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颚式破碎机设计

日期: 2024-01-15 作者: 产品中心

  颚式破碎机设计 、 目录 一(颚式破碎机的功能及设计的基本要求.................... 错误~未定义书签。4 1.1机器的工作原理............................. 错误~未定义书签。4 ~未定义书签。4 1.2机器的结构................................. 错误 二(机构运动循环图的确定............................................ 6 三(构件的选择...................................................... 6 3.1连杆的选择................................................... 6 3.2动颚的选择 .................................................. 7 3.3齿板的选择 .................................................. 7 3.4肘板的选择................................................... 8 3.5调整装置的介绍............................................... 8 3.6机架结构的说明 .............................................. 9 3.7传动件的选择及飞轮的作用 .................................... 9 四.颚式破碎机运动

  主参数的运算 .............................. 10 4.1嵌角设计运算 ............................................... 10 4.2动颚水平行程的运算 ......................................... 12 4.3偏心距及动颚摆幅的运算...................................... 12 4.4主要件尺寸的确 定????????????????????????????????? ?????????13 4.5工作参数的选择和算.......................................... 13 4.5.1动颚的摆动次数计算........................................ 14 4.5.2电动机功率计算............................................ 15 4.5.3破碎力的计算.............................................. 16 4.6主要零件受力计算 ........................................... 18 4.6.1推力板受力计算 ........................................... 18 4.6.2连杆受力计算 ............................................. 19 五(机械运动方案示意图............................................. 19 六(课程设计心得体会............................................... 20 参考文献........................................................... 21 机械原理课程设计 一 颚式破碎机功能及设计的基本要求 1.1 机器的工作原理 颚式破碎机的摆动主要是依靠:飞轮、联动杆、偏心轴以及前后推力板来进行实现的。 电动机驱动皮带和皮带轮,通过偏心轴使动颚上下运动,当动颚上升时肘板与动颚间夹角变大,从而推动动颚板向固定颚板接近,与其同时物料被压碎或劈碎,达到破碎的目的;当动颚下行时,肘板与动颚夹角变小,动颚板在拉杆,弹簧的作用下,离开固定颚板,此时已破碎物料从破碎腔下口排出。颚式破碎机的工作部分是两块颚板,一是固定颚板(定颚),垂直(或上端略外倾)固定在机体前壁上,另一是活动颚板(动颚),位置倾斜,与固定颚板形成上大小的破碎腔(工作腔)。