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圆锥破碎机机械设计(CAD图纸全套)doc

日期: 2023-10-21 作者: 爱体育app苹果版

  买文档送CAD图纸,QQ摘 要 矿山用圆锥式破碎机大多数都用在对各种各样的矿石进行细碎,它主要由传动部、偏心轴套部、圆锥破碎部、机架部、碗型轴承部、调整装置部、调整套部、弹簧部、进料部以及调整排矿口的大小用的液压站等部分所组成。破碎机工作时,电动机输出轴与传动轴通过一对锥形齿轮带动偏心轴套旋转,圆锥破碎轴的轴心线在偏心轴套的迫动下做旋转摆运动,使得动锥时而靠近,时而离开定锥,从而使矿石在破碎腔内不断地受到挤压和冲击而被破碎。破碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展,各学科间相互渗透,各行业间相互交流,普遍的使用新结构、新材料、新工艺,目前破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 关键词:圆锥破碎机;性能参数;零部件设计; ABSTRACT Mining cone crusher is mainly used in various hardness of the ore, crushing, it is mainly by the rack department, transmission, air eccentric shaft, bowl-shaped bearing, cone crusher Ministry, the adjustment device to adjust the setspring and adjust the port of discharge, hydraulic station components. Crusher, through the horizontal axis and a pair of bevel gear motor drives the eccentric sleeve rotation, crushing cone axis line of the forced move of the eccentric sleeve rotation pendulum movement, making the moving cone and sometimes close, sometimes to leave the fixed cone. so that the ore in the crushing cavity by extrusion and the impact of fragmentation. Slow level of development of the cone crusher, crusher equipment is inefficient. Improvements designed to improve the efficiency of the crusher, and crushing the field of energy saving, mining cone crusher. This design first introduced the working principle and the basic situation of the cone crusher, and then the cone crusher performance parameters analysis calculations (structural parameters, the crushing chamber type, move the number of cone swing, crushing force).Then the main components of the cone crusher design (motor, straight bevel gears, drive shafts, keys, sliding bearings). Keywords: cone crusher; performance parameters; component design 目 录 第一章 圆锥破碎机工作原理 …………………………………………………… 1 1.1圆锥破碎机分类 …………………………………………………………………… 1 1.2物料破碎理论 ……………………………………………………………………… 2 1.3工作原理 …………………………………………………………………………… 3 1.4简述各部分结构及功用 …………………………………………………………… 1.5影响圆锥破碎机性能重要的条件 …………………………………………………… 7 1.6发展现状 …………………………………………………………………………… 9 第二章 圆锥破碎机主要参数计算 ……………………………………………… 11 2.1结构参数选择与计算 ……………………………………………………………… 11 2.2破碎腔形设计 ……………………………………………………………………… 12 2.3动锥摆动次数 ……………………………………………………………………… 14 2.4破碎力计算 ………………………………………………………………………… 18 第三章 主要零部件的设计………………………………………………………… 21 3.1电动机的选择 ……………………………………………………………………… 21 3.2 传动方案的确定…………………………………………………………………… 21 3.3直齿锥齿轮设计 …………………………………………………………………… 21 3.4传动轴的设计 ……………………………………………………………………… 24 3.5键的校核 …………………………………………………………………………… 28 3.6滑动轴承的设计 …………………………………………………………………… 29 第四章 圆锥破碎机的改进………………………………………………………… 31 4.1密封系统的改进 …………………………………………………………………… 31 参考文献 ………………………………………………………………………………… 33 谢辞………………………………………………………………………………………… 34 附录 ……………………………………………………………………………………… 35 第一章 圆锥破碎机工作原理 1.1圆锥破碎机分类 圆锥破碎机分为粗碎圆锥破碎机和中、细碎圆锥破碎机。通常我们所说的圆锥破碎机一般都是指中细碎圆锥破碎机。本设计研究的是标准型弹簧圆锥破碎机。圆锥破碎机是当前应用最为广泛的物料中碎及细碎机,其规格用破碎锥底部直径(㎜)来表示。 圆锥破碎机根据排料口调整方式和保险装置不同,又分为液压式圆锥破碎机和弹簧式两种。