毕业论文颚式破碎机的结构和电气部分设计

摘要颚式破碎机经过100多年的实践和不断改进，其结构已日益完善。它具有构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便等特点。所以，至今任然是粗碎和中碎作业中最重要和使用最广泛的一种破碎机械。它不但在建材工业，也在冶金、煤炭、化工等工矿企业中被广泛地采用着。颚式破碎机主要用来破碎应力不超过200Mpa的脆性物料。如铁矿石、金矿石、钼矿石、铜矿石、石灰石和白云石等。在建材工业中它主要用来破碎石灰石、水泥熟料、石膏、砂岩等。近年来，随着露天开采比重的增加和大型挖掘机、大型自卸汽车的采用，露天矿运往破碎车间的矿石粒度达1.5～2m。同时被采矿石的品位日益降低，要保持原有生产量就必须大大增加开采量和破碎量。因而就使破碎机朝着大型、高生产率的方向发展。目前，国外生产的简摆颚式破碎机的最大规格是2100mm×3000mm，复摆颚式破碎机的最大规格是1500mm×2000mm。关键词：粉碎，颚式破碎机，破碎。AbstractThestructureofjawtypecrusherhasbeenbeingperfectedthoughunceasingimprovementandthepracticeofprocesswithmorethan100years.Itischaracteristicwithsimplestructure,workingreliablly,producingeasily，maintenanceconvenientlyandsoon.Therefore,sofaritstillisakindofthemostimportantandextensivilyusedcrusherweapons，whichworkincrushingforroughpowderandmedium-sizedpowder.Itisextensivelyusednotonlyinbuildingmaterialindustry,alsointhemetallurgicalindustry，incoalindustry，inchemicalindustryandotherindustrialandminingenterprises.Jawtypecrusherismainlyusedincrushingthebrittlenessmaterialwhichstressdoesnotexceed200Mpa.AsIronore,goldenore,molybdenumore,copperore,limestone，andsoon.Inbuildingmaterialindustry,itismainlyusedincrushinglimestoneandcement,plaster,sandstoneetc..Inrecentyears,alongwiththeincreaseoftheproportionofopencastworking,adoptingoflargescaleexavatorandlargescaledumptruck,theoretransportedfromopen-casttobrokenworkshopwhichsizereach1.5～2m.Atthesametime,thegradeofminingstoneisreducedincreasingly,wemustincreaseminequantityandbrokenquantitygreatlyinordertomaintainoriginalproduction.Thusthecrusherisdevelopingtowardslarge-scale,thehighproductivitydirection.Now,Abroad,thebiggestspecificationsofletterpendulumjawtypecrusherofproductionis2100mm×3000mmandthejawtypecrusherofcompoundpendulumis1500mm×2000mm.Keyword:Crush,thejawtypebreaker,broken.目录TOC\o"1-2"\h\z\u前言 1第1章设计任务及要求 2§1.1设计条件 2§1.2设计内容 2§1.3设计关键 2§1.4设计要求 3第2章颚式破碎机参数的选择和计算 4§2.1颚式破碎机的结构及运转 4§2.2结构参数的选择与计算 4第3章主要零部件结构尺寸的计算与选择 10§3.1电动机功率的计算与选择 10§3.2皮带及带轮的设计 12§3.3初定偏心轴的直径及跨距 14§3.4轴承的选择及验算 15§3.5平键的选择及校核 17§3.6其他构件尺寸的确定 19第4章主要零部件的形状与结构 21§4.1破碎腔的形状 21§4.2动颚及齿板结构分析 22§4.3肘板（推力板） 24§4.4调整装置 26§4.5保险装置 27§4.6机架结构 28第5章电器启动与关闭 30结论 31参考文献 32致谢 33前言此次毕业设计的主要任务是对复摆式颚式破碎机的结构和参数的设计与计算。因此对颚式破碎机的主要构件尺寸参数以及使用和维修做了系统的设计和介绍。颚式破碎机属于矿山机械的选矿机械部分，它在国家重工业发展中占有举足轻重的作用！因此，如何使它具有更好的工作效率是许多年来无数工程师思考的问题。