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本科畢業(yè)論文 圓錐破碎機的設計 本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目 圓錐破碎機的設計 系 別 機械工程系 　 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化技術 學生姓名 　 學 號 100920508 　年級 2010級 指導教師 　 二0一四 年 四 月 三十 日 50 圓錐破碎機的設計 專業(yè):機械設計制造及其自動化 學生: 指導老師: 摘 要 在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個行業(yè)在受到其他國家先進技術沖擊的同時，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機會也變的越來越多。圓錐破碎機行業(yè)通過行業(yè)展會、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實力和核心競爭力，縮小與發(fā)達國家之間的差距。 在新的市場需求的驅(qū)動下，礦山開采設備的更新和優(yōu)化升級更加迫切。國內(nèi)圓錐破碎機設備生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展大型環(huán)保節(jié)能的圓錐破碎機械設備，在綠色環(huán)?；V山開采的轉(zhuǎn)變中揮積極作用。一般生產(chǎn)大型圓錐破碎機設備的企業(yè)對設備環(huán)保指數(shù)上都有嚴格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設備時，都充分考慮到設備在運行中可能會出現(xiàn)的種種問題，從而減少設備因為振動或者操作不當而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。 國內(nèi)圓錐破碎機設備的研發(fā)及制造要與全球號召的低碳經(jīng)濟、綠色世界主題保持一致。加大圓錐破碎機設備新型節(jié)能綠色環(huán)保圓錐破碎機的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢，同時也迎合了國內(nèi)基礎建設發(fā)展的需求。 破碎機的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術的水平密切相關。隨著科學技術的發(fā)展，各學科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構、新材料、新工藝，目前破碎機正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。 本文介紹了圓錐破碎機的結(jié)構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗該圓錐式破碎機的優(yōu)點是傳動鏈短、效率高、易加工、使用和維護都很方便，較適合在惡劣的環(huán)境下工作。 圓錐破碎機廣泛應用于金屬礦山、冶金工業(yè)、化學工業(yè)、建筑工業(yè)、水泥工業(yè)及砂石行業(yè)等，適用于中、細碎普氏硬度f=5-16的各種礦山和巖石，如鐵礦石、有色金屬礦石、花崗巖、石灰?guī)r、石英巖、沙巖、鵝卵石等。它工作時，電機通過三角帶、傳動軸、傳動齒輪帶動偏心套旋轉(zhuǎn)，動錐在偏心套作用下做旋擺運動，使動錐和定錐時而靠近時而偏離。物料在破碎腔內(nèi)不斷受到擠壓、沖擊而破碎，破碎的物料經(jīng)篩選靠自重從下部排出。 關鍵詞：圓錐破碎機；中心距；彎曲疲勞強度；彎曲許用應力 Abstract Under the global economic development environment,Chinas various industries in other countries by the advanced technology of impact at the same time.More and more enterprises with foreign brand communication opportunities will become Cone crusher industry through a variety of ways industry exhibition, scientific research cooperation A variety of approaches of scientific research cooperation Constantly improve their own strength and core competitiveness Shorten the gap with the developed countries. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. Key word: cone crusher centre-to-centre spacing endurance bending strength shear or transverse bending. 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1圓錐破碎機的發(fā)展概況.................................................................................................4 1.2圓錐破碎機的應用........................................................................................................... 4 1.3各種圓錐破碎機的特點.................................................................................................4 1.4圓錐破碎機的發(fā)展方向.................................................................................................5 第二章 彈簧圓錐破碎機的總體方案及結(jié)構設計......................................................5 2.1圓錐破碎機的工作原理 ..5 2.2圓錐破碎機的結(jié)構和布置形式 5 2.2.1圓錐破碎機的結(jié)構.......................................................................................6 2.2.2圓錐破碎機的布置方式...............................................................................6 