復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì),復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì),復(fù)擺,顎式破碎機(jī),設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:
復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求:
腭式破碎機(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)。鄂式破碎機(jī)廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學(xué)工業(yè)
等眾多部門,破碎抗壓強(qiáng)度不超過320兆帕的各種物料。
1. 所需破碎的物料中等硬度,堆積密度:1.35 t/m3。
2. 生產(chǎn)能力約為70 m3/h
3. 進(jìn)料口尺寸:600×900;
4. 進(jìn)料最大粒度:Dmax=500mm
III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時間:
1. 查閱相關(guān)資料,外文資料翻譯(6000字符以上),撰寫開題報(bào)告。
第1周—第2周
2. 整體方案設(shè)計(jì) 第3周—第4周
3. 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì) 第5周—第8周
4. 繪制裝配圖及其各零件工作圖 第9周—第12周
5. 編制設(shè)計(jì)說明書 第13周
6. 撰寫畢業(yè)論文 第14周—第16周
7. 答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 第17周
Ⅳ 、主 要參考資料:
【1】孫桓等主編.機(jī)械原理. 北京:高等教育出版社,2001
【2】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社,2001
【3】李啟炎主編.Solidworks 2003三維設(shè)計(jì)教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003
,
【4】唐敬麟主編.破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001
【5】廖漢元等編著. 腭式破碎機(jī). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998
【6】徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第四版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New
York:McGraw-Hill Book Company,1980
航空與機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班
學(xué)生(簽名): 歐陽鑫
填寫日期: 2011 年 01 月 03 日
指導(dǎo)教師(簽名):
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分):
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 系主任(簽名):
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書首頁。
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明,所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名: 日期:
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名: 日期:
導(dǎo)師簽名: 日期:
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
一.概述
破碎機(jī)械是對固體物料施加機(jī)械力,克服物料的內(nèi)聚力,使之碎裂成小塊物料的設(shè)備。
破碎機(jī)械所施加的機(jī)械力,可以是擠壓力、劈裂力、彎曲力、剪切力、沖擊力等,在一般機(jī)械中大多是兩種或兩種以上機(jī)械力的綜合。對于堅(jiān)硬的物料,適宜采用產(chǎn)生彎曲和劈裂作用的破碎機(jī)械;對于脆性和塑性的物料,適宜采用產(chǎn)生沖擊和劈裂作用
的機(jī)械;對于粘性和韌性的物料,適宜采用產(chǎn)生擠壓和碾磨作用的機(jī)械。
在礦山工程和建設(shè)上,破碎機(jī)械多用來破碎爆破開采所得的天然石料,使這成為規(guī)定尺寸的礦石或碎石。在硅酸鹽工業(yè)中,固體原料、燃料和半成品需要經(jīng)過各種破碎加工,使其粒度達(dá)到各道工序所要求的以便進(jìn)一步加工操作。通常的破碎過程,有粗碎、中碎、細(xì)碎三種,其入料粒度和出料粒度,如表一所示。所采用的破碎機(jī)械相應(yīng)地有粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)三種。
表一 物料粗碎、中碎、細(xì)碎的劃分(mm)
類別
入料粒度
出料粒度
粗碎
中碎
細(xì)碎
300~900
100~350
50 ~100
100~350
20~100
5~15
制備水泥、石灰時、細(xì)碎后的物料,還需進(jìn)一步粉磨成粉末。按照粉磨程度,可分為粗磨、細(xì)磨、超細(xì)磨三種。所采用的粉磨機(jī)相應(yīng)地有粗磨機(jī)、細(xì)磨機(jī)、超細(xì)磨機(jī)三種。在加工過程中,破碎機(jī)的效率要比粉磨機(jī)高得多,先破碎再粉磨,能顯著地提高加工效率,也降低電能消耗。工業(yè)上常用物料破碎前的平均粒度 D刁民破碎后的平均粒度d之比來衡量破碎過程中物料尺寸變化情況,比值i稱為破碎比(即平均破碎比)
為了簡易地表示物料破碎程度和各種破碎機(jī)的方根性能,也可用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比來作為破碎比,稱為公稱破碎比。
在實(shí)際破碎加工時,裝入破碎機(jī)的最大物料尺寸,一般總是小于容許的最大限度進(jìn)料口尺寸,所以,平均破碎比只相當(dāng)于公稱破碎比的0.7~0.9。
每個破碎機(jī)的破碎比有一定限度,破碎機(jī)械的破碎比一般是i=3~30。如果物料破碎的加工要求超過一種破碎機(jī)的破碎比,則必須采用兩臺或多臺破碎機(jī)械串連加工,稱為多級破碎。多級破碎時,原料尺寸與最終成品尺寸之比,稱總破碎比,如果各級破碎的破碎比各是,,…… 。則總破碎比是