在这次设计中，我查阅了大量的参考材料，并不断求教于老师与现场技术工人，积累了一些颚式破碎机方面的知识，在此基础对颚式破碎机作了改进性的设计。颚式破碎机结构简单、安全可靠、在工程中广泛使用。各种不同型号的颚式破碎机虽经长期不断改进，但其工作原理和结构大同小异，而其工作性能的好坏却相差很大。颚式破碎机的技术性能主要取决于主参数的确定，机构尺寸参数，运动参数和动力参数的设计。在本次设计中，我根据自己掌握的知识以及和同学的讨论，主要对结构尺寸参数，腔形，以及其它部件作了计算。为了对颚式破碎机有一个更全面的认识，还介绍了颚式破碎机的运转，使用，维护，检修等方面的内容。为了清楚起见，在必要的地方配有插图。在设计的过程中，多次经由张老师的耐心指导和河南重工有限公司工程技术人员的热心帮助，在次表示深深的谢意!由于水平有限、时间仓促，设计说明书中一定有不少的缺点和错误，恳请老师和读者提出宝贵的意见，给予批评指正!2010年5月第1章设计任务及要求破碎是大块物料变成小块物料的过程，这个过程是用外力（人力、机械力、电力、化学能、原子能或其它方法等）施加于破碎的物料上，克服物料间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。破碎机广泛用于选矿、建筑材料、冶金、交通建设、城市建设和环保等工业中。在国民经济中占有重要的地位。§1.1设计条件1.对坚硬或中硬矿石进行中碎或细碎；2.最大进料粒度350mm；3.排料口调整范围40～110mm；4.处理能力14～18t/h；5.制造条件：一般机械制造条件，中小型工厂生产；6.批量条件：小批量；7.被破碎矿石的物理机械性能；抗压强度极限弹性模量E=51500～79000Mpa普氏硬度系数12～18§1.2设计内容1.设计方案的评价与决策；2.总体结构设计，成套图纸与设计说明书。§1.3设计关键1.选择合适的设计机构；2.形成最佳的设计方案；§1.4设计要求一、工作实效性1.能较好地破碎各种矿物与岩石，使之成为所要求的粒度；2.错误操作有保险装置。二、运转稳定性1.机械传动平稳、支承零件有足够的刚度、无明显振动；2.主要零件不易损坏；三、环境无害性1.尽量减少粉尘飞扬、周围粉尘量低于限定值；2.机架噪声低于标准规定的水平；3.尽量减少各种振动冲击。四、技术经济性1.结构简单，减轻自重，减少制造成本，系列化；2.采用较高效率的传动系统、减少运转费用；五、结构工艺性1.有皮带张紧装置；2.结构易于折装、运货。六、造型艺术性1.外观造型新颖；2.尺寸比例符合美观规律；七、设计规范性1.符合破碎机规定的国家标准；2.零部件标准化率不低于60%；3.技术参数符合优先数系。第2章颚式破碎机参数的选择和计算§2.1颚式破碎机的结构及运转电动机通过小带轮及三角带，将运动传给大带轮，从而带动偏心轴转动。动颚上部内孔两端的双列向心球面滚子轴承支撑在偏心轴上，偏心周外侧轴颈支座主轴承，主轴承外圈与机架上的镗孔相配合，并用螺栓固定在机架上，在偏心轴两外部分分别装有大带轮和飞轮，以调整破碎机工作时主轴的运转速度的波动。动颚的下部由推力板支撑，退力板的另一端支撑在与机架的后壁相连的楔铁调整机构上，可在由机架侧壁上两凸台构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时，只要调整在楔铁上的螺栓，使楔铁上下滑动，带轮调整座在滑道中前后移动即可完成，有的机构上采用组合调整片来调整。§2.2结构参数的选择与计算为了保证颚式破碎机运动的可靠性和经济性，在设计时必须正确的确定它的结构参数和工作参数，并以此作为计算零件强度的基础。§2.2.1由于给定最大排料粒度：对于小型破碎机的给矿口宽度B：取对于中小型破碎机的矿口长度L：为了获得较高的生产率，L的值可取的大些，取。排矿口的最小宽度e：对于复摆式颚式破碎机，取通常破碎机以主要尺寸即给矿口尺寸而定型号，因此，设计型号为：PEF—4OOX600§2.2.破碎机的动颚与固定颚之间的夹角称之为钳角。当物料破碎时，必须使物料块既不向上滑动，也不会从给矿口中跳出来。为此，钳角应该保证物料块与颚板工作表间产生足够的摩擦力以阻止物料被挤出去。为了确定角，应当分析当物料被颚板挤压时作用在石块上的力的情况。图2－1物料块受力分析假设物料的形状为球形，当颚板压紧物料时，作用在物块上的力如图2－1所示。和为颚板作用在物块上的压碎力，其方向垂直与颚板表面。由于压碎力所引起的摩擦力和是平行于颚板表面的，是颚板与物料之间的摩擦系数，破碎物料时的平衡条件为：水平分力的总和等于零：联解以上两式可得：令表示摩擦角，则故，即由上式可知，为了使颚式破碎机正常的进行破碎工作，钳角应初选。该小于摩擦角的2倍。不然矿石就会向上跳出，而不被压碎。一般情况下，颚板与物料见的摩擦系数（或）因此，在生产实际中，颚式破碎机的钳角多取为范围内，对于复杂摆动颚式破碎机，钳角不应大于；简单摆动颚式破碎机不应大于。§2.2.3动颚摆动行程s是破碎机最重要的结构参数。在理论上，动颚摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来确定。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，实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。由于物料在破碎腔由上向下逐渐变小，所以只要动颚上部摆动行程能够满足破碎物料需要的压缩量就可以。