第三章 圓錐破碎機的設計計算....................................................................................7 3.1電動機的選擇及軸的計算.................................................................................8 3.1.1主電動機的選擇及傳動比的分配.............................................................9 3.1.1.1電動機的選擇.......................................................................................10 3.2傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算.................................................11 3.3傳動零件的設計計算........................................................................................12 3.3.1齒輪的計算..................................................................................................12 3.3.2齒輪的校核..................................................................................................13 3.3.3傳動軸的設計計算.....................................................................................14 3.4主軸的設計計算................................................................................................14 3.5偏心軸套與止推盤的設計...............................................................................15 3.6破碎錐的擺動次數(shù)............................................................................................15 3.7電動機功率.........................................................................................................15 3.7.1結(jié)構參數(shù)選擇與計算.................................................................................16 3.7.2分礦口與接礦漏斗.....................................................................................16 3.7.2給礦口與排礦口寬度.................................................................................17 3.7.3嚙角...........................................................................................................17 3.7.4偏心距和動錐擺動行程.............................................................................18 3.7.5破碎腔的平行碎礦區(qū).................................................................................18 3.8帶傳動的設計.................................................................................18 3.8.1設計功率..............................................................................19 3.8.2選定帶型..................................................................................19 3.8.3傳動比......................................................................................20 3.8.4小帶輪基準直徑........................................................................20 3.8.5大帶輪基準直徑........................................................................21 3.8.6 帶速驗算.................................................................................22 3.8.7 初定軸間距..............................................................................22 3.8.8 所需帶的基準長度...................................................................23 3.8.9 實際軸間距..............................................................................24 3.8.10 小帶輪包角............................................................................26 3.8.11單根V帶的基本額定功率.........................................................27 3.8.12 時單根V帶型額定功率增量..............................................27 3.8.13 