颚式破碎机的设计课程设计.docx

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颚式破碎机的设计课程设计

《破碎机的设计》

课程设计说明书

课题名称：

破碎机的课程设计

组员姓名：

系（院）：

指导老师：

设计时间：

2013年12月27号

摘要

破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料的内聚力，使之碎裂成小块物料的设备。

 破碎机械所施加的机械力，可以是挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等，在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的综合。

对于坚硬的物料，适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械；对于脆性和塑性的物料，适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械；对于粘性和韧性的物料，适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。

在矿山工程和建设上，破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然石料，使这成为规定尺寸的矿石或碎石。

在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成品需要经过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加工操作。

一设计题目

出石口被送出的破碎机机构。

如图1，设计一破碎机系统，该系统由原动部分（电动机带动偏心轮的机构）、传动部分（带传动和组合机构）和执行部分组成。

电机的驱动力矩有传动部分给动颚板，使其作往复摆动。

当动颚板向左摆向与机架固连的定颚板时，石块即被轧碎，当动颚板向右摆离定颚板时，被轧碎的石块即下落。

完成一个工作循环。

本题要求设计能是石头按要求被压碎并顺利从颚腔中落下。

图1

二原始数据和设计要求

1、动颚板压石时摆动角速度为0.3rad/s,行程速比系数k=1.4。

2、动颚板重7000N，转动惯量为35kgm²，主传动构件重4000N，传动惯量为20kgm²，其它构件的重量及转动惯量忽略不计。

3、生产率为每小时20~30吨。

4、破碎机总体尺寸为2000*1400*1200mm。

5、运转不均匀系数&=0.1

三方案设计

颚式破碎机在工矿企业中被广泛应用，这是因为该机结构较简单、机型齐全并已大型化。

颚式破碎机主要作为一级（粗碎和中碎）破碎机械使用。

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。

方案一：

简单摆动型（简摆型）颚式破碎机

如图2所示为简摆式破碎机的实物图，颚式破碎机有定颚和动颚,定颚固定在机架的前壁上，动颚则悬挂在心轴上。

当偏心轴旋转时，带动连杆作上下往复运动，从而使两块推力板亦随之作往复运动。

通过推力板的作用，推动悬挂在悬挂轴上的动颚作左右往复运动。

当动颚摆向定颚时，落在颚腔的物料主要受到颚板的挤压作用而粉碎。

当动颚摆离定颚时，已被粉碎的物料在重力作用下，经颚腔下部的出料口自由卸出。

因而颚式破碎机的工作是间歇性的，粉碎和卸料过程在颚腔内交替进行。

这种破碎机工作时，动颚上各点均以悬挂轴为中心，单纯作圆弧摆动。

由于运动轨迹比较简单,

故称为简单摆动型颚式破碎机，简称简摆型颚式破碎机.

图2

此机构是曲柄摇杆机构，却不是简单四杆机构，而是六杆机构，分别由曲柄、连杆、推力板、摇杆，机架组成。

当偏心轴1旋转时，带动连杆2作上下往复运动，从而使两块推力板3，4亦随之作往复运动。

通过推力板的作用，推动悬挂在悬挂轴上的动颚5作左右往复运动，从而压碎石块。

我们画出了这个机构的结构简图，见图3

图3

方案二：

复杂摆动型（复摆型）颚式破碎机

如图四所示，动颚1直接悬挂在偏心轴2上，受到偏心轴的直接驱动。

动颚的底部用一块推力板3支撑在机架的后壁上。

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。

动颚上每一点的运动轨迹并不一样，顶部的运动受到偏心轴的约束，运动轨迹接近于圆弧，在动颚的中间部分，运动轨迹为椭圆曲线，愈靠近下方椭圆愈偏长。

由于这类破碎机工作时，动颚各点上的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动型颚式破碎机，简称复摆型颚式破碎机。

复摆型颚式破碎机的工作过程中，动颚顶部的水平摆幅约为下部的1.5倍，而垂直摆幅稍小于下部，就整个动颚而言，垂直摆幅为水平摆幅的2-3倍。

由于动颚上部的水平摆幅大于下部，保证了颚腔上部的强烈粉碎作用，大块物料在上部容易破碎，整个颚板破碎作用均匀，有利于生产能力的提高。

同时，动颚向定颚靠拢，在挤压物料过程中，顶部各点还顺着定颚向下运动，又使物料能更好地夹持在颚腔内，并促使物料排除。

我们用CAD绘出的机构运动简图见图4

图4

方案三：

其他型式的颚式破碎机

混合摆动型（混摆型）颚式破碎机：

为了克服简摆型和复摆型颚式破碎机的缺点，曾试制过混摆型颚式破碎机，其工作原理见图5。

动颚与连杆共同安在偏心轴上，连杆头装在偏心轴的中部，而动颚的两个轴壳则安装于连杆头的两侧。

两个推力板仍然是支承在动颚和连杆的下端及机架的后壁上。

动颚各点的运动轨迹均为椭圆，其长轴向着卸料方向倾斜，促使物料前进，并将物料推向出料口，改善了卸料条件，提高了破碎机生产能力。

同时动颚底部的水平摆幅与垂直摆幅之比为1:

