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旋回破碎机设计(机械CAD图纸)doc

时间: 2023-09-24 来源:案例展示

  摘 要 破碎机械是冶金、矿山、化工、电力、轻工、陶瓷、水泥、建筑和筑路等工业部门大范围的应用的重要设备,破碎作业在国民经济中占有重要的地位,每年有大量的原料和再利用的废料都要用破碎机械来加工处理,且每年增加。因此,随着现代工业和科学技术的持续不断的发展,同时也促进了破碎机械的发展,相继研制出了细碎、超细碎破碎机械、惯性振动破碎机等设备,为了使破碎机械更有效的使用和促进其逐步发展,对其机构、工作原理、参数设计计算是十分必要的。本文是900/150旋回破碎机的设计,该旋回破碎机主要由动锥和定锥组成,主要介绍破碎机的结构、工作原理、零部件的设计计算。 关键词: 破碎机 设计 计算 ABSTRACT Crushing machines metallurgy, mining, the chemical industry, electronics, light industry, ceramics, cement, construction and road building industries, extensive use of critical equipment, broken operating in the national economy plays an important role. each of a large number of raw materials and reuse of waste, should use the broken machine for processing, and increasing every year. Therefore, as a modern industrial and scientific and technological development, but also promoted the development of broken machinery, have developed a minor, minor-crushing machinery, inertial vibrating crusher and other equipment, For broken machinery more effective use and promote its further development, its agencies, working principle, design parameters is necessary. This is the 900/150 cycle crusher design, the cycle crusher cone major mobile and fixed cone composition, Crusher introduced the structure, principle, the design of components。 Keywords: Crusher design Calculation 目 录 前 言 1 第一章 物料破碎与破碎机概述 3 1.1 物料破碎的意义与破碎流程 3 1.1.1物料碎磨的目的与意义 3 1.2对破碎机的要求 3 1.3破碎机发展概况 4 第二章 旋回破碎机构造 5 2.1旋回破碎机的工作特点和类型 5 2.2旋回破碎机的构造 5 2.3旋回破碎机的结构分析 7 2.3.1主轴结构 7 2.3.2 动锥衬板 8 2.3.3定锥衬板 8 2.3.4偏心轴套与大圆锥齿轮 8 2.3.5传动轴承 8 2.3.6中部机架 8 2.3.7主轴顶部轴承 8 第3章 旋回破碎机设计计算 9 3.1 旋回破碎机参数选择与计算 9 3.1.1结构参数 9 3.1.2主要性能参数 11 3.2碎机破碎腔的设计 13 3.2.1碎腔型式 13 3.3破碎机的主要零部件受力分析、设计计算 15 3.3.1破碎力的计算 15 3.3.2主轴受力分析 17 3.3.3 V带设计计算 20 3.3.4 轴的设计计算 23 3.3.5轴承的选用 23 3.3.6 直齿锥齿轮设计计算 24 3.3.7偏心轴套的设计计算 29 3.3.8主轴强度计算 29 3.3.9机架计其 30 第四章 旋回破碎机结构设计 34 第五章 结论 36 第六章 设计总结 37 5.1零部件设计时遇到的问题及处理方法 37 5.2 结构设计中遇到的问题及处理方法 37 5.2.1 主轴上端悬挂装置 37 5.2.2 偏心轴套上端的轴向定位问题 40 5.2.3 传动轴的轴向定位问题 42 参 考 文 献 45 致 谢 46 前 言 破碎机械是对固体物料施加机械力,克服物料的内聚力,使之破裂成小块物料的设备。 破碎机械所施加的机械力,可以是挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等,在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的综合。