PE150x250复摆颚式破碎机的设计-鄂式破碎机【含7张CAD图纸+PDF图】
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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要国内使用的鄂式破碎机类型很多, 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，所以常见的还是传统的复摆鄂式破碎机。随着现代化的发展，各工业部门对破碎石的需求进一步增长，研究复摆鄂式破碎机具有很重要的意义。本毕业设计主要为满住生产需求，出料口尺寸：10-40mm；进料口尺寸：125mm；产量;2-3t/h而研究的。根据以上要求我设计了复摆鄂式破碎机（PE150250），其工作原理是：工作时，电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动鄂周期地靠近、离开定鄂，从而对物料有挤压、搓、碾等多重破碎，使物料由大变小，逐渐下落，直至从排料口排出。设计内容主要包括了复摆鄂式破碎机的动鄂、偏心轴、皮带轮、动鄂齿板、机架等一些重要部件；另外对鄂式破碎机的工作原理及特点和主要部件作了介绍，包括保险装置、调整装置、机架结构、润滑装置等；同时对机器参数（主轴转速、生产能力、破碎力、功率等）作了计算。此外也简单介绍了破碎的意义、破碎工艺和破碎比的计算，鄂式破碎机的主要部件的安装、鄂式破碎机的操作及维修等。关键词：复摆鄂式破碎机；动鄂；偏心轴；优化设计AbstractThere are many type of jaw crusher used in our country, Compound pendulum jaw crusher structure is simple, easy to manufacture, reliable, convenient use of maintenance , so jaw crusher is used very common. Along with the modernized development, the demand of various industry sector for the broken crushed stonefurther increase, so studyingtheduplicate pendulum Jaw-fashioned Crusher have the very vital significance.This graduation project mainly is for meets the production need: Discharge hole size: 1040mm; Feeding block greatest size: 125mm ; Output: 23t/h. According to the above acquirement have designed Compound pendulum jaw crusher(PE150250). Its principle of work is that the electric motor leads the rotation of eccentric axis through the belt pulley, which causes the moving jaw to approach and to leave the setting jaw periodically, thus it makes the material to the extrusion, to rub, to grind and so on. Multiplestave, which causes the material change from big to small, until discharge from the dump mouth.The content of this design totally includes jaw crushers some important components，such as move jaw, eccentric shaft, belt pulley, toothed rack of move jaw, rack and so on; In other, we introduced the principle of jaw crusher , Features of jaw crusher and important components, including insurance unit , adjustment unit, rack structure ,lubrication unit and so on. At the same time, we computed parameter of the machine (the speed of main axle, Productivity, the strength of stave power and so on) and designed the eccentric shaft. Further more, we simply introduced the significance of stave, stave technology and the computation of stave strength, Installation of the main components in jaw crusher, the operation and maintenance of jaw crusher and so on.Key words:Jaw Crusher Transmission，Abrasion jaw crushers move jaw，eccentric shaft，optimization目录摘 要IAbstractII目 录IV前 言11.绪 论21.1 物料破碎及其意义21.1.1 破碎的目的21.1.2 物料破碎的意义31.2 破碎物料的性能及破碎比31.2.1 力度及其表示方法31.2.2 破碎产品的粒级特性51.2.3 矿石的破碎51.2.4 破碎机的破碎比71.3 鄂式破碎机及其分类81.3.1 破碎机的分类81.3.2 鄂式破碎机的分类91.3.3 鄂式破碎机的动鄂轨迹特性101.4鄂式破碎机的现状和发展121.4.1 鄂式破碎机的现状121.4.2 鄂式破碎机的发展132. 鄂式破碎机的工作原理及结构152.1鄂式破碎机的工作原理152.1.1 简摆鄂式破碎机工作原理152.1.2 复摆鄂式破碎机工作原理162.2 鄂式破碎机的结构182.2.1 两种破碎机的结构对比182.2.2 主要零部件的结构分析193 .鄂式破碎机的结构参数和工作参数的选择和计算293.1 结构参数的选择和计算293.1.1 给矿口与排矿口的尺寸293.1.2 啮角303.1.3 动腭的摆动行程s与偏心轴的偏心距e303.1.4 主要构件尺寸的确定313.2 工作参数的选择与计算343.2.1 动鄂的摆动次数（偏心轴的转数）343.2.2 生产率343.2.3 电动机功率354 .鄂式破碎机主要零部件的设计与计算374.1 破碎力374.1.1 最大破碎力374.1.2 最大破碎力的位置384.2 各部件的受力分析394.3 主要零件的设计与强度计算404.3.1 偏心轴404.3.2 动鄂434.3.3 推力板（肘板）454.3.4 飞轮474.3.5 轴承的选择与计算484.3.6 拉紧弹簧的计算505. 