矿石碎洗装置系统设计含SW三维及6张CAD图
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任 务 书一、设计题目矿石碎洗装置系统设计二、主要任务及要求1)主要任务: 设计能够破碎和清洗矿石的装置及控制部分 2)根据主要任务,通过比较、分析,确定最终方案,针对解决方案进行设计计算,完成机械结构(制造工艺)和控制系统的设计过程。3)说明书中要求进行分析、评价方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响,以及这些制约因素对项目实施的影响,并理解应承担的责任。4)能够体现机械、电气、信息等多学科背景,体现团队的有效沟通、合作共事及个体的作用。5)图纸规范、准确。四、上交材料(1) 系统方案图及相关图纸; (2) 课程设计说明书(包含方案设计、主要部件的设计计算、根据任务要求进行的方案相关分析等内容,8000字左右) 五、指导教师评语优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学,善于思考勤奋积极,态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋,态度不端正10图纸质量方案合理新颖,表达规范方案合理,图纸比较规范方案一般,图纸基本规范方案基本合理,图纸欠规范方案不合理,图纸不规范20说明书质量内容全面,准确内容全面,基本准确内容一般,准确性一般内容基本全面,有小错误内容不全,错误较多40答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩: 优秀 良好 中等 及格 不及格指导教师: 日 期: 摘 要矿石碎洗装置具有构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便等特点。所以,至今任然是粗碎和中碎作业中最重要和使用最广泛的一种破碎机械。它不但在建材工业,也在冶金、煤炭、化工等工矿企业中被广泛地采用着。矿石碎洗装置主要用来破碎应力不超过200Mpa的脆性物料,并且进行冲洗。如铁矿石、金矿石、钼矿石、铜矿石、石灰石和白云石等。在建材工业中它主要用来破碎石灰石、水泥熟料、石膏、砂岩等。近年来,随着露天开采比重的增加和大型挖掘机、大型自卸汽车的采用,露天矿运往破碎车间的矿石粒度达1.52m。同时被采矿石的品位日益降低,要保持原有生产量就必须大大增加开采量和破碎量。因而就使碎洗装置朝着大型、高生产率、多功能的方向发展。关键词:碎洗装置;破碎;冲洗; AbstractThe ore crushing and washing device has the characteristics of simple structure, reliable operation, easy manufacture and convenient maintenance. Therefore, it is still the most important and widely used crushing machine in the rough crushing and medium crushing operations. It is not only in the building materials industry, but also in metallurgy, coal, chemical and other industrial and mining enterprises are widely used. Ore crushing equipment is mainly used for crushing brittle materials with stress not exceeding 200MPA, and washing. Such as iron ore, gold ore, molybdenum ore, copper ore, limestone and dolomite and so on. In the building materials industry, it is mainly used to crush limestone, cement clinker, gypsum, sandstone and so on. In recent years, with the