颚式破碎机的设计(400×600)【含5张CAD图纸和说明书全套】
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颚式破碎机的设计A JAW CRUSHER DESIGN 摘要伴随国内经济的飞速发展,制造业迎来了发展的春天。颚式破碎机的设计、发展与优化也在其队伍内。现在在矿产中的应用非常多,因为这种破碎机的构造较为简单,并且型号也比较多而且还很全面,这种机器的体积相对来说比较大。颚式破碎机是比较老的机型,但是随着社会的发展和破碎的要求的不断提高,对产品及其质量要求也大大的提高,破碎机的机型也发展了很多型号。随着现代化的发展,各工业部门对破碎机的要求越来越高,所以现在对这种机器进行继续研究和改进的意义是非常重大的。本题目是颚式破碎机的设计。颚式破碎机是根据其动腭在其它机件的带动下作复杂的平面运动而得名的。本毕业设计主要是为了满足生产需求:进料口尺寸为:400600 (mm);出料口尺寸为:40160 (mm);进料块最大尺寸为:340(mm);产量为:17115吨/时而研究的。主要对其总体方案进行设计和确定,对其运动进行分析,对电动机、V带等标准件进行计算和选型,偏心轴、飞轮、轴承等零件的设计与校核。本次毕业设计设计的颚式破碎机其特点为生产能力高,结构简单,传动稳定,使用寿命长等。并在实际生产中得到广泛应用。经过本次的设计,加深了对本专业的了解。关键词 颚式破碎机;破碎腔;偏心轴;设计IIAbstractWith the rapid development of domestic economy, the manufacturing sector ushered in the spring. Design, development and optimization of jaw crusher is also within its ranks. Now the mining company which is used very much, because the construction of such crusher is not so complicated, and the model is more and very comprehensive, this volume machines are relatively large. After 100 years of practice and continuous improvement, the agency has been improving. Although the jaw crusher counted on the older models, but with the development needs of the community of Broken increasing demands on the quality of the product and the product is also greatly improved, crusher models have been developed to a variety of a. With the development of modern, industrial sector of the stone crushing requirements are getting higher and higher, so now this machine to continue research to improve, meaning is very significant.Entitled jaw crusher design. Jaw crusher because of its movement in other parts of the palate driven mainly as complex generally planar motion named. The graduation project is mainly to meet production needs: the feed inlet size: 400 600 (mm); spout Size: 40 160 (mm); feed block maximum size: 340 (mm); Yield: 17 to 115 t / and sometimes research. Mainly for its overall design and determine, analyze their movement, standard motor, V belt and so choose, to select various operating parameters, the design of the main components, calculation and checking. Optimization focuses on the design and drive system.Through this