0.8,这又比复摆型颚式破碎机合理，可使齿板的磨损降低。

由于动颚与连杆都悬挂在偏心轴上，使偏心轴及其轴承受力很大，工作条件恶劣，容易损坏。

同时构造也比较复杂，虽然国内有关矿山机器厂曾制成混合摆动型破碎机，均因以上原因未推广。

图5

方案比较：

在众多方案中，本文选择图三所示简单摆动型（简摆型）颚式破碎机。

该方案有以下优点：

简单摆动颚式破碎机

（1）构造简单、牢固、工作安全可靠；

（2）操作维护方便；安装高度低，处理物料范围广，可处理料块达1m以上的物料；（3）破碎力没有直接作用到偏心轴上，因而对偏心轴及其轴承的工作有利，所以可以制成大型的。

四设计步骤与运动解析

动颚板的尺寸确定：

如图6，

为偏心轮的几何中心，C为偏心轮的转动中心，DO为连杆，BO、AO为推力板，ＡＯ

为动颚。

我们在分析杆件的时候，为了方便计算与分析选取了杆件的特殊位置，对机构的运动作出了如下的分析：

图六所示，当曲柄摆动到最高点时，连杆OD与曲柄CO1重合，动颚板转动到最左端，A、O、B三点在同一条直线上，AO杆与BO杆在一条直线上，此时为机构的一个极限位置，动颚板达到最左端的一刻，下一刻将会反向回程转动。

所以这一刻的动颚板速度趋向0，则板上的力趋向于∞，可以有很大力来压碎石头。

回程后，当曲柄摆动到最低端的时候，连杆OD依旧和曲柄CO1在一条直线上但不再重合，这时机构的动颚板将达到最右端，是另一个极限位置，完成了一次压石过程，如图7，下一时刻动颚板将会向左转动。

要求已知行程速比系数K=1.4。

所以分析得到，如图8，∠OAB即为即位夹角：

Φ=180°·（K-1）/（K+1）=30°

推力板AO杆长可能与BO杆长相等，如图8，就是说，假定两推力板长度相等。

在直角三角形AOO₄与直角三角形BOO₄全等，所以AO=BO又因为机架要求总体规格长为2000㎜以内，则令

AO=BO=700㎜。

偏心距e在图中用CO₁表示，所以当曲柄由最顶端运动到最低端，D点在竖直方向移动的位移等于OO₄长，

即OO₄=2·e。

在直角三角形AOO4由正弦定理可得：

OO₄=AO·sin∠OAB，

所以e=175㎜.③

如图6，由理论力学可以知道杆AO2的转动惯量公式:

J₁=1/3·

·

²

因为动颚板转动惯量为35kgm²,重7000N，可以得到动颚板AO₂

=387㎜。

连杆长度（L2）与偏心轮半径（R）的确定：

L₂+R+2e=1200①

由圆盘的转动惯量公式J=1/2·

·R²得到，

J₂=1/2·m·R²②

且知道，主动构件为曲柄CO1，令偏心轮半径为R,转动惯量为20kg.m²，重4000N，

由已知条件及公式①②③得到：

R=316㎜，L₂=534㎜。

引用运转不均匀系数公式：

&=（W₁-W₂）/W₃

W1为最大角速度，W₂为最小角速度，W₃是平均角速度，且

W₃=（W₁+W₂）/2。

已知动颚板压石的角速度W₁=0.3rad/s，求得最小角速度

W₂=0.27rad/s.则，

平均角速度

W₃=（0.27+0.3）/2=0.285rad/s.

分析机构简：

如图9所示A点速度可以分解在杆的垂直方向Va和沿着杆的方向Vb。

Va=W₃·AO₂=0.11m/s.

由理论力学的知识可以知道，利用基点法，根据速度分析得知Ｖd、Ｖc且其合速度与Ｖe的夹角为α，

sinα=e/L

，α=19.2°

由实际生产经验可以知道动颚板啮角为23°，所以有

Vc·cosα=Va·cos23°

所以，

Vc=0.107m/s

由正切公式Vc/Vd=tanα，得到

Vd=0.31m/s

Ve=Vd=0.31m/s

偏心轮上任一点的V=W·e,所以偏心轮的转动角速度为：

W=1.78rad/s

所以转换成转速n

n=17r/min

综上所述，我们已经确定偏心轮的尺寸：

偏心距为175㎜，连杆长为534㎜，推力杆长均为700㎜，动颚板长387㎜

运动参数：

主动件偏心轮的转动角速度W为1.78rad/s，即位夹角30°

参考文献

【1】

心得总结：

通过这次课程设计，我们学到了很多平时课堂中学不到的知识，提高了将理论运用于实践的能力。

　感谢在这次课程设计中辅导老师的指导与帮助。

在此之后我们会仔细总结这次课程设计遇到问题，认真反思，追求进步。