活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动,时而分开 ,时而靠近。分开时,物料进入破碎腔,成品从下部卸出;靠近时,使装在两块颚板之间的到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。 1.2 机器的结构 破碎腔是由固定在机架上的固定破碎板2、动顎上的活动破碎板4以及机架两侧壁上的两块侧面衬板3为成的上下的巨型截柱体而构成的。被破碎物料喂入破碎腔后,通过动顎的运动,是破碎腔容积周期改变而完成物料的破碎与排料。 破碎机有电动机驱动,通过带传动带动偏心轴9上的带轮8,再通过曲柄9的转动,使破碎机中的动顎5相对定顎板2周期性地靠拢与分开。顎式破碎机的破碎腔是由固定腭板和可动顎板5构成。固定和可动顎都有锰钢制成的破碎板2和4。破碎板用螺栓和槭固定于定顎和动顎上。为了更好的提高破碎效果,两破碎板的表面都带有纵向波纹,而且是凸凹相对。这样,对矿石除有压碎作用外,还有弯曲作用。破碎机工作空间的两侧上也有锰钢衬板3。由于破碎板的磨损不是均匀的,特别是靠近派排矿口的下部磨损最大,因此,往往把破碎板制成上下相对的,以便下部磨损后,将其倒置而重复使用。 动顎悬挂在心轴6上,心轴则支撑在机架侧壁上的滑动轴承中。动顎饶心轴对固定腭板作往返摆动。 动顎的摆动是借曲柄摇杆机构实现的。曲柄双摇杆机构由偏心轴9、连杆7、前推力板15和推力板13组成。偏心轴放在机架侧壁上的主轴承中,连杆则装在偏心轴的偏心部分上,前后推力板的一端支撑在连杆头两侧凹槽中肋板座14上, 第2页 共19页 机械原理课程设计 前推力板的另一端支承在动顎后壁下端的肋板座上,而后推力板的另一端则支承在机架后壁的锲铁12中的肋板座上。当偏心轮通过V带轮从电动机获得旋转运动后,就使连杆产生上下运动。连杆的上下运动又带动推力板运动。由于推力板不断改变倾斜角度,因而使动顎饶心轴摆动。 当连杆向下运动时,为使动顎、推力板和连杆之间相互保持经常接触,因而采用以两拉杆11和两个弹簧10所组成的拉紧装置。拉杆11铰接于动顎下端的耳环上,其另一端用弹簧10支撑在机架后壁的下端。当动顎向前摆动时,拉杆通过弹簧来动顎平衡和推力板所产生的惯性力。 顎式破碎机有工作行程和空转行程,所以电动机的负荷极不平衡。为减少这种负荷的不均衡性,在偏心轴的两端装有飞轮8和带轮。带轮同时也起飞轮作用。在空转行程中,飞轮把能量储存下来,在工作行程中再把能量释放开来。 在机架后壁与锲铁12之间,放一组具有一定尺寸的垫片。当改变垫片的厚度时,能调整排矿口的宽度。 图3-1顎式破碎机的结构图 1-- 机架 2、4—破碎板 3—侧面衬板 5—动颚 6—心轴 7—连杆 8—带轮 9—偏心轴 10—弹簧 11—拉杆 12—楔铁 13—后推力板 14—衬板座 15—前推力板 第3页 共19页 机械原理课程设计 3-2颚式破碎机运动简图 [2][3]二(机构运动循环图的确定 根据工艺动作顺序和协调要求拟定机构的运动循环图。 对于颚式破碎机主传动系统,主要是电动机的运动带动四杆机构往复直线运动带动从动件的直线运动,实物体破碎的目的。 传动机构 四杆增力机构 从动机构 第三章 构件的选择 3.1连杆 动颚在工作中承受很大的拉力,故选用ZG270-500铸钢材料。连杆结构如图3-3所示。它由上、下两部分所组成,上部的轴承盖4用2个大螺栓3固定在连杆下部,两者中间镶有耐磨软合金的轴瓦,该轴瓦叫连杆轴承,它套在偏心轴上。 第4页 共19页 机械原理课程设计 图3-3 连接轴承 (本图为

  图非本图) 3.2动颚 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,动顎分箱型和非箱型。动顎一般都会采用铸造结构。为了减轻动顎的重量,本设计采用非箱型,如图3-4所示。 图 3-4 动颚 3.3齿板的结构 齿板,是破碎机中直接与矿石接触的零件,结构虽然简单,但它对破碎机的 齿板承受很大的生产率、比能耗、产品粒度组成和粒度以及破碎力等都会影响 冲击力,因此磨损得非常厉害。现有的破碎机上使用的齿板,一般是采用ZGMn13。 齿板横断面结构形状有平滑表面和齿形表面两种,后者又分三角形和梯形表面。本设计采用三角形。如图4-3所示 第5页 共19页 机械原理课程设计 图 3-5衬板齿形 a)三角形 b)梯形 3.4肘板 破碎机的肋板是结构最简单的零件,但其作用却非常的重要。 按肘头与肘垫的连接型式,可分为滚动型与滑动型两种,如图1-所示。肘板与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教快,特别是图1-所示的滑动型更为严重。