根据实验，破碎腔的上部摆动行程，应大于。对于复杂摆动颚式破碎机的动颚摆动行程受到排矿口宽度的限制。因为动颚下部的行程增加大于排矿口最小宽度的0.3～0.4倍，将引起物料在破碎腔下部的过压现象。容易造成排矿口的堵塞，使负荷急剧增大，所以动颚下部的动颚摆动行程不得大于排矿口宽度的0.3～0.4倍。实际上，动颚摆动行程是经验数据决定的。通常对于大型颚式破碎机：s=25～45mm；中小型破碎机：s=12～20mm。动颚的动行程确定好以后，偏心轴的偏心距r可以根据初步拟定的机构尺寸利用画机构图的方法来确定。通常，对于复杂摆动式颚式破碎机：；对于简单式颚式破碎机：。根据实验，破碎机上部摆动行程应大于。实际上对于中小型破碎机：s=12～20mm，取对于复杂摆动颚式破碎机：，取§2.2.4对于颚式破碎机，动颚的摆动次数由偏心轴的转数决定。在一定的范围内，偏心轴转数增加，破碎机的生产能力相应的增加。但是，当动颚摆动超过一定的限度撕，再增加转速，生产能力增加的十分缓慢，有时甚至还下降。而其功耗却迅速上升，由于过高的偏心轴转数使破碎好的物料来不及由卸料口卸出，反而影响了生产能力的提高。为了求得偏心轴的转数，可做如下假说：（1）由于颚身较长摆动幅度不大，故假定动颚为平移运动，钳角不变；（2）颚离开固定颚时，已破碎的物料呈梯形断面的棱柱体靠自重自由落下。由图可知，为了不妨碍物料排出，物料棱柱体落下时必须满足的条件，即活动颚板在离开的时间t内，破碎物料必须落下的高度应为h；当偏心轴转动一周时，活动颚摆动两次。设n为动颚没分钟摆动的次数，则动颚一次单向摆动的时间为：式中，t——动颚一次单向摆动的时间，s；n——动颚每分钟摆动的次数，r/min。棱柱体在其自重的作用下自由的通过排矿口的时间：由于，则令，则可求得理论上的生产能力最高的动颚摆动次数为：式中，h——破碎物料落下的高度，m；g——重力加速度，g=98c。由图2－2可知：式中，s——动颚下端的行程，m。由以上几式联立并简化可知：图2－2破碎机物料梯形截面棱柱体实际上，由于在动颚空转行程的初期，物料由于弹性变形仍处于压紧状态，不能立即落下。因此，偏心轴的转速应比上式算出的值低20%～30%左右（适用于大型破碎机）。偏心轴的转速还可以用下述经验公式确定：对于进料口的宽度B1.2m，综上所述，圆整后取偏心轴的转数：n=250r/min。§2.2.5颚式破碎机的生产能力是指在单位时间内能破碎物料的数量，也称为产量或生产率。颚式破碎机的生产能力是以动颚摆动一次，从破碎腔中排出的一个松散的棱柱体的物料为计算依据。动颚每摆动一次，排出的棱柱体断面积为：棱柱体的长度即为破碎腔的长度L，故棱柱体的体积为：若动颚每分钟摆动n次，则破碎机的生产能力为：式中，Q——破碎机的生产能力，t/h；——松散系数，取=0.25～0.6，对于中小型破碎机可取较高的值（=0.5～0.66），取=0.55；——破碎物料的密度，。查《建材通用机械与设备》表2-2，由于所需要破碎的物料为水泥。查得=1.4t/h。第3章主要零部件结构尺寸的计算与选择§3.1电动机功率的计算与选择§3.1.1当给矿口宽度为B、长度为L、排矿口最小宽度为e，则根据图3－1可求得动颚每次工作行程内破碎物料的体积：式中，V——动颚在每次工作行程内破碎物料的的体积，；C——充满系数，因破碎矿石不是全部充满破碎腔，而是有一定的空隙；K——粒度特性系数。图3－1确定颚式破碎机的功率图若原矿未经预先筛分，则其中小于排矿口宽度的矿粒就直接通过破碎腔。为此，考虑粒度特性系数。当破碎前将原矿中小于排矿口宽度的细粒物料筛出时，可取K=1。1)如果原矿的粒度特性曲线为直线可取，是原矿中的最大矿块，则。2）假如原矿的粒度特性曲线为凹形可取：，即K=0.4-0.5。当K=0.7～1之间时，C=0.2～0.3，且K与C的乘积一般为0.2～0.25．取C=0.25。根据式和式则可求得颚式破碎机电动机功率的计算公式：式中，N——电动机的功率，KW；——物料抗压强度，Mpa；E——物料弹性模数，Mpa；——破碎机的传动系数，=0.75取C=0.25~0.85。从上式可以看出，破碎机的功率消耗与转速、规格尺寸、钳角、被破碎物料的物理机械性能和粒度的特性有关。实际上，颚式破碎机的破碎过程是非常复杂的，有些因素尚未完全反映出来，有的因素（如矿石的和E）也是很难准确的选取。所以，上式只能初步计算破碎机的功率使用，以便进一不用实验的方法来修正。§3.1.2对于复杂摆动式颚式破碎机的电动机功率可用下式来计算：式中，N——固定颚板的计算高度，m；L——破碎机进料口的宽度，m；H——破碎机的进料口高度，m；r——偏心轴的偏心距，m；n——偏心轴的转数，r/min。参考颚式破碎机的产品参数表，电动机的功率为30KW，所以取选功率为30KW的电动机能够满足计算要求。正常V带传动的传动比i=2～4。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。（一般异步电动机）同步转速在600～1200r/min之间的的转速有750r/min和1000r/min。在设计中优先选用的同步转速为1000r/min。由《机械设计手册》查得电动机的型号：Y225M－6电机型号其主要参数如下：表3.1电动机主要参数表功率转速效率功率因数30KW980r/min90.2%0.85电动机伸出轴直径（D）电动机伸出轴长度（L）55mm110mm§3.2皮带及带轮的设计1.