V帶的根數(shù)..............................................................................27 3.8.14 單根V帶的預緊力..................................................................28 3.8.15作用在軸上的力......................................................................28 3.8.16帶輪的結(jié)構和尺寸...................................................................28 3.9壓縮彈簧的設計.............................................................................30 第四章各主要零件強度的校核計算.......................................................................................31 4.1滾動軸承的校核及壽命計算............................................................................32 第五章圓錐破碎機的運動學與動力學............................................................................34 5.1圓錐破碎機的運動學........................................................................................36 5.2圓錐破碎機的動力學........................................................................................37 致謝 40 參考文獻 41 第一章 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。 機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務領域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉(zhuǎn)換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應當前和將來的需要。 機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現(xiàn)和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標任務。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。 綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 隨著社會的進步，原材料消耗不斷增加，導致富礦資源日益枯竭，礦石品位日趨貧化。以我國冶金礦山為例，鐵礦石平均品位31%、錳礦石品位22%。絕大多數(shù)的原礦需要破碎和選礦處理后才能成為爐料。破磨作業(yè)是選礦的龍頭，也是能耗、鋼耗的大戶。因此，節(jié)能、降耗是破磨設備研究的主題，“多碎少磨”是節(jié)能、降耗的重要措施，其關鍵問題是降低破碎產(chǎn)品的最終粒度。圓錐破碎機的生產(chǎn)效率高，排料粒度小而均勻，可將礦巖從350mm破碎到10mm以下的不同級別顆粒，可以滿足入磨粒度的需要，成為金屬礦山選礦廠的主要破碎設備。 破碎機的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術的水平密切相關。隨著科學技術的發(fā)展，各學科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構、新材料、新工藝，目前破碎機正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。 1.1 破碎機的發(fā)展狀況 我國從1953年開始生產(chǎn)側(cè)面排礦的旋回破碎機，于1958年自行設計制造中心排礦的500、700、900、1200旋回破碎機之后，為了適應水泥行業(yè)的需要，1959 年又制造了700、1000、1200鱷式破碎機，并制造了500、700、900、1200、底部單缸液壓旋回破碎機。 為了滿足冶金工業(yè)發(fā)展需要，我國于1970年研制了大型旋回破碎機。也曾設計制造頂部單缸900液壓旋回破碎機，并裝有自動調(diào)整排料口與過鐵報警裝置，但在某礦使用不佳。經(jīng)過多年實踐摸索，于80年代研制1200/140輕型底部單缸液壓旋回破碎機，經(jīng)運轉(zhuǎn)實踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170底部單缸液壓旋回破碎機，其設計能力為1750th/，實際達到2508th/，是設計值的1.6倍，同時其排料中細顆粒含量較多，大于排料口尺寸的顆粒僅占17.4%。 目前機械式旋回破碎機將逐漸被液壓旋回破碎機所代替。圓錐破碎機是1953 年開始仿蘇2100和1“O彈簧圓錐破碎機而設計。1954年開始自行設計生產(chǎn)了1200 彈簧圓錐破碎機。1958年又設計制造了大型2200彈簧圓錐破碎機。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液壓圓錐破碎機的系列產(chǎn)品。后經(jīng)多年反復研制與實踐， 相繼克服了舊系統(tǒng)彈簧不足，零件強度低以及結(jié)構上的某些缺點，現(xiàn)己批量生產(chǎn)的新系列彈簧破碎機有600，900，1200，1750，2200五個規(guī)格十四種腔型，底部單缸液壓圓錐破碎機有900，1200，1650，2200四個規(guī)格十二種型腔。 目前圓錐破碎機己達到系列化，規(guī)格化和標準化的程度，可以說產(chǎn)品齊全，使用可靠，深受國內(nèi)外用戶歡迎。特別是上海建設路橋機械設備有限公司是破碎機專營廠家，其破碎機質(zhì)量優(yōu)良馳名國內(nèi)外?？傮w上講，國產(chǎn)圓錐破碎機與世界先進國家同類型破碎機比較，在質(zhì)量和性能上還有差距。為趕超世界先進水平，近年沈陽重型機器廠引進美國諾得貝格(Nordberg)公司西蒙思S(ymons)旋盤式圓錐破碎機技術(Gyrdasiocrushesr)，并合作生產(chǎn)系列圓錐破碎機產(chǎn)品。此外，某選礦公司引進美國阿利斯卡爾默斯(Allis一Chalmer)s公司(以下簡稱AC公司)底部單缸液壓圓錐破碎機和旋盤式破碎機。某銅礦引進美國AC公司中細碎液壓圓錐破碎機。有的水電站采用48ni和66ni旋盤破碎機，用與人工造沙。600、900破碎機在某金礦使用 效果也很好。 