液压圆锥破碎机又分为三种形式:多缸液压圆锥破碎机、底部单缸液压圆锥破碎机及顶部单缸液压圆锥破碎机。弹簧式圆锥破碎机是第一代圆锥破碎机,随技术的发展有被液压式圆锥破碎机所取代的趋势。弹簧式圆锥破碎机结构图如图1.1所示。 图1.1 弹簧式圆锥破碎机 1—电动机 2—联轴器 3—传动轴 4—小圆锥齿轮 5—偏心轴套 6—主轴 7—大圆锥齿轮 8—球面轴承座 9—保险弹簧 10—动锥衬板 11—定锥衬板 12—给料盘 13—给料箱 14—支柱 15—调整环 16—支撑环 17—机架 圆锥破碎机按照给料粒度和最终产品的粒度可分为标准型(中碎用)、中间型(中细碎用)、短头型(细碎用)。三者的不同之处在于破碎腔的形状不相同,即平行区的长度不同,标准型的平行区最短,短头型的平行区最长,中间型平行区介于两者之间,如图1.2所示。 (a)标准型 (b)中间型 (c)短头型 图1.2 圆锥破碎机破碎腔形式 1.2物料破碎理论 一直以来,关于物料破碎理论的研究取得一些有实际指导意义的研究成果,对碎磨设备的研制开发及碎磨理论的发展做出重要贡献。目前最具代表性并广泛使用的是三大破碎理论。其中第一种破碎理论是“表面积说”,认为物料粉碎能耗与新生表面积成正比;第二种破碎理论是“体积学说”,认为粉碎能耗与被粉碎颗粒体积成正比;第三种破碎理论是“裂缝学说”,认为认为物料粉碎能耗与物料中的原生裂纹直接相关。三大破碎理论的提出构成了早期对物料粉碎理论研究的基本框架。三大破碎理论表达式如式(1-1)~(1-3),式中 、 、为三大破碎理论分别对应的破碎功耗, 、 、为比例系数,为物料给料粒度,为破碎产品粒度。 =(-) = (1-2) =(-) (1-3) 物料破碎方法主要是机械力破碎,机械力破碎法是最古老的矿料破碎法,也是迄今运用最广泛的矿料破碎方法,它以破碎机械的工作部件直接作用于矿块而使其破碎。机械力破碎方法主要有挤压、劈开、折断、磨剥和冲击破碎等。固体物料受到外界压力时产生压力变形,形成内部应力集中,当应力达到颗粒某最弱处的破碎力极限时,颗粒就会在该处首先发生破裂和粉碎。 物料在圆锥破碎机破碎腔中是以挤压破碎为主,兼有弯曲和冲击研磨,物料在破碎腔中受到巨大的挤压力作用,当挤压力超过物料颗粒之间的内聚力时,物料就产生破碎。以往对圆锥破碎机的研究都是以物料在破碎腔内发生单颗粒破碎,单颗粒破碎是指压力、撞击力、拉力或剪力作用于单个物料颗粒的破碎事件。而在破碎设备的实际生产的全部过程中,单颗粒破碎现象是很少发生的,更多的是以层压破碎工作的。近年来基于对层压破碎原理的研究使得圆锥破碎机发展到一个新的阶段。 1.3工作原理 圆锥破碎机的结构简图如图1.3所示:电动机1的动力由传动轴2、圆锥齿轮3,带动偏心轴套4旋转。主轴5自由地插在偏心轴套4的锥形孔里,动锥7固装在主轴5上,并支撑在碗型轴承座6的碗型轴承上。随着偏心轴套4的旋转,牵连着动锥7的中心线以O为顶点,绕破碎机中心线作锥面运动,这种运动叫做进动运动,又叫旋进运动。两中心线的夹角为进动角(在工作过程中为不变的定值)。与此同时,动锥还绕自身轴线 普通圆锥破碎机简图 1-电动机 2-传动轴 3-圆锥齿轮 4-偏心轴套 5-主轴 6-球面轴承座 7-动锥 8-定锥 工作时动锥周期性地靠近或远离定锥,当动锥靠近定锥时,处于两个锥体之间的物料在破碎腔中受到巨大的挤压力作用产生破碎。而远离锥体表面的物料则由于自身重力的作用不断下落,下落一段高度后,动锥再次向定锥靠近,物料受到压碎与冲击力作用而破碎。一段时间后动锥将会再次离开,物料再次下落一定距离。经过几次循环后,物料破碎到要求粒度经排矿口排出。也就是说,分层的物料在一个循环的大部分时间以内都是处于下落排出状态,破碎机的通过能力很大。而排料的顺利通畅,使得破碎机生产率大为提高。 圆锥破碎机的排料口附近通常会设计成一段平行区,平行区是由动锥和定锥之间啮角等于零的一段长度。其目的是达到有效破碎物料,满足产品粒度要求。物料在平行区中通过时,至少要经历一次以上的破碎,这就使得所获得的产品粒度有一个或几个方向上的尺寸要比平行区的宽度小,来保证物料的顺利排出。平行区的起始点称为堵塞点,一般认为单位时间内破碎机堵塞层处物料的通过量最小。 1.4简述各部分结构及功用 圆锥破碎机由下列主要部分所组成:机架部;传动部;轴承部;偏心轴套部;部;调整部 1.4.1机架部 图中的机架部是整个破碎机的主体,所有部分都装在机架上,它被四个地脚螺栓固定在基础上。 传动轴套筒插入机架中心套筒中,用螺钉固定。中心套筒里压入直衬套。直衬套用青铜材料制作。为避免直衬套上串,在直衬套的上口开两个缺口,装一压板将其压住。 传动部装在机架传动轴套内,它的前端小伞齿轮和偏心轴套上的大伞齿轮相啮合。其另一端借联轴器与电动机相连接。 碗型轴承部有轴承座和轴承(瓦组成。瓦用销子固定在轴承座上,其上有回油孔而轴承座外圈有档油环,防止从瓦外缘挤出的油进入防尘水中。轴承座上有一圈环形沟槽是为装防尘水用的。轴承也是用青铜材料制作的。 偏心轴套部分是由大伞齿轮和锥衬套组成。锥衬套用青铜制作。锥衬套压装在偏心轴套的锥形孔里并在其上部缺口处铸锌加固。大伞齿轮与偏心轴套之间是用键连接。 动锥部分动锥体和主轴组成,用热压配合装配在一起。动锥的外表面装有锰钢衬板。为了使它们之间紧密贴合,中间铸以锌。上部用锁紧螺帽紧。在紧螺帽的顶部装有分矿盘。为避免破碎机工作时锁紧螺帽退扣,装有制动齿板。制动齿板的外齿卡在紧螺帽的内齿中,而制动齿板下面的方形键卡在主轴头部的缺口内,以防止主轴与紧螺帽的相对运动。 调整部也是一个动锥体,其外圆锥表面有形螺纹,而内部锥体上有七个缺口,定锥衬板上面相应有个耳环。用“U”形螺栓穿过缺口钩在耳环上,将定锥衬板固定在调整上。 调整环与固定环靠形螺纹联接;借旋转调整环使定锥上升或下降,从而改变破碎机排矿口大小。为避免调整环自动退扣,用紧。 固定环(也叫支撑环)的锥面与机架上部的锥面相配合,固定环沿圆周方向有弹簧靠弹簧的张力把固定环压在机架上。这样,当不能破碎的物料落入破碎腔时能起保险作用。 圆锥破碎机重要的性能指标有破碎机的生产率、破碎产品的粒度及能耗等,而影响破碎机性能的因素则很复杂。已有的研究与工程实践表明,影响破碎机破碎产品的产量与粒度的重要的条件有破碎机性能因素、破碎腔结构因素及破碎机操作情况等。 性能因素是影响破碎机工作性能的重要的条件,包括动锥摆动速度n、进动角、偏心距e、排料口摆动行程 。破碎机结构因素主要是破碎腔腔型结构,包括平行区长度l、闭边排料口尺寸、破碎腔啮角、动锥底角、破碎机悬架高度H、给料口尺寸B等。破碎机操作因素主要是对破碎机的给料情况。各个关键参数如图1.4所示。 图1.4 影响破碎机性能的关键参数 1.5.1破碎机性能因素 对于破碎机性能指标来说,其生产率与破碎产品粒度是一对矛盾体,两者之间相互制约 。工作性能因素是通过影响破碎机生产率进而影响破碎机产品粒度。