计算功率用窄V带传动，电动机型号为：Y225M－6型；功率P=30KW，此部分数据转速n=980r/min；传动比i=3.2；每天工作12h。查《机械设计》由表8－6查得：=1.6；=P=1.6×30=48KW。2.选用窄V带带型根据、n由《机械设计》图8－9确定选用SPB型。3.确定带轮基准直径由《机械设计》表8－3和表8－7取主动轮基准直径。所以，从动轮直径：验算带轮速度：。所以，带的速度合适。4.确定窄V带的基准长度和传动中心距据初步确定中心距计算所需的基准长度：由《机械设计》表8－2选择带的基准长度5.验算主动轮上的包角因此主动轮上的包角合适。6.计算窄V带的根数Z由n=970r/min，，i=3.2，查《机械设计》表8－5c和8－5d得：，；查《机械设计》表8－8得：；查《机械设计》表8－2得：。取Z=6根。7.计算预紧力由《机械设计》表8－4得q=0.12kg/m故：8.计算作用在轴上的压轴力9.带轮的结构设计基准宽度：11.0mm；准线上槽深：2.75mm；准线下槽深：8.7mm；间距：；一槽对称面至端面的距离：mm；小轮缘厚：6mm；轮宽：B=（Z-1）e+2f=5×19+2×14。5=124mm；径：；槽角：。图3－2带轮的结构设计§3.3初定偏心轴的直径及跨距材料：偏心轴的材料选用45号钢。参数：许用扭应力，A=126－103。步计算直径（与大带轮配合处）：轴功率：式中，——电动机的功率，KW；——皮带传递的功率，KW。轴转速n=300r/min因为轴上有键槽，轴径应增加3～7%。因破碎机工作时的冲击载荷很大，又有强烈的振动，故取直径d=100mm此偏心轴选用一般阶梯长轴。按轴在机架上的安装情况和结构要求，机架轴颈处取130mm为了使零件能够很好的轴向固定，在机架上的轴承与皮带之间加装圆螺母。其作用是：与轴肩、轴环配合使用，作轴上零件的双向固定，适用于两零件端面距离不太大，使用套筒不方便时。选用螺母M100×2GB812－76材料：45号钢，全部淬火HRC35－45或采用调质HRC24－30也可不热处理，但需要表面氧化。根据阶梯轴结构的设计原则，与动颚固定的轴承处轴颈取150mm。动颚宽度为400mm，两端分别留有1mm的余隙，考虑到轴上需要安装的密封零件及轴承透盖，初定轴的跨距如图3-3所示。图3－3初定轴的直径和跨度§3.4轴承的选择及验算§3.4.1因为轴承承受的径向力较大，轴向力较小，所以选用双列向心球面滚子轴承。轴承承受的径向载荷P=8376N，考虑到主轴与动颚的自重所受的径向力约为13000N，装轴承处的轴颈为130mm，运转时有强大的冲击，预期计算寿命。1）求比值因为，承受的轴向载荷很小。所以，，取X=1。2）初步计算当量动载荷查《机械设计》表13-6，，取3）起轴承应有的基本额定动载荷值式中，——为指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3。4）轴承的选取根据手册结合初定的轴的直径选取C=49500kg的113622轴承BG286-64主要尺寸：d=130mm，D=280mm，B=93mm，r=5mm；安装尺寸：156mm，253mm，3mm。该轴承采用油脂润滑。5）验算轴承的寿命经验算轴承的寿命足够。§3.4.2轴径d=150mm因为轴承承受的径向力较大，轴向力较小，所以选用双列向心球面滚子轴承。主轴与动颚的自重所受的径向力约为13000N，装轴承处的轴颈为150mm，运转时有强大的冲击，预期计算寿命。1）求比值因为，承受的轴向载荷很小。所以，，取X=1。2）初步计算当量动载荷查《机械设计》表13-6，，取3）起轴承应有的基本额定动载荷值式中，——为指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3。4）轴承的选取根据手册结合初定的轴的直径选取C=65600kg的113620轴承BG286－64。主要尺寸：d=150mm，D=320mm，B=108mm，r==5mm；安装尺寸：177mm，291mm，3mm。该轴承采用油脂润滑5）验算轴承的寿命经验算轴承的寿命足够。§3.5平键的选择及校核键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递扭矩有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑移的导向。键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。§3.5.1电动机伸出轴颈d=55mm。选用普通C型平键，结合与带轮的配合长度，取键长L=100mm。查《机械设计》表6－1得键的主要尺寸：b×h=16mm×10mm。键槽的主要尺寸如表3.2：表3.2键槽的主要尺寸btr1664.30.4键的工作长度：。键的工作高度：。轴传递的扭矩：。连接的比压：键的材料为45号钢，带轮为铸铁，查《机械设计》表8－8得：。经校核键的强度满足要求。§3.5.2轴颈与带轮（飞轮）配合处直径d=100mm。选用普通C型平键，结合与带轮的配合长度，取键长L=100mm。查《机械设计》表6－1得键的主要尺寸：b×h=28mm×16mm。键槽的主要尺寸如表3.3：表3.3键槽的主要尺寸btr28106.40.6键的工作长度：；键的工作高度：；轴传递的扭矩：。键连接的比压：键的材料为45号钢，带轮为铸铁，查《机械设计》表8－8得：。经校核键的强度满足要求。