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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（說(shuō)明書）
2014 屆
題 目 300KW型彈簧圓錐破碎機(jī)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 馮艷
學(xué) 號(hào) 10082338
指導(dǎo)教師 李兵
論文字?jǐn)?shù) 17573
完成日期 2013年12月
湖 州 師 范 學(xué) 院 教 務(wù) 處 印 制
原 創(chuàng) 性 聲 明
本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。
本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。
論文作者簽名： 日 期：
關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明
本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬湖州師范學(xué)院。本人完全了解湖州師范學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)湖州師范學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為湖州師范學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為湖州師范學(xué)院。
論文作者簽名： 日 期：
指導(dǎo)老師簽名： 日 期：
300KW型彈簧圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成對(duì)300KW彈簧圓錐破碎機(jī)的部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和完善。首先對(duì)彈簧圓錐破碎機(jī)做了簡(jiǎn)單的介紹；接著分析了彈簧圓錐破碎機(jī)選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所設(shè)計(jì)的裝配機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。彈簧圓錐破碎機(jī)由六個(gè)主要部件組成：機(jī)架部分、傳動(dòng)軸部分、球面軸承部分、動(dòng)錐部分、調(diào)整環(huán)部分。最后，提出了彈簧圓錐破碎機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足，以便于今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)。本次彈簧圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：彈簧，圓錐，破碎機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
IV
Structure Design of 300KW Spring?Cone?Crusher
Abstract: The graduation project is mainly to complete the design and improvement of 300KW spring cone crusher part of the structure. Firstly, spring?cone?crusher machine is introduced. Secondly, the spring?cone?crusher automated assembly machine selection principle and method of calculation are analyzed. Then according to these?design principles and?calculation?methods?in accordance with the?requirements of the given parameters of type?design. Then on the design of the major components assembly machine was checked. Spring cone crusher consists of six major components: frame part, drive shaft parts, spherical bearing parts, moving cone section, part of the adjustment ring. Finally, the lack of spring cone crusher design process exists to facilitate future design improvements. The spring cone crusher design represents the general process of designed, selection of design work for the future has a certain reference value.
Key words: Spring; cone; crusher; transmission
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 導(dǎo)言 1
1.2 發(fā)展歷史 1
1.3存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì) 2
第2章 破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 3
2.1 彈簧破碎機(jī)的型號(hào)分類 3
2.2 圓錐破碎機(jī)的基本工作原理 3
2.3 彈簧破碎機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)及功用 4
第3章 圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)的選擇與計(jì)算 7
3.1 圓錐破碎機(jī)的的運(yùn)動(dòng)學(xué) 7
3.2圓錐破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué) 10
3.2.1破碎錐的慣性力和慣性力矩 11
3.2.2偏心軸套的慣性力 15
