畢業(yè)論文定稿-圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)

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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（說明書）2012 屆題 目 圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 ╳╳╳ 學(xué) 號 ╳╳╳ 指導(dǎo)教師 ╳╳╳ 論文字?jǐn)?shù) ╳╳╳ 2完成日期 2012 年 12 月 湖 州 師 范 學(xué) 院 教 務(wù) 處 印 制I摘 要破碎是一種使大塊物料變成小塊物料的過程。這個過程是用外力（人力、機(jī)械力，電力、化學(xué)能、原子能或其它方法等）施加于被破碎的物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊。礦石是脆性材料，它在很小的變形下就發(fā)生毀壞。圓錐式破碎機(jī)是在的作用下對物料進(jìn)行劈碎，破碎后的物料直接排出，因此破碎粒度比較均勻。本文主要是對圓錐式破碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。關(guān)鍵詞：圓錐式破碎機(jī)，破碎機(jī)設(shè)計(jì)，破碎，帶傳動IIAbstractBroken is a type of large material into small pieces of material process. This process is to use external force ( human, mechanical, electric power, chemical energy, atomic energy or other methods) is applied to the broken material material, overcome intermolecular cohesive force, so that the bulk material is split into a number of small. The ore is a brittle material, it is in a very small deformation destruction occurs.Cone crusher teeth in the role of material breaking, the crushed material is discharged directly, thus crushing granularity uniformity. This paper is mainly on the cone crusher machine structure design and analysis.Key words: cone crusher, crusher, crushing, belt driveIII目 錄摘 要 .IAbstractII目 錄 .III第 1 章 緒論 11.1 研究的目的和意義 .11.2 破碎機(jī)的分類及工作原理詳解 11.3 工作原理 41.4 發(fā)展歷史 51.5 國內(nèi)圓錐式破碎機(jī)的主要廠家 51.6 國外圓錐式破碎機(jī)的主要廠家 71.7 圓錐式破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 7第 2 章 破碎機(jī)的工作原理和構(gòu)造 .112.1 圓錐破碎機(jī)的類型 .112.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .12第 3 章 破碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì) .173.1 破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 173.2 嚙角的確定 173.3 給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑 17第 4 章 破碎機(jī)的傳動設(shè)計(jì)選擇 .184.1 生產(chǎn)能力 .184.2 電動機(jī)功率 .194.3 錐齒輪的主要參數(shù)選擇 .204.4 錐齒輪的材料 254.5 錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .264.5.1 單位齒長圓周力 .264.5.2 齒輪彎曲強(qiáng)度 .264.5.3 輪齒接觸強(qiáng)度 .274.6 軸的材料和熱處理方式的分析 .284.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .284.8 軸上零件的周向定位 294.9 軸的校核 29IV4.10 軸的結(jié)構(gòu)圖 .324.11 鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) 324.12 滾動軸承設(shè)計(jì) 334.13 密封和潤滑的設(shè)計(jì) 34結(jié)束語 35參考文獻(xiàn) 36致謝 37圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒論1.1 研究的目的和意義隨著我國國民經(jīng)濟(jì)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(jìn)，到1999 年我國已建成 10 879 座國有大中型礦山和 227 854 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 4 000 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(jī)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?yàn)槠扑槭沁x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(jī)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(jī)也向自動化方向邁進(jìn)(如國外產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)機(jī)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(kuò)大,破碎機(jī)也在向大型化發(fā)展,如粗碎圓錐式破碎機(jī)的處理能力已達(dá) 6000th。