§3.6其他构件尺寸的确定图3－4颚式破碎机简图1）破碎腔的高度在钳角一定的情况破碎腔的高度由所需要的破碎比确定。通常，破碎腔的高度：。为了获得较高的生产率，将H取的大些。取。2）动颚轴承中心距给矿口平面的高度h为了保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块物料，在给矿口处，动颚必须有一定的摆动行程。为此动颚的轴承中心距给矿口平面的高度：。根据实验，当生产率达到最大值时，动颚悬挂点的合适高度为：；对于复杂摆动颚式破碎机为，L为动颚的长度。对于复杂摆动颚式破碎机。式中，L——动颚的长度。3）偏心距r对连杆长度l的比值在曲柄摇杆机构中，当曲柄作等速回转时，摇杆来回摆动的速度不同，具有急回运动的特征。连杆越短，即的值越大，则这种现象就越显著。曲柄（偏心轴）的转数是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间而定的。因此，连杆的长度不宜过短。对于中小型破碎机：，，，取。，取。4）推力板长度K当动颚的摆动行程s和偏心距r确定后，在选取推力板时，对于简摆式破碎机，当曲柄偏心位置为最高时，两个推力板的内端点略低于两个外端点的连线。即使角（推力板与连杆之间的夹角）近于。推力板长度与偏心距的关系为：。式中，、——推力板的最小、最大值，m；r——偏心距，m。复摆式颚式破碎机的推力板也可按上述公式选取，通常传动角。根据机构的整体尺寸选取K=280mm。第4章主要零部件的形状与结构§4.1破碎腔的形状破碎腔的形状是决定生产率、动力消耗和衬板磨损等破碎机性能的重要因素。破碎腔的形状有直线型和曲线型两种。如图4-1所示，图中实线表示颚板闭合时的位置，虚线表示颚板后退最远位置。（a）直线型破碎腔（b）曲线型破碎腔图4－1破碎腔形状示意图图中的许多水平线，表示物料在陆续向下运动时所占据的区域。处在水平面1上的物料，当动颚摆动到虚线位置时，便下落到水平面2上。两水平面1和2间的的垂直距离，就是破碎机在空转行程使料块下落的距离。在颚板下一次的工作形成中，水平面2处的物料则被压碎。到空转行程时，料块便落到水平面3上，依次类推，料块逐渐被破碎而粒度逐渐减小，最后通过排矿口排出去。由图4－1（a）可以看到，在直线型破碎腔中，个连续的水平面间形成的梯度断面的体积向下依次递减。物料的空隙也逐渐减小，而动颚的摆动行程和压碎力却逐渐增大，物料到排矿口附近的排料速度就减慢。于是在排矿口附近几容易发生堵塞现象，这是造成机器过载和衬板下端磨损的主要原因。图4－1（b）表示曲线型破碎腔，它是将固定颚板改成曲线型，曲线是按破碎腔的啮角从上向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度断面的体积，从破碎腔的中部往下是逐渐增加的，因而物料间的空隙增大，有利于排料。由于堵塞点上移，故在排矿口附近不易发生堵塞现象。§4.2动颚及齿板结构分析图4－2动颚结构剖视图动颚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。动颚一般采用铸造结构，也可采用焊接结构，但由于其结构复杂，因此对焊接工艺的要求较高。现尚未有使用的。按结构特点，可把动颚分成箱型结构和非箱型加筋结构两种。1）箱型结构动颚为了铸造工艺的需要及减轻动颚的重量，可在箱型梁壁及加筋隔板上开孔。若干个齿板通过长螺栓和斜铁块固定在动颚上。由于下部齿板通过磨损较快，因此，齿板做成分体式，以便使具有对称形状的上、下齿板对换后能继续使用。如图4－2所示，安装齿板的动颚前部为平板结构，其后部有若干条加筋板已增加动颚的强度与刚度。其横截面呈E型，故称E型结构。这种动颚的缺点是当破碎力作用于动颚使其弯曲时，由于动颚剖面德中形层卡靠近动颚前部安装齿板的一方，时的动颚后不得加筋板表面承受较大的拉应力，容易使加筋板开裂。2）非箱型加筋结构对于型号较小的复摆颚式破碎机，其动颚一般做成非箱型加筋结构，以便有效的减轻动颚的重量。此次设计及选用此种型号的动颚。动颚上齿板又是通过螺栓、斜铁与动颚相连。按其横截面形状有“E”型与反“E”型两种。另一种动颚的横截面呈反“E”型。即动颚后部为平板结构，前部为加筋板。齿板安装在动颚加筋板的加工面上。该动颚剖面的中性层靠近动颚后部平板一边，因此当动颚手弯曲作用时，其后部平板表面的拉应力值将大大减少。与“E”型结构相比，相等的动颚材料得到更充分的利用。当动颚采用零悬挂或负悬挂时，由于动颚齿板的上端部已位于动颚轴承外，且不得不采用在动颚的顶部用粗大的长螺栓、斜铁将齿板与动颚相接起来，因此给结构设计带来较大困难。因为动颚较大的垂直行程产生的齿板与物料间的磨擦，使得齿板在动颚支承平面上产生滑动趋势，因此将会对固定螺栓产生较大的拉力。3）齿板的结构齿板（也叫衬板），是破碎机种直接与矿石接触的零件，结构虽然简单，但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，特别对后三项影响较显著。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，可从两方面考虑：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。此次设计的破碎机的齿板采用ZGMn135。