对于坚硬的物料,适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械;对于脆性和塑性的物料,适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械;对于粘性和韧性的物料,适宜采用产生挤压和辗磨作用的机械。 在矿山工程和建设工程上,破碎机械多用来破碎爆破开采所的的天然石料,使之成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中,固体原料,燃料和半成品需要经过各种破碎加工,使其粒度达到各道工序所需要的尺寸,以便进一步加工操作。 通常的破碎过程,有粗碎、中碎、细碎三种。其入料粒度和出料粒度,如表1所示。所采用的破碎机械相应地也有粗碎机、中碎机和细碎机三种。 表1 物料粗碎、中碎、细碎的划分 (mm) 类 别 入料粒度 出料粒度 粗碎 中碎 细碎 300~900 100~350 50~100 100~350 20~100 5~15 制备水泥、石灰时,细碎后的物料,还需进一步粉磨成粉末。按照粉磨程度,可大致分为粗磨、细磨、超细磨三种。所采用的粉磨机械相应地有粗磨机、细磨机和超细磨机三种。 在工艺流程中,破碎机的效率要比粉磨机高得多,先破碎在粉磨,能显著的提高加工效率,也降低电能消耗。 工业上常用的物料破碎前的平均粒度D与破碎后的平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变动情况,比值i~称为破碎比(即平均破碎比) 为了简易表示物料破碎程度和比较各种破碎机的主要性能,也可以用破碎机的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比来作为破碎比,称为标称破碎比, 在实际破碎加工时,装人破碎机的最大物料尺寸,一般总是小于容许的最大进料口尺寸,所以,平均破碎比只相当于标准迫破碎比的0.7~0.9。 每种破碎机的的破比有一定的限度,破碎机械的破碎比一般是i=3~30。如果物料破碎的加工要求超过一种破碎机的破碎比则一定要采用两台或多台破碎机串连加工 ,称为多级破碎。多级破碎时,原料尺寸与最终成品尺寸之比,称为破碎总比,如果各级破碎比个是、 ……,则总破碎比是 = …… 破碎机械常用的类型有:颚式破碎机、圆锥破碎机、旋回破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机等。 由于构造和作用的不同,各类破碎机的适合使用的范围是:颚式破碎机和圆锥破碎机适合于破碎非常坚硬的岩石块(极限抗压强度在150~300MPa);旋回破碎机适合破碎坚硬(极限抗压强度在100MPa以上)和中等硬度(极限抗压强度在100MPa左右)岩石块;锤式破碎机适合于破碎中等硬度的脆性岩石(极限抗压强度在100MPa以下);辊式破碎机适合于破碎中等硬度的韧性岩石(极限抗压强度在70MPa左右)。实际选用时,还应根据详细情况考虑下列因素: 物料的物理性质,如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大给料尺寸等; 成品的总生产量和级配要求,据以选择破碎机类型和生产能力; 技术经济指标,做到即合乎质量。数量的要求、操作便捷、工作可靠,又最大限度地节省费用。 第一章 物料破碎与破碎机概述 1.1 物料破碎的意义与破碎流程 凡用外力特大颗粒物料变成小颗粒物料的过程,都叫破碎所使用的机械叫破碎机。凡用外力将小颗粒物料变成粉体物料的过程,叫粉碎或磨碎,简称粉磨。它所使用的机械叫粉磨机械。将破碎和粉磨联合起来简称碎磨,所使用的机械简称碎磨机械。 1.1.1物料碎磨的目的与意义 物料碎磨的目的是:增加物料的比表面积,制备混凝土骨料与人造砂;使矿石中有用成分解离;为原料下一步加工作准备或便于使用。 随着当代社会经济的迅速发展,各种金属、非金属、化工矿物,以及水泥、建材等物料的社会需求量和生产规模日益扩大,需碎磨的物料量迅速增加。90年代以来,全世界每年经碎磨的物料量达到100亿t以上。我国脆性物料年产量已达到约15亿吨,其中铁矿石约2.4亿吨,有色金属矿石1亿多吨小非金属矿物2.3亿多吨,化工矿物0.3亿多吨,水泥约4亿吨,建材用石灰石4.7亿多吨。这些物料绝大部分都要经过碎磨,可见破碎和粉体在国民经济中发挥着巨大的作用。 在选矿工业中,选矿厂碎磨作业的生产费用,平均要占全部费用的40%以上,而磨碎设备的投资占选矿厂总投资的60%左右。 在水泥工业中,水泥厂碎磨作业费用约占生产所带来的成本的30%,破碎机械的耗电量占全厂耗电量的10%以上。 基于上面讲述的情况,要求从事碎磨工艺及设备的工作者,必须不断改善碎磨作业.持别是研制新型高效节能碎磨机械和改进现在碎磨机械,对于达到优质、高产、低本底,低消耗只合很重要的意义 1.2对破碎机的要求 一台优质破碎机一定要满足以下各方面的要求: 1)破碎比越大越好。大破碎比可以简化设备流程、降低基建费用和检修费用,使于维护管理 2)能耗越低越好。能耗是指破碎机破碎每吨物料所消耗的电能。破碎单位物料所消耗kW.h/t越低越好。 3)生产率越高越好。对于同一规格的破碎机,破碎机的电动机功率一样,生产率高不仅能提高产量,并可降低能耗。因此,生产率是破碎机最重要的性能指标。 4)钢耗越低越好。这里所说的钢耗,是指破碎一吨物料,齿板磨损掉多少克。它标志所板(衬板)常规使用的寿命。钢耗越低,说明衬板寿命越长,即易损件寿命越长。 