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗(yàn)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(jī)和旋回式破碎機(jī),主要是利用現(xiàn)代技術(shù),予以改進(jìn)、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(jī)型更多些?？偟膩砜?值得提出的有:顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和輥壓機(jī)。而應(yīng)用最廣泛的就是鄂式破碎機(jī)。1.2 破碎機(jī)的分類及工作原理詳解專業(yè)的礦山機(jī)械行業(yè)用的碎石機(jī)可分為：鄂式破碎機(jī)，錘式破碎機(jī)，復(fù)合式破碎機(jī)，破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，石頭破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)等。1、鄂式破碎機(jī)：顎式破碎機(jī)具有破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修簡便、運(yùn)營費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。 2、錘式破碎機(jī)：（環(huán)錘式破碎機(jī)）簡稱：錘破，主要適用于破碎各種脆性材料的礦物。被破碎物料為煤、鹽、白亞、石膏、明礬、磚、瓦、石灰石等。3、反擊式破碎機(jī)：簡稱反擊破，適用于破碎中硬物料，如水泥廠的石灰石破碎，具有圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)2生產(chǎn)能力大，出料粒度小的優(yōu)點(diǎn)。4、復(fù)合式破碎機(jī)：簡稱（復(fù)合破）適用于建材、礦業(yè)、冶金、化工工業(yè)破碎石灰石、熟料、煤及其它礦石。特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；維護(hù)方便。 5、破碎機(jī)：對輥破碎機(jī)（破碎機(jī),對破碎機(jī)）供選礦、化學(xué)、水泥、建筑材料等工業(yè)部門中碎和細(xì)碎各種中等硬度以下的礦石和巖石之用。6、沖擊式破碎機(jī)：又稱制砂機(jī)，廣泛適用于各種巖石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、鐵礦石、混凝土骨料等多種硬、脆物料的中碎、細(xì)碎（制砂粒） 。HX 系列沖擊式破碎機(jī)（制砂機(jī)）對建筑用砂、筑路用砂石優(yōu)為適宜。7、破碎塊料所用的方法？破碎塊料所用的方法（見圖）有：①壓碎。將塊料置于兩個平面之間,施加壓力,塊料因應(yīng)力超過其抗壓強(qiáng)度而破碎。此法適用于破碎堅(jiān)硬的物料。②劈裂。塊料受帶有尖棱的工作面的擠壓，因擠壓力作用面上的拉應(yīng)力超過大塊物料抗拉強(qiáng)度而被劈裂。脆性物料的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，故宜采用劈裂。③折斷。使塊料受到彎曲，因彎曲應(yīng)力超過物料的抗彎強(qiáng)度而破碎。在多數(shù)情況下，塊料的破碎是上述各種方法綜合作用的結(jié)果，僅有主次之分。在生產(chǎn)中可根據(jù)物料的性質(zhì)（主要是硬度及韌度）來選擇破碎的方法。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)39、破碎過程的能耗分析破碎過程消耗大量的機(jī)械能。大部分能量消耗在物料的變形和裂縫的形成，僅一小部分用于形成固體自由表面。1867 年，雷廷格爾 (P.R.vonRittinger)提出“面積說 ”，認(rèn)為：“破碎過程的功耗與破碎過程中物料新生成的表面積成正比?！?874 年基爾皮喬夫 (В.Л.кирпичёв)、1885 年基克（F.Kick）提出“ 體積說” ，認(rèn)為 “破碎時的功耗與被破碎物料的體積或重量成正比”,適用于粗碎作業(yè)。1950 年邦德(F.C.Bond)和王仁東提出了 “裂縫說”,認(rèn)為：“ 破碎過程功耗與物料在破碎過程中所形成的裂縫長度成正比”，成為現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的破碎“ 第三理論”，適用于中、細(xì)碎作業(yè)。 礦石和物料的破碎難易度,取決于其物理-機(jī)械性質(zhì)和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二： ① 可碎性系數(shù)法 同一破碎機(jī)在同樣條件下破碎不同礦石時處理能力之比?？伤樾韵禂?shù)為破碎機(jī)在同樣條件下破碎待定礦石的處理能力和破碎機(jī)破碎中硬礦石的處理能力的比值,通常以石灰石作為標(biāo)準(zhǔn)中硬礦石,其可碎性系數(shù)為 1。