……
由于破碎機(jī)構(gòu)造和作用的不同,實(shí)際選用時,還應(yīng)根據(jù)具體情況考慮下列因素;
1.物料的物理性質(zhì),如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大給料尺寸等;
2.成品的總生產(chǎn)量和級配要求、據(jù)以選擇破碎機(jī)類型和生產(chǎn)能力;
3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),做到既合乎質(zhì)量、數(shù)量的要求、操作方便、工作可靠,又最大限度節(jié)省費(fèi)用。
二.物料破碎及其意義
2.1 物料破碎及其意義
從礦山開采出來的礦石稱為原礦。原礦是由礦物與脈石組成的,露天礦井開采出來的原礦其最大粒度一般在200~1300mm之間,地下礦開采出來的原礦最大粒度一般在200~600mm之間,這些原礦不能直接在工業(yè)中應(yīng)用,必須經(jīng)過破碎和磨礦作業(yè),使其粒度達(dá)到規(guī)定的要求、破碎是指將塊狀礦石變成粒度大于1~5mm產(chǎn)品的作業(yè),小于1mm粒度的產(chǎn)品是通過磨碎作業(yè)完成的。
2.1.1 破碎的目的
(1)制備工業(yè)用碎石
大塊石料經(jīng)破碎篩分后,可得到各種不同要求粒度的碎石。這些碎石可制備成混凝土。它們在建筑、水電等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。鐵路路基建造中也需要大量的碎石。
(2)使礦石中的有用礦物分離
礦石有單金屬和多金屬,而且原礦多為品位較低的礦石。將原礦破碎后,可以使有用金屬與礦石中的脈石和有害雜質(zhì)分離,作為選礦的原料,除去雜質(zhì)而得到高品位的精礦
(3)磨礦提供原料
磨礦工藝所需粒度大于1~5mm的原料,是由破碎產(chǎn)品提供的。例如在煉焦廠、燒結(jié)廠、制團(tuán)廠、粉末冶金、水泥等部門中,都是由破碎工藝提供原料,再通過磨碎使產(chǎn)品達(dá)到要求的粒度和粉末狀態(tài)。
2.1.2 破碎工藝
最終破碎粒度是根據(jù)產(chǎn)品的用途確定的。需要進(jìn)行磨礦作業(yè)的礦石,應(yīng)考慮到破碎與磨礦總成本較低來確定破碎產(chǎn)品的粒度。一般較適宜的粒度為10~25mm。把原礦粒度與破碎產(chǎn)品的粒度的比,稱為總破碎比,若露天礦開采出來的原礦粒度為200~1300mm則破碎作業(yè)的總破碎比的范圍為:
一臺破碎機(jī)只能在一定限度的破碎比下才有合理的結(jié)構(gòu),才能最有效地工作,因此使一臺破碎機(jī)達(dá)到這樣的破碎比是很有困難的。各種破碎機(jī)的破碎比范圍見表二。可見,要把原礦破碎到需要的粒度,必須將若干臺破碎機(jī)串連進(jìn)行分段破碎??偲扑楸鹊扔诟鞫纹扑楸鹊某朔e、為了發(fā)揮串聯(lián)破碎機(jī)的破碎能力,不使小塊礦石進(jìn)入破碎機(jī)反復(fù)進(jìn)行破碎,因此將破碎與篩分有機(jī)結(jié)合,構(gòu)成合理的破碎工藝流程。
表二 各類破碎機(jī)的破碎比
破碎機(jī)型式
流程類型
破碎機(jī)范圍
顎式破碎機(jī)和旋回破碎機(jī)
開路
3~5
標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)
開路
3~5
標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)(中型)
閉路
4~8
短圓錐破碎機(jī)
開路
3~6
短圓錐破碎機(jī)
閉路
4~8
圖2-1為一段破碎機(jī)機(jī)流程圖,原礦經(jīng)固定篩1篩分后,篩上大塊物料進(jìn)入顎式破碎機(jī)2,篩下物顎式破碎機(jī)2的產(chǎn)品一起經(jīng)振動篩3篩分;篩上物經(jīng)圓錐破碎機(jī)4破碎,篩下物和圓錐破碎機(jī)4的產(chǎn)品一起經(jīng)振動5篩分;篩下物作為磨機(jī)8的原料,落入礦倉7,篩上稱進(jìn)入圓錐破碎機(jī)6破碎,破碎機(jī)6與振動篩5構(gòu)成封閉系統(tǒng)進(jìn)反復(fù)破碎、篩分,該系統(tǒng)稱為封閉破碎系統(tǒng)。顎式破碎機(jī)2和圓錐破碎機(jī)4的產(chǎn)品,均經(jīng)篩分后進(jìn)入下一流程,故稱開路破碎。
圖2-1 破碎流程圖
1—固定篩 2--顎式破碎機(jī) 3、5—振動篩
4、6--圓錐破碎機(jī) 7—礦倉 8-磨機(jī)
2.2 破碎物料的性能及破碎比
2.2.1粒度及其表示方法
礦塊的大小稱為粒度,由于礦塊形狀一般是不規(guī)則的,需要用幾個尺寸計(jì)算
出的尺寸參數(shù)來表示礦塊的大小。
1.平均直徑d
礦塊的平均直徑用單個礦塊的長、寬、厚平均值表示。
d= (2-1)
式中 L---礦塊的長度(mm)
b---礦塊的寬度(mm)
h---礦塊的厚度(mm)
式用長、寬的平均值表示:
d= (2-2)
平均直徑一般是用來計(jì)算給礦和排礦單個礦塊的尺寸以確定破碎比。
2.等值直徑deq
礦塊的粒度很小時可用等值直徑來表示。等值直徑是將細(xì)料物料顆粒作為球體來計(jì)算的。
deq== =1.24 (2-3)
式中 m---礦料質(zhì)量(kg)
----礦物密度kg/m
V---- 礦料的體積(m3);
3.粒級平均直徑d
對于由不同粒度混合組成的礦粒群,通過用篩分方法來確定礦粒群的平均直徑,例如上層篩孔尺寸為d1,下層篩孔尺寸為d2,通過上層而留在下層篩上的物料,其粒度既不能用d1也不能用d2表示。當(dāng)粒級的粒度范圍很窄,上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過=1.414時,可用粒度平均直徑表示,即
d=(d1+d2)/2 (2-4)
否則用d1~d2表示粒級。
2.2.2破碎產(chǎn)品的粒級特性
破碎產(chǎn)品都是由粒度不同的各種礦石礦粒所組成,為了鑒定破碎產(chǎn)品的質(zhì)量和破碎機(jī)的破碎效果,必須確定它們的粒度組成和粒度特性曲線,確定混合物的粒度組成,通常采用篩分公檢法(簡稱篩析)。
篩析一般采用標(biāo)準(zhǔn)篩,篩面使用正方形篩孔的篩網(wǎng)。我國通常采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩,其篩孔大小用網(wǎng)目表示,它指一英寸長度(一英寸等于25.4mm)內(nèi)所具有的篩孔數(shù)目。這種篩子是以200目作為基本篩(=1.414)和補(bǔ)充篩比(=1.189),篩孔的尺寸可根據(jù)篩比計(jì)算。例如,基本篩的上一基本篩為150目篩子的篩孔尺寸,可用基本篩的篩孔乘以基本篩為0.074=0.105mm。若計(jì)算兩篩之間的補(bǔ)充篩孔尺寸,則用基本篩的篩孔尺寸乘以補(bǔ)充篩比得到。即0.074=0.088mm.
