时间: 2024-03-30 21:10:37 | 作者: 企业动态
编号： 毕业设计（论文）说明书 题 目： 结构设计 学院： 机电工程学院 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位 姓 名： 职 称： 2014年 5 月 26 日 摘 要 颚式破碎机按动颚的运动特征，可大致分为简单摆动性、复杂摆动性和混合型三种型式。人们关注的是怎么样提高破碎机的效率，降低功率消耗。因此现在最重要的课题是研制能量消耗低、生产能力大、易损零件寿命长、性能安全可靠的破碎设备。 本文主要是对PE600×900复摆式颚式破碎机设计计算。复摆式颚式破碎机由动颚在偏心轴带动下作复杂往复的一般平面运动而得名，动颚上点的运动轨迹一般是封闭曲线。因为复摆式颚式破碎机的偏心轴上负荷很大，所以一般制成中、小型，破碎比最大可达10。在工作过程中，偏心轴逆时针旋转，对装入的物料有向下退和夹持的作用力。复摆式颚式破碎机主要有机架、偏心轴、动鄂、动鄂衬板、定额衬板等部件，包括调整装置、安全保护设施和密封防尘装置。本论文主要研究复摆颚式破碎机的运动分析、结构参数、性能参数、电动机的选择、偏心轴的设计校核、V带的计算、传动方案的比较确定、偏心轴的优化改进措施、调整装置和安全保护设施。 关键词：复摆式颚式破碎机；传动；功率消耗 Abstract Jaw crusher can divide into simple, complex and mixed swing types by the motion feature of jaw. what people concern is how to improve the efficiency of the crusher, reduce power consumption. So now the most important task is to develop low energy consumption, large capacity, long life wearing parts, performance, safety and reliability of the crushing equipment. This article is about a PE600 × 900 complex pendulum jaw crusher design and calculations. Complex tilting jaw crusher named after jaw reciprocating complex motion in general plane which driven by the eccentric shaft. Moving trajectory of the point on the jaw is generally closed curve. Because the eccentric shaft load is large, so the complex pendulum jaw crusher is generally small or medium size and broken up can be more than 10. In operation, the eccentric shaft is rotated counterclockwise, the material has the back downward and the clamping force. Complex pendulum jaw crusher are made of main frame, eccentric shaft, moving jaw, movable jaw liners, a fixed lining and other components, including the adjustment devices, security protection devices and sealed dust devices. In this articles are mainly researched compound pendulum jaw crusher motion