design we can find jaw crusher design its high production capacity, simpler structure, actual production has been widely used. Through this design, the university specialty is deepening awareness in practice, carried out a comprehensive review.Keywords Jaw crusher crushing chamber eccentric shaft design 目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 本课题研究的目的和意义11.2 颚式破碎机的特点和研究现状11.3本课题主要研究内容32 颚式破碎机的工作原理与构件分析52.1 颚式破碎机的工作原理52.2 颚式破碎机的构造62.2.1 动颚的分析62.2.2 齿板的分析72.2.3 肘板的分析82.2.4 调整装置的分析92.2.5 保险装置的分析92.2.6 机架结构的分析102.2.7 传动件的分析112.2.8 飞轮的分析112.2.9 润滑装置的分析113 主要部件的计算与设计123.1 颚式破碎机结构参数的计算123.2 主要构件尺寸参数的设计计算123.2.1 破碎腔高度的计算123.2.2 偏心距的计算133.2.3 动颚悬挂高度的计算133.2.4 偏心距对连杆长度比值的计算133.2.5 肘板长度的计算133.2.6 传动角的计算143.2.7 破碎腔形状的确定143.3 颚式破碎机工作参数的设计计算153.3.1 偏心轴转速的计算153.3.2 生产率的计算163.3.3 破碎力的计算163.4 各个部件的受力分析174 主要零件的设计与校核194.1 电动机的选择194.2 V带传动的设计194.2.1 确定计算功率194.2.2 确定V带的带型194.2.3 确定带轮的基准直径,并验证带速204.2.4 确定V带的中心距和基准长度204.2.5 验算小带轮包角214.2.6 确定V带根数21I4.2.7 计算单根V带的初拉力的最小值224.2.8 计算压轴力224.3 飞轮的设计224.4 推力板的设计234.5 偏心轴的设计244.6 轴承的计算与选型274.6.1机架处的轴承274.6.2动颚处的轴承284.7键的计算与校核294.7.1电动机上键的选择与校核294.7.2偏心轴上的键的选择与校核295 颚式破碎机的安装与运转315.1 颚式破碎机的安装315.2 机架的安装315.3 肘板的安装315.4 动颚的安装315.5 齿板的安装325.6 破碎机的运转32结论33致谢34参考文献35II1 绪论1.1 本课题研究的目的和意义现在中国的经济飞速发展,对于矿产的开发也越来越多,所以在开发矿产的时候,相关的技术和机器也都迅速发展。在采矿的过程中,将矿产资源进行破碎是必须要进行的步骤。因为每种矿产资源的物理性质与其自身结构,差异较大,所以要对矿产资源进行破碎,机器的型号就会非常多的。如果开采的是金属类,那么开采物料时,第一步就要先对它进行破碎,将里面有效的资源分离出来,进行破碎的步骤比较多,分为粗碎,中碎,细碎,研磨。破碎这道工序耗费的能量比较多,如果要将能源的耗费降低、生产效率提高,那么现在的破碎机的技术原则就是多进行破碎,少进行研磨。现在工业飞速发展,所以在这样的背景下破碎机自动化的程度也越来越高。现在对矿产资源开发的规模较大,所以对破碎机的需求量也将变大。新型式破碎机还在不断的开发研究中,还没有研制出来,所以大都采用颚式破碎机。旧式颚式破碎机,其构造较为简单,并且工作可靠性较高,生产时并不复杂等,工业上基本采用这种型号。不过,这个破碎机也有不足之处,不能连续工作,工作效率不高,破碎物料较小,破碎不均匀。对于这些不足之处,很多国家都在对其进行改良,对其结构、运动轨迹、破碎腔室等进行改良,破碎率就会提高,机器的磨损会降低,能耗会减少,现在的颚式破碎机的破碎腔不仅高,而且还深,其啮角较小;破碎机的悬挂方式也有很大改进,对衬板的支撑进行了改变,这样提高了机器的性能。现在的颚式破碎机运用了新型材料,相较之前的材料,承受的摩擦力矩变大,磨损减少,自动化程度也相对提高。现在研制出了新型号的破碎机,如筛分颚式破碎机,这种机器不仅可以进行破碎,还能对物料进行筛选,这样其工艺的流程就相较简单,并且还可以根据设定的参数选择所需的物料,因此就不会出现阻塞和过度粉碎的情况,改善生产水平,减少了物料的消耗。近年来,越来越多的在室外进行矿场资源的开采,机器大都变成大型化,为了确保产量,破碎机也要向着大型化的发展。现在,国外生产机器最大的型号是1500mm2000mm。本设计的颚式破碎机主要设计参数如下:1、进料口尺寸:400600 (mm);2、出料口尺寸:40100 (mm);3、进料块最大尺寸:340(mm);4、产量:17115h/t。1.2 颚式破碎机的特点和研究现状1、颚式破碎机的特征它的结构是曲柄摇杆的结构,它的工作件为曲柄。