为提高传动效率,减少磨损,延长其常规使用的寿命,可采用图1-所示的滚动型结构。 (a) 滚动型 (b) 滑动型 图3-6 肘头与肘垫形式 3.5调整装置 调整装置提供调整破碎机排料口大小作用。随着衬板的不断磨损,排料口尺寸也不断地变大,产品的粒度也随之变粗。现有顎式破碎机的调整装置有多种多样,归纳起来有垫片调整装置、锲铁调整装置、液压调整装置以及衬板调整。本设计采用垫片调整装置。 第6页 共19页 机械原理课程设计 图 3-7 1—肘板 2—调整座 3—调整楔铁 4—机架 3.6机架结构 破碎机是整个破碎机零部件的安装基础。破碎机机架机构分,有整体机架和组合机架;按制造工艺分,有铸造机架和焊接机架。整体机架,由于其制造、安装和运输困难,故不宜用于大型破碎机。它分为整体铸造机架和整体焊接机架。前者比后者刚性好,但制造困难。后者便于加工制造,重量较轻,但刚性差。设计时,在保障正常工作下,应力求减轻重量。制造时要求偏心轴承中心镗孔,与动顎心轴轴承的中心孔有一定的平行度。本设计用铸造机架。 图3-8整体铸造机架 3.7传动件及飞轮的作用 偏心轴是破碎机的主轴,受有巨大的弯曲力,采用45号钢调质处理,偏心轴一端装带轮,另一端装飞轮。 飞轮用以存储动颚空形程时的能量,再用于工作行程,使机械的工作负荷趋 于均匀。带轮也起着飞轮的作用。飞轮之所以能调速,是利用了它的储能作 用。这是因为飞轮具有很大的转动惯量,因而要使其转速发生明显的变化,就需要 第7页 共19页 机械原理课程设计 较大的能量。当机械出现盈功时,飞轮轴的角速度只作微小上升,即可将多 余的能量吸收储存起来;而当机械出现亏功时,机械运转速度减慢,飞轮又 可将其储存的能量释放,以弥补能量的不足,从而使其角速度只作小幅度的 下降。 第四章 颚式破碎机的主参数设计计算 顎式破碎机的主参数即决定机器技术性能及其紧密关联的主要技术参数。破碎机的主参数包括转速、生产能力’破碎力、功耗等。其中生产能力、破碎力、功耗除与破碎物料的物理、力学性能以及机器的结构和尺寸有关外,还与实地生产时的外部条件(如装料块度及装料方式等)有关,要作出精确的理论计算是很难的。本设计中用的公式都是通过少数的测试而得到的实验了理论分析式。多次实践表明这些计算公式有足够的计算精度。因此,从设计的角度,本设计只重视计算公式的是实用性,这些公式是破碎机最优设计时建立目标函数和设计约束的重要依据。 4.1 钳角设计计算 动颚与定颚间的夹角称为钳角。钳角由物料性质、块粒大小、形状等因素决定。如果钳角太大,进料口物料就不能被颚板夹住,而被推出机外,以此来降低生产率,如果钳角太小,则虽能增大生产率,但破碎比减小。 图 4-1表示从力学角度推算钳角的计算图式。当物料能被夹持在破碎腔内,不被推出机外时,这些力应相互平衡,即在x、y方向的分力之和应该分别等于零。 第8页 共19页 机械原理课程设计 图 4-1 钳角计算示视图 于是求得 2f tan= ,2,f1 因 f=tan,故 , 2, tan=tg , 式中 ---钳角; , ---物料与颚板间摩擦角; , f---物料与颚间摩擦角系数。 2,为了能够更好的保证破碎机工作时物料块不致被推出机外,必须令 , , 由此可得,为了使破碎机正常的进行破碎工作,钳角应该小于摩擦角的两, 倍即钳角应小于物料与颚板间摩擦角的0.5。不然,矿块就会往上跳出,而不被压碎,因而降低了破碎机的生产率和破碎效率,甚至还会导致非常严重的安全事故。 :设钢和矿石的摩擦系数为0.3,则最大钳角的理论值为′。但实际采用3324的钳角比理论值小的多,这是由于大块料被楔住两块小料之间时,仍有被挤出的 ::危险。颚式破碎机的钳角一般在范围内。对于颚式破碎机钳角不应大于~1724 第9页 共19页 机械原理课程设计 ::,所以选为。 20:~2022 4.2动颚水平行程 sm 见颚式破碎机教材: Sb,,80.24mmin 0.85 []=0.1415 Bsm 式中 ---最小排料口尺寸(mm); bmin B---进料口尺寸(mm); 所以得 = 15.2 mm; sm []=22.3 mm; sm 4.3 偏心距及动颚摆幅的计算 c0图4-2 表示推力板的位置示意图,设推力板板长度l=300mm,其向下偏斜量 a=70mm, 和 是推力板在两个极限位置时的水平投影,而,a= - 为,aa,,a0a0动颚下端摆程的(因右边一推力板未画出),由图可知 12 图4-2 偏心距与动颚摆程的关系 2222 alc,,alc,,,(2),uouo 2ccaa2222ou00,,,,,()()()aac,,,40, u002222 第10页 共19页 机械原理课程设计 上式表示了偏心距e与摆幅之间的关系,一般取第二项为正值。