毕业论文PEX7501060复摆颚式破碎机的设计.doc

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昆明冶金高等专科学校

毕业论文

一、学位论文题目：

PEX750*1060复摆颚式破碎机的设计

二、中文摘要及其中英文关键词：

摘要：

本文摘要

查阅资料了解了国内产品的机重高于国外，而且颚式破碎机的设计目前仍偏重于经验方法。

颚式破碎机的发展现状，预先明白分析时应注意的问题。

在具体设计中采用结构设计与零件设计相结合的方法进行设计。

设计中，进行机体性能分析，总体方案设计，机架和主要零部件选择以及校核。

分析复摆颚式破碎机的工作原理及其结构尺寸对破碎机性能的影响，计算确定了PE750×1060复摆颚式破碎机的设计参数，解决了设计、生产过程中的技术难题，各项性能指标均符合设计要求。

通过对颚式破碎机的设计，巩固所学到的专业知识以及了解机械设计的基本方法，达到了预期效果，完成了毕业设计任务，并且另一方面提高了实际设计的能力。

关键词：

复摆鄂式破碎机；传动；偏心轴；尺寸参数

KeyWords：

CompoundpendulumjawcrusherTransmissionWear

三、目录：

引言…………………………………………………………………3

第1章绪论………………………………………………………4

1.1 概述……………………………………………………………………………4

1.2 复摆颚式破碎机的现状………………………………………………………5

1.3 国内外复摆颚式破碎机的发展………………………………………………6

1.4 复摆颚式破碎机的工作原理………………………………………………7

第2章复摆颚式破碎机的结构选择……………………………8

第3章复摆颚式破碎机主要参数的选择和计算………………9

3.1啮角……………………………………………………………………………9

3.2排料口尺寸……………………………………………………………………10

3.3动颚的摆动行程S及行程比值m………………………………………………11

3.4偏心距e…………………………………………………………………………12

3.5连杆长度L………………………………………………………………………13

3.6传动角…………………………………………………………………………14

3.7推力板支撑角……………………………………………………………………14

3.8推力板长度K……………………………………………………………………14

第4章颚式破碎机工作参数的计算…………………………15

4.1偏心轴的转速…………………………………………………………………15

4.2生产能力Q……………………………………………………………………16

4.3电动机功率P17………………………………………………………………16

第5章颚式破碎机的结构设计………………………………17

5.1主轴最小轴的设计……………………………………………………………17

5.2带轮的设计……………………………………………………………………19

5.3带轮结构设计…………………………………………………………………20

5.4飞轮的设计计算………………………………………………………………20

5.5活动颚板的工作过程分析和设计……………………………………………22

5.6破碎板…………………………………………………………………………23

5.7推力板…………………………………………………………………………24

5.8卸料口间隙调整装置…………………………………………………………24

5.9机架的设计……………………………………………………………………24

5.10侧护板…………………………………………………………………………25

第6章破碎机的受力分析和主要零部件的强度计算………25

6.1功耗计算法……………………………………………………………………25

6.2经验公式………………………………………………………………………25

动颚的强度计算………………………………………………………………………27

6.3动颚的受力分析………………………………………………………………28

轴的结构设计和强度计算……………………………………………………………30

6.5结构设计………………………………………………………………………30

6.6轴的精确计算及强度校核……………………………………………………31

6.7当量载荷的计算（P）…………………………………………………………37

6.8轴承寿命的计算………………………………………………………………37

6.9静强度的校核…………………………………………………………………37

6.10肘板强度计算…………………………………………………………………38

6.11拉紧弹簧的计算………………………………………………………………39

6.12确定弹簧最大压缩力…………………………………………………………39

6.13结构设计………………………………………………………………………40

6.14平衡重的计算………………………………………………………………42

6.15偏心轴偏心距端的线速度……………………………………………………42

6.16偏心距端的法向加速度………………………………………………………42

6.17作用在偏心轴上的总压力……………………………………………………42

6.18平衡重的重量…………………………………………………………………42

6.19平衡重的面积…………………………………………………………………43

6.20键的校核……………………………………………………………………43

6．21结构特性……………………………………………………………………44

结论……………………………………………………………44

致谢……………………………………………………………44

四、正文

引言

随着我国国民经济的快速发展，矿产资源的综合利用技术与其产业迅猛前进，我国已建成10879座国有大中型矿山和227854个乡镇集体企业，全国矿石采掘总量超过50亿吨，矿业总产值为4000亿元。