我國尚無用于破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度分析標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)際測試時,各廠家廠家使用的篩孔形狀(方孔或圓孔)及序列也不盡相同。如果參照泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩關(guān)于基本篩比的規(guī)定來確定篩
孔序列,即各篩間的篩比天有不大于,就可以將上、下兩篩間的產(chǎn)品粒度,用粒度平均直徑表示這對于分析粒級特性顯然是很方便的。因此推薦表三的粒級序列供參考。
表三 各破碎機(jī)產(chǎn)品的篩析篩的粒級序列
型號
PE-150X250
PE-250X400
PE-400X600
PE-500X750
PE-600X900
PE-750X1060
PE-900X1200
粒
度
系
列
0-3
0-3
0-10
0-10
0-20
0-20
0-30
3-5
3-5
10-14
10-14
20-28
20-28
30-42
5-7
5-7
14-20
14-20
28-40
28-40
42-60
7-10
7-10
20-28
20-28
40-57
40-57
60-85
10-14
10-14
28-40
28-40
57-80
57-80
85-120
14-20
14-20
40-57
40-57
80-115
80-115
120-170
20-28
20-28
57-80
57-80
115-163
115-160
>170
>28
28-40
80-110
80-110
>163
>163
40-55
>110
110-155
>55
>155
注:篩孔最大尺寸以其殘留景不超過5%來確定
根據(jù)篩分結(jié)果,可以對產(chǎn)品(或原礦)的粒度特性進(jìn)行分析。粒度特性用粒度特性曲線來表示,縱坐標(biāo)表示套篩中各篩的篩上物料質(zhì)量的累積百分?jǐn)?shù)(簡稱篩上量累積產(chǎn)率%),橫坐標(biāo)或有篩孔尺寸與最大之比,或用篩孔尺寸與排礦口之比(%)表示。
圖2-2a所示為物料粒級特性曲線,任意兩縱坐標(biāo)之差,就表示在橫軸上相應(yīng)兩點(diǎn)間物料粒級的產(chǎn)率。由圖可知,難碎性礦石的粒級曲線運(yùn)動呈凸形,這表明礦石的粗級物料占多數(shù)。中等可碎性礦石的粒級曲線2近似直線。這表明各種粒級所占的產(chǎn)率大致相等。易碎性礦石的粒級曲線3呈凹形,這表明礦石中的中等粒度的物料占多數(shù)。該粒級曲線可以分析比較各種礦石破碎的難易程度。由于橫坐標(biāo)比值不能反映產(chǎn)品絕對尺寸的粒級分布情況,因此在檢查同型號不同破碎機(jī)的破碎效果并強(qiáng)調(diào)可比性時,只有篩孔最大尺寸及破碎物料相同時才有比較價值。當(dāng)破碎機(jī)性能差別較大時,按篩子上殘留量不大于5%所確定的篩孔最大尺寸也不相同。因此用該曲線來分析破碎機(jī)的破碎效果并不方便。
圖2-2b的橫坐標(biāo)表示篩孔尺寸與排礦石之比。當(dāng)同型號各個破碎機(jī)的排礦口尺寸破碎物料相同時,該粒級特性曲線可以檢查破碎機(jī)的破碎效果。
圖2-2a 篩孔尺寸與最大粒之比
圖2-2b 物料尺寸排礦口之比
1— 難碎性礦石 2— 中等可碎性礦石
3—易碎性礦石
2.2.3礦石的破碎及力學(xué)性能
機(jī)械破碎是用外力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。若礦石是脆性材料,它在很小的變形下就會發(fā)生破裂、機(jī)械破碎礦石有以下幾種方法:
1.壓碎 將礦石置于兩個破碎表面之間,施加壓力后礦石因壓力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度限而破碎(圖2-3a)。
2.劈裂 用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓礦石時,礦石沿壓力作用線方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉應(yīng)力達(dá)到礦石的抗拉強(qiáng)度限 (圖2-3b)。
3.折斷 用兩個帶有多個尖棱的工作表面擠壓礦石時,礦石就像受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn)梁。當(dāng)?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到彎曲強(qiáng)度限時礦石被折斷 (圖2-3c)。
圖 2-3 礦石的破碎和破碎方法
(a) 壓碎 (b) 劈裂 (c)折斷 (d) 磨碎 (e)沖擊破碎
4.磨碎 礦石與運(yùn)動的工作表面之間受一定壓力和剪切力時,礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度時,礦石即被粉碎(圖 2-3d)
5.沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機(jī)件的沖擊力作用而破碎(圖2-3d)。由于破碎力是瞬間作用的,所以破碎效率高,破碎比大,能量消耗小,但錘頭磨損嚴(yán)重。
實(shí)際上任何一種破碎機(jī)都不是以某一種形式進(jìn)行破碎的,一般都是兩種和兩種以上的形式聯(lián)合進(jìn)行破碎。由于顎式破碎機(jī)的破碎工作表面是兩塊相互交錯布置的齒形襯板,因此其破碎作業(yè)兼有前四種破碎形式,當(dāng)破碎機(jī)兩工作面沿表面方向的相對運(yùn)動位移加大而加強(qiáng)磨碎作業(yè)時,由于磨碎的效率低、能量消耗大、機(jī)件磨損嚴(yán)重,將會降低破碎機(jī)的破碎效果。礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的,礦石分堅(jiān)硬礦石、中等堅(jiān)硬礦石和軟礦石。也可以分為粘性礦石和脆性礦石。礦石的抗壓強(qiáng)度最大,抗彎強(qiáng)度次之,抗拉強(qiáng)度最小。對堅(jiān)硬礦石采用壓碎,劈裂和折斷的破碎方法為宜;對粘性礦石采用壓碎和磨碎方法為宜;對脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。簡擺顎式破碎機(jī)可用于破碎各種性能的礦石,對于堅(jiān)硬礦石有更高的效果。
三 . 工作原理和構(gòu)造
3.1 工作原理
電動機(jī)驅(qū)動皮帶和皮帶輪,通過偏心軸使動顎上下運(yùn)動,當(dāng)動顎上升時肘板與動顎間夾角變大,從而推動動顎板向固定顎板接近,與其同時物料被壓碎或劈碎,達(dá)到破碎的目的;當(dāng)動顎下行時,肘板與動顎夾角變小,動顎板在拉桿,彈簧的作用下,離開固定顎板,此時已破碎物料從破碎腔下口排出。隨著電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動而破碎機(jī)動顎作周期運(yùn)動壓碎和排泄物料,實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板,一是固定顎板(定顎),垂直(或上端略外傾)固定在機(jī)體前壁上,另一是活動顎板(動顎),位置傾斜,與固定顎板形成上大小的破碎腔(工作腔)?;顒宇€板對著固定顎板作周期性的往復(fù)運(yùn)動,--分開 ,時而靠近。分開時,物料進(jìn)入破碎腔,成品從下部卸出;靠近時,使裝在兩塊顎板之間的到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。