动锥摆动速度n越大,物料通过破碎腔时所受冲击次数越多,物料粒度越整齐,但转速n过大,物料生产率下降;动锥摆动速度n越小,不但破碎产品粒度变坏,破碎机生产率也下降,故动锥摆动速度存在一个最佳值。 在破碎机腔型结构参数确定的前提下,进动角决定破碎机偏心距e及排料口摆动行程的值,进动角越大,物料在破碎腔中受到更大冲击,粉碎效果改善,同时对物料运动学性能有利,破碎机生产率提高,但破碎机整机动力性能恶化;进动角越小物料粉碎效果变差,生产率下降,但机器动力性能改善。故在破碎机整机性能允许的前提下,进动角亦取较大值。 1.5.2 破碎机结构因素 破碎机结构因素主要是破碎腔型结构参数。在工作性能参数确定的前提下,破碎腔型对破碎产品粒度有决定性影响。平行区长度l和闭边排料口尺寸是为检查物料是否粉碎到用户想要粒度而设计的,同时也是影响破碎机生产率的重要的条件之一。平行区越长、闭边排料口尺寸越小,产品粒度改善,但破碎机生产率下降,平行区越短、闭边排料口尺寸越大,粒度变坏,但破碎机生产率提高,故在一定的工作性能参数前提下,存在最佳的平行区长度和闭边排料口宽度。 破碎腔啮角是影响物料层压破碎效果的重要的条件之一。为使物料在破碎腔中实现良好的破碎效果,破碎腔啮角亦取较小值,但需保证闭边排料口尺寸,否则破碎腔高度增加,机器重量增加。 动锥底角越大,有利于物料以自由落体方式通过破碎腔,破碎机生产率提高,但产品粒度可能得不到保证;动锥底角越小,物料产品粒度改善,但生产率下降。 悬架高度H一般取动锥母线延长线与破碎机中心线交点作为悬挂点,悬挂点至排料口垂直距离为悬架高度。而给料口尺寸B已形成机械标准,可按弹簧圆锥破碎机国家标准选取。 1.5.3 破碎机操作因素 破碎机操作因素主要是破碎机的给料情况,包括给料是否充分、给料粒度分布情况、给料是否均匀等等,都对破碎产品的粒度影响很大。 破碎机工作时一定要满足充分给料,若给料不充分,则破碎机会出现待料现象,影响破碎机的生产率。 物料给料粒度分布均匀可以使破碎机工作时实现层压破碎。若给料粒度相差很大,将影响破碎产品的粒度。 破碎机工作时若能满足均匀给料,则破碎机破碎力分布合理,衬板磨损均匀,有利于发挥破碎机的最大工作性能。 因此,圆锥破碎机的结构参数、工作参数及给料情况等都影响着破碎机性能。 1.6 发展现状 1.6.1圆锥破碎机的国外发展状况 圆锥破碎机最初是由美国人西蒙斯兄弟设计,诺德伯格公司生产的,约在上世纪二、三十年代普及世界。 进入80年代后,国外破碎机的主要进展是对破碎机的研制和强化。经过不断的研究、改进,相继推出了很多新型圆锥破碎机,如美国、瑞典、英国、前苏联、法国、芬兰、日本等在80年代都推出了具有不一样特点的新型圆锥破碎机,使圆锥破碎机的发展向前迈进一大步。 美国的诺德伯格具有70多年制造圆锥破碎机的经验。诺德伯格HP系列圆锥破碎机是在西蒙斯圆锥破碎机的基础上发展制造出来的。诺德伯格HP系列圆锥破碎机具有以下特点: ⑴高的生产能力,HP系列圆锥破碎机由于将较高的转速与冲程相结合,从而使HP系列圆锥破碎机的额定功率和通过能力大幅度的提升。 ⑵高的产品质量,HP系列圆锥破碎机独特的粒间层压破碎作用使粒级更加均匀,产品形状更整齐。HP系列圆锥破碎机能够在恒定的排料口下进行生产,避免了由液压油缸支承动锥,在生产的全部过程中上下浮动而引起排料口的变化,而通过转动定锥调整方式,保持了排料口的恒定,提高了整个生产的全部过程的稳定性。此外,过铁保护设施能确保破碎机在通过铁块以后能够立即复位,保持稳定的排料口。 ⑶减少停机时间,HP系列圆锥破碎机双向过铁释放液压缸能够让铁块通过破碎腔。液压清理破碎腔行程大而且与衬板磨损无关,减少了清除破碎腔内堵塞物料所需的工作量,从而缩短停机时间。液压马达驱动定锥,可对排料口做调整,液压马达还能使定锥全部转出调整环螺母,以更换衬板,从而大大简化了衬板更换的工作量。先进的衬板固定技术提高了衬板的可靠性,定锥衬板靠楔块与定锥衬板上部的螺纹斜面啮合,形成自锁;而动锥衬板由自锁式锁紧螺栓紧固。 ⑷便于维修,HP系列圆锥破碎机的青铜轴套,在振动大、粉尘多的破碎环境里可提供较大的负载能力。HP系列圆锥破碎机的所有零件都可以从顶部或侧面拆装和维修,检修方便。 1.6.2 圆锥破碎机的国内发展状况 我国于1953年开始仿造苏联2100和1650弹簧圆锥破碎机。1954年开始自行设计生产了1200弹簧圆锥破碎机。1958年设计制造大型2200弹簧圆锥破碎机。以后经过多年反复研究、实践,克服了旧系列的弹簧压力不足、零件强度低及结构上的某些缺点,现已批量生产了新系列弹簧圆锥破碎机,有600、900、1200、1750、2200五个规格十四种腔型。目前破碎机已达到系列化、规格化、标准化的程度,能够完全满足不同用户、不同碎矿流程中碎和细碎作业的需要。 70年代中期,我国设计制造了底部单缸液压圆锥破碎机,其工作原理与弹簧圆锥破碎机相同,这种破碎机排矿口的调节是通过油缸中油量的增加或减少使破碎锥上升或下降,从而调节排矿口的减小或增大。从实际运转情况去看,该种设备除少数尚存一定问题外,大多数设备都能达到使用上的要求。底部单缸液压圆锥破碎机虽然结构相对比较简单,制造方便,但是由于采用了底部液压缸的结构,使机器的下部工作空间狭小,因而给检修工作带来一定困难,因此还要解决存在的问题。但液压圆锥破碎机已成为圆锥破碎机的发展趋势。我国在70年代研制的有1200、1650、2200单缸液压以及1200、1750、2200多缸液压圆锥破碎机。底部单缸液压圆锥破碎机有900、1200、1650、2200四个规格十二种腔型;多缸液压油1200、2200两个规格四种腔型。 第二章 圆锥破碎机主要参数计算 2.1 结构参数选择与计算 给矿口与排矿口宽度: 圆锥破碎机给矿口的宽度B,用动锥接近定锥时,两锥体的上端距离表示。排矿口宽度b,用动锥靠近定锥时,两锥体下端的距离表示。如图2.1所示。B和b的选择与给矿和排矿粒度有关。正常的情况下,B=(1.1~1.25) 由已知条件:=145㎜,所以B=(1.1~1.25)145=159.5~181.25㎜ 取给矿口宽度B=170㎜。排矿口宽度b取决于所要求的产品粒度,b值有一些范围,以供破碎各种硬度矿石的需要。由已知条件:出料粒度为20—50㎜,所以排矿口尺寸b=20—50㎜。 啮角: 动锥与定锥衬板之间的夹角称为啮角,并用表示。它的作用是保证破碎腔两衬板有效的咬住矿石,不许向上滑动。啮角过大,矿石将在破碎腔内打滑,降低生产能力,增加衬板磨损和电能的消耗;啮角太小,则破碎腔过长,增加破碎机的高度。通常啮角21≤≤23,=26,取=22 图2.1 破碎机结构尺寸 底锥角较大者为陡锥型破碎机,也叫深腔破碎机,如单缸液压圆锥破碎机,其角约为55~60;底锥角较小者为平锥型破碎机,如弹簧圆锥破碎机和多缸液压圆锥破碎机,其 角约为40~ 查表2-1,得圆锥破碎机的偏心距e=15.5㎜,动锥摆动行程S=51㎜。 