5)产品质量高。产品质量是指破碎后物料粒度和粒形。从“多碎少磨”的节能角度看产品粒度越细越好。有时对粒形要求严格,如作为混凝土骨料,要求产品颗粒为立方体为好。对碎石来讲还是物度整齐均匀为好。 6)重量要轻。所谓破碎机重量轻,是指每吨机重的生产率高和每吨机重的功率低。 7)破碎机结构相对比较简单,便于制造。破碎机结构相对比较简单,使用维护较方便,也容易加工制造,减少相关成本。 8)破碎机安全可靠。在机器运转和开、停车的过程中,一定要保证人员和设备安全,在规定的时间内和规定的条件下,要求破碎机不发生或少出现故障、即便出现故障也应容易修复。 9)破碎机适合使用的范围越广越好。 10)破碎机应便于安装运输。 1.3破碎机发展概况 从1953年开始生产侧面排矿的旋回破碎机,于1958年白行设计制造中心排矿的500、700、900、1200旋回破碎机之后,为了适应水泥行业的需要.1959年又制造了700、1000、1200颚旋式破碎机,并制造了500、700、900、1200底部单缸液压旋回破碎机。为满足冶金工业发展需要,1970年研制了大型旋回破碎机。也曾设计制造顶部单缸900液压旋回破碎机,并装有自动调整排料口与过铁报警装置,但在某矿使用效果不佳。径过多年实践摸索,于80年代研制1200/140轻型底部单缸液压族回破碎机,经运转实践证明效果很好。近轻型底部单缸液压族回破碎机,经运转实践证明效果很好。近几年又研制出PXl400/170底部单鼓液压旋回破碎机,其设计能力为175t/h, 实际达到2508吨小,是设计值的1.6倍,同时其排料中细颗粒含量较多,大于排料口尺寸的颗粒仅占17.4% 设备向大型化发展是国外矿山机械的普遍趋势。为了更好的提高生产效率,简化生产流程。降低基建投资和操作维修费用等.均要求矿山机械设备向大型化发展。特别是矿石品性日趋贫化、采矿和选矿规模持续不断的增加.以及能源费用急剧上涨,故尽力采用向效, 节能、低消耗的大型设备。近年来这些大型设备成功的应用,证明了机械大型的优越性。但是,对圆锥破碎机却有些例外,它的人型化发展很缓慢,从70年代末到目前,最大规格的圆锥破碎机也仅仅是3000mm,经实践证明,它的大型化并不像其它矿山机械设备大型化那样优越。所以圆锥破碎机则向南能化发展,并经实践巴取得成功。 综上所述:输入破碎机更多的能量,是中细碎圆锥破碎机特别是超细碎机发挥更大效率的关键。能量的增加既可提高破碎机产量又可降低产品粒度。 第二章 旋回破碎机构造 族回破碎机—般都用于第一段粗碎各种硬度物料,所以它也叫粗碎圆锥破碎机。这种破碎机在冶金矿山、建材、化工和电力等部门得到普遍的应用。 旋回破种机的工作原理与圆锥破碎机一样,都是持续工作的.仅仅是为了适应不一样粒度要求在结构上不一样。 我国制造的旋回破碎机规格尺寸是用汉话拼音字母和给料后宽度与排料口宽度来表示。例如,PXl200/180旋回破碎机,P表示破碎机、X表不旋回,其给料口宽度为1200mm、排料口宽度为180mm。又如PXQ 900/130和PXZ900/130液压旋回破碎机,其中Q表示轻型,Z表示重型,其它同前。 2.1旋回破碎机的工作特点和类型 旋回破碎机的工作部分是两个截头圆锥体,一个是定锥(又称外锥),另一个是动锥(又称内锥),定锥是静置的,是机架的一部分,动锥上端装于机架上的铰处,其下端活动地插装在偏心轴套中 旋回破碎机是粗碎机,所以 处理物料上尺寸较大,特点是: 动锥正置,定锥倒置,进料口尺寸大,允许装载粗矿石 动锥受垂直反力不大,故动锥上端采用悬吊式支承,支承装置设在动锥顶部。 主要是依靠挤压、折断作用破碎物料,其破碎方式与颚式破碎机相进, 其工作特点是: 动锥连续转动,物料的破碎过程和卸料过程沿工作表面交替进行,生产率高, 物料夹在两锥体之间,受挤压、弯曲和剪切作用破碎较容易,动力消耗较底 产品的粒度较均匀,呈立方体形状动锥的工作表面也较均匀。 2.2旋回破碎机的构造 由图能够准确的看出,机架是由上架、中架和下架组成,而上架和中架构成定锥体。动锥安在主轴上,主轴上端由悬挂装置悬挂在横梁上,下端插在偏心轴套的内孔里。偏心铀套在机架套筒的钢材套(直衬套)内旋转。钢衬套压合于机架套简内。偏心轴套内表面浇铸巴氏合金,外表面的3/4面积上浇铸巴氏合金。为使巴氏合金连接牢固,在偏心轴套内外表面加工出一些密市的燕尾槽和小孔。在机架套筒与圆锥齿轮之间.有子片止推圆盘,借以文承直齿圆锥齿轮及偏心轴套重量及受力。下面圆盘是钢制的,并用销子固定于机架套简上,使之不能转动,上面的圆盘也是钠制的,用螺钉固定在因锥齿轮上并和它一起转动,两者之间的圆盘是青铜的,它在上下因盘之间自由地转动。 图2-1 旋回破碎机简图 1—电动机;2—传动轴;3—圆锥齿轮;4—偏心轴套; 5—主轴;6—动锥;7—悬挂装置;8—定锥 电动机经v带轮通过联轴器、传动轴、圆锥齿轮和,带动偏心轴套转动,驱动主铀与压合其中部的动锥作旋摆运动。 动锥上装有高锰钢制作的截锥形衬板。为了两者紧密结合,其中间注锌,并在衬板上端用螺母压紧。在螺母上部有锁紧板,以防螺母退扣。定锥上装有两排或多排单块衬板,也是由高锰钢材料制造成,衬板背面注锌、混凝土环氧树脂。 主轴借锥形螺母,锥形压套,锥形套、支承环等悬挂在横梁上,并用楔形键固定,以防锥形螺母退扣。锥形套的锥形端,支持在支承环上、侧面支靠在衬套上。由于锥形套下端与侧面是圆锥面,故自锥作旋摆运动时,能保证锥形其沿支求环和衬套的表面滚动。 