摆幅按,a 照破碎物料要求(破碎比)而定,本计算中,总摆幅为26mm,= =13mm,故 ,a 22 ,,,29.17cma3070 ,,,,,,acm29.171.327.87aa,0 728.8729.17222,,,,,,,3.5()()2 cm 222 动偏心与动颚摆幅之间的关系对颚式破碎机的设计十分重要因为这个关系涉及到破碎构件的行程大小。 4.4 主要构件的尺寸的确定 (1)破碎腔高度H:在钳角一定的情况下,破碎腔的高度有所要求的破碎比而定,通常,破碎腔的高度H=(2.25—2.5)B。式中B为给矿口宽度。固取 H=2.4B=576mm (2)动顎轴承中心距给矿口平面的高度h:为了能够更好的保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块矿石,因而在给矿口处,动顎必须有一定的摆动行程,为此,复摆颚式破碎机的动顎的轴承中心距给矿口平面的高度h,0.1L 。式中L为动顎长度。 h,0.1384=38.4mm 取h=35mm , ,(3)偏心距r对连杆长度l的比值:在曲柄摇杆机构机构中,当曲柄等速回转时,摇杆来回摆动的速度不同,具有机会运动特性。连杆越短,这种不对称现象越显著。曲柄的转速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 11,,,长度不宜过短。对于中小型颚式破碎机=,l=(0.85—0.9)L。6585 式中L为动顎长度。取: 1=, l=0.875L=336mm ,75 (4)推力板长度K:当动顎的摆动行程S与偏心距r确定以后,在选取推力板长度时,复摆颚式破碎机的推力板长度与偏心距有下列关系 ; ,16.5r,330mm,25r,500mmkkminmax 4.5工作参数的选择和计算 第11页 共19页 机械原理课程设计 4.5.1 动顎的摆动次数 如图4-3所示,b为公称排料口,为动腭下端点水平行程,为排料层slAl的平均啮角。AB为腔内物料的压缩破碎棱柱体,为排料棱柱ABABAB1221 体。破碎机的主轴转速n是根据在一个运动循环的排料时间内,压缩破碎棱柱体的上层面按自由落体下落至破碎腔外的高度h计算确定的。而该排料层高度AA1 ,h与下端点水平行程及排料层啮角有关。即排料层上层面降至下层ASAL1面并正好把排料层的物料全部排出所需的时间来计算主轴的转速。对于排料时间有不同的意见:一种认为排料时间t应考虑破碎机构的急回特性,即排料时间与机构的行程速比系数有关。这一观点未注意到动腭下端点排料起始点与终止点并不一定与机构的两极限位置相对应。另一种认为排料时间t应按t=15/n计算,即排料时间对应于主轴的四分之一转,这种假定与真实的情况相差甚大。根据对破碎过程的实测分析,得到排料过程对应的曲柄转角不小于180º的结论,认为排料时间按主轴半转计算比较符合实际情况。 排料时间t为 t=30/n 排料层完全排出下落的高度h为 h=SL/tanαL 由 h=gt?/2 令 g=9800mm/s? 得: n,665tan,sll s式中 ---主轴转速(r/min); ---动腭下端点水平行程(mm); sl ---排料层平均啮角(º); , q ---系数,考虑在功耗允许的情况下转速的增减系数。取q=0.95--1.05。高硬度矿石取小值。 第12页 共19页 机械原理课程设计 图4-3 排料口处排了示意图 , 由式上式可见,主轴转速与排料层啮角和动颚下端点水平行程有关。sl该式是机构设计和机型评价的重要公式之一。 n代入参数 得 =352rmin 4. 5. 2 电动机功率 见颚式破碎机教材有公式 knscosFmaxem,P, 46,,10 p式中 ---计算功率放大器(KW); ---最大破碎力(KN); Fmax sm---动颚诸点水平行程平均值(mm); :,---破碎腔平均齿角 (); ,,,0.81,,0.85 ---机械总效率,由表可知,。 ---等效破碎系数 ke n已知有 =585KN 取 =352 k,0.18rmincFmax : ,,0.81,15.2mm,,s20m 第13页 共19页 机械原理课程设计 所以得 585,15.2,0.18,352,cos:20, =9.3 KN p1000,60,0.81 f,1.1 为了能够更好的保证破碎机的工作可靠,并考虑尖峰负荷,还必须乘以安全系数. ,所以选功率为15KN。由《机械设计课程设计故所选电动机功率应大于10.2KN 指导书》宋宝玉主编、机械工业出版社第一版 选取电动机Y200L-8型。 