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破碎機的設計 課程設計說明書 課題名稱 破碎機的課程設計 組員姓名 系 院 指導老師 設計時間 2013 年 12 月 27 號 目 錄 目 錄 1 摘 要 2 一 設計題目 3 二 原始數(shù)據(jù)和設計要求 4 三 方案設計及討論 5 四 設 計 步 驟 與 運 動 解 析 10 摘 要 破 碎 機 械 是 對 固 體 物 料 施 加 機 械 力 克 服 物 料 的 內 聚 力 使 之 碎 裂 成 小 塊 物 料 的 設 備 破 碎 機 械 所 施 加 的 機 械 力 可 以 是 擠 壓 力 劈 裂 力 彎 曲 力 剪 切 力 沖 擊 力 等 在 一 般 機 械 中 大 多 是 兩 種 或 兩 種 以 上 機 械 力 的 綜 合 對 于 堅 硬 的 物 料 適 宜 采 用 產(chǎn) 生 彎 曲 和 劈 裂 作 用 的 破 碎 機 械 對 于 脆 性 和 塑 性 的 物 料 適 宜 采 用 產(chǎn) 生 沖 擊 和 劈 裂 作 用 的 機 械 對 于 粘 性 和 韌 性 的 物 料 適 宜 采 用 產(chǎn) 生 擠 壓 和 碾 磨 作 用 的 機 械 在 礦 山 工 程 和 建 設 上 破 碎 機 械 多 用 來 破 碎 爆 破 開 采 所 得 的 天 然 石 料 使 這 成 為 規(guī) 定 尺 寸 的 礦 石 或 碎 石 在 硅 酸 鹽 工 業(yè) 中 固 體 原 料 燃 料 和 半 成 品 需 要 經(jīng) 過 各 種 破 碎 加 工 使 其 粒 度 達 到 各 道 工 序 所 要 求 的 以 便 進 一 步 加 工 操 作 一 設 計 題 目 出石口被送出的破碎機機構 如圖 1 設計一破碎機系 統(tǒng) 該系統(tǒng)由原動部分 電動機帶動偏心輪的機構 傳動 部分 帶傳動和組合機構 和執(zhí)行部分組成 電機的驅動 力矩有傳動部分給動顎板 使其作往復擺動 當動顎板向 左擺向與機架固連的定顎板時 石塊即被軋碎 當動顎板 向右擺離定顎板時 被軋碎的石塊即下落 完成一個工作 循環(huán) 本題要求設計能是石頭按要求被壓碎并順利從顎腔中落 下 圖 1 二 原始數(shù)據(jù)和設計要求 1 動顎板壓石時擺動角速度為 0 3rad s 行程速比系數(shù) k 1 4 2 動顎板重 7000N 轉動慣量為 35kgm 主傳動構件重 4000N 傳動慣量為 20kgm 其它構件的重量及轉動慣量 忽略不計 3 生產(chǎn)率為每小時 20 30 噸 4 破碎機總體尺寸為 2000 1400 1200mm 5 運轉不均勻系數(shù) 0 1 三 方案設計 顎式破碎機在工礦企業(yè)中被廣泛應用 這是因為該機結 構較簡單 機型齊全并已大型化 顎式破碎機主要作為一 級 粗碎和中碎 破碎機械使用 現(xiàn)有顎式破碎機按動顎 的運動特征 分為簡單擺動型 復雜擺動型和混合擺動型 三種型式 方案一 簡單擺動型 簡擺型 顎式破碎機 如圖 2 所示為簡擺式破碎機的實物圖 顎式破碎機有 定顎和動顎 定顎固定在機架的前壁上 動顎則懸掛在心軸 上 當偏心軸旋轉時 帶動連桿作上下往復運動 從而使 兩塊推力板亦隨之作往復運動 通過推力板的作用 推動 懸掛在懸掛軸上的動顎作左右往復運動 