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摘 要 I 摘 要 從破碎機的現(xiàn)狀來看 國內(nèi)產(chǎn)品的機重高于國外 而且顎式破碎機的設(shè)計目前 仍偏重于經(jīng)驗方法 隨著計算方法與計算機技術(shù)的發(fā)展 在滿足強度 剛度以及安 全性能的前提下 對動顎結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化 以減輕機重是一個可行的解決方案 從動顎水平位移的仿真結(jié)果可以看出動顎的水平行程較大 這樣有利于破碎物料 沿動顎運動軌跡的運動方向有促進排料作用 所以在一定的程度上可以保證破碎機 的生產(chǎn)效率 從動顎豎直位移仿真結(jié)果中也可以看出垂直的行程較大 從而導(dǎo)致襯 板磨損較快 降低襯板的使用壽命 故復(fù)擺顎式破碎機一般用于中小型機型 但隨 著耐磨材料的不斷發(fā)展 襯板耐磨性的提高 這種機型也逐漸向大型化方向發(fā)展 我的設(shè)計中主要研究復(fù)擺顎式破碎機的運動分析 V 帶的選擇 鄂板 齒板磨損的 分析 各種工作參數(shù)的選擇 工作機構(gòu)的優(yōu)化 重點研究傳動的設(shè)計和系統(tǒng)的優(yōu)化 關(guān)鍵詞 復(fù)擺鄂式破碎機 傳動 磨損 Abstract II Abstract The domestic use jaw type breaker type are very many But common traditional duplicate pendulum Jaw fashioned Crusher The duplicate pendulum jaw type breaker appearance had more than 140 years history And consummates and the improvement unceasingly after the people long term practice Its structure pattern and the organization parameter are day by day reasonable The structure simple the manufacture is easy the work reliably the service convenient therefore in profession use and so on the metallurgy mine building materials chemical industry coal is extremely widespread Along with the modernized development various industry sector further grows to the broken crushed stone demand studies the duplicate pendulum Jaw fashioned Crusher to have the very vital significance This graduation project mainly is for meets the production need Feed head size Discharge hole size Feeding block greatest size m1209 m20 1 Output Mainly studies the duplicate pendulum Jaw fashioned 75ht 30 5 Crusher the movement analysis V belt choice the analysis which the Jaw fashioned Crusher the toothed rack wears each kind of operational parameter choice operating mechanism optimization Key research transmission design and system optimization KeyWords Jaw fashioned Crusher Transmission Abrasion 目 錄 III 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1 1 研究的目的和意義 1 1 2 特點和現(xiàn)狀與發(fā)展 4 1 2 1 復(fù)擺鄂式破碎機的特點 4 1 2 2 復(fù)擺鄂式破碎機的現(xiàn)狀與發(fā)展 6 1 3 國內(nèi)外復(fù)擺鄂式破碎機的進展 10 2 總體設(shè)計過程 12 2 1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 12 2 1 1 基本結(jié)構(gòu) 12 2 1 2 工作原理 12 2 2 主要參數(shù) 14 2 2 1 鉗角 14 2 2 2 動顎水平行程 YS 15 2 2 3 傳動角 15 2 2 4 偏心距 E 15 2 3 電動機的選擇 16 2 4 電動機的容量 16 2 5 選擇電動機的型號 16 2 6 V 帶的傳動 17 2 7 技術(shù)性能參數(shù) 22 2 8 復(fù)擺顎式破碎機的動鄂的工作過程分析 22 2 9 偏心軸的改進 24 2 9 1 改進前狀況 24 2 9 2 修復(fù)及改進措施 25 2 9 3 改進效果 27 目 錄 IV 3 磨損 28 3 1 復(fù)擺鄂式破碎機齒板磨損的分析 28 3 2 顎板磨損機制 30 3 3 對鄂板材質(zhì)的選擇 32 4 部分零件上的公差和配合 33 4 1 配合的選擇 33 4 1 1 配合的類別的選擇 33 4 1 2 配合的種類的選擇 33 4 2 一般公差的選取 33 4 3 形位公差 34 4 3 1 形位公差項目的選擇 34 4 3 2 公差原則的選擇 34 4 3 3 形位公差值的選擇或確定 34 結(jié) 論 36 致謝 37 參考文獻 38 附錄 A 設(shè)計圖紙清單 40 1 緒論 1 1 緒論 1 1 研究的目的和意義 從第一臺鄂式破碎機問世以來 至今已有 140 余年的歷史 在此過程中 其結(jié) 構(gòu)得到不斷的完善 而鄂式破碎機的結(jié)構(gòu)簡單 安全可靠 石料可供破碎機械來進 在基本建設(shè)工程中 需要大量的 各種不同粒徑的砂 石作為生產(chǎn)之用 在沒行加 工 來滿足工程的需要 所以在生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用 而工程上應(yīng)用最廣泛的是復(fù)擺 鄂式破碎機 國產(chǎn)的鄂式破碎機數(shù)量最多的也是復(fù)擺鄂式破碎機 破碎機是將開采所得的天然的石料按一定尺寸進行破碎加工的機械 鄂式破碎 機是有美國人 E W Blake 發(fā)明的 自第一臺破碎機的出現(xiàn) 生產(chǎn)效率快 又滿足 安全條件 又能適應(yīng)生產(chǎn) 大大加快了生產(chǎn) 