1.2 圓錐破碎機的應用 圓錐破碎機適用于冶金、建筑、筑路、化學及硅酸鹽行業(yè)中原料的破碎，根據(jù)破碎原理的不同和海量產(chǎn)品顆粒大小不同，又分為很多型號。破碎機廣泛運用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業(yè)等眾多部門。圓錐破碎機破碎比大、效率高、能耗低，產(chǎn)品粒度均勻，適合中碎和細碎各種礦石，巖石。 1.3 各種圓錐破碎機的特點 國內(nèi)外圓錐破碎機有許多類型，各型破碎機性能 都不一樣，同一種機型，不同的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品性能也會有所不同?，F(xiàn)就國內(nèi)已有的圓錐破碎機各機型與性能進行比較，從中可以看出哪種破碎機的性能更優(yōu)越，進而找出圓錐破碎機的發(fā)展方向。 由于西蒙斯破碎機的性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)的彈簧式圓錐破碎機，所以近年來國內(nèi)各破碎機制造廠紛紛開發(fā)這種破碎機，國產(chǎn)傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機越來越少。近年來，新制訂的彈簧圓錐破碎機國家標準(報批稿)與西蒙斯圓錐破碎機的參數(shù)基本相近，故傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機遲早會被淘汰。表1給出了諾得伯格公司的西蒙斯、旋盤式、G型單缸液壓圓錐破碎機和HP系列多缸液壓圓錐破碎機的主要性能指標。由表1數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)能力最高和能耗最低的是HP系列破碎機，產(chǎn)品粒度也是HP系列破碎機最好。 旋盤式破碎機能耗高，而其產(chǎn)量又比西蒙斯破碎機稍低，然而小于5mm粒級的產(chǎn)量大于西蒙斯破碎機，因此，該機雖然能耗高，但它可給下段磨機提供更多的細粒原料，使磨機達到“多碎少磨”的節(jié)能效果。從這個觀點來說，旋盤式破碎機優(yōu)于西蒙斯破碎機，但不如HP系列破碎機。所以，諾得伯格公司自稱HP系列破碎機為新的第三代產(chǎn)品。G型破碎機與西蒙斯破碎機相比還是優(yōu)于彈簧破碎機。從上述4種破碎機的比較結(jié)果可知，旋盤式與HP系列破碎機采用層壓破碎原理，可以實現(xiàn)選擇性破碎，所以這兩種機型性能優(yōu)越；而HP系列破碎機不僅采用層壓破碎，又是一種高能圓錐破碎機，所以它的性能更加優(yōu)越。Svedala集團生產(chǎn)的H1000系列和山特維克公司生產(chǎn)的H1800系列單缸液壓圓錐破碎機都是來自美國阿利斯一查爾默斯Allis-Chalmars)公司(簡稱AC公司)的H系列高能圓錐破碎機。山特維克公司稱H1800系列是第三代產(chǎn)品，也是一種高能圓錐破碎機。慣性圓錐破碎機也是一種高能圓錐破碎機?，F(xiàn)將上述3種高能圓錐破碎機的主要性能列于表2。由表2數(shù)據(jù)可知H-8000超細型與HP700細型相比，后者粒度細，產(chǎn)量高，能耗低，但前者破碎比稍大些。H-8000細型與HP700中型相比，后者產(chǎn)量高許多，能耗也比較低，但HP700質(zhì)量并不輕，因為表2中的質(zhì)量不包括破碎機液壓系統(tǒng)部分。H-8000細型KИД-2200慣性破碎機相比，后者性能優(yōu)于前者，但它的質(zhì)量是前者的2.1倍，慣性破碎機破碎比很大，可以簡化破碎工藝流程，這又是一個很大的優(yōu)點。KИД-2200與HP700中型破碎機相比，后者粒度10mm以下產(chǎn)290t/h比前者12m以下的產(chǎn)量300t/h少10t/h，但粒度2mm；后者能耗為1.724kW?h/t，前者為2.00kW?h/t；從破碎機質(zhì)量來看，前者為140t，但它的破碎比較大，這兩種破碎機性能都比H1000系列破碎機優(yōu)越。原因是雖然表2中列舉的破碎機都屬高能破碎機，但H1000系列破碎機不是采用層壓破碎原理，不能實現(xiàn)選擇性破碎。此外，H1000系列和G型破碎機同樣具有前述單缸液壓圓錐破碎機的優(yōu)點，而且?guī)в凶钕冗M的計算機自動控制系統(tǒng)。山特維克H1800系列比H1000系列破碎機更優(yōu)越，可以認為它是一種高能層壓圓錐破碎機。通過前述比較可以認為HP系列和H1800系列破碎機是當今世界上最先進的兩種破碎機，并受到國內(nèi)外用戶的好評。 1.4圓錐破碎機發(fā)展方向 從前述的兩種圓錐破碎機發(fā)展歷程可知，HP系列圓錐破碎機，先是對破碎機內(nèi)部結(jié)構參數(shù)進行優(yōu)化組合，第二階段是將“層壓破碎”用于圓錐破碎機，第三階段是完成了“高能層壓”圓錐破碎機；H1800系列圓錐破碎機，先是對老單缸機的改進、第二階段是提出了“高能”圓錐破碎機、第三階段進一步完善高能圓錐破碎機、第四階段完成了“高能層壓”圓錐破碎機。雖然兩種破碎機發(fā)展創(chuàng)新之路不同，但最終結(jié)果是一樣的，都研制成了高能層壓圓錐破碎機。他們的圓錐破碎機發(fā)展創(chuàng)新之路，對我們研制開發(fā)新型圓錐破碎機很有啟發(fā)。 圓錐破碎機發(fā)展方向就是借用HP多缸機的優(yōu)越性能和吸收單缸機結(jié)構 簡單等優(yōu)點并把兩者的優(yōu)點集中到一種圓錐破碎機上。這樣，就會創(chuàng)新出一 種既具有多缸機性能優(yōu)越又有單缸機結(jié)構簡單的新型圓錐破碎機，這就是走 引進、消化吸收，再創(chuàng)新的發(fā)展創(chuàng)新之路。 破碎機的研制首先是使它能夠借用層壓破碎原理達到選擇性破碎的目的。為此，圓錐破碎機創(chuàng)新的基本點是，采用優(yōu)化腔型，大底錐角、大擺程、高擺 頻，對破碎機內(nèi)部結(jié)構進行優(yōu)化組合再輸入高能量。 綜合分析結(jié)果，在上述創(chuàng)新基點和創(chuàng)新途徑的基礎上我們找到了圓錐破 碎機創(chuàng)新之路并設計出了這種獨特的圓錐破碎機。所謂獨就是我們獨家所有，有所謂特就是特點，這種破碎機集中了HP系列和H1800系列圓錐破碎機的 優(yōu)點，取長補短，并克服了它們各自的缺點。目前，浙江雙金機械集團有限 公司正在研制這種破碎機。 第二章圓錐破碎機的總體方案及結(jié)構設計 2.1圓錐破碎機的工作原理 工作時，電動機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動軸和圓錐部在偏心套的迫動下繞一固定作旋擺運動，從而使圓錐破碎機的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過破碎腔或因某種原因機器超載時，彈簧保險系統(tǒng)實現(xiàn)保險，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動復位，機器恢復正常工作。 2.2圓錐破碎機的結(jié)構和布置形式 2.2.1圓錐破碎機的結(jié)構 圓錐破碎機的組成部分主要有機架部分；傳動軸部分；偏心軸套部分； 球面軸承部分；動錐部分；調(diào)整環(huán)部分。 