其工作示意圖(非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì))見圖3-1,
動顎4懸掛在偏心軸3上,可以左右擺動,偏心
軸3旋轉(zhuǎn)時,動腭4作上下往復(fù)運(yùn)動從而推動顎,
動顎作左右往復(fù)擺動,實(shí)現(xiàn)破碎和卸料。由于偏
心軸負(fù)荷大,一般都制成中型和小型機(jī),目前也
朝大型方向發(fā)展,在工程上適合于破碎中等硬度
的石塊,作為中碎設(shè)備,其破碎比比較大,可達(dá)
到10。
圖3-1 復(fù)擺腭式破碎工作示意圖
3—偏心軸 4—動顎
5—連桿 6—推力板
復(fù)擺顎工破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量較輕、構(gòu)件教少、結(jié)構(gòu)更緊湊;破碎腔內(nèi)充滿程度較好,所裝物料塊受帶均勻破碎,加以動腭下端強(qiáng)制性推出成品卸料,故生產(chǎn)率較高,比同規(guī)格的簡擺腭式破碎機(jī)的生產(chǎn)率高出20%~30%;物料在動腭下端有較大的上下翻滾運(yùn)動,容易呈立方體形狀卸出,減少了像簡擺式的片狀成分,產(chǎn)品質(zhì)量較好。
其缺點(diǎn)是:這種破碎機(jī)的動腭垂直擺幅較大,物料對腭板的磨削作用嚴(yán)重,腭板磨損快,故增大了能量消耗,加劇了物料的過度破碎,產(chǎn)生了粉塵也較多。
3.2腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖3-2-1,帶有襯板的動腭3通過滾動軸承直接懸掛在偏心軸10上,而偏心軸又支承機(jī)架12的滾動軸承上。動腭的底部用推力板5支承在位于機(jī)架后壁的推力板座6上,出料口的調(diào)節(jié)裝置7,是利用調(diào)節(jié)螺栓來改變楔鐵的相對位置,從而使出料口的寬度得到調(diào)節(jié)。和簡擺腭式破碎機(jī)一樣,只有拉桿、彈簧及調(diào)節(jié)螺栓組成的拉緊裝置。由電動機(jī)帶動帶輪13使偏心軸轉(zhuǎn)動,動腭就被帶動作復(fù)雜擺動,實(shí)現(xiàn)粉碎物料動作。
圖3-2-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)
1—定腭 2—側(cè)襯板 3—動腭(襯板) 4—推力板支座 5—推力板
6—推力板座 7—調(diào)節(jié)裝置 8—后楔鐵 9—飛輪 10—偏心軸11—軸承
12—機(jī)架 13—帶輪
本圖僅做參考
四. 主要零部件的結(jié)構(gòu)分析
4.1動腭
動腭是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件,要求有足夠的強(qiáng)度和剛度,其結(jié)構(gòu)應(yīng)該堅(jiān)固耐用,按結(jié)構(gòu)動腭可分箱型和非箱型。動腭一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動腭的重量,本設(shè)計(jì)采用非箱型。
如圖4-1所示,安裝齒板的動腭前部為平板結(jié)構(gòu),其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動腭的強(qiáng)度與剛度,其橫截面呈E型。
圖 4-1
4.2齒板的結(jié)構(gòu)
齒板,是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件,結(jié)構(gòu)雖然簡單,但它對破碎機(jī)的生產(chǎn)率、比能耗、產(chǎn)品粒度組成和粒度以及破碎力等都會影響,特別對后三項(xiàng)影響比較明顯。
齒板承受很大的沖擊力,因此磨損得非常厲害。為了延長它的使用壽命,可以從兩方面研究:一是從材質(zhì)上找到高耐磨性能材料:二是合理確定齒板的結(jié)構(gòu)形狀和集合尺寸。
現(xiàn)有的破碎機(jī)上使用的齒板,一般是采用ZGMn13。其特點(diǎn)是:在沖擊負(fù)荷作用下,具有表面硬化性,形成又硬又耐磨的表面,同時仍能保持其內(nèi)層金屬原由的韌性,故它是破碎機(jī)上用得最普遍的一種耐磨材料。
齒板橫斷面結(jié)構(gòu)形狀有平滑表面和齒形表面兩種,后者又分三角形和梯形表面。本設(shè)計(jì)采用三角形。如圖4-3所示
a)三角形 b)梯形
圖 4-2
4.3肘板(推力板)
破碎機(jī)的肋板是結(jié)構(gòu)最簡單的零件,但其作用卻非常的重要。通常有三個作用:一是傳遞動力,其傳遞的動力有時甚至比破碎力還大;二是起保險件作用,當(dāng)破碎腔落入非破碎物料(如釬桿、折斷的鏟齒)時,肘板先行斷裂破壞,從而保護(hù)機(jī)器其它零件不發(fā)生破壞;三是調(diào)整排料口大小。
在機(jī)器工作時,肘板與其支承的襯板間不能得到很好的潤滑,加上粉塵落入,所以肘板與其襯墊之間實(shí)際上一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣,對肘板的高負(fù)荷壓力,導(dǎo)致肘板與肘板襯墊很快磨損,使用壽命很低。因此肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮該機(jī)件的重要作用也要考慮其工作環(huán)境。
按肘頭與肘墊(或稱肘板襯墊)的連接型式,可分為滾動型與滑動型兩種,如圖4-3所示。肘板與襯墊之間傳遞很大的擠壓力,并受周期性沖擊載荷。在反復(fù)沖擊擠壓作用下磨損教快,特別是圖4-3b所示的滑動型更為嚴(yán)重。為提高傳動效率,減少磨損,延長其使用壽命,可采用圖4-3a所示的滾動型結(jié)構(gòu)。肘板頭為圓柱面,襯墊為平面。由于肘板的兩端肘頭表面為同一圓柱表面,所以當(dāng)肘板兩端的襯墊表面相互平行時,肘板受力將沿肘板圓柱面的同一直徑、并與襯墊表面的垂直方向傳遞。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,動腭的擺動角很小,使得肘板兩端支撐的肘墊表面平行度誤差也很小,所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,肘板與其肘墊之間可以保持純滾動。本次設(shè)計(jì)采用滾動型
(a) (b)
圖4-3 肘頭與肘墊形式
(a) 滾動型 (b) 滑動型
4.4調(diào)整裝置
調(diào)整裝置提供調(diào)整破碎機(jī)排料口大小作用。隨著襯板的不斷磨損,排料口尺寸也不斷地變大,產(chǎn)品的粒度也隨之變粗。為了保證產(chǎn)品的粒度要求,必須利用調(diào)整裝置,定期地調(diào)整排料裂口的尺寸。此外,當(dāng)要求得到不同的產(chǎn)品粒度時,也需要調(diào)整排料口的大小?,F(xiàn)有腭式破碎機(jī)的調(diào)整裝置有多種多樣,歸納起來有墊片調(diào)整裝置、鍥鐵調(diào)整裝置、液壓調(diào)整裝置以及襯板調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用墊片調(diào)整裝置。