物料的破碎是许多行业（如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等）产品生产中不可缺少的工艺过程。

由于物料的物理性质和结构差异很大,为适应各种物料的要求,破碎机的品种也是五花八门的。

就金属矿选矿而言,破碎是选矿厂的首道工序,为了分离有用矿物,不但分为粗碎、中碎、细碎,而且还要磨矿。

因为破碎是选矿厂的耗能大户（约占全厂耗电的50%）,为了节能和提高生产效率,所以提出了“多碎少磨”的技术原则。

这使破碎机向细碎、粉碎和高效节能方向发展。

传统的颚式破碎机由于具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉、适用性强等优点,所以在工业上得到广泛应用。

其缺点是非连续性破碎、效率较低,破碎比较小,给矿不均匀引起颚板磨损不均匀等。

针对其缺点,各国都在以下几方面加以改进:

优化结构与运动轨迹改进破碎腔型,以增大破碎比,提高破碎效率,减少磨损,降低能耗,现已普遍应用高深破碎腔和较小啮角;改进了动颚悬挂方式和衬板的支承方式,改善了破碎机性能;颚板采用了新的耐磨材料,降低了磨损消耗;提高了自动化水平。

同时也出现了一些新的机型,如双腔双动颚式破碎机,其破碎比可达,排料口调节方便,产量大;复摆鄂式破碎机,兼有颚式破碎机与圆锥破碎机的性能其产量较同规格的破碎机高50%。

还有筛分颚式破碎机,把筛分和破碎结合为一体,不仅可简化工艺流程,且能及时将已达粒度要求的物料从破碎腔中排出,减轻了破碎机的堵塞和过粉碎,提高了生产能力,降低了能耗。

本文包括七个部分：

第一部分为绪论；第二部分为复摆颚式破碎机主要参数的选择和计算；第三部分为工作参数的计算；第四部分为结构设计；第五部分为受力分析与主要零部件强度计算；第六部分为破碎机的使用、维护、磨损分析和故障排除；第七部分是结论。

第1章绪论

1.1概述

自第一台颚式破碎机问世以来，至今已有140余年的历史。

在此过程中，其结构得到不断的完善，而颚式破碎机的结构简单，安全可靠，石料可供破碎机械来进行加工，来满足工程的需要。

所以在生产中广泛的应用。

而工程上应用最广泛的是复摆颚式破碎机，国产的颚式破碎机数量最多的也是复摆颚式破碎机。

破碎机是将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的机械。

颚式破碎机是有美国人E.W.Blake发明的。

自第一台破碎机的出现，生产效率快，又满足安全条件，又能适应生产，大大加快了生产。

复摆颚式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点，所有在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。

80年代以来，我国对复摆颚式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颚式破碎机进行了重大的改进，即通过降低动颚的悬挂高度，改善动颚的运动轨迹，减小破碎腔的啮角，增大破碎比，增大了动颚的水平行程，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。

复摆颚式破碎机主要是由两块颚板（活动颚板和固定颚板）组成。

活动颚板对固定颚板周期性的往复运动，时而靠近，时而分开，由此使装在二颚板间的石块受到挤压、劈裂和弯曲作用而破碎。

复摆颚式破碎机的机器重量较轻，结构简单（少了一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承），生产效率较高（比同规格的简摆颚式破碎机生产效率高20%—30%）。