復(fù)擺鄂式破碎機結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 工作可靠 使用維修方便等優(yōu)點 所有 在冶金 礦山 建材 化工 煤炭等行業(yè)使用非常廣泛 80 年代以來 我國對復(fù)擺 鄂式破碎機的研究和產(chǎn)品開發(fā)取得了較大的發(fā)展 在充分吸收國外產(chǎn)品特點的基礎(chǔ) 上 結(jié)合國情研制開發(fā)了許多新型 高效的設(shè)備 上海建設(shè)路橋機械設(shè)備有限公司 率先對復(fù)擺鄂式破碎機進行了重大的改進 即通過降低動鄂的懸掛高度 改善動鄂 的運動軌跡 減小破碎腔的嚙角 增大破碎比 增大了動鄂的水平行程 提高生產(chǎn) 能力等 大大改善了機器性能 完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代 復(fù)擺鄂式破碎機主要是由兩塊鄂板 活動鄂板和固定鄂板 組成 活動鄂板對 固定鄂板周期性的往復(fù)運動 時而靠近 時而分開 由此使裝在二鄂板間的石塊受 到擠壓 劈裂和彎曲作用而破碎 復(fù)擺鄂式破碎機的機器重量較輕 結(jié)構(gòu)簡單 一 件連桿 一塊肘板 一根心軸和一對軸承 生產(chǎn)效率較高 比同規(guī)格的簡擺鄂式 破碎機生產(chǎn)效率高 20 30 復(fù)擺鄂式破碎機適合破碎中硬度石料 在工程中 多用他做中 細(xì)碎設(shè)備 破碎比比較大 其比值可達(dá) 隨著機械工業(yè)的進步 10 i 近年來 復(fù)擺鄂式破碎機正朝著大型化發(fā)展 所以 一個合理的傳動裝置可以使復(fù) 擺鄂式破碎機運行的更加順利 合理有效 動鄂的優(yōu)化可使磨損大大的降低 沖擊 噪聲 振動都相應(yīng)的減少 也減少工作人員的勞動強度 提高生產(chǎn)的質(zhì)量 降低制 造成本和縮短生產(chǎn)周期 不過 復(fù)擺鄂式破碎機也有它的缺點 具體如下 1 緒論 2 JB ZQ 1032 一 87 顆板鑄造技術(shù)條件 規(guī)定齒板壽命只有 60 小時 按 10 小 時工作制 每副齒板只能用 6 天 不到一星期就需更換一次齒板 不僅給維修帶來 很大的不便 而且增加了破碎物料的成本 破碎機出口揚塵非常嚴(yán)重 從破碎機出來的塊狀和粉末狀物料直沖礦石輸送皮 帶 部分物料飛濺或滾淌到地面上 地面堆積厚厚一層物料 部分粉狀物料飛揚在 空中 給生產(chǎn)帶來了很大的不便 較多的粉塵而直接影響安全生產(chǎn)和員工的健康 因此要采用相應(yīng)的防塵設(shè)施是破碎機一個重大而不可忽略的問題 現(xiàn)代的設(shè)計應(yīng)以人為本 面對服務(wù)對象 面向市場 面對循環(huán)經(jīng)濟 面對礦產(chǎn) 資源利用的大趨勢 面對環(huán)保 搞全性能 全生命的設(shè)計 所以做好復(fù)擺鄂式破碎 機的設(shè)計 讓它更好的為生產(chǎn)服務(wù) 提高生產(chǎn)效率 隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展 礦產(chǎn)資源的綜合利用技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)迅猛前進 到 1999 年我國已建成 10 879 座國有大中型礦山和 22 7854 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體企業(yè) 全國 礦石采掘總量超過 50 億噸 礦業(yè)總產(chǎn)值為 4000 億元 物料的破碎是許多行業(yè) 如冶金 礦山 建材 化工 陶瓷筑路等 產(chǎn)品生產(chǎn)中 不可缺少的工藝過程 由于物料的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異很大 為適應(yīng)各種物料的要求 破 碎機的品種也是五花八門的 就金屬礦選礦而言 破碎是選礦廠的首道工序 為了分 離有用礦物 不但分為粗碎 中碎 細(xì)碎 而且還要磨礦 因為破碎是選礦廠的耗能 大戶 約占全廠耗電的 50 為了節(jié)能和提高生產(chǎn)效率 所以提出了 多碎少磨 的 技術(shù)原則 這使破碎機向細(xì)碎 粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展 另外隨著工業(yè)自動化的發(fā)展 破碎機也向自動化方向邁進 如國外產(chǎn)品已實現(xiàn)機 電液一體化 連續(xù)檢測 并自動調(diào)節(jié)給料速率 排礦口尺寸及破碎力等 隨著開采 規(guī)模的擴大 破碎機也在向大型化發(fā)展 如粗碎旋回破碎機的處理能力已達(dá) 6000 噸 時 至于新原理和新方式的破碎 如電 熱破碎 尚在研究試驗中 暫時還不能用于生 產(chǎn) 對粗碎而言 目前還沒有研制出更新的設(shè)備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機和旋回式破 碎機 主要是利用現(xiàn)代技術(shù) 予以改進 完善和提高耐磨性 達(dá)到節(jié)能 高效 長壽的 目的 細(xì)碎方面新機型更多些 總的來看 值得提出的有 顎式破碎機 圓錐破碎機 沖擊式破碎機和輥壓機 而應(yīng)用最廣泛的就是鄂式破碎機 傳統(tǒng)的顎式破碎機由于具有結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 制造容易 維修方便 價格 低廉 適用性強等優(yōu)點 所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用 其缺點是非連續(xù)性破碎 效率 較低 破碎比較小 給礦不均勻引起顎板磨損不均勻等 針對其缺點 各國都在以下幾 方面加以改進 優(yōu)化結(jié)構(gòu)與運動軌跡改進破碎腔型 以增大破碎比 提高破碎效率 減 1 緒論 3 少磨損 降低能耗 現(xiàn)已普遍應(yīng)用高深破碎腔和較小嚙角 改進了動顎懸掛方式和襯板 的支承方式 改善了破碎機性能 顎板采用了新的耐磨材料 降低了磨損消耗 提高了 自動化水平 可自動調(diào)節(jié) 過載保護 自動潤滑等 同時也出現(xiàn)了一些新的機型 如 雙腔雙動顎式破碎機 其破碎比可達(dá) 排料口調(diào)節(jié)方便 產(chǎn)量大 復(fù)擺鄂式破碎50 2 機 兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能其產(chǎn)量較同規(guī)格的破碎機高 50 還有篩分 顎式破碎機 把篩分和破碎結(jié)合為一體 不僅可簡化工藝流程 且能及時將已達(dá)粒度要 求的物料從破碎腔中排出 減輕了破碎機的堵塞和過粉碎 提高了生產(chǎn)能力 降低了能 耗 在大型化方面國內(nèi)外都已生產(chǎn) 1500mm 2100mm 規(guī)格的顎式破碎機 而我們在這個設(shè)計中主要是為了滿足進料口尺寸 出料口尺寸 m1209 進料塊最大尺寸 產(chǎn)量 的要求來滿足 m20 1 m750時噸 