这种机器结构不太复杂,并且工作可靠性好,后期维护简便。在粉碎物料这个领域使用较为广泛。在这个机器上,动鄂与偏心轴直接相连,它的结构为曲柄连杆结构,连杆不是独立的,偏心轴带动动颚在垂直与水平方向上进行运动。在动颚板上,每个点作圆周运动,运动到最底端,圆就变得越小。因此在对物料进行破碎时,不仅破碎的颗粒会比较小,而且还能对碎块进行碾压。因为这个机器的偏心轴在转动的时候,方向为逆时针,提高物料的排出效果,所以机器在对物料进行破碎是破碎率就会提高。颚式破碎机相较于简摆颚式破碎机,其自身重量较轻,并且结构不复杂,生产效率较高。不过,其鄂板在竖直方向上长度过长,所以鄂板受到的磨损也相对较大,消耗的能耗也较大的,在进行工作时,会产生较大的灰尘。但是颚式破碎机也具有较多好处,生产工作效率高,结构相对简单,并且物料破碎后都较小,检修零部件时相对简单,机器操作较为简单,一般人都可以操作,使用范围较大,并且这种破碎机在使用的过程中不会出现被堵的情况。破碎机在工作时,震动较大,所以它的缺陷就在于机器自身会出现大的摆动,工作稳定性不好,噪音大。并且,这个破碎机在破碎片状的物料,其破碎效果不好,工作连贯性不好。安装时,要装在混凝土基础上,这个混凝土的重量必须是这个机器的五倍,除此之外,还要进行隔震处理。如果是外形很大的破碎机,还要将其埋在钢梁上。用颚式破碎机进行工作的时候,要注意到的是,因为机器的工作环境比较差,所以要定时对机器进行保养,如果发现机器上有零部件损坏,就要快速更换零部件,这样就能更好的维持机器的使用寿命。2、颚式破碎机研究现状颚式破碎机是由美国最早研发出来的,迄今为止已有一百五十多年的历史,破碎机的构造也在不断地改变,如今在采矿业中应用极为普遍。为了提高其生产效率与性能,现已有发达国家研究出了异型颚式破碎机。德国和前苏联,他们研究的颚式破碎机是采用的液压驱动。这种机器不同之处在于,动鄂摆动次数变高,生产量提高,可以通过液压来调整排料口。德国曾研究出一种冲击式的,苏联同样研究出振动式的。这两种型号的破碎机在破碎物料的时候都是靠动鄂振动冲击来完成的,这样就可以提高破碎率。中国科研人员曾经研制出双腔双颚复摆颚式破碎机。这种破碎机工作效率非常高的,不仅使机器的负载变小,而且也降低了机器自重。根据前苏联生产的双动颚式破碎机。中国在这个基础上研制出双动颚颚式破碎机。这种类型的破碎机,就是把之前两个破碎机去掉前墙对置之后生产出来的。要让两个动鄂共同运转,就在偏心轴一侧添加两个开式齿轮。因其结构较为繁琐,这几年来,生产出了单轴倒悬挂式。这两类破碎机都是动颚同时运动,强行排料。这类破碎机转速越高,产量就越高,但是因为物料和动鄂间没有相对的运动,衬板磨损就会减小,使用寿命延长。国外曾生产过肘板向上放置的一种破碎机。国内也生产了这种破碎机。这种机器就是根据增大传动角,提高运动特性,改善其性能。国内的生产技术相较于世界先进水平还是有一定的差距,但是还是有少数产品接近于世界先进水平。所以,要想提高颚式破碎机的技术,达到世界技术水平,首先要建立民族品牌。要保证颚式破碎机的工作性能,那么就要保证动颚的运动性能,根据机构优化设计来保证。所以,破碎机结构优化设计是保证其最佳性能的根本。中国生产的机器的体积远大于其他国家,因此,减轻机重是非常严峻的现状。其中机架在整个机器中占的重量比很大(铸造占50%,焊接占30%)。其他国家均利用焊接方法,以至于就连动颚都利用这种方法。而国内常采用铸造来加工机架。因在铸造的过程中损失较大,因此为了减少不必要的损失,就必须支持焊接技术。在设计机架时,如果结构设计不合理,那么机量也会变大的。对其进行设计的时候,必须要考虑其受力,在合适的强度、刚度要求下,要尽量减少其体积。机架前部所受到的载荷通常由横向筋板承担。通常,破碎机是没有纵向筋板,见图1-1。这个破碎机中的加强筋布置不合理,且数量过多,导致机器重量过重。但机器重量过大也与其受力情况有关。 图1-1 某破碎机焊接机架 图1-2大传动破碎机机架 图1-3大传动破碎示力图根据图1-2所示,机架侧部放有3根筋板,筋板1放于主轴承的侧面,筋板3放于主轴承后下方,筋板2用于连接这两个筋板。图中轴承所承受的最大力的方向与筋板1的方向一致。因此,图1-2的布置符合受力要求。图1-3为其受力分析。在整个破碎机的零部件中,动鄂所占的重量也较大,且结构较为复杂。设计动鄂结构时应根据其受力来设计,在符合强度、刚度的同时,应尽量减少其重量。因为在进行焊接,铸造,还有热处理等加工时,破碎机也会随之受到一定的影响。所以应提高设计制造等水平,缩短与世界先进水平的差距。1.3本课题主要研究内容本论文主要分析颚式破碎机的种类及其工作原理,设计其结构方案,并对主要零部件进行分析。并针对动颚板和定颚板在工作中承受巨大的破碎力和物料的摩擦力而容易破损的问题,电机的选用,以及偏心轴工作时所承受的载荷容易失效的问题等进行研究。并对V带轮、飞轮、偏心轴、动颚板等主要零部件的尺寸进行设计分析、计算,并进行校核。选择合适的轴承和材料,并进行校核。本设计主要根据颚式破碎机工作时所遇到的一些问题,所选用PE400X600型号的破碎机。