鄂式破碎机主要辅助部件的选择与计算555.1 电动机的选择与确定555.1.1 转速的确定555.1.2 电动机的选取555.2 带传动的选择565.2.1 概述565.2.2 确定计算功率575.2.3 选择V带带型575.2.4 确定带轮的基准直径575.2.5 确定V带中心距a和基准长度Ld585.2.6 验算小带轮包角595.2.7 确定带的根数z595.2.8 计算单根V带初拉力最小值605.2.9 计算压轴力605.2.10 V带轮的设计606 .鄂式破碎机部分零部件和工作流程的改进636.1 偏心轴的改进636.1.1 改进前状况636.1.2 修复及改进措施646.1.3 改进效果666.2 破碎机出口扬尘的解决667.鄂式破碎机的使用与测试687.1 鄂式破碎机的安装与运转687.1.1 鄂式破碎机的安装687.1.2 鄂式破碎机的运转687.2 鄂式破碎机使用维护697.2.1 润滑697.2.2 维修70结束语72致 谢74参考文献75附录：外文翻译7592前 言 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，所以在冶金、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。上海建设、路桥机械设备有限公司率先对复摆鄂式破碎机进行了重大的改进，即通过降低动鄂的悬挂高度，改善动鄂的运动轨迹，减小破碎腔的啮角，增大破碎比，增大了动鄂的水平行程，提高生产能力等，大大改善了机器性能，完成了产品的更新换代。 但是，复摆鄂式破碎机也有它的缺点，如齿板寿命过短，破碎机出口扬尘严重等，这些都是需要在今后的设计生产中进一步改进的地方。 本设计根据已知参数：普通岩石的破碎（抗压强度最高可达300兆帕），最大进料粒度125mm，出料粒度1040mm，产量23吨/小时，电机功率5.5kw，进行鄂式破碎机机构设计，侧重于主参数及其计算方法、机构尺寸参数、偏心轴设计及校核，部分零部件的改进以及辅助设备如电动机、V带、飞轮的选择等。 由于本人水平有限，某些方面考虑欠缺，设计中难免有错误与不当之处，敬请指正。1.绪 论1.1 物料破碎及其意义 从矿山开采出来的矿石成为原矿。原矿是由矿物与脉石组成的。露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在2001300mm，地下矿开采出来的原矿其最大粒度一般在200600mm之间。这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求。破碎是指将块状矿石变成粒度大于15mm产品的作业，小于1mm粒度的产品是通过磨碎作业完成的。1.1.1 破碎的目的（1）制备工业用碎石 大块石料经破碎筛筛分后，可得到各种不同要求粒度的碎石。这些碎石可制备成混凝土。他们在建筑、水电等行业中广泛应用。铁路路基建造中也需要大量的碎石。（2）使矿石中的有用矿物分离 矿石有单金属矿和多金属矿，而且原矿多为品味较低的矿石。将原矿破碎后，可以使有用金属与矿石中的脉石和有害杂质分离，作为选矿的原料，除去杂质而得到高品位的精矿。（3）为磨矿提供原料 磨矿工艺所需粒度不大于15mm的原料，是由破碎产品提供的。例如在炼焦厂、烧结厂、制团厂、粉末冶金、水泥等部门中，都是由破碎工艺提供原料，再通过磨矿使产品达到要求的粒度和粉末状态。1.1.2 物料破碎的意义 物料的破碎是冶金、矿山、建材、化工、电力等工业部门应用广泛的一种工艺过程，每年有大量的原料和再利用的废料都需要进行粉碎处理。 在选矿业中，物料的破碎占有重要地位。选矿厂破碎与磨矿作业的生产费用，平均约占全部选矿生产费用的40%以上，而磨矿设备的投资约占选矿厂总投资的60%左右。 在水泥工业中，水泥厂碎磨作业费用约占生产成本的30%以上，破碎机械的耗电量约占全厂总耗电量的10%，磨矿机械的耗电量则占60%。 据介绍，世界上约15%的电能消耗在粉碎作业，而且逐年增加，其中85%以上用于磨矿。随着贫矿增多、建筑材料需求量的不断增加、工业利用积聚起来的再生产材料占有比例越来越大，加之能源短缺，急需不断改善碎磨作业，如采用“多碎少磨”工艺，特别是研制高效粉碎设备和改进现有的磨碎机械，对于达到优质、高产、低成本、低能耗具有非常重要的意义。1.2 破碎物料的性能及破碎比1.2.1 力度及其表示方法 矿石的大小称为粒度。由于矿块形状一般都是不规则的，需要用几个尺寸计算出的尺寸参数来表示矿块的大小。（1）平均直径d 矿块的平均直径用单个矿块的长、宽、厚平均值表示。式中 L-矿块的长度（mm）； b-矿块的宽度（mm）； h-矿块的厚度（mm）；或用长、宽的平均值表示： 平均直径一般是用来计算给矿和排矿单个矿块的尺寸，以确定破碎比。 （2）等值直径d 矿块的粒度很小时，可用等值直径来表示。等值直径是将细粒物料颗粒作为球体来计算的。式中 -矿粒质量；-矿物密度；-矿物体积； （3）粒级平均直径d 对于由不同粒度混合组成的矿粒群，通过用筛分方法来确定框里群的平均直径。例如上层筛孔尺寸为，下层筛孔尺寸为，通过上层而留在下层筛上的物料，其粒度既不能用，也不能用。当粒级的粒度范围很窄，上下两筛的筛孔尺寸之比不超过=1.141时，可用粒度平均直径表示，即 否则用表示粒级。1.2.2 破碎产品的粒级特性 破碎产品都是由粒度不同的各种矿粒所组成。粒度组成和粒度特性曲线可以鉴定破碎产品的质量和破碎机的破碎效果。 确定混合物料的粒度组成，通常采用筛分分析法（简称筛析）。筛析一般采用标准筛，筛面使用正方形筛孔的筛网。我国通常采用泰勒标准筛，其筛孔大小用网目表示，它指一英寸长度（一英寸等于25.4mm）内所具有的筛孔数目。 根据筛分结果，可以对产品（或原矿）的粒度特性进行分析。粒度特性用粒级特性曲线表示，纵坐标表示套筛中各筛的筛上物料质量的累积百分数（简称筛上量累积产率%），横坐标或用筛孔尺寸与最大粒度之比，或用筛孔尺寸与排矿口之比（%）表示。难碎性矿石的粒级曲线呈凸性，这表明矿石中的粗级物料占多数。中等可碎性矿石的粒级曲线近似直线，这表明各种粒级所占的产率大致一致。易碎性矿石的粒级曲线呈凹形，这表明矿石中的中等粒度的物料占多数。 为了真实且直观地反映破碎机的破碎效果，可用下式计算产品的等值粒度值Deq：式中 n-筛分物料时筛子的个数； di、ri-第i级物料的粒级平均直径及其质量百分数。1.2.3 矿石的破碎 机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分成若干小块。机械破碎矿石有以下几种方法：1）压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压应力达到其抗压强度限而破碎（图1-1a）。2）劈裂 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石沿压力作用线方向劈裂。劈裂的原因时由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限（图1-1b）。3）折断 用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断（图1-1c）。4）磨碎 矿石与运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切力达到其剪切强度限时，矿石即被粉碎（图1-1d）。