3 5 生產(chǎn)的需要 1 2 特點和現(xiàn)狀與發(fā)展 1 2 1 復(fù)擺鄂式破碎機的特點 復(fù)擺顎式破碎機的機構(gòu)屬于四桿機構(gòu)中曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用 曲柄為主動件 顎 式破碎機以結(jié)構(gòu)簡單 性能可靠 維修方便在物料粉碎行業(yè)廣泛應(yīng)用 復(fù)擺鄂式破碎機的動鄂 是直接懸掛在偏心軸上的 是曲柄連桿機構(gòu) 沒有單 獨的連桿 由于動鄂是由偏心軸的偏心直接帶動 所以活動鄂板可同時做垂直和水 平的復(fù)雜擺動 鄂板上各點的擺動軌跡是由頂部的接近圓形連續(xù)變化到下部的橢圓 形 越到下部的橢圓形越扁 動鄂的水平行程則由下往上越來越大的變化著 因此 對石塊不但能起壓碎 劈碎 還能起輾碎作用 由于偏心軸的轉(zhuǎn)向是逆時針方向 動鄂上各點的運動方向都有利于促進排料 因此破碎效果好 破碎率較高 產(chǎn)品粒 度均勻且多呈立方體 復(fù)擺鄂式破碎機和簡擺鄂式破碎機相比較 復(fù)擺鄂式破碎機的機器重量較輕 結(jié)構(gòu)簡單 少了一件連桿 一塊肘板 一根心軸和一對軸承 生產(chǎn)效率較高 比 同規(guī)格的簡擺鄂式破碎機生產(chǎn)效率高 20 30 等優(yōu)點 但復(fù)擺鄂式破碎機的鄂板 垂直行程大 石料對鄂板的磨削作用嚴(yán)重 磨削較快 且能量消耗也大 工作時易 產(chǎn)生較多的粉塵 1 緒論 4 在工程上應(yīng)用較為廣泛的是復(fù)擺鄂式破碎機 國產(chǎn)的鄂式破碎機數(shù)量最多的也 是復(fù)擺鄂式破碎機 復(fù)擺鄂式破碎機主要由機架 鄂板 側(cè)護板 主軸 飛輪 肘 板和調(diào)整機構(gòu)等組成 機架即機座 實際上是個上下開口的四方斗 主要用作支承偏心軸和承受破碎 物料的反作用力 因此要求具有足夠強度 一般采用鑄鋼整體鑄造 規(guī)格小的可用 優(yōu)質(zhì)鑄鐵代替 大型破碎機的機架由分段鑄成后再用螺栓裝配在一起 鑄造工藝較 為復(fù)雜 自制的小型鄂式破碎機可用 40 50 毫米厚的鋼板焊成 但其鋼度不如鑄鋼 好 鄂板包括活動鄂板和固定鄂板 各與鄂床組成活動鄂和固定鄂 鄂板用楔形鐵 塊和螺栓固定在鄂床表面 保護鄂床不受磨損 固定鄂的鄂床就是機架 活動鄂的 鄂床懸掛在偏心軸上 由于它直接承受對石料的擠壓作用力 所以必需有足夠的強 度和剛度活動鄂床一般用鑄鐵或鑄鋼制造 鄂板直接和石塊接觸 除承受擠壓和沖 擊力外 尚與石塊強烈摩擦 因此要求用高強度且耐磨的材料制造 常用的是鑄錳 鋼鄂板 其鑄鋼含錳量為 12 14 左右 若條件受限制時 可用白口鑄鐵代替 但 容易磨損和折斷 使用壽命不長 為了有效地破碎石料 鄂板表面常鑄成波浪形和 牙形 其齒峰角度一般為 90 110 齒高和齒距視出料粒度和產(chǎn)量要求而定 齒形高齒距小 則出料粒度小 產(chǎn)量低 動力消耗大 一般齒高和齒距之比為 1 2 1 3 之間 由于復(fù)擺式的特點造成鄂板底部比上部磨損快 所以鄂板往往做成 上下對稱形狀 以便磨損后能倒置安裝 延長使用壽命 鄂式破碎機的優(yōu)點是生產(chǎn)率高 結(jié)構(gòu)簡單可靠 破碎比較大 一般為 6 8 i 外形尺寸較小 零件檢查和更換較容易 操作維護簡便 不用較高技術(shù)水平的工人 就可嫩能夠操作 應(yīng)用范圍廣 與其他類型破碎機比較 不容易堵塞 因此工程中 普遍采用它來破碎各種硬度 92500 公斤 厘米 以下 的石料 常作粗碎和中碎設(shè)備 2 一般用于破碎極限抗壓強度不才超過 2000 公斤 厘米 的石料時效果較好 其缺點2 是不宜破碎片狀石料 工作間歇 有空轉(zhuǎn)沖程 需要很大的擺動體 增加非生產(chǎn)能 量的消耗 破碎可塑性和潮濕的物料時 容易堵塞出料口 由于工作時產(chǎn)生很大的 慣性力 機體擺動大 工作不平穩(wěn) 沖擊 振動及噪音較大 因此須安裝在比機器 自重大五倍以上的混凝圖基礎(chǔ)上 并須采取隔振措施 大型破碎機還應(yīng)安裝在埋設(shè) 于基礎(chǔ)上的剛梁上 1 緒論 5 鄂式破碎機的最大裝料塊度應(yīng)比裝料口寬度小 15 20 即給料的最大石塊不 應(yīng)超過裝料口的 0 85 倍 當(dāng)用鄂式破碎機破碎堅硬而光滑的大礫石時 礫石容易從 裝料口反跳出來 故破碎天然礫石的生產(chǎn)率不及破碎來才塊石的生產(chǎn)率高 使用鄂式破碎機時 必須注意由于機器是在工作條件惡劣情況下運轉(zhuǎn)的 除了 必須嚴(yán)守操作規(guī)程和維修保養(yǎng)制度外 還必須及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)被磨損的零部件 這 是提高機器作業(yè)的重要措施 1 2 2 復(fù)擺鄂式破碎機的現(xiàn)狀與發(fā)展 顎式破碎機是由美國人布雷克發(fā)明的 自第一臺顎式破碎機問世以來 至今已 有 140 余年的歷史 在此過程中 其結(jié)構(gòu)得到不斷地完善 由于顎式破碎機結(jié)構(gòu)簡 單 制造容易 工作可靠 使用維修方便等優(yōu)點 所以在冶金 礦山 建材 化工 煤炭等行業(yè)使用非常廣泛 為了改善顎式破碎機性能和提高工作效率 國內(nèi)外曾研 制過各種異型顎式破碎機 早年 德國和前蘇聯(lián)都曾研制過液壓驅(qū)動的顎式破碎機 其特點是提高動顎擺動次數(shù)借以增加產(chǎn)量 同時能實現(xiàn)液壓調(diào)整排料口 液壓過載 保護以及能負(fù)荷啟動 原西德制造過沖擊式顎式破碎機 而原蘇聯(lián)也制造了振動顎 式破碎機 也叫慣性顎式破碎機 它們都靠動顎振動沖擊破碎物料 借以提高破 碎機性能 前者國內(nèi)曾經(jīng)試制過 由于某些原因沒能繼續(xù)研制 原東德曾制造過一 種簡擺雙腔顎式破碎機 美國生產(chǎn)過復(fù)擺雙腔顎式破碎機 國內(nèi)北京某設(shè)計院以及 湖南某大學(xué)都曾與工廠合作研制了雙腔顎式破碎機 其特點是使間歇工作變成連續(xù) 工作 借以提高破碎機工作效率 安徽某設(shè)計院曾發(fā)明一種雙腔雙動顎復(fù)擺顎式破碎機 它除了提高工作效率 同時又能降低破碎機負(fù)荷 使機重減輕很多 原蘇聯(lián)早年曾制造一種雙動顎顎式破 碎機 國內(nèi)遼寧某學(xué)院與礦山合作開發(fā)了雙動顎顎式破碎機 這種破碎機就是將原 來兩個破碎機去掉前墻對置后而成 為了兩動顎同步運轉(zhuǎn) 在偏心軸一端增設(shè)一對 開式齒輪 由于它的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜 近年又研制一種單軸倒懸掛的雙動顎破碎機 國 內(nèi)上海某學(xué)院曾研制過此種顎式破碎機 這兩種破碎機的特點 其動顎同步運轉(zhuǎn) 使破碎機強制排料 這樣 靠提高轉(zhuǎn)數(shù)增加破碎機產(chǎn)量同時由于物料與動顎沒有相 對運動 減少襯板磨損延長使用壽命 近來又研制了單動顎倒懸掛顎式破碎機 早年 美國 英國 德國相繼生產(chǎn)了 Kun kan 簡擺顎式破碎機 