1、洛阳理工学院机械设计(论文) 颚式破碎机的设计 摘要 复摆式鄂式破碎机具有以下优点:质量较轻,构件较少,结构更紧凑,破碎腔内充满程度较好,所装物料块受到均匀破碎,加以动鄂下端强制性推出成品卸料,故生产率较高,比同规格的简摆鄂式破碎机的生产率高出20-30%;物料块在动鄂下部有较大的上下翻滚运动,容易呈立方体的形状卸出,减少了像简式产品中那样的片状成分,产品质量较好。鄂式破碎机根据破碎物料大小的不同,可分为粗式破碎机和细式破碎机。在设计颚式破碎机之前,我们查阅了许多相关资料,画出了其结构示意图,计算了与设计有关的各种参数。设计所采用的材料是有机塑料板,将破碎机内部的结构细致地反映了出来,我们所设
2、计的复摆式颚式破碎机能真实地反映出它的工作情况,设计好了的破碎机运动顺畅、平稳。关键词:颚式破碎机,动颚,破碎。 I洛阳理工学院机械设计(论文) Jaw crusher designAbstract After tilting mandibles crusher has the following advantages: quality is lighter, less component, more compact structure, crushing cavity filled the degree is good, on the material piece broken by uni
3、form, to move a mandatory out below the finished product unloaded, so productivity is higher, than with specifications of Jane put mandibles crusher productivity than 20-30%; The material in the dynamic of hubei have larger fluctuation tumbling motion, easy to the shape of a cube discharged, reduce
4、the like Jane type products that slices of composition, the product quality is better. Mandibles crusher according to the size of the broken material is different, can be divided into thick crusher and fine crusher. In the design before jaw crusher, we refer to the many relevant information, draw th
5、e structure schematic diagram, the calculation and design related parameters. The design of the material is organic plastic board, internal structure will crusher in meticulous detail reflects out, we are design of the complex tilting jaw broken function of reflect the it works, design of smooth, st
6、able movement crusher. Keywords: jaw crusher, move the jaw, broken.III洛阳理工学院机械设计(论文) 目录前 言1第 1 章 21.1 特点和发展2 1.1.1 复摆式颚式破碎机的特点2 1.1.2 复摆式颚式破碎机的现状和发展3第 2 章 总体设计过程52.1 基本结构和工作原理5 2.1.1 基本结构5 2.1.2 工作原理5 2.2 主要参数72.2.1 钳角72.2.2 动颚水平行程 82.2.3 传动角82.2.4 偏心距E8 2.3 电动机的选择8第 3 章 磨损93.1复摆式颚式破碎机齿板磨损的分析93.2 颚板