increase of the specific gravity of open-pit mining and the adoption of large excavators and large dump trucks, the ore size from open-pit mines to crushing workshops has reached 1.5 2m. At the same time, the grade of mined ore is decreasing day by day. In order to maintain the original production, we must greatly increase the extraction volume and the crushing volume. Therefore, the crushing and washing device is developed in the direction of large-scale, high-productivity and multi-function.Key word: Crushing and washing device;broken;Rinsing; 目录1.设计任务22.矿石碎洗装置参数的选择和计算22.1矿石碎洗装置的结构及运转22.2结构参数的选择与计算22.2.1确定破碎装置的型号22.2.2钳角32.2.3动颚摆动行程和偏心距42.2.4偏心轴的转数52.2.5生产能力73.主要零部件结构尺寸的计算与选择73.1电动机功率的计算与选择73.2皮带及带轮的设计103.3初定偏心轴的直径及跨距123.4轴承的选择及验算133.5平键的选择及校核153.6其他构件尺寸的确定174.主要零部件的形状与结构184.1破碎腔形状184.2动颚及齿板结构分析194.3肘板214.4调整装置234.5保险装置244.6机架结构254.7清洗装置265.控制电路启动与关闭266.部分三维视图297.小结29参考文献301.设计任务1. 对坚硬或中硬矿石进行中碎或细碎;2. 最大进料粒度350mm;3. 排料口调整范围40110mm;4. 处理能力 1418t/h;5. 制造条件:一般机械制造条件,中小型工厂生产;6. 批量条件:小批量;7. 被破碎矿石的物理机械性能; 抗压强度极限 弹性模量 E=5150079000Mpa 普氏硬度系数 12182.矿石碎洗装置参数的选择和计算2.1矿石碎洗装置的结构及运转电动机通过小带轮及三角带,将运动传给大带轮,从而带动偏心轴转动。动颚上部内孔两端的双列向心球面滚子轴承支撑在偏心轴上,偏心周外侧轴颈支座主轴承,主轴承外圈与机架上的镗孔相配合,并用螺栓固定在机架上,在偏心轴两外部分分别装有大带轮和飞轮,以调整破碎装置工作时主轴的运转速度的波动。动颚的下部由推力板支撑,推力板的另一端支撑在与机架的后壁相连的楔铁调整机构上,可在由机架侧壁上两凸台构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时,只要调整在楔铁上的螺栓,使楔铁上下滑动,带轮调整座在滑道中前后移动即可完成;物料在经过破碎后下落时清洗装置部分,水从喷口喷出,对物料进行冲洗。2.2结构参数的选择与计算为了保证碎洗机运动的可靠性和经济性,在设计时必须正确的确定它的结构参数和工作参数,并以此作为计算零件强度的基础。2.2.1确定破碎装置的型号由于给定最大排料粒度:对于小型破碎装置的给矿口宽度B:取对于中小型破碎装置的矿口长度L:为了获得较高的生产率,L的值可取的大些,取 。排矿口的最小宽度e:对于破碎装置,取通常破碎装置以主要尺寸即给矿口尺寸而定型号,因此,设计型号为:PEF4OO600 2.2.2钳角破碎装置的动颚与固定颚之间的夹角称之为钳角。当物料破碎时,必须使物料块既不向上滑动,也不会从给矿口中跳出来。为此,钳角应该保证物料块与颚板工作表间产生足够的摩擦力以阻止物料被挤出去。为了确定角,应当分析当物料被颚板挤压时作用在石块上的力的情况。 图21 物料块受力分析假设物料的形状为球形,当颚板压紧物料时,作用在物块上的力如图21所示。P1和P2为颚板作用在物块上的压碎力,其方向垂直与颚板表面。由于压碎力所引起的摩擦力fP1和fP2是平行于颚板表面的,f是颚板与物料之间的摩擦系数,破碎物料时的平衡条件为:水平分力的总和等于零:联解以上两式可得:令表示摩擦角,则 ,由上式可知,为了使颚式破碎装置正常的进行破碎工作,钳角应初选。