該機特點是 動顎懸掛高度很高并且前傾 連桿下行為工作行程 主軸承為半圓滑動顎軸承 山 東招遠(yuǎn)黃金機械廠曾引進了這種破碎機 并在此基礎(chǔ)上研制了 34 顎式破碎機 1 緒論 6 國外制造過一種肘板向上放置的顎式破碎機 國內(nèi)有幾家設(shè)計院和制造廠生產(chǎn) 了這種破碎機 它的特點是靠增大傳動角改善動顎運動特性 提高破碎機性能 在 國內(nèi)該機有叫負(fù)支承 上斜式 上推式和上置式破碎機 筆者認(rèn)為叫大傳動角 包 括傾斜式 破碎機更合適 美國鷹破碎機公司制造一種傾斜式顎式破碎機 其傳動角大約 70 度以上 它的 最大特點是低矮 最適于井下或移動式破碎機上工作 北京礦冶研究總院與某廠合 作生產(chǎn)了幾個規(guī)格的這種破碎機 其中最大為 900 1200 顎式破碎機 國內(nèi)山西某煤礦引進德國 WB8 26 顎式破碎機 該機置于皮帶機上方 借助曲 柄連桿機構(gòu)驅(qū)動動顎壓碎煤塊 實踐證明使用效果較好 以上各項異型破碎機的研制都取得了一定的效果并對國內(nèi)破碎機行業(yè)的發(fā)展起 到了一定的推動和促進作用 但是 都沒能得到大面積推廣使用 國內(nèi)絕大多數(shù)制 造廠生產(chǎn)的和現(xiàn)場使用的都還是傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機 就近兩年國外機械設(shè)備展覽 會上展出的顎式破碎機來看 也都是傳統(tǒng)顎式破碎機 沒有異型顎式破碎機出現(xiàn) 國內(nèi)各廠家所制造的顎式破碎機技術(shù)水平相差很懸殊 有少數(shù)廠家的產(chǎn)品基本 接近世界先進水平 而大多數(shù)廠家的產(chǎn)品與世界先進水平相比差距較大 綜上所述 改善國內(nèi)顎式破碎機落后的狀況 全面提高顎式破碎機技術(shù)水平 趕上世界先進水平 創(chuàng)造世界品牌的顎式破碎機是當(dāng)務(wù)之急 保證顎式破碎機最佳性能的根本因素是動顎有最佳的運動特性 這個特性又是 借助機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計所得到的 因此 顎式破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是保證破碎機有最佳 性能的根本方法 上海建設(shè)路橋機械設(shè)備有限公司 簡稱上建 開發(fā)了顎式破碎機 軟件 借助 其中機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模塊對各種規(guī)格的破碎機進行優(yōu)化設(shè)計 得到了最佳的動顎運動 特性 實踐結(jié)果表明 破碎機性能有顯著提高 該廠山寶牌顎式破碎機銷往歐美各 大洲以及東南亞各國 產(chǎn)品基本上達(dá)到世界先進水平 目前 計算機在國內(nèi)各廠家 已基本普及 但顎式破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計尚未得到廣泛應(yīng)用 我相信 在上建實踐 結(jié)果的拉動下 各廠家會積極采用破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的好辦法 國內(nèi)顎式破碎機的機重普遍高于國外同規(guī)格的破碎機 減輕機重也是一個重要 課題 顎式破碎機機架占整機重量很大比例 鑄造機架占 50 焊接機架占 30 國外顎式破碎機都是焊接機架 甚至動顎也采用焊接結(jié)構(gòu) 國內(nèi)前幾年掀起一股用 鑄造機架代替焊接機架的勢頭 這無疑是一種倒退行為 此外 鑄鋼是一種高能耗 的工藝過程 從節(jié)約能源的角度也應(yīng)大力發(fā)展焊接機架 顎式破碎機采用焊接機架 1 緒論 7 才是長遠(yuǎn)發(fā)展的正確方向 另外 機架結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也是使機重增加的重要原因 機架結(jié)構(gòu)設(shè)計首先應(yīng)以受力為依據(jù) 在滿足強度 剛度的條件下 力求減輕重量 機架前壁載荷主要是由橫向筋板所承受 一般情況下 破碎機都不需要加縱向筋板 1 2 如圖 1 所示 該機側(cè)壁加強筋布置不合理 數(shù)量又太多 致使它的機重達(dá) 7 5t 同規(guī)格破碎機機重為 5 5t 當(dāng)然 該機過重不完全是由這兩個因素所造成 側(cè)壁筋板位置和方向也應(yīng)根據(jù)受力情況而定 圖 2 所示為英國某公司生產(chǎn)的大傳動 角 負(fù)支承 顎式破碎機機架簡圖 該機架側(cè)壁布置有 1 2 3 三根筋板 筋板 1 設(shè)置在主軸承側(cè)面 筋板 3 設(shè)置在主軸承后下方 這兩塊筋之間用筋板 2 連接起 來構(gòu)成一個 A 形框架 圖 3 所示為該機受力分析 圖中軸承所受最大力 作用方向為 HA 正是圖 2 側(cè)壁加強筋 1 的方向 從而說 明圖 2 中側(cè)壁筋板布置完全符合受力的要求 動顎也是破碎機重量較大的零件 而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜顎結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)以動顎受力為 依據(jù) 在滿足強度 剛要求的條件下 盡量減輕重量 根據(jù)動顎受力分析可 最大 破碎力作用在動顎軸承偏上處 由此往上 頭部 受力越來越小 原 250 400 400 600 顎式破碎機是目前尚有多家生產(chǎn)動顎結(jié)構(gòu)剛好與其受力要求相反 即軸承附近 處截面小 越向頭部截面越大 而且相差太懸殊 結(jié)果導(dǎo)致動顎強度低而重量又很 大 這兩種破碎機都是在軸承偏上處被折斷而損壞 動顎的加強筋布置方式 也應(yīng)按上述受力要求設(shè)計 已有的顎式破碎機加強筋 橫向厚度從上到下厚度一樣 為符合受力條件 又滿足重量輕的要求 可采用變厚 度加強筋 即靠上部 頭部 的加強筋厚度應(yīng)小 越往下厚度越大 就是說 改原 來矩形加強筋為梯形加強筋 這樣會減輕動顎重量又保證有足夠的強度 動顎兩軸 承之間部位的壁厚可適度減薄 借以減輕重量 此外 應(yīng)加強機架 動顎有限元的研究 進行機架 動顎有限元優(yōu)化設(shè)計 達(dá) 到機架 動顎重量輕又有高度的可靠性 其它 還有破碎腔 破碎機動力平衡等等 都可以借助計算機進行優(yōu)化設(shè)計 總之 應(yīng)采用現(xiàn)代的設(shè)計方法代替原有的常規(guī)設(shè) 計方法 再者 由于焊接 鑄造 熱處理工藝等因素也都會對破碎機產(chǎn)生影響 所以 我們應(yīng)提高設(shè)計制造工藝等綜合水平以及采用液壓調(diào)整排料口和液壓保險 逐步使 國產(chǎn)顎式破碎機達(dá)到世界一流水平 1 緒論 8 圖 1 某破碎機焊接機架 圖 2 大傳動破碎機機架 圖 3 大傳動破碎機示力圖 1 3 國內(nèi)外復(fù)擺鄂式破碎機的進展 19 世紀(jì) 40 年代 北美的采金熱潮對顎式破碎機發(fā)展有重大的促進作用 