② 功指數(shù)法 用雙擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)測定礦石或物料的沖擊破碎功指數(shù)，并用功指數(shù)大小表示其可碎性。 破碎機(jī)的效率通常用比功耗表示，即破碎一噸礦石功耗的大小(kW·h)。把粒度上限為 900～1200mm 顆粒群破碎到粒度上限為 25mm 顆粒群的比功耗約為 1.5～3kW·h。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)4通常選礦廠破碎作業(yè) (包括篩分和運(yùn)輸)的能量消耗約占選礦廠總能量消耗的 10％左右。輸入破碎機(jī)的能量消耗于發(fā)生聲、熱、破碎機(jī)零件和部件的磨損、機(jī)械傳動系統(tǒng)的摩擦損失、電氣損失和使礦石產(chǎn)生微裂縫及形成新表面等方面。除最后兩項(xiàng)為有用功外，其他都屬于能量的無益損耗。60 年代中期以來正研究新的破碎方法，如熱電、激光、高速氣流、減壓等。1.3 工作原理圓錐式破碎機(jī)的生產(chǎn)至今已有百年的歷史,由于其生產(chǎn)能力要比鄂式破碎機(jī)高 3~4倍,所以是大型礦山和其他工業(yè)部門粗碎各種堅(jiān)硬物料的典型設(shè)備。相對顎式破碎機(jī)而言,圓錐式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:破碎過程是沿著圓環(huán)形的破碎腔連續(xù)進(jìn)行的,因此生產(chǎn)能力較大,單位電耗較低,工作較平穩(wěn),適于破碎片狀物料,破碎產(chǎn)品的力度比較均勻[2],可廣泛用于粗碎、中碎各種硬度的礦石。但是其缺點(diǎn)在于:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較高;檢修比較困難,修理費(fèi)用較高;機(jī)身較高,使廠房、基礎(chǔ)建設(shè)的費(fèi)用增加。圓錐式破碎機(jī)主要是由機(jī)架、活動圓錐、固定圓錐、主軸、大小傘輪和偏心套筒等組成[1]。其工作原理(如圖 1 所示)是利用破碎錐在殼體內(nèi)錐腔中的旋回運(yùn)動,對物料產(chǎn)生擠壓、劈裂和彎曲作用,粗碎各種硬度的礦石或巖石的大型破碎機(jī)械。裝有破碎錐的主軸的上端支承在橫梁中部的襯套內(nèi),其下端則置于軸套的偏心孔中。軸套轉(zhuǎn)動時,破碎錐繞機(jī)器中心線作偏心旋回運(yùn)動。它的破碎動作是連續(xù)進(jìn)行的,故工作效率高于顎式破碎機(jī)。圓錐式破碎機(jī)的規(guī)格各國的表示方式都不一樣,我國則是以給料口寬度/排料口寬度表示。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)5圖 1 圓錐式破碎機(jī)的工作原理圖1.4 發(fā)展歷史圓錐式破碎機(jī)在破碎機(jī)家族處于顯赫地位,也是出現(xiàn)較早的粗碎設(shè)備。第一個圓錐式破碎機(jī)專利由美國人 CharlesBrown 申請于 1878 年,1881 年美國蓋茨鐵工廠制成第一臺圓錐式破碎機(jī)。1953 年美國 Allis-Chalmers 公司推出液壓圓錐式破碎機(jī)。70 年代末期,美國 Rex-nord 公司推出超重型圓錐式破碎機(jī)。80 年代,瑞典 Mor-gards hammer公司推出新型頂部單缸液壓圓錐式破碎機(jī)。從 20 世紀(jì) 50 年代開始,我國仿制和自行設(shè)計(jì)了一些規(guī)格的圓錐式破碎機(jī),但其生產(chǎn)使用效果卻很不理想。直到 20 世紀(jì) 70 年代末期,我國圓錐式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)水平才接近了國際上 70 年代先進(jìn)水平。但是,近 10 多年來,我國圓錐式破碎機(jī)的產(chǎn)銷量很少,發(fā)展較慢,與國外的品牌存在著不小的差距。1.5 國內(nèi)圓錐式破碎機(jī)的主要廠家沈陽北方重工集團(tuán)(以下稱沈重)是我國圓錐式破碎機(jī)的主要生產(chǎn)廠家,該集團(tuán)于一九八六年從美國富樂公司(FULLER)引進(jìn)了 TRAYLOR 圓錐式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù),其中包括 54-74、54-84、60-89、60-110 和 72-93 英寸五個規(guī)格,主要作為大型露天礦山和選礦廠的粗碎設(shè)備。相關(guān)數(shù)據(jù)見表 2-1 及 2-2。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)6主電動機(jī)型號規(guī)格給料口尺寸/mm排料口尺寸/mm最大給料尺寸/mm生產(chǎn)能力①/(t/h)型號功率/kw轉(zhuǎn)速/(r/min)電壓/VPXF5475 1372 152 1150 1740 YR400-12/1180 400 490 6000PXF5484 1372 203 1150 2500 YR500-12/1180 500 490 6000PXF6089 1524 178 1300 3000 YR118/46-12 500 490 6000PXF60110 1524 178 1300 4000 YR400-12 355*2 490 6000PXF7293 1829 178 1550 2620 YR500-12/1730 500 295 6000表 2-1 PXF 型圓錐式破碎機(jī)技術(shù)性能和參數(shù)**沈重提供①生產(chǎn)能力以礦石松散密度 1. 6t/m3 為依據(jù)。