3.3偏心部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 17
3.4結(jié)構(gòu)參數(shù) 19
3.4.1給礦口寬度與排礦口寬度 19
3.4.2嚙角α 19
3.4.3破碎機(jī)的擺動(dòng)行程 20
3.4.4平行碎礦區(qū) 20
第4章 圓錐破碎機(jī)的工作參數(shù)的選擇與計(jì)算 21
4.1工作參數(shù) 21
4.2破碎錐的擺動(dòng)次數(shù) 21
4.3生產(chǎn)率 22
4.4電動(dòng)機(jī)功率 22
第5章 電動(dòng)機(jī)的選擇及軸的計(jì)算 23
5.1 主電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配 23
5.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇 23
5.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 23
5.2.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5.2.2滾動(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算 27
5.3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 28
5.3.1齒輪的計(jì)算 28
5.3.2齒輪的校核 29
第6章 帶的設(shè)計(jì)和計(jì)算 32
6.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及其計(jì)算 32
6.1.1 確定計(jì)算功率 32
6.1.2 選擇V帶的帶型 32
6.1.3 確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 32
6.1.4 確定V帶的中心距和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 33
6.1.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角 33
6.1.6 確定帶的根數(shù) 34
6.1.7 計(jì)算單根V帶的初拉力值的最小值 34
6.1.8 計(jì)算壓軸力 34
6.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35
6.2.1小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35
6.2.2大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36
結(jié) 論 37
參考文獻(xiàn) 38
致 謝 39
附錄 圖紙列表 40
湖州師范學(xué)院本科畢業(yè)論文
第1章 緒論
1.1 導(dǎo)言
在日常的生活和生產(chǎn)中破碎設(shè)備具有非常廣泛的應(yīng)用，例如：冶金，煤炭，礦山，建筑，環(huán)保等行業(yè)，它是將直徑比較大的物體破碎成直徑較小的物體顆粒。
在破碎設(shè)備中，彈簧圓錐破碎機(jī)它的優(yōu)點(diǎn)比較突出，他生產(chǎn)效率較高，破碎后的產(chǎn)品質(zhì)量好，符合在礦產(chǎn)區(qū)環(huán)境下工作的要求，因此圓錐破碎機(jī)成為礦業(yè)上的主要破碎設(shè)備。
中國(guó)最早的圓錐破碎設(shè)備是在前蘇聯(lián)的圓錐破碎機(jī)為基礎(chǔ)，制造研發(fā)而成的，但最早的圓錐破碎機(jī)存在著很多的問(wèn)題。在科研人員的在不停的改進(jìn)下，現(xiàn)階段我國(guó)的圓錐破碎設(shè)備破碎的物料范圍在不斷的擴(kuò)大，同時(shí)也在不停的朝著可靠，高效，低耗，節(jié)能，自動(dòng)化等方向發(fā)展。
1.2 發(fā)展歷史
目前的破碎設(shè)備根據(jù)工作原理、生產(chǎn)環(huán)境和結(jié)構(gòu)特征的不同，主要可以分成顎式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)[1]。
1. 顎式破碎機(jī)。
顎式破碎機(jī)是最先發(fā)明的破碎設(shè)備，第一架顎式破碎機(jī)是在美國(guó)發(fā)明的。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卻很實(shí)用，在生產(chǎn)中發(fā)生故障也很容易修復(fù)，所以被廣泛的應(yīng)用在了各種需要破碎的行業(yè)中。但也存在著諸如破碎的性能和生產(chǎn)力低等諸多問(wèn)題，以改善顎式破碎機(jī)，在國(guó)內(nèi)外相繼研制出了各種型號(hào)的顎式破碎機(jī)來(lái)改善其存在的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)改善之后的破碎機(jī)主要的型號(hào)有以下幾種：簡(jiǎn)擺雙腔顎式破碎機(jī)，它改變了產(chǎn)品的直徑大小和破碎比，還可以連續(xù)的進(jìn)行工作，提高生產(chǎn)效率；雙動(dòng)顎顎式破碎機(jī)，它改變了原有破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，使得生產(chǎn)效率和使用壽命都有所提高；外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)，它的工作原理是通過(guò)動(dòng)顎和連桿的分離從而改變動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以改變其中機(jī)構(gòu)的參數(shù)就能把動(dòng)力傳遞給動(dòng)顎，改善之后的破碎機(jī)外形相對(duì)較低、工作效率高、處理能力強(qiáng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)；振動(dòng)顎式破碎機(jī)，它是通過(guò)內(nèi)部產(chǎn)生的慣性力再加上高頻振動(dòng)對(duì)礦石進(jìn)行破碎的，所以所具有破碎力度相對(duì)大、破碎比較高等特點(diǎn)。
2. 旋回式破碎機(jī)。