其特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成即硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原有的韧性，故它是破碎机上用的最普通的一种耐磨材料。齿板横截面结构性装有平滑表面和齿形表面两种。后者又分三角形和梯形表面。对平滑表面的衬板试验证明，在相同条件下与齿形衬板比较，生产率提高40%左右，寿命提高50%左右，但破碎力约增加15%，又不能控制破碎产品粒度，而且增加功率消耗。因此，对破碎层状物料，要求产品粒度较高的条件下，不宜采用平滑衬板，对于破碎腐蚀性很强的极坚硬物料，为延长衬板寿命，也可采用平滑衬板。此次涉及主要是为了控制产品粒度，因而采用齿形衬板。为了保证产品粒度和形状，通常还是采用三角形或梯形衬板。如图4－3所示。此次设计采用三角形。（a）三角形(b)梯形图4－3衬板齿形§4.3肘板（推力板）破碎机的肘板是结构最简单的零部件，但其作用却非常重要。通常有三作用：一是传递动力，其传递的动力有时比破碎力还大；二是起保险件作用，当破碎腔落入非破碎物料（如铁杆，折断的铲齿）时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其他零件不发生破坏；三是调整排料口大小。在机器工作时，肘板与其支承的衬板间不能得到很好的润滑，加上粉尘落入，所以肘板与其衬垫之间实际上是一种干摩擦和磨粒磨损状态。这样，对肘板的高负荷压力，导致肘板与肘板衬垫很快磨损，使用寿命很低。因此肘板的结构设计应考虑该机件的重要作用也应考虑其工作环境。肘板按结构组成由组装式和整体式两种方案，组装式有一个肘板体与两个肘板头连接后组装而成的。这样就可以只更换易磨损报废的肘板头以节省易耗件金属。由于用在大型破碎机上的这种肘板较重，因此这种肘板都应设计起吊环。一般情况下复摆式颚式破碎机上使用的大都是整体式肘板，因为其重量和尺寸都比较小。此次设计也采用整体式肘板。按肘头与肘垫（或称肘板肘垫）的连接型式，可分为滚动型与滑动性两种。如图4－4所示：（a）滚动性（b）滑动性图4－4肘头与肘垫形式肘板和衬垫之间传递很大的挤压力，并受周期性冲击载荷。在反复冲击挤压作用下磨损较快，特别是图4－3b所示的滑动型结构更为严重。为提高传动效率，减少磨损，延长其使用寿命，本次设计采用图4－3a所示的滚动型结构。肘板头为圆柱面，衬垫为平面。由于肘板的两端肘头表面为统一圆柱表面，所以当肘板两端的衬垫表面相互平行时，肘板受力将沿肘板圆柱面的同一直径，并与衬垫表面的垂直方向传递。在机器运转过程中，动颚的摆动角很小，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线方向的夹角很小（大大小于摩擦角），所以在机器运转过程中，肘板与其肘垫之间可保持纯滚动。§4.4调整装置调整装置供调整破碎机排料口大小用。随着衬板的不断磨损，排料口尺寸也不断的变大，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，定期的调整排料口尺寸。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。颚式破碎机的调整装置归纳起来有以下几种：垫片调整装置、楔块调整装置、液压调整装置以及衬板调整。§4.4.1此种装置是一种比较老式的。它分立式和卧式两种。1.立式楔块调整装置它是借助后肘板座与机架后壁之间的两个垂直放置的楔块相对运动，来实现破碎机排料口的调整。转动螺栓上的螺母，使调整楔块沿着机架的后壁做上升或下降运动，推动调整座向前或向后移动，从而推动肘板活动颚，以达到调整排料口的目的。2.卧式楔块调整装置它是借助后肘板座与机架后壁之间的水平放置的楔块相对运动，来实现破碎机排料口的调整。在机架后壁上有后肘座、楔铁及有正反螺纹的轴构成的调整机构，和由电机与涡轮减速器所构成的传动装置。轴的另一端有手柄。两种调整方式的比较：卧式调整方便，在机器左右侧均能调整，且调整过程楔块不会歪斜。立式由于一个人不能同时拧动两个螺栓，因此不保证两个楔块同步上升或下降，所以调整不方便，有时甚至卡住。楔铁调整的优点是：能实现无级调整，调整方便，不必停车，结构简单与制作方便。缺点：它的外形尺寸和重量都比较大，使机器尺寸增大，调整和费劲，所以用于中小型破碎机。大型颚式破碎机由于极少调整排料口，所以常用增减肘板座与后壁之间的点片厚度，或改换不同长度的肘板办法调整排料口的尺寸。§4.4.2有利于螺栓顶推和利用液压缸顶推两种调整装置。1.利用螺栓顶推调整利用螺栓顶推肘板座，取出垫片则排料口增大；反之，假如垫片则排料口减小。顶推肘板座之前，要适当放松拉紧弹簧，松开压紧螺栓。这种方法适用于中小型破碎机。2.利用液压缸顶推装置它是借助液压缸的柱塞，推动后肘座，然后增加或减少垫片的数量，使排矿口增大或减少。然后停止供油，并用螺栓将肘板与后壁压紧。这两种调整装置比较，后者操作灵活，省力，方便，但结构稍复杂些，所以最适合于大中型破碎机。液压加垫片调整装置装在破碎机侧壁。这种方式除能调整排料口外，同时又能使肘座压紧在后壁上，不必附加压紧螺栓。液压调整和垫片调整，这里不再叙述。对楔铁调整装置和液压调整装置的分析比较，此次设计的是小型颚式破碎机，且排料口范围不经常调整，故采用垫片调整比较合适。§4.5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。液压保险装置结构紧凑、工作可靠非破碎物能自然排出，动颚自动复位，不能停车，所以，液压保险装置得到广泛应用，也是颚式破碎机发展的趋势之一。