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湖南冶金職業(yè)技術(shù)學院---機械工程系---畢業(yè)設(shè)計 雙腔鄂式破碎機的設(shè)計 目錄 第一部分 破碎設(shè)備的概述 ………………………………………………………………(1) 一 破碎機的概念及應用……………………………………………………………………(1) 二 國內(nèi)外鄂式破碎機現(xiàn)狀…………………………………………………………………(3) 三 破碎機的發(fā)展前景………………………………………………………………………(4) 第二部分 2PE250X500雙腔鄂式破碎機的設(shè)計 ………………………………………(5) 一 總體方案設(shè)計……………………………………………………………………………(5) 三 破碎機部分參數(shù)的選定…………………………………………………………………(6) 四 電動機的選擇與確定……………………………………………………………………(7) 五 破碎機生產(chǎn)率的計算……………………………………………………………………(9) 六 傳動帶的設(shè)計計算 ……………………………………………………………………(10) 七 機構(gòu)受力分析 …………………………………………………………………………(13) 八 偏心軸和設(shè)計計算 ……………………………………………………………………(16) 九 軸承的使用壽命計算 …………………………………………………………………(20) 第三部分 結(jié)論…………………………………………………………………………… (21) 第四部分 典型零件的加工工藝…………………………………………………………(22) 一 偏心軸和機械加工藝流程 ……………………………………………………………(22) 二 定鄂機械加工工藝 ……………………………………………………………………(23) 第五部分 參考文獻 ………………………………………………………………………(24) 一.破碎設(shè)備的概述 (一) 破碎機的概念與應用 物料破碎,幾乎是所有的礦山,礦物加工及土石質(zhì)原料加工中關(guān)鍵的工藝過程,而其中的破碎設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備.破碎設(shè)備的種類繁多,人們多按工作原理和結(jié)構(gòu)特征可分為:(1)顎式破碎機;(2)旋回破碎機和圓錐破碎機;(3)輥式破碎機;(4)沖擊式破碎機—錘式破碎機和反擊式破碎機. 顎式破碎機由于其結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,制造維護容易,適應性強,成本低,高度不大等突出優(yōu)點,廣泛應用于礦山,冶金,建筑材料,化工,交通等行業(yè).在顎式破碎機中被破碎的巖石是在兩塊顎板之間進行的.可動顎板在原動機的驅(qū)動下,,繞懸掛心軸對固定顎板作周期性擺動,當可動顎板靠近固定板時,位于破碎腔的巖石在重力作用下經(jīng)排礦口排出,大于排礦口寬度的巖石仍然留在破碎腔里,在下一工作循環(huán)中繼續(xù)被破碎.顎式破碎機是品種規(guī)格及其使用數(shù)量最多的一種破碎設(shè)備,按其結(jié)構(gòu)可分為復擺式,簡擺式,外動顎式勻擺,雙腔雙動顎等幾種形式. 在顎式破碎機的發(fā)展中,根據(jù)可動顎板運動軌跡的不同,顎式破碎機分為簡單擺動顎式破碎機和復雜擺動破碎機.所謂簡單擺動,是指可動顎板的運動軌跡是一般簡單的圓弧;所謂復雜擺動,是指可動顎板在縱向斷面內(nèi)的運動軌跡處處不同,其上部近似為圓形,下部為橢圓開.后者運動軌跡較前者復雜,簡擺顎式破碎機主要用于對物料的粗碎,具有破碎力大,適應性強等特點,但其結(jié)構(gòu)比較復雜,生產(chǎn)能力相對較低.復擺顎式破碎機用于對物料的中,細碎,具有結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)能力較高,對物料擠壓和磨削作用較好,破碎產(chǎn)品質(zhì)量高等特點,但襯板易磨損. 從運動學方面來說,動顎上部行程較大,可以滿足礦石破碎時所需要的壓縮量,同時動顎向下運動,又有促進排礦的作用.故其生產(chǎn)效率比簡擺顎式破碎機高30%左右.雖然復擺顎式破碎機應用廣泛,優(yōu)點很多,但也存在著一些缺點.復擺顎式破碎機垂直行程大(如果用X來代表動顎水平行程,則動顎垂直行程為2.5X).平衡性差,在破碎礦石時,即壓碎礦石的同時又向下搓,致使顎板磨損加劇,非生產(chǎn)性消耗增加,產(chǎn)品存在過粉碎現(xiàn)象. 圖2-2是簡單擺動顎式破碎機的外形構(gòu)造圖.