该小于摩擦角的2倍。不然矿石就会向上跳出,而不被压碎。 一般情况下,颚板与物料见的摩擦系数(或)因此,在生产实际中,钳角多取为范围内, 对于复杂摆动颚式破碎装置,钳角不应大于;简单摆动颚式破碎装置不应大于。2.2.3动颚摆动行程和偏心距动颚摆动行程s是破碎装置最重要的结构参数。在理论上,动颚摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来确定。然而由于破碎板的变形,及其与机架间存在的间隙等因素的影响,实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。由于物料在破碎腔由上向下逐渐变小,所以只要动颚上部摆动行程能够满足破碎物料需要的压缩量就可以。根据实验,破碎腔的上部摆动行程,应大于。对于复杂摆动颚式破碎装置的动颚摆动行程受到排矿口宽度的限制。因为动颚下部的行程增加大于排矿口最小宽度的0.30.4倍,将引起物料在破碎腔下部的过压现象。容易造成排矿口的堵塞,使负荷急剧增大,所以动颚下部的动颚摆动行程不得大于排矿口宽度的0.30.4倍。实际上,动颚摆动行程是经验数据决定的。通常对于大型颚式破碎装置:s=2545mm;中小型破碎装置:s=1220mm。动颚的动行程确定好以后,偏心轴的偏心距r可以根据初步拟定的机构尺寸利用画机构图的方法来确定。通常,对于复杂摆动式颚式破碎装置:;对于简单式颚式破碎装置:。根据实验,破碎装置上部摆动行程应大于。实际上对于中小型破碎装置:s=1220mm,取 对于复杂摆动颚式破碎装置:,取 2.2.4偏心轴的转数对于颚式破碎装置,动颚的摆动次数由偏心轴的转数决定。在一定的范围内,偏心轴转数增加,破碎装置的生产能力相应的增加。但是,当动颚摆动超过一定的限度撕,再增加转速,生产能力增加的十分缓慢,有时甚至还下降。而其功耗却迅速上升,由于过高的偏心轴转数使破碎好的物料来不及由卸料口卸出,反而影响了生产能力的提高。为了求得偏心轴的转数,可做如下假说:(1)由于颚身较长摆动幅度不大,故假定动颚为平移运动,钳角不变;(2)颚离开固定颚时,已破碎的物料呈梯形断面的棱柱体靠自重自由落下。 由图可知,为了不妨碍物料排出,物料棱柱体落下时必须满足的条件,即活动颚板在离开的时间t内,破碎物料必须落下的高度应为h;当偏心轴转动一周时,活动颚摆动两次。设n为动颚没分钟摆动的次数,则动颚一次单向摆动的时间为: (2-1)式中:t 动颚一次单向摆动的时间,s;n 动颚每分钟摆动的次数,r/min。棱柱体在其自重的作用下自由的通过排矿口的时间:由于 ,则令,则可求得理论上的生产能力最高的动颚摆动次数为: (2-2)式中:h 破碎物料落下的高度,m; g 重力加速度, g=98c。由图22可知: (2-3)式中:s 动颚下端的行程,m。由以上几式联立并简化可知:图22 破碎装置物料梯形截面棱柱体实际上,由于在动颚空转行程的初期,物料由于弹性变形仍处于压紧状态,不能立即落下。因此,偏心轴的转速应比上式算出的值低20%30%左右。偏心轴的转速还可以用下述经验公式确定:对于进料口的宽度B1.2m,综上所述,圆整后取偏心轴的转数:n=250r/min。2.2.5生产能力颚式破碎装置的生产能力是指在单位时间内能破碎物料的数量,也称为产量或生产率。破碎装置的生产能力是以动颚摆动一次, 从破碎腔中排出的一个松散的棱柱体的物料为计算依据。动颚每摆动一次,排出的棱柱体断面积为:棱柱体的长度即为破碎腔的长度L,故棱柱体的体积为:若动颚每分钟摆动n次,则破碎装置的生产能力为: (2-4)式中:Q 破碎装置的生产能力,t/h; 松散系数,取=0.250.6,对于中小型破碎装置可取较高的值(=0.50.66),取=0.55; 破碎物料的密度,。查得 =1.4t/h。 3.主要零部件结构尺寸的计算与选择3.1电动机功率的计算与选择3.1.1功率当给矿口宽度为B、长度为L、排矿口最小宽度为e,则根据图31可求得动颚每次工作行程内破碎物料的体积: (3-1)式中:V 动颚在每次工作行程内破碎物料的的体积,;C 充满系数,因破碎矿石不是全部充满破碎腔,而是有一定的空隙;K 粒度特性系数。图31 确定破碎装置的功率图若原矿未经预先筛分,则其中小于排矿口宽度的矿粒就直接通过破碎腔。为此,考虑粒度特性系数。当破碎前将原矿中小于排矿口宽度的细粒物料筛出时,可取K=1。1)如果原矿的粒度特性曲线为直线可取,是原矿中的最大矿块,则。