但是它必须备有专用的液压系统。相对液压元件和零部件的液压密封部位有较高的要求，否则容易出此现漏油现象。因此液压保险装置一般都用于大型的简摆式颚式破碎机。中小型复摆颚式破碎机都以肘板为保险件。设计师提高它的许用应力，以便能在机器超载时首先发生破坏，借此达到保险的目的。因为肘板是机器中最简单最便宜的零件，所以得到广泛应用且经济有效，但当肘板断裂后，机器将停车，应重新更换新肘板后方可工作。肘板保险间的另一个缺点是由于设计不当，常常在超载时它不破坏，或者没有超载时它却破坏了。以致影响生产。因此设计时出应正确确实由破碎力引起的肘板压力，以便设计出超载破坏是的肘板面积外，在结构设计时，应使其具有较高的超载破坏敏感度。肘板通常有如图4－5所示的三种结构：图4－5肘板结构中部较薄的变截面结构；弧形结构；S型结构。其中图a结构在保证肘板的刚度和稳定性的同时，提高其超载破坏敏感度。图b、图c两种结构是利用灰铸铁肘板抗弯性能差这一特点，选择合适的结构尺寸使肘板呈拉伸破坏，显然提高了肘板破坏的敏感度。尽管如此，肘板是否断裂主要取决于计算载荷的确定和载面尺寸计算是否正确。因此从加工制造方便性出发。图5－5a所示结构应用最多。因此，此次设计采用图a所示的肘板。具体尺寸计算见后面。§4.6机架结构破碎机机架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（铸造机架50%，对焊接机架30%左右），而且加工制造的工作量也较大。机架的刚度和强度，对整机性能和主要零部件的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。§4.6.1由于其制造、安装和运输困难，故不宜用于大型破碎机，而多用于中、小型破碎机。它比组合机架刚性好，但制造较复杂。从制造工艺来看，它也分整体铸造机架和焊接机架。如图4－6所示为整体铸造机架：图4－6整体铸造机架主视图整体机架比焊接机架刚性好，但制造较困难，特别是单件、小批量生产。后者便于加工制造，重量较轻，但刚性较差。同时要求焊接工艺、焊接质量都比较高，并焊接后要求退火，并焊接后要求退火。因此，根据实际生产和经济条件，此次设计采用整体铸造机架。整体铸造机架除用铸造ZG270－500材料外，对小型破碎机硬度较低的物料时，也采用优质铸铁和球墨铸铁。设计时，在保证正常工作条件下，力求减轻重量，制造时要求偏心轴轴承中心镗孔，与动颚心轴轴承的中心孔有一定的平行度。§4.6.2大型破碎机机架很重，不仅制造困难，而且运输也不方便，故将它制成组合机架。组合机架有两种：一种是通过架壁间的嵌销，分上下两部分，上机架体和下机架体用螺栓联接起来，结合面之间还用键、销钉承受破碎物料时的强大剪力。键和销钉还起装配定位作用。这种机架装配时要将螺栓加热到300～400（度）后拧紧。另一种是用焊接组合，它的刚性比嵌销连接的组合机架好，加工、装配和拆装也比较方便。第5章电器启动与关闭颚式破碎机作为矿石生产线的粗破和中破设备之一，一般与传输机配套使用。共两个传输机，一个为送料用，一个为输料用。在破碎起始和结束的时候为了保障机器的保养和安全，这三者之间有一定的启动和关闭次序。启动：输料机——颚式破碎机——给料机关闭：给料机——颚式破碎机——输料机在输料机启动完成后，启动颚式破碎机，待颚破运转正常后，启动送料机给料。而关闭的次序正好相反，先关闭给料机，待颚破内物料完全排出后，关闭颚破，之后再关闭输料机。其启动关闭控制电路如图5-1图5-1控制电路结论历时两个多月的毕业设计将要结束了，从两个月来紧张而有序的设计工作中，我感受很多。首先，此次设计所涉及的知识面广，主要包括了大学几年所学的基本基础知识和专业基础知识。是对几年来知识的总结与提高，使初步用已有知识，接触和开发新知识的途径。也可以是大学总结的标志。因此，在设计中遇到了许多新问题，获得了解决问题的新途径新方法，增长了见识，充实了专业知识。其次，本次毕业设计锻炼了我多思考多借鉴的学习方法。学知识不能盲目，对已有的技术我们可以拿来参考，少走弯路。节约了时间和精力，不失为一个好办法。闭门造车行不通。另外，我还积累了茶手册的好经验，在以后走出校门参加工作也是一个很好的基本技能。第三，通过电脑绘图，使我初步掌握了电脑绘图的基本技能和高级技巧。以能较熟练的绘图和修改图形。还提高了自学的能力，增长了见识，丰富了知识。第四，在本次设计中，指导老师的悉心指导，使我解决了许多难题，他们的敬业精神和崇高形象都给我留下了难以磨灭的心灵印记。最后，再次向关心和指导我的老师和技术人员表示深深的谢意！参考文献[1]杨叔子．机械加工工艺师手册[M]．第1版．北京：机械工业出版社，2001[2]符炜．实用切削加工手册[M]．第1版．长沙：湖南科学技术出版社，2003[3]上海市金属切削技术协会编．金属切削手册[M]．上海：上海科学技术出版社.2000[4]北京第一通用机械厂编.机械工人切削手册[M]．北京：机械工业出版社.2001[5]中国标准出版社总编室编.中国国家标准汇编：205分册[M]．北京：中国标准出版社，1996[6]殷扬泽.机械工业自动化[M]．北京：机械工业出版社，1983[7]辛一行.现代机械设备设计手册[M]．第1版.北京：机械工业出版社，1998[8]孟少农.机械加工工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，1992[9]成大先.机械设计手册[M]．