表2-1 破碎机规格 600 900 1200 1750 2200 偏心距e/㎜ 10 12 15.5 21.5 30 动锥摆动行程S/㎜ 29 39 51 75 90 图2.2 圆锥破碎机啮角 破碎腔平行区: 破碎腔的平行区也称为平行带,为了能够更好的保证破碎产品达到一定细度和均匀度,中细碎机在破碎腔下部有一段平行区。若平行区过长,与同规格破碎机在相同条件下比较,解决能力减少,而且随衬板磨损,平行区慢慢的变长,易使破碎机产生堵塞、增加能耗。由于平行区越长,磨损越不均匀,使产品粒度更加不均匀。从受力情况来说,平行区缩短使破碎力下移,能改善主轴受力情况。但平行区过短,会导致产品中合格品含量下降。 平行区长度L,可根据动锥摆动次数和底锥角以及摆动行程等计算。其原则是:对中碎机,保证物料在平行区里被压碎1~2次;可根据动锥底部直径计算平行区长度L(㎜): 对中碎机 L=0.08×D (2-1) 2.2 破碎腔形设计 当设计破碎腔时,破碎机进料口尺寸B或最大粒度 ,排料口尺寸b或排料粒度 ,破碎机生产能力、破碎机规格尺寸D以及被破碎物料性质等为已知。腔形设计程序如图2.3所示: 1.首先是根据破碎机规格尺寸D值画直线=D,然后取一个动锥底锥角值画一条线.根据已知的闭边排料口尺寸b值,画平行于线的 线,并使 等于平行区长度L值得到 点。(L=96㎜) 3.取一个值(=),画 线.给料口尺寸B为已知,以B值为直径画圆切于线点,=B,并连接 线。此时,闭边破碎腔形状已形成。 5.作 线的垂直等分线O。画O的垂线,并使=得点,连线。此时,动锥整体外形已定。 6.选取进动角值,对于弹簧式圆锥破碎机=,取=,再按e=0.5Dtantan求得偏心距e值,代入数据,得e=0.5×1200×tan×tan45,所以e=24.1㎜。使=e,过点作一直线O并与O交于O点,令O线与O线的夹角等于值。此时,O线就是定锥中心线,也就是破碎机中心线.以O中心线为轴对称画出、和三点,三点连线最终构成定锥面的形状。此时,破碎腔腔形设计完成。 因为破碎腔内的物料在压缩时,要有足够的密实度和较高的压缩比,便能获得较高的产量而又能使细粒级产品含量显著增多。因此正确选择动锥摆动行程S是很重要的。 优化腔形设计: 假设有一最佳腔形曲线,并用三次样条函数来描述。只要在衬板表面取n个形值点(其值可作为设计变量),便可通过三次样条插值函数计算腔形曲线(为了看图方便将直角坐标按逆时针转90)。取动锥衬板曲线中动锥衬板曲线M,进行定锥衬板曲线 动锥摆动次数 动锥的摆动次数也就是偏心轴套的转速。如果转速太高,不仅生产率不能提高,反而会使功耗增加很快,若转速太低,又不能充分的利用能量,使生产率降低。因此,人们追求一个较为理想的转速。 破碎机转速n值与破碎机结构、偏心部件运动状态,破碎机制造质量、零件材质、润滑等因素相关。衡量破碎机n值的指标是:在其它条件一定的情况下,所确定的n值应有最高的生产率和最低的功耗。物料在破碎腔平行区里是以自由落体形式运动,以此为基础,计算动锥摆动次数。如图2.6所示: 图2.6 物料在平行区的运动 Ⅰ—动锥处于压碎终止位置;Ⅱ—动锥后撤到终止位置 物料在A点被压碎后,当动锥从位置Ⅰ急速向位置Ⅱ后撤时,由于物料不会立刻跟随动锥一起下落而是滞后一段时间,从而物料脱离动锥表面,是因为动锥后撤的速度大于物料自由下落的速度所决定的。当动锥后撤到位置Ⅱ而物料尚离动锥表面有一段距离,待动锥从位置Ⅱ返回来再次冲击的过程中,与继续下落的物料相遇。 现求动锥后撤而物料跟随动锥一起作自由降落运动状态下,动锥的摆动次数,即动锥保证物料自由降落的最低摆动次数。物料从A点降落到B点的时间,等于动锥从位置Ⅰ后撤到位置Ⅱ的时间,即t=,根据自由落体公式得: =g将t=代入公式中,则 =g (2-2),式中g:重力加速度m/,:物料下落的距离,=(为动锥底锥角),公式(2-2)经整理后,得动锥每分钟最低摆动次数为:=30 将g=9.8m/ 代入公式(2-3),则得 (2-4) 式中S:动锥摆动行程,51㎜;:底锥角,45 将数据代入式(2-4),得66 245.75(次/min) 公式(2-4)是求得物料不在锥面上滑动的最低摆动次数。实际上,设计时动锥的摆动次数必须大于这个极限次数,才能使物料呈自由落体形式向下运动。物料从A点开始自由降落而动锥从位置Ⅰ后撤,由于动锥后撤速度较快,当动锥后撤到位置Ⅱ而又返回到位置Ⅲ时,才与物料相遇,此时动锥所走过的时间t=,如图2.7中c-3线,T=,将此数据代入式X=cost 得X=0。由图2.8知,=,故=又从图中几何关系得= 根据自由落体公式得:===g 经简化求得(r/min) 综上所述: 245.75(次/min) 图2.7 动锥速度u随时间变化曲线求动锥最适宜的摆动次数 Ⅰ—动锥处于压碎物料终止位置; Ⅱ—动锥处于后撤终止位置; Ⅲ—动锥处于t=3.625/n的位置,即处S/2+X的位置; Ⅳ—动锥处于S/2的位置 2.4 破碎力计算 第三章 主要零部件的设计 3.1 电动机的选择 弹簧式圆锥破碎机电动机功率,可按下面这个根据实际资料并经研究总结出的经验公式来计算,P(kW) 查找“电动机型号一览表”,选择型号为Y315L1—6; 基本信息参数为P=110kW,n=980r/min 3.2传动方案的确定 根据传动方案:电动机通过联轴器和主传动轴相连,主传动轴通过键和小圆锥齿轮相连。所以能大致认为n(电动机)=n(传动轴)=n(小圆锥齿轮),可得n(小圆锥齿轮)=980r/min;大圆锥齿轮和偏心轴套通过健相互连接,然后偏心轴套带动破碎主轴旋转,所以n(偏心轴套)=n(大圆锥齿轮)。由已知条件破碎主轴摆动次数为300次/分,所以n(偏心轴套) 该对圆锥齿轮传动比i=n(小)/n(大)=980(r/min)/300(r/min)=3.267 传动功率P的计算:联轴器传动效率为 =0.99~0.995,取=0.993,锥齿轮传动,7级精度(稀油润滑),效率=0.97,一对滑动轴承,润滑正常, =0.97,锥齿轮的传动功率P=110×(联轴器)×(滑动轴承)×(锥齿轮)=110×0.993×0.97×0.97=102.77(kW)。可得i=n(小)/n(大)=Z(大锥齿轮)/Z( 小锥齿轮)=980(r/min)/300(r/min)=3.267 3.3直齿锥齿轮设计 设计:齿轮的材料、热处理及主要尺寸等。 1.由表选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,强度极限屈服极限大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240 HBS,二者材料硬度差为40HBS,强度极限屈服极限齿轮精度:7级。 2.选小齿轮齿数 =20~40(闭式传动),取=34 3.分锥角: 小齿轮:arctan(/)=arctan(1/3.267) 大齿轮: 4.