2)假如原矿的粒度特性曲线为凹形可取:,即K=0.4-0.5。当K=0.71之间时,C=0.20.3,且K与C的乘积一般为0.20.25取C=0.25。根据式和式则可求得颚式破碎装置电动机功率的计算公式: (3-2) 式中:N 电动机的功率,KW;物料抗压强度,Mpa;E 物料弹性模数,Mpa; 破碎装置的传动系数,=0.75取C=0.250.85。从上式可以看出,破碎装置的功率消耗与转速、规格尺寸、钳角、被破碎物料的物理机械性能和粒度的特性有关。实际上,颚式破碎装置的破碎过程是非常复杂的,有些因素尚未完全反映出来,有的因素(如矿石的和E)也是很难准确的选取。所以,上式只能初步计算破碎装置的功率使用,以便进一不用实验的方法来修正。3.1.2电动机的选择对于破碎装置的电动机功率可用下式来计算: (3-3)式中: N 固定颚板的计算高度,m;L 破碎装置进料口的宽度,m;H 破碎装置的进料口高度,m;r 偏心轴的偏心距,m;n 偏心轴的转数,r/min。 参考颚式破碎装置的产品参数表,电动机的功率为30KW,所以取选功率为30KW的电动机能够满足计算要求。正常V带传动的传动比i=24。所以,电动机的转数:查机械设计手册5选择Y系列封闭式三相异步电动机。(一般异步电动机)同步转速在6001200r/min之间的的转速有750r/min和1000r/min。在设计中优先选用的同步转速为1000r/min。由机械设计手册5查得电动机的型号:Y225M6电机型号其主要参数如下:表3-1 电动机主要参数表功率转速效率功率因数30KW980r/min90.2%0.85电动机伸出轴直径(D)电动机伸出轴长度(L)55mm110mm3.2皮带及带轮的设计1.计算功率用窄V带传动,电动机型号为:Y225M6型;功率P=30KW,此部分数据转速n=980r/min;传动比i=3.2;每天工作12h。查机械设计由表86查得:=1.6;=P=1.630=48KW。2.选用窄V带带型根据、n由机械设计2图89确定选用SPB型。 3.确定带轮基准直径由机械设计2表83和表87取主动轮基准直径。所以,从动轮直径:验算带轮速度:。所以,带的速度合适。4.确定窄V带的基准长度和传动中心距据 初步确定中心距计算所需的基准长度:由机械设计2表82选择带的基准长度5.验算主动轮上的包角因此主动轮上的包角合适。6.计算窄V带的根数Z (3-4)由n=970r/min,i=3.2,查机械设计2表85c和85d得:,;查机械设计表88得:;查机械设计表82得:。取Z=6根。7.计算预紧力F0 (3-5)由机械设计2表84得q=0.12kg/m故:8.计算作用在轴上的压轴力9.带轮的结构设计基准宽度:11.0mm;准线上槽深:2.75mm;准线下槽深:8.7mm;间距:;一槽对称面至端面的距离:mm ;小轮缘厚:6mm;轮宽:B=(Z-1)e+2f=519+214。5=124mm;径:;槽角:。图32 带轮的结构设计3.3初定偏心轴的直径及跨距材料:偏心轴的材料选用45号钢。参数:许用扭应力,A=126103。步计算直径(与大带轮配合处):轴功率: (3-6)式中: 电动机的功率,KW; 皮带传递的功率,KW。轴转速n=300r/min因为轴上有键槽,轴径应增加37%。因破碎装置工作时的冲击载荷很大,又有强烈的振动,故取直径d=100mm此偏心轴选用一般阶梯长轴。按轴在机架上的安装情况和结构要求,机架轴颈处取130mm 为了使零件能够很好的轴向固定,在机架上的轴承与皮带之间加装圆螺母。其作用是:与轴肩、轴环配合使用,作轴上零件的双向固定,适用于两零件端面距离不太大,使用套筒不方便时。选用螺母M1002 GB81276材料:45号钢,采用调质HRC2430,表面氧化。根据阶梯轴结构的设计原则,与动颚固定的轴承处轴颈取 d3=150mm。动颚宽度为400mm,两端分别留有1mm的余隙,考虑到轴上需要安装的密封零件及轴承透盖,初定轴的跨距如图3-3所示。图33 初定轴的直径和跨度3.4轴承的选择及验算3.4.1机架处的轴承因为轴承承受的径向力较大,轴向力较小,所以选用双列向心球面滚子轴承。轴承承受的径向载荷P=8376N,考虑到主轴与动颚的自重所受的径向力约为13000N,装轴承处的轴颈为130mm,运转时有强大的冲击,预期计算寿命。1)求比值因为,承受的轴向载荷很小。所以,取X=1。2)初步计算当量动载荷 (3-7)查机械设计2表13-6,取3)起轴承应有的基本额定动载荷值 (3-8)式中: 为指数,对于球轴承=3,对于滚子轴承=10/3。