了防止粉尘进入破碎机各摩擦表面,在动锥下面装有三个球面接触的套环,起密封防尘作用。套环固定在动锥上,套环套在防尘盖上,两者之间有橡胶防尘圈,套环自由地压在套环上,防止灰尘渗过各套环之间的缝隙进入破碎机内部。 破碎机所需的润滑油,靠油泵经油管压入机架底盖的油孔,进入偏心轴套下部空间。内此沿主轴与偏心轴套之间隙及偏心轴套与衬套之间间隙上升,借以润滑两摩擦表面,然后与档油环路相遇,流过齿轮副后,经排油管流出。沿偏心轴套外表面上升的油,流过并润滑止推圆盘之后,也通过排油管排出。 破碎机传动轴承有单独的进油与排油管。动锥悬挂装置定期用手动干油泵打入油脂进行润滑。 破碎机下部机架装在钢筋混凝土基础上。在基础的中心排料孔壁上装有钢板,以防止从破碎机落下的物料损伤基础。下部机架侧面留有人孔,机器正常工作时用人孔盖盖上。在连接机架侧壁与机架套简的3~4根肋的上面,敷有护板和,以免落下的物料损伤肋或套简。下部机架中部机架和横梁之间,由楔铁紧固的销钉相连接。这种破碎机的保险装置.是装在带轮上的保险销子。当出现过载时,销子切断,破碎机停止运转。销于截面面积必须精确计算,但实际上很难做到。 2.3旋回破碎机的结构分析 2.3.1主轴结构 主轴有阶梯轴和锥形轴两种型式。阶梯轴在各截面变化处易产生应力集中,当破碎机超负荷时容易在这一些地方发生断裂。据统计:国内旋回碎机主轴断裂数拾根、大多数都发生在产生应力集中较大的地方,如螺纹退刀槽处或在下部不同轴径两交接面处等。这种型式主铀与动锥体是靠上、下两段圆柱面与锥体孔采用过盈配合相联接。锥形轴是采用锥面过盈配合联接。为减少应力集中,在动锥体最下端与主轴相配合部分的锥体上设有卸载槽。后者动锥体与主轴上端配合处,高主轴上部用于压紧衬板的螺纹很远,即没有迟刀槽。这样,消除由于退刀槽处产生高集中应力而削弱主轴强度。 2.3.2 动锥衬板 据实践证明,分段衬扳容易松动而整体衬板比较牢固,但分段衬板重量轻,便于运输相安装,而且磨损后可分段更换。具体采用那种型式动锥衬板,可根据本国真实的情况,权衡利弊而择之。 2.3.3定锥衬板 国产和AC公司旋回破碎机定锥衬板,沿破碎腔高度分四段。上衬板内表面有阶梯状凸缘,下衬板内表面为一圆弧构成曲线型破碎腔。因为这种破碎机常用第二段破碎,用于一段粗碎,其给料粒度也不太大,而且排料粒度较小。就是说,定、动锥衬板内表面形状取决于破碎机腔形的设计。 2.3.4偏心轴套与大圆锥齿轮 偏心轴套与大锥齿轮在在机座下部,而且采用曲线齿锥齿轮传动。这种安装方法偏心轴套运转平稳,不易歪斜。螺旋锥齿轮传动支载能力大,传动平稳,齿轮寿命长。其缺点拆装很不入便。 大锥齿轮都是装在偏心轴套的上方,平面止推轴承还是在下方这种安装方法偏心铀套易歪斜,运转不平稳甚至产生跳动。采用直齿圆锥齿轮传动,当然不如螺旋锥齿轮传动好.关于大圆锥齿轮的安装方法(位置),我国反复实践多次,最后还是采用大锥齿轮安装在偏心袖套上方的方式。 2.3.5传动轴承 旋回破碎机水平传动轴承,都采用滚动轴承。滚动轴承传动有效率高,便于维护等优点。 2.3.6中部机架 破碎机中部机架为整体式结构。整体中部机架刚性好,但加工制造、运输安装都不力便。分段机架便于制造、安装、运输,但刚性比较差。 破碎机中进入过大块物料和过铁时,会使中部机架在上部与下部法兰盘处产生很高的应力,在上、下法兰之间的中部机架产生的应力较小.所以整体机架可以去掉环肋只留竖肋。此外,边可在上、下法兰处增加三角形加强肋,借以提高机架强度而降低应力。 2.3.7主轴顶部轴承 主轴顶部轴承,它由两个衬套,而只借用内衬套上的下部螺纹压紧衬板。去掉主轴上用于压紧衬板的螺纹,借以提高强度又减少一道加工了序。 第3章 旋回破碎机设计计算 3.1 旋回破碎机参数选择与计算 旋回破碎机的主要参数有结构参数和性能参数。结构参数包括给、排料口尺寸、啮角、破碎腔高度、偏心距与动锥行程、动锥第部直径、进动角与动锥悬挂高度。性能参数有。动锥摆动次数、生产率(生产能力)、破碎力与功率以及机重。 3.1.1结构参数 3.1.1.1给、排料口尺寸 给料口尺寸B用动锥靠近定锥时,两截锥体上端在给料口水下面的距离表示。排料口尺寸b用两截锥体下端在排料口水平面的距离表示。B代表破碎机规格尺寸而b表示排料口最小尺寸。(如下图示) 图3-1 破碎机结构尺寸 由已知条件可知: B =900mm b=150mm 最大给料粒度根据旋回破碎机给料口宽度计算公式 =(1.2~1.25) (3-1) 能得出= = =750~720 (mm) 根据《 机械设计手册》[02] 取=750mm 3.1.1.2啮角 构成破碎腔的动锥衬板与定锥衬板之间形成的夹角称为啮角,有表示。如图3-2 图3-2 啮角计算示图 旋回破碎机的啮角按 =+≤ (3-2) 其中——定锥母线沿垂线之间的夹角 ——动锥母线沿垂线之间的夹角 —— 物料与衬板之间的静摩檫角 在实际中,旋回破碎机的啮角一般为~,为了减小动锥上破碎力的垂直分力,以减轻悬挂装置的负荷,故应取小些。一般取=左右,而应取大些,通常取=~,这里去= 所以 =+≤ 3.1.1.3破碎腔高度 = = mm 3.1.1.4偏心距与动锥行程S 所谓偏心距,是指排料口水平面动锥中心线与定锥中心线)。因此,功锥的行程S=2。 偏心距太大,使动力消耗增加、产品粒度变粗;偏心距太小,不能确保有效地破碎物料,降低生产率等。因此,必须选得合适。