5）冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而被破碎。由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但锤头磨损严重（图1-1e）。 实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的，一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。由于鄂式破碎机的破碎工作表面是两块相互交错布置的齿形衬板，因此破碎作业兼有前四种破碎形式。 矿石的破碎方法主要根据矿石的物理力学性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的。对坚硬矿石采用压碎，劈裂和折断的破碎方法为宜；对粘性矿石采用压碎和磨碎的破碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。鄂式破碎机可用于破碎各种性能的矿石，对于坚硬矿石有更高的破碎效果。图1-1 矿石的破碎和磨碎方法a）压碎 b）劈裂 c）折断 d）磨碎 e）冲击破碎1.2.4 破碎机的破碎比 衡量单台破手机的破碎效果还可用破碎比表示。破碎比即破碎前原料粒度与破碎后产品粒度之比。它表示破碎物料经破碎后减小的程度。破碎比有如下几种计算方法：（1） 破碎比用破碎前物料最大平均直径与破碎后产品最大平均直径之比计算： 物料平均直径是指物料长、宽、厚的平均值。（2） 用表示破碎比，即破碎机给料口有效宽度和公称排料口尺寸之比：式中 B-破碎机的给料口宽度（mm）； b-破碎机的开边制公称的最大给料粒度与公称排料口宽度之比表示； （3） 用破碎前后各种力度混合物料的等值粒度之比来计算破碎比。 以上各种破碎比的计算公式根据不同的要求进行选择计算。即表示破手机的破碎效果又能表示处理矿物的咬入能力；表示该台破碎机的公称破碎比；能够科学地真实地反映该破碎机的破碎效果。1.3 鄂式破碎机及其分类1.3.1 破碎机的分类A 按破碎机粒度分类 1）粗碎破碎机 一般使1500500mm的物料破碎到350100mm。 2）中碎破碎机 使350100mm的物料破碎到14040mm。 3）细碎破碎机 使10040mm的物料破碎到3010mm。B 按破碎机结构和工作原理分类 1）鄂式破碎机 其工作部分由固定鄂板和活动鄂板组成。当活动鄂板周期性地靠近固定鄂板时，借助压碎作用将装于期间的物料破碎；远离固定鄂板时物料靠自重向下移动，直至从排料口排出（图1-2a）。2）旋回和圆锥破碎机 其工作部分由内腔为锥形的固定外锥和可运动的内锥体组成。内锥体以一定的偏心半径绕外锥中心线作偏心运动，不断改变内外圆锥间的空间形状，使矿石在两锥体间受到压碎和折断作用而破碎（图1-2b）。3）辊式破碎机 矿石在两个平行且相反转动的圆柱形辊子中受到压碎（光辊）或受压碎和劈裂作用（齿辊）而破碎。当两辊的转速不同时，还有磨碎作用（图1-2c）。4）冲击式破碎机-锤式破碎机和反击式破碎机 利用装于其上的高速旋转的锤子的冲击作用和矿石本身高速冲击固定衬板而使矿石破碎（图1-2d）。 破碎机的型式是根据所采用的选矿工艺流程、矿石的物理力学性能、破碎比及影响矿石可碎性的其它一些因素进行选择的。图1-2 破碎机和磨矿的主要型式a)鄂式破碎机 b）旋回破碎机和圆锥破碎 c）辊式破碎机 d）锤式破碎机1.3.2 鄂式破碎机的分类鄂式破碎机的规格是以给料口宽度B和长度L的大小来表示。例如，简摆鄂式破碎机（PEJ）给料口宽为1200mm，长为1500mm，则表示为PEJ12001500破碎机，复摆鄂式破碎机给料口宽为250mm，长为400mm，则表示PEF250400破碎机。1）按运动形式分类鄂式破碎机按运动形式分为两种基本形式简摆鄂式破碎机和复摆鄂式破碎机。 简摆鄂式破碎机是因为动腭绕机架伤的固定支座做简单的圆弧摆动而得名。复摆鄂式破碎机是因为其动腭在其它机件带动下作复杂的一般平面运动而得名，因此动腭上点的轨迹一般为封闭曲线。2）按规格大小分类 按规格大小可把鄂式破碎机分为大型、中型、小型三类。 进料口宽度大于600mm者称为大型；进料口宽度为300600mm者称为中型；小于300mm者称为小型。1.3.3 鄂式破碎机的动鄂轨迹特性鄂式破碎机按运动形式分为两种基本型式-简摆鄂式破碎机和复摆鄂式破碎机。如图表示两种基本类型的鄂式破碎机的动鄂轨迹。 由图1-3可见，简摆鄂式破碎机动鄂上点的轨迹为绕动鄂悬挂点转动的圆弧，其弧长沿进料口到排料口逐渐增大。复摆鄂式破碎机动鄂上的点一般作平面运动，其轨迹为封闭曲线，进料口处轨迹呈椭圆形，愈靠近排料口其轨迹形状愈扁直。沿水平方向与垂直方向量取轨迹的位移s和h，则s称为动鄂水平行程，h称为动鄂垂直行程，其比值称为动鄂的行程特性值。 动鄂上各点行程及特性值决定了破碎机性能的优劣。水平行程可以产生破碎物料所必须的压缩量，由于物料在破碎时，其块度越大，所需的压缩量也越大，因此水平行程应从进料口到排料口逐渐减小。 由于排料口处的物料按自由落体排下的，所以排料口处水平行程的大小，还应考虑到排料层物料下落时所需的排料高度。动鄂的垂直行程使得动、定鄂间产生垂直方向的相对运动，以对物料进行磨搓，同时也可以促进物料向下排料，但磨搓作用使得动、定鄂板磨损而降低衬板的使用寿命。因此可用行程特性值衡量破碎机轨迹值性能值优劣。图1-3 鄂式破碎机动鄂轨迹a）简摆鄂式破碎机 b）复摆鄂式破碎机由于排料口处的物料按自由落体排下的，所以排料口处水平行程的大小，还应考虑到排料层物料下落时所需的排料高度。动鄂的垂直行程使得动、定鄂间产生垂直方向的相对运动，以对物料进行磨搓，同时也可以促进物料向下排料，但磨搓作用使得动、定鄂板磨损而降低衬板的使用寿命。因此可用行程特性值衡量破碎机轨迹值性能值优劣。表1-4给出了两种基本型式的破碎机，在相同排料口水平行程s条件下进、排料口处动鄂的轨迹性能参数，小于下部水平行程，且垂直行程均很小，其特性值m=0.3。复摆鄂式破碎机上部水平行程，且垂直行程很大，其特性值m=2.53.0。表1-4 两种基本鄂式破碎机动鄂轨迹性能比较简摆鄂式破碎机复摆鄂式破碎机进料口垂直行程0.15s2.5s水平行程0.5s1.5s特性值0.31.67排料口垂直行程0.3s3s水平行程ss特性值0.33 与简摆鄂式破碎机相比，因为复摆鄂式破碎机上下水平行程分布较合理，且有较大的垂直行程，有利于破碎腔内的物料下移，因此生产能力高于简摆鄂式破碎百分之三十。1.4鄂式破碎机的现状和发展1.4.1 鄂式破碎机的现状鄂式破碎机是由美国人布雷克发明的。自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，其结构得到不断地完善。由于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。为了改善鄂式破碎机性能和提高工作效率，国内外曾研制过各种异型鄂式破碎机。 早年，美国、英国、德国相继生产了Kun-ken简摆鄂式破碎机。该机特点是动鄂悬挂高度很高并且前倾。连杆下行为工作行程、主轴承为半圆滑动鄂轴承。 国外制造过一种肘板向上放置的鄂式破碎机。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鄂运动特性，提高破碎机性能。在国内该机有叫负支承、上斜式、上推式和上置式破碎机。 美国鹰破碎机公司制造一种倾斜式鄂式破碎机，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。