能够满足工作需求提高了机器的使用寿命,减少了资源浪费,节约了经济成本。 42 颚式破碎机的工作原理与构件分析为了能更好的了解颚式破碎机的构造,需要对它的工作原理进行简述,并对其主要构件进行分析。2.1 颚式破碎机的工作原理带轮和偏心轴是固定连接的,可以看成一个整体。这个部分为主动件,剩下的部件为从动件。见图2-1,带轮和偏心轴根据点A运动,动鄂进行复杂的平面运动,使矿石被碾碎。 图2-1颚式破碎机机构运动简图 图2-2颚式破碎机结构图图2-3 颚式破碎机运动轨迹示意图图2-2所示为其工作原理,主要由动颚板,定鄂板,偏心轴,和推力板构成。动鄂板上部和偏心轴连在一起,动颚板的下部依靠推力板来固定。在偏心轴工作的时候,动颚板根据定鄂板来回运动,并根据定鄂板进行幅度较大的上下移动。图2-3为动颚板上各个点的运动轨迹。上部运动轨迹类似于圆,越向下运动的幅度就越小,它的运动轨迹类似椭圆。2.2 颚式破碎机的构造颚式破碎机的主体部分是由机架、偏心轴、动颚板、定鄂板、及肘板构成。除此之外还有一些辅助零部件,比如用来进行固定的齿板,衬板,垫片,锁紧装置等等。2.2.1 动颚的分析1、动颚的结构组成在破碎机的部件里面,直接用来对物料进行破碎的部分就是动鄂,承受大的冲击载荷,因此要求要有足够的强度和钢度,其结构应该坚固耐用,破碎机中除机架外,为最重要的零件,结构也较复杂,动颚的运动特性又是决定破碎机性能好坏的关键,所以动颚结构设计是十分重要的。动颚的类型有两种,一种是箱形的,还有一种是非箱形的。动鄂的结构为铸造。要使动鄂的质量变小,论文中使用的结构是非箱形的。图2-4动颚结构剖视图2、动颚的工作过程颚式破碎机的结构如图2-4所示。通过图纸2-1可以发现,这个机器实际上它的工作部分就是一个平面四杆装置,它的运动部分就是连杆。在图纸2-2里面展示的就是在动鄂的上面每一个点运动时候的轨迹。通过图纸2-1就可知,A这个点进行的运动就是圆周的运动,B这个点是以O2为圆心,推动板拉着它,它来回的进行摆动,别的点在运动的时候,轨迹都是椭圆。在上面部分,它的水平位移量为下面部分的一百多倍,但是发生的垂直位移是没有下半部分大的,在进行工作的时候,曲柄就是在工作的这个区域里面;它的上半部分是靠到前面的,下半部分是靠到后面的,它的区就是一个空的行程。根据动鄂在运动时候的特征,那么下面就对动鄂的性能来进行描述: (1)在平面上进行运动的时候,它的过程是非常复杂的,一会是跟固定的动颚板距离非常近,一会又离的比较远,这样一来,它运动变化的空间就是比较大的,那么需要破碎的这个物料破碎的范围也是比较大的。(2)因为有这样的运动,所以物料会有一个向下推的力量,如图2-5中所示的就是物料在这个鄂板的中间受力的状况。物料在破碎腔中被破碎之后,从排料口排出。 (a) (b)图2-5 物料、颚板受力分析3、动颚的材料颚式破碎机通常选择高锰钢、高铬铁、中锰钢、中碳低合金铸钢等材料。其中高铬铁的耐磨性较好,但它的韧性差,故不合适。高锰钢是比较传统的使用材料,具有好的抗冲击性,但是磨损比较快。中锰钢的耐磨性较好,但在受到冲击时,会产生变形。中碳低合金铸钢是现在采用较多的一种耐磨材料,因其具有较高的硬度()和合适的的韧性(),能够抵抗因物料的切削和反复挤压所产生的疲劳剥落,具有良好的耐磨性。所以在本论文中选择中碳低合金铸钢作为动颚的材料。2.2.2 齿板的分析在破碎机的零部件里面,与破碎物料直接接触的就是齿板,其构造并不复杂,但对其的工作效率,能源的损失,物料的大小和力的大小,具有很大的影响。因为其受到极大的冲击力,因此磨损会很厉害。要想延长工作时间,就要从下面两点来进行着手: 一方面,齿板的加工材料,承受磨损的性能更加的好的材质;另一方面,就是齿板的结构一定要合理,形状还有大小都要合理。现在的破碎机采用的齿板原材料大都是ZGMn13。这种材质在受到冲击是,它的表面就会产生硬化,英雌齿面硬度会变大,也可以承受磨损,而且能保持良好的金属性能,所以如今的破碎机上齿板大都是采用这种材料。将齿板横向切开,会发现有两种截面形状,一种是平滑截面,还有一种是齿形截面。在齿形截面中,还可以分为,三角形和梯形。本设计采用三角形,见图2-6(a)三角形(b)梯形图2-6齿板 2.2.3 肘板的分析肘板在整个破碎机中,其构造最为简单,但却起着非常关键的作用: 1、传送动力,传动力的大小大于破碎力;2、可以对设备进行保险,在破碎腔中有不需要破碎的物料进去,肘板就会对这个物件进行破坏,这样就避免机器被破坏;3、排料口的大小,可以通过它进行调节。在设备工作时,肘板和衬板间,润滑性能较差,会有粉尘进入,这样他们之间就会有连续摩擦。而且肘板与肘板之间非常容易出现磨损情况,就会降低其使用寿命。所以在设计肘板结构时,一定要注意其构造和工作条件。 (a)滚动型 (b)滑动型图2-7 肘垫和肘头根据肘头和肘垫连接时的结构,对它进行分类,可分为滚动性和滑动型,见图2-7。在肘板与衬垫之间,传送的挤压力非常大,存在有规律性的冲击。因此在不断的冲击和挤压过程中,磨损会变得非常严重尤其是在滑动型中非常突出。要想让传动效率更高,损耗更低,使用时间更长,就可以使用滚动型的肘板。这种构造的肘板,它的头部是圆柱面,而衬垫就是一个普通平面。