19 世紀(jì) 中葉 多種類型的顎式破碎機被研制出來 并獲得了廣泛的應(yīng)用 上個世紀(jì)末 全世界 已有 70 多種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機取得了專利權(quán) 1858 年 埃里 布雷克 El Blake 取得了制造雙肘板顎式破碎機的專利權(quán) 現(xiàn) 在最常用的顎式破碎機是布雷克的顎式破碎機和更近代制造的單肘板顎式破碎機 顎式破碎機最大的弱點之一是它們在一個工作循環(huán)內(nèi)只有一半時間進行工作 20 世紀(jì) 80 年代中期 國外一些廠家已能生產(chǎn)各種大型顎式破碎機 例如美國 Fuller Traylor 公司生產(chǎn)的重型顎式破碎機 規(guī)格為 1676mm 2134mm 生產(chǎn)能力達(dá) 1200t h 德國 PWH 公司生產(chǎn)的最大雙肘板顎式破碎機的給料口為 2600mm 1800mm 生產(chǎn)能力達(dá) 2000t h 英國 Babbitless 公司生產(chǎn)的 BCS 系列顎式破碎機 其生產(chǎn)能 力可達(dá) 6000t h 1 緒論 9 20 世紀(jì) 80 年代以來 我國顎式破碎機的研制工作與改進工作取得了一定的成 果 北京礦冶研究總院的破碎機專家王宏勛教授和他的學(xué)生丁培洪碩士引用了 動 態(tài)嚙角 的概念 開發(fā)出 GXPE 系列深腔顎式破碎機 當(dāng)時在國內(nèi)引起了一定程度的 轟動 該機與同種規(guī)格的破碎機相比 在相同工況條件下 處理能力可提高 齒板壽命可提高 倍 該機采用負(fù)支撐零懸掛 具有雙曲面腔型 30 22 1 第二代 GXPE250 400 破碎機在第一代的基礎(chǔ)上進行了全面改進 增大了破碎比 降低了產(chǎn)品粒度 最大給料粒度為 220mm 生產(chǎn)能力為 排料口調(diào)整范圍為ht 16 5 給料抗壓強度小于 300MPa m401 PEY4060 液壓保險顎式破碎機 以液壓缸為過載保護裝置 正支撐 正懸掛 深破碎腔 該機最大給料粒度為 340mm 排料口調(diào)整范圍為 生產(chǎn)能力m103 為 ht 40 1 多靈 沃森機械有限公司的戌吉華高級工程師集多年實踐經(jīng)驗 設(shè)計了目前國 內(nèi)最大的 1200 1500 復(fù)擺顎式破碎機 2 總體設(shè)計過程 10 2 總體設(shè)計過程 2 1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2 1 1 基本結(jié)構(gòu) 鄂式破碎機的主體機構(gòu)由機架 偏心軸 動鄂板 定鄂板 肘板共五個機構(gòu)組 成 另有其他輔助零件 如固定齒板 襯板 擋罩 墊片 滑塊 推力板 止動螺 釘 鎖緊裝置 圖 4 復(fù)擺顎式破碎機結(jié)構(gòu)示意圖 2 1 2 工作原理 帶輪與偏心軸固聯(lián)成一整體 他是運動和動力輸入構(gòu)件 即原動件 其余構(gòu)件 都是從動件 當(dāng)帶輪和偏心軸 2 繞軸線 A 轉(zhuǎn)動時 驅(qū)使輸出構(gòu)件動鄂 3 做平面復(fù)雜 運動 從而將礦石壓碎 2 總體設(shè)計過程 11 顎式破碎機的工作原理如圖 7 所示 其由動顎板 定顎板 偏心軸及推力板組 成 動顎板上部與偏心軸相連 下部由推力板支撐 偏心軸轉(zhuǎn)動時 動顎板不僅對 定顎板作往復(fù)擺動 同時還沿定顎板有很大幅度的上下運動 動顎板上各點的運動 軌跡如圖所示 動顎板上部的運動軌跡接近圓形 越向下水平運動幅度越小 運動軌跡也越呈橢圓形 推 力 板動鄂板 偏心軸定鄂板 圖 5 復(fù)擺鄂式破碎機結(jié)構(gòu)圖 圖 6 復(fù)擺顎式破碎機機構(gòu)運動簡圖 2 總體設(shè)計過程 12 圖 7 復(fù)擺鄂式破碎機運動軌跡示意圖 2 2 主要參數(shù) 根據(jù)我畢業(yè)設(shè)計的要求 已知條件如下 進料口尺寸 m1209 出料口尺寸 進料塊最大尺寸 75 產(chǎn)量 時噸 301 2 2 1 鉗角 破碎機的活動鄂板與固定鄂板間的夾角 成為鉗角 鉗角大小直接影響生產(chǎn)率 和破碎腔高度 鉗角小能提高生產(chǎn)率 但在一定的破碎比條件下 又增加了破碎腔 高度 鉗角大會使破碎腔高度降低 但生產(chǎn)率也下降了 另外 鉗角最大也不能超 出咬住物料的允許值 故一般鉗角取值為 1maxtn2 式中 齒板與物料間的摩擦系數(shù) 實際生產(chǎn)中為安全起見 復(fù)擺顎式破碎機的鉗角通常取理論值的 65 即 2 1865 0max 2 總體設(shè)計過程 13 在本設(shè)計中我選擇鉗角為 2 2 2 動顎水平行程 YS 動顎水平行程對破碎機生產(chǎn)率影響較大 排料口水平行程小會降低生產(chǎn)率 但 也不能太大 否則在排料口的物料由于過多而使破碎力急劇增加 致使機件過載損 壞 并且沒得到完全的破碎 破碎不充分達(dá)不到要求 因此 動顎在排料口處的水 平行程為 min4 0 3SSY 式中 最小排料口尺寸 minS 351 2 2 3 傳動角 傳動角大小影響著機構(gòu)的傳動效率 在推力板長度一定的情況下 加大傳動角 會提高機構(gòu)的傳動效率 但必須要求偏心距增大才能保證行程的要求 這就導(dǎo)致動 顎襯板上部水平行程的偏大 物料的過粉碎引起排料口的堵塞 使功耗增加 同時 也將使定顎襯板下部加速磨損 故傳動角取 5 4 在此設(shè)計中我選擇 50 2 2 4 偏心距 E 偏心距對破碎機生產(chǎn)率和傳動功率都有影響 在其它條件相同的情況下 增大 偏心距可使動顎行程增加而提高生產(chǎn)率 但也因此增加功率消耗 在傳統(tǒng)設(shè)計中 偏心距是由動顎行程通過畫機構(gòu)圖來初步確定的 在這個破碎機的設(shè)計中我根據(jù)機 構(gòu)圖選擇了 m20 2 3 電動機的選擇 電動機的選擇要根據(jù)動力源和工作條件 首先要滿足的就是所需功率要求 根 據(jù)設(shè)計目的 復(fù)擺鄂式破碎機是為了破碎中等硬度的各類礦石或巖石 進料塊的最 大尺寸 750mm 要壓碎這種礦石或巖石 用壓力測試機可以測試出來用 3100N m 的 力可以壓碎 750mm 的礦石或巖石 根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)產(chǎn)量的目的 150 300 噸 時 而礦石假比重為 1600kg m3 所以動 鄂的轉(zhuǎn)動周期為 223 轉(zhuǎn) 分 2 總體設(shè)計過程 14 2 4 電動機的容量 復(fù)擺鄂式破碎機的需要的功率 與很多因素有關(guān) 例如 規(guī)格 偏心NLB 軸轉(zhuǎn)速 嚙角 動鄂下端水平行程 偏心距 以及破碎機的物理機械性能 nasr 粒度特征 破碎齒板表面形狀和齒形參數(shù)等 都會影響功率消耗 迄今 一些功率 計算公式大多屬于經(jīng)驗公式的范疇 我們用應(yīng)用最廣泛的維雅德 公式 Vianlmax014 LDN 式中 為鄂式破碎機主電機功率 安裝功率 