根据经验与给料口尺寸B的关系是 (3-3) mm 3.1.1.5定锥上端直径 根据设计手册选取 3.1.1.6动锥底部直经 动锥底部直径,是指在排料口水平面动锥的直径,它与给矿口尺寸的关系为 (3-4) 3.1.1.7进动角 一般进动角 根据设计手册选取 3.1.2主要性能参数 3.1.2.1动锥摆动次数 动锥的摆动次数也就是偏心轴套的转速。如转速太高、不仅生产率不能提高.反而台使功耗增加很快,若转速太低,又不能充分的利用能量,使少产率降低。因此,人们追求一个较为理想的转速。 旋回破碎机动锥摆动次数的理论值可有 其中S——动锥在排料口处的水平行程 按上式求得动锥摆动次数比实际选用的转速值高,产生差别的原因由于推导公式没考虑物料自破碎腔中排出时所遇到的各种阻力。 旋回破碎机的动锥摆动次数可由经验公式 (3-5) 3.1.2.2生产率 动锥每转动—周,排出一个环形体积的物料,其断面面积为 环形体积的平均直径,近似地等于功锥底径D,即动锥每一转排出物料体积V (3-6) 将F和 h值代入得 设物料的松散系数为,堆密度为,则生产率为 (3-7) 由此能够得出:悬回破碎机的生产率与啮合角成正比,而动锥的摆动次数n,排料口宽度e,偏心距r和定锥下端直径成正比,适当的改变这些参数就能提高生产率 3.1.2.3动机功率 旋回破碎机在破碎物料过程中,功率消耗与破碎机的转速、规格尺寸、啮角、排料口尺寸及破碎物料的机械性质和粒度特性有关,其中以被破碎物料的物理机械性质对功率消耗影响最大。当然,设备规格尺寸愈大,功率消耗也愈大;转速的增高和破碎比的增大,功率消耗也随之增加。由于功率消耗与许多因素相关,设计时常用经验公式进行计算 (3-8) 式中 D——动锥大端直径,m ——动锥在排料口平均偏心距,m ——动锥每分钟转速, 所以 =87.5 根据《机械设计手册》[02] 取 3.2碎机破碎腔的设计 被回破碎机破碎腔是由动锥衬板和定锥衬板所构成的、截面为梯形的环形空间。其腔形是由动锥衬板与定锥衬板的表面形状所组成。破碎腔的形状直接影响破碎机牛产率、比能耗、产品粒度组成、衬板常规使用的寿命以及破碎机结构尺寸等。因此.设计合理的破碎胶是很重要。 旋回破碎机和颚式破碎机一样。其堵塞点在排料口处,所以破碎机生产率随排料口尺增减而增减。曲线型破碎腔使排料口上移,因此它比直线型破碎生产率高;增大破碎比,直线;减少功率消耗,曲线碎腔型式 旋回破碎机破碎腔—般有三种型式(如图3-2) 第一种型式:在排料口制成啮角浙减的一段短曲线、但啮角减小较馒.堵塞点的位置仍在排料口附近,堵塞现象得到一定的改善。它用于排料口宽度不需要调整得很小的情况下。如排料口大于150 mm的粗碎机。 第二种型式:在排料口制成一段稍长曲线,且啮角减小较快,堵塞点上移,堵塞现象有较大的改善。它用于排料口小于150mm的破碎机。 第三种型式:在排料口以上有较大范围的曲线段破碎腔,并且动锥下部衬板表面向定锥弯曲形成较长的淮平行区。对于中、细碎的旋回破碎机采用此种腔型。但如果矿石极坚硬,动依下部曲线段很快被磨损掉.不能够满足排料口寸的要求。所以,选择腔型不仅与破碎机用途、规格有关、还应该要考虑矿石物理性质。含泥土较多而又潮湿的物料。也不宜选用平行区较长的腔型, (1) 第一种型式 (2) 第二种型式 (3) 第三种型式 图3-2 根据《机械设计手册》[01] 选取第三种形式的破碎腔。 3.3破碎机的主要零部件受力分析、设计计算 3.3.1破碎力的计算 破碎力是确定电功机功率和计算零件强度的依据,因此准确求得破碎力是很重要的。但破碎力又和许多因素相关,如物料的性质、料块的大小、物料在破碎腔里分布情况,破碎方法等。因此,不论采用那种计算方式,所求得结果都会与实际有一定误差,只能作设计破碎机的初步计算依据,最后还个能忽视实际数据。 求旋回破碎机破碎力可根据破碎腔里的载荷计算。也可根据电动机功率计算。将计算结果再比较实际资料的数据,最后确定之。 3.3.1.1腔的载荷分析 对于旋回破碎机,物料进入破碎腔后,随着压碎而不断地向排料口下落,最后通过排料口排出。在破碎腔里,大块被粉碎成小块的过程中,物料的松散体积从上到下也在逐渐地增加,而破碎腔横截面的宽度却逐渐地减少,使物料间空隙也慢慢地减少,故物料压实程度从上到下也是逐渐增大的。因此,物料随压实程度增加而更加紧密。 此外,由于动锥的压碎作用,使物料处于紧密的状态,空隙降低。因此、动锥行程越大而物料密实程度也越大。但是,物料在破碎腔排料口只能密实而不能出现过压实。这种情况与前面的压碎实验结果很相似,特别是与实验曲线的压碎阶段相吻合。 综上所述,可认为破碎腔中单位破碎力与破碎腔宠度成反比而与动锥摆动行程成正比。垂直动锥表面上意截面的单位破碎力。与其对应的偏心距成正比,与破碎腔宽度成反比。如图3—3所示。 图3-3 计算破碎力简图 图3-3 计算破碎力简图 3.3.1.2据电动机功率求破碎力 如图3—4所示,破碎力作用在动锥表面上的位置,也可认为在动锥高度1/3处(从动锥上基面算起)。偏心铀套的反作用位于偏心轴套1/2高度处。 图3-4 求破碎力 对悬挂点O的力矩方程式 (3-9) 由于破碎力相对于偏心距平面提前的—个角度,故偏心抽套内孔与主轴接触线平面和偏心距平面成角。偏心轴套与机架衬套接触线平面也与偏心距平面成角,而且。因此,但相差太大,为使问题简单化,认为,。