由于它的两头都是圆柱面,所以在这两头的衬垫的面都平行时,肘板受到的力就可以顺着这个圆柱的直径,跟衬垫垂直的这个方向传送出去。在破碎机工作的时候,动鄂运动的幅度不大,因此肘板两头支承肘垫的面产生的角度就不会过大,那么在破碎机工作的时候,肘板和肘垫之间的运动只有滚动,没有别的动作。2.2.4 调整装置的分析依靠这个部分来改变排料口的尺寸。因为衬板的磨损比较严重,排料口一直在变大,就会导致破碎的物料直径也一直在变大。所以,要使破碎物料达到粒度的要求,那么就要定时的用调整装置来调整排料口的大小。另外,如果在破碎的时候,物料的大小不一致,就要一直对排料口的大小进行改变。现在,这种机器的调整装置各种各样,比如垫片、锲铁、液压以及衬板调整。在此论文中,调整排料口的大小是通过垫片来完成的。这次论文中所使用的是第一种。2.2.5 保险装置的分析如果不需要破碎的物体得进入破碎机中的时候,为了保证设计机器的安全,就要设计保护装置。通过参考资料,能够发现保险的装置一共有下面的三种:第一种是连杆(液压);第二种是采用摩擦形式离合器,其动力形式也是液压的;第三种是肘板。通过这三种保险装置的对比、权衡采用肘板作为本论文的保险装置。同时肘板也是现在市面上最为简单和便宜的零件,它的综合性能较高,在工厂中得到了很大的应用。通过查阅设计资料,能够找到肘板通常有以下三种结构,他们的构造见图2-8: (a) (b) (c)图2-8 肘板结构a图为中部比较薄的变截面结构,b图为弧形结构,c图为S型结构。图a这种结构能够确保其稳定性及刚度,而且还能够使它的超载破坏敏感度变高。图b和图a,这两种结构都是通过灰铸铁肘板抗弯性比较差,只要确定合适的肘板大小,这样肘板的破坏敏感度就提高了。通过从加工制造简单的角度考虑,本设计采用a图这种肘板作为保险装置。2.2.6 机架结构的分析所有的零部件都是装在破碎机上。在破碎机工作的时候,受到较大的冲击力,在整个机器的质量中,机架重量占的很大比重,并且在进行加工的时候,花费的工作量很大。破碎机的机架刚度,强度与机器及其零部件的使用寿命有关。破碎机上的机架按其结构来进行分类,有整体型和组合型,根据其加工工艺来进行分类,有铸造型和焊接型。 组合型机架,因为在加工和后期安装、运输的时候难度都比较大,所以不能在比较大的破碎机上面用,一般都用在体积不大的破碎机上。整体型的机架性能要比组合型的好,不过加工这种类型的机架的时候,难度是比较大的。从加工行业来对它进行分类,有整体铸造和整体焊接两种。前一种刚性优于比后一种,不过加工起来有一定的难度,尤其是生产数量比较少的时候。这后一种机架加工起来比较方便,而且自身重量没有那么重,但是刚性很差。在焊接的时候其加工条件比较严格,必须保证其具有良好的性能,而且完成后需进行退火处理。随着焊接技术的不断发展,所以现在世界上很多机架都是通过焊接加工出来的。对机架进行焊接的时候,用的原材料是Q235,这个钢板的厚度是在25mm50mm之间。在对机架进行整体铸造的时候,不仅使用的材料是铸钢,如果其型号不大但是需要破碎的物料较软的时候,使用的材料就能够是优质的或者是球墨铸铁。在对机架进行改进的时候,它的前提就是工作要正常,另外重量还要降低。在对机架进行生产加工的时候,要在偏心轴承的中心上进行镗孔,这个孔跟动颚心轴轴承的中心孔平行,见图2-9。图2-9机架2.2.7 传动件的分析在破碎机中,主轴就是偏心轴,受到极大的弯曲力,所以使用的原材料为45钢,并对它进行调质,其中一头装带轮,另外一头装飞轮。2.2.8 飞轮的分析飞轮可以保存动颚空行的时候所产生的能量,然后再其使用到工作部分,这样在其工作时候承受的负荷就是相对接近。带轮也可以用作飞轮。2.2.9 润滑装置的分析在对偏心轴轴承进行润滑的时候,一般都是集中进行的。通常情况下,采用手动的油枪把润滑脂打入心轴跟支撑面。动颚在运动的时候幅度是没有多大的,这样心轴还有轴瓦之间要想进行润滑,是有一定的难度的,在他的下面顺着轴的方向开一些油沟,中间再开一个环,这样一来油槽就可以互相通起来了,这个时候把润滑油打到这个槽里面,就可以对他们进行润滑了。113 主要部件的计算与设计为了能够很好的对本次的颚式破碎机进行设计,还要能够保证它在工作的时候拥有稳定性,需要对它的结构和相对应的参数进行计算。3.1 颚式破碎机结构参数的计算1、钳角的计算钳角是其动颚板与定颚板间的夹角。钳角的大小是非常重要的,能够在一定程度上决定这个机器的生产效率,同样在破碎比一定的情况下,能够确保了破碎机工作腔的高度,如果选择的钳角过大那么破碎的工作腔也就会变小,这样得到的结构的生产效率就会降低。另外,通过翻阅资料可以知道钳角是有一个许用范围,它的取值范围,见式(3.1): 式(3.1)式中 表示物料和齿板产生的摩擦因数为了确保生产安全,这里所选择的钳角一般的是理论值的0.65倍左右。见公式(3.2): 式(3.2)在这里我们将其钳角的大小确定为20。2、动颚水平行程的计算在这次涉及的破碎机中动颚水平行程对其生产效率影响较大。如果选择的排料口的水平的距离比较小,这样得到的生产效率就会比较低,因此选择这个数值不能过大,如果选择过大所需要的破碎力就会变大,这样对设计的机器的安全性就有一定的影响,特别是安全方面。