為破碎機進料口長度aNkW L 為最大給料粒度 cm cm 所以 ka 6 10275014 2 5 選擇電動機的型號 JR 中型繞線轉(zhuǎn)子異步電動機主要用于驅(qū)動各種不同的機械 如卷揚機 壓縮機 破碎機 球磨機 運輸機械和其它設(shè)備 并可供煤礦 機械 工業(yè) 發(fā)電機及工礦 企業(yè)原動機之用 所以非常適合作為破碎機的原動力 在滿足額定功率的情況下還要考慮其它的方面 如果選擇 型號的電8126 JR 動機的話 它的額定電壓只是 不用升壓 只用接三相電即可 并且轉(zhuǎn)速也符V380 合標(biāo)準(zhǔn) 價格也便宜 其它的方面也都比較合適所以選用 型號的電動機 表 1 電動機的參數(shù) 轉(zhuǎn)子 最大轉(zhuǎn)矩 重量 型號 額定功 率 kw 額定電 壓 v 額定 電流 A 額定 轉(zhuǎn)速 r mi n 電壓 V 電流 A 額定 轉(zhuǎn)矩 價格 JR 125 6 10328975164378 14015 JR 115 4 1465 20268 JR 126 8 139 JR 127 8 1032 875870120 2 總體設(shè)計過程 15 2 6 V 帶的傳動 1 有以上已知條件可知 轉(zhuǎn)速 從動軸轉(zhuǎn)速kwP10 min 7301rn 每天的工作時間大概為 16h 天min 25rn 2 求計算功率 i 查表 1 得 4 gKkwPKgi 15404 1 3 選普通 V 帶型號 根據(jù) 查出此坐標(biāo)點位于 E 區(qū) 所以選用 E 型計算 min730 1541rnkwPi 4 求小 大帶輪基準(zhǔn)直徑 2D 5 考慮結(jié)構(gòu)緊湊 由表 2 查得 取 in 501r 6 大輪計算直徑 mn 860 152 7312 可查表 3 可得 取 mD60 7 驗算帶速 snv102 973501 在 范圍內(nèi) 所以合適 sm25 8 初步選取中心距 0a mD3150650 15 12 取 符合a30 217Da 9 初算 V 帶長度 maL0317 96 9623150460521210 查表 4 可得 取節(jié)線長度 的 V 帶 內(nèi)周長度Lp mLi0 10 實際中心距 a 2 總體設(shè)計過程 16 mLaip 319820196350 11 小帶輪包角 合適 206 503198061812 aDa 12 單根 V 帶所能傳遞的功率 根據(jù) 和 查表 5 可查得并按比例計算求得 E 型帶smv 0 9 51 考慮傳動比的影響 單根 V 帶傳遞功率的增加量 kwP62 50 1 0iwKnP 傳動比 查表 6 7 得 則24 35 7 21 ni 4 i 3108 9 wK 1 308 490 P 13 求 V 帶根數(shù) 由 LcKPz 0 查表 8 9 可得 則 95 0 K7 1L 03 57 19463 2 5 z 所以取六根 14 單根 V 帶的初拉力 2015 2qvzPKFd 查表 13 1 得 故得單根 V 帶的初拉力mkgq87 NvzPKFd 598 14302 987 195 012 64515 202 15 作用在軸上的壓力 azFr 8 1623 sin68 432sin10 Nrr 50 15 max 2 總體設(shè)計過程 17 表 2 工作情況系數(shù) gK 原 動 機 類 類 一天工作時間 h 工作機 10 16 10 6 1 載荷變 動較大 破碎機 旋轉(zhuǎn) 式 鄂式 球磨機 棒磨 機 起重機 挖掘機 1 3 1 4 1 5 1 5 1 6 1 7 表 3 V 帶帶輪最小直徑 minD 型號 O A B C D E F minD 71 63 100 90 140 125 200 315 500 800 表 4 V 帶輪的計算直徑 計算直徑 2DA B C D E 1500 1600 1800 注 優(yōu)先選擇 可以選擇 表 5 V 帶長度系列 節(jié)線長度 mLp內(nèi)周長度 mLi D E F 9000 9076 9096 9119 10000 10076 10096 10119 11200 11276 11296 11391 表 6 V 帶所能傳遞的功率 0kWP V 帶速度 型號 小帶輪直徑 1mD 18 19 20 21 500 25 11 25 62 26 18 26 48 560 28 76 29 51 30 23 30 78 630 32 17 33 12 34 02 34 74E 70 35 24 36 37 37 42 38 32 2 總體設(shè)計過程 18 表 6 彎曲影響系數(shù) WK 帶型 A B C D EbK310 3105 2 3105 7 3106 2 3108 49 表 7 傳動比系數(shù) iK 傳動比 i04 1 19 5 49 1 20 95 2 0 iK 1 00 1 03 1 08 1 12 1 14 表 8 小帶輪包角系數(shù) K 包角 0a180 170 160 150 140 K 1 00 0 98 0 95 0 92 0 89 表 9 長度系數(shù) LK 內(nèi)周長度 mLi C D E 9000 1 22 1 08 1 05 10000 1 11 1 07 11200 1 14 1 10 2 7 技術(shù)性能參數(shù) 進料口尺寸 m1209 出料口尺寸 進料塊最大尺寸 75 偏心軸軸速 in 2r 偏心距 0 電機功率 10KW 2 8 復(fù)擺顎式破碎機的動鄂的工作過程分析 復(fù)擺顎式破碎機的結(jié)構(gòu)如附錄 1 所示 由圖 6 可知 本機是以平面四桿機構(gòu)為工 作機構(gòu) 而以連桿為運動工作件的機械 圖 7 是動顎板上各點的運動軌跡 連桿曲線 2 總體設(shè)計過程 19 由圖 6 可知 A 點作圓周運動 B 點受推動板的約束為繞 點擺動的圓弧線 其余2O 各點的軌跡為扁圓形 從上到下的扁圓形愈來愈扁平 上面的水平位移量約為下部 的 115 倍 垂直位移稍小于下部 就整個顎板而言 垂直位移量約為水平位移量的 2 3 倍 工作時 曲柄處于區(qū)是完全工作行程 處于區(qū) 上部靠前下部靠后 在區(qū)是 空回行程 在區(qū)是上部靠后下部靠前 動顎具有的這些運動特性決定了它的性能 1 動顎的平面復(fù)雜運動 時而靠近固定的定顎板 時而離開 形成一個空間變 化的破碎室 料塊主要受到壓碎 伴隨著研磨折斷作用 2 這種運動使料塊受到向下推動的力 圖 9 是料塊在顎板之間的受力情況 料 塊在破碎室得到破碎 破碎后的料塊由排料口排除 2 9 偏心軸的改進 顎式破碎機用于原礦的粗碎作業(yè) 由于該機偏心軸上的錐套 密封套存在一些 結(jié)構(gòu)缺陷 致使偏心軸 錐套 飛輪經(jīng)常出現(xiàn)磨損 而且修復(fù)周期長 影響生產(chǎn)的正 常進行 因此 我們對該機進行修復(fù)的同時作了一些改進 圖 8 動鄂板上各點的運動軌跡 2 總體設(shè)計過程 20 圖 9 料塊在鄂板之間的受力分析 2 9 1 改進前狀況 改進前結(jié)構(gòu)如圖 10 所示 錐套 3 裝在偏心軸 2 上 密封套 5 靠螺紋與錐套聯(lián)接 飛輪 6 與皮帶輪 1 壓緊密封套 軸端壓蓋 7 