主要部件重量/kg型號規(guī)格機(jī)器總重/t傳動部下機(jī)架部下機(jī)架護(hù)板部偏心套部破碎圓錐部中機(jī)架部上機(jī)架部中機(jī)架襯板部橫梁部PXF5475247298036890 6720 7400 4659025341452602426025830PXF5484300349045760120009965 5469042000602502221530960PXF6089369472053430 9790120207255049770723503009040040PXF6011059392001223701525023010123365656401020004393049000PXF7293485659074800119387795 94900324651236705000046010表 2-2 PXF 型圓錐式破碎機(jī)主要零部件重量(沈重)圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)71.6 國外圓錐式破碎機(jī)的主要廠家國外的圓錐式破碎機(jī)著名廠家主要有美卓礦機(jī)、斯維達(dá)拉公司、山特維克以及富勒史密斯等。以美卓礦機(jī)為例,其旗下的 SUPERIOR 圓錐式破碎機(jī)是礦山和石料行業(yè)全球公認(rèn)技術(shù)領(lǐng)先的圓錐式破碎機(jī)著名品牌。該公司最早生產(chǎn)的圓錐式破碎機(jī)品牌是 1878年的 CRUSHER SUPERIORITY,而目前的版本已經(jīng)是 SUPERIORMKⅡ。相關(guān)性能見表 3-1。主電動機(jī)規(guī)格型號 生產(chǎn)能力/(t/h)功率/kw轉(zhuǎn)速/(r/min)42-65 1635-2320 37560054-75 2555-3385 45060060-89 4100-5550 60060060-110 5575-7605 750514表 3-1 SUPERIORMKⅡGYRATORY1.7 圓錐式破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢液壓式圓錐式破碎機(jī)的構(gòu)造與工作原理該機(jī)的破碎原理與機(jī)械式相同,構(gòu)造也基本相似,所不同的是在破碎機(jī)底座最下部安裝了一套液壓裝置,液壓缸的柱塞上放有摩擦盤,其上支承著動錐主軸。因此,動錐部的自重和破碎礦石時的破碎力的垂直分力均由液壓缸承擔(dān),而橫梁不再承受垂直分力,其主軸在懸掛部分也改為光軸。兩種圓錐式破碎機(jī)在使用中的優(yōu)缺點(diǎn)分析(1)排料口調(diào)整方式的對比分析機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)排料口調(diào)節(jié)裝置在懸掛部(見圖 2), 調(diào)整時先取下橫梁上的帽蓋,再利用天車通過安裝在主軸頂部的吊環(huán)吊起動錐,然后將壓套與錐形開縫螺母分開,放松開縫螺母,取出楔鍵,此時開縫螺母可以擰動,向下擰開縫螺母至合適位置。一般首先圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)8計(jì)算上下調(diào)整量,調(diào)整后放下動錐,然后測量下部的排礦口,若不合適,則可重復(fù)調(diào)整開縫螺母直至達(dá)到所需排礦口為止。最后,打入楔鍵,放下動錐,裝好帽蓋。完成這樣的調(diào)整過程,正常情況下需 16 人工作 8 h,并且需要天車配合。液壓式圓錐式破碎機(jī)的排料口調(diào)節(jié)裝置是液壓系統(tǒng)。調(diào)整時,開啟液壓油泵,打開液壓缸給油閥門向液壓缸供油,在油壓的作用下,液壓缸柱塞推動其主軸上移,動錐隨主軸運(yùn)動,當(dāng)達(dá)到合適位置時,關(guān)閉進(jìn)油閥門,測量排礦口寬度,若不合適,繼續(xù)上述調(diào)整過程達(dá)到要求為止,最后關(guān)上供油閥,停供油泵,完成此過程僅需工人工作 10 min,且無需其它輔助設(shè)備。比較以上 2 種排料口的調(diào)整過程,可以看出液壓式調(diào)整排料口具有以下優(yōu)點(diǎn):①省時、省力、省物;②不影響生產(chǎn),可以隨時調(diào)整;③既保證了產(chǎn)品粒度,又有利于襯板的合理磨損;④動錐可連續(xù)調(diào)整,而機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)動錐調(diào)整高度為其上部螺紋螺距的整數(shù)倍,因而是不連續(xù)的。(2)對過鐵及其它非破碎物料的處理方式的對比當(dāng)破碎機(jī)過鐵卡在破碎腔下不能排出時,將造成破碎機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),此時的破碎腔內(nèi)充滿了礦石。對于機(jī)械式破碎機(jī)來說,處理方法一般是先清理破碎腔中的礦石,露出卡鐵,用氣割的方法,將其割成小塊,然后取出。完成此過程所需時間較長,在實(shí)際生產(chǎn)中曾經(jīng)出現(xiàn)過連續(xù) 2 天割鐵的情況,材料的耗費(fèi)也很大,由于操作空間小,不但操作困難,且不安全因素較多。對于液壓式破碎機(jī)而言,處理要簡單得多,其過程是放出液壓缸的油使動錐下落,然圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)9后再給液壓缸充油使動錐上升,通過充放油使動錐上下移動,即可排出破碎腔中的礦石,排出或取出卡鐵,液壓破碎機(jī)完成此過程是非常容易的。(3)保險裝置的對比機(jī)械式破碎機(jī)的保險裝置是裝在帶輪上的保險銷,通過計(jì)算確定銷子剪斷面的直徑,當(dāng)過載時,銷子被剪斷,破碎機(jī)與電動機(jī)傳動分開,破碎機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際使用中,此保險裝置極不可靠,且裝配麻煩費(fèi)時,常出現(xiàn)承載能力低或過載后不斷開的情況,起不到保險作用,曾出現(xiàn)因過載而使聯(lián)軸器斷裂的情況,偏心部分因過載而損壞軸承合金的情況也時有發(fā)生。液壓式破碎機(jī)保險裝置是液壓系統(tǒng)中的蓄能器。