它的主要要作機構(gòu)是固定顎板1和可動顎板2.可動顎板的擺動是靠雙肘桿機構(gòu)來實現(xiàn)的,雙肘桿機構(gòu)是由偏心軸4,連桿5,前肘板6, 組成.連桿支承在偏心軸上,偏心軸在原動機的驅(qū)動下隨大皮帶輪7一起轉(zhuǎn)動,推動連桿上下運動.再帶動前后肘板上下擺動,從而使可動顎板產(chǎn)生張繞動顎軸的擺動,完成對巖石的破碎. 在實際結(jié)構(gòu)中,固定顎板和可動顎板都襯有耐磨性好的高錳鋼制成的破碎板.為提高破碎效果,兩破碎板的表面均鑄有縱向齒紋.且凹凸相對,這樣對巖石除產(chǎn)生擠壓作用外,還有劈裂,彎曲作用. 圖2-3是復雜擺動顎式破碎機的外形結(jié)構(gòu)圖.該機比簡單擺動顎式破碎機簡單.可動板1直接懸掛在偏心軸2上,省掉了連桿和前肘板,可動顎板下部直接由肘板3支撐到機架上.在原動機4的驅(qū)動下,偏心軸按逆時針方向旋轉(zhuǎn),從而帶動可動顎板作復雜擺動.由于可動顎板直接懸掛在偏心軸上,故可動顎板上部水平行程較大,正好滿足破碎腔上部多為大塊巖石,需 要較大壓縮量的要求,且可動顎板向下運動時有促進排礦的作用.因此,復雜擺動顎式破碎機的生產(chǎn)率比簡單擺動顎式破碎機高30%左右;當產(chǎn)量相同時,機器重量約輕20~30%.所以,前者多制成中小型機器,用于中硬巖石破碎;后者多制成大型機器,用于堅硬巖石的粗碎. 顎式破碎機存在著能耗高等不足,因此研制能耗低,處理量大的新型顎式破碎機仍是重要的課題. 雙腔并聯(lián)顎式破碎機 (二).國內(nèi)外顎式破碎機現(xiàn)狀 近年來,在”多碎少礳”原則指導下顎式破碎機向高效,節(jié)能方向發(fā)展.美國Alis-chalmer公司的S-T型復擺式顎式破碎機,采用高深度破碎腔,小嚙合角,排口處襯板表面為曲線型,形成非堵塞式破碎腔.兩襯板在排料處的表面形狀能使破碎力與物料垂直,從而減少了在排料口處物料打滑現(xiàn)象.該機產(chǎn)量高,產(chǎn)品粒度細,電耗低.日前日本,加拿大,澳大利亞等國也購得了生產(chǎn)權(quán),均有產(chǎn)品供應. 芬蘭kone公司開了了BLM系列負支承顎式破碎機.動顎在壓碎行程時有一向下運動分量,可加快破碎物料向下運動.減少堵塞,并可降低襯板的磨損,提高生不能力,降低產(chǎn)品粒度. 北京人民礦山機械廠生產(chǎn)的150X750型和250X750型細碎顎式破碎機,在山東蠶莊金礦使用表明:當排礦口為16mm時,產(chǎn)品中小于16mm粒級含量占60%.目前,該廠對破碎腔進行改造后 其生產(chǎn)能力提高了15~25%,產(chǎn)品粒度進一步降低,襯板使用壽命提高一倍. 上海多靈機械公司生產(chǎn)的三種PEX型深腔顎式破碎機,已形成細碎顎式破碎機新系列,并有產(chǎn)品銷往國外.經(jīng)北京礦冶研究院對該死機腔形成優(yōu)化設(shè)計,使該系列新產(chǎn)品生產(chǎn)能力提高15~25%,產(chǎn)品粒度進一步降低,襯板壽命提高一倍以上. 北京礦冶研究院總院開發(fā)的雙腔雙動顎顎式破碎機,具有獨特的單,雙耳軸承鑲嵌式動顎結(jié)構(gòu),一根軸同時帶動顎工作,充分利用破碎機空行程的蓄能作用,可提高生產(chǎn)能力.負支承,零懸掛,高深曲線破碎腔,碎碎比較大,產(chǎn)品粒度小而均勻,襯板壽命長,電耗低,排礦口調(diào)整方 便.1995年9月張家口建筑水泥廠采用PLR-1580型機作預粉碎,產(chǎn)品粒度小于10mm,便磨機生產(chǎn)能力提高了30%,單位電耗降低了20%以上.但其軸太長,相當有兩個偏心,設(shè)計的時候要考慮不良因素大多,而且其加工工藝麻煩. 國內(nèi)破碎機年產(chǎn)量約一萬多臺,一些生產(chǎn)穩(wěn)定,水平不斷提高的廠家每年向南非的一些國家出口一定數(shù)量破碎機.復擺式破碎機是我國中小礦山及其它有關(guān)企業(yè)普遍采用的機型,但其技術(shù)指標太落后于國外同類產(chǎn)品的水平,就其結(jié)構(gòu)相當國外50年代的產(chǎn)品,顎式破碎機分為大,中,小三類.為了降低大型破碎機的運動功率消耗,我國還生產(chǎn)了分段起動簡單擺式顎式破碎機,它是在偏心軸的兩端設(shè)計了液壓摩擦離合器,機器起動時依次分段起動機器各部件.顎式破碎機存在著能耗高等不足,因此研制能耗低,處理量大的新型顎式破碎機仍是重要的課題.因此,盡快改變這一狀況,實現(xiàn)多碎磨,生產(chǎn)率高,提高生產(chǎn)能力,降低作業(yè)能耗已勢在必行. (三).破碎機的發(fā)展前景 據(jù)不完全統(tǒng)計,我國黑色,有色,化工,建材等行業(yè),每年破碎礦石和各種物料絕跡18億t,用電量為250～300億千瓦時,占全國總用電量的8%～10%,鋼耗約為250萬t.