确定许用应力 ①许用接触应力:[] = 由资料按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa;大齿轮的接触疲劳极限=550MPa并取二者之间的小值计算[] ②取安全系数,取失效概率为1,安全系数=1 ③计算应力循环次数 =60j=60×980×1×(2×8×300×15)=4.234 ==1.296× ④取接触疲劳寿命系数=0.89, =0.95 ⑤计算===534MPa ===522.5MPa ⑥许用弯曲应力[]= 由资料查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa取弯曲疲劳安全系数=1.4 取弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88 计算 ===303.57MPa []===238.86MPa 5.计算工作转矩=9.55×=9.55××=1001483N·㎜ 6.分度圆直径 d1≥2.92 式中:锥齿轮传动的齿宽系数,取=1/3,:弹性影响系数=189.8;[]=522.5MPa(取小值) 载荷系数K=,使用系数,查得:=1.75,=1.32,=1,=1.25。 所以K=1.75×1.32×1×1.25=2.8875。 将上述数据代入式 d1≥2.92 d1≥232.46㎜ 7.模数 m≥ 式中K==1.75×1.32×1×1.25=2.8875 =238.86MPa(取小值) 、分别为齿形系数及应力校正系数,按当量齿数查表10-5,取=34,当量齿数= /cos=34/cos17=35.55 =2.498,=1.652 将上述数据代入式(10-24)得: m≥ m≥6.02㎜ 查表,取m=7(标准模数) 则分度圆直径=m=7×34=238㎜≥232.46㎜,满足设计的基本要求。 8.计算几何尺寸: U==3.267 所以=×3.267=34×3.267=111 齿顶高:=m=1×m=7㎜ 齿根高:=(+)m=(1+0.2)m=1.2×7=8.4㎜ 分度圆直径:m=7×34=238㎜ m=7×111=777㎜ 齿顶圆直径:=+2cos=238+2×7×cos17=251.4㎜ =+2cos=777+2×7×cos73=781.1㎜ 齿根圆直径:=-2cos=238-2×8.4cos17=221.9㎜ =-2cos=777-2×8.4×cos73=772.1㎜ 锥距R: R=m/2=7×/2=406.3㎜ 齿根角: tan=/R=8.4/406.3 =1.18 顶锥角: =+=17+1.18=18.18 =+=73+1.18=74.18 顶隙C: C=m=0.2×7=1.4㎜ 分度圆齿厚S:S=/2=7/2=11㎜ 齿宽B: B≤R/3(取整数) B≤406.3/3 B≤135.43㎜ 取B=135㎜ 3.4传动轴的设计 传动轴的设计,包括结构设计和工作上的能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求,合理确定轴的结构及形式和尺寸。轴的结构设计不合理,会影响轴的工作上的能力和轴上零件的工作可靠性,还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。轴的工作上的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,轴的工作要取决于轴的强度。这时只要对轴进行强度计算,以防止断裂或塑性变形。 轴的材料:选择45号钢。 轴的结构应满足:轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置;轴上的零件应便于装拆和调整;轴应拥有非常良好的制造工艺性等。 拟定轴上零件的装配方案: 传动轴和联轴器通过键联接传递扭矩,一对轴衬套对传动轴起支撑作用,相当于滑动轴承的作用,其中一个轴衬套通过套筒定位,另一个轴衬套通过传动机架止口定位。轴的左端与圆锥齿轮相连,通过键联接。传动轴上通过轴肩给锥齿轮定位。轴通常是在变应力条件下工作的,轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中,轴的疲劳破坏往往在此处发生。为了更好的提高轴的疲劳强度,应最好能够降低应力集中源和降低应力集中的程度。为此,轴肩处应采用较大的过度圆角半径r来降低应力集中。对定位轴肩,一定要保证零件得到可靠的定位。 1.求传动轴上的功率P、转速n和转矩T: P=P(电动机)×(联轴器) P=110×0.993 P=109.23(kW) T=9550000× T =1064435N·㎜ 2.求作用在齿轮上的力: =, 式中=d(1-0.5)=238(1-0.5×)=198.3㎜ T=1001483N·㎜,代入数据得==10100.7N =tancos =10100.7×tan20×cos17 =3515.7N ; =tansin =10100.7tan20sin17 =1074.8N 3.初步确定轴的最小直径: 根据轴的材料45,取=112,于是得= =112×=53.9㎜,输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号,联轴器的计算转矩=T,取=2.3,则=T=2.3×1064435N·㎜=2448200.5 N·㎜ 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标国标,选用HL7型弹性柱销联轴器,其公称转矩=6300N·m ,许用转速[n]=2240r/min,联轴器的轴孔直径110㎜。 图3.1轴的受力简图 4.传动轴各轴段直径和长度初步确定如图: 图3.2 传动轴的基本结构 根据轴的受力简图和结构尺寸做出轴的弯矩图和扭矩图。 作出弯矩图:根据上述简图,分别按水平和垂直面计算各力产生的弯矩,并按计算结果分别做出水平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图。产生的弯矩:=×185=10100.7×185=1868629.5N·㎜ ①图: 图3.3轴的水平面上的弯矩图 , , =·x+·x=(+)x=(3515.7+)x=4207.06x(N·㎜) (0≤x≤185) ②图: 图3.4轴的垂直面上的弯矩图 按式M= 计算总弯矩并做出M图。=0 N·㎜ ==2024237.3 N·㎜ ③M图: 图3.5轴的弯矩合力图 ④做出扭矩图: 图3.6 轴的扭矩图 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中能够准确的看出轴上安装齿轮处截面是轴的危险截面。 5、按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据公式以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取=0.6,轴的计算应力=,式中W:轴的抗弯截面系数,。 根据数据表: W=-=-=104757.8N.㎜ 将数据代入,得 ==6.09MPa 前已选定轴的材料为45,查得[]=70MPa。