analysis, structural parameters, performance parameters, select the motor, the eccentric shaft design check, calculate V belt, compared to determine the transmission scheme, the eccentric shaft optimization improvements, adjustments equipment and safety devices. Keyword：Jaw crusher; drive; power consumption 目 录 前言 1 1 颚式破碎机的意义和现状发展 2 1.1 颚式破碎机破碎物料的意义 2 1.2 颚式破碎机的应用 2 1.3 颚式破碎机的现状和发展 2 1.3.1破碎机的现状 2 1.3.2破碎机的发展 3 2 颚式破碎机类型和工作原理 4 2.1 颚式破碎机的类型 4 2.2 复摆型（复杂摆动型）颚式破碎机工作原理 6 2.3 复摆型颚式破碎机的优缺点 7 2.4 复摆型颚式破碎机的结构 7 3 颚式破碎机主要零部件和基本数据 9 3.1 传动件 9 3.2 机架 10 3.3 动颚 10 3.4 动颚衬板和定颚衬板 11 3.5 偏心轴与其转速n 12 3.6 飞轮 12 4 PE600×900型颚式破碎机的结构参数计算设计 15 4.1 行程特性值 15 4.2 啮角α 15 4.3 动颚的水平行程 16 4.4 偏心距e 16 4.5 动颚轴承中心距给矿口平面的高度h 16 4.6 偏心距e对连杆长度的比值 17 4.7 推力板长度K 17 4.8 连杆长度 17 4.9 悬挂高度 17 4.10 传动角 17 5 PE600×900型颚式破碎机的性能参数计算设计 18 5.1 破碎力计算 18 5.2 最大破碎力 19 5.3 主轴转速 20 5.4 电动机功率 20 5.5 电动机选择 20 5.6 生产能力 21 5.7 轴功率 22 6 偏心轴的结构设计及尺寸确定 24 6.1 偏心轴的结构设计 25 6.2 偏心轴细部 26 6.3 偏心轴校核 26 7 V带、带轮和飞轮设计 28 7.1 确定计算功率 28 7.2 带轮的结构设计 29 7.3 传动方案的比较和选择 30 7.4 飞轮的设计 30 8 优化改进措施和调整装置 32 8.1 采用外锥套代替平键联接 32 8.2 偏心轴的改进 32 8.2.1改进前的状况 32 8.2.2修复改进措施 33 8.2.3改进效果 33 8.3 调整装置 34 8.4 过载保护设施 34 8.4.1剪切销安全联轴器的过载保护 34 8.4.2传动链其它位置的过载保护 35 8.5 密封防尘装置 35 9 结论 36 谢辞 37 参考文献 38 前言 从第一颚式破碎机的问世，颚式破碎机已经有140年的历史，在改善的过程，其结构和性能进行了改进。因为颚式破碎机结构单一、工作性能可靠、使用维修容易等优点，所以在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业被普遍利用。为了改良颚式破碎机整体性能和提高工作效率，国内外研制了各类型号颚式破碎机。 复摆颚式破碎机主要是由动颚衬板和固定衬板组成。动颚衬板做往复运动的固定衬板的相对运动，周期接近和分离，动颚衬板和固定衬板之间的物料时，分裂和弯曲和破碎。复摆颚式破碎机重量轻，最重要的包含：结构相对比较简单，连接杆，支架，轴和一对轴承，并与单摆颚式破碎机生产效率高的机器的规格。复摆颚式破碎机一般适用于破碎中硬度物料，多用于中、细碎，破碎比可达。随着科学技术机械工业的提高，复摆颚式破碎机倾向大型化方向发展。所以，一个合理的传动装置能使复摆颚式破碎机运行的更加顺利，工作更加合理有效。动颚的优化设计可使磨损速度降低，振动、噪音和载荷冲击都会减少，也减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率，提高了产品质量，降造成本。 颚式破碎机的粉碎工作在动颚衬板和定额版之间进行，装配在机架上的一块颚板称为定颚板，固定在往复运动动颚 上的另一块衬板称为动颚板，颚板表面一般加工成齿形。