4)轴承的选取根据手册结合初定的轴的直径选取C=49500kg的113622轴承BG286-64主要尺寸:d=130mm,D= 280mm,B=93mm,r=5mm;安装尺寸:156mm,253mm,3mm。该轴承采用油脂润滑。5)验算轴承的寿命经验算轴承的寿命足够。3.4.2轴径d=150mm处的轴承因为轴承承受的径向力较大,轴向力较小,所以选用双列向心球面滚子轴承。主轴与动颚的自重所受的径向力约为13000N,装轴承处的轴颈为150mm,运转时有强大的冲击,预期计算寿命。1)求比值因为,承受的轴向载荷很小。所以,取X=1。 2)初步计算当量动载荷查机械设计2表13-6,取3)起轴承应有的基本额定动载荷值 (3-9)式中:为指数,对于球轴承=3,对于滚子轴承=10/3。4)轴承的选取根据手册结合初定的轴的直径选取C=65600kg的113620轴承BG28664。主要尺寸:d=150mm,D=320mm,B=108mm,r=5mm;安装尺寸:177mm,291mm,3mm。该轴承采用油脂润滑5)验算轴承的寿命经验算轴承的寿命足够。3.5平键的选择及校核键是一种标准零件,通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递扭矩有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑移的导向。键连接的主要类型有:平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。3.5.1电动机伸出主轴用键的选择及校核电动机伸出轴颈 d=55mm。选用普通C型平键,结合与带轮的配合长度,取键长L=100mm。查机械设计2表61得键的主要尺寸:bh=16mm10mm。键槽的主要尺寸如表3-2:表3-2 键槽的主要尺寸btr1664.30.4键的工作长度:。键的工作高度:。轴传递的扭矩:。连接的比压:键的材料为45号钢,带轮为铸铁,查机械设计2表88得:。经校核键的强度满足要求。3.5.2偏心轴用键的选择及校核轴颈与带轮(飞轮)配合处直径 d=100mm。选用普通C型平键,结合与带轮的配合长度,取键长L=100mm。查机械设计2表61得键的主要尺寸:bh=28mm16mm 。键槽的主要尺寸如表3-3:表3-3 键槽的主要尺寸btr28106.40.6键的工作长度:;键的工作高度:;轴传递的扭矩:。键连接的比压:键的材料为45号钢,带轮为铸铁,查机械设计2表88得:。经校核键的强度满足要求。3.6其他构件尺寸的确定图34 颚式破碎装置简图1)破碎腔的高度在钳角一定的情况破碎腔的高度由所需要的破碎比确定。通常,破碎腔的高度:。为了获得较高的生产率,将H取的大些。取。2)动颚轴承中心距给矿口平面的高度h为了保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块物料,在给矿口处,动颚必须有一定的摆动行程。为此动颚的轴承中心距给矿口平面的高度:。根据实验,当生产率达到最大值时,动颚悬挂点的合适高度为:;对于复杂摆动颚式破碎装置为,L为动颚的长度。对于复杂摆动颚式破碎装置。式中,L动颚的长度。3)偏心距r对连杆长度l的比值在曲柄摇杆机构中,当曲柄作等速回转时,摇杆来回摆动的速度不同,具有急回运动的特征。连杆越短,即的值越大,则这种现象就越显著。曲柄(偏心轴)的转数是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间而定的。因此,连杆的长度不宜过短。对于中小型破碎装置:, , ,取 。,取 。4)推力板长度K 角(推力板与连杆之间的夹角)一般为。推力板长度与偏心距的关系为: (3-10)式中:Kmin、Kmax 推力板的最小、最大值,m;r 偏心距,m。根据机构的整体尺寸选取K=280mm。4.主要零部件的形状与结构4.1破碎腔的形状破碎腔的形状是决定生产率、动力消耗和衬板磨损等破碎装置性能的重要因素。破碎腔的形状有直线型和曲线型两种。如图4-1所示,图中实线表示颚板闭合时的位置,虚线表示颚板后退最远位置。(a)直线型破碎腔 (b)曲线型破碎腔图41 破碎腔形状示意图图中的许多水平线,表示物料在陆续向下运动时所占据的区域。处在水平面1上的物料,当动颚摆动到虚线位置时,便下落到水平面2上。两水平面1和2间的的垂直距离,就是破碎装置在空转行程使料块下落的距离。