旋回式破碎機(jī)屬于大型破碎設(shè)備，是用于大型礦石破碎及堅(jiān)硬物料破碎的主要設(shè)備，于礦業(yè)、冶金、化工和水利等行業(yè)廣泛應(yīng)用?；匦狡扑闄C(jī)的動(dòng)錐安裝在主軸上，在動(dòng)錐和定錐中間裝有襯板，從而形成了破碎腔，電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)裝置傳給動(dòng)錐，使動(dòng)錐能夠連續(xù)的對(duì)礦石進(jìn)行破碎，礦石的排出是靠其自身的重力來(lái)完成排出。旋回式破碎機(jī)是連續(xù)工作的，具有較高的生產(chǎn)效率，所以回旋式破碎機(jī)的生產(chǎn)效率大約是顎式破碎機(jī)的2倍。所以回旋式破碎機(jī)相對(duì)于顎式破碎機(jī)有較高的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量高、破碎比大等特點(diǎn)。
3. 圓錐破碎機(jī)。
圓錐式破碎機(jī)主要應(yīng)用在礦業(yè)上，因?yàn)樗芷扑橛捕容^大的材料，且生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量也高，它主要用于細(xì)碎和中碎。圓錐破碎機(jī)其內(nèi)部由于主軸上的偏心套的運(yùn)動(dòng)，使得動(dòng)錐運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)錐襯板與固定襯板之間的距離反復(fù)變化，使物料在破碎腔中被破碎。液壓圓錐破碎機(jī)是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后得到的，調(diào)節(jié)棑礦口來(lái)適應(yīng)液壓裝置。
1.3存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)
相對(duì)于以前來(lái)說(shuō)，破碎機(jī)發(fā)展主要存在著的問(wèn)題如下 [5]：
1. 在新型耐磨材料的應(yīng)用較少。
目前，破碎機(jī)的材料選擇的通常為傳統(tǒng)材料，例如：高錳鋼、高鉻鑄鐵等。其實(shí)破碎機(jī)中的耐磨件應(yīng)該采用較好的抗磨損材料構(gòu)成，可以有效的提高破碎機(jī)的使用壽命。因此，開發(fā)、尋找新的耐磨材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料為當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。
2. 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序水平較低。
3. 制造工藝水平較差。
破碎機(jī)的重點(diǎn)研發(fā)基礎(chǔ)為制造工藝水準(zhǔn)，由于缺乏先進(jìn)的工藝設(shè)備使得破碎機(jī)的加工工藝比較粗放，導(dǎo)致加工精度低、穩(wěn)定性差，還減少了受用壽命。所以需要先進(jìn)的加工藝術(shù)來(lái)改變現(xiàn)狀。
當(dāng)前我國(guó)使用的破碎機(jī)有大、中、小型之分，其種類、規(guī)格、制造工藝都在逐步完善，以滿足市場(chǎng)需求。但在這基礎(chǔ)上，我國(guó)的破碎機(jī)的努力方向是高質(zhì)量，高可靠性，低耗能等。
第2章 破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案
2.1 彈簧破碎機(jī)的型號(hào)分類
根據(jù)破碎機(jī)中破碎腔型的不同，可以把現(xiàn)有的圓錐破碎機(jī)大致分為三種：標(biāo)準(zhǔn)型的，中間型的和短頭型的，其中標(biāo)準(zhǔn)型與短頭型應(yīng)用較為廣泛。
我國(guó)生產(chǎn)的圓錐破碎機(jī)的型號(hào)的表示與漢字拼音字母、機(jī)器動(dòng)錐底部的直徑有關(guān)，如PYB1200，PYZ1200和PYD1200，其中P表示破碎機(jī)，Y表示圓錐，B表示標(biāo)準(zhǔn)型，Z表示中間型，D表示短頭型，1200表示動(dòng)錐的底部直徑。
液壓保險(xiǎn)和彈簧保險(xiǎn)兩種類型是由根據(jù)調(diào)整排礦口和過(guò)載時(shí)的保險(xiǎn)方式來(lái)劃分的。
本次的設(shè)計(jì)方案是采用底部直徑為2100的小型彈簧圓錐破碎機(jī)，即PYB2100。
2.2 圓錐破碎機(jī)的基本工作原理
如圖2-1所示，由電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)帶輪2運(yùn)動(dòng)，從而使傳動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在傳動(dòng)軸3上的小錐齒輪帶動(dòng)6偏心軸套上的大椎齒輪5運(yùn)動(dòng)，使偏心軸套繞中心線做圓周運(yùn)動(dòng)，主軸7插在偏心軸套的錐形孔中，動(dòng)錐8固定在主軸上，偏心軸套在主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)也一同運(yùn)動(dòng)，主軸的中心線繞軸套的中心線做錐面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)至圖示位置時(shí)動(dòng)錐8靠近9定錐，同時(shí)碾壓之間的物料，使之破碎。
1 電動(dòng)機(jī) 2 帶輪 3 傳動(dòng)軸 4 小錐齒輪 5 大錐齒輪 6 偏心軸套 7 主軸 8 動(dòng)錐 9 定錐 10 分料盤 11 進(jìn)料口
圖2-1 圓錐破碎機(jī)
而另一邊已經(jīng)破碎的物料由于自身的重力影響從出料口出去，就這樣不斷的循環(huán)，從而進(jìn)行破碎。由于圓錐破碎機(jī)的動(dòng)錐是轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以可以對(duì)礦石進(jìn)行連續(xù)的破碎，因此生產(chǎn)效率較高。
2.3 彈簧破碎機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)及功用
1—機(jī)架下蓋；2—止推盤了；3—偏心軸套；4—直襯套；5—機(jī)架中心套筒；6—大傘齒輪；
7—平衡重；8—方銷；9—進(jìn)水管口；10—機(jī)架；11—球面軸承座；12—球面軸承；
13—擋油環(huán)14—襯板；15—彈簧；16—毛氈密封；17—固定環(huán)（支承環(huán)）；18—弧形齒板；
19—鎖緊螺帽；20—制動(dòng)齒板；21—分礦盤；22—漏斗；23—支承罩；24—“U”型螺栓；
25—定錐襯板；26—耳環(huán)；27—注黃油孔；28—調(diào)整環(huán)；29—螺栓；30—?jiǎng)渝F；31—緣