复摆颚式破碎机适合破碎中硬度石料。

在工程中，多用他做中、细碎设备，起破碎比较大，可达。

随着机械工业的进步，近年来，复摆颚式破碎机正朝着大型化发展。

所以，一个合理的传动装置可以使复摆颚式破碎机运行的更加顺利，合理有效。

动颚的优化可使磨损大大的降低，冲击、噪声、振动都相应的减少，也减少工作人员的劳动强度，提高生产的质量，降低制造成本和缩短生产周期。

但是，复摆颚式破碎机也有它的缺点，具体如下：

JB/ZQ1032—87《颗板铸造技术条件》规定齿板寿命只60h，按10h工作制，每付齿板只能用6d，不到一星期就需更换一次齿板。

不仅给维修带来很大的不便，而且增加了破碎物料的成本。

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。

较多的粉尘而直接影响安全生产和员工的健康，因此要采用相应的防尘设施是破碎机一个重大而不可忽略的问题。

现代的设计应以人为本，面对服务对象，面向市场、面对循环经济、面对矿产资源利用的大趋势，面对环保、搞全性能、全生命的设计。

所以做好复摆颚式破碎机的设计，让它更好的为生产服务，提高生产效率。

1.2复摆颚式破碎机的现状

颚式破碎机在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。

为了改善颚式破碎机性能和提高工作效率，国内外曾研制过各种异型颚式破碎机。

早年，德国和前苏联都曾研制过液压驱动的颚式破碎机。

其特点是提高动颚摆动次数借以增加产量，同时能实现液压调整排料口、液压过载保护以及能负荷启动。

原西德制造过冲击式颚式破碎机，而原苏联也制造了振动颚式破碎机（也叫惯性颚式破碎机）。

它们都靠动颚振动冲击破碎物料，借以提高破碎机性能。

前者国内曾经试制过，由于某些原因没能继续研制。

原东德曾制造过一种简摆双腔颚式破碎机，美国生产过复摆双腔颚式破碎机。

国内北京某设计院以及湖南某大学都曾与工厂合作研制了双腔颚式破碎机。

其特点是使间歇工作变成连续工作，借以提高破碎机工作效率。

安徽某设计院曾发明一种双腔双动颚复摆颚式破碎机。

它除了提高工作效率，同时又能降低破碎机负荷，使机重减轻很多。

原苏联早年曾制造一种双动颚颚式破碎机。

国内辽宁某学院与矿山合作开发了双动颚颚式破碎机。

这种破碎机就是将原来两个破碎机去掉前墙对置后而成。

为了两动颚同步运转，在偏心轴一端增设一对开式齿轮。

由于它的结构太复杂，近年又研制一种单轴倒悬挂的双动颚破碎机。

国内上海某学院曾研制过此种颚式破碎机。

这两种破碎机的特点，其动颚同步运转，使破碎机强制排料。

这样，靠提高转数增加破碎机产量同时由于物料与动颚没有相对运动，减少衬板磨损延长使用寿命。

近来又研制了单动颚倒悬挂颚式破碎机。

早年，美国、英国、德国相继生产了Kun-kan简摆颚式破碎机。

该机特点是，动颚悬挂高度很高并且前倾。

连杆下行为工作行程、主轴承为半圆滑动颚轴承。

山东招远黄金机械厂曾引进了这种破碎机，并在此基础上研制了34颚式破碎机。

国内各厂家所制造的颚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。

目前世界上颚式破碎机的最大规格是2100×3000，生产能力达2000～3000吨/时。

保证颚式破碎机最佳性能的根本因素是动颚有最佳的运动特性。

这个特性又是借助机构优化设计所得到的。

因此，颚式破碎机机构优化设计是保证破碎机有最佳性能的根本方法。

近年来，国外的破碎机有了很大的发展，出现了一系列的新型颚式破碎机，它们都有以下的特点：

（1）制成大型的复摆颚式破碎机。

由于滚动轴承的出现，材料及设计的改进，大规格的颚式破碎机现在也做成复摆式，以发挥其结构简单，重量轻及产量高的优点。

（2）广泛采用焊接技术。

小型机用整体焊接机架，大型机用四件或六件焊接架组装而成。

（3）推广采用滚动轴承。

一些专业轴承厂研制了能承受大的冲击载荷，供破碎机专用的重载滚动轴承，其安装方法、密封都有严格的要求。

（4）推广采用液压技术和循环润滑系统。

（5）出现了双腔双动或单腔双动的颚式破碎机。

也出现了负支撑，零悬挂或负悬挂的破碎机。

1.3国内外复摆颚式破碎机的发展

19世纪40年代，北美的采金热潮对颚式破碎机发展有重大的促进作用。

19世纪中叶，多种类型的颚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多种不同结构的颚式破碎机取得了专利权。