當動顎擺向定顎 時 落在顎腔的物料主要受到顎板的擠壓作用而粉碎 當 動顎擺離定顎時 已被粉碎的物料在重力作用下 經(jīng)顎腔 下部的出料口自由卸出 因而顎式破碎機的工作是間歇性 的 粉碎和卸料過程在顎腔內交替進行 這種破碎機工作 時 動顎上各點均以懸掛軸為中心 單純作圓弧擺動 由 于運動軌跡比較簡單 故稱為簡單擺動型顎式破碎機 簡稱簡擺型顎式破碎機 圖 2 此機構是曲柄搖桿機構 卻不是簡單四桿機構 而是 六桿機構 分別由曲柄 連桿 推力板 搖桿 機架組成 當偏心軸 1 旋轉時 帶動連桿 2 作上下往復運動 從而使 兩塊推力板 3 4 亦隨之作往復運動 通過推力板的作用 推動懸掛在懸掛軸上的動顎 5 作左右往復運動 從而壓碎 石塊 我們畫出了這個機構的結構簡圖 見圖 3 圖 3 方案二 復雜擺動型 復擺型 顎式破碎機 如圖四所示 動顎 1 直接懸掛在偏心軸 2 上 受到偏心 軸的直接驅動 動顎的底部用一塊推力板 3 支撐在機架的 后壁上 當偏心軸轉動時 動顎一方面對定顎作往復擺動 同時還順著定顎有很大程度的上下運動 動顎上每一點的 運動軌跡并不一樣 頂部的運動受到偏心軸的約束 運動 軌跡接近于圓弧 在動顎的中間部分 運動軌跡為橢圓曲 線 愈靠近下方橢圓愈偏長 由于這類破碎機工作時 動 顎各點上的運動軌跡比較復雜 故稱為復雜擺動型顎式破 碎機 簡稱復擺型顎式破碎機 復擺型顎式破碎機的工作過程中 動顎頂部的水平擺幅 約為下部的 1 5 倍 而垂直擺幅稍小于下部 就整個動顎 而言 垂直擺幅為水平擺幅的 2 3 倍 由于動顎上部的水 平擺幅大于下部 保證了顎腔上部的強烈粉碎作用 大塊 物料在上部容易破碎 整個顎板破碎作用均勻 有利于生 產(chǎn)能力的提高 同時 動顎向定顎靠攏 在擠壓物料過程 中 頂部各點還順著定顎向下運動 又使物料能更好地夾 持在顎腔內 并促使物料排除 我們用 CAD 繪出的機構運 動簡圖見 圖 4 圖 4 方案三 其他型式的顎式破碎機 混合擺動型 混擺型 顎式破碎機 為了克服簡擺型和復擺型顎式破碎機的缺點 曾試制 過混擺型顎式破碎機 其工作原理見圖 5 動顎與連桿共同 安在偏心軸上 連桿頭裝在偏心軸的中部 而動顎的兩個 軸殼則安裝于連桿頭的兩側 兩個推力板仍然是支承在動 顎和連桿的下端及機架的后壁上 動顎各點的運動軌跡均 為橢圓 其長軸向著卸料方向傾斜 促使物料前進 并將 物料推向出料口 改善了卸料條件 提高了破碎機生產(chǎn)能 力 同時動顎底部的水平擺幅與垂直擺幅之比為 1 0 8 這 又比復擺型顎式破碎機合理 可使齒板的磨損降低 由于 動顎與連桿都懸掛在偏心軸上 使偏心軸及其軸承受力很 大 工作條件惡劣 容易損壞 同時構造也比較復雜 雖 然國內有關礦山機器廠曾制成混合擺動型破碎機 均因以 上原因未推廣 圖 5 方案比較 在眾多方案中 本文選擇圖三所示簡單擺動型 簡擺型 顎式破碎機 該方案有以下優(yōu)點 簡單擺動顎式破碎機 1 構造簡單 牢固 工作安全 可靠 2 操作維護方便 安裝高度低 處理物料范圍廣 可處理料塊達 1m 以上的物料 3 破碎力沒有直接作用 到偏心軸上 因而對偏心軸及其軸承的工作有利 所以可 以制成大型的 四 設計步驟與運動解析 動顎板的尺寸確定 如圖 6 為偏心輪的幾何中心 C1o 為偏心輪的轉動中心 DO 為連桿 BO AO 為推力板 為動顎 我們在分析桿件的時候 為了方便計算與分2 