动颚板、定颚板以及侧衬板构成了一个破碎腔，所以颚式破碎机的迸料口和排料口都是长方形。破碎机的命名规范用进料口宽度×长度（B×L）。我国研制的复摆颚式粉碎机规范机型中，用汉语拼音字头P(破)，E(颚)和B×L(mm)来表示其规格。例如，进口600mm×900mm复摆颚式破碎机，本论文由PE600×900表示。 1 颚式破碎机的意义和现状发展 1.1 颚式破碎机破碎物料的意义 增加物料的比表面积。物料粉碎之后，比表面积会增加，提高了物料物理作用的效果和化学反应的速率。例如，几个不同的固体材料的混合物，如果对象是破碎的和更细，混合均匀度较高。(2)可以制备为工业所用的物料。经过破碎、筛分物料量大，能满足材料不同粒度的要求，该材料可用于土木工程施工，可以配制混凝土，他们在民间，已被大范围的应用于水利工业。(3)使物料中的有用矿物分离。物料分为单金属矿，以及多金属矿，原矿多为一些品质很低的物料，将原矿破碎筛分后，可以将有用金属、脉石和有害杂质分离开来，除去有害杂质从而得到高品质的精矿。(4) 为原料的粉碎。磨矿过程需要小于1.5mm的材料，由材料的断裂提供。 1.2 颚式破碎机的应用 颚式破碎机是大范围的应用于工业部门的挖掘、民用和化工等，该机大多数都用在各种材料的硬度高于7级。颚式破碎机材料硫铁矿石、石灰石、重晶石和青金石。使用的颚式破碎机的生产的全部过程，应事先设定控制进给速度装置，预筛选和检查筛选，将原料粉碎后粒度均匀，破碎率明显降低，提升产品质量。 按最大给料粒度选择型破碎机。生产小于550吨/小时，倾向于选择颚式破碎机；应用于中、细碎，且在生产量较小时选用颚式破碎机。 1.3 颚式破碎机现状与发展 1.3.1颚式破碎机现状 海内颚式破碎机类型比较齐备，依然是传统复摆颚式破碎机得到普遍的使用，各制造厂的产品质量出入很小，为缩小差距与国外产品的差距，尽快抢先世界领先水平，刻不容缓是提高和发展颚式破碎机研究设计水准。 国内机械设计研究所和大学已经与工作机械厂共同研制成功的双腔颚式破碎机。其特征是将周期间断工作变成连续工作状态，大幅度的提升了破碎机工作功用。 美国某破碎机公司成功研制了一种倾斜式颚式破碎机，传动角大约在70°以上。它的最大特点是体积小，使用于井下或者移动破碎机上工作。北京某矿冶研究总院与某厂合作研制生产了相似结构的几个型号破碎机，其中最大尺寸为900×1200型颚式破碎机。 对各类异型颚式破碎机的世界研究取得的成就和进步的发展，国内破碎行业的推动作用。然而，各类异型颚式破碎机的用途不广。 1.3.2颚式破碎机的发展 动颚最好的运动特征是保证颚式破碎机最佳机能的基本因素。借助机构优化设计能够获得这类特性。所以有，颚式破碎机部分优化设计是保证破碎机有最好的机能的根本方法。 颚式破碎机占大多数的重量（铸造支架焊接机占50%，占总数的30%）。海外颚式破碎机大多数都是焊接机架，乃至动颚也采纳焊接构造。连铸过程是一个能耗高，效率低，从节能的角度考虑，应该全力发展框架焊接。机器的重量的一个重要的原因是不合理的结构设计。框架结构的设计应以加载力为基础，基于强度和刚度是满意的，最好能够降低房屋的重量。 动颚破碎机重量比拟大的零件，并且结构繁杂。合理动颚结构设计应以动颚受力为根本依据，在强度和刚度要求都满足的前提下，尽可能优化结构，减小动颚重量。加强筋布置的位置，应满足设计的基本要求的应力下的改进。现有机型的颚式破碎机的加强筋厚度从上到下相同的厚度。在应力状态，减轻体重能够使用变厚度钢筋。这是加强筋厚度的头应尽可能小，越往下越厚。 此外，机架，动颚能够最终靠有限元，研究框架，动态有限元优化设计结构，框架，对光照条件下，动颚，和高水平的可靠性。 最后，焊接，铸造，热处理等因素对破碎机性能的影响。因此，我们应提高水平的综合设计和制造工艺，并采用调整流量，液压保险，慢慢地提高国内破碎机产品质量达到世界一流水平。 2 颚式破碎机类型和工作原理 2.1 颚式破碎机的类型 颚式破碎机是大范围的应用于矿山，是因为该机结构相对比较简单，完整的和大规模的模型。颚式破碎机主要是用来作为粗碎破碎机应用。现有颚式破碎机按动颚的运动特征，分为简单摆动型、复杂摆动型和混合摆动型三种型式，如图2.1（a）、（b）、（c）所示。