在颚板下一次的工作形成中,水平面2处的物料则被压碎。到空转行程时,料块便落到水平面3上,依次类推,料块逐渐被破碎而粒度逐渐减小,最后通过排矿口排出去。由图41(a)可以看到,在直线型破碎腔中,个连续的水平面间形成的梯度断面的体积向下依次递减。物料的空隙也逐渐减小,而动颚的摆动行程和压碎力却逐渐增大,物料到排矿口附近的排料速度就减慢。于是在排矿口附近几容易发生堵塞现象,这是造成机器过载和衬板下端磨损的主要原因。图41(b)表示曲线型破碎腔,它是将固定颚板改成曲线型,曲线是按破碎腔的啮角从上向下逐渐减小的原则而设计的。在曲线型破碎腔中,各连续的水平面间形成的梯度断面的体积,从破碎腔的中部往下是逐渐增加的,因而物料间的空隙增大,有利于排料。由于堵塞点上移,故在排矿口附近不易发生堵塞现象。4.2动颚及齿板结构分析图42动颚结构剖视图动颚是支承齿板且直接参与破碎矿石的部件,要求有足够的强度和刚度,其结构应该坚固耐用。动颚一般采用铸造结构,也可采用焊接结构,但由于其结构复杂,因此对焊接工艺的要求较高。按结构特点,可把动颚分成箱型结构和非箱型加筋结构两种。1)箱型结构动颚为了铸造工艺的需要及减轻动颚的重量,可在箱型梁壁及加筋隔板上开孔。若干个齿板通过长螺栓和斜铁块固定在动颚上。由于下部齿板通过磨损较快,因此,齿板做成分体式,以便使具有对称形状的上、下齿板对换后能继续使用。如图42所示,安装齿板的动颚前部为平板结构,其后部有若干条加筋板已增加动颚的强度与刚度。其横截面呈E型,故称E型结构。这种动颚的缺点是当破碎力作用于动颚使其弯曲时,由于动颚剖面德中形层卡靠近动颚前部安装齿板的一方,时的动颚后不得加筋板表面承受较大的拉应力,容易使加筋板开裂。2)非箱型加筋结构对于型号较小的复摆颚式破碎装置,其动颚一般做成非箱型加筋结构,以便有效的减轻动颚的重量。此次设计及选用此种型号的动颚。动颚上齿板又是通过螺栓、斜铁与动颚相连。按其横截面形状有“E”型与反“E”型两种。另一种动颚的横截面呈反“E”型。即动颚后部为平板结构,前部为加筋板。齿板安装在动颚加筋板的加工面上。该动颚剖面的中性层靠近动颚后部平板一边,因此当动颚手弯曲作用时,其后部平板表面的拉应力值将大大减少。与 “E”型结构相比,相等的动颚材料得到更充分的利用。当动颚采用零悬挂或负悬挂时,由于动颚齿板的上端部已位于动颚轴承外,且不得不采用在动颚的顶部用粗大的长螺栓、斜铁将齿板与动颚相接起来,因此给结构设计带来较大困难。因为动颚较大的垂直行程产生的齿板与物料间的磨擦,使得齿板在动颚支承平面上产生滑动趋势,因此将会对固定螺栓产生较大的拉力。3)齿板的结构齿板是破碎装置种直接与矿石接触的零件,结构虽然简单,但它对破碎装置的生产率比能耗产品粒度组成和粒形以及破碎力等都有影响,特别对后三项影响较显著。齿板承受很大的冲击挤压力,因此磨损得非常厉害。为了延长它的使用寿命,可从两方面考虑:一是从材质上找到高耐磨性能材料;二是合理确定齿板的结构形状和几何尺寸。此次设计的破碎装置的齿板采用ZGMn135。其特点是:在冲击负荷作用下,具有表面硬化性,形成即硬又耐磨的表面,同时仍能保持其内层金属原有的韧性,故它是破碎装置上用的最普通的一种耐磨材料。齿板横截面结构性装有平滑表面和齿形表面两种。后者又分三角形和梯形表面。对平滑表面的衬板试验证明,在相同条件下与齿形衬板比较,生产率提高40%左右,寿命提高50%左右,但破碎力约增加15%,又不能控制破碎产品粒度,而且增加功率消耗。因此,对破碎层状物料,要求产品粒度较高的条件下,不宜采用平滑衬板,对于破碎腐蚀性很强的极坚硬物料,为延长衬板寿命,也可采用平滑衬板。此次涉及主要是为了控制产品粒度,因而采用齿形衬板。为了保证产品粒度和形状,通常还是采用三角形或梯形衬板。如图43所示。此次设计采用三角形。(a)三角形 (b)梯形图43 衬板齿形4.3肘板破碎装置的肘板是结构最简单的零部件,但其作用却非常重要。通常有三作用:一是传递动力,其传递的动力有时比破碎力还大;二是起保险件作用,当破碎腔落入非破碎物料(如铁杆,折断的铲齿)时,肘板先行断裂破坏,从而保护机器其他零件不发生破坏;三是调整排料口大小。在机器工作时,肘板与其支承的衬板间不能得到很好的润滑,加上粉尘落入,所以肘板与其衬垫之间实际上是一种干摩擦和磨粒磨损状态。这样,对肘板的高负荷压力,导致肘板与肘板衬垫很快磨损,使用寿命很低。因此肘板的结构设计应考虑该机件的重要作用也应考虑其工作环境。肘板按结构组成由组装式和整体式两种方案,组装式有一个肘板体与两个肘板头连接后组装而成的。