一般则偏心轴套所受的力矩为 (3-10) 式中 ——偏心铀套内孔半径(m); ——偏心轴套外半径(m); ——偏心距(m); ——偏心袖套内外表而的摩擦系数, 将上式代入公式有 (3-11) 由电动机功率可求得力矩M(N·m)值为 (3-12) 式中 ——电动机的功率() ——偏心轴套的转速 ——传动效率,。 考虑电动机过负荷与破碎机运动部件的惯性力的影响其最大破碎力为 带入数据得: 3.3.2主轴受力分析 图3—3给出了动锥上的载荷分布。为使问题简化,我们用集中载荷分析主袖受力情况。 破碎机工作过程中,也许会出现三种工况:第一种是破碎机在正常工况下工作。此时动锥上作用有破碎力 (图3-5),可分解为垂直分力和,还有动锥自重和惯性力(由于惯性力较小,省略不计) 图3-5 主轴受力情况(1) 第二种情况是破碎机在给料口破碎过大矿块,此时产生破碎力(图3—6)。它可分解为垂直分力和水平分力。第三种工况足破碎机 出现过铁时,产生破碎力可分解为垂直分力和水平分力 图3-6 主轴受力情况(2) 总传动比为: 查《机械设计手册》[02] V带的传动效率 ; 滚动轴承的传动效率 联轴器的传动效率 圆锥齿轮的传动效率 各轴的转速: Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 各轴的输入功率: Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 各轴的输出转矩: 电动机输出转矩 3.3.3 V带设计计算 主电机的选择 型号: 功率: 转速: 电压: 3.3.3.1选择V带型号 根据工作情况查表得带传动的设计功率可由 (3-13) 计算出来 所以有 根据和,由设计手册查得可选用普通V带D型 3.3.3.2确定带轮的基准直径 查《机械设计手册》[02] 取 验算带速V 确定大带轮直径 查《机械设计手册》[02] 取标准值 3.3.3.3确定中心距和基准带长 (3-14) 取 查表取 实际中心距: (3-15) 3.3.3.4验算小带轮包角 符合标准要求 3.3.3.5计算V带根数Z 查《机械设计手册》[02]得: 所以 取 Z=10根 3.3.3.6带轮的设计计算 材料的选择: 带轮的材料为HT200 查表得D型带的尺寸: 顶宽 节宽 高度 轮缘尺寸: 所以 小带轮的直径 大带轮的直径 3.3.4 轴的设计计算 3.3.4.1轴Ⅰ 轴的材料的选择: 材料为45钢 确定轴的直径 , 查《机械设计手册》[02]知 C=100 []=35 (3-16) 取 3.3.4..2轴Ⅱ 轴的材料的选择:材料为45钢 确定轴的直径, 查《机械设计手册》[02]知 C=102 []=35 取 3.3.5轴承的选用:轴承代号6020 基本尺寸 : 安装尺寸: 基本额定动载荷: 基本额定静载荷: 极限转速:脂润滑3800r/min;油润滑4800r/min 3.3.6 直齿锥齿轮设计计算 3.3.6.1材料选择 直齿锥齿轮的齿加工多为刨齿,不宜采用硬齿面。小齿轮用40Cr,调质处理。241HB~286HB。选取平均硬度260HB。大齿轮选用42simn, 调质处理。217HB~255HB。选取平均硬度230HB。 3.3.6.2齿面接触疲劳强度计算: 齿数Z和精度等级,取 估计 查《机械设计手册》[02] 选取8级精度 常规使用的寿命 查《机械设计手册》[02] 取 动载系数 查《机械设计手册》[02] 取 齿间载荷分布系数 因为 所以 齿向载荷分布系数查《机械设计手册》[02] 取 载荷系数 (3-17) 转矩 (3-18) 弹性系数查《机械设计手册》[02] 节点区域系数 查《机械设计手册》[02] 接触疲劳极限查《机械设计手册》[02] 接触寿命系数由以上计算可得 接触最小安全系数 许用接触应力: 小轮大端分度圆直径 取 (3-19) 3.3.6.3验算圆周速度及 (3-20) (与估算值接近) (3-21) (与估计相符合) 3.3.6.4确定传动主要尺寸 大端模数m: 查表取模数 实际大端分度圆直径 锥距R 齿宽b 取 3.3.6.5齿根弯曲疲劳强度计算: 齿形系数 查《机械设计手册》[02] 表3-6得 应力修正系数 查《机械设计手册》[02] 表4-8得 重合度系数 齿间载荷分配系数 查《机械设计手册》[02]表12-10得 载荷系数k (3-22) 3.3.6.6弯曲疲劳极限 由《机械设计手册》[02]图12.23c查得 弯曲最小安全系数: 由《机械设计手册》[02]表12.14查得 弯曲寿命系数查表得 尺寸系数由《机械设计手册》[02] 许用弯曲应力 验算: (3-23) 3.3.7偏心轴套的设计计算 材料的选择: 材料为45钢查表得 主轴的材料选择,查《机械设计手册》[02]得 所以 取 又 (3-24) 取 实际的 3.3.8主轴强度计算 旋回破碎机在工作过程中,作用于主轴上的力有破碎力和锥体重力G,悬挂装置支反力,偏心轴套支反力和惯性力(由于惯性力很小,故省略不计)。作用于动锥体上的破碎力分布载荷,为了简化计算,把破碎力视为集中载荷形式垂直动锥表面上,而锥体与主轴用压配合固定在一起,现以锥体上作用力来分析主轴的受力情况,如图3-6示。作用在动锥上的1/3处,偏心轴套的支反力作用在偏心轴套与主轴接触部分的中心悬挂装置的支反力通过Q点根据几何关系,和G的合力值可按下式计算 N (3-25) 主轴对悬挂装置和偏心轴套的作用力、按下式计算: N (3-26) N (3-27) 根据作用力与反作用力的概念,偏心轴套和悬挂装置对主轴的作用力大小与、相等,方向与、相反。 