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鄂式破碎机。就近两年国外机械设备展览会上展出的鄂式破碎机来看，也都是传统鄂式破碎机，没有异型鄂式破碎机出现。 国内各厂家所制造的鄂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，改善国内鄂式破碎机落后的状况，全面提高鄂式破碎机技术水平，赶上世界先进水平，创造世界品牌的鄂式破碎机是当务之急。1.4.2 鄂式破碎机的发展19世纪 40年代,北美的采金热潮对鄂式破碎机发展有重大的促进作用。19世纪中叶,多种类型的鄂式破碎机被研制出来,并获得了广泛的应用。上个世纪末,全世界已有70多种不同结构的鄂式破碎机取得了专利权。 1858年,埃里.布雷克(El.Blake)取得了制造双肘板鄂式破碎机的专利权。现在最常用的鄂式破碎机是布雷克的鄂式破碎机和更近代制造的单肘板鄂式破碎机。鄂式破碎机最大的弱点之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。 20 世纪 80年代中期,国外一些厂家已能生产各种大型鄂式破碎机,例如美Fuller Traylor公司生产的重型鄂式破碎机,规格为1676mm 2134mm,生产能力达 1200t/h;德国PWH公司生产的最大双肘板鄂式破碎机的给料口为2600mm 1800mm,生产能力可达2000t/h;英国 Babbitless公司生产的 BCS系列鄂式破碎机,其生产能力可达 6000t/h。20 世纪 80年代以来,我国鄂式破碎机的研制工作与改进工作取得了一定的成果。北京矿冶研究总院的破碎机专家王宏勋教授和他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念,开发出 GXPE 系列深腔鄂式破碎机,当时在国内引起了一定程度的轰动。 该机与同种规格的破碎机相比,在相同工况条件下,处理能力可提高 20%30% ,齿板寿命可提高12 倍。该机采用负支撑零悬挂,具有双曲面腔型。 第二代 GXPE250400破碎机在第一代的基础上进行了全面改进,增大了破碎比,降低了产品粒度，最大给料粒度为220mm,生产能力为 516t/h ,排料口调整范围为1040mm ,给料抗压强度小于 300MPa。PEY4060液压保险鄂式破碎机,以液压缸为过载保护装置,正支撑、正悬挂、深破碎腔。该机最大给料粒度为340mm, 排料口调整范围为 30100mm ,生产能力为1040t/h 。多灵沃森机械有限公司的戌吉华高级工程师集多年实践经验,设计了目前国内最大的1200 1500复摆鄂式破碎机。2. 鄂式破碎机的工作原理及结构2.1鄂式破碎机的工作原理2.1.1 简摆鄂式破碎机工作原理动鄂悬挂在心轴上，可作左右摆动，偏心轴旋转时，连杆做上下往复运动。带动两块推力板也做往复运动，从而推动动鄂做左右往复运动，实现破碎和卸料。此种破碎机采用曲柄双连杆机构，虽然动鄂上受有很大的破碎反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，所以工业上多制成大型机和中型机，用来破碎坚硬的物料。此外，这种破碎机工作时，动鄂上每点的运动轨迹都是以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等于该点至轴心的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破碎效率较低，其破碎比i一般为3-6，由于运动轨迹简单，故称简单摆动鄂式破碎机。优点：结构紧凑简单，偏心轴等传动件受力较小；由于动鄂垂直位移较小，加工时物料较少有过度破碎的现象，动鄂鄂板的磨损较小。 图2-1 简摆鄂式破碎机2.1.2 复摆鄂式破碎机工作原理动鄂上端直接悬挂在偏心轴上，作为曲柄连杆机构的连杆，由偏心轴的偏心直接驱动，动鄂的下端铰连着推力板支撑到机架的后壁上。当偏心轴旋转时，动鄂上各点的运动轨迹是由悬挂点的圆周线(半径等于偏心距)，逐渐向下变成椭圆形，越向下部，椭圆形越偏，直到下部与推力板连接点轨迹为圆弧线。由于这种机械中动鄂上各点的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动式鄂式破碎机。图2-2和2-3为复摆鄂式破碎机结构示意图和运动简图。图22 复摆鄂式破碎机结构示意图图23 复摆鄂式破碎机机构运动简图 复摆式鄂式破碎机与简摆式相比较，其优点是：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，减少了像简摆式产品中那样的片状成分，产品质量较好。 介于复摆鄂式破碎机的优点，在本设计中将鄂式破碎机设计为复摆型。2.2 鄂式破碎机的结构2.2.1 两种破碎机的结构对比 简摆鄂式破碎机和复摆鄂式破碎机，这两种类型的破碎机在工程中得到了广泛的应用。两者的结构及性能各有下列优缺点。1）由于复摆鄂式破碎机将简摆鄂式破碎机的连杆于动腭合而为一且只有一个肘板，所以其结构更加简单。具有结构简单、运动可靠、重量轻等优点。2)简摆鄂式破碎机实质上是一个增力六杆机构。特别是当前后推力板间的夹角趋于180时，可以产生很大的破碎力。因此，在大型破碎机中一般采用这种结构，这是复摆鄂式破碎机所不具备的优点。3）复摆鄂式破碎机动腭上各点的轨迹分布（图4-3）较合理，其水平行程沿动腭腭板面由下至上逐渐加大，正好满足破碎大块物料需加大压缩量的要求，且排料时动腭下断点向下运动，促进排料以利提高生产能力。简摆鄂式破碎机动腭腭板各点的轨迹分布正好与复摆鄂式破碎机相反。4）复摆鄂式破碎机的动腭垂直行程大，加剧齿板与物料间的磨搓作用，这样不但加快了破碎板的磨损，降低其使用寿命，使产品出现粉料，粒度更不均匀，而且使非生产性的能量消耗增加。图4-3 复摆鄂式破碎机动鄂行程示意图2.2.2 主要零部件的结构分析 复摆鄂式破碎机主要是由机架、动鄂、偏心轴、轴承、飞轮、槽轮、肘板、调整部件、拉紧部件、润滑部件等组成，如下图24所示。图2-4 复摆鄂式破碎机结构图（1）动鄂 动鄂是支承齿板且直接参与破碎矿石的部件，要求有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用。动鄂一般采用铸造结构，为减轻重量，国外也采用焊接结构。由于其结构复杂，因此对焊接工艺的要求较高。按结构特点，可把动鄂分成箱型结构与非箱型加筋结构（按其横截面形状又可分为“”型和反“”型两种）。对于型号较小的复摆鄂式破碎机，其动鄂一般做成非箱型加筋结构，以便有效地减轻动鄂的重量。本设计采用“”型动鄂，ZG35材料铸成。（2）齿板 齿板（也叫衬板），是破碎机中直接与矿石接触的零件，它对破碎机的生产率、比能耗、产品粒度组成和粒形以及破碎力等都有影响。 齿板承受很大的冲击挤压力，因此磨损得非常厉害。为了延长它的使用寿命，可从两方面来研究：一是从材质上找到高耐磨性能材料；二是合理确定齿板的结构形状和几何尺寸。目前齿板一般采用ZGMn13-4，其特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成既硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原有的韧性。齿板横断面结构形状有平滑表面和齿形表面两种，后者又分三角形和梯形表面（如图2-4所示）。图2-6 衬板齿形a三角形 b梯形 本设计中采用三角形齿板，材料为ZGMn13-4。