在金屬選礦中,破碎作業(yè)的能耗占選礦總能耗的40%～70%,僅襯板每年消耗的高錳鋼約過6萬t.隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,對各種礦產(chǎn)品需求不斷增加,由于破碎機是破碎機械中使用量電大,范圍電廣的一種破碎機械,故其有著廣闊的市場空間和潛在的市場發(fā)展力. 在”多碎少磨”原則指導下,從90年代起,破碎設(shè)備正向細碎,高效和節(jié)能型發(fā)展.雙腔顎式破碎低矮的外形降低了整體的重心,使其具有更好的穩(wěn)定性和通過性,除井下和隧道等空間受限制的場合使用外,還特別適合于安裝在移動的車上,根據(jù)不同的工藝流程組裝成各種移動式破式篩分設(shè)備,滿足不同的用戶需求.雙腔顎式破碎機憑借著在節(jié)能高效和產(chǎn)中粒度圴勻等方面的無比倫比的優(yōu)勢.在寵大的破碎市場上將會占有一席之地.有望在占有國內(nèi)市場的同時,走出國門,面向世界. 二2PE250×500雙腔顎式破碎機的設(shè)計 (一) 總體方案的設(shè)計 顎式破碎機在設(shè)計時應考慮其生產(chǎn)能力，功耗，機重及顎板壽命等綜合指標。由于破碎機的工作繁重，工作條件苛刻，且受力情況復雜，為了保證破碎機在工作中運轉(zhuǎn)正常，則在設(shè)計的過程中應使其滿足以下要求：安全，衛(wèi)生環(huán)保，節(jié)能。 1. 設(shè)計的總體要求 本設(shè)計2PE250X500是傳統(tǒng)復擺顎式破碎機的基礎(chǔ)上采用了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計,將單腔改為對稱式的雙腔,工作時一腔進行破碎,另一腔進行排礦工作。這樣，在一個工作周期內(nèi)，該破碎機總共進行了兩次破碎和排礦工作，在單位時間內(nèi)產(chǎn)量是普通單腔顎式破碎機的兩倍。生產(chǎn)效得到極大的提高，同時有效地降低了單位產(chǎn)量的功率消耗，兩個破碎腔可以并聯(lián)和串聯(lián)使用。.該破碎機由電動機帶動皮帶輪,飛輪,偏心軸,動額等部件,使動額運動.。在定顎與動顎的相對運動中，以小偏心，高擺動頻率將物料多次破碎。雙腔顎式破碎機有2個破碎腔，是在普通顎式破碎機活動顎板的另一端增加一個破碎腔。在這種結(jié)構(gòu)下，破碎機可在雙工作行程狀態(tài)下運行。當曲柄在角度a范圍回轉(zhuǎn)時，破碎腔I進行物料破碎，而破碎腔II進行排料；當曲柄轉(zhuǎn)支360~a范圍時，破碎腔II進行破碎，破碎腔I進行排料，如此往復循環(huán)。這種形式的破碎機不存在空行程的能量消耗，同時，破碎機的處理能力將提高1倍，因此可以說，雙腔顎式破碎機真正提高了破碎效率。 2. 設(shè)計方案的比較及選取 雙腔可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式,于是設(shè)計構(gòu)思分為破碎腔串聯(lián),破碎腔并聯(lián). 方案一; 此種方案的兩個破碎腔在偏心軸的一側(cè)，兩破碎腔串聯(lián)在一起，其示意圖如圖1-1所示。 圖1-1雙腔顎式破碎機雙腔串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖 由圖可以看出，顎式破碎機在一個工作周期內(nèi)，相當于轉(zhuǎn)過了兩個偏心，當動力經(jīng)皮帶輪帶帶動偏心軸旋轉(zhuǎn)時，兩破碎腔可以交替破碎物料，破碎機可以近似的看成是連續(xù)工作的狀態(tài)。 - 4 - 但此種破碎機由于偏心軸太長，受力不均勻，有很大的震動，浙江礦山機械廠生產(chǎn)過類似的產(chǎn)品，由于存在以上的缺陷。市場形式不好，從某種程度上說，這種機型將被淘汰。 方案二:如圖所示1-2 圖1-2雙腔顎式破碎機雙腔并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖 由圖可以看出，該設(shè)計采用對稱雙腔結(jié)構(gòu)，并要發(fā)破碎和排礦同時進行，故兩動顎均要安裝在同根偏心軸上，為了增強剛度，將兩動顎做成相互固定的結(jié)構(gòu)，由于在雙動顎間安裝肘板很不方便，所以將兩個肘板安裝在定顎的后面，這樣，動顎下端的支撐就失去了，為了解決這個問題，將偏心的位置下移，用于實現(xiàn)動顎下部的支撐。動顎上部的支撐由搖桿和銷軸來完成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：它結(jié)構(gòu)緊湊，簡單。該設(shè)計具有一個雙腔結(jié)構(gòu)，兩塊齒板固定在一個動顎上，結(jié)構(gòu)緊湊，度使破碎成為一個連續(xù)過程，兩個破碎腔并聯(lián)使用。