7、磨损机制113.3 对颚板材质的选择12结论13致谢14参考文献15附录16洛阳理工学院机械设计(论文)前言从第一台鄂式破碎机问世以来,至今已有140余年的历史。在此过程中,其结构得到不断的完善,而鄂式破碎机的结构简单,安全可靠,石料可供破碎机械来进在基本建设工程中,需要大量的,各种不同粒径的砂、石作为生产之用。在没行加工,来满足工程的需要。所以在生产中广泛的应用。而工程上应用最广泛的是复摆鄂式破碎机,国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。破碎机是将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的机械。鄂式破碎机是有美国人E. W. Blake发明的。自第一台破碎机的出现,生产效率快,又满
8、足安全条件,又能适应生产,大大加快了生产。复摆鄂式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点,所有在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。80年代以来,我国对复摆鄂式破碎机的研究和产品开发取得了较大的发展。在充分吸收国外产品特点的基础上,结合国情研制开发了许多新型、高效的设备。复摆鄂式破碎机主要是由两块鄂板(活动鄂板和固定鄂板)组成。活动鄂板对固定鄂板周期性的往复运动,时而靠近,时而分开,由此使装在二鄂板间的石块受到挤压、劈裂和弯曲作用而破碎。复摆鄂式破碎机的机器重量较轻,结构简单(一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承),生产效率较高(比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高
9、20%30%)。复摆鄂式破碎机适合破碎中硬度石料。在工程中,多用他做中、细碎设备,破碎比比较大,其比值可达。随着机械工业的进步,近年来,复摆鄂式破碎机正朝着大型化发展。所以,一个合理的传动装置可以使复摆鄂式破碎机运行的更加顺利,合理有效。动鄂的优化可使磨损大大的降低,冲击、噪声、振动都相应的减少,也减少工作人员的劳动强度,提高生产的质量,降低制造成本和缩短生产周期。另外随着工业自动化的发展,破碎机也向自动化方向迈进(如国外产品已实现机电液一体化、连续检测,并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力等)。随着开采规模的扩大,破碎机也在向大型化发展,如粗碎旋回破碎机的处理能力已达6000吨/时。至于新
10、原理和新方式的破碎(如电、热破碎)尚在研究试验中,暂时还不能用于生产。对粗碎而言,目前还没有研制出更新的设备以取代传统的颚式破碎机和旋回式破碎机,主要是利用现代技术,予以改进、完善和提高耐磨性,达到节能、高效、长寿的目的。细碎方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。而应用最广泛的就是鄂式破碎机。 第1章 特点和现状与发展1.1.1 复摆鄂式破碎机的特点复摆颚式破碎机的机构属于四杆机构中曲柄摇杆机构的应用,曲柄为主动件。颚式破碎机以结构简单、性能可靠、维修方便在物料粉碎行业广泛应用。复摆鄂式破碎机的动鄂,是直接悬挂在偏心轴上的,是曲柄连杆机构,没有
11、单独的连杆。由于动鄂是由偏心轴的偏心直接带动,所以活动鄂板可同时做垂直和水平的复杂摆动,鄂板上各点的摆动轨迹是由顶部的接近圆形连续变化到下部的椭圆形,越到下部的椭圆形越扁,动鄂的水平行程则由下往上越来越大的变化着,因此对石块不但能起压碎、劈碎,还能起辗碎作用。由于偏心轴的转向是逆时针方向,动鄂上各点的运动方向都有利于促进排料,因此破碎效果好,破碎率较高、产品粒度均匀且多呈立方体。复摆鄂式破碎机和简摆鄂式破碎机相比较,复摆鄂式破碎机的机器重量较轻,结构简单(少了一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承),生产效率较高(比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高20%30%)等优点。但复摆鄂式破碎机的鄂板垂