并且没得到完全的破碎,破碎不充分就会达不到要求。根据资料的查阅,得到下面的计算公式,见式(3.3): 式(3.3)式中 表示排料口数值的最小值3.2 主要构件尺寸参数的设计计算3.2.1 破碎腔高度的计算如果选择的钳角要在一定值的前提下,那么其高度为:H(mm)由下式计算,见式(3.4): 式(3.4)式中 表示进料口的宽度,。本设计取。3.2.2 偏心距的计算偏心距是在对其进行设计的过程中的主要参数之一。在满足上面的条件下,如果选择的偏心距过大,那么动颚齿面上各个点的水平行程也就比较的大。一个方面能够提高生产效率,另外一个方面还会使得消耗的功率变大。因此,在保证了水平行程一定的前提下,选择较小的偏心距,就能够在一定程度上减少动力的损失和消耗。通过翻阅资料就能够确定本次设计的机器其偏心距为,本设计采用。3.2.3 动颚悬挂高度的计算在确保破碎机工作腔上面能够拥有比较大的破碎力的前提下,应该为给料口提供一定的工作的行程,这样就有能够得出动颚的轴承产生的中心和给料口之间应该是有一定的距离的,这也就是正常提到的悬挂高度。同样对这样一个悬挂高度的计算,能够按下式计算,见式(3.5): 式(3.5)式中 表示动颚的长度。本设计取。3.2.4 偏心距对连杆长度比值的计算在典型的机构(曲柄摇杆)里面,如果曲柄在工作的时候做的是匀速回转,那么摇杆就能够得到不同的摆动速度,这就是机械基础上面提到的这样的机构具有的急回性质:如果设计的这个连杆比较的小的话,那么得到的值就会比较的大,急回性质就比较的严重。通过这分析就能够确定选择的连杆长度不能过短。对本次设计的颚式破碎机,见式(3.6): 式(3.6)式中 表示动颚长度,经计算取。3.2.5 肘板长度的计算推力板长度与偏心距的关系为,见式(3.7): 式(3.7)式中 表示最小的推力板长度,表示最大的推力板长度,表示偏心距,。3.2.6 传动角的计算对于整个结构传动角是影响其传动功率的重要因素之一。如果推力板的长度为定值时,如果选择大传动角,那么整个结构的工作效率就会比较大,这样较高的效率就能够保证加大偏心距的情况下才能够进行,这样一来就务必导致了动颚衬板上部水平行程就比较的大,那么在物料传送的过程中就容易发生堵塞,那么需要的功率也就比较的大。故传动角取:,在此设计中我选择。3.2.7 破碎腔形状的确定确保生产效率的重要的因素是破碎腔的构造、机器消耗的动力、磨损的衬板等等。通过资料的查看能够找到其工作腔的形状有曲线和直线,见图3-1。在图中实线的部分是颚板闭合时所在的位置,虚线的部分是颚板运动的极限位置。 (a)直线型破碎机 (b)曲线型破碎机图3-1破碎机工作腔的形状构造通过上面的图形的查看就可以发现许多的水平线,这些水平线表示的是物料在断断续续的进入工作腔的时候所在的位置,留在水平面1上面的物料,如果动颚工作到虚线的时候,这个时候物料就会在第2个水平面里,第一个水平面和第二个水平面之间的距离,代表的是工作机在工作的方法物料掉下时的长度。在到下个状态的时候,在第二个水平面上面的物料就会被进行压碎处理。下一个工作的流程就是空转,被压碎后的物料将落在了第三个水平面上面。下面的工作流程就是上面的循环,直到物料被压碎到所需要的大小为止,最后排出。通过查看图3-1(a)可以发现,在直线类型的破碎腔里面,水平面是不间断的,它的端面是梯形的,体积的大小是跟着向下慢慢变小的。物料的空挡也是在慢慢变小的,不过动鄂在进行摆动的时候幅度是越来越大的,而且压碎的力量也是越来越大的,物料越是靠近这个排料口的地方速度就会越是慢。那么在到了这个排料的地方的时候,非常容易会出现堵塞的情况,破碎机的负荷就会变大,还有机器的衬板的磨损也会很严重。在图3-1(b)里面,展示的就是曲线类型的破碎腔,它主要是将固定的鄂板转变成为曲线形状,在设计曲线形的时候根据的就是啮角从上面到下面慢慢变小的这个原则。在这种曲线形的破碎机的破碎腔里面,水平面都是连续的,并且它的截面是梯形的,这个梯形的面积大小是从中间部分到下面慢慢变大的,所以说这些物料的空挡是在慢慢的变大的,这样一来在排物料出去的时候就非常容易了。因为堵塞的地点向上移动的了,所以在这个排料的地方就不会出现堵塞的情况。故本设计采用图b,曲线型破碎腔。3.3 颚式破碎机工作参数的设计计算它的工作参数包括偏心轴转速、生产率、功率和破碎力等。3.3.1 偏心轴转速的计算这里面将到的偏心轴转动的速度,其大小主要依据或者依靠的是动颚的在规定的时间里面摆动的次数。在一定的工作区间内,如果偏心轴转动的速度不断的增减,那得到的生产效率也就较大,生产量也就较大。但选择的摆动速度也不能无限变大,要在一定的范围内变动。如果选择的数值过大,那么得到的生产的效率相反就会比较的小。通常,如果需要破碎的物料非常坚硬时,那么机器转速就要较小;如果需要破碎的物料是比较脆,那么机器在转动的时候速度就要增大;规格巨大的破碎机,转动速度不能过快,这样机器的振动就不会太大,消耗的能量也会变少。下面是计算偏心轴转动速度的公式,见式(3.8):对于宽度进料口 式(3.8)本设计采用的给料口宽度为。所以。3.3.2 生产率的计算本设计采用经验公式计算破碎机的生产率。