其破碎產(chǎn)品粒度均勻，呈立方狀，可在雙工作行程狀態(tài)下運行，不存單腔破碎機空行程的能量消耗。 綜合比較上述的兩種方案，可以看出第二種方案設(shè)計的顎式破碎機處理能力大，單位功率消耗低，丙塊齒板固定在一個動顎上，結(jié)構(gòu)緊湊，并聯(lián)使用可提高產(chǎn)能力，機器運轉(zhuǎn)安全可靠。處理能力大幅度提高，單位功率大幅度降低，金屬單耗小。 (二) 部分參數(shù)的選定 因為該設(shè)計是在動顎作復雜擺動的曲柄搖桿機構(gòu)顎式破碎機的基礎(chǔ)上改進的，故其四桿機構(gòu)是依照復擺顎式機的算法來確定的。而破式破碎機的主體機構(gòu)是一平面曲柄搖桿機構(gòu)。因此，此設(shè)計方案的成功與否，其關(guān)鍵在于四桿機構(gòu)的形式，應對顎式破碎機的四桿機構(gòu)進行優(yōu)化處理，使各桿件的匹配更加合理，獲得最佳特性，從而達到提高生產(chǎn)能力，降低下端特性值的目的。 1. 排料口寬度b及公稱破碎比I 已知破碎機的寬度為B=250mm,調(diào)整范圍為(1/7~1/10)B=25~36mm[1],確定破碎腔的開邊制公稱排料口寬度為b=30mm.；所以，該破碎機的公稱破碎比i=B/b=250/30=8 2. 嚙合角a 破碎機的動顎與定顎襯板之間的夾角稱為嚙合角。當破碎礦塊時，必須使礦石不向上滑 動，也不從破碎腔的給礦口跳出來。為此，嚙角應該保證礦石塊與顎板工作表面間產(chǎn)生足夠的摩擦力以阻止礦石被推出去。 顎式破碎機的嚙角一般在17~24度，對于復擺型顎式破碎機，嚙角不應大于20~22度。 在此取a=20° 3. 破碎腔高度H 在嚙角一定的情況下,破碎腔的高度由所要求和破碎比而定,通常,破碎腔的高度,H=(2.25~2.5)B.（礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社），B為給礦寬度。 取H=600mm. 4. 動腔的擺動行程s與偏心軸的偏心距r 簡單擺動破碎機上端擺動行程小而下端擺動行程大,復擺破碎機是上端大而下端小.通常復擺式s=(12~15)mm.取s=15mm.動腔下端擺動行程不得大于排料口的(0.3~0.4)即sl=(0.3~0.4)b=9~12,取sl=12mm.偏心軸的偏心距通常復雜擺動是:s=(2~2.2)r,取r=7mm. （礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社） 5. 連桿長度l及推力板長度k l=(0.85~0.9)L=425~450 （礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社） 取l=440mm k=(16.5~25)r=115.5~175（礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社） 取k=150mm (三) 電動機選擇與確定 1. 動腔的擺動次數(shù)(主軸的轉(zhuǎn)數(shù))根據(jù)公式 （礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社） s:動腔下端的擺動行程(cm) n:主軸轉(zhuǎn)速(r/min) a:排料層平均嚙角(度)取最優(yōu)值a=14° =303 (r/min) 2. 電動機的功率 在顎式破碎機的破碎過程中，其功率消耗與轉(zhuǎn)速，規(guī)格尺寸，排料口寬度，嚙角大小及被破碎礦石的物理機械性質(zhì)和粒度特性有關(guān)。破碎機的轉(zhuǎn)速愈高，機械尺寸愈大，功率消耗就越大；破碎比愈大，功率消耗也愈大。但是，對功率消耗影響最大的還是礦石的物理機械性質(zhì)。由于功率消耗與多因素有關(guān)，現(xiàn)在尚無一個完整的理論公式能精確地計算出破碎機地功率消耗。下面的是在實驗的基礎(chǔ)上推導出來和計算公式 P=18LHrn(kw) （礦山機械—選礦部分 冶金工業(yè)出版社） 式中： L:破碎腔的長度(m) H:固定顎板的計算高度(m) r:主軸偏心距(m) n:主軸轉(zhuǎn)速(r/min) =11.45(kw) 3. 電動機的轉(zhuǎn)速 通常帶傳動比I=2~4,取I=3,電動機的轉(zhuǎn)速n。=n*I=303*3=909(r/min) 4. 選取電動機 根據(jù)上述的電動機功率,轉(zhuǎn)速及其工作環(huán)境.為了安全選擇,電動機的功率提高1.1~1.25倍感.所以P*1.25=14.31kw選擇查表12-1(機械設(shè)計課程設(shè)計)Y180L-6(三相異步電動機). 