这样就可以只更换易磨损报废的肘板头以节省易耗件金属。由于用在大型破碎装置上的这种肘板较重,因此这种肘板都应设计起吊环。一般情况下复摆式颚式破碎装置上使用的大都是整体式肘板,因为其重量和尺寸都比较小。此次设计也采用整体式肘板。按肘头与肘垫(或称肘板肘垫)的连接型式,可分为滚动型与滑动性两种。如图44所示:(a)滚动性 (b)滑动性图44 肘头与肘垫形式肘板和衬垫之间传递很大的挤压力,并受周期性冲击载荷。在反复冲击挤压作用下磨损较快,特别是图44b所示的滑动型结构更为严重。为提高传动效率,减少磨损,延长其使用寿命,本次设计采用图44a所示的滚动型结构。肘板头为圆柱面,衬垫为平面。由于肘板的两端肘头表面为统一圆柱表面,所以当肘板两端的衬垫表面相互平行时,肘板受力将沿肘板圆柱面的同一直径,并与衬垫表面的垂直方向传递。在机器运转过程中,动颚的摆动角很小,使得肘板两端支承的肘垫表面的平行度误差也很小,因此肘板的传力方向与肘垫垂直线方向的夹角很小(大大小于摩擦角),所以在机器运转过程中,肘板与其肘垫之间可保持纯滚动。4.4调整装置调整装置供调整破碎装置排料口大小用。随着衬板的不断磨损,排料口尺寸也不断的变大,产品粒度也随之变粗。为了保证产品粒度的要求,必须利用调整装置,定期的调整排料口尺寸。此外,当要求得到不同的产品粒度时,也需要调整排料口大小。调整装置归纳起来有以下几种:垫片调整装置、楔块调整装置、液压调整装置以及衬板调整。4.4.1楔块调整装置此种装置是一种比较老式的。它分立式和卧式两种。1. 立式楔块调整装置它是借助后肘板座与机架后壁之间的两个垂直放置的楔块相对运动,来实现破碎装置排料口的调整。转动螺栓上的螺母,使调整楔块沿着机架的后壁做上升或下降运动,推动调整座向前或向后移动,从而推动肘板活动颚,以达到调整排料口的目的。2.卧式楔块调整装置它是借助后肘板座与机架后壁之间的水平放置的楔块相对运动,来实现破碎装置排料口的调整。在机架后壁上有后肘座、楔铁及有正反螺纹的轴构成的调整机构,和由电机与涡轮减速器所构成的传动装置。轴的另一端有手柄。两种调整方式的比较:卧式调整方便,在机器左右侧均能调整,且调整过程楔块不会歪斜。立式由于一个人不能同时拧动两个螺栓,因此不保证两个楔块同步上升或下降,所以调整不方便,有时甚至卡住。楔铁调整的优点是:能实现无级调整,调整方便,不必停车,结构简单与制作方便。缺点:它的外形尺寸和重量都比较大,使机器尺寸增大,调整和费劲,所以用于中小型破碎装置。4.4.2垫片调整装置有利于螺栓顶推和利用液压缸顶推两种调整装置。1.利用螺栓顶推调整利用螺栓顶推肘板座,取出垫片则排料口增大;反之,假如垫片则排料口减小。顶推肘板座之前,要适当放松拉紧弹簧,松开压紧螺栓。这种方法适用于中小型破碎装置。2.利用液压缸顶推装置它是借助液压缸的柱塞,推动后肘座,然后增加或减少垫片的数量,使排矿口增大或减少。然后停止供油,并用螺栓将肘板与后壁压紧。这两种调整装置比较,后者操作灵活,省力,方便,但结构稍复杂些,所以最适合于大中型破碎装置。液压加垫片调整装置装在破碎装置侧壁。这种方式除能调整排料口外,同时又能使肘座压紧在后壁上,不必附加压紧螺栓。对楔铁调整装置和液压调整装置的分析比较,此次设计的是小型颚式破碎装置,且排料口范围不经常调整,故采用垫片调整比较合适。4.5保险装置当破碎装置落入非破碎物时,为防止机器的重要零部件发生破坏,通常装有过载保护装置。保险装置有三种:液压连杆、液压摩擦离合器和肘板。液压保险装置结构紧凑、工作可靠非破碎物能自然排出,动颚自动复位,不能停车,所以,液压保险装置得到广泛应用,也是破碎装置发展的趋势之一。但是它必须备有专用的液压系统。相对液压元件和零部件的液压密封部位有较高的要求,否则容易出此现漏油现象。因此液压保险装置一般都用于大型的简摆式颚式破碎装置。中小型复摆颚式破碎装置都以肘板为保险件。设计师提高它的许用应力,以便能在机器超载时首先发生破坏,借此达到保险的目的。因为肘板是机器中最简单最便宜的零件,所以得到广泛应用且经济有效,但当肘板断裂后,机器将停车,应重新更换新肘板后方可工作。肘板保险间的另一个缺点是由于设计不当,常常在超载时它不破坏,或者没有超载时它却破坏了。以致影响生产。因此设计时出应正确确实由破碎力引起的肘板压力,以便设计出超载破坏是的肘板面积外,在结构设计时,应使其具有较高的超载破坏敏感度。肘板通常有如图45所示的三种结构:图45 肘板结构中部较薄的变截面结构;弧形结构;S型结构。