[7]18 （a） （b） （c） 图2.1 颚式破碎机的主要类型 简单摆动型 （b）复杂摆动型 （c）混合摆动型 1—定颚；2—动颚；3—推力板；4—连杆；5—偏心轴；6—悬挂轴 图2.2 颚式破碎机机构简图 图2.3 复摆细碎颚式破碎机机构运动简图 颚式破碎机是曲柄摇杆机构，机构图如图2.2所示。图2.2中AB是曲柄表示颚式破碎机破碎机偏心轴，BD连杆表示破碎机动颚，CD摇杆表示破碎机肘板，EF表示定颚。提高曲柄AB长度，移动每个点的颚值横将增加，提高破碎机的生产能力，而且也会增加破碎机功能的损失，增加破碎腔的应力状态。一个关于E高度降低，以此来降低悬架高度h，提高各点的动态横在较低的颚式破碎机，破碎机降低高度，重量，减少出行特征的各点的动态系数，从而大幅度的提升破碎机整机工作性能。减小连杆长度可以增大动颚下端水平行程，减小行程特性系数，从而有利于提高生产能力，延长了颚板的常规使用的寿命，但如果连杆过短，机架结构设计会很困难并且使动颚受力恶化。连杆倾角对应破碎腔啮角，减小破碎腔啮角能大大的提升破碎机生产产量，改良破碎作用力并有利于采用新的破碎原理。但啮合角太小，可使破碎机机身高体重增加。传动角的大小对破碎机性能有很大的影响，增大传动角关于改善破碎机受力很有利，提高了物料破碎力，但同时也减小了动颚下端水平行程大小。增大垂直行程，从而加大动颚衬板磨损，减小衬板寿命。 简摆式颚式破碎机，颚式破碎机的上、下横分布合理，并具有垂直行程较大，所以有利于破碎腔的落料，使生产能力高于简摆式颚式破碎机。但也因为它的垂直行程过大，使固定颚板，动颚衬板磨损是很严重的，严重的低颚式破碎机的常规使用的寿命，两个弹道性能基本形式的颚式破碎机显示在表2-l中，S代表破碎机排料口水平行程。所以本文颚式破碎机是基于PE600×900型复摆式颚式破碎机。 表2-1两种基本形式破碎机动颚轨迹性能比较 简摆式颚式破碎机 复摆颚式破碎机 进料口 垂直行程 0.15s 2.5s 水平行程 0.5s 1.5s 特性值 0.3 1.67 排料口 垂直行程 0.3s 3s 水平行程 1s 1s 特性值 0.3 3 2.2 复摆型（复杂摆动型）颚式破碎机工作原理 如图2.1所示，动颚2直接悬挂在偏心轴5上，遭到偏心轴的直接启动。用止推板3动颚底部支撑在机架的后壁。当偏心轴转动时，动颚一方面对定颚作往复摆动，同时还顺着定颚有很大程度的上下运动。动颚上的每一点的活动轨迹其实不同样，顶部的运动受到偏心轴的制约，运动轨迹接近于圆弧，在动颚的中心部分，运动轨迹为椭圆弧线，越挨近下方椭圆越偏长。因为这种破碎机工作时，动颚各点上的活动轨迹比较繁杂，故称为复杂摆动型颚式破碎机，简称复摆型颚式破碎机。 复摆型颚式破碎机工作过程，在摆动前颚水平低约1.5倍，而垂直的摆动比低，2 ~ 3次垂直摆动水平摆动。因为动颚上水平摆动大于下部，这强烈的破碎效果的上腔，在上容易破碎的散装材料，整个颚破碎作用均匀，提高生产能力。同时，向固定颚，在挤压过程中，沿固定颚向下运动的每一点上，物料可以在腔是更好的破碎，碎料可以尽快排出，因此，在相同的条件下，这类破碎机的生产能力较简摆型颚式破碎机20%~30%。 图2.4 复摆颚式破碎机动颚各点轨迹图[7]20 2.3 复摆颚式破碎机的优缺点 复摆型颚式粉碎机在动颚上端及下端的活动不同步，交替进行压碎及排料，于是功率损耗匀称。 动颚的笔直途程相对较大，这对于排料、特别是排出粘性及潮湿物料有益。 和简摆颚式破碎机，结构相对比较简单，紧凑，生产能力高。 由于动颚垂直行程较大，物料不仅受到挤压作用，还受到部分的磨削作用，加剧了物料过粉碎现象，增加了能量消耗，产生粉尘较大，颚板非常容易磨损。 复摆式颚式破碎机在破碎物料时，动颚受到的巨大挤压力，直接作用到偏心轴上。目前这类破碎机都制成中、小型的。 2.4复摆颚式破碎机的结构 如图2.5所示，带有衬板的动颚3通过滚动轴承直接悬挂在偏心轴13上。而偏心轴又支撑在机架15的滚动轴承上。动颚的底部用推力板5支撑在位于机架后壁的推力板座6上。出料口的调节装置7，是利用调节螺栓来改变楔铁的相对位置，从而是出料口的宽度得以调节。和简摆型颚式破碎机一样，具有拉杆、弹簧及调节螺栓组成的拉紧装置。电机带动皮带轮16使偏心轴旋转时，动颚是由一个复杂摆动驱动，破碎后物料的运动。 