1—肘板 2—調(diào)整座
3—調(diào)整楔鐵 4—機(jī)架
圖 4-4 調(diào)整裝置
4.5保險裝置
當(dāng)破碎機(jī)落入非破碎物時,為防止機(jī)器的重要的零部件發(fā)生破壞,通常裝有過載保護(hù)裝置。保險裝置有三種:液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。本設(shè)計(jì)采用肘板。肘板是機(jī)器中最簡單、最便宜的零件,所以得到廣乏應(yīng)用且經(jīng)濟(jì)有效,但當(dāng)肘板斷裂后,機(jī)器將停車,應(yīng)重新更換新肘板后方可工作。肘板保險件的另一個缺點(diǎn)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng),常常在超載時它不破壞,或者沒有超載它卻破壞了,以至影響生產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)時除應(yīng)正確確定由破碎力引起的肘板壓力,以便設(shè)計(jì)出超載破壞的肘板面積外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,應(yīng)使其具有較高的超載破壞敏感。肘板通常有如圖4-5所示的三種結(jié)構(gòu):中部較薄的變截面結(jié)構(gòu);弧形結(jié)構(gòu);S型結(jié)構(gòu)。其中圖a結(jié)構(gòu)在保證肘板的剛度和穩(wěn)定性的同時,提高其超載破壞敏感度。圖b、圖c兩種結(jié)構(gòu)是利用灰鑄鐵肘板抗彎性能這一特性,選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸是肘板呈拉伸破壞,顯然提高了肘板破壞的敏感度。盡管如此,肘板是否斷裂主要取決與計(jì)算載荷的確定和截面尺寸計(jì)算是否正確。因此從加工制造方便性出發(fā),圖a所示應(yīng)用最多,本設(shè)計(jì)也采用a中肘板。
圖 4-5 肘板結(jié)構(gòu)
4.6機(jī)架結(jié)構(gòu)
破碎機(jī)是整個破碎機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖擊載荷,其重量占整機(jī)重量很大比例,而且加工制造的工作量也很大。機(jī)架的剛度和強(qiáng)度,對整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響,因此,對破碎機(jī)架的要求是:機(jī)構(gòu)簡單容易制造,重量輕,且要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。破碎機(jī)機(jī)架機(jī)構(gòu)分,有整體機(jī)架和組合機(jī)架;按制造工藝分,有鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架。
1)整體機(jī)架,由于其制造、安裝和運(yùn)輸困難,故不宜用于大型破碎機(jī),而多為中、小型破碎機(jī)所使用。它比組合機(jī)架剛性好,但制造較較復(fù)雜。從制造工業(yè)來看,它分為整體鑄造機(jī)架和整體焊接機(jī)架。前者比后者剛性好,但制造困難,特別是單件、小批量生產(chǎn)。后者便于加工制造,重量較輕,但剛性差。同時要求焊接工藝、焊接質(zhì)量都比較高,并焊接后要求退火,但是隨著焊接技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外腭式破碎機(jī)的焊接機(jī)架用得越來越多,并且大型破碎機(jī)也采用焊接機(jī)架。焊接機(jī)架用Q235鋼板,其厚度一般為25-50mm
2) 整體鑄造機(jī)架,除用鑄鋼ZG270-500材料外,對小型破碎機(jī)破碎硬度較低的物料時,也可用優(yōu)質(zhì)鑄鐵和球墨鑄鐵。設(shè)計(jì)時,在保證正常工作下,應(yīng)力求減輕重量。制造時要求偏心軸承中心鏜孔,與動腭心軸軸承的中心孔有一定的平行度。本設(shè)計(jì)用鑄造機(jī)架。如圖4-6
圖4-6 整體鑄造機(jī)架
4.7傳動件
偏心軸是破碎機(jī)的主軸,受有巨大的彎曲力,采用45號鋼調(diào)質(zhì)處理,偏心軸一端裝帶輪,另一端裝飛輪。
4.9飛輪
飛輪用以存儲動顎空形程時的能量,再用于工作行程,使機(jī)械的工作負(fù)荷趨
于均勻。帶輪也起著飛輪的作用。
4.10潤滑裝置
偏心軸軸承通常采用集中循環(huán)潤滑。心軸和推力板的支承面一般采用潤滑脂通過手動油槍給油。動顎的擺角很小,使心軸與軸瓦之間潤滑困難,在其底部開若干軸向油溝,中間開一環(huán)向油槽使之連通,再用油泵強(qiáng)制注入干黃油進(jìn)行潤滑。
五. 復(fù)擺腭式破碎機(jī)的主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1.1主軸轉(zhuǎn)速
如圖5-1-1所示,b為公稱排料口,SL為動腭下端點(diǎn)水平行程,L為排料層的平均嚙角。ABB1A1為腔內(nèi)物料的壓縮破碎棱柱體,ABB2A2為排料棱柱體。破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速是n根據(jù)在一個運(yùn)動循環(huán)的排料時間內(nèi),壓縮破碎棱柱體的上層面(AA1)按自由落體下落至破碎腔外的高度h計(jì)算確定的。而該排料層高度h與下端點(diǎn)水平行程SL及排料層嚙角L有關(guān)。即排
料層上層面AA1降至下層面(BB1),正好把排料層
的物料全部排出所需的時間來計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速。
對于排料時間有不同的意見:一種認(rèn)為排料時間
t應(yīng)考慮破碎機(jī)構(gòu)的急回特性,即排料時間與機(jī)構(gòu)
的行程速比系數(shù)有關(guān)。這一觀點(diǎn)未注意到動腭下
端點(diǎn)排料起始點(diǎn)與終止點(diǎn)并不一定與機(jī)構(gòu)的兩極
限位置相對應(yīng)。另一種認(rèn)為排料時間t應(yīng)按t=15/n
計(jì)算,即排料時間對應(yīng)于主軸的四分之一轉(zhuǎn),這
種假定與實(shí)際情況相差甚大。根據(jù)筆者對破碎過
程的實(shí)測分析,得到排料過程對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不
小于180o的結(jié)論,認(rèn)為排料時間按主軸半轉(zhuǎn)計(jì)算比
較符合實(shí)際情況。
排料時間t為 圖5-1-1 排料口處排料示意圖
t =30/n (2-1a)
排料層完全排出下落的高度h為
h =SL/tanL (2-1b)
由 (2-1c)