1858年，埃里.布雷克（El.Blake）取得了制造双肘板颚式破碎机的专利权。

现在最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机。

颚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颚式破碎机，例如美国FullerTraylor公司生产的重型颚式破碎机，规格为1676mm2134mm，生产能力达1200t/h；德国PWH公司生产的最大双肘板颚式破碎机的给料口为2600mm1800mm，生产能力达2000t/h；英国Babbitless公司生产的BCS系列颚式破碎机，其生产能力可达6000t/h。

20世纪80年代以来，我国颚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系列深腔颚式破碎机，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1～2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，排料口调整范围为，给料抗压强度小于300MPa。

PEY4060液压保险颚式破碎机，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，生产能力为。

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12001500复摆颚式破碎机。

1.4复摆颚式破碎机的工作原理

复杂摆动颚式破碎机的结构如图4所示。

复杂摆动颚式破碎机较简单摆动颚式破碎机少了一根可动颚板的悬挂轴；可动颚板与连杆合为一个部件，没有垂直连杆；推力板也只有一块。

可见，复摆式破碎机的构造比简摆式破碎机的构造简单。

但可动颚板运动却复杂了。

当破碎机工作时，飞轮8带动偏心轴6转动，由于偏心轴的偏心作用，悬挂在它上边的可动颚板2在推力板9的制约下，相对于固定颚板往复地做一种复合摆动运动。

实际上复摆式可动颚板的运动相当于简摆式破碎机中垂直连杆的运动。

当可动颚板2靠近固定颚板3时，物料被破碎。

在破碎过程中，当可动颚板被推向前方时，拉杆12末端的弹簧13即受压缩，由于弹簧企图恢复原状，因此可以帮助可动颚板后退至原来位置。

水平拉杆的作用还在于阻止当可动颚板作返回运动时推力板9不致脱落。

1－机架；2－可动颚板；3－固定颚板；4，5－破碎齿板；6－偏心传动轴；

7－轴孔；8－飞轮；9－推力板；10－调节楔；11－楔块；12－水平拉杆；13－弹簧

图4复杂摆动颚式破碎机

图5复摆鄂式破碎机运动轨迹示意图

复摆式颚式破碎机因只有一根偏心轴，可动颚板重量及破碎力集中在一根轴上，主轴受力变化，故长期以来复摆式多制成中小型设备。

这样，主轴轴承也可采用传动效率高的滚动轴承。

随着高强度材料及大型滚动轴承的出现，复摆颚式破碎机也开始大型化，已制造出给矿口宽为1500mm的大型复摆式破碎机。

第2章复摆颚式破碎机的结构选择

颚式破碎机按照运动形式分为两种基本形式：

简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。

简摆颚式破碎机是因为动颚绕机架上的固定支座作简单的圆弧摆动而得名。

复摆颚式破碎机是因为其动颚在其它机件带动下做复杂的一般平面运动而得名，因此动颚上点的轨迹为封闭曲线。

简摆颚式破碎机一般被制造成大型和中型的，其破碎比i=3-6。

复摆颚式破碎机一般制造为中型和小型的，其破碎比为i=4-10。

与简摆颚式破碎机相比，复摆颚式破碎机动颚上下水平行程分布较为合理，且又较大的垂直行程，有利于破碎腔内的物料下移，因此其生产能力高于简摆颚式破碎机约30%。