由前面的计算可知: N 外力偶矩计算: (3-28) m——作用在轴上的外力偶矩,单位 N.m ——轴传递的功率,单位kw n——轴的转速,单位r/min 所以有N.m 由平衡方程可得: 所以强度足够 3.3.9机架计其 根据对机架静强度祁刚度分析可知:对连续给矿的工况,在竖肋外表面与底部法兰的交点处产生的应力也很大。对有道大矿块的工况,在上部法法上附近产生的应力很大,此处是危险点.其它部位应力比较低。偏心轴套的作用力通过十字梁作用在机架上,此时产生两个反力和一个扭矩,使系统保持平衡 图3-7 机架受力分析 3.3.9.1内套应力 内套的环行结构,假设其负荷按余弦规律分布,如r为内套半径, 为环行高度,则 (3-29) 内套上的负荷是对称的,从而简化了静不定的机构的计算。有两个变量,即作用力和扭矩,分别以x和 z代表。 在作用力X方向上位移应力为 (3-30) 在扭矩Z方向上的扭曲应力为 (3-31) 固梁受力形成力矩而产生的位移应力是: 在作用x方向上的位移应力为 (3-32) 作用在Z方向上的扭曲应力为 (3-33) 因此作用力X方向上的总位移应力和在扭矩Z方向的总扭曲应力是: 经过弹性公式运算可得: 如果力F的方向与梁重合,可求出 (3-34) (3-35) 式中 3.3.9.2外壳应力 外壳应力可按计算内套的同样公式进行,只是曲率不一样,设曲率半径为,则位移应力和扭转应力为: (3-36) (3-37) 按弹性公式运算,求得 第四章 旋回破碎机结构设计 ?旋回式破碎机是利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动,对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用,粗碎各种硬度的矿石或岩石的大型破碎机械。装有破碎锥的主轴的上端支承在横粱中部的衬套内,其下端则置于轴套的偏心孔中。轴套转动时,破碎锥绕机器中心线作偏心旋回运动它的破碎动作是连续进行的,故工作效率高。旋回破碎机用两种方式实现排料口的调整和过载保险:一是采用机械方式,其主轴上端有调整螺母,旋转调整螺帽,破碎锥即可下降或上升,使排料口随之变大或变小,超载时,靠切断传动皮带轮上的保险销以实现保险; 第二种是采取了液压方式的液压旋回破碎机,其主轴座落在液压缸内的柱塞上,改变柱塞下的液压油体积就能改变破碎锥的上下位置,从而改变排料口的大小。超载时,主轴向下的压力增大,迫使柱塞下的液压油进入液压传动系统中的蓄能器,使破碎锥随之下降以增大排料口,排出随物料进入破碎腔的非破碎物(铁器、木块等)以实现保险。旋回式破碎机工作时,电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、 传动轴和圆锥部在偏心套的迫动下绕一固定作旋摆运动,从而使圆锥破碎机的破碎壁时而靠近又时而离开固装在调整套上的轧白壁表面,使矿石在破碎腔内不断受到冲击,挤压和弯曲作用而实现矿石的破碎。圆锥式破碎机在不可破异物通过破碎腔或因某一些原因机器超载时,弹簧保险系统实现保险,排矿口增大,异物从破碎腔排出,如异物卡在排矿石可使用清腔系统,使排矿继续增大,使异物排除破碎腔。在弹簧的作用下,排矿口自动复位,机器回到正常状态工作。本系列破碎机分粗碎圆锥式破碎机、中碎圆锥式破碎机和细碎圆锥式破碎机三种旋回式破碎机工作时 在两圆锥齿轮转动是,一定要考虑两轴的轴向定位。对于传动轴,要考虑起轴向定位就必须把轴向力传给机架,为了达到此目的,设计中采用推力轴承,这样能能承受轴向力,把轴向力传给支撑架,支撑架与机架之间用螺钉连接,这样轴向力就有支撑架传给了机架,就能达到设计的要求。齿轮传动时,主轴会受到齿轮传动的轴向力,如不能把轴向力分解,就会把整个轴向上移动就不能使轴定位,在设计时,在齿轮上端装一端面轴承,来解决主轴的轴向定位,把力通过端面轴承传给机架主轴就不会往上移动。 图4-1传动轴 第五章 结论 该课题属于旋回破碎机在矿山机械在实际应用为主要背景,设计以粉碎矿石便于工业生产的实用机械。其设计部分最重要的包含动力系统,传动系统,破碎系统。 动力系统上采用大功率电机为破碎机提供工作所需的动力。 传动系统是把动力传给工作机部分,使整个机器得以运转便于工作机工作实现功能原理。 破碎系统是该机械的主要组成部分,它的存在保证了该机械的功能原理得以实现,直接参与矿石的粉碎,为原料的下一步加工做准备或便于使用。 由于毕业设计前很少接触破碎机,加上知识和时间有限,该设计有一定的缺陷是在所难免的,望大家能给有效的意见,同时也希望我的成果能给这个大课题提供一些参考。 第六章 设计总结 在设计过程中遇到许多的问题,在设计的前期主要是对旋回破碎机的运动过程的探讨,了解其工作原理,在下来是对其结构的理解,运用怎么样的结构才能完成旋回破碎机的运转过程,在后来就是在设计过程中遇到的问题,是怎么样处理的。 5.1零部件设计时遇到的问题及处理方法 900/150旋回破碎机的主要零部件是主轴、偏心套筒,圆锥齿轮、传动轴、带轮。 因为有带轮传动和齿轮传动,在传动过程中要考虑传动比的分配,在开始设计计算的没有考虑到这样的一个问题,计算到后面的时候就不能继续计算了。