令 g = 9800mm/s2 (2-1d)
將式(2-1a)、(2-1b)、(2-1d)代入(2-1c),得
n =2100q (2-1)
式中 n --- 主軸轉(zhuǎn)速(r/min);
SL --- 動腭下端點(diǎn)水平行程(mm);
L --- 排料層平均嚙角(o);
q --- 系數(shù),考慮在功耗允許的情況下轉(zhuǎn)速的增減系數(shù)。取q = 0.95~
1.05。高硬度礦石取小值。
破碎機(jī)尺寸設(shè)計(jì)中,動腭下端點(diǎn)水平行程SL 是一個很重要的參數(shù)。在動腭其他各點(diǎn)水平行程保證腔內(nèi)物料充分破碎的情況下,正確選擇SL、L 值是發(fā)揮機(jī)器生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。但SL、L及n三者之間應(yīng)有最佳的匹配,當(dāng)轉(zhuǎn)速n 不與已知的SL、L相匹配,或者設(shè)計(jì)的SL、L不與實(shí)有轉(zhuǎn)速n相匹配時,都會降低機(jī)器的生產(chǎn)能力或增大功耗。盡管式(2-1)已經(jīng)給出了n、 SL、L三參數(shù)間的匹配關(guān)系,但并不是說機(jī)器任何一組機(jī)構(gòu)尺寸所得到的下端點(diǎn)水平行程SL和給定的L按式(2-1)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n后,都能得到最佳的n、 SL、L三參數(shù)匹配方案。根據(jù)已知題目給定的生產(chǎn)能力Q,對該機(jī)型三參數(shù)匹配優(yōu)化,得出
查《腭式破碎機(jī)》表6-3得 SL=29.44mm; L=14°; 取q=1代入式(2-1)
得:
n=193.3 r/min
5.1.2生產(chǎn)能力
破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是指機(jī)器每小時所處理的物料的立方米數(shù)。由于生產(chǎn)能力不但與排料口尺寸有關(guān),而且與待破物料的強(qiáng)度、韌性、物料性能以及進(jìn)料的幾何尺寸和塊度分布有關(guān),因此為同意衡量機(jī)器生產(chǎn)能力的高低,標(biāo)準(zhǔn)中的生產(chǎn)能力,是指機(jī)器在開邊制公稱排料口下,每小時所處理的抗壓強(qiáng)度為250MPa、堆密度為1.6t/m3花崗巖物料立方米數(shù),稱為公稱生產(chǎn)能力(m3/h)。參看圖5-1,在公稱排料口b時,每一運(yùn)動循環(huán)的排料行程下排出的物料棱柱體AA1B1B的體積與每小時轉(zhuǎn)速60n的乘積,即可得到公稱生產(chǎn)能力Q的計(jì)算公式為
Q=30nLSL(2b-SL)1/tanL (2-2)
式中 Q ---生產(chǎn)能力(m3/h);
n ---主軸轉(zhuǎn)速(r/min);
L ---破碎腔長度(m);
b ---公稱排料口尺寸(m);
SL---動腭下端點(diǎn)水平行程(m);
1---壓縮破碎棱柱體的填充度,中小型機(jī)在公稱排料口下一般取1 =0.65~0.75。
SL=29.44mm; L=14°; L=900mm; 1=0.68;
查附表Ⅰ得b=100mm; 代入式(2-2)中,得:
Q=71.44 m3/h
5.1.3 鉗角設(shè)計(jì)計(jì)算
動顎與定顎間的夾角稱為鉗角。鉗角由物料性質(zhì)、塊粒大小、形狀等因素決定。如果鉗角太大,進(jìn)料口物料就不能被顎板夾住,而被推出機(jī)外,從而降低生產(chǎn)率,如果鉗角太小,則雖能增大生產(chǎn)率,但破碎比減小。
圖 5-1-3表示從力學(xué)角度推算鉗角的計(jì)算圖式。當(dāng)物料能被夾持在破碎腔內(nèi),不被推出機(jī)外時,這些力應(yīng)相互平衡,即在x、y方向的分力之和應(yīng)該分別等于零。
圖 5-1-3 鉗角計(jì)算圖式
于是求得
因 f=,故
=
式中 ---鉗角
---物料與顎板間摩擦角
f---物料與顎間摩擦角系數(shù)。
為了保證破碎機(jī)工作時物料塊不致被推出機(jī)外,必須令
即鉗角應(yīng)小于物料與顎板間摩擦角的0.5。
設(shè)鋼和礦石的摩擦系數(shù)為0.3,則最大鉗角的理論值為′。但實(shí)際采用的鉗角比理論值小的多,這是由于大塊料被楔住兩塊小料之間時,仍有被擠出的危險。所以選為。
5.1.4 偏心距e的計(jì)算
破碎機(jī)的行程是指動腭下端的擺幅。它與偏心軸的偏心距、腭板斜角有關(guān),查《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》一般是
S=2.2e
式中S——動腭行程
e——偏心距
復(fù)擺腭式破碎機(jī)的下端擺幅為下端水平行程,所以S=29.44mm;
得:
e=13.38mm
5.2 破碎力
5.2.1 破碎力的計(jì)算
以立方體和球體兩種典型物料形狀為依據(jù),并考慮大尺寸進(jìn)料塊粒是逐漸階段破碎成成品而卸出,求出總的破碎力,破碎力大小取決于顎板凸齒作用點(diǎn)施加的(物料應(yīng)力)和物料抗拉強(qiáng)度。
實(shí)際破碎作業(yè)時,成品多為立方體,故破碎力計(jì)算多以立方體物料為依據(jù),還可保證機(jī)械工作的可靠性(因人料尺寸相同時,立方體破碎力交球體大)。下面以立方體物料分析。
(1) 第一階段破碎,圖5-2-1 表示作用在立方上的力
圖5-2-1 作用在立方體上的力
立方體由于齒棱作用,受力面產(chǎn)生拉應(yīng)力,支撐面產(chǎn)生壓應(yīng)力,這些力在斷裂面上引起的應(yīng)力為《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)》P580:
=(2-)
故得
F1 =
式中 F1---第一階段使物料碎裂的破碎力(N)。
---物料的抗劈強(qiáng)度(約等于抗拉強(qiáng)度N/cm2);
W---立方體物料邊長(cm);
Z---齒棱間距(cm).
(2) 第二階段破碎.物料經(jīng)過第一階段破碎以后,成為兩個半立方體,在動顎擺開時落入破碎時,并改變方向進(jìn)行再破碎,第二階段的破碎力是:
F2=
(3)第三階段破碎.物料進(jìn)行第二階段破碎以后,成為4塊體進(jìn)行再破碎.第三階段的破碎
F3=
假設(shè)所破物料的抗劈強(qiáng)度是=500N/cm2 。而顎板齒棱距Z=150mm;
W=500mm,則第一階段破碎力
F1 ===807KN
此力產(chǎn)生側(cè)向分力,設(shè)棱角為90°,則側(cè)向力為
,即571KN。
F2===568KN
F3===250KN
邊長500mm立方體,至少和動顎的一個齒棱相接觸,因而此時破碎力為807KN。在特殊情況下,也可能同時與3個齒棱接觸,此時破碎力為2421KN。取平均值1614KN。
經(jīng)過多次沖擊以后,新的立方體才能最后形成。原始進(jìn)料的破碎力和第二階段中最后兩個沖擊的破碎力可能同時出現(xiàn),因而總破碎力
F0=1614+4×250=2614KN
這兩個破碎力的作用點(diǎn)取決于物料粒度與相應(yīng)出料口寬度??偲扑榱σ部赡苡衅渌慕M合方式.