北京化学工业出版社，1993[10]东北大学编.机械零件设计手册[M]．北京：冶金工业出版社，1994[11]机械加工技术手册编写组编.机械加工技术手册[M]．北京：北京出版社，1989[12]卢庆熊，姚永璞主编.机械加工自动化[M]．北京：机械工业出版社，1990[13]曾正明.实用工程材料结束手册[M]．北京：机械工业出版社，2001[14]杨可桢.机械设计基础[M]．第4版.北京：高等教育出版社，1999[15]孙桓，陈作模主编.机械原理[M]．第5版.高等教育出版社，1995致谢外文资料译文电沉积Co–Ni–Al2O3复合镀层微观结构及高温性能在金属和合金中掺入第二相惰性陶瓷颗粒制备得到的复合镀层能够在很大程度上改善材料的表面硬度、强度、耐磨性、高温耐受性、磁性和催化活性等表面机械特性以及其他物理、化学性能。因此,在材料表面镀覆一层复合材料是一种经济而有效的材料表面改性手段。和传统的制备复合镀层的等离子喷涂、内部氧化、表面注入、热挤压法等方法相比,复合电沉积法具有明显的优势。这种方法不但可以通过调节电解参数,精确地控制陶瓷颗粒在金属基体中的含量和空间分布,而且材料制备过程中不涉及高温高压,不会改变金属和粒子各自的性能。常作为第二强化相的惰性颗粒有Al2O3,ZrO2,SiC,SiO2等,而Al2O3颗粒具有成本低廉,化学稳定性好,高温硬度高等优点。常用做高温合金的Co2Ni合金,所形成的固溶体,具有良好的高温强度和抗高温氧化性能。但由于钴的成本较高,低温(200℃～600℃)的屈服强度较低,比重较镍基合金约大10%。这些都在不同程度上影响了钴基高温合金的广泛使用。因此,为了进一步提高钴镍合金的高温性能,降低钴含量来节约成本,本文中研究了在氨基磺酸盐电解液中利用复合电沉积的方法制备Co-Ni-Al2O3复合镀层。并研究了该复合镀层的表面形貌和微观晶体结构以及它的高温耐磨性、高温抗氧化能力和热物理性质等高温特性。1.实验方法电沉积制备Co-Ni-Al2O3复合镀层所用的氨基磺酸盐电解液含有200g/l～300g/lCo(NH2SO3)2·4H2O,300g/l～350g/lNi(NH2SO3)2·4H2O,以及20ml/l甲酰胺。平均粒径为0.5Lm的а-Al2O3颗粒加入到该电解液中,并使用超声波分散以及加入阳离子表面活性剂来阻滞颗粒在电解液中的团聚。复合镀层厚度为1.5mm～2.0mm。通过采用SEM,EDS,AFM和XRD等分析测试方法,研究了Co-Ni-Al2O3复合镀层的表面微观形貌、相组成和晶体结构。维氏硬度测试采用AKASHI型硬度测试仪在100g载荷下测量。高温耐磨性测试利用端面磨损机在300℃,载荷为20kg下,采用GCr15为摩擦副的条件下进行30min的磨损测试,用单位面积上的磨损量来表征复合镀层的耐磨性。在700℃的空气炉中进行高温氧化实验(周期性加热),利用增重法测定随时间的延长,样品单位面积上的增重。热膨胀系数采用NZSCH402C热膨胀仪在50℃～400℃的温度范围内测试。热导率采用激光热导仪进行测试,测试温度范围为150℃～400℃。2结果与讨论2.1材料表面微观形貌和结构(a)Ni-16Co;(b)Ni-40Co;(c)Ni-78Co;(d)Ni-20Co-8.5vol.%Al2O3;(e)Ni-42Co-8.7vol.%AlO;(f)Ni-80Co-8.7vol.%Al2O3.图1Co-Ni和Co-Ni-Al2O3镀层的SEM照片图1为Co-Ni镀层和Co-Ni-Al2O3镀层的SEM形貌照片。通过对比,从图中发现:Co-Ni镀层的表面形貌比较规则,而Co-Ni-Al2O3复合镀层的表面则呈现出微小结瘤状的形貌,同时Al2O3颗粒均匀地分散在复合镀层中。和纯Co-Ni合金的晶粒尺寸相比,复合镀层中Co-Ni的晶粒尺寸较小可能是加入的Al2O3粒子在阴极表面的吸附,增大了阴极极化,促进了细晶的生成。当Co-Ni镀层和Co-Ni-Al2O3复合镀层中随着Co含量的增加,镀层的晶粒变得细致,结构变得更加均匀。当Co含量从16%增加到42%左右时,钴镍合金的晶粒尺寸逐渐减小,从颗粒状结晶转变为纤维状结晶,结构的致密程度下降;当钴含量高于78%时,镀层的结构变为更加紧密、细致的颗粒状结晶形貌。为了进一步研究Co-Ni-Al2O3复合镀层的表面微观结构,利用原子力显微镜对复合镀层表面进行了分析和测量,结果如图2所示。(a)Ni220Co28.5vol%Al2O3coating;(b)Ni280Co28.7vol%Al2O3coating.图2Co-Ni-Al2O3复合镀层的AFM分析从图中看出复合镀层表面为清晰可见的球状生长形状。同时镀层中的钴含量明显地影响了复合镀层的表面结构。具有高钴含量的Ni-80Co-8.7vol%Al2O3镀层的表面较低钴含量的Ni-20Co-8.5vol%Al2O3镀层具有更加均匀、细致的表面微观结构。Ni-16Co;(b)Ni-40Co;(c)Ni-78Co;(d)Ni-20Co-8.5vol%Al2O3;(e)Ni-42Co-8.7vol%Al2O3;(f)Ni-80Co-8.7vol%Al2O3.图3Co-Ni-Al2O3复合镀层的衍射图谱图3为不同钴含量时Co-Ni镀层和Co-Ni-Al2O3复合镀层的XRD图谱。分析结果表明:无论Co-Ni镀层和Co-Ni-Al2O3复合镀层,钴镍合金均形成固溶体,并且衍射峰呈现出明显的递变规律:在低钴含量区,合金层的结构是以镍的面心立方(F