因此< 3.5 键的校核 小圆锥齿轮和传动轴通过键联接传递转矩。 1.该键的设计: 平键连结具有结构相对比较简单、装拆方便、对中性较好等优点,因此选择平键。键的主要尺寸为其截面尺寸(一般以键宽b×键高h表示)与长度L。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定,即键长等于或略短于轮毂的长度。根据标准,选取键宽b×键高h=20×12,键的长度L=110㎜。 2.平键连结强度计算: 假定载荷在工作面上均匀分布,普通平键连结的强度条件为:=≤[] 式中:T:传递的转矩; 该平键传递的功率P=110×(联轴器)×(滑动轴承)=110×0.993×0.97=105.95kW 则T=9550=9550×=1032.47N·m k:键与轮毂键槽的接触高度,k=0.5h=0.5×12=6㎜ 由于该平键连结是轴端与锥齿轮连结,因此选用单圆头平键。 l:键的工作长度:l=L-=110-=100㎜ d:轴的直径=115㎜; 查表得,[]=70MPa 将数据代入上式中,得==45.9MPa 所以< 3.6滑动轴承的设计 由于滑动轴承承受载荷的方向为径向载荷,所以最终选择径向轴承。润滑方式:采用液体动力润滑。 已知条件:因为轴的转矩T=·r,所以1064435N·㎜=·82㎜,=12980.9N,轴颈直径d=120㎜,转速n=980r/min。 选择轴承宽径比:根据滑动轴承常用的宽径比,取宽径比为1。 计算轴承宽度:B=(B/d)×d=1×0.120=0.120m 计算轴颈圆周速度:V===6.16m/s 计算轴承工作所承受的压力:P==Pa=0.901MPa 选择轴瓦材料:查表,在保证p≤[p]、v≤[v]、pv≤[pv]的条件下,选定轴承材料为ZQSn8-12 初估润滑油动力粘度: 由式,==Pa·s=0.034Pa·s 计算相应的运动粘度:取润滑油密度=900kg/, 由式,=×=×cSt=38cSt 选定平均油温:现选平均油温=50 选定润滑油牌号:参照表选定粘度等级为68的润滑油。 按=50查出粘度等级为68的润滑油的运动粘度,由图查得,=40cSt换算出润滑油在50时的动力粘度:=×=900×40×Pa·s0.036Pa·s 计算相对间隙:由式(12-31)=0.00124 取为0.00125 计算直径间隙:=d=0.00125×120=0.15㎜ 计算承载量系数: 由式 ===0.818 求出轴承偏心率:根据及B/b的值查表,经过插算求出偏心率=0.496 计算最小油膜厚度: 由式=(1-)=×0.00125×(1-0.496)=0.0378 确定轴颈、轴承孔表面粗糙度及十点高度按加工精度要求取轴颈表面粗糙度等级为Ra0.8,轴承孔表面粗糙度等级为Ra1.6,查表得轴颈=0.0032㎜,轴承孔=0.0063㎜。 计算许用油膜厚度:取安全系数S=2, 由式[h]=S(+)=2×(0.0032+0.0063)=19 因>[h] ,故满足工作可靠性要求。 计算轴承与轴颈的摩擦系数 因轴承的宽径比B/d=1,取随宽径比变化的系数=1,计算摩擦系数f=+0.55=+0.55×0.00125×1=0.0055=0.011 查出润滑油流量系数 由宽径比B/d=1及偏心率=0.496,得润滑油流量系数=0.12。 1.计算润滑油温升: 按润滑油密度=900㎏/,取比热容c=1800J/(㎏·),表面传热系数=80W/(,由式 ==35.05 2.计算润滑油入口温度: 由式=-=50-=32.475 因一般取=30~40,故上述入口温度合适。 3.选择配合:根据直径间隙=0.15㎜,按国标选配合,查得轴承孔尺寸公差为,轴颈尺寸公差为。 4.求最大、最小间隙:=0.094㎜-(-0.072)㎜=0.166㎜ =0.072㎜-(-0.037)㎜=0.109㎜ 因=0.15㎜在与之间,故所选配合可行。 第四章 圆锥破碎机的改进 4.1密封系统的改进 圆锥破碎机的破碎锥有较高的摆动次数和较大的摆动行程,加之产品粒度,粉尘浓度高,因此粉尘很容易进入破碎机的润滑系统,造成润滑油常规使用的寿命短,油泵更换频繁,锥形衬套、机体衬套、碗形轴承等运动部件经常烧坏。分析其进尘部位主要是从碗形轴承与圆锥驱动体球形面的接合处进入的。 原设计的防尘装置为水封防尘,这种防尘装置依赖于碗形轴承架上的环行给水槽和固定在圆锥驱动体下端的球形圈而实现的(见图4.1)。球形圈插入环行给水槽中,当破碎机工作时,球形圈将粉尘挡住使其落入水中,水封用水由进水管流入环行给水槽中,待流满后溢流至外部环行排水槽,从而使带有粉尘的水由排水管流出机外。 图4.1圆锥破碎机改进后的防尘装置示意图 1、碗形轴承架 2、给水管 3、环形给水槽 4、环形排水槽 5、防尘圈 6、海绵 7、球形圈 8、圆锥躯体 9、压板 10、毛毡 11、破碎壁 12、碗形轴瓦 但是,由于粉尘的飞扬,加之密封水位有限,球形圈不可能插入水中很深,在破碎锥的摆动下,使球形圈的一部分脱离水面,致使相当一部分小颗粒的粉尘通过碗形轴承与圆锥驱动体的配合部位而进入润滑系统,从而使油质变坏。造成了设备的润滑不良。一箱润滑油(680kg)最多只可以使用两个月,最短使用半个月,更换使用半个月,更换下来的润滑油已成稀糊状,无法再生。 未解决以上问题,可采用水封毛毡与海绵防尘装置。选用8~10mm厚的工业毛毡,固定其上,如图4.1,毛毡的高度要保证有3~5mm的压缩量。装好后的毛毡,先浇上润滑油,以降低毛毡的磨损。考虑到毛毡对大量的粗粒的粉尘的密封效果较差及毛毡的使用周期,所以水封防尘装置接着使用。同时在水中加入海绵,利用海绵的吸水性与可收缩性,将海绵放在球形圈中,平时海绵与水接触吸水,当球形圈脱离水面时,利用海绵的收缩性及粉尘的吸附性,阻挡粉尘进入碗形轴承和圆锥驱体内,即使有粉尘过了海绵防尘,也会被毛毡密封防法所阻挡。 该防尘方法其实就是三道防尘。在水封防尘中,大量的粉尘已落入水中,靠水封将之除去。通过水封的粉尘进一步为海绵所阻,最后通过前面层防尘装置的粉尘为毛毡密封所挡,来保证了粉尘不进入圆锥驱体与碗形轴承的接合面以及润滑系统。 参考文献 [1] 《机械设计手册》编写组. 机械设计手册[M]. 上海: 机械工业出版社, 1986 [2] 龚桂义, 罗圣国. 机械设计课程设计指导书[M]. 北京:高等教育出版社, 2004 [3]张展主编. 机械设计通用手册[M]. 北京: 中国劳动出版社, 1994.5 [4]高为国主编. 机械工程材料基础[M]. 长沙: 中南大学出版社, 2004.1 [5]周鹏翔,刘振魁主编. 工程制图[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000 [6]唐增宝,刘元俊主编. 机械设计课程设计[M]. 武汉: 华中理工大学出版社, 1995 [7]范钦珊主编. 材料力学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000.2 [8]崔华林. 