電動機型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 Y180L-6 15 970 2.0 2.0 (四).破碎生產(chǎn)率 生產(chǎn)率是指在一定的給料粒度和排料粒度條件下，單位時間內(nèi)破碎機所處理物料量（Kg/h或m3/h）. 根據(jù)經(jīng)驗工式 式中 μ1礦石松散比重,一般取μ1=0.65~0.75取μ=0.7 n:主軸轉(zhuǎn)速(r/min) L:破碎腔的長度(m) b:排料料公稱寬度(m) s:動腔下端的擺動行程(m) =10.07(m3/h) (五).傳動帶的設(shè)計計算 傳動比公式I=n。/n 取I=3,n。=I*n=3*303=909 5. 確定計算功率 Pca=Ka*P P:皮帶傳動的額定功率 Ka:工作狀況系數(shù),在此取Ka=1.4;(機械設(shè)計基礎(chǔ)) Pca=Ka*P=15*1.4=21(kw) 6. 選擇帶型 破碎機在工作時，所受載荷變化很大，有沖擊載荷和脈動循環(huán)；并且使其皮帶輪的飛輪的傳動較大。兩傳動軸間距離要求甚遠。其工作環(huán)境惡劣。對傳動系數(shù)折磨損較大，所以在本設(shè)計中選用帶傳動方式。其優(yōu)點是：傳動帶具有彈性，能對破碎機工作是產(chǎn)生的沖擊進行一定程度的吸收，使傳動平穩(wěn)，保護電機；皮帶可以在皮帶輪上打滑，具備一定的過載保護能力?？稍煊谥行木噍^大的傳動。結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，更換方便，并且安裝精度要求不高， 適合采礦作業(yè)。 根據(jù)計算功率和電動機的小帶輪轉(zhuǎn)速n。=970r/min查表(機械設(shè)計基礎(chǔ)p201)選取C型V帶 7. 確定帶輪的基準直徑 ① 初選小帶輪的基準直徑, 由圖11-8,推薦值為200~315mm及表11-8(機械設(shè)計基礎(chǔ)) 初選d1=250mm. d 2=d1*I=250*3=750(mm)依表11-8(機械設(shè)計基礎(chǔ))選取d 2=710mm ② 驗算帶和速度v =12.69（m/s）在(5~25)(m/s)范圍內(nèi). 故所選皮帶的速度合適 8. 確定中心距a和帶和的基準長度L d ① 根據(jù) 0.7(d1+d 2)≤a?！?2(d1+d 2) 0.7(250+710)≤a?！?2(250+710) 672≤a?！?1920 初選a。=1300mm ② 計算帶長L =4148(mm) ③ 確定Ld 根據(jù)L。和V帶型號,由表11-2(機械設(shè)計基礎(chǔ)) Ld=4500mm ④ 確定實際中心距a =1476mm ⑤ 驗算小帶輪上的包角α1 =180°-18° =162°≥120°(符合包角要求) 9. 確定皮帶根數(shù)Z 式中;P。:單根V帶額定功率 △ P。:單根V帶基本功率增量 Ka:包角系數(shù) Kl:長度系數(shù) 查表11-4 P。=7.04(機械設(shè)計基礎(chǔ)) 查表11-5 △P。=0.83(機械設(shè)計基礎(chǔ)) 查表11-6 Ka=0.95(機械設(shè)計基礎(chǔ)) 查表11-2 Kl=1.04(機械設(shè)計基礎(chǔ)) =2.70 取Z=3(根) 10. 確定帶的預緊力F。 =450.0+48.31 =498.31(N) 11. 計算V帶對軸的壓力Q =2*3*472.8*sin81 =2802(N) 12. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪寬B=(Z-1)e+2f 式中查表11-3(機械設(shè)計基礎(chǔ)) E=25.5±0.5(mm) (mm) Z=3 B=(3-1)*25.5+2*17 =85(mm) 因帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是根據(jù)帶輪的基準直徑選擇結(jié)構(gòu)形式。該帶輪的基準直徑dd>300mm,所以帶輪采用鑄鐵Ｖ帶輪的典型結(jié)構(gòu)之一：腹板式(參考：機械設(shè)計基礎(chǔ)Ｐ193)　 根據(jù)以上條件查表21-2（機械設(shè)計課程設(shè)計） 得V帶輪：C型 槽數(shù)Z 輪緣寬B(mm) 基準直系dd(mm) 孔徑d0(mm) 轂長L(mm) 3 85 710 95 120 (六）.機構(gòu)受力分析 １．破碎力的計算 破碎機的破碎力是計算機器各個零件強度和剛度的原始數(shù)據(jù)。破碎力的大小與很多因素有關(guān)，因而確定破碎力的方法也很多，概括起來有以下幾種方法：（！）理論計算法；（２）功耗計算法；（３）實驗計算法。目前，國內(nèi)多采用實驗分析法來確定破碎機破碎力的大小。