當(dāng)過載時,破碎力急劇上升,引起液壓系統(tǒng)油壓升高,當(dāng)壓力高過蓄能器里的氮?dú)鈮毫r,氮?dú)獗粔嚎s,液壓油通過單向節(jié)流閥進(jìn)入蓄能器,同時,液壓缸中油量減少,活塞下落,動錐隨之下落,排料口增大,排出造成過載的非破碎物,從而減載,動錐在油壓作用下又復(fù)位。若非破碎物過大而未能排出時,則破碎力進(jìn)一步增大,油壓繼續(xù)升高,蓄能器中氮?dú)饫^續(xù)被壓縮,動錐下降,當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力升高到調(diào)定值時,電觸點(diǎn)壓力表作用,引起主電機(jī)跳閘停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見,液壓式保險裝置比較可靠,且降低了過載對機(jī)件的損壞程度。(4)主要承載形式的對比分析機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)破碎力的垂直分力主要通過懸掛裝置由橫梁承受,在實(shí)際使用過程中,該臺機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)的橫梁多次出現(xiàn)裂縫,有時達(dá) 280mm 以上,修復(fù)較困難且修復(fù)效果不好,使用時間較短,由此可見,機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)橫梁部分承受的載荷較大。而液壓式圓錐式破碎機(jī)破碎力的垂直分力作用在液壓缸上,在很大程度上改善了橫梁的受力。液壓式圓錐式破碎機(jī)因其承受方式與機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)不同,其懸掛部的結(jié)構(gòu)也得到了簡化(見圖 3)。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)10對比分析,可以看出液壓式圓錐式破碎機(jī)與機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)相比具有排礦口調(diào)整方便,保險裝置可靠性好,機(jī)件承載情況好等優(yōu)點(diǎn)。所以液壓式圓錐式破碎機(jī)在技術(shù)上較機(jī)械式更先進(jìn)。雖然在實(shí)際使用中液壓式圓錐式破碎機(jī)的液壓系統(tǒng)也曾出現(xiàn)過各種問題,但經(jīng)多年使用后,液壓式圓錐式破碎機(jī)的優(yōu)越性還是顯而易見的。因此,將機(jī)械式圓錐式破碎機(jī)改為液壓式圓錐式破碎機(jī)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是切實(shí)可行的。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)11第 2 章 破碎機(jī)的工作原理和構(gòu)造2.1 圓錐破碎機(jī)的類型圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)12圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)13結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各部件均用鑄鋼制造，動錐與不動錐的工作面鑲以錳鋼襯板，以保護(hù)圓錐不受磨損，襯板磨損后可以更換，更換時，襯板與錐面間灌入熔化的鉛使它們之間緊密粘合。 粗碎圓錐破碎機(jī)的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，檢修比較困難，修理費(fèi)用較高，機(jī)身較高，使廠方、基礎(chǔ)構(gòu)筑物的費(fèi)用增加。因此粗碎圓錐破碎機(jī)宜在生產(chǎn)能力較大的工廠及采掘場中使用，通常用一臺鄂式破碎機(jī)能滿足產(chǎn)量要求，則選用鄂式破碎機(jī)，除非在需要兩臺鄂式破碎機(jī)時，才選用圓錐式破碎機(jī)。 中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)用正置的動、定錐構(gòu)成破碎腔。中細(xì)碎圓錐式破碎機(jī)根據(jù)破碎腔剖面形狀和平行帶長度不同又可分為標(biāo)準(zhǔn)型（中碎用，其平行帶最短）、中間型（中、細(xì)碎均可使用）和短頭型（細(xì)碎，其平行帶長）。中細(xì)碎的圓錐式破碎機(jī)的規(guī)格用動錐底部直徑表示，如 PYB600，PYZ600，PYD600，Y—圓錐，B—標(biāo)準(zhǔn)型，Z—中間型，D—短頭型。這三種圓錐破碎機(jī)的主要區(qū)別，在于破碎腔剖面形狀和平行帶長度不同，標(biāo)準(zhǔn)型的平行帶最短，短頭型最長，中間型介于兩者之間。除此之外，其余部件圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)14的構(gòu)造完全相同。對于物料的中碎和細(xì)碎而言，圓錐破碎在要求產(chǎn)品力度較小情況下，還能提供很高的生產(chǎn)能力，并能得到較為均勻的產(chǎn)品，在用一臺圓錐破碎機(jī)，便能代替兩臺鄂式破碎機(jī)，或者省去以后的工序時，選用圓錐破碎機(jī)是合理的，特別在能夠滿載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下更為有利。2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 目前，我國使用最為廣泛的圓錐破碎機(jī)主要有彈簧保險圓錐破碎機(jī)和液壓保險圓錐破碎機(jī)兩種類型，下面分別簡介其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。彈簧保險圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造圖 1 為彈簧保險 1750 型圓錐破碎機(jī)，這是目前我國對堅(jiān)硬礦石進(jìn)行中碎或細(xì)碎的一種典型設(shè)備。