2-1 表示作用在立方上的力南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22圖 5-2-1 作用在立方體上的力立方體由于齒棱作用，受力面產(chǎn)生拉應(yīng)力，支撐面產(chǎn)生壓應(yīng)力，這些力在斷裂面上引起的應(yīng)力 為《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)》P580：?= （2- ）2WFZ3故得F1 = )23(2WZ??式中 F 1---第一階段使物料碎裂的破碎力（N） 。---物料的抗劈強(qiáng)度（約等于抗拉強(qiáng)度 N/cm2） ；?W---立方體物料邊長(zhǎng)（cm）;Z---齒棱間距（cm）.(2) 第二階段破碎.物料經(jīng)過(guò)第一階段破碎以后,成為兩個(gè)半立方體,在動(dòng)顎擺開(kāi)時(shí)落入破碎時(shí),并改變方向進(jìn)行再破碎,第二階段的破碎力是:F2= WZ642??(3)第三階段破碎.物料進(jìn)行第二階段破碎以后,成為 4 塊體進(jìn)行再破碎.第三階段的破碎F3= WZ128??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23假設(shè)所破物料的抗劈強(qiáng)度是 =500N/cm2 。而顎板齒棱距 Z=150mm；?W=500mm,則第一階段破碎力F1 = = =807KN)23(2WZ?)501(2?此力產(chǎn)生側(cè)向分力,設(shè)棱角為 90°,則側(cè)向力為，即 571KN。21FF2= = =568KNWZ642??5012?F3= = =250KN12862邊長(zhǎng) 500mm 立方體，至少和動(dòng)顎的一個(gè)齒棱相接觸，因而此時(shí)破碎力為807KN。在特殊情況下，也可能同時(shí)與 3 個(gè)齒棱接觸，此時(shí)破碎力為 2421KN。取平均值 1614KN。經(jīng)過(guò)多次沖擊以后，新的立方體才能最后形成。原始進(jìn)料的破碎力和第二階段中最后兩個(gè)沖擊的破碎力可能同時(shí)出現(xiàn)，因而總破碎力F0=1614+4×250=2614KN這兩個(gè)破碎力的作用點(diǎn)取決于物料粒度與相應(yīng)出料口寬度?？偲扑榱σ部赡苡衅渌慕M合方式.5.2.2 最大破碎力圖 5-2-2 中的曲線是根據(jù)破碎力示波圖上較大的峰值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制的。實(shí)驗(yàn)中把較大峰值的統(tǒng)計(jì)值稱為滿載破碎力，是南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文24破碎過(guò)程中出現(xiàn)次數(shù)最多的破碎力。把滿載破碎時(shí)破碎力的 最大峰值稱為最大破碎力。其計(jì)算公式見(jiàn)顎式破碎機(jī)教材 61 頁(yè)。 kLbBFB??tan)(034.max??式中 --- 最大破碎力（N） ； 圖 5-2-2--- 抗壓強(qiáng)度 （N/m 3） ；B?k--- 有效破碎系數(shù)，當(dāng) =20°時(shí)，取 =0.38～0.42。k破碎腔尺寸 B、b、L 的單位是 cm。由已知得 B=90cm； b=15cm； L=120cm； 20°； k=0.4??取 =14700N/m3B?得； = kLbBFB??tan)(04.max?? 4.020tan179)6(034. ????=2472KN5.3 功率的計(jì)算見(jiàn)顎式破碎機(jī)教材 P64 頁(yè)有公式：P= ??4max106cos?nSkFe式中 P---計(jì)算功率放大器（KW） ；---最大破碎力（KN） ；max---動(dòng)顎諸點(diǎn)水平行程平均值（mm） ；Sn---主軸轉(zhuǎn)速（r/min）---破碎腔平均齒角（°） ；?---機(jī)械總效率，由《腭式破碎機(jī)》表 2-4 和理論計(jì)算可知，?=0.81～0.85。---等效破碎系數(shù)，根據(jù)《腭式破碎機(jī)》表 2-4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于中小型機(jī)，ek南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文25=0.27～0.37，對(duì)于中大型機(jī)，建議取有 =0.21～0.28。ek ek已知有 =2472KN； 取 =0.27； n=193.3r/min;maxFek=20°； =29.44mm； ?mS83.0??所以得 P= =?4ax106cos?nkFme 81.062cos5427.2??=71.44 KW 所以選功率為 75KW。查手冊(cè)，選 JS115-6 鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)際轉(zhuǎn)速975r/min, 功率為 75KW.JS 表示鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，11 號(hào)機(jī)座，鐵芯長(zhǎng)度為 5號(hào)，6 極。 