经验公式是实践的总结更接近于实际情况。计算破碎机生产率Q(t/h)的经验公式为,见式(3.9) 式(3.9)式中 表示颚式破碎机生产能力,;表示物料易碎性系数,见表3-1;表示物料松散密度修正系数,K2=/1.6;表示进料粒度修正系数,见表3-2;表示物料松散密度,/;表示颚式破碎机单位排料口宽度的生产能力,见表3-3;表示破碎机排料口宽度,。表3-1 物料易碎系数物料硬度抗压强度普氏硬度高硬物料中硬物料底(软)硬物料表3-2 进料粒度修正系数表3-3 单位排料口宽度的生产能力破碎机规格查表取、由已知,经计算得。3.3.3 破碎力的计算在工作的时候,对破碎机破碎力大小和方向的计算是非常重要的,它不仅仅是设计的依据,也是加工时候的重要的依据。得出实验分析公式来计算破碎力。作用在颚板上的最大破碎力 (),见公式(3.10): 式(3.10)式中 表示破碎腔的有效高度,; 表示破碎腔的长度,表示衬板单位面积上的平均压力,取。 经计算得到。3.4 各个部件的受力分析图3-2颚式破碎机各部件受力图解 式(3.11) 式(3.12) 式(3.13)式中 表示作用在动颚轴承上的外力;表示作用在推力板上的外力;表示作用在连杆上的外力;表示悬挂轴和破碎力之间的距离;表示悬挂点和推力板之间的距离;表示两颚板处于压紧状态时,连杆与推力板的夹角,取。整个机器在工作的时候,它的工作的流程和工作的规律并不简单。一般情形下动颚越往下其零部件就越大。对于简单的摆动而言:悬挂中心以下占动颚全长的3/4,对于复杂的摆动悬挂中心以下占动颚全长的2/3,如果在往下就会变小,最后归为0。所以而,取。可得:354 主要零件的设计与校核4.1 电动机的选择电动机是种应用极其广泛的驱动设备,现如今其研制的标准化和系列有很多。依靠在不同工作状态下所出现的各种现象,决定其种类。含概了它的主要数值,样式,功率等,最终决定其型号。电动机分为直流和交流两种电。大多数条件下,交流电只适用于工业领域。而在使用交流电的时候,又可将其分为异步和同步电机。异步电机有笼型和绕线型这两种,其中笼型式是应用最为广泛的。要选择合适的电动机可以给建筑上面使用的钢筋切断机作为动力源,所以它就可以安全平稳的运作。因此在决定其型号时,可以通过以下条件来决定,比如其工作效率、工作电压、种类、型号和其结构。对本论文所设计的颚式破碎机的电动机功率可以用以下公式来求得,见公式(4.1) 式(4.1)式中 表示破碎机进料口的宽度,;表示破碎机的进料口高度,;表示偏心轴的偏心距,;表示偏心轴的转速,。通常V带传动比的传动比常选取,因此,电动机的转速,见公式(4.2) 式(4.2)通过计算得,通过实际情况决定它的型号为,额定功率为,满载转速为4.2 V带传动的设计4.2.1 确定计算功率查表得工作情况系数,故见公式(4.3) 式(4.3)4.2.2 确定V带的带型通过查阅机械设计基础,就可以了解到带传动所具备的特点:1、它的优势有:在中心距较大的场合中使用;其弹性效果好,有缓冲减震功能,特别是它不带接头,运动相对稳定,噪音小;有过载打滑保护,能较好的避免其他零部件的破环;其构造简单,安装维护十分便利,成本较小。2、它的不足之处有:运动范围大;由于总是要张紧,因此轴力就会增大;由于运动时会发生弹性滑动,因此主、从动轴的转速比就会发生改变;它的工作时间短;动力损耗会变大;不能在会产生燃烧和爆炸处工作,否则会发生火灾事故。依据所翻阅的文献,可以发现普通V带有七种型号,比如Y、Z、A、B、C、D、E。根据、n1的计算数据,翻阅资料可以选用C型。4.2.3 确定带轮的基准直径,并验证带速通常使用的传动是带轮传动,这种传动是在机械的工作里面运用的最为广泛。其传动的时候工作的效率较高,且工作可靠,使用寿命比较长,平均传动比准确,其结构紧凑的且适用范围广。在进行工作时,要达到几点要求:1、运动平稳,最大化的减小噪声,提高其运动精度。2、尽可能的增大其额定承载能力,尽可能地减少其体积,减轻其机重,增大其强度,提高其抗磨损的能力,使其使用周期尽可能的长。对其使用计算、分析的过程中,必须要符合其现实情况,采用合适的材料生产带轮并采用热处理的方法加工,是其产品符合使用要求,提高了精度,如此一来的话就可以满足所期望的要求。下面将对其进行设计: 初步选择小带轮的基准直径为。查阅图表可以知道小带轮的基准直径, 验算其速度,见公式(4.4)。 式(4.4)因为,故带速合适。 计算大带轮的基准直径,见公式(4.5)。 式(4.5)根据表,圆整为4.2.4 确定V带的中心距和基准长度 计算中心距,见公式(4.6) 式(4.6)初定中心距。 计算带所需的基准长度,见公式(4.7) 式(4.7)由表,选带的基准长度。 计算实际中心距,见公式(4.8)。 式(4.8)考虑到安装、调整和保持V带张紧的需要,允许实际中心距a有下列调整范围,见公式(4.9): 式(4.9)经计算中心距的取值范围为。4.2.5 验算小带轮包角计算小带轮包角,见公式(4.10) 式(4.10)4.2.6 确定V带根数 求一根V带的额定功率。通过和,可以翻阅图表知道。