其結(jié)構(gòu)和圓錐式破碎機(jī)大體相同，但其工作機(jī)構(gòu)、調(diào)整裝置、防塵裝置及保險裝置卻有所不同。(1)工作機(jī)構(gòu)。由帶錳鋼襯板的破碎錐 17 和固定錐（即圖中的調(diào)整環(huán) 10）組成。襯板圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)15和錐體之間澆注鋅合金以保證其緊密結(jié)合。破碎錐 17 壓裝在主軸 15 上，其下部表面為球面形狀并由球面軸承支承。主軸的下端插入偏心軸套 31 的錐形孔內(nèi)，在偏心軸套的錐形孔內(nèi)裝有青銅或 MC-6 尼龍等材料制成的襯套。當(dāng)電 動機(jī)通過圓錐輪 4、5 帶動偏心軸套旋轉(zhuǎn)時，由球面軸承支承著的主軸以及破碎錐則作旋擺運(yùn)動，從而達(dá)到破碎礦石的目的。 (2)調(diào)整裝置。圓錐破碎機(jī)的調(diào)整裝置實(shí)際上就是固定錐的一部分，由調(diào)整環(huán)、支承環(huán)8、鎖緊螺母 18、推動液壓缸 9、鎖緊液壓缸和活塞 19 組成。支承環(huán) 8 安裝在機(jī)架 7的上面，并借助于破碎機(jī)周圍的拉緊彈簧 6 與機(jī)架貼緊。支承環(huán) 8 和調(diào)整環(huán)的接觸面處均有鋸形螺紋。支承環(huán) 8 上裝有兩對撥爪和一對推動液壓缸。 鎖緊液壓缸和活塞則裝在支承環(huán) 8 的上部。鎖緊螺母和調(diào)整環(huán)的接觸面處也作成鋸形螺紋。當(dāng)破碎機(jī)正常工作時，鎖緊液壓缸內(nèi)充滿了壓力油，使鎖緊螺母、支承 環(huán)和調(diào)整環(huán)接觸面的鋸形螺紋呈斜面緊密貼合，達(dá)到鎖緊的目的。當(dāng)需調(diào)整排料口時，首先將鎖緊液壓缸卸載，使鋸形螺紋放松，然后操縱液壓系統(tǒng)，啟動推動 液壓缸，帶動調(diào)整環(huán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由于鋸形螺紋的傳動，使得固定錐上升或下降，從而達(dá)到調(diào)整排料口的目的。(3)防塵裝置。圓錐破碎機(jī)的防塵裝置見圖 2 所示，由水槽 1（圖 1 中的環(huán)形槽 23） 、排水槽 2、擋圈 3、環(huán)形圈 4（即圖 1 中的球形頸圈 22)和擋環(huán) 5 等組 成。水用水泵經(jīng)進(jìn)水管送入水槽 1，再溢流到排水槽 2,經(jīng)排水管排出。由于環(huán)形圈 4 的阻擋作用，使灰塵不能進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部而落入水槽 1 中被循環(huán)水流帶走，從而 起到保護(hù)機(jī)器傳動部件之目的。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)161. 保險裝置。該彈簧保險圓錐破碎機(jī)是利用裝在機(jī)架周圍的彈簧來作保險裝置的。當(dāng)破碎機(jī)過載時，支承在彈簧上面的支承環(huán)和調(diào)整環(huán)就被迫向上抬起而壓縮彈簧，從而排料口尺寸增大，非破碎物即可排出，之后在彈簧力的作用下支承環(huán)和調(diào)整環(huán)自動復(fù)位，即可重新進(jìn)行破碎。 顯然，彈簧既是保險裝置，同時在破碎時將產(chǎn)生一定的破碎力，所以，其張緊程度對破碎機(jī)的正常運(yùn)行具有重要影響，因而在擰緊彈簧時，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)膲嚎s余量。2.液壓圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造上述彈簧圓錐破碎機(jī)的排料口調(diào)節(jié)裝置雖然采用了液壓操縱，但結(jié)構(gòu)仍為螺紋調(diào)節(jié)裝置。因而在工作時，螺紋常被粉塵堵塞，使得調(diào)整費(fèi) 力、費(fèi)時，而且一定要停車。此外，取出卡在破碎腔內(nèi)的非破碎物也很不方便。為了克服這些缺點(diǎn)，國內(nèi)外已大力生產(chǎn)和推廣應(yīng)用液壓圓錐破碎機(jī)，這種圓錐破碎機(jī) 不但調(diào)整排料口容易方便，而且過載保護(hù)的安全性也明顯增高，不失為圓錐破碎機(jī)的發(fā)展方向。 我國從 20 世紀(jì) 60 年代開始研制液壓圓錐破碎機(jī)，經(jīng)過 40 余年的努力發(fā)展，已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平。液壓圓錐破碎機(jī)按其液壓缸的安裝位置和數(shù)量，一般可分為 頂部單缸、底部單缸和多缸式 3 種類型。其中多缸液壓圓錐破碎機(jī)主要是將彈簧圓錐破碎機(jī)的彈簧改為液壓保險缸，將機(jī)械鎖緊改為液壓鎖緊，用液壓推動液壓缸調(diào) 整替代機(jī)械調(diào)整。其總體結(jié)構(gòu)仍保持了彈簧圓錐破碎機(jī)的特點(diǎn)。但由于液壓缸增多，其主機(jī)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜化，增加了維修工作量。 我國使用較多的為底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)，其工作原理和彈簧圓錐破碎機(jī)相同，但圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)17在結(jié)構(gòu)上取消了彈簧圓錐破碎機(jī)的調(diào)整環(huán)、支承環(huán)、鎖緊裝置以及球面軸承等零 件。圖 3 為我國生產(chǎn)的底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造圖。