與軸端螺栓 8 把該部零件緊固在偏心軸 上 自從破碎機投產(chǎn)以來 多次出現(xiàn)錐套松動 偏心軸 錐套 飛輪磨損現(xiàn)象 我 通過分析認(rèn)為 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要有 2 個 一是密封套及錐套螺紋旋向設(shè)計 不合理 皮帶輪端及飛輪端密封套 錐套螺紋均為右旋 在運轉(zhuǎn)中 偏心軸在飛輪 端方向看是逆時針方向旋轉(zhuǎn) 當(dāng)偏心軸帶動錐套逆時針方向轉(zhuǎn)時 由于慣性力的作 用 密封套有一個順時針方向旋轉(zhuǎn)的力矩 由于飛輪端與皮帶輪端密封套螺紋均為右 旋 所以兩個密封套均有向皮帶輪方向移動的傾向 皮帶輪端的密封套向皮帶輪方 向移動時 會把皮帶輪頂緊 并反過來把該端的錐套牢牢頂緊在偏心軸上 所以皮 帶輪端錐套沒有出現(xiàn)過松動 而飛輪端密封套向皮帶輪方向移動時 會離開飛輪端 面 使錐套在偏心軸上失去頂緊力的作用而容易松動發(fā)生磨損 二是錐套與偏心軸 配合面間的接觸面積不夠 按設(shè)計 接觸面積應(yīng)占配合面積的 80 才能形成足夠 的摩擦力以克服錐套的慣性力 我們以前在偏心軸零件裝配時 沒有掌握好方法 所以接觸面積小于 80 使錐套在偏心軸上產(chǎn)生松動 一旦松動 偏心軸外圓及錐套 內(nèi)孔同時磨損并導(dǎo)致飛輪端面磨損 使設(shè)備不能運轉(zhuǎn) 2 總體設(shè)計過程 21 圖 10 偏心軸結(jié)構(gòu)圖 1 皮帶輪 2 偏心軸 3 錐套 4 軸承 5 密封套 6 飛輪 7 軸端壓蓋 8 軸端螺栓 2 9 2 修復(fù)及改進措施 改變飛輪端密封套與錐套螺紋選旋像 因為螺紋為右旋時 密封套向皮帶輪 端移動 皮帶輪端的錐套不會松動 所以皮帶輪端螺紋旋向不需要改變 把飛輪端 密封套及錐套螺紋由右旋改為左旋以后 在偏心軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)時 由于慣性力 的作用 密封套向飛輪方向移動而頂緊飛輪 反過來將飛輪端錐套牢固頂緊在偏心 軸上 使錐套在偏心軸上不產(chǎn)生松動 修復(fù)偏心軸與錐套配合面 增加接觸面積 對磨損的偏心軸和錐套用電焊進 行堆焊 在粗車和精車后 對配合面進行研磨 研磨的方法是 把修復(fù)好的錐套放 到偏心軸配合面上進行 用 400 目的金剛砂做研磨介質(zhì) 一次研磨 0 5h 把金剛砂 清除干凈 涂上油印進行校驗 如不合格 用前述方法再研磨 直到符合要求為止 2 總體設(shè)計過程 22 修復(fù)磨損的飛輪端面 由于飛輪與密封套接觸端面磨損 100mm 所以在飛輪 一邊鑲了一個 100mm 長的短套 如圖 11 所示 以保持飛輪在偏心軸上的位置不變 2 9 3 改進效果 通過上述幾項改進 復(fù)擺式破碎機經(jīng)過驗證 效果良好 偏心軸與錐套沒有出現(xiàn)過 松動 不但節(jié)省了大量的備件費用 減少了維修工作量 而且改善了設(shè)備技術(shù)狀況 保持 了設(shè)備安全正常運轉(zhuǎn) 提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率 圖 11 飛輪結(jié)構(gòu)圖 1 飛輪 2 短套 3 磨損 23 3 磨損 3 1 復(fù)擺鄂式破碎機齒板磨損的分析 齒板是破碎物料的工具 齒板壽命的長短直接影響整機的好壞 維修工作量的 大小 破碎物料成本的高低 所以 齒板是破碎機的關(guān)鍵部件 我國現(xiàn)有顆式破碎 機板壽命偏低 JB ZQ 1032 一 87 顆板鑄造技術(shù)條件 規(guī)定齒板壽命只有 60h 按 10h 工作制 每付齒板只能用 6d 不到一星期就需更換一次齒板 不僅給維修帶 來很大的不便 而且增加了破碎物料的成本 為此 如何降低齒板的磨損已成為諸 多學(xué)者研究和討論的課題 影響齒板磨損快的因素很多 如材質(zhì)本身 被破物料的 軟硬程度以及被破物料顆粒大小等影響 筆者從破碎機結(jié)構(gòu)方面來對齒板磨損狀況 進行分析討論 齒形選擇的合理 物料破碎一次即可裂成數(shù)塊 它在破破碎腔中停留的時間就 少 因此 齒板的磨損就小 齒形選擇的不合理 物料不易被破碎或產(chǎn)生過粉碎 能量消耗大 齒板的磨損也大 變截面破碎腔 該種腔如圖 12 所示 A A 給料口的水平剖面 B B 為破碎腔中 部的水平剖面 C C 為排料口的水平剖面 SA 為 A A 剖面的面積 凡為 B B 剖面 的面積 跳為 C C 剖面的面積 設(shè)物料在破碎腔各處的速度相等 則一定體積 V 的物料通過 A A B B C C 面所需的時間 t 為 VSA StB tc 從而得 tgHtgtABA 21 2 tBtStC 式中 B 給料口寬度 H 破碎腔高度 破碎腔平均咬角 通過上面的分析可看出 物料通過 B B 斷面所需時間為通過 A A 斷面的 1 72 倍 通過 C C 斷面的時間為通過 A A 斷面的 6 25 倍 由此可得出齒板下部磨損是上部 磨損的 6 25 倍 一些設(shè)計者為延長齒板壽命把齒板設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu) 下部磨損到一 3 磨損 24 定程度 把它上下調(diào)頭使用 這樣可使齒板壽命在原基礎(chǔ)上延長一倍 雖如此仍不 能解決根本問題 曲柄一搖桿傳動機構(gòu) 該機構(gòu)由曲柄帶動搖桿 傳動桿把運動傳遞到搖桿上 如圖 13 所示 使齒板繞圓心 做簡擺運動 齒板上各點作往返圓弧擺動 這時 2O 齒板對物料施加的壓碎運動是在接近水平方向上實現(xiàn)的 齒板向上或向下的運動分 量很小 所以 齒板在該種運動狀態(tài)下 磨損較小 圖 12 變截面破碎腔 圖 13 曲柄 搖桿機構(gòu) 1 曲柄 連桿 3 搖桿 4 齒板 3 磨損 25 3 2 顎板磨損機制 從上述分析可以認(rèn)為 顎板的磨損是高應(yīng)力短程鑿削磨損 對顎板的殘體磨損 面的微觀分析及實驗室試驗顎板的失效分析 可以得出顎板的磨損機制如下 1 由于物料多次擠壓 在顎板的亞表層或擠壓突出部分的根部形成微裂紋 然后裂紋 沿晶界 夾雜物等薄弱處不斷擴展相連 導(dǎo)致表層材料脫落 形成磨屑 其磨損過程如圖 14 所示 2 物料擠壓顎板造成顎板表面材料被局部壓碎或翻起 并使碎裂或翻起部分隨碎物 料一起脫落形成磨屑 如圖 15 所示 3 物料相對顎板短程滑動 切削顎板形成磨屑 如圖 16 所示 a 亞表層處形成微裂紋導(dǎo)致材料膠落 b 擠壓突出部分材料根部形成微裂紋導(dǎo)致材料脫落 圖 14 多次擠壓變形斷裂形成磨屑示憊圖 圖 15 物料擠壓材料碎裂或翻起 并使碎磨料一起脫落形成磨屑示意圖 圖 16 物料短程滑移切削鄂板示意圖 3 磨損 26 所以 顎式破碎機顎板的磨損率 可以用變形疲勞磨損 脆性斷裂磨損 和wdwfw 顯微切削磨損 表示 cwcfd 由上式可以認(rèn)為控制顎板磨損的主要材質(zhì)因素是其硬度和韌性 材料的硬度決 定了物料壓坑的深度和大小 材料硬度高 物料壓入顎板的深度淺 顎板表層材料 的變形程度小 同時物料短程滑動切削材料量也少 材料的韌性表示了其抵抗斷裂 的能力 材料的韌性好 