图2.5 复摆型颚式破碎机[7]18 1—固定板；2—侧护板；3—活动颚板；4—肘板座；5—推力板；6—调节座；7—调节螺栓； 8—后斜面座；9—弹簧；10—拉杆；11—电动机；12—飞轮；13—偏心轴；14—动颚；15—机架；16—带轮 图2.6 复摆式颚式破碎机内部图 图2.7 内部剖面图 3 主要零部件和基本数据 3.1 传动件 一般是Y系列电动机作为原动机，传动件为V型带传动，装有小带轮，小带轮用圆头平键与电机主轴相连。电机与底座用螺栓衔接，底座开出槽用来调节电机皮带的张紧。传动件结构图如图3.1所示。 （a） （b） 图3.1 传动件结构图(a)、（b） 3.2 机架 主要用来支撑侧衬板、偏心轴、动颚衬板和定颚衬板，并且承受工作粉碎中破碎力。普通铸钢（如ZG35）整体铸造，构件组装，也可用厚钢板焊接。本文中讨论的是，小型颚式破碎机的框架，以方便处理，采用钢板焊接成。为增加刚性、强度，增加了加强筋。机架三维模型图如图3.2所示。 图3.2 机架 3.3 动颚 动颚一般用ZG45或者ZG35铸成，上部由偏心轴支撑，轴承用双列滚动轴承，下部由推力板支撑。动颚工作表面装配带齿的破碎板，用螺钉紧固,要注意防松。为了减轻重量，增大刚性，有时动颚做成箱形体，动颚的最底部，用钩头拉杆钩住。动颚的安装倾斜角通常为。动鄂图如图3.3所示。 图3.3 动鄂 图3.3 动鄂 3.4 动颚衬板和定颚衬板 颚式破碎机的破碎衬板包括了定颚板、动颚板以及两侧壁的 边护板。在实际生产中破碎机破碎物料的主要工作是由是动颚及定颚上的破碎衬板来完成的，破碎衬板的齿面是与破碎物料非间接接触的，在破碎工作中承受了很大的冲击挤压力这就造成了衬板极易磨损甚至坏掉，成了破碎机上的易损件。动颚衬板和定颚衬板如图3.4、3.5所示。 图3.4 动颚板 图3.5 定颚板 3.5 偏心轴与其转速n 支撑动额、飞轮和大带轮,承受弯曲、扭转,起曲柄作用。偏心距一般为10~35mm，是颚式破碎机最重要的零件，常用42MnMov、30MnMoB、34MnMo等高强度优质合金钢锻造加工而成，小型的也用45钢。一般需经调质等处理。本颚式破碎机把偏心轴分成直轴和偏心轴套，偏心轴套质同样用45钢，有必要进行调质处理。颚式破碎机的主轴转速即指偏心轴的转速n，偏心轴每转动一圈动颚便往复摆动一次。其是颚式破碎机的主要性能参数之一，直接影响着颚式破碎机的生产能力、能耗及过粉碎产品的含量。偏心轴如图3.6所示。 图3.6 偏心轴 3.6 飞轮 安装飞轮的目的是储存能量，由于颚式破碎机的工作是间歇性的，工作冲程与回程消耗的功差别很大，从而引起负载与速度的波动。为将负载、速度的波动控制在一定工作范围内，颚式破碎机由于一端装有大带轮，故只需在另一端装飞轮。当驱动功大于阻力功时,将多余的能量蓄存起来，使动能增大。飞轮如图3.7所示。 图3.7 飞轮 图3.8 颚式破碎机动颚的运动轨迹 颚式破碎机主要由定颚、动颚和推力板等零部件组成，其结构如图2.4所示。由《破碎与筛分机械设计选用手册》可知PE600×900 型复摆颚式破碎机的技术参数要求如表 3-1所列，PE600×900 型颚式破碎机安装尺寸如表3-2所列。[7]32 表3-1 PE600×900 型复摆颚式破碎机的技术参数 进料口尺寸（宽×长）/mm 600×900 最大进料粒度/mm 500 排料口调节范围/mm 65~160 解决能力/（t/h） 70~120 250 电动机功率/kW 55~75 图3.9 PE型颚式破碎机安装尺寸 表3-2 PE600×900 型颚式破碎机安装尺寸/mm A 1840 B 1400 C 960 D 1540 E(?) 1515 F 2305 G 1590 H 390 I 1505 图3.10 复摆颚式破碎机三维模型图 4 PE600×900 型颚式破碎机的结构参数设计 4.1 行程特性值 行程特性值是指动颚齿面上各点的垂直行程h与水平行程S之比，公式为m=h /S。m值越大，破碎颚板对物料的破碎筛分效果越好，动、定颚衬板的磨损越快。复摆颚式破碎机的固有特性是m值大，因此，能够使用减小动颚悬挂高度h的方法来改善它的行程特性。在结构上采取的方式是增大水平行程，这行程特性m的改变越来越明显。国内复摆颚式破碎机的行程特性值取值一般取m=2.4~3.4,国外一般取m=1.5~2.5。