5.4 主要零件受力計(jì)算如圖 5-4-1圖 5-4-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)計(jì)算圖式（1）推力板nhPFK125?式中 --- 推力板受力（KN） ；KP--- 所選電動(dòng)機(jī)功率（KW） ；南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26n--- 偏心軸轉(zhuǎn)速 ；(min)rh--- 動(dòng)顎行程平均值（m） 。= =1647.4KNnhPFK125?029.3175?(2 ) 動(dòng)腭選定偏心軸偏心距 e 后，動(dòng)顎和定顎的顎板長(zhǎng)度可按經(jīng)驗(yàn)式選取兩種長(zhǎng)度可以不等，但為制造方便考慮，再根據(jù)破碎腔高和嚙角計(jì)算取 L=2170mm。KN2.493.0??kzF六.各主要零件的設(shè)計(jì)6.1 帶輪的設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率 caP根據(jù)功率 是根據(jù)傳遞的功率 P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而確定的。即=caKA式中： ——計(jì)算功率，單位為 KW；cPP——傳遞的功率（例如電動(dòng)機(jī)的額定功率） ，單位為 KW；——工作情況系數(shù)，見(jiàn)表 8-6A由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)、中冊(cè)》P272 表 9.2-13 查得工作情況系數(shù) ，故3.1?AK=97KW753.1??PKcaA2. 選取窄 V 帶帶型根據(jù) 、 由 P272 圖 9.2-1 確定選用 SPC 型。ca1n3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表 9.2-37 和表 9.2-38 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 =236mm 。1d從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 2d南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文27=i = =1189.44mm 2d123605.?根據(jù)表 9.2-37，取 =1250mm。按要求驗(yàn)算帶的速度m/s120°主動(dòng)輪上的包角合適。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文285.計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) zz= LcaKp?)(0??由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)、中冊(cè)》 r/min、 =236mm、975?n1d=1250mm,2d查表得=12.76KW =2.47KW0P0P?=1.04 =0.92 LK?K則有= 6.6 04.193)2.186(7???z取 z=76.計(jì)算預(yù)緊力 0F有： = 2)15.(qvKvzPca???查表 8-4 得 q=0.20kg/m，故=0F204.137.)92.05(74.125????=1041.93N7.計(jì)算作用在軸上的壓軸力 PF= =14044.4N P?2sin10?z 26.148sin07??8.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選用原則見(jiàn)（機(jī)械設(shè)計(jì).濮良貴、紀(jì)名剛.主編）8-4 節(jié)，材料采用 HT200。=236mm≤300mm 所以采用腹板式；1d采用孔板式。具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖。26.2 曲軸(偏心軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文29取傳動(dòng)裝置的總效率 =0.96，電動(dòng)機(jī)功率 P1 =75KW,n1=1000r/min(最高轉(zhuǎn)速)，?主軸的功率 P=P1 =75 0.96=72KW,主軸轉(zhuǎn)速 n=193.3r/min;?轉(zhuǎn)矩得T=9550 =687.6N.mnp1.曲軸主要尺寸的確定在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定曲軸的有關(guān)尺寸，然后根據(jù)理論公式進(jìn)行精確核驗(yàn)。其圖形見(jiàn)圖 6-1。