2.2.2布置方式 電動機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動軸和圓錐部在偏心套的迫動下繞一固定作旋擺運動，從而使圓錐破碎機的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過破碎腔或因某種原因機器超載時，彈簧保險系統(tǒng)實現(xiàn)保險，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動復位，機器恢復正常工作。 第3章 圓錐破碎機的設計計算 3.1主電動機的選擇及傳動比的分配 3.1.1電動機的選擇 根據(jù)工作要求及工作條件，選用破碎機專用電動機，又根據(jù)工況選擇YZR280M-10型電動機，額定功率P0=55kw,同步轉(zhuǎn)速n0=556r/min. 3.1.2傳動比的分配 根據(jù)PYB900標準圓錐破碎機的實際工作的空偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)nw=335r/min,得： （3.1） 3.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算 0軸（電動機軸）： KW （3.2） r/min （3.3） =Nmm （3.4） 1軸（小齒輪軸）： KW （3.5） r/min （3.6） =Nmm （3.7） 2軸（筒體） KW （3.8） r/min （3.9） =Nmm （3.10） 3.3傳動零件的設計計算 3.3.1齒輪的計算 1初步計算 （1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級。 （2）節(jié)錐角的計算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 3.3.2齒輪的校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強度 （1）接觸應力的計算 由文獻[4]表可知，齒面接觸應力計算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 計算載荷系數(shù) 電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻[4]表可知，； ② 由文獻[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 計算得， MPa （1） 接觸疲勞強度的許用應力 由文獻[4] 表可知，許用接觸應力計算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻[1，10-13]可知，計算應力循環(huán)系數(shù) 由文獻[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤滑油膜影響系數(shù)， 計算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強度 （1）齒根應力的計算 由文獻[4]表可知，彎曲應力計算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 由文獻[1]表可知， ， ② 由文獻[1]表可知， ， 計算得， MPa （2）彎曲強度的齒根許用應力 由文獻[4]表可知，齒根許用應力計算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①彎曲疲勞極限MPa ③ 齒輪的應力修正系數(shù) ④ 彎曲強度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 3.3.3傳動軸的設計計算 （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32） 根據(jù)工作條件，取mm （2）傳動軸受力分析 N （3.33） N （3.34） N （3.35） 圖4.1 傳動軸的受力簡圖 （3）繪制傳動軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力 ①垂直面支反力： 由，得： （3.36） 由，得： N （3.37） ②水平面支反力： 由，得： （3.38） N 由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖： ①垂直面彎矩圖： C點 Nmm （3.40） ②水平面彎矩圖： C點 Nmm （3.41） ③合成彎矩圖： C點 Nmm （3.42） （5）作轉(zhuǎn)矩T圖： Nmm （6）校核軸的強度： 按彎扭合成應力校核軸的強度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻[1，15-5]可知，取，軸的計算應力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[1]表可知，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強度 ①判斷危險截面 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V引起的應力集中最嚴重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應力最大，但應力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應 Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 由文獻[1] 附表可知，用插入法求出 ， 軸按精車加工，由文獻[1] 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻[1] ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按文獻[1]附表查取。因，， ， 又由文獻[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應力集中系數(shù)按文獻[1，附]為 （3.53） 由文獻[1]附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為 由文獻[1]附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強度是足夠的。 3.4主軸的設計計算 主軸是圓錐破碎機的最關鍵零件，對于保證破碎機正常運轉(zhuǎn)和提高破碎機能力有著重要的意義。 主軸設計首先是確定它的受力情況。破碎機工作時，由于制造、安裝、檢修等原因，常會出現(xiàn)主軸壓在錐襯套下口的情況。我們就按主軸處于最不利的這種情況，作為主軸受力狀態(tài)，并且按承受最大破碎力和正常破碎力F兩種集中載荷（圖4.9）計算主軸的強度。 取動錐為分離體，用圖解可以求得和對O點