当机器作细碎用，行程特性值m可适当小些:m=2.1~2.5。 4.2 啮角 α 图4.1 颚式破碎机的啮角示意图 颚式破碎机动颚衬板与定颚衬板间的夹角称为啮角。破碎物料性质、粒度大小和形状等因素决定啮角的大小，破碎机生产率和破碎腔的高度受啮角的大小的直接影响。较小的啮角即便可以某些特定的程度的提高破碎机的生产率，但是在破碎比不发生明显的变化的前提下，破碎腔的高度会增加。颚式破碎机的啮角如图4.1所示。颚式破碎机正常工作时，物料在破碎腔内不被挤压出机器外面，在 x、y 方向的分力之和应该分别等于零，其计算公式为： （4-1） 式中：f 是物料与动颚齿板间的摩擦系数，f = 0.28。 代入式（4-1）计算得= 31°17′。 在实际生产的全部过程中，啮角一般只取其理论计算值的 65%，即α = 0.65 =20°20′，因此在本设计中取破碎机的啮角为 21°。 4.3 动颚的水平行程 动颚摆动行程是破碎机很重要的结构参数。动颚的水平行程对生产效率的影响也很大，如果水平行程较小，就会导致生产效率的下降，但是排料口的水平行程过大，将产生排料口物料聚集现象，从而使破碎力的数值迅速增大，导致破碎机过载，使过载保护部件损坏。 目前，常用下端水平行程的计算公式有： （4-2） 下端点许用水平行程： （4-3） 式中： ---最小排料口尺寸（mm），=65 mm B---进料口尺寸（mm），B=600 mm 由（4-2）式： （4-3）式： 实际上，动颚行程大都是根据经验数据确定的，通常对于大型颚式破碎机，S=25～～ 在此，参照颚式破碎机现有的设计经验，初取则合理。 4.4 偏心距 e 颚式破碎机的偏心距e对生产效率和机器的性能参数等都有很大的影响。使e增大可增加动颚的水平行程，改善了复摆机的行程特性，但是会导致颚式破碎机的功率增大,不符合节能要求。 由于破碎机生产率和传动功率都受偏心距的影响，所以偏心距是颚式破碎机研究设计过程的一个重要参数，在其他主要参数不变前提下，增加偏心距，使水平行程增加，可提高破碎机的生产率，同时也增加了功率消耗，所以保证水平行程的条件下，减小偏心距，会降低破碎机的功率消耗。 在传统的颚式破碎机设计计算过程中，能够准确的通过动颚行程和画机构图来确定偏心距的大小；也可以用分析法来确定；对一般常用的颚式破碎机，还能够使用经验公式 (4-4) 来确定。 e = / 2.2 mm （4-4） 将=24mm代入（4-4），计算得出e=11mm。 4.5 动颚轴承中心距给矿口平面的高度h 为了能够更好的保证破碎腔上部产生足够大的破碎力破碎体积大的物料，在给料口，动颚一定要具有一定的摆动行程。动颚的轴承中心距给矿口平面的高度：复摆式颚式破碎机为hL。L为动颚的长度。 4.6 偏心距e对连杆长度的比值 在曲柄摇杆机构中，曲柄等速回转，但是摇杆来回摆动的速度不同，具有急回特性。连杆越短，即越大，这种现象就越显著。曲柄即偏心轴的转速是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间确定。因此，连杆的长度不可以过短。通常，对于中、小型颚式破碎机： （4-5） （4-6） 式中，L为动颚长度。 由于e=11 mm则715~935 mm，同时得出L=794~1100 mm。 4.7 推力板长度K 动颚的摆动行程S和偏心距e确定后，在选择推力板长度时，对于复摆式颚式破碎机，当曲柄偏心位置最高时，两个推力板的内端点会低于两个外端点的连线。推力板与连杆之间的夹角角近于，后推力板在角度为之间运动。推力板长度与偏心距e的关系为： 181.5mm （4-7） 275 mm （4-8） 式中，为推力板长度的最小、最大值，mm；e—偏心距，mm。 4.8 连杆长度 连杆长度指的是动颚轴承中心到动颚肘板衬垫对称中心之间的距离，当改变连杆长度时，实际上改变了动颚下端点在连杆上的位置，进而改变了肘板固定支承点在机架上的相对位置。改变连杆长度时，动颚下部动点的水平行程和特性值会有明显变化。较短的连杆会得到较大的下端点水平行程值及较小的特性值，同时提高了生产率，并且延长颚板寿命，但是过短的连杆会给机器的结构设计带来很大困难，并使动颚的受力加剧恶化，还可能会导致下端点轨迹运动反向。 