5.2.2 最大破碎力
圖5-2-2中的曲線是根據(jù)破碎力示波圖
上較大的峰值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制的。實(shí)驗(yàn)中
把較大峰值的統(tǒng)計(jì)值稱為滿載破碎力,是
破碎過程中出現(xiàn)次數(shù)最多的破碎力。把滿
載破碎時破碎力的 最大峰值稱為最大破碎
力。其計(jì)算公式見顎式破碎機(jī)教材61頁。
式中 --- 最大破碎力(N); 圖 5-2-2
--- 抗壓強(qiáng)度 (N/m3);
k--- 有效破碎系數(shù),當(dāng)=20°時,取=0.38~0.42。
破碎腔尺寸B、b、L的單位是cm。
由已知得 B=90cm; b=15cm; L=120cm; 20°; k=0.4
取=14700N/m3
得;
=
=2472KN
5.3 功率的計(jì)算
見顎式破碎機(jī)教材P64頁有公式:
P=
式中 P---計(jì)算功率放大器(KW);
---最大破碎力(KN);
---動顎諸點(diǎn)水平行程平均值(mm);
n---主軸轉(zhuǎn)速(r/min)
---破碎腔平均齒角(°);
---機(jī)械總效率,由《腭式破碎機(jī)》表2-4和理論計(jì)算可知,=0.81~0.85。
---等效破碎系數(shù),根據(jù)《腭式破碎機(jī)》表2-4實(shí)測數(shù)據(jù),對于中小型機(jī),=0.27~0.37,對于中大型機(jī),建議取有=0.21~0.28。
已知有 =2472KN; 取=0.27; n=193.3r/min;
=20°; =29.44mm;
所以得
P==
=71.44 KW
所以選功率為75KW。查手冊,選JS115-6鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī),實(shí)際轉(zhuǎn)速975r/min, 功率為75KW.JS表示鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī),11號機(jī)座,鐵芯長度為5號,6極。
5.4 主要零件受力計(jì)算
如圖5-4-1
圖5-4-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)計(jì)算圖式
(1)推力板
式中--- 推力板受力(KN);
P--- 所選電動機(jī)功率(KW);
n--- 偏心軸轉(zhuǎn)速 ;
h--- 動顎行程平均值(m)。
==1647.4KN
(2 ) 動腭
選定偏心軸偏心距e后,動顎和定顎的顎板長度可按經(jīng)驗(yàn)式選取
兩種長度可以不等,但為制造方便考慮,再根據(jù)破碎腔高和嚙角計(jì)算取L=2170mm。
KN
六.各主要零件的設(shè)計(jì)
6.1帶輪的設(shè)計(jì)
1.確定計(jì)算功率
根據(jù)功率是根據(jù)傳遞的功率P,并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的。即
=
式中:——計(jì)算功率,單位為KW;
P——傳遞的功率(例如電動機(jī)的額定功率),單位為KW;
——工作情況系數(shù),見表8-6
由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊、中冊》P272表9.2-13查得工作情況系數(shù),故
=97KW
2. 選取窄V帶帶型
根據(jù)、由P272圖9.2-1確定選用SPC型。
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表9.2-37和表9.2-38取主動輪基準(zhǔn)直徑=236mm 。
從動輪基準(zhǔn)直徑
=i==1189.44mm
根據(jù)表9.2-37,取=1250mm。
按要求驗(yàn)算帶的速度
m/s<35m/s
帶的速度合適。
4.確定窄V的基準(zhǔn)長度和傳動中心矩
根據(jù)式0.7()<<2(),有
1040.2<<2960
初步確定=1500mm。
計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長度
=
=6347.02mm
由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊、中冊》查得,選帶的基準(zhǔn)長度。
按P271表9.2-12計(jì)算實(shí)際中心矩
==(1500+)=1876.49mm
4.驗(yàn)算主動輪上的包角
可得
=
=148.62°>120°
主動輪上的包角合適。
5.計(jì)算窄V帶的根數(shù)z
z=
由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊、中冊》r/min、=236mm、
=1250mm,
查表得
=12.76KW =2.47KW
=1.04 =0.92
則有
= 6.6
取 z=7
6.計(jì)算預(yù)緊力
有:=
查表8-4得q=0.20kg/m,故
=
=1041.93N
7.計(jì)算作用在軸上的壓軸力
==14044.4N
8.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
選用原則見(機(jī)械設(shè)計(jì).濮良貴、紀(jì)名剛.主編)8-4節(jié),材料采用HT200。
=236mm≤300mm所以采用腹板式;
采用孔板式。具體結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。
6.2曲軸(偏心軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算
取傳動裝置的總效率=0.96,電動機(jī)功率P1 =75KW,n1=1000r/min(最高轉(zhuǎn)速),主軸的功率P=P1=750.96=72KW,主軸轉(zhuǎn)速n=193.3r/min;
轉(zhuǎn)矩得
T=9550=687.6N.m
1.曲軸主要尺寸的確定
在設(shè)計(jì)曲軸時,先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定曲軸的有關(guān)尺寸,然后根據(jù)理論公式進(jìn)行精確核驗(yàn)。
其圖形見圖6-1。
圖6-1(參考圖)
經(jīng)驗(yàn)公式見<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié),李永堂等主編
1)支承頸直徑
=(4.5~5)(mm)
其中--- 標(biāo)稱壓力(KN)。
所以有
=(4.5~5)=(4.5~5)=100~111
取=105mm 。
2)曲柄頸直徑
=(1.1~1.4)
=(1.1~1.4)105=115.5~147
取=120mm。
3)支承徑長度
根據(jù)破碎腔的長度和經(jīng)驗(yàn)公式取mm。
4)曲柄兩臂外側(cè)面間的長度
=(2.5~3.0)= (2.5~3.0)105=262.5~315mm
=280mm。
5)曲柄頸長度
=(1.3~1.7)= (1.3~1.7)105=136.5~178.5mm
取=160mm。
6)圓角半徑r
r=(0.08~0.10)= (0.08~0.10)105=8~10.5
取 。
7)曲柄臂的寬度
=(1.3~1.8)= (1.3~1.8)105=136.5~189mm
取=160mm。
軸的具體尺寸見偏心軸圖紙。
2.曲軸的強(qiáng)度校核
對載荷做以下簡化(圖6-2):
(1)帶輪對曲軸的作用力比連桿(動腭)對它的作用力小的多,可忽略不計(jì)。
(2)連桿(動腭)對曲軸的作用力近似看成等于標(biāo)稱壓力。
圖6-2
在曲軸頸上,除受彎矩作用外,尚受到扭矩的作用,應(yīng)按彎扭合成作用計(jì)算,但由于彎矩比扭矩大的多,故忽略扭矩的應(yīng)力。
這樣,危險截面C-C的最大應(yīng)力為(<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié),李永堂等主編):
其中 ---標(biāo)稱壓力;
---曲柄頸長度;
---曲柄徑直徑;
---圓角半徑。
所以得:
=50.3<=100
在B-B 截面上也受到彎扭聯(lián)合作用,但此扭矩比彎矩大的多,故忽略彎矩的影響。
由公式得最大剪應(yīng)力為:
式中 ---標(biāo)稱壓力
---支承頸直徑;
----公稱當(dāng)量力臂。
又有公式:
=R(sin)+
注: R---曲柄半徑;
---曲柄轉(zhuǎn)角; ---連桿系數(shù); ---摩擦系數(shù);
取
=20°;; (見教材).
求得:
=
=26.26
所以:
=30.24MPa<=75MPa
所以綜合分析:強(qiáng)度符合要求.