12、直行程大,石料对鄂板的磨削作用严重,磨削较快,且能量消耗也大,工作时易产生较多的粉尘。在工程上应用较为广泛的是复摆鄂式破碎机。国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。复摆鄂式破碎机主要由机架、鄂板、侧护板、主轴、飞轮、肘板和调整机构等组成。机架即机座,实际上是个上下开口的四方斗,主要用作支承偏心轴和承受破碎物料的反作用力,因此要求具有足够强度,一般采用铸钢整体铸造,规格小的可用优质铸铁代替。大型破碎机的机架由分段铸成后再用螺栓装配在一起,铸造工艺较为复杂。自制的小型鄂式破碎机可用4050毫米厚的钢板焊成,但其钢度不如铸钢好。鄂板包括活动鄂板和固定鄂板,各与鄂床组成活动鄂和固定鄂。鄂板用楔
13、形铁块和螺栓固定在鄂床表面,保护鄂床不受磨损。固定鄂的鄂床就是机架,活动鄂的鄂床悬挂在偏心轴上,由于它直接承受对石料的挤压作用力,所以必需有足够的强度和刚度活动鄂床一般用铸铁或铸钢制造。鄂板直接和石块接触,除承受挤压和冲击力外,尚与石块强烈摩擦,因此要求用高强度且耐磨的材料制造。常用的是铸锰钢鄂板,其铸钢含锰量为1214%左右。若条件受限制时,可用白口铸铁代替,但容易磨损和折断,使用寿命不长。为了有效地破碎石料,鄂板表面常铸成波浪形和牙形,其齿峰角度一般为90110,齿高和齿距视出料粒度和产量要求而定。齿形高齿距小,则出料粒度小,产量低,动力消耗大。一般齿高和齿距之比为1/21/3之间。由于复
14、摆式的特点造成鄂板底部比上部磨损快,所以鄂板往往做成上下对称形状,以便磨损后能倒置安装,延长使用寿命。鄂式破碎机的优点是生产率高,结构简单可靠,破碎比较大(一般为68),外形尺寸较小,零件检查和更换较容易,操作维护简便,不用较高技术水平的工人就可嫩能够操作,应用范围广,与其他类型破碎机比较,不容易堵塞。因此工程中普遍采用它来破碎各种硬度92500公斤/厘米以下)的石料,常作粗碎和中碎设备。一般用于破碎极限抗压强度不才超过2000公斤/厘米的石料时效果较好。其缺点是不宜破碎片状石料,工作间歇、有空转冲程,需要很大的摆动体,增加非生产能量的消耗,破碎可塑性和潮湿的物料时,容易堵塞出料口。由于工作时
15、产生很大的惯性力,机体摆动大,工作不平稳,冲击,振动及噪音较大。因此须安装在比机器自重大五倍以上的混凝图基础上,并须采取隔振措施。大型破碎机还应安装在埋设于基础上的刚梁上。鄂式破碎机的最大装料块度应比装料口宽度小1520%,即给料的最大石块不应超过装料口的0.85倍。当用鄂式破碎机破碎坚硬而光滑的大砾石时,砾石容易从装料口反跳出来,故破碎天然砾石的生产率不及破碎来才块石的生产率高。使用鄂式破碎机时,必须注意由于机器是在工作条件恶劣情况下运转的,除了必须严守操作规程和维修保养制度外,还必须及时发现并修复被磨损的零部件,这是提高机器作业的重要措施。1.1.2 复摆鄂式破碎机的现状与发展颚式破碎机是
16、由美国人布雷克发明的。自第一台颚式破碎机问世以来,至今已有 140余年的历史。在此过程中,其结构得到不断地完善。由于颚式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点,所以在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。为了改善颚式破碎机性能和提高工作效率,国内外曾研制过各种异型颚式破碎机。早年,德国和前苏联都曾研制过液压驱动的颚式破碎机。其特点是提高动颚摆动次数借以增加产量,同时能实现液压调整排料口、液压过载保护以及能负荷启动。原西德制造过冲击式颚式破碎机,而原苏联也制造了振动颚式破碎机(也叫惯性颚式破碎机)。它们都靠动颚振动冲击破碎物料,借以提高破碎机性能。前者国内曾经试制过,由