4.5.3破碎力的计算 以立方体典型物料形状为依据,并考虑大尺寸进料块粒是逐渐阶段破碎成成品而卸出,破碎力大小取决于颚板凸齿作用点施加的(物料应力)和物料抗拉强度。 (1) 第一阶段破碎,图5-4 表示作用在立方上的力 图4-4 作用在立方体上的力 ,, 立方体由于齿棱作用,受力面产生拉应力,支撑面产生压应力,这些力在断裂面的应力 ,见(非标准机械设备设计): 第14页 共19页 机械原理课程设计 FZ3 ,,,(2),2WW2 故得 2,,W , F13Z,22W 式中 F1---第一阶段使物料碎裂的破碎力(N)。 ,,2 ---物料的抗劈强度(约等于抗拉强度); Ncm w ---立方体物料连长(cm); Z---齿棱间距(cm). (2) 第二阶段破碎.物料经过第一阶段破碎以后,成为两个半立方体,在动颚摆开时落入破碎时,并改变方向进行再破碎,第二阶段的破碎力是: 2,W, , F26Z,4W (3)第三阶段破碎.物料进行第二阶段破碎以后,成为4块体进行再破碎.第三阶段的破碎 2,W, ,F 312Z,8W ,,由于所破碎的物料未知,所破物料的抗劈强度 也未知,所以没办法计算具体的破碎力。 目前,国内多是采用实验分析法来确定颚式破碎机的破碎力。根据对于复摆颚式破碎机的固定顎和动顎的实际受力测定,在破碎机动顎上所产生的破碎力系与矿石纵断面面积成正比。因此,作用在动顎上的最大破碎力可以按下式计算: ,qLHPmax q,,,式中 衬板单位面积上的平均压力,其值参考表2-4选取,或 2q,27; L、H---破碎腔的长度和高度 kgcm 于是有 27,384,576,585KN,Pmax 最大破碎力都是垂直作用于固定顎和动顎上,起作用点的位置,根据实验测 第15页 共19页 机械原理课程设计 定,复摆颚式破碎机的最大破碎力夒发生在破碎腔諘度的0.35—0.65处。当破 碎单一大块矿石时,作用点则向上移。 表5-4 衬板单位面积上的平均压力 22矿 石 种 类 抗拉强度 q(kg/)(kg/)cm,cmb 浦阳青石 2400 30 花岗岩 2200 28 花岗岩 1800 20.5 石灰石 1800 19 当计算破碎机零件强度时,考虑冲击载荷的影响,应将增大50%。故Pmax破碎机的计算破碎力为: ,1.5PPjsmax 4. 6 主要零件受力计算 4.6.1推力板 P,125 Fknh 式中--- 推力板受力(KN); P--- 所选电动机功率(KN); Fk n--- 偏心轴转速 ; h--- 动颚行程平均值(m)。 (min)r 如图5-5所示得 第16页 共19页 机械原理课程设计 图4-5 破碎机计算示式 125,15 ,,409.7KNFk352,0.0152 4.6.2连杆 则连杆力的平均值 (KN)是: Fz FFKN,,0.3122.9zK 五(机械运动方案示意图 根据机械的工作顺序与协调配合绘制出机械的运动方案示意图。 方案图如图5-1所示: 第17页 共19页 机械原理课程设计 机械运动方案示意图 六 课程设计心得体会 颚式破碎机是一种在矿山工程和建设工程中普遍的使用的破碎机构,是因为其结构相对比较简单紧凑、偏心轴传动件受力较小、动颚垂直位移较小、加工时物料较少有过度破碎的现象、动颚颚板的磨损较小,而我的毕业设计课题是根据生产能力、进料口尺寸、硬度、堆积密度等设计出合理的机构,因而对我的专业相关知识的学习与应用都具有重大的意义。 在此毕业设计期间,我在老师的指导下,翻阅了大量

  ,对颚式破碎机有了较系统的认识,最后终于如期完成了毕业设计的任务。通过此设计,我重新捡了所学的专业相关知识:机构的连接、安装、定位、配合;也了解了其基本的运动学知识、动力学相关零件的较核,还有设计机构的经济性、可靠性、合理性、优化设计等知识。这个自主学习的过程,使我收益颇多,积累了我的实际经验,只有理论与实践相结合才是学习的目地,这次设计,使我认识到知识的渺小和理论与实践也可能相脱离。也使我能更好地查阅资料,是一次很好的实践练兵,锻炼了我独立分析问题和解 第18页 共19页 机械原理课程设计 七 参考文献: [1].郑文纬、吴克坚主编.机械原理.高等教育出版社,1997 [2].濮良贵主编.机械设计.高等教育出版社,2006 [3].李永堂等主编.锻压设备理论与控制.国防工业出版社,2005 [4].杨伯源主编.材料力学.机械工业出版社,2002 [5].郞宝贤主编. 破碎机.机械工业出版社,2008 [6].宋宝玉主编.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社,2006 第19页 共19页

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