4.9 悬挂高度 悬挂高度h指的是曲柄不可滑动支座到定颚板上水平面之间的垂直高度，其决定了动颚上端点在连杆上的位置，动颚上端点相对于连杆上的动颚轴承中心越高，其水平行程值便越大，特性值越小。 4.10 传动角 从机构设计来看,传动角越大，传动性能越好。对于破碎机而言，传动角越大，垂直行程越大，但是水平行程值降低，传动角一般不宜过大，一般取=，本论文取=。 5 PE600×900 型颚式破碎机的主要性能参数计算设计 5.1 破碎力计算 以立方体和球体两种典型物料形状为依据，并考虑大尺寸进料块粒是逐渐阶段破碎成成品而卸出，求出总的破碎力，破碎力大小取决于颚板凸齿作用点施加的（物料应力）和物料抗压强度。 实际破碎作业中，成品多为立方体，故破碎力计算多以立方体物料为依据，因入料尺寸相同时，立方体破碎力交球体大，还可保证机械工作的可靠性。下面以立方体物料分析。 （1）第一阶段破碎，图5.1.1表示作用在立方上的力 图5.1 破碎力作用于物料示意图 立方体由于齿棱作用，受力面产生拉应力，支撑面产生压应力，这些力在断裂面上引起的应力为《非标准机械设备设计》P580： （5-1） 故得 （5-2） 式中 ---第一阶段使物料碎裂的破碎力（N）。 ---物料的抗劈强度（约等于抗拉强度N/cm2）； ---立方体物料边长（cm）; ---齿棱间距（cm）. (2) 第二阶段破碎.物料经过第一阶段破碎以后,成为两个半立方体,在动颚摆开时落入破碎时,并改变方向进行再破碎,第二阶段的破碎力是: (5-3) (3)第三阶段破碎.物料进行第二阶段破碎以后,成为4块体进行再破碎.第三阶段的破碎 (5-4) 假设所破物料的抗劈强度是=500N/cm2 。而颚板齿棱距Z=200mm；W=500mm,则第一阶段破碎力 (5-5) 此力产生侧向分力,设棱角为90°,则侧向力为 ，即631KN。 (5-6) (5-7) 边长500mm立方体，至少和动颚的一个齿棱相接触，因而此时破碎力为893KN。在特殊情况下，也可能同时与3个齿棱接触，此时破碎力为2679KN。取平均值1786KN。 经过多次冲击以后，新的立方体才能最后形成。原始进料的破碎力和第二阶段中最后两个冲击的破碎力可能同时出现，因而总破碎力 (5-8) 这两个破碎力的作用点取决于物料粒度与相应出料口宽度。总破碎也可能有其他的组合方式. 5.2 最大破碎力 计算最大破碎力有两种方法：一种是根据破碎机的功率、结构特点进行计算，经过理论推导出来的理论公式；另一种方法是根据试验和实际应用数据确定的破碎力经验计算公式。破碎力与很多影响因素相关，致使在实际计算中使用理论公式计算的破碎力与实际测得数值相差比较大，所以多采用第二种试验分析方法来计算破碎力。最大破碎力的经验公式为： , (5-9) 式中：为物料的抗住压力的强度，M Pa；H为破碎腔的有效高度，mm；K 为物料充填系数，K = 0.24 ~0.30。取 320 M Pa，此型号破碎机 H =（2.25~2.5）B，H=1350~1500 mm，取H=1430 mm，B=600 mm，K = 0.3，将以上数据代入式 (5-9)，得出 =4118 KN。 5.3 主轴转速 颚式破碎机是带动偏心轴，偏心轴的速度是颚式破碎机的主要性能参数，偏心轴旋转一圈，动颚与偏心轴来回摆动一次，所以，偏心轴每分钟的转速即为动颚每分钟的摆动次数，转速这一主要参数直接影响破碎机的生产率、比功耗和过粉碎产品的含量等。破碎机的转速通过理论公式来计算： , (5-10) 将α = 20°20′；动颚水平行程，cm ，=2.4 cm。代入公式，算出偏心轴转速 n =261 r/ min。 再由理论公式 倒推出钳角 ，则合理。 5.4 电动机功率 电动机的功率要根据动颚的运转和工作条件来确定，复摆颚式破碎机所需电动机的功率与破碎机的型号、啮角、动颚的水平行程、偏心轴的转速、偏心距、物料特性和动颚齿板的表面形状等因素相关，这些参数会直接影响破碎机的功率消耗，使破碎机计算类型现在大多属于经验公式，是应用最广泛的维亚德公式，即 P = 0.114 L (5-11) 式中 ：L 为进料口长度，L = 900 mm；为最大给料粒度，= 500 mm。 将以上数据代入式，计算得出 P = 51.3kW。 5.5 电动机的选择 参考颚式破碎机的产品参数表，电动机的功率为KW，正常V带传动的传动比i=2～。