根據(jù)對復擺顎式破碎機的固定顎板和動顎的實際受力測定，在破碎機動顎上所產(chǎn)生的破碎力系與礦塊縱斷面積成正比。因此，作用在動顎上的最大破碎力可以按下式計算： 　　　　?。衜ax=40.2LH 式中：L,H:破碎腔的長度和高度(單位cm) 當計算破碎機零件強度時，考慮沖擊載荷的影響，應將Ｐmax增大50%.故破碎機的計算破碎力為：Ｐjs=1.5Pmax 　　?。衘x=1.5*40.2*60*50 =180900(N) 2.機械受力分析 機械受力示意圖如圖１－３ 圖1-3機構(gòu)受力分析 如圖１－３對Ｂ點受力Ｔcb進行受力分析，可得 　　?。虎? 　　　?。虎? 　　　　　?、? Ｔcb:肘板對物料的作用力； Ｔ１：Ｔcb對動顎的垂直分力； Ｔ２：Ｔcb對動顎的水平分力； 對Ｄ點取受力矩平衡方程式，可得：ＰjsLm=T1a?、? Pjs:物料對動顎的作用力； 將③④兩式綜合可得： 　　　?、? =78716(N) 得：　⑥ 　　 =50598(N)　 同理，對Ｄ點受力Ｒhd進行受力分析，可得： 　?、? Ｒhd:動顎偏心軸的軸承反力 對Ｂ點取力距平衡方程式，可得： Ｒ１a=Pjs(a-Lm) ⑧ R1:Rhd對動顎的垂直分力 若沿動顎ＤＢ方向取受力平衡方程式，可得： Ｒ２＝Ｔ２；⑨ Ｒ２：Ｒhd對動顎的水平分力 由⑥⑨兩式可得： ⑩ =T2 =50598(N)；　 由⑧式可得：　?、? =120600(N)； 將⑩⑾代入⑦式可得： =130784(N) (七).偏心軸的設(shè)計計算 顎式破碎機的偏心軸是一個傳遞扭矩，且兩軸承支承間為偏心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸。對于它的可靠性設(shè)計。實際上就是根據(jù)預先擬定的結(jié)構(gòu)方案，確定一組直徑，使之既能滿足強度，剛度 要求，又能滿足可靠性要求，而且重量輕和經(jīng)濟效益最好，發(fā)求得技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理。 1． 偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的輸入?yún)?shù)的計算 V帶的傳動效率為0.92~0.97現(xiàn)取η=0。95 軸的輸入功率為：P=ηPca 軸的輸入轉(zhuǎn)矩為：； (1) 初步確定軸的最小直徑(參考：機械設(shè)計基礎(chǔ)) 式中：A：與軸材料有關(guān)的系數(shù)其值可查表15-2取A=110 P：傳遞的功率 n：軸的轉(zhuǎn)速 =44.4(mm) 考慮到軸上鍵槽會消弱軸的強度，若為單鍵，則應將上述計算值dmin增大5%左右；若為雙鍵，應將上述計算值dmin增大10%左右。該設(shè)計軸為單鍵所以將上述計算的dmin增大5%，得44.4х1.05=46.6mm 初定偏心軸的形狀如下： 圖1-4 (2)確定軸的各段直徑及長度 外伸端直徑d 1=d0=95mm(該軸段與V帶輪直接相配合，這里已經(jīng)選取d0=95mm) 所以基外伸端l1=L+(1~3mm)=120+(1~3)mm;取L1=123mm 由圖可知其軸承安裝在L3,L5上，在L3段和 L5段，軸承與其直接配合，所以知L3=B=58mm d5=d=160mm;由圖1-4可知，L4段與L7段采用軸肩定位，一般軸肩高h確定經(jīng)驗公式為：h≥0.07d 代入數(shù)據(jù)可得:h1≥9.1,取h1=10 h2≥11.2mm,取h2=12mm,所以d6=d5+2 h2=160+2*12=184mm; 考慮偏心距e=9mm 取d4=142mm 動顎軸承采用聯(lián)合式迷宮環(huán)密封，并用套筒軸向定位。初步取密封裝置長為44mm，則L5=B+44=86+44=130mm; 因為破碎腔長L=500mm,?所以2*l5+L6≤L 即L6≤240mm L6兩端各留5mm縫隙位置，考慮拆裝方便，且在其與動顎軸承密封裝置之間加一套筒，兼起軸向定位作用。套筒長為30mm.則取l6=160mm 取密封裝置同前一樣長為44mm,套筒長為30mm,可得：L4=44+30=74mm; L2為螺紋段 ，安裝大小圓螺母，止退墊片，聯(lián)合式迷宮環(huán)和機架端蓋，迷宮環(huán)起軸承定位作用，取其總長為74mm，所以L2=74mm取d2=110mm. 綜上所述，偏心軸的總長為： Lall=2(L1+L2+L3+L4+L5)+L6 =2(123+74+46+74+130)+160 =1054(mm) 軸的各段數(shù)值如下圖所示: (3) 偏心軸的強度計算 A.作出軸的計算簡圖 在破碎工作時，破碎力通過動顎軸承傳到偏心軸上，由于該破碎力很大，軸上其實零件傳遞的栽荷相對來說就顯提微不足道了，所以計算時即可把這些載荷忽略不計，而只考慮破碎力的作用。