（3）肘板（推力板） 破碎机的肘板是结构最简单的零部件，但其作用却非常大。通常有三个作用:一是传递动力，其传递的动力有时甚至比破碎力还大；二是起保险作用，当破碎腔落入非破碎物料（如钎杆、折断的铲齿）时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其它零件不发生破坏；三是调整排料口大小。 肘板按结构组成分为组装式和整体式两种；按肘头与肘垫（或称肘板衬垫）的连接型式，可分滚动型与滑动型两种（如图2-5）。滚动型结构其传动效率高，磨损减小，同时在机器运转过程中，动鄂的摆动角很小，使得肘板两端支承的肘垫表面的平行度误差也很小，因此肘板的传力方向与肘垫垂直方向的夹角很小，肘板与其肘垫之间可以保持纯滚动。 为提高传动效率，减少磨损，延长其使用寿命，本设计中采用滚动型肘板，肘板垫材料为ZG310-570。图2-7 肘头与肘垫形式a）滚动型 b）滑动型（4）调整装置 调整装置是用来调整破碎机排料口大小用。随着衬板的不断磨损，排料口尺寸也不断地变大，产品粒度也随之变粗。为了保证产品粒度的要求，必须利用调整装置，定期地调整排料口尺寸。此外，当要求得到不同的产品粒度时，也需要调整排料口大小，现有鄂式破碎机的调整装置有多种多样，归纳起来有垫片调整装置、楔铁调整装置、液压调整装置以及衬板调整。 本设计中采用楔铁调整装置（如图2-8），其优点是能实现无极调整、调整方便、不必停车、结构简单和制作方便。缺点是它的外形尺寸和重量都比较大，使机器尺寸增大，调整很费劲。图2-8 立式楔铁调整装置（5）保险装置 当破碎机落入非破碎物时，为防止机器的重要零部件发生破坏，通常装有过载保护装置。保险装置有三种:液压连杆、液压摩擦离合器和肘板。液压保险装置由于必须有专用的液压系统，且对液压元件和零部件的液压密封部位有较高的要求，故一般都用于大型的简摆鄂式破碎机。中小型复摆鄂式破碎机都以肘板为保险件。 设计肘板时除应正确确定由破碎力引起的肘板压力，以便设计出超载破坏的肘板面积外，在结构设计时，应使其具有较高的超载破坏敏感度。 本设计采用变截面结构（如图2-9a），材料为HT150。图2-9 肘板结构a）变截面结构 b）弧形结构 c）S型结构鄂式破碎机是一种间歇工作的机器，工作行程破碎物料而空行程只是克服机构中的有害阻力，因而造成机器转动速度的波动和电动机的负荷不均匀为了使破碎机工作平稳，转速波动小，电动机负荷均匀，在偏心轴上装有飞轮。飞轮常以铸铁或铸钢制造，小型机的飞轮常制成整体式。破碎机有双飞轮也有单飞轮，前者用得较普遍。 本设计中，飞轮采用灰口铸铁HT300。（7）机架结构 破碎机机架（图2-10）是整个破碎机零部件的安装基础。它在工作中承受很大的冲击载荷，其重量占整机重量很大比例（对铸造机架为50左右，对焊接架为30左右），机架的刚度和强度，对整机性能和主要零部件寿命均有很大的影响，因此，对破碎机机架的要求是：结构简单易制造，重量轻，且要求有足够的强度和刚度。破碎机机架按结构分，有整体机架和组合机架；按制造工艺分，有铸造机架和焊接机架（图2-11）。图2-10 机架的几何模型图2-11某焊接机架 本设计采用整体铸造机架（图2-12），虽然制造困难，但具有较好的刚性，除用ZG270-500材料外，对小型破碎机破碎硬度较小的物料时，也可用优质铸铁和球磨铸铁。设计时，在保证正常工作条件下，应力求减轻重量。制造时要求偏心轴轴承中心镗孔，与动鄂心轴轴承的中心孔有一定的平行度。图2-12 整体铸造机架（8）密封及润滑系统 密封的功能是阻止泄露，造成泄露的原因主要有两方面：一是密封面上有间隙；二是密封两侧有压力差。消除或减小其中因素都可以阻止或减小泄露，但就一般设备而言，减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将结合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做工元件对泄露物质造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡。 密封结构种类繁多，所采用密封机理也各不相同。因而对于任何具体应用，都必须进行细致的衡量，然后做出选择。偏心轴轴承通常采用集中循环润滑；心轴和推力板的支承面一般采用润滑脂通过手动油枪给油；动鄂的摆角很小，使心轴与轴瓦之间润滑困难常在轴瓦底部开若干轴向油沟中间开一环向油槽使之连通，再用油泵强制注人干黄油进行润滑。3 .鄂式破碎机的结构参数和工作参数的选择和计算 为了保证鄂式破碎机运动的可靠性和经济性，在设计时必须正确地确定它的结构参数和工作参数，并以此作为计算零部件的基础。3.1 结构参数的选择和计算3.1.1 给矿口与排矿口的尺寸1）给料口宽度BB=（1.11.25）Dmax式中 Dmax最大给料粒度。 由于Dmax=125mm，故给矿口宽度B的取值范围为137.5156.25，在本设计中选取B=150mm。2）出矿口长度L 我国生产的鄂式破碎机，给矿口长度L为宽度B的1.251.7倍。对于大型破碎机，取L=（1.251.5）B，中小型破碎机则取L=（1.51.7）B。 由于B=150mm，故给矿口长度L的取值范围为225255，介于我国常见的鄂式破碎机型号，在本设计中选取L=250mm。3）排矿口最小宽度 排矿口的最小宽度可按下式选定： 对于简摆鄂式破碎机：对于复摆鄂式破碎机：由于B=150mm，故排矿口最小宽度取值范围为15.0021.429，取=20mm。3.1.2 啮角 破碎机的动鄂与固定鄂板之间的夹角称为钳角。当破碎物料时，必须使物料既不向上滑动，也不从破碎机给矿口中跳出来。这就要求矿石和鄂板工作面之间产生足够的摩擦力，以阻止矿块破碎时被挤出去。 正确的选择鄂式破碎机钳角对于提高破碎机的破碎效率具有很大意义，减小钳角可以使破碎机的生产能力增加，但会引起破碎比的减小。近年来，采用一种曲面破碎齿板，它在保持破碎比不变的条件下，啮角将大大减小，而破碎机的生产能力可以提高，且破碎齿板磨损减轻，功率消耗有所下降。在实际生产中，对于复摆鄂式破碎机来说，钳角的范围为2024，本设计将钳角选定为20。3.1.3 动腭的摆动行程s与偏心轴的偏心距e1）动腭的摆动行程s的确定 动鄂摆动行程s是破碎机最重要的结构参数，在理论上，动鄂的摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来决定。然而，由于破碎板的变形，及其与机架间存在的间隙等因素的影响，实际选取的动鄂摆动行程远大于理论上求出的数值。 复摆鄂式破碎机的动鄂摆动行程受到排矿口宽度的限制。因为，如果动鄂下部的摆动行程大于排矿口最小宽度的0.30.4倍，将引起物料在破碎腔下部的过压实现象，容易造成排矿口的堵塞，使负荷急剧增大，所以动鄂下部的摆动行程不得大于排矿口宽度的0.30.4倍，本设计中s=8mm。2）偏心轴的偏心距r的确定 动腭的摆动行程确定以后，偏心轴的偏心距r可以根据初步确定的构件尺寸利用画机构图的方法确定。通常，对于复摆鄂式破碎机，s=（22.2）r。 由于s=8mm，故偏心距e的取值范围为3.634，根据设计需要，取r=3.8mm。3.1.4 主要构件尺寸的确定1）破碎腔高度H 在钳角一定的情况下，破碎腔的高度由所需求的破碎比而定，通常破碎腔的高度H=（2.252.5）B，即H=337.5375mm，在本设计中选取H=350mm。2）悬挂高度h 为了保证在破碎腔上部产生足够的破碎力来破碎大块矿石，因而在给矿口处，动鄂必须有一定的摆动行程，为此，动鄂的轴承中心距给矿口平面的高度：对于复摆鄂式破碎机，h0.1L。