圖 6-1（參考圖）經(jīng)驗(yàn)公式見(jiàn)>4.4 節(jié)，李永堂等主編1)支承頸直徑 0d=（4.5～5） （mm）gF其中 --- 標(biāo)稱壓力(KN)。g所以有=（4.5～5） =（4.5～5） =100～1110dg?2.49取 =105mm 。2)曲柄頸直徑 A=(1.1～1.4) Ad0d=(1.1～1.4) 105=115.5～147?取 =120mm。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文303)支承徑長(zhǎng)度根據(jù)破碎腔的長(zhǎng)度和經(jīng)驗(yàn)公式取 mm。2860?l4)曲柄兩臂外側(cè)面間的長(zhǎng)度 ql=(2.5～3.0) = (2.5～3.0) 105=262.5～315mmql0d?=280mm。5)曲柄頸長(zhǎng)度 al=(1.3～1.7) = (1.3～1.7) 105=136.5～178.5mmal0d取 =160mm。6)圓角半徑 rr=(0.08～0.10) = (0.08～0.10) 105=8～10.50d?取 。8m?7)曲柄臂的寬度 a=(1.3～1.8) = (1.3～1.8) 105=136.5～ 189mm0d取 =160mm。軸的具體尺寸見(jiàn)偏心軸圖紙。2.曲軸的強(qiáng)度校核對(duì)載荷做以下簡(jiǎn)化（圖 6-2）：（1）帶輪對(duì)曲軸的作用力比連桿（動(dòng)腭）對(duì)它的作用力小的多，可忽略不計(jì)。（2）連桿（動(dòng)腭）對(duì)曲軸的作用力近似看成等于標(biāo)稱壓力 。 gFdalad0rC BBClq圖 6-2在曲軸頸上，除受彎矩作用外，尚受到扭矩的作用，應(yīng)按彎扭合成作用計(jì)算，但由于彎矩比扭矩大的多，故忽略扭矩的應(yīng)力。這樣，危險(xiǎn)截面 C-C 的最大應(yīng)力 為（>4.4 節(jié)，李永?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文31堂等主編）： 31.0)8(4AgaqdFrl????其中 ---標(biāo)稱壓力；gF---曲柄頸長(zhǎng)度；al---曲柄徑直徑；Ad---圓角半徑。r所以得： 33max 17.0102.49)87860(41????????=50.3 >4.4 節(jié)，李永堂等主編）：簡(jiǎn)化式為:= ｛?EFg2?????????????33332 24121 brrJrbrJ｝??????????????234lra式中 ——標(biāo)稱壓力；gFE---彈性模量,鋼曲軸 E=2.1× (N/ );102m——曲柄頸長(zhǎng)度；alb---曲柄臂厚度；r——圓角半徑；h---曲柄臂厚度；a---曲柄臂寬度；c---曲柄臂形心至曲柄頸心形心的距離。、 、 ---支承頸、曲柄臂、曲柄臂的慣性矩， 1J23南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文33= ， = , = = ；1J64d0?3J64Ad2J2'CF?231ahc、 ——支承頸、曲柄頸的直徑；0Aa、b、c、h 的尺寸圖見(jiàn)圖 6-3。圖 6-3（參考圖）160am?b2.5cm?1h其余尺寸同上。所以算得： 4.???6.3 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.3.1 軸承的選擇在軸上共有 2 對(duì)軸承，動(dòng)腭上部?jī)啥藶殡p列球面滾子軸承支承在偏心軸上：偏心軸外側(cè)軸頸裝有支座主軸承，選深溝球軸承。以雙列球面滾子軸承為例，材料選用為了 ZcuPb30,結(jié)構(gòu)參見(jiàn)《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、單行本、軸承、成大先主編》選為23121，為雙列調(diào)心磙子軸承。6.3.2 軸承的驗(yàn)算1.已知 d=105mm 的調(diào)心磙子軸承，軸承受徑向載荷 =494.22KN，轉(zhuǎn)速rFn=38r/min,要求壽命 =500h。hL根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P6-200（6-2-1） PfCTndmh?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文34C——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N;P——當(dāng)量動(dòng)載荷，按式（6-2-2）計(jì)算，N——壽命因數(shù)，按表 6-2-8 選取；hf——速度因數(shù)，按表 6-2-9 選取；n——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí) =1.5，力矩載荷較大是 =2；mf mf mf——沖擊載荷因數(shù)，按表 6-2-10；d——溫度因數(shù)，按表 6-2-11 選取；Tf查表 6-2-8 至 6-2-11 得： =1； =0.961； =2； =2； =1.0hfnfmfdfTf= =1664KNPfCTndmh?40961.2?KN<480KN 所以該軸承符合0?S七． 