該破碎機(jī)和彈簧圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)相類似，不同的是其調(diào)整和保險都是由支承在動錐的主軸底部的一個液 壓缸和油壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。通過增加或減少液壓缸中的高壓油量就可使主軸和破碎錐上升或下降，從而達(dá)到排料口的調(diào)整。其原理見圖 4 所示。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)18該破碎機(jī)的過載保護(hù)則是通過裝有惰性氣體的蓄能器實(shí)現(xiàn)的。如圖 5 所示，蓄能器的氣壓在正常情況下比液壓缸內(nèi)的油壓稍高些，因而油不能進(jìn)人蓄能器。一旦過 載，破碎錐受力急增將導(dǎo)致液壓缸內(nèi)的油壓升高，當(dāng)油壓升高到超過蓄能器內(nèi)的氣壓時，油則被壓人蓄能器內(nèi)，使破碎錐隨之下降，排料口增大，非破碎物排出。當(dāng) 過載消除后，由于蓄能器的作用，油被重新壓回液壓缸內(nèi)，破碎錐可恢復(fù)到正常位置繼續(xù)工作。此外，我國 20 世紀(jì) 90 年代初已開始制造旋盤式超細(xì)碎破碎機(jī)。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)19第 3 章 破碎機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)在水平軸上平行裝置兩對相向回轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?，它是破碎機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。水平軸上平行的一對輥?zhàn)又?，其中一個輥?zhàn)拥妮S承是可動的，另一個輥?zhàn)邮枪潭ǖ?，破碎輥是由軸、輪轂和輥皮構(gòu)成。輥?zhàn)虞S采用鍵與錐形表面的輪轂配合在一起，輥皮固定在輪轂上，借助三塊錐形弧鐵，利用螺栓帽將它們固定在一起的。3.1 破碎機(jī)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算影響破碎機(jī)生產(chǎn)能力和電機(jī)功率的主要參數(shù)有：嚙角、給礦粒度、輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速。3.1.1 嚙角的確定礦石中心 （為使推倒簡化，假設(shè)破碎物料為圓形）與輥?zhàn)又行?（或 ）的連O 1O2線與水平線所成的角度，稱為嚙合角 。?兩個棍子產(chǎn)生的正壓力 F（F=fP）都作用于物料塊上，如圖 7 所示。如將力 P 和 F分別分解為水平分力和垂直分力，由圖可以看出，只有在下列條件下，物料塊才能被兩個棍子卷入破碎腔：2sincos2Pf??所以摩擦系數(shù)是摩擦角的正切，所以（3.1）1.LK?[6]由次可見，最大嚙合角應(yīng)小于或等于摩擦角的兩倍。當(dāng)破碎機(jī)破碎有用礦物時，一般取摩擦系數(shù) f=0.30～0.35；或摩擦角16°50′～19°20′，則破碎機(jī)最大嚙合角 33°40′～38°40′。結(jié)合本? ??設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，這里我們?nèi)∧Σ两菫?，則破碎機(jī)最大嚙角 18??。 36?。3.1.2 給礦粒度和轉(zhuǎn)子直徑當(dāng)排礦口寬度 e 一定時，嚙角的大小決定與輥?zhàn)又睆?D 和給礦粒度 d 的比值。下面研究一下當(dāng)物料塊可能被帶入破碎腔時，輥?zhàn)又睆胶徒o礦粒度間的關(guān)系。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)20圖 9 給礦粒度和輥?zhàn)又睆绞疽鈭D由[6]圖 8 的 Rt△OAB 中可以看出2cosDed???和 D 相比 e 很小，可略而不計(jì)，則（3.2）(1cos)2d???[6]當(dāng)取 f=0.325 時， =18°， 18°=0.951?cos故 120dD?或 （3.3）?[6]2PG—T0604 型破碎機(jī)的 D=610mm，故 mm。30.5d?由此可見光面破碎機(jī)的輥?zhàn)又睆綉?yīng)但等于最大給礦粒度的 20 倍左右，也就是說，這種雙破碎機(jī)只能作為礦石的中碎和細(xì)碎。對于潮濕粘性物料，f=0.45，則：10Dd?2PG—T0604 型破碎機(jī)的 D=610mm，故 mm。61d?第 4 章 破碎機(jī)的傳動設(shè)計(jì)選擇4.1 生產(chǎn)能力由破碎機(jī)的原理進(jìn)行計(jì)算，理論生產(chǎn)能力與工作時的間距 e、輥?zhàn)訄A周速度 v 以及輥?zhàn)右?guī)格等因素有關(guān)。當(dāng)速度以 v 米／秒時，則理論上物料落下的體積為：(立方米／小時 ) （3.6）VQeL?3mS [6]而物料落下的速度與磙子的圓周速度的關(guān)系為： ，其中 為輥?zhàn)用糠昼姷?0Dnv??轉(zhuǎn)數(shù)，應(yīng)此(立方米／小時)36018.4VeLDneLn??????3mh或 T／h (噸／小時) （3.7）18.4Q? [6]式中 e───工作時排礦口寬度， 單位米；圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)21L───輥?zhàn)娱L度， 單位米；D───輥?zhàn)又睆剑?單位米；n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)／分；μ───物料的松散系數(shù)，中硬礦石，μ=0.20～0.30；潮濕礦石和粘性礦石，μ=0.40～0.60；δ───物料的容重，噸／立方米。