式中，L为动鄂长度。本设计中，取L=20mm。3）偏心距r对连杆长度l的比值 在曲柄连杆机构中，当曲柄做等速回转时，摇杆来回摆动的速度不同，具有急回运动的特征。连杆越短，即 值越大，则这种不对称现象就越明显。曲柄的转数是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间而定，因此，连杆不宜过短。通常，对于中小型鄂式破碎机， =，l=（0.850.9）L。式中L为动鄂长度。已知r=3.8mm，现取 =，则连杆长度l=323mm，动鄂长度L=274.55290.7mm。本设计中，取l=323mm，L=285mm。4）推力板长度K 当动鄂摆动行程s和偏心距r确定以后，在选取推力板长度时，对于鄂式破碎机，当曲柄偏心位置为最高时，两个推力板的内断点略低于两个外端点的连线，即使推力板和连杆的夹角近于90度。推力板长度与偏心距有下列关系：本设计中，取推力板长度K=80mm。5）传动角从机构学的角度看，传动角是指四杆机构中，连杆轴线与摇杆（即肘板）轴线间所夹的锐角，并且传动角愈接近90，传力性能愈好。对于破碎机而言，传动角的选取除考虑传力性能外，还必须考虑到加大传动角，不但增大垂直行程，而且使水平行程值降低。因此传动角不宜过大，建议取45- 55。在本设计中取=50。6）破碎腔的形状 破碎腔是由动、定鄂齿板及机架侧壁组成的空间。其腔型是由给、排料口尺寸（已标准化），破碎腔啮角，动、定鄂齿板布置方式，衬板纵向剖面形状及齿板的齿形等确定的。破碎腔的腔型直接影响破碎机主要经济技术指标，如生产率、比能耗、产品粒度组成、粒形和衬板使用寿命等。图3-1表示曲线形破碎腔，它是将动鄂衬板改为曲线形，曲线是按破碎腔的齿角从上到下逐渐减小的原则而设计的。在曲线型破碎腔中，各连续的水平面间形成的梯形面积的体积，从破碎腔的中部往下时逐渐增加的，因而矿石间的空隙增大，有利于排矿。由于堵塞点上移，故在排矿口附近不易发生堵塞现象。为了改善排矿口处生产率小，提高破碎机生产率，本设计中采用曲线形破碎腔（图3-1所示）。图3-1鄂式破碎机的破碎腔 3.2 工作参数的选择与计算3.2.1 动鄂的摆动次数（偏心轴的转数） 选择动鄂的摆动次数时，不仅要使机器的生产率高，而且还要使机器的功率消耗少。但是目前用理论方法确定动鄂的摆动次数时，只考虑了生产率高这个因素，而对其它影响因素则忽略不计。 为了简化计算，假定动鄂作平移运动，即忽略了动鄂在摆动过程中啮角变化的影响，其次，不考虑矿石与衬板间的磨檫力对排矿的影响，破碎产品在重力作用下自由下落。 理论上求得使破碎机获得最高生产率的偏心轴转速n应是： (r/min) 实际上，由于动鄂空行程初期，物料仍处于压紧状态而不掉落，因此，转速应取低些，一般是上式计算值的0.7，即 (r/min)式中：啮角，=20； s动鄂行程，s=8mm；则 r/min3.2.2 生产率鄂式破碎机的生产率常采用下列经验公式计算： (m3/h) ( t/h)式中：破碎机转速，取=317.02 r/min；给矿口宽度，取=0.15 m；动鄂行程，取s=12 mm； e排矿口宽度，e=25 mm；啮角，=20；矿口松散比重，取=1.6 t/m3；则 m3/h t/h 由此可知，参数2.68在要求范围之内，符合生产要求。3.2.3 电动机功率 在鄂式破碎机的破碎过程中，其功率消耗与转数、规格尺寸、排矿口宽度、啮角大小以及被破碎矿石的物理机械性质和粒度性质有关。破碎机转数愈高，机器尺寸愈大，功率消耗愈大；破碎比愈大，功率消耗也愈大。但是，对功率消耗影响最大的还是矿石的物理机械性质。由于功率消耗与很多因素有关，现在尚无一个完整的理论公式能精确地计算出破碎机的功率消耗。目前，复摆鄂式破碎机的电动机功率一般采用下列公式计算： （Kw）式中：H固定鄂板的计算高度； r主轴的偏心距；其它符号同前，L、s的单位取米。则 Kw4 .鄂式破碎机主要零部件的设计与计算鄂式破碎机的主要零部件包括偏心轴、动鄂、推力板、飞轮等，本章涉及到各零部件设计和校核。4.1 破碎力4.1.1 最大破碎力 破碎机的破碎力是计算机器各个零件强度和刚度的原始数据。破碎力的大小与很多因素有关，因而确定破碎力的方法也很多，概括起来有以下几种方法：（1）理论计算法：根据破碎矿石所需的破碎功导出破碎力的计算公式，因而计算结果与实际相差较大，故在实践中应用很少。（2）功耗计算法：根据电动机的安装功率，结合破碎机的结构特点，导出破碎力的计算公式。（3）实验分析法：根据实验数据导出的公式来计算破碎力。 目前，国内是采用实验分析法来确定鄂式破碎机的破碎力。根据对复摆鄂式破碎机的固定鄂和动鄂的实际受力测定，在破碎机动鄂上所产生的破碎力系与矿块纵断面面积成正比。因此，作用在动鄂上的最大破碎力可以按下式计算：式中：物料抗压强度，取=300Mpa； L破碎腔有效长度，取L=250mm； H破碎腔有效高度取H=350mm； K物料填充系数，取K=0.27；则 N 当计算破碎机零件强度时，考虑冲击载荷的影响，应将增大50%，故破碎机的计算破碎力为： N4.1.2 最大破碎力的位置 根据对鄂式破碎机试验得知，最大破碎力作用在固定鄂板有效高度的中间。最大破碎力在动鄂板上的作用位置，按它在固定鄂板上的作用位置，用作图法来确定（图4-1）.图4-1 合力作用位置图 已知圆半径为r，啮角=20，给矿口宽度B=150mm，排矿口宽度b=20mm，结合以下数学关系： 可知，AB=171.25mm，即最大作用力的作用位置距A点171.25mm。4.2 各部件的受力分析 计算鄂式破碎机各个零件的强度和刚度以前，必须先求得作用在各个部件上的外力。计算破碎力是确定这些外力的原始数据。根据力利用图解法即可求得各个部件上的计算载荷。 机构运动简图受力分析，如下图所示：图4-2用图解法分析鄂式破碎机的受力由三角几何关系可得：4.3 主要零件的设计与强度计算鄂式破碎机的主要零件有：偏心轴、动鄂、推力板、动鄂的拉杆弹簧、轴承以及飞轮等。4.3.1 偏心轴1）偏心轴的设计本设计按扭转强度计算，并选取轴的材料为45号钢。V带的传动效率为0.920.97现取=0.95轴的输入功率为：P=Pca=0.95X7.7=7.3kw轴的输入转矩为：=210.3Nm初步确定轴的最小直径为：30.83mm考虑到轴上键槽会消弱轴的强度，若为单键，则应将上述计算值增大5%左右；若为双键，应将上述计算值增大10%左右。该设计轴为单键所以将上述计算的增大5%，则=32.4mm，在本设计中d=40mm。2）强度校核 鉴于皮带拉力、飞轮与皮带轮的重量相对破碎力在偏心轴的分力来说其值甚小，为了方便起见可略去不计，这样，偏心轴的受力、扭矩、弯矩及当量弯矩就可按照图4-2所示进行分析计算。（1）支承的反作用力；（2）弯矩；（3）扭矩（4）当量弯矩=其中，=0.6；（5）断面系数W （6）轴的计算应力图4-2 偏心轴的受力分析 其中，为对称循环应力时轴的许用弯曲应力，取=60MPa； 即，可得偏心轴的设计符合强度要求。偏心轴的结构尺寸见图纸。4.3.2 动鄂1）受力分析分析可知，动鄂受有三个作用力：物料对动鄂的反作用力，肘板的作用力和动鄂轴承反力。动鄂的受力分析如图4-3所示：图4-3 动鄂的受力分析由图可知，最大剪力为： N最大弯矩为：= KNm2) 动鄂危险截面的判定 由动鄂的结构及机构受力图可知，DD截面为最大破碎力作用点所在面，故该面需要进行校核。3）动鄂截面的几何参数（1）求截面形心位置: 由；可知，截面形心位置（2）求截面形心惯性矩截面形心惯量矩公式：式中 面积的质心至截面形心的距离；面积的质心至截面形心的距离；面积的质心至截面形心的距离； 则（3）校核DD截面强度 DD截面断面系数：； 则动鄂在DD截面弯曲应力： 由于 ，所以动鄂强度足够，满足安全要求。