机械优化设计方法与应用[M]. 沈阳: 东北工学院出版社, 1989.8 [9](英)B.A.威尔斯 著,胡力行,傅维义,黄滏祥 译. 选矿工艺学[M].北京: 冶金工业出版社, 1981 [10](澳)A.J. 林奇 著, 祝振鑫, 胡长柏 译. 破矿和磨矿回路[M]. 北京: 原子能出版社, 1983.1 [11] A.L.穆拉尔, G.V.杰根森 合编, 《碎磨回路的设计和装备》翻译组译. 碎磨回路的设计和装备[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1990.9 [12]《选矿设计手册》编委会. 选矿设计手册[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2004 [13]中国机械工程学会,热处理学会编.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社, 2008.1 [14]张展 主编. 齿轮设计与实用数据速查[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009.5 [15]宋小龙,安继儒 主编. 金属材料手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007.8 [16]张英会,刘辉航,王德成 主编. 弹簧手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.7 谢 辞 经过几个月的不懈努力,毕业设计完成了。这在某种程度上预示着我离开学校的时刻快要到了。回忆起在校期间的点点滴滴,不禁感叹,真是时光飞逝啊!大学生活就在这一转眼间过去了!毕业设计的顺利完成,乃至学业的顺利完成,在这个漫长而又短暂的过程中,有多少可敬的师长、同学和朋友给了我莫大的支持与帮助。在这里请接受我诚挚的谢意! 感谢我的指导教师蔡志华老师,本设计从选题到完成,每一阶段都倾注了蔡老师大量的心血。是他给了我大力的支持与帮助、耐心的辅导与解惑。蔡老师渊博的专业相关知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,使我感受到他朴实无华、平易近人的人格魅力。我愿借此机会向蔡老师表示衷心的感谢! 感谢我的学校,感谢为咱们提供了如此好的学习与生活环境。感谢在大学期间所有传授我知识的老师们,感谢你们不但教会了我许多的专业相关知识,更培养了我良好的自主学习能力。同时,还要感谢机电工程学院的领导和老师们,在我们毕业设计期间,尽可能多地提供便利的条件和资源,以及无微不至的关心和帮助,使得我能顺利地完成毕业设计。还要感谢我的同学们,陪我走过了这最后的日子。在未来的日子里,我会更努力的学习和工作,不辜负国家对我们这一代人的期望! 附 录 1.英文原文1English text Cone crusher overview: Cone crusher is widely used in mine industry, metallurgy industry, building industry, construction industry, chemical industry and silicate industry, is suitable for crushing hard and medium hard ore and rock, such as iron ore, copper ore, quartz, limestone, granite, sandstone and other. Cone crusher has a crushing force, high efficiency, high capacity, low cost, convenient adjustment, economic characteristics. As part of the selection and structure design is reasonable, the service life is long, and the crushed product size uniform, reducing the circulation load, in, large-sized crusher, using a hydraulic cavity clearing system, reduce downtime, and each kind of specification of the crushing chamber, the user can according to different needs, choose different cavity, in order to better adapt to user needs. The machine is sealed by a sealing water. The spring system is the overload protection device, allowing foreign body, such as iron through the crushing chamber without damage to the crusher. When can not be broken foreign body through the crushing chamber or for some reason machine is overloaded, the spring system of insurance, the mouth of discharge increases, foreign bodies from the crushing chamber is discharged, such as blocking in discharge mouth cavity cleaning system can be used, so that the discharge mouth continues to increase, so that the foreign bodies from the crushing chamber. Under the action of the spring discharge mouth, automatic reset, the machine returns to normal work. Cone crusher divided coarse cone crusher, cone crusher and the crushed crushing cone crusher three, users can choose according to