通过和C型带,可以翻阅图表知道通过翻阅图表知道,求,见公式(4.11) 式(4.11) 求它的根数z,见公式(4.12)。 式(4.12)知道其数量为6根。4.2.7 计算单根V带的初拉力的最小值通过翻阅图表可以知道,C型带的单位长度质量,见公式(4.13) 式(4.13)其中,。4.2.8 计算压轴力压轴力的最小值,见公式(4.14) 式(4.14)见表4-1表4-1 V带传动的主要参数名称结果名称结果名称结果带型传动比根数小带轮基准直径基准长度预紧力大带轮基准直径中心距压轴力4.3 飞轮的设计本论文所设计的并不是连续运作的机器,所以它的阻力大小一定会有所改变,它所受到的的载荷不等,导致其速率会发生改变。因为要减少其设定的使用功率,并且破碎机在工作的时候速度的变化不能太明显,所以要在偏心轴的上面装一个飞轮。飞轮可以在机器空运转的时候,将能量保存下来,在机器进行工作的时候,将这些保存的能量再使用出来,如此一来其承受的载荷就会比较接近。求飞轮重量G,见公式(4.15): 式(4.15)式中 表示飞轮的重量,;表示飞轮的直径,;表示电动机的额定功率,;表示只考虑摩擦损失时的机械效率,取;表示飞轮的平均转速,即偏心轴的转速;表示速度不均匀系数,取。其实际重量约为理论值的倍,因此计算其厚度,见公式(4.16) 式(4.16)式中 表示轮毂到齿顶圆的厚度;表示飞轮的密度;表示飞轮的直径;表示费伦的厚度得到4.4 推力板的设计推力板是颚式破碎机当中组成结构最不复杂、造价较低廉的部分。在大部分情况下,通常都是把它发挥在安全功能上,则在分析设计时要适当地减小安全系值的大小。分析计算时最好改变它的许用应力大小,变大20%-30%。使最后达到减小推力板的断面的目的,通常采用的措施是在宽度的方向上添加一些通孔。对推力板进行强度分析计算的时候,起到关键影响的因素是其宽度的大小,其次是根据其数据大小计算推力板的厚度数据。见式(4.17): 式(4.17)式中 表示沿推力板中心线方向上作用的外力,;表示推力板的宽度,;表示推力板的厚度,;表示推力板的许用压应力,。对于及,允许的压应力为。 其。取,得圆整取。推力板的数据为长度数值,厚度数值,宽度数值4.5 偏心轴的设计在分析计算轴的构造时,所依据的因素就是装配在其上的零件,同时还依据生产跟装配构件时要考虑的工艺因素等等,根据这些数据来确定轴的轮廓跟尺寸。如果以上数据设计计算的不周全,此时的轴运动就会产生很多问题,在传动中也会出现不平顺的震动,除了存在这些缺点,轴的生产制造成本会上升,装配的过程中会出现难题。进行轴的传动能力的分析设计时,需要重点计算的是轴的材料方面的数据,包含强度数值、刚度数值等,同时提高稳定性,在实际使用阶段中,其传动的功能越好,其本身的工作强度就越高。以下对此轴进行重点数据的计算:1、偏心轴的用料选取和最小出直径大小计算碳钢还有合金钢这两种金属是偏心轴通常所采用的。轧钢圆钢和锻件是使用在精度不高的情况下,其余情况使用圆钢材料制造。根据生产成本角度出发,碳钢跟合金钢比较,前者较合算,材料的敏感方面合金钢也没用碳钢好,要达到好的耐磨性跟抗疲劳性能要通过热处理的过程,45钢是制造轴的最普遍的材料。碳钢跟合金钢作比较,碳钢在力学方面跟热处理方面都没有合金钢好,在负载比较大的情况下,并且轮廓小、密度小、要求材料的耐磨性较好,而且在比较差的地方运作,在这种现实状况下,通常选用的是合金钢。在对轴的应力要求不是很高的情况下,考虑到制造成本的因素,在一般情况下都是采用的强度不高的金属,例如Q235-A钢等,在其他一些情况下有时候也会采用质量比较好的金属,例如45号钢等,材料优化要求通常是根据零件精度不高的情况下的状态,没有任何附加条件在图纸上。使用调质钢这种金属的时候,基本上都是在轴工作在负载比较大的环境中的时候,一般的这种材料有 的含碳量,既属于碳素结构钢又属于合金结构钢,调质钢一般情况下也能够通过调质这种热处理的。索氏体组织是进行调质过程后出现的。有许多调质钢的分类,出现的比较多的有45Mn2、40MnB等。45号钢属于碳素结构钢的一种,其中还有很多种类。调质热处理可以将45号钢的材料性能提高,尤其是强度性能,其淬透性是调质热处理不能改变的方面,调质后的材料还是分布比较没规律的,没有很高的强度性能,所以一般情况下只会使用在产量偏小,传动功率不大的时候。根据以上的分析跟设计,此轴采用45钢生产制造。根据装配在轴上面的零部件,从它们之间的生产、组装和结构等来确定轴的尺寸,其尺寸包括每个位置结构的长度数值跟圆周直径。一般情况下根据主轴的特点,装配的顺序:中部可旋转的位置;主轴安置于外壳的上方;装配轴承的端盖;安装轴承以及轴承座安装。大都数时候,每个轴上的位置圆周直径的大小不能通过分析计算所得出的数据来确定。轴上不同位置的轴段的可负载能力跟不同位置的圆周直径的大小有关。在完全确定轴上每个位置的圆周直径时,此时是不确定支反力是在哪个位置作用的,造成了确定弯曲距的相关数据跟作用点困难。开始设计过程前,分析计算轴每个位置的尺寸时,大多情况下是可以确定轴的转动距的数值的。因此,暂取轴径,见公式(4.18)。
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