用 solidworks對(duì)一個(gè)主要零件進(jìn)行有限元分析7.1 Solidwork 軟件介紹在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，許多產(chǎn)品的外觀和一些零件的形狀是不規(guī)則的，要完成這些不規(guī)則的零件的設(shè)計(jì)，單靠簡(jiǎn)單的造型特征是難以完成的，還必須依靠一些構(gòu)造特殊特征的功能。對(duì)于廣大的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)軟件只能提供構(gòu)建復(fù)雜曲面和不規(guī)則實(shí)體特征的功能是不夠的，還要求能夠方便快速地使用這些功能。Solidworks就是這樣一個(gè)功能強(qiáng)大又方便好用的 3D 設(shè)計(jì)軟件。7.2 Comosworks 功能和特點(diǎn)COSMOSWorks 使用 SRAC 公司開(kāi)發(fā)的當(dāng)今世上最快的有限元分析算法——快速有限元算法（FFE） ，完全集成在 Windows 環(huán)境并與 Solidworks 軟件無(wú)縫集成。從最近的測(cè)試表明，快速有限元算法（FFE）提升了傳統(tǒng)算法 50-100 倍的解題速度，并降低磁盤(pán)存儲(chǔ)空間，只需原來(lái)的 5%就夠了；更重要的是，它在微機(jī)上就可以解決復(fù)雜的分析問(wèn)題，節(jié)省使用者在硬件上的投資。SRAC 公司的快速有限元算法（FFE）比較突出的原因如下：（1）快速有限元算法參考以往的有限元求解算法的經(jīng)驗(yàn)，以 C++語(yǔ)言重新編寫(xiě)程序，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文35程序代碼中盡量減少循環(huán)語(yǔ)句，并引如當(dāng)今世界范圍內(nèi)軟件程序設(shè)計(jì)信技術(shù)的精華。因此極大提高了求解器的速度。（2）快速有限元算法使用新的技術(shù)開(kāi)發(fā)、管理其資料庫(kù)，使程序在讀、寫(xiě)、打開(kāi)、保存資料及文件時(shí)，能夠大幅提升速度。（3）快速有限元算法按獨(dú)家數(shù)值分析經(jīng)驗(yàn)，搜索所有可能的預(yù)設(shè)條件組合來(lái)解題，所以在 求解時(shí)快速而能收斂。COSMOSWorks:為設(shè)計(jì)工程師在 SolidWorks 的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù)（FFE） ，工程師能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息。7.3 對(duì)一個(gè)主要零件的有限元分析對(duì)偏心軸進(jìn)行有限元分析7.3.1 建模1.新建文件，啟動(dòng) Solidworks2007,選擇菜單命令“文件”→“新建”或點(diǎn)擊工具 ，在打開(kāi)的“新建 Solidwork 文件”對(duì)話框中，選擇“零件”按鈕，單擊【確定】按鈕。2.創(chuàng)建軸基礎(chǔ)造型，在 FeatureManager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“前視”基準(zhǔn)面，點(diǎn)擊“草圖繪制”按鈕 ，以原點(diǎn)為圓心繪制一個(gè)圓，使用智能尺寸 為草圖標(biāo)注尺寸，直徑為 170mm；選擇拉伸/凸臺(tái)按鈕，拉伸該圓，拉伸深度為 200mm。如圖 7-1圖 7-1在拉伸后的端面上繪制一個(gè)直徑為 150mm 的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為 150mm。如圖 7-2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文36圖 7-2在拉伸后的端面上繪制一個(gè)直徑為 120mm 的圓，選擇智能尺寸，圓心與上一步繪制的圓的圓心距離為 13.38mm；拉伸該圓，拉伸深度為 80mm。如圖 7-3圖 7-3拉伸后的端面上繪制一個(gè)直徑為 105mm 的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為 70mm。如圖 7-4南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文37圖 7-4拉伸后的端面上繪制一個(gè)直徑為 95mm 的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為 216mm。如圖 7-5圖 7-5拉伸后的端面上繪制一個(gè)直徑為 88mm 的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為 184mm。