17、于某些原因没能继续研制。原东德曾制造过一种简摆双腔颚式破碎机,美国生产过复摆双腔颚式破碎机。国内北京某设计院以及湖南某大学都曾与工厂合作研制了双腔颚式破碎机。其特点是使间歇工作变成连续工作,借以提高破碎机工作效率。早年,美国、英国、德国相继生产了 Kun-kan 简摆颚式破碎机。该机特点是,动颚悬挂高度很高并且前倾。连杆下行为工作行程、主轴承为半圆滑动颚轴承。山东招远黄金机械厂曾引进了这种破碎机,并在此基础上研制了 34 颚式破碎机。国外制造过一种肘板向上放置的颚式破碎机。国内有几家设计院和制造厂生产了这种破碎机。它的特点是靠增大传动角改善动颚运动特性,提高破碎机性能。在国内该机有叫负支承、上
18、斜式、上推式和上置式破碎机。笔者认为叫大传动角(包括倾斜式)破碎机更合适。 美国鹰破碎机公司制造一种倾斜式颚式破碎机。其传动角大约70度以上。它的最大特点是低矮,最适于井下或移动式破碎机上工作。北京矿冶研究总院与某厂合作生产了几个规格的这种破碎机,其中最大为9001200 颚式破碎机。国内山西某煤矿引进德国 WB8/26 颚式破碎机。该机置于皮带机上方,借助曲柄连杆机构驱动动颚压碎煤块。实践证明使用效果较好。以上各项异型破碎机的研制都取得了一定的效果并对国内破碎机行业的发展起到了一定的推动和促进作用。但是,都没能得到大面积推广使用。国内绝大多数制造厂生产的和现场使用的都还是传统复摆颚式破碎机。
19、就近两年国外机械设备展览会上展出的颚式破碎机来看,也都是传统颚式破碎机,没有异型颚式破碎机出现。国内各厂家所制造的颚式破碎机技术水平相差很悬殊,有少数厂家的产品基本接近世界先进水平,而大多数厂家的产品与世界先进水平相比差距较大。综上所述,改善国内颚式破碎机落后的状况,全面提高颚式破碎机技术水平,赶上世界先进水平,创造世界品牌的颚式破碎机是当务之急。保证颚式破碎机最佳性能的根本因素是动颚有最佳的运动特性。这个特性又是借助机构优化设计所得到的。因此,颚式破碎机机构优化设计是保证破碎机有最佳性能的根本方法。16洛阳理工学院机械设计(论文)第2 章 总体设计过程2.1基本结构和工作原理2.1.1基本结
20、构:鄂式破碎机的主体机构由机架、偏心轴、动鄂板、定鄂板、肘板共五个机构组成。另有其他辅助零件,如固定齿板、衬板、挡罩、垫片、滑块、推力板、止动螺钉、锁紧装置。 2.1.1复摆颚式破碎机结构示意图2.1.2工作原理带轮与偏心轴固联成一整体,他是运动和动力输入构件,即原动件,其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴2绕轴线A转动时,驱使输出构件动鄂3做平面复杂运动,从而将矿石压碎。颚式破碎机的工作原理如图7所示,其由动颚板、定颚板、偏心轴及推力板组成。动颚板上部与偏心轴相连,下部由推力板支撑。偏心轴转动时,动颚板不仅对定颚板作往复摆动,同时还沿定颚板有很大幅度的上下运动。动颚板上各点的运动轨迹如图所示。
21、动颚板上部的运动轨迹接近圆形,越向下水平运动幅度越小,运动轨迹也越呈椭圆形。 2.1.2(1)复摆鄂式破碎机结构图2.1.2(2)复摆颚式破碎机机构运动简图2.1.2(3)复摆鄂式破碎机运动轨迹示意图2.2 主要参数根据设计的要求,已知条件如下:进料口尺寸: 出料口尺寸: 进料块最大尺寸: 产量: 2.2.1 钳角破碎机的活动鄂板与固定鄂板间的夹角成为钳角。钳角大小直接影响生产率和破碎腔高度。钳角小能提高生产率,但在一定的破碎比条件下,又增加了破碎腔高度;钳角大会使破碎腔高度降低,但生产率也下降了。另外,钳角最大也不能超出咬住物料的允许值,故一般钳角取值为:式中:齿板与物料间的摩擦系数实际生产
22、中为安全起见,复摆颚式破碎机的钳角通常取理论值的65%,即:2.2.2 动颚水平行程动颚水平行程对破碎机生产率影响较大,排料口水平行程小会降低生产率;但也不能太大,否则在排料口的物料由于过多而使破碎力急剧增加,致使机件过载损坏,并且没得到完全的破碎,破碎不充分达不到要求。因此,动颚在排料口处的水平行程为:2.2.3 传动角传动角大小影响着机构的传动效率,在推力板长度一定的情况下,加大传动角会提高机构的传动效率,但必须要求偏心距增大才能保证行程的要求,这就导致动颚衬板上部水平行程的偏大,物料的过粉碎引起排料口的堵塞,使功耗增加。同时,也将使定颚衬板下部加速磨损。故传动角取:2.2.4 偏心距E偏