同时也因为过大的垂直行程，使得定、动颚衬板磨损很快，大大降低了使用寿命。

随着工业技术的发展和要求，复摆颚式破碎机已近向大型化发展，并且有逐步取代简摆颚式破碎机的趋势。

我这次毕业设计的内容就是复摆颚式破碎机的改型设计。

我主要在以下几个方面做的重新的设计：

1：

排料间隙调整用楔块调整；优点是：

结构简单，制造比较方便。

但是它的外形尺寸和重量比较大。

2：

过载保护装置采用肘板式；此结构的优点是，制造方便结构简单，工作可靠。

3：

润滑方式采用油脂润滑；此润滑方式主要用在工作温度不高，容易与水空气接触的部位。

第3章复摆颚式破碎机主要参数的选择和计算

3.1啮角

啮角是指钳住物料时可动颚板和固定颚板之间的夹角。

在碎矿过程中，啮角应该保证破碎腔内的物料不至于跳出来，也不向上滑动,这就要求物料和颚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。

当颚板压紧物料时，作用在矿上石上的力如图3－1（a）所示。

和为颚板作用物料上的压碎力，并分别和颚板工作面垂直，且;由压碎力引起的摩擦力为和。

它们分别平行于颚板工作面，为颚板与物料之间的摩擦系数。

鉴于物料的自重与压碎力相比很小，可以忽略不计。

图3－1物料在颚板间的受力情况

如图3－1（a）所示，以矿块的中心作为xoy坐标系的原点，作用于矿块的力和通过坐标原点。

则它们的分力沿x轴和y轴方向的平衡方程式为:

（3.1）

（3.2）

将式（3.1）两端乘以，再与式（3.2）相加，并消去压碎力，则得:

或

因为摩擦系数和摩擦角的关系是:

，故:

式中—物料与颚板之间的摩擦角，。

当固定颚板如图3－1（b）所示的倾斜位置时，则：

（3.3）

欲使颚式破碎机能钳住物料并进行碎矿工作,。

因而,即啮角必须小于摩擦角的两倍，否则物料就会跳出破碎腔，发生事故。

有时破碎机的啮角虽在公式（3.3）的限度内，但因两个矿块钳住第三个矿块的啮角超过了公式（3.3）的规定，这时仍有物料飞出。

颚式破碎机的啮角一般在17～24度之间。

啮角的下限值在破碎硬物料时采用:

上限值则在破碎软物料时采用。

正确地选择啮角对于提高破碎机的破碎效率具有很大意义。

减小啮角，可使破碎机的生产率增加，但会引起破碎比减少;增大啮角，虽可增加破碎比，但同时又会减少生产率。

因此，选择啮角时，应该全面考虑。

在此取

3.2排料口尺寸

PEF750×1060表示B×L=750×1060mm

由资料[1]可知：

最大进料粒度D=（0.75～0.9）B

取最大粒度=600

（3-6）

d——最小排料口尺

∴d=（1/9—1/10）*D=80mm

取d=80mm

如图可知

定颚高度H=H固定颚板长度=666.667~6750/0.4040~0.3249

=1650.1658~2077.5623 取1850

固定颚板长度H=1850mm

则tg=　　

=

=0.3625

　=>=19.97°

　18°<<22°

=20°验算结果符合范围。

3.3动颚的摆动行程S及行程比值m

物料在破碎机的破碎腔内受到有活动颚板相对固定颚板运动产生的挤压、劈裂、弯曲等作用而被破碎的。

因此动颚的摆动行程s是破碎机最重要的结构参数之一。

首先，据资料[6]：

看国外动颚下端水平行程的几个计算公式为：

（3-9）

d——开口时排料口的最小宽度。

在我国，讲到排料口宽度是以闭口时排料口宽度d为准。

从闭口到开口相差一个动颚下部的水平行程F（即S）

d=d＋S　　

∴S≤（0.3～0.4）（d＋S）

动颚下端的水平行程

F=S≤（0.43～0.67）d

单用公式S=0.054B有时觉得太大；单用S=0.035B有时又觉得太小，所以应将两者结合起来较好。

S≤（0.035～0.054）B

动颚下部水平