3.曲軸剛度的計(jì)算
計(jì)算公式見(<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié),李永堂等主編):
簡化式為:
={
}
式中 ——標(biāo)稱壓力;
E---彈性模量,鋼曲軸E=2.1×(N/);
——曲柄頸長度;
b---曲柄臂厚度;
r——圓角半徑;
h---曲柄臂厚度;
a---曲柄臂寬度;
c---曲柄臂形心至曲柄頸心形心的距離。
、、 ---支承頸、曲柄臂、曲柄臂的慣性矩,
=, =,==;
、——支承頸、曲柄頸的直徑;
a、b、c、h的尺寸圖見圖6-3。
圖 6-3(參考圖)
其余尺寸同上。
所以算得:
6.3 滾動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.3.1 軸承的選擇
在軸上共有2對軸承,動腭上部兩端為雙列球面滾子軸承支承在偏心軸上:偏心軸外側(cè)軸頸裝有支座主軸承,選深溝球軸承。以雙列球面滾子軸承為例,材料選用為了ZcuPb30,結(jié)構(gòu)參見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、單行本、軸承、成大先主編》選為23121,為雙列調(diào)心磙子軸承。
6.3.2 軸承的驗(yàn)算
1.已知d=105mm的調(diào)心磙子軸承,軸承受徑向載荷=494.22KN,轉(zhuǎn)速n=38r/min,
要求壽命=500h。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》P6-200(6-2-1)
C——基本額定動載荷計(jì)算值,N;
P——當(dāng)量動載荷,按式(6-2-2)計(jì)算,N
——壽命因數(shù),按表6-2-8選取;
——速度因數(shù),按表6-2-9選?。?
——力矩載荷因數(shù),力矩載荷較小時=1.5,力矩載荷較大是=2;
——沖擊載荷因數(shù),按表6-2-10;
——溫度因數(shù),按表6-2-11選??;
查表6-2-8至6-2-11得:=1;=0.961;=2; =2; =1.0
==1664KN
KN<480KN 所以該軸承符合
七. 用solidworks
對一個主要零件進(jìn)行有限元分析
7.1 Solidwork軟件介紹
在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,許多產(chǎn)品的外觀和一些零件的形狀是不規(guī)則的,要完成這些不規(guī)則的零件的設(shè)計(jì),單靠簡單的造型特征是難以完成的,還必須依靠一些構(gòu)造特殊特征的功能。對于廣大的設(shè)計(jì)師來說,設(shè)計(jì)軟件只能提供構(gòu)建復(fù)雜曲面和不規(guī)則實(shí)體特征的功能是不夠的,還要求能夠方便快速地使用這些功能。Solidworks就是這樣一個功能強(qiáng)大又方便好用的3D設(shè)計(jì)軟件。
7.2 Comosworks功能和特點(diǎn)
COSMOSWorks使用SRAC公司開發(fā)的當(dāng)今世上最快的有限元分析算法——快速有限元算法(FFE),完全集成在Windows環(huán)境并與Solidworks軟件無縫集成。從最近的測試表明,快速有限元算法(FFE)提升了傳統(tǒng)算法50-100倍的解題速度,并降低磁盤存儲空間,只需原來的5%就夠了;更重要的是,它在微機(jī)上就可以解決復(fù)雜的分析問題,節(jié)省使用者在硬件上的投資。
SRAC公司的快速有限元算法(FFE)比較突出的原因如下:
(1)快速有限元算法參考以往的有限元求解算法的經(jīng)驗(yàn),以C++語言重新編寫程序,程序代碼中盡量減少循環(huán)語句,并引如當(dāng)今世界范圍內(nèi)軟件程序設(shè)計(jì)信技術(shù)的精華。因此極大提高了求解器的速度。
(2)快速有限元算法使用新的技術(shù)開發(fā)、管理其資料庫,使程序在讀、寫、打開、保存資料及文件時,能夠大幅提升速度。
(3)快速有限元算法按獨(dú)家數(shù)值分析經(jīng)驗(yàn),搜索所有可能的預(yù)設(shè)條件組合來解題,所以在 求解時快速而能收斂。
COSMOSWorks:為設(shè)計(jì)工程師在SolidWorks的環(huán)境下,提供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù)(FFE),工程師能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證,并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息。
7.3 對一個主要零件的有限元分析
對偏心軸進(jìn)行有限元分析
7.3.1建模
1.新建文件,啟動Solidworks2007,選擇菜單命令“文件”→“新建”或點(diǎn)擊工具,在打開的“新建Solidwork文件”對話框中,選擇“零件”按鈕,單擊【確定】按鈕。
2.創(chuàng)建軸基礎(chǔ)造型,在FeatureManager設(shè)計(jì)樹中選擇“前視”基準(zhǔn)面,點(diǎn)擊“草圖繪制”按鈕,以原點(diǎn)為圓心繪制一個圓,使用智能尺寸為草圖標(biāo)注尺寸,直徑為170mm;選擇拉伸/凸臺按鈕,拉伸該圓,拉伸深度為200mm。如圖7-1
圖7-1
在拉伸后的端面上繪制一個直徑為150mm的圓,選擇草圖幾何關(guān)系,選擇與上一步繪制的圓同心;拉伸該圓,拉伸深度為150mm。如圖7-2
圖7-2
在拉伸后的端面上繪制一個直徑為120mm的圓,選擇智能尺寸,圓心與上一步繪制的圓的圓心距離為13.38mm;拉伸該圓,拉伸深度為80mm。如圖7-3
圖7-3
拉伸后的端面上繪制一個直徑為105mm的圓,選擇草圖幾何關(guān)系,選擇與上一步繪制的圓同心;拉伸該圓,拉伸深度為70mm。如圖7-4
圖7-4
拉伸后的端面上繪制一個直徑為95mm的圓,選擇草圖幾何關(guān)系,選擇與上一步繪制的圓同心;拉伸該圓,拉伸深度為216mm。如圖7-5
圖7-5
拉伸后的端面上繪制一個直徑為88mm的圓,選擇草圖幾何關(guān)系,選擇與上一步繪制的圓同心;拉伸該圓,拉伸深度為184mm。如圖7-6
圖7-6
鏡像上幾步繪制的凸臺,以第一個繪制的圓為對稱面進(jìn)行鏡像如圖7-7
圖7-7
7.3.2 分析類型和選項(xiàng)
1.單擊工具欄中的Cosmosworks,進(jìn)入有限元分析界面,單擊研究按鈕,或選擇命令“COSMOSWorks” →“研究”。
2.在彈出的“研究”對話框中,定義“研究名稱”、“分析類型”和“網(wǎng)格類型”。
3.對定義好“研究名稱”、“分析類型”和“網(wǎng)格類型”的研究專題,單擊“屬性”按鈕,在彈出的對應(yīng)屬性對話框中進(jìn)一步定義它的屬性,。
4.COSMOSWorks的基本模塊,提供8種分析類型。分別是:靜態(tài)、頻率、扭曲、熱力、優(yōu)化、非線性、掉落測試、疲勞等。本次選靜態(tài)分析模塊
5.劃分網(wǎng)格時有限元分析中非常重要的一步,COSMOSWorks提供了3種網(wǎng)格
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復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)
復(fù)擺
顎式破碎機(jī)
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復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì),復(fù)擺顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì),復(fù)擺,顎式破碎機(jī),設(shè)計(jì)
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