當(dāng)破碎機(jī)破碎堅(jiān)硬能夠礦石時，由于壓碎力的影響，兩輥?zhàn)娱g隙（排礦口寬度）有時略有增大，實(shí)際上可將公式（3.7）增大 25%，作為破碎堅(jiān)硬礦石時的生產(chǎn)能力的近似公式，即：， 噸／小時 （3.8）235QeLDn???[6]式中，符號的意義和單位同上。本次設(shè)計(jì)的破碎機(jī)主要用來破碎中硬礦，因此以上參數(shù)可選擇為e=0.008 m ， L=0.4 m ，D=0.61 m ，n= ，μ=0.26 ， δ=2.8 75/inr 3t/m因此由公式 3.8 有 = 235eLn???230.8.461750.285???h4.2 電動機(jī)功率破碎機(jī)的功率消耗，通常多用經(jīng)驗(yàn)公式 或時間數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。光面破碎機(jī)（處理中硬以上的物料）的需用功率，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：，千瓦 (3.9) (10~).735QNen? [6]式中 Q───生產(chǎn)能力，噸／小時；e───排礦口寬度，厘米；n───輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)／分。此處的 0.735 是將公制馬力換為千瓦的折換系數(shù)。則 千瓦1025673N???則查[1]選電機(jī)型號為 YB225M-8，功率為 22KW。圓錐式破碎機(jī)的工作原理與鄂式破碎機(jī)有相似之處，即對物料都施以擠壓力，破碎后靠自重卸料。不同之處在于圓錐式破碎機(jī)的工作過程是連續(xù)進(jìn)行的，夾在兩錐之間的物料同時受到彎曲擠壓力和剪切力的磨削作用，故破碎較易進(jìn)行。因此，其生產(chǎn)能力較鄂式破碎機(jī)大，動力消耗低。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)224.3 錐齒輪的主要參數(shù)選擇由電動機(jī)驅(qū)動，假設(shè)工作壽命 10 年（設(shè)每年工作 300 天） ，一班制，帶式輸送機(jī)工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)231、選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用 7 級精度(GB10095-88)材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》表 10-1 選擇小齒輪材料為 (調(diào)質(zhì))，硬度為rC40280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS。主減速器的傳動比為 2.42，初定主動齒輪齒數(shù) z1=113，從動齒輪齒數(shù) z2=273。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即????uKTZdRRHEt ???????????25.0129.231 ??（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù) 8.1?t2）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 mNnpT ????????3279960.51.510.922選齒寬系數(shù) 3.R?4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MpaH601lim?? MpaH502lim??5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 5.08.19?paZE6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??810459.12.308 9103824.621 ?? ????? ??NjLnh7) 由《 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 96.0,3.21?HNHNK8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力圓錐式破碎機(jī)設(shè)計(jì)24取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得??MpaSKHNH528096.3.2lim21li1 ????（2） 計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值td1??H????muKTZdRHEt 29.641.3.0513.2798258.19.23311 ????????????????2）計(jì)算圓周速度 vsndvt /23.1069.41062?????3）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) ，7 級精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》圖 10-8 查得動載系數(shù)smv/2.?1vK直齒輪 1?FH由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》表 10-2 查得使用系數(shù) 25.1?AK根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》表得軸承系數(shù)，則25.1?beHK? 8751.???beHFHK??接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) 625.12??hvA4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得mKdtt 91.728.6529.4331 ???