动鄂的结构尺寸见图纸。4.3.3 推力板（肘板） 推力板是鄂式破碎机中构造最简单、成本最低的零件。在标准结构中，一般都是用它作为保险零件，故计算时要降低其安全系数。推力板的材料为HT15-33，其许用压应力，其受力为。为了更好的起到保险作用，将其许用压应力提高30%，则（1+30%）=117Mpa 设计中为了减小推力板的断面，沿其宽度方向分布有两个通孔，其外形尺寸如图44所示：图4-4 推力板外形尺寸图 只要是实际的危险截面比理论的危险截面小，即可起到保险作用。计算危险截面的面积：本次设计中推力板实际的危险截面的面积为：所以，推力板的设计符合安全要求。4.3.4 飞轮1）飞轮重量的计算：鄂式破碎机是间断工作的机器，因而必然会引起阻力的变化，使其电动机的负荷不均，形成机械速率的波动。为了降低电动机的额定功率，且使机械的速率不致波动太大，故在偏心轴上装有飞轮。飞轮在空行程时储存能量，在工作行程时则放出能量，这样就可以使电动机的负荷均匀。经过理论推导，飞轮重量G的计算公式为：Kg；式中 ： g重力加速度，米/秒2； D飞轮的直径，米；飞轮的平均角速度，即偏心轴的角速度，；速度不均匀系数，对于大型鄂式破碎机，可取 对于中小型鄂式破碎机可取。 对于复摆鄂式破碎机，空转的时间和有载运转的时间可以近似地认为是相等的。偏心轴回转一周的时间秒，则秒。将上述各值代入，简化并整理后得：Kg已知： N=5.5 kw；=0.8； n=317.02 r/min； D=343 mm；则 计算飞轮的尺寸时，一般是先给定飞轮的直径（取皮带轮的直径），然后求飞轮的重量，飞轮的实际重量，约为理论重量G的1.21.3倍。故飞轮的实际重量为：即 =339.36432.64（kg）2） 飞轮的平衡； 因飞轮转速1000r/min。故只需对飞轮进行静平衡：外径与轮缘宽度之比：根据文献可知，满足平衡要求。飞轮的结构尺寸见图纸。4.3.5 轴承的选择与计算1）型号的选择 调心滚子轴承表面是以轴承中点为中心的球面，故能自动调心，允许内圈对外圈轴线偏移量23，并且具有较大的径向承载，适合低速重载的工作条件。 故在本设计中的偏心轴轴承和机架轴承均采用调心滚子轴承。2）轴承的校核（1）轴承当量负荷 根据实际测定，则轴承当量负荷其中，Fmax=354375N;(2) 寿命计算 额定使用寿命，根据使用情况，推荐其值小时，本设计中该值取小时。 经验表明，对鄂式破碎机所采用的调心滚子轴承来说，上述运转时间是很充余的，其所需轴承工作能力系数（计算额定动载荷）按下式计算： 查阅机械手册，选用型号为22318C/W33 GB/T288-94的调心滚子轴承，其基本额定动载荷：444.41(KN) 满足轴承寿命要求。其安装尺寸如下：4.3.6 拉紧弹簧的计算 拉紧弹簧是用来保证鄂式破碎机整个机构的紧密结合，并部分地平衡在动鄂与推力板工作时所产生的惯性力。设计弹簧时，必须合理地选择弹簧的刚度，若弹簧的刚度不足，则不能达到上述要求，如刚度过大，又会过多地引起非生产性能量的消耗。 计算弹簧时，首先必须确定在动鄂的摆动周期内弹簧的最大压缩力P0，为此，应该先确定动鄂对悬挂心轴的力矩和，即动鄂对悬挂心轴的惯性力矩及重力矩。1）动鄂对悬挂心轴的惯性力矩 （1）动鄂对于悬挂心轴的转动惯量J J可按公式进行计算,其中，则式中： J动鄂对于悬挂心轴的转动惯量；动鄂悬挂中心到动鄂下端的距离。（2）动鄂摆动时的角加速度 动鄂摆动时，其角加速度是一个变量。为了使计算简化，近似的把动鄂的摆动运动视为简谐运动。因此，动鄂摆动时的角加速度可近似地按下式计算：式中： 主轴的角速度，n为偏心轴转速；动鄂最下点的振幅，；S最下点的行程；在右死点时与垂直线间的夹角；动鄂悬挂中心到动鄂下端的距离。 将、代入，得（3)惯性力矩的计算动鄂对悬挂心轴的惯性力矩可由下式确定式中： J于悬挂心轴的转动惯量，;摆动时的角加速度,; 则有动鄂对悬挂心轴的重力矩 动鄂摆动到左死点时，由动鄂自重G而产生的重力矩为： 式中： 动鄂重心的垂线与悬挂心轴的垂线之间的距离，m；则 2）动鄂对悬挂心轴的力矩和 式中负号表示重力矩的方向与动鄂的惯性力矩方向相反。所以，当动鄂摆到左死点时，动鄂对悬挂心轴的力矩和为：3) 弹簧的最大压缩力由弹簧的最大压缩力公式可知：4）弹簧的设计（1）根据工作条件选取材料和许用应力鄂式破碎机工作时，受到剧烈震动，甚至是出现瞬时过载现象，因此，所选弹簧应能够承受较大载荷，故选取60Si2Mn类弹簧。查表得，=640MPa。（2）选取弹簧钢丝直径 现选取旋绕比C=6，中径D=10，可知，弹簧钢丝直径d=6mm。（3）选取弹簧圈数n 为了满足弹簧的需求，选取弹簧圈数n=11.5。（4）计算最大压缩变形量和最小压缩变形量 对于压缩的拉紧弹簧则有：由已知条件可知，其中：（5）计算弹簧刚度由已知条件可得，弹簧刚度（6）弹簧初拉力（7）弹簧初应力 参考文献可知，当C=1.25时，初拉力的推荐值为65-150MPa，故此应力值合适。（8）极限工作应力取，则 （9）极限工作载荷由此可知，弹簧的刚度满足工作要求。其主要参数如下： 内径 外径 中径 节距 长度 L=230mm拉紧弹簧的结构尺寸见图纸。5. 鄂式破碎机主要辅助部件的选择与计算鄂式破碎机的主要辅助部件包括电动机、V带等，其是破碎机的动力源和动力传递装置，是保证机器正常运转的重要基础。5.1 电动机的选择与确定5.1.1 转速的确定通常带传动的传动比=25,现取=3，则电动机转速960r/min5.1.2 电动机的选取根据已知的电动机功率,转速及其工作环境.为了安全选择,电动机的功率提高1.11.25倍，即 KW在本设计中选取P=5.5kw结合生产实际要求，由文献4可知，PE150250鄂式破碎机的电动机型号为：Y132S-4(三相异步电动机)，其基本参数如下：基本参数型号Y132S-4功率（Kw）5.5电流（A）11.6转速（r/min）1440效率（%）85.5功率因素0.84额定转矩（Nm）2.2额定电流（A）7.0最大转矩（Nm）2.2重量(Kg)725.2 带传动的选择5.2.1 概述带传动是一种常用的机械传动装置。他是由主动带轮，从动带轮和环行挠性件组成。根据工作原理的不同，带的传动分为摩擦型和啮合型两大类。摩擦型带传动是利用带和带轮接触面间的摩擦力来进行传动的，应用广泛。这类传动按带的截面形状的不同可分为平带传动，V带传动，多楔带传动，圆带传动等。 本设计中，破碎机采用V带传动。5.2.2 确定计算功率计算功率是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的式中 计算功率，Kw；P所需传递的额定功率，Kw；Ka工作状况系数(由于鄂式破碎机载荷变动很大，每天工作1016h，故取Ka=1.4)；5.2.3 选择V带带型破碎机在工作时，所受载荷变化很大，有冲击载荷和脉动循环；并且使其皮带轮的飞轮的传动较大。两传动轴间距离要求甚远。其工作环境恶劣。对传动系数折磨损较大，所以在本设计中选用带传动方式。其优点是：传动带具有弹性，能对破碎机工作是产生的冲击进行一定程度的吸收，使传动平稳，保护电机；皮带可以在皮带轮上打滑，具备一定的过载保护能力。可造于中心距较大的传动。结构简单，造价低廉，更换方便，并且安装精度要求不高，适合采矿作业。根据计算功率和电动机的小带轮转速n1=994.5r/min，参考文献5，选取A型V带。5.2.4 确定带轮的基准直径1）初选小带轮的基准直径初选小带轮的基准直径dd1,为了提高V带的寿命，宜选取较大的直径；d1过大，会导致传动尺寸增大。 