其中图a结构在保证肘板的刚度和稳定性的同时,提高其超载破坏敏感度。图b、图c两种结构是利用灰铸铁肘板抗弯性能差这一特点,选择合适的结构尺寸使肘板呈拉伸破坏,显然提高了肘板破坏的敏感度。因此从加工制造方便性出发。图55a所示结构应用最多。因此,此次设计采用图a所示的肘板。4.6机架结构整体机架多用于中、小型破碎装置。它比组合机架刚性好,但制造较复杂。从制造工艺来看,它也分整体铸造机架和焊接机架。如图46所示为整体铸造机架:图46 整体铸造机架主视图整体机架比焊接机架刚性好,但制造较困难,特别是单件、小批量生产。后者便于加工制造,重量较轻,但刚性较差。同时要求焊接工艺、焊接质量都比较高,并焊接后要求退火,并焊接后要求退火。因此,根据实际生产和经济条件,此次设计采用整体铸造机架。整体铸造机架除用铸造ZG270500材料外,对小型破碎装置硬度较低的物料时,也采用优质铸铁和球墨铸铁。设计时,在保证正常工作条件下,力求减轻重量,制造时要求偏心轴轴承中心镗孔,与动颚心轴轴承的中心孔有一定的平行度。4.7清洗装置整体铸造清洗装置用优质铸铁、铸造ZG270-500等材料,水管可插入尾部螺纹孔,用于清洗装置的供水,开关开启时,水通过水管从喷头喷出,对破碎后的矿石进冲洗,减少粉尘飞扬,降低周围粉尘量。5.控制电路启动与关闭利用PLC技术对破碎装置实现控制破碎装置作一般与传输机配套使用。共两个传输机,一个为送料用,一个为输料用。在破碎起始和结束的时候为了保障机器的保养和安全,这三者之间有一定的启动和关闭次序。启动:输料机破碎装置给料机关闭:给料机破碎装置输料机在输料机启动完成后,启动破碎装置,待其运转正常后,启动送料机给料。而关闭的次序正好相反,先关闭给料机,待破碎装置内物料完全排出后,关闭破碎装置,之后再关闭输料机。其启动关闭控制电路如图5-1。图5-1 控制电路6.部分三维视图总装配动颚部装配 飞轮清洗装置7.小结历时三周的课程设计将要结束了,从三周来紧张而有序的设计工作中,我感受很多。首先,此次设计所涉及的知识面广,主要包括了大学四年年所学的基本基础知识和专业基础知识。是对几年来知识的总结与提高,使初步用已有知识,接触和开发新知识的途径。因此,在设计中遇到了许多新问题,获得了解决问题的新途径新方法,增长了见识,充实了专业知识。其次,本次课程设计锻炼了我多思考多借鉴的学习方法。学知识不能盲目,对已有的技术我们可以拿来参考,少走弯路。节约了时间和精力,不失为一个好办法。闭门造车行不通。另外,我还积累了茶手册的好经验,在以后走出校门参加工作也是一个很好的基本技能。第三,通过电脑绘图,使我初步掌握了电脑绘图的基本技能和高级技巧。以能较熟练的绘图和修改图形。还提高了自学的能力,增长了见识,丰富了知识。第四,在课程设计中,指导老师的悉心指导,使我解决了许多难题,他们的敬业精神和崇高形象都给我留下了难以磨灭的心灵印记。 最后,再次向关心和指导我的老师和同学表示深深的谢意!参考文献1朱里.机械原理M.北京: 高等教育出版社, 2010.2濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社, 2014.3邢邦圣.机械制图与计算机绘图M.北京:化学工业出版社, 2011.4陈秀宁.机械设计课程设计M.浙江:浙江大学出版社, 2012.5机械设计手册编委会机械设计手册(新版)M北京:机械工业出版社,2004.6吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.3版,北京:高等教育出版社,2006.7陶冶.材料成形技术基础M.北京:机械工业出版社,2002.8赵雪松,任小华,于华.机械制造装备设计M.武汉:华中科技大学出版社,2009.9张显伟,胡静.Word综合应用M.北京:清华大学出版社,2006.10郑鸣皋主编破碎机综述M北京:机械工业出版社,2001. 11范祖尧主编. 现代机械设备设计手册M. 北京:机械工业出版社,1996.12成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,199313王昆、何小柏等编.课程设计M.北京:高等教育出版社,2005.14章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用J.农机化研究,2006(7).
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