因为的初次做设计没有考虑到那么周全,又回到前面来重新分配传动比,把传动比分配成3x2 带传动分配3,齿轮传动分配2,这样分的理由是方便计算,带轮是由电动机传动来的要分配大的传动比,如果齿轮分配较大的传动比,则齿轮结构就比较大,从而增大整个机械的尺寸,为了减小结构尺寸,所以齿轮要分配小的传动比。 在带轮设计时,确定两带轮的基准直径时开始取小带轮的直径为500mm计算出大带轮的直径为1500mm,结果计算出来的带长太长查《机械设计手册》[02]找不到现有的标准,在此时只有返回到前面重新设计带轮的直径,取小带轮450mm大带轮1260mm,根据标准选取大带轮的直径1250mm,这样计算出来的标准的带长为6300mm. 在计算V带根数时,在选取单根V带的宽度是取得太小算出来需要的V带的根根数太多。又回到前面把单根V带的尺寸取大一些,这样计算出来的V带根数比较符合实际。 5.2 结构设计中遇到的问题及处理方法 5.2.1 主轴上端悬挂装置 先采用图6-1所示的结构,采用这种结构较复杂,零件的精度要求高,不宜润滑,运转不方便,零件的加工困难。所以改成图6-2所示的结构,结构相对比较简单,操作便捷,零件便于加工,这样设计使设计变得简单又能满足机器运转的功能 图 6-1主轴上端悬挂装置(1) 图 6-2 主轴上端悬挂装置(2) 5.2.2 偏心轴套上端的轴向定位问题 开始设计是采用图6-3所示的结构,因为是圆锥齿轮传动,在圆锥齿轮转动时会产生一个轴向力,如果用图6-3所示的结构就不能解决轴向定位,齿轮会带动偏心轴套及轴一起向上移动。 才用图6-4所示的结构,用一个端面轴承来支撑到偏心周套的上端,从而使圆锥齿轮转动是产生的力通过端面轴承传给机架,就解决轴向定位,齿轮就不会带动偏心轴套及轴一起向上移动。 图6-3 偏心轴套上端的轴向定位图(1) 图6-4 偏心轴套上端的轴向定位图(2) 5.2.3 传动轴的轴向定位问题 开始设计是采用图6-6的结构,两端采用滑动轴承,这样的结构在齿轮转动时会产生轴向力,而又没有部件来承受轴向力,就会使轴向右端移动,轴向就定不到位。 采用图6-7的结构,在两端各装一个推力轴承,用推里轴承来承受轴向力,在中部用螺钉把该套筒与机架连接,把承受的轴向力传给机架,这样就能解决轴的轴向定位,如果是滑动轴承还需要专用的润滑系统来给油润滑,采用推力轴承就不需要专用的润滑系统,采用脂对推力轴承进行润滑,只需要在轴的左端加一个挡油环挡住齿轮的润滑油进入轴承内。 传动轴的安装图(图6-5)当调平机座时应在机座中心孔上端的加工表面上测量,安装水平不应大于0.20/1000。组装传动轴时应在底座与传动轴架的凸缘法兰间用垫片做调整,并应检查H、R、C、E、B、S有关尺寸图应符合设备技术文件的规定。传动装置采用静动压轴承或滚动轴承时应符合设备技术文件的规定。 图6-5传动轴安装图 1-衬套;2-传动轴架;3-方头螺钉;4-调整垫片; 5-样板;6-衬套 图6-6 支撑架(1) 图6-7 支撑架(2) 参 考 文 献 [01] 胡宗武.非标准机械设备设计手册.北京:机械工业出版社,2002.9 [02] 张龙.机械设计手册. 北京:国防工业出版社,2006.5 [03] 杨柯桢.机械设计基础(第4版).北京:高等教育出版社,1999 [04] 储 凯.机械工程材料.重庆:重庆大学出版社,1998.6 [05] 郎宝贤.圆锥破碎机动雄摆动次数的讨算.金属矿山1996.10 [06] 郎宝贤.圆锥破碎机动锥球面轴承检修质量对动锥的稳定性和自转的影响.金属矿山,1978.3 [07] 郎宝贤.对改善圆镶破脾机主轴与动侵配合种类和结构形状的探讨.矿机械机械,1984.6 [08] 郎宝贤.圆锥破碎机动锥衬套裂纹的分析.矿U机械,1984.6 [09] 郎宝贤.对缩短圆锥破碎机锥衬套尺寸的探讨.矿山机械,1984.6 [10] 即宝贤.旋锥破碎机破碎腔的分桥与设计.第三日全国粉碎工程技求研讨会论文集.1986.2 [11] 郎宝贤.旋回破碎机入能参数的计算.粉碎工程,1990.2 [12] 郎宝贤.破碎机腔形优化设计与改进.中国玻璃.1991.4 [13] 董迂太等.1200轻旋回破碎机主轴随机疲劳劳强度.矿山机械.1985.3 [14] 赵广耀.1200/150轻型液压旋回破碎机中部机架的静强度刚度分析.矿山机械.1987.1 [15] 丁耀武等.旋回破碎机主轴的强度与刚度分析.东北工学院学报,1981.3 [16] 张树平译.圆锥破碎机破碎力的确定.矿山机械,1990.5 致 谢 本次毕业设计,是在我尊敬的张老师的悉心指导下完成的。老师对于治学的严谨态度和对任务的精益求精着实让我佩服。在毕业设计期间,老师在工作之余抽空为咱们进行毕业设计的指导,对我们遇到的问题耐心回答,身体力行,在完成这篇毕业设计的过程中起到了举足轻重的地步。在此,我要先对张老师表示最诚挚的感谢!谢谢老师对于我的指导! 其次,我要感谢我们学校的各位老师,在毕业设计中,对于我遇到的一些流程上的问题,都能清晰地回答,为我减少了很多麻烦。 然后,我要感谢此次毕业设计。通过这次毕业设计,收获颇丰,不仅提高了自己的动手能力、设计能力和编程能力,还提高了自己的阅读和写作能力,这对于以后的工作生活,都能起到很重要的作用。 最后,我要感谢一下自己。在这次紧张的毕业设计过程中,我能够较好的完成

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