析選取了桿件的特殊位置 對機構的運動作出了如下的分 析 圖六所示 當曲柄擺動到最高點時 連桿 OD 與曲柄 CO1 重合 動顎板轉動到最左端 A O B 三點在同一條 直線上 AO 桿與 BO 桿在一條直線上 此時為機構的一個 極限位置 動顎板達到最左端的一刻 下一刻將會反向回 程轉動 所以這一刻的動顎板速度趨向 0 則板上的力趨向 于 可以有很大力來壓碎石頭 回程后 當曲柄擺動到 最低端的時候 連桿 OD 依舊和曲柄 CO1 在一條直線上但 不再重合 這時機構的動顎板將達到最右端 是另一個極 限位置 完成了一次壓石過程 如圖 7 下一時刻動顎板將 會向左轉動 要求已知行程速比系數(shù) K 1 4 所以分析得到 如圖 8 OAB 即為即位夾角 180 K 1 K 1 30 推力板 AO 桿長可能與 BO 桿長相等 如圖 8 就是說 假定兩推力板長度相等 在直角三角形 AOO 與直角三角形 BOO 全等 所以 AO BO 又因為機架要求總體規(guī)格長為 2000 以內 則令 AO BO 700 偏心距 e 在圖中用 CO 表示 所以當曲柄由最頂端運動到 最低端 D 點在豎直方向移動的位移等于 OO 長 即 OO 2 e 在直角三角形 AOO4 由正弦定理 可得 OO AO sin OAB 所以 e 175 如圖 6 由理論力學可以知道桿 AO2 的轉動慣量公式 J 1 3 1mL 因為動顎板轉動慣量為 35kgm 重 7000N 可以得到動 顎板 AO 387 1L 連桿長度 L2 與偏心輪半徑 R 的確定 L R 2e 1200 由圓盤的轉動慣量公式 J 1 2 R 得到 2m J 1 2 m R 且知道 主動構件為曲柄 CO1 令偏心輪半徑為 R 轉動慣 量為 20kg m 重 4000N 由已知條件及公式 得到 R 316 L 534 引用運轉不均勻系數(shù)公式 W W W W1 為最大角速度 W 為最小角速度 W 是平均角速度 且 W W W 2 已知動顎板壓石的角速度 W 0 3rad s 求得最小角速度 W 0 27rad s 則 平均角速度 W 0 27 0 3 2 0 285rad s 分析機構簡 如圖 9 所示 A 點速度可以分解在桿的垂直方 向 Va 和沿著桿的方向 Vb Va W AO 0 11m s 由理論力學的知識可以知道 利用基點法 根據(jù)速度 分析得知 d c 且其合速度與 e 的夾角為 sin e L 19 2 2 由實際生產(chǎn)經(jīng)驗可以知道動顎板嚙角為 23 所以有 Vc cos Va cos23 所以 Vc 0 107m s 由正切公式 Vc Vd tan 得到 Vd 0 31m s Ve Vd 0 31m s 偏心輪上任一點的 V W e 所以偏心輪的轉動角速度為 W 1 78rad s 所以轉換成轉速 n n 17r min 綜上所述 我們已經(jīng)確定偏心輪的尺寸 偏心距為 175 連桿長為 534 推力桿長均為 700 動顎板長 387 運動參數(shù) 主動件偏心輪的轉動角速度 W 為 1 78rad s 即位夾角 30 參考文獻 1 心得總結 通過這次課程設計 我們學到了很多平時課堂中學不到 的知識 提高了將理論運用于實踐的能力 感謝在這次 課程設計中輔導老師的指導與幫助 在此之后我們會仔細 總結這次課程設計遇到問題 認真反思 追求進步