破碎力平均分布在兩個動顎軸承上，分別用F1，F(xiàn)2來表示；機架軸承要當于兩個支座，對偏心軸具有支座反力的作用，分別用R1，R2來表示；機架軸承載荷的作用點與動顎軸承載荷作用點間的距離用L表示。偏心軸的載荷受力分析如圖1-3所示。 1-5偏心軸的載荷分析圖 經(jīng)分析可知，該軸在工作的過程中主要承受彎矩，所以下面按彎曲強度條件進行校核。 F1=F2=R1=R2=P/2=120600/2=60300N B．作出軸所受的彎距和扭矩圖 由上圖可知偏心軸在垂直水平的方向不受力，故不產(chǎn)生彎矩，因而偏心軸只產(chǎn)生水平方向上的彎矩Mh.故偏心軸所受總彎距Mh=M.偏心軸上所受的扭矩為電動機傳遞扭矩，皮帶輪和飛輪產(chǎn)生的扭矩及由于偏心軸的偏心距，破碎力產(chǎn)生的扭矩。這幾種扭矩互相平衡。根據(jù)其扭矩產(chǎn)生的位置作出偏心軸所受的彎矩，扭矩圖如下圖1-6所示。 1-6 扭矩圖 C．軸的強度校核 通常只校核偏心軸上承受最大計算彎矩的截面的強度，由圖可知危險截面為動顎軸承處。按第三強度理論，計算彎曲應力。 轉(zhuǎn)距=9550000*0.95*22.4/490=414743(N) Me=αT=0.6х414743=248846(N?mm) =35.63(mm)≤138?mm故動顎軸承得截面安全 (八） 軸承的使用壽命計算 軸承段所選的軸承 型號 d D B L3 30326 130 280 58 L5 23032E 160 270 86 L3:圓錐滾子軸承;L5:調(diào)心滾子軸承. 在偏心軸上使用的兩對軸承，在工作的過程中其主要受徑向作用力，其軸向力可以忽略不計。該軸的徑向載荷等于破碎力。 即：R=F/2=60300/2=30150N 當量動載荷為：P=XR PL3=X1*R=0.4*30150=12060N Pl5=X2*R=0.67*30150=20200N 滾動軸承的壽命計算公式： 式中：Lh:基本額定壽命，（h）; P:載荷（N）； N:軸承轉(zhuǎn)速（r/min）; C:基本額定動載荷，（N）； ε：指數(shù)，對于滾子軸承，ε=10/3； =14338.87(h) =14927.96(h) Lh>8000h,適合計算要求 三 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計通過對2PE150*500雙腔顎式破碎機的整體設(shè)計,在提高顎式破碎機的破碎效、節(jié)能低耗的基礎(chǔ)上,擺脫顎式破碎機傳統(tǒng)概念的約束,具體分析了顎式破碎機的運轉(zhuǎn)形式和工作特點,計算完畢,又從功用、經(jīng)濟方面加以論述,論證了此設(shè)計的可行度.在設(shè)計過程中,我得出以下結(jié)論: 1﹑動顎的結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎緊湊.降低懸掛高使動顎上能同時裝配兩顎板;搖桿上置.把普通顎式破碎機的滾擺支承改為鉸接支承,支承點由一個變動范圍精確到一個點,使破碎機成為標準的定長四桿機構(gòu),并為顎式破碎機參數(shù)的準確計算提供了更符合實際的理論模型.這種做法可使動顎結(jié)構(gòu)簡單﹑緊湊,并能在動顎上同時裝配兩塊活動顎板;偏心軸下置,使活動顎板在高度方向上各點的特性值具有更理想的分布. 2、新穎的雙腔結(jié)構(gòu).在該設(shè)計中,雙腔排放口的調(diào)解裝置,彼此不受約束,故其可達到破碎物料有相同破碎比,也可以通過排放口的調(diào)解,雙腔同時破碎不同比例的物料,能達到超細碎的目的.做到一機多用. 3﹑優(yōu)化后的腔型.采用合理的破碎腔曲線來獲得給料與排料的最佳匹配,達到提高生產(chǎn)能力的目的.在實際結(jié)構(gòu)中,固定顎板和可動顎板都襯有用耐磨性好的高錳鋼制成的破碎機.為提高破碎效果,兩破碎板的表面均鑄有縱向齒紋.且凹凸相對,這樣對巖石除產(chǎn)生擠壓作用外. 通過分析比較,可以得出,本次設(shè)計的雙腔顎式破碎機,與傳統(tǒng)的顎式破碎機相比有處理能力大、傳動效率高、功耗低、高度低、襯板磨損小、壽命長等優(yōu)點,是一種更新?lián)Q代的高效節(jié)能產(chǎn)品,將在礦物加工及土石質(zhì)原料加工領(lǐng)域獲得廣泛運用.由于它具有良好的綜合性能,因此可望成為傳統(tǒng)顎式破碎機的替代產(chǎn)品. 四.典型零件的加工工藝 (一).偏心軸的機械加工工藝流程 有前面的設(shè)計可知,偏心軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示: 偏心軸在破碎機中是一動力傳遞部件,而且還是動顎的支持體,是破碎機的一主體部分,是破碎機的一典型零件.