23、心距对破碎机生产率和传动功率都有影响。在其它条件相同的情况下,增大偏心距可使动颚行程增加而提高生产率,但也因此增加功率消耗。在传统设计中,偏心距是由动颚行程通过画机构图来初步确定的。2.3电动机的选择电动机的选择要根据动力源和工作条件,首先要满足的就是所需功率要求。根据设计目的,复摆鄂式破碎机是为了破碎中等硬度的各类矿石或岩石。进料块的最大尺寸750mm,要压碎这种矿石或岩石,用压力测试机可以测试出来用3100N.m的力可以压碎750mm的矿石或岩石。根据设计生产产量的目的150300吨/时,而矿石假比重为1600kg/m3,所以动鄂的转动周期为223转/分。洛阳理工学院机械设计(论文)3 磨
24、损3.1复摆鄂式破碎机齿板磨损的分析齿板是破碎物料的工具,齿板寿命的长短直接影响整机的好坏、维修工作量的大小、破碎物料成本的高低,所以,齿板是破碎机的关键部件。我国现有颗式破碎机板寿命偏低, JB / ZQ 1032一87颗板铸造技术条件规定齿板寿命只有60h,按10h工作制,每付齿板只能用6d,不到一星期就需更换一次齿板。不仅给维修带来很大的不便,而且增加了破碎物料的成本。为此,如何降低齿板的磨损已成为诸多学者研究和讨论的课题。影响齿板磨损快的因素很多,如材质本身、被破物料的软硬程度以及被破物料颗粒大小等影响。笔者从破碎机结构方面来对齿板磨损状况进行分析讨论。齿形选择的合理,物料破碎一次即可
25、裂成数块,它在破破碎腔中停留的时间就少。因此,齿板的磨损就小。齿形选择的不合理,物料不易被破碎或产生过粉碎,能量消耗大,齿板的磨损也大。变截面破碎腔。该种腔如图3.1(a)所示。A-A给料口的水平剖面,B-B为破碎腔中部的水平剖面,C-C为排料口的水平剖面。SA为A-A剖面的面积,凡为B-B剖面的面积,跳为C-C剖面的面积。 设物料在破碎腔各处的速度相等,则一定体积V的物料通过A-A、B-B、C-C面所需的时间t为: 从而得: 式中:B给料口宽度;H破碎腔高度;破碎腔平均咬角。通过上面的分析可看出:物料通过B-B断面所需时间为通过A-A断面的1.72倍,通过C-C断面的时间为通过A-A断面的6
26、.25倍。由此可得出齿板下部磨损是上部磨损的6.25倍。一些设计者为延长齿板寿命把齿板设计成对称结构。下部磨损到一定程度,把它上下调头使用,这样可使齿板寿命在原基础上延长一倍,虽如此仍不能解决根本问题。曲柄一摇杆传动机构。该机构由曲柄带动摇杆、传动杆把运动传递到摇杆上,如图3.1(b)所示。使齿板绕圆心做简摆运动,齿板上各点作往返圆弧摆动,这时,齿板对物料施加的压碎运动是在接近水平方向上实现的,齿板向上或向下的运动分量很小。所以,齿板在该种运动状态下,磨损较小。 图3.1(a) 变截面破碎腔 图3.1(b) 曲柄摇杆机构1曲柄;连杆;3摇杆;4齿板3.2 颚板磨损机制从上述分析可以认为,颚板的
27、磨损是高应力短程凿削磨损,对颚板的残体磨损面的微观分析及实验室试验颚板的失效分析,可以得出颚板的磨损机制如下:1、由于物料多次挤压,在颚板的亚表层或挤压突出部分的根部形成微裂纹,然后裂纹沿晶界!夹杂物等薄弱处不断扩展相连,导致表层材料脱落,形成磨屑,其磨损过程如图14所示。2、物料挤压颚板造成颚板表面材料被局部压碎或翻起,并使碎裂或翻起部分随碎物料一起脱落形成磨屑,如图15所示。3、物料相对颚板短程滑动,切削颚板形成磨屑,如图16所示。a亚表层处形成微裂纹导致材料胶落b挤压突出部分材料根部形成微裂纹导致材料脱落3.2(1) 多次挤压变形断裂形成磨屑示意图 物料挤压材料碎裂或翻起,并使碎磨料一起