可以消除物料擠壓過程中的脆性斷裂 并使得顎板材料在 變形疲勞形成磨屑前的變形過程大大增加 3 3 對鄂板材質(zhì)的選擇 在鄂板的材質(zhì)選擇中我們選擇中錳鋼 由于高錳鋼的初始硬度低 屈服強度低 在非強沖擊條件下 其加工硬化不充分 易于流變和被切削 該鋼種最早由 Climax 鉬業(yè)公司發(fā)明 其鑄態(tài)組織由奧氏體馬氏體和少量珠光體組成 經(jīng)水韌處理后 其 組織為單一奧氏體或奧氏體 少量未溶碳化物 取決于含碳量 組織 此后人們對中錳 鋼進行了大量研究 認(rèn)為其硬化機理為 含錳量降低后 奧氏體穩(wěn)定性下降 在受到 沖擊或磨損時 奧氏體易發(fā)生形變誘發(fā)馬氏體相變 使其耐磨性提高 中錳鋼的通 常成分 0 7 1 2 C 6 9 Mn 0 5 0 8 Si 1 2 Cr 以及其它微量元素如 V Ti Nb 等 中錳鋼顎板在實際應(yīng)用中也取得了較好的使用效果 如破碎硅石時 比高錳鋼顎板使用壽命提高 20 以上 而成本與高錳鋼顎板相當(dāng) 因此 在中小型 顎式破碎機上使用 中錳鋼是一種值得推廣的顎板材質(zhì) 4 部分零件上的公差和配合 27 4 部分零件上的公差和配合 4 1 配合的選擇 4 1 1 配合的類別的選擇 在該機器中 有幾處配合需要進行選擇 根據(jù)選擇的原則 工作時 零件之間 有相對運動 必須用間隙配合 如滾動軸承的外圈與軸承座的配合就是有相對運動 屬于間隙配合 如果零件之間無相對運動 用過盈或者過渡配合 在內(nèi)圈與主軸的 配合中 就屬于這種情況 所以 該處選擇過渡配合 還有一種情況 若零件之間 無相對運動 但有鍵等緊固件連接時 采用間隙配合 這樣的情況 在該機器中就 比較多了 4 1 2 配合的種類的選擇 在確定了配合的類別之后 就需要進一步的確定這類配合中采用哪一種具體的 配合 這往往是比較困難的事情 為此 需要了解到各種配合的特點 并對零件的 功能要求 結(jié)構(gòu)特點 工作條件等各個方面進行全方位的分析 我們可以選用標(biāo)準(zhǔn)手冊中的一些優(yōu)先配合 而且手冊中對選用也有了比較具體 的說明 4 2 一般公差的選取 線性尺寸的一般公差是指在車間普通工藝條件下 機床設(shè)備一般加工能力可以 保證的公差 在正常維護和操作情況下 它代表經(jīng)濟加工精度 所以一般可以不檢 驗 它主要應(yīng)用于精度比較低的非配合尺寸和功能上允許或大于一般公差的尺寸 國標(biāo)中有規(guī)定 采用一般公差的線性尺寸不單獨注出極限偏差 而在圖樣上 技術(shù) 文件上做總的說明 在我的兩張零件圖上 帶輪和主軸的零件圖 根據(jù)國標(biāo)中規(guī)定的四個公差等級 選用中等級 這個公差等級相當(dāng)于 IT14 所以精度并不是很高 這種尺寸的極限偏 差可以從表中查取 主要是根據(jù)尺寸分段 另外 倒角和圓角的半徑 高度的大小 都可以從表中查取 4 部分零件上的公差和配合 28 4 3 形位公差 4 3 1 形位公差項目的選擇 選擇形位公差項目要根據(jù)要素的幾何特征 結(jié)構(gòu)特點以及零件的功能 并要盡 量考慮檢測方便和經(jīng)濟效益 在形位公差的眾多項目中 有單項控制的 有綜合控制的 這也很好理解 前 者有圓度 平面度 直線度等 后者有圓柱度等 標(biāo)注形位公差有一個原則 就是 應(yīng)該充分發(fā)揮綜合控制的公差項目的職能 原因很明顯 一是減少圖樣上的形位公 差項目 二是相應(yīng)的減小形位誤差的檢測工作 就拿該主軸零件圖為例 對于與滾動軸承內(nèi)徑配合的軸頸 為了保證滾動軸承 的裝配精度和旋轉(zhuǎn)精度 應(yīng)規(guī)定軸頸的圓柱度公差和軸肩的端面跳動公差 對于軸 類零件來說 規(guī)定其徑向圓跳動或全跳動公差 這樣 既能控制零件的圓度或圓柱 度誤差 又能控制同軸度誤差 這是為了檢測方便 同理 端面對軸線的垂直度公 差可以用端面全跳動公差代替 端面圓跳動在忽略平面度誤差時 也可代替端面對 軸線的垂直度要求 4 3 2 公差原則的選擇 在選擇公差原則時 應(yīng)該根據(jù)被測要素的功能要求 充分發(fā)揮給出公差的職能 和采用這種原則的可行性和經(jīng)濟性 比如獨立原則 盡管它是處理尺寸公差和形狀 位置公差最基本的公差原則 應(yīng)用也最廣泛 但這有一個前提 就是對零件有特殊 功能要求時才可采用 但實際設(shè)計中 為了保證零件的配合性質(zhì) 即保證配合的極限間隙和極限過盈 滿足設(shè)計要求 對重要的配合通常要采用包容要求 例如軸承內(nèi)孔與軸的配合等 都是為了保證最小的間隙 對于僅僅需要保證零件的可裝配性 而為了便于零件的加工制造時 可以采用 最大實體要求 通常用于間隙配合 適用的要素僅僅限于軸線或中心平面 例如軸 承端蓋上孔的位置度公差 4 3 3 形位公差值的選擇或確定 在對形位公差值進行選擇時 應(yīng)考慮的幾個問題和原則 4 部分零件上的公差和配合 29 1 形狀公差 位置公差 尺寸公差的關(guān)系 確定形位公差值時 應(yīng)考慮它們與尺寸公差的協(xié)調(diào) 其一般原則是 形狀公差 值大于位置公差值 而位置公差值大于尺寸公差值 2 對于有配合要求的形位公差與尺寸公差的關(guān)系 有配合要求并要嚴(yán)格保證其配合性質(zhì)的要素 應(yīng)該采用包容要求 一般來說 形狀公差通常為尺寸公差的 25 到 65 圓度 圓柱度公差一般按同級選取 3 形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系 通常 對于中等尺寸段和中等精度的零件 表面粗糙度的值可以占形狀公差的 20 到 25 4 需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點 對于剛性較差的零件 比如說細(xì)長軸 和具有某種結(jié)構(gòu)特點的要素 因為其工 藝性不好 加工精度會受到影響 此時 對主軸來說就得選取較大的形位公差值 5 基準(zhǔn)的選擇 選擇基準(zhǔn)時 主要考慮要根據(jù)設(shè)計和使用要求 并兼顧基準(zhǔn)統(tǒng)一和結(jié)構(gòu)特征 一般考慮以下幾點 應(yīng)根據(jù)設(shè)計時要素的功能要求以及要素間的幾何關(guān)系來選擇基準(zhǔn) 比如說 對旋轉(zhuǎn)軸 通常都以裝滾動軸承的軸頸表面作為基準(zhǔn) 從加工 測量的角度考慮 應(yīng)該選擇在夾具 量具中定位的相應(yīng)基準(zhǔn)做基準(zhǔn) 從裝配關(guān)系考慮 應(yīng)該選擇零件相互配合 相互接觸的表面做各自的基準(zhǔn) 以保證零件的正確裝配 結(jié)合設(shè)計的主軸零件圖 具體分析如下 兩個直徑為 75 的軸頸與調(diào)心滾子軸承的內(nèi)圈相配合 兩個軸頭分別與皮帶輪 飛輪相配合 為了滿足給出的標(biāo)準(zhǔn)配合性質(zhì)要求 所以采用了包容要求 又由于與 滾動軸承相配合的軸頸 按規(guī)定應(yīng)對形狀精度提出進一步的要求 所以 提出圓柱 度公差 0 02 的要求 同時 該兩軸頸上安裝滾動軸承后 將分別與減速器箱體的兩 孔配合 為了限制軸兩軸頸的同軸度誤差