different needs. Cone crusher structure: Cone crusher which is mainly a frame, horizontal drive shaft, a movable cone, eccentric shaft, on the broken wall ( fixed cone ), under the crushing wall ( moving cone ), fluid coupling, hydraulic system, lubrication system, control system etc.. Cone crusher origin: the worlds first cone crusher patent announced on 1878, in 1898 only to products made of. The United States begins at the end of nineteenth Century application of cone crusher. Spring cone crusher is the United States of America Milwaukee Simmons brothers two people design, so named after the cone crusher. The machine has about a hundred years of history, although gradually improved, structure is perfect with each passing day, but the basic structure without major changes. In 1954 China imitated Soviet2100 and1650 spring cone crusher foundation, independent design and production of1200spring cone crusher. In 1958 and the design and manufacture of a large2200spring cone crusher. After years of repeated research and practice, has overcome the old series of spring pressure is insufficient, the strength of the parts is low and on the structure of certain deficiencies, is now mass production of spring cone crusher has 600,900,1200,1750,2200and five specifications 14cavity. Cone crusher features: Having broken force, high efficiency, high capacity, low cost, convenient adjustment, economic characteristics. As part of the selection and structure design is reasonable, the service life is long, and the crushed product size uniform, reducing the circulation load, in, large-sized crusher, using a hydraulic cavity clearing system, reduce downtime, and each kind of specification of the crushing chamber, the user can according to different needs, choose different cavity, in order to better adapt to user needs. This machine adopts grease sealing, avoiding the water supply and drainage system easy to plug the shortcomings and the defects of easy mix of water and oil, the spring system is the overload protection device, allowing foreign body, such as iron through the crushing chamber without damage to the crusher. The dry oil and water sealing form two, making powder and separate the lubricating oil; the crushing cavity forms by the purpose of ore are determined. The machine is divided into standard and short head type, generally speaking, the standard type of feeding size is large, the size is coarse, short head cone crusher are steep, feed size small, conducive to the production of fine grained material, so the standard is generally used for rough, broken, the short head, used in fine. (1) crushing cavity Crushing cavity is a movable cone and fixed cone formed between the geometry of space. The crushing cavity shape on the performance of. Crusher chamber is crusher main technical indicators. The machine from coarse to fine designed four kinds of specifications o

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