28、脱落形成磨屑示意图3.2(2) 物料短程滑移切削鄂板示意图所以,颚式破碎机颚板的磨损率可以用变形疲劳磨损脆性断裂磨损和显微切削磨损表示:由上式可以认为控制颚板磨损的主要材质因素是其硬度和韧性。材料的硬度决定了物料压坑的深度和大小。材料硬度高,物料压入颚板的深度浅,颚板表层材料的变形程度小,同时物料短程滑动切削材料量也少。材料的韧性表示了其抵抗断裂的能力。材料的韧性好,可以消除物料挤压过程中的脆性断裂,并使得颚板材料在变形疲劳形成磨屑前的变形过程大大增加。3.3对鄂板材质的选择在鄂板的材质选择中我们选择中锰钢,由于高锰钢的初始硬度低,屈服强度低,在非强冲击条件下,其加工硬化不充分,易于流变和被切
29、削。该钢种最早由Climax钼业公司发明,其铸态组织由奥氏体马氏体和少量珠光体组成,经水韧处理后,其组织为单一奥氏体或奥氏体+少量未溶碳化物(取决于含碳量)组织。此后人们对中锰钢进行了大量研究,认为其硬化机理为:含锰量降低后,奥氏体稳定性下降,在受到冲击或磨损时,奥氏体易发生形变诱发马氏体相变,使其耐磨性提高。中锰钢的通常成分: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。中锰钢颚板在实际应用中也取得了较好的使用效果,如破碎硅石时比高锰钢颚板使用寿命提高20%以上,而成本与高锰钢颚板相当。因此,在中小型颚式破碎机上使用,中锰钢是一种值得
30、推广的颚板材质洛阳理工学院机械设计(论文)结 论对复摆式破碎机的设计以及相关的研究,是我对大学所学的知识进行整合和总结,运用的一个尝试,这不仅提高了我的独立思考,动手实践,研究尝新的能力,还培养了团结协作,大胆尝试等良好的习惯。一台机器的完整设计是要涉及到各个方面的知识的,在大学短短的时间里,迅速积累充分的知识储备是很难的,我们只有不懈的努力,尽力的改正不足,使其尽可能完善,在许许多多的零件中即使是最小的,哪怕是一个小小的螺钉、焊缝之类的,如果因为强度不够,材料选取不当,寿命比较短,结构工艺性方面有缺陷,配合不能满足要求,未考虑拆卸,修整问题最终都会使机器工作性能下降,出现故障甚至报废。所以说
31、,我们要以一种科学严谨的态度面对设计工作。洛阳理工学院机械设计(论文)致谢时光飞逝,机械制作的时间结束了,在这短暂而漫长的一周里,使我更进一步的熟悉和掌握了如何去学习、生活。同时,也让我学会了学习,学会了思考,虽其短暂,但是在这一周里所学的知识必将可以使我受用终生。这次科技制作活动,不仅是对我们每一个人的一次全面的考查,同时也是对我们所学习和掌握知识的一次实际而综合运用,这不仅仅是只是一次知识的检验,更是对我们认识问题、分析问题、解决问题的综合能力的锻炼与培养。同时对于我们来说,这也是一次难能可贵的知识和经验的积累的机会。以前学的专业知识,对于我们来说象一盘散沙,杂乱无章没有系统性。但是在这次
32、制作活动的历练下,使我们对自己的知识进行了整理、组织和装配,使我的知识结构更加明朗化、体系化了。同时,我还要感谢同组的成员,以及关心和支持我的所有的同学,在同学们的帮助下不断提出和完善新的设计思路和方法,使本次机械设计工作得以顺利而完满的结束。最后,我要感谢所有的教过我的老师们,感谢您们的辛勤培育和无微不至的关怀,是你们的高尚品德和人格魅力影响了并改变了我。在以后的学习、生活、工作中,我将牢记您们的谆谆教诲,不断学习,不断进步。洛阳理工学院机械设计(论文)参考文献1郑鸣皋,破碎机综述. 机械工业出版社,2001:1-32kanda Y, sano Y,Yashima Y.A considera
33、tion of grinding limit based on . frachure mechanics. Power technology ,1986(3): 5-73 sikong L,Hashimoto H,Ashima S,Breakage behavior of fine particles of brittle minerals and coal.power technology,1990(1):11-154 许荣杰 锤式破碎机配锤图表的编制和应用, 杭州机械工业出版社,1999:12-135机械设计手册编辑组 非标准机械设备设计手册,航空工业出版社,1990:2-106Kalis
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