参考文献5，选取小带轮的基准直径=118mm。2）验算带速V带的速度 由于 5m/sV30m/s，故带速合适。3）计算大带轮的基准直径大带轮基准直径参考文献5，查表，圆整为355mm。5.2.5 确定V带中心距a和基准长度Ld1）根据式 初选中心距可知331.1a946，取a=639mm。2）计算所需的基准长度。取Ld=2000mm。3) 实际中心距由式可知，a=596mm；由中心距变化范围公式可知，中心距变化范围为566656mm。5.2.6 验算小带轮包角 由于小带轮的包角小于大带轮的包角，且小带轮上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能发生在小带轮上。为了提高带传动的工作能力，应使小带轮的包角大于90。即：5.2.7 确定带的根数z1）计算单根V带的额定功率Pr 由和，查表可得由公式，可得：其中，单根V带所能传递的功率；单根V带传递功率的增量；小带轮包角系数；小带轮长度系数；2)计算V带根数z由已知条件可得，取z=5。5.2.8 计算单根V带初拉力最小值 单根V带所需的最小初拉力为:5.2.9 计算压轴力 为了设计带轮轴的轴承，需要计算带传动作用在轴上的压轴力式中，为小带轮包角。5.2.10 V带轮的设计1) V带设计的要求 设计V带时应满足的要求：结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。2）带轮的材料 带轮的材料组要采用铸铁，常用材料的牌号HT150或HT200；转速较高时宜采用铸铁（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或铸塑。3）带轮的结构尺寸 铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：（1）实心式；（2）腹板式；（3）孔板式；（4）椭圆轮辐式。 带轮基准直径dd2.5d（d为轴的直径）时，可采用实心式；dd300mm时，可采用腹板式；dd300mm时，可采用轮辐式。查表得本设计小带轮采用实心式，大带轮采用四轮辐式。 图5-1 V带轮的结构查参考文献机械设计，其结构尺寸如下：表5-1 轮槽界面尺寸基准宽度（bd）基准线上槽深（hamin）基准下下槽深（hfmin）槽间距（e）11.02.758.7-11.0对称面至断面距离（f）最小轮缘厚度带轮宽（B）外径（da）6B=(z-1)e+2fda=dd+2ha其具体尺寸计算如下：基准直径： ；外 径： ；孔 径： ；圆 角： ，取；，取；轮 宽： B=95mm带轮的结构尺寸见图纸。6 .鄂式破碎机部分零部件和工作流程的改进鄂式破碎机零部件和工作流程的改进，不但节省了大量的备件费用,减少了维修工作量,改善了设备技术状况,保持了设备安全正常运转,提高了设备运转率，而且对能源的节约亦有重要的意义。6.1 偏心轴的改进6.1.1 改进前状况 改进前结构如图6-1所示，锥套 3装在偏心轴 2上，密封套 5靠螺纹与锥套联接，飞轮 6与皮带轮 1 压紧密封套，轴端压盖 7与轴端螺栓 8把该部零件紧固在偏心轴上。自从破碎机投产以来，多次出现锥套松动，偏心轴、锥套、飞轮磨损现象，我们通过分析认为，出现这种现象的原因主要有 2个： 一是密封套及锥套螺纹旋向设计不合理，皮带轮端及飞轮端密封套、锥套螺纹均为右旋。在运转中，偏心轴在飞轮端方向看是逆时针方向旋转，当偏心轴带动锥套逆时针方向转时，由于惯性力的作用，密封套有一个顺时针方向旋转的力矩,由于飞轮端与皮带轮端密封套螺纹均为右旋，所以两个密封套均有向皮带轮方向移动的倾向，皮带轮端的密封套向皮带轮方向移动时，会把皮带轮顶紧，并反过来把该端的锥套牢牢顶紧在偏心轴上，所以皮带轮端锥套没有出现过松动，而飞轮端密封套向皮带轮方向移动时，会离开飞轮端面，使锥套在偏心轴上失去顶紧力的作用而容易松动发生磨损。 二是锥套与偏心轴配合面间的接触面积不够，按设计，接触面积应占配合面积的 80%，才能形成足够的摩擦力以克服锥套的惯性力，我们以前在偏心轴零件装配时，没有掌握好方法，所以接触面积小于 80%,使锥套在偏心轴上产生松动，一旦松动，偏心轴外圆及锥套内孔同时磨损并导致飞轮端面磨损，使设备不能运转。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6.1.2 修复及改进措施1) 改变飞轮端密封套与锥套螺纹旋向 因为螺纹为右旋时，密封套向皮带轮端移动，皮带轮端的锥套不会松动，所以皮带轮端螺纹旋向不需要改变，把飞轮端密封套及锥套螺纹由右旋改为左旋以后，在偏心轴逆时针方向旋转时，由于惯性力的作用，密封套向飞轮方向移动而顶紧飞轮，反过来将飞轮端锥套牢固顶紧在偏心轴上，使锥套在偏心轴上不产生松动。2) 修复偏心轴与锥套配合面 增加接触面积，对磨损的偏心轴和锥套用电焊进行堆焊，在粗车和精车后，对配合面进行研磨，研磨的方法是：把修复好的锥套放到偏心轴配合面上进行，用400目的金刚砂做研磨介质，一次研磨 0.5h，把金刚砂清除干净，涂上油印进行校验，如不合格，用前述方法再研磨，直到符合要求为止.3)修复磨损的飞轮端面 1图6-2飞轮结构图1. 飞轮 2.短套 由于飞轮与密封套接触端面磨损100mm，所以在飞轮一边镶了一个 100mm 长的短套。如图6-2所示，以保持飞轮在偏心轴上的位置不变。6.1.3 改进效果通过上述几项改进，PE250150鄂式破碎机经过5 年使用,效果良好,偏心轴与锥套没有出现过松动,不但节省了大量的备件费用,减少了维修工作量,而且改善了设备技术状况,保持了设备安全正常运转,提高了设备运转率.6.2 破碎机出口扬尘的解决 破碎机出口扬尘非常严重，从破碎机出来的块状和粉末状物料直冲矿石输送皮带，部分物料飞溅或滚淌到地面上，地面堆积厚厚一层物料，部分粉状物料飞扬在空中，给生产带来了很大的不便。在该段流程中，物料由料仓入板式给料机，由板式给料机入破碎机，出破碎机直接人出口矿石皮带机。由于该破碎机生产能力非常大，出口料流也非常大，导致粉尘飞扬和溅落。 我们分析认为，造成以上现象的根本原因在于大料流的无缓冲倾泻所致。因此，对此进行了如下改进(图6-3):在破碎机出口与矿石皮带之间设置一个暂存料仓，暂存料仓接收尘器。在暂存料仓与皮带之间加一道溜子。再在溜子上设一料流控制阀。设置暂存仓是为了缓冲大流量物料的倾泻冲击;料流控制阀可稳定出口料流;暂存仓接收尘器可使部分细粉料在暂存仓提前被收尘处理，减少出口粉尘，同时也有利于提高皮带的使用寿命。 经过这样的改进，彻底解决了粉尘飞扬和物料溅落的间题，给车间的生产和管理带来了极大的方便。料 仓料流方向板式给料机破碎机 入收尘器暂存料仓入收尘器出口皮带机图6-3 出口扬尘改进图7.鄂式破碎机的使用与测试7.1 鄂式破碎机的安装与运转7.1.1 鄂式破碎机的安装鄂式破碎机一般是安装在混凝土地基上。地基要与厂房的地基隔开，以避免破碎机的振动传给厂房。地基的深度不应该小于安装地点的冻结深度，地基的面积应该按照安装地基处的土壤允许的压应力来决定。地基的重量应该是机器重量的3-5倍。一般是用140-150号水泥来浇注地基。下图7-1是本设计的鄂式破碎机的安装尺寸。 设计地基时，应该考虑产品运输带。更换肘板和修理调整装置等所占用的空间，同时也要留出安装埋头地基螺栓所用的通入口。破碎产品要经过与破碎机纵向轴线方向一致的地基排料槽排出，排料槽的斜度
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