所以，电动机的转数： 查《机械设计手册》选择Y系列封闭式三相异步电动机在设计中优先选用的同步转速为r/min。 由《机械设计手册》查得电动机的型号：YM－电机型号其主要参数如下 表5-1 电动机的主要参数 电动机型号 额定功率（kW） 满载转速（r/min） 堵转转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 效率（%） Y315M-8 75 740 6.6 1.8 93 图5.2 电动机 5.6生产能力 破碎机的生产能力与被破碎物料的性质（物料强度、硬度、喂料粒度组成等）、破碎机的性能和操作条件（供料情况和出料口大小）等因素相关。目前还没有把所有这一些因素包括进去的理论计算方式，尚采用实际资料和经验公式。[7]19 颚式破碎机的生产能力可按下式计算： 表5-3 进料粒度修正系数 0.86 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 1.0 1.04 1.07 1.11 1.16 1.23 表5-2 物料易碎系数 物料硬度 抗压强度/M Pa 普氏硬度 高硬物料 160~200 16~20 0.9~0.95 中硬物料 80~160 8~16 1 低硬物料 80 8 1.1~1.2 注：—进料最大粒度，mm； B—进料口宽度，mm。 破碎机规格 250×400 400×600 600×900 900×1200 1200×1500 1500×2100 0.4 0.65 0.95~1.0 1.25~1.3 1.9 2.7 表5-4 单位排料口宽度的生产能力q (5-13) Q=， (5-14) 式中 Q—颚式破碎机生产能力，t/h； —物料易碎性系数，见表5-2，=0.93；—物料松散密度修正系数； —物料松散密度，t/，1.6 t/；—进料粒度修正系数，见表5-3，=1.0； q—颚式破碎机单位排料口宽度的生产能力，t/（mm），q=0.97 t/（mm），见表5-4； b—破碎机排料口宽度，mm，b=110 mm。计算得出Q=99.23 t/h。 5.7 轴功率 (5-15) 式中 —破碎机的轴功率，Kw；A—进料口的长度，mm；B—进料口的宽度，mm； —与进料口有关的系数，见表5-5，=0.013。计算得出=7020kW。 表5-5 进料口有关的系数 破碎机规格 250×400 240×400~900×1200 900×1200 0.017 0.014~0.012 0.01~0.008 颚式破碎机功率计算方式较多，有以物料弹性变形功为基础来计算功率、按破碎机受力来计算功率和计算功率的经验公式，本文按最简单的经验公式来校验选用的颚式破碎机功率是否合适。 6 偏心轴的结构设计及尺寸确定 由于颚式破碎机偏心轴受力冲击载荷大，所以一定要考虑偏心轴的结构，保证拥有非常良好的性能。轴上的零件布置应使轴受力合理，在设计中考虑到了轴承在轴上的受力、转动，为了使轴承定位可靠、拆装方便，采用了减少应力集中和提高疲劳强度的结构措施，偏心轴与飞槽轮之间的联接采用胀套联接，避免了主轴因开键槽而引起的应力集中和强度降低，提高了机器的整体质量。选取轴的材料为40CrNi，进行调质处理。符合机械加工性能，保证了精度。首先通过求作用在动颚上的最大破碎力，根据最大破碎力及动颚受力图，算出在动颚上的各支承力，从而求出偏心轴的合力。然后对偏心轴进行强度计算，根据偏心轴的受力图，计算出偏心轴的零件图。 图6.1 偏心轴结构图 1—皮带轮；2—偏心轴；3—锥套；4—轴承； 5—密封套；6—飞轮；7—轴端压盖；8—轴端螺栓 根据工作条件，初选轴的材料为40CrNi，进行调质处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即，初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还应该要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，增大5%～7%，两个键槽时，增大10%～15%。值由所引教材表15-3确定，取。
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