如圖 7-6圖 7-6鏡像上幾步繪制的凸臺(tái)，以第一個(gè)繪制的圓為對(duì)稱面進(jìn)行鏡像如圖 7-7圖 7-77.3.2 分析類型和選項(xiàng)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文381.單擊工具欄中的 Cosmosworks,進(jìn)入有限元分析界面，單擊研究按鈕，或選擇命令“COSMOSWorks” →“研究” 。2.在彈出的“研究”對(duì)話框中，定義“研究名稱” 、 “分析類型”和“網(wǎng)格類型”。3.對(duì)定義好“研究名稱” 、 “分析類型”和“網(wǎng)格類型”的研究專題，單擊“屬性”按鈕，在彈出的對(duì)應(yīng)屬性對(duì)話框中進(jìn)一步定義它的屬性， 。4.COSMOSWorks 的基本模塊，提供 8 種分析類型。分別是：靜態(tài)、頻率、扭曲、熱力、優(yōu)化、非線性、掉落測(cè)試、疲勞等。本次選靜態(tài)分析模塊5.劃分網(wǎng)格時(shí)有限元分析中非常重要的一步，COSMOSWorks 提供了 3 種網(wǎng)格類型。分別是：實(shí)體網(wǎng)格、使用中性面的外殼網(wǎng)格、使用曲面的外殼網(wǎng)格。本次選用實(shí)體網(wǎng)格。6.定義研究專題后，單擊確定。如圖 7-8 圖 7-87.3.3 定義材料屬性在進(jìn)行一個(gè)研究專題前，必須要定義好指定的分析類型所對(duì)應(yīng)需要的材料屬性。1. 在 COSMOSWorks 的管理設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇要定義材料屬性的研究專題，并選擇要定義材料屬性的零件或裝配體。2. 選擇命令“COSMOSWorks” →“應(yīng)用材料到所有” ，或右擊要定義材料屬性的零件，在彈出的快捷菜單中選擇命令“應(yīng)用材料到所有” ，或者單擊 COSMOSWorks主菜單工具欄中的應(yīng)用材料到所有按鈕。3. 3 彈出的“材料”對(duì)話框中選擇一種定義材料屬性：如圖 7-9南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文39圖 7-9選擇普通碳鋼材料。單擊確定。7.3.4 載荷和約束1.選擇一個(gè)面，作為要加載或約束的幾何元素。如果需要可以按住 Ctrl 鍵選擇更多的定點(diǎn)、邊線或面。如圖 7-10圖 7-102.加載荷，選擇載荷與約束按鈕，單擊力 1，選擇應(yīng)用扭矩，扭矩為 3557N.m,如圖7-11南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文40圖 7-11選擇載荷與約束按鈕，單擊力 2,選擇應(yīng)用扭矩，扭矩為 3306N.m，如圖 7-12圖 7-12選擇載荷與約束按鈕，單擊力 3，選擇應(yīng)用扭矩，扭矩為 3055N.m，如圖 7-13南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文41圖 7-13選擇載荷與約束按鈕，單擊離心力，方向?yàn)榛鶞?zhǔn)軸角速度為 628rad/s,單擊確定，如圖 7-15圖 7-157.3.5 網(wǎng)格的劃分右擊網(wǎng)格，生成網(wǎng)格，選擇實(shí)體網(wǎng)格，如圖 7-16南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文42圖 7-16 網(wǎng)格7.3.6 運(yùn)行分析單擊運(yùn)行，結(jié)果如圖 7-171.應(yīng)力圖 7-17a圖 7-17a2.位移圖 7-17b南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文43圖 7-17b3.應(yīng)變圖 7-17c圖 7-17c分析完成八. 腭式破碎機(jī)的安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)8.1 破碎機(jī)的安裝腭式破碎機(jī)一般是安裝在混泥土地基上。地基要與廠房的地基隔開(kāi)，一避免破碎機(jī)的振動(dòng)傳給廠房。地基的深度不應(yīng)該小于安裝地點(diǎn)的凍結(jié)深度，地基的面積應(yīng)該按照安裝地基的土壤允許的壓應(yīng)力來(lái)決定。地基的重量應(yīng)該是機(jī)器重量的 3 至 5倍。一般是用 140-150 號(hào)水泥來(lái)澆注地基。設(shè)計(jì)地基時(shí)，應(yīng)該考慮產(chǎn)品運(yùn)輸帶、更換肘板和修理調(diào)整裝置等所占用的空間，同時(shí)也要留出安裝埋頭地基螺栓所用的通入口。破碎產(chǎn)品要經(jīng)過(guò)與破碎機(jī)縱向軸線方向一致的地基排料槽排出，排料槽的斜度不應(yīng)該小于 50 度。低級(jí) 2 的周?chē)凶銐虻目臻g，以便維護(hù)、修理 破碎機(jī)和放置工具。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4