其結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要,其重要性在第五章中已經(jīng)論述過,在此不再重述.偏心軸與其上的零件有多種配合,為了達到配合要求,其加工工藝過程則顯得重要,除了保證其剛度和強度,合理的工藝流程使之既滿足強度﹑剛度要求,又能滿足可靠性要求,而且重量輕和經(jīng)濟效率最好,以求得技術(shù)上先進,經(jīng)濟上合理.下面是偏心軸的機械加工工藝:流程: 1. 下料鋸床 下料?150×1000 (鋸床) 2. 劃線 劃中心十字線和孔線 (劃鉗) 3. 鏜 鏜端面到總長度為930,打中心孔,偏心孔?8. (鏜床) 4. 車 粗車:一端頂軸外圓,另一端頂住中心孔,粗車一頭,各段外圓到偏心段,外圓和偏心及長度均留余量單面5～7mm. 精車:一頭頂住偏心孔扎外圓,另一端頂住偏心孔,精車偏心段,各段外圓,外圓及長度均留5～7mm余量. 5. 檢 檢查以上各道工序. 6. 熱 調(diào)制處理HB=220～240. 7. 車 修理中心孔和偏心孔,分別發(fā)兩中心孔定位,四爪扎外圓,半清車?95,?100等外圓,1:12錐度均留余量1～2mm,長度車對.(c63加長) 車 偏心孔定位,頂住,四爪抓牢,半精車外圓?120,等各外圓到尺寸,長度車對,車各圓角R2.5. 車 中心孔定位,頂緊,扎牢,精車外圓.M100*1.5左,1:1.2的錐度兌換及等外圓到尺寸,車對長度,車準圓角R3兩處子*45°倒角兩處.調(diào)頭中心孔定位,頂住,扎牢.同理,精車準. M100*1.5,1:1.12的錐度段及. 等外圓到尺寸,車對長度,車準圓角R2.5兩處子4*5°倒角兩處. 8.檢 檢查以上各道工序. 9.劃 注意偏心軸偏心部位, 劃中心十字線, 劃2-3mm,2-18mm,鍵槽和止退槽加工線, 劃兩端6-8M螺孔位置線. 10.銑 銑對2-3mm,2-18mm鍵槽到尺寸,注意形位公差. (立銑) 11.檢 檢查以上工序. 12.鏜 劃正鉆對一頭2-M8底空?13.9,深25.銑端余量到尺寸;調(diào)頭,同樣銑對2-M8到?13.9,銑去端面,鏜到總長工(鏜床) 13.檢 檢查以上各工序. 14.攻 枚準6-M8螺孔. 15.檢 檢查以上各道工序. 入庫上油. (二).定額機械加工工藝 1. 去砂泥,去澆冒口,去飛邊,披鋒(鑄鋼). 2. 檢 檢化學成分和機械性能,按批次抽檢. 3. 熱 熱處理退火. 4. 劃 劃軸承中心孔和孔線,孔端面平面線,劃175高度,5條凸筋,及14°斜面線,劃肘板槽加工線,3-?28孔中心十字線. 5. 刨 以中心為基準管按劃線將工件墊平,壓牢,刨對5凸筋及15°兩處斜面.(龍刨)反身以5條凸筋為基準,刨肘板槽到尺寸. (龍刨) 6. 鏜 以12°斜面和肘板墊槽為基準粗鏜,?400內(nèi)孔留1～1.5mm余量,鏜端面留1～1.5mm余量(每面)粗鏜?401極端面到尺寸,注意中心對稱.(鏜床) 7. 檢 8. 劃 劃3-?28.30°,M27*2內(nèi)油孔位置線, 劃16-M16兩端面螺孔位置線,肘板槽和防塵橡膠,5-M10螺孔位置線(劃線 9. 鉆 鉆8-M16為?13.9,反身墊平鉆8-M16為?13.9,30°,2-M27為?23.9并刮平到?48,鉆5-M10孔為?8.3. 10. 攻 攻16-M16,M27*2.5-M10(裝鉗) 11. 檢 檢查以上工序. 12. 入庫上油 1. 鑄材料和機械性能和和化學成分要符合GB567685中關(guān)于ZG270-500鑄鋼的規(guī)定. 2. 鑄件毛坯必須進行退火處理,鑄件表面清砂要光潔,不應有砂礫,氣孔,縮孔和裂紋和影響強度和外觀質(zhì)量的缺陷. 3. 未注鑄造圓角R5-R8. 五 參考文獻 1.趙昱東 中細破碎設(shè)備的新發(fā)展,浙江冶金.1999,(3):10～13 2.母福生 雙腔顎式破碎機的研究,礦冶工程.1997,(3):24～26 3.周恩浦等編著 礦山機械,冶金工業(yè)出版社.1982:1～41 4.機械設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社. 5.廖漢元 顎式破碎機優(yōu)化設(shè)計,機械工業(yè)出版社1998 6.母福生 顎式破碎機破碎力的研究.南方冶金學院學報2002,(5):13～16 7.李洪,曲中謙主編 實用軸承手冊.沈陽:遼寧科學技術(shù)出版社.2001 8.朱安貞 顎式破碎機顎板的材料及選擇 水利電力機械2000,(2):8～18 9.趙端品,李星文 復擺顎式破碎機的嚙角 1997,(1):30～38 10.銀金光,王洪主編 機械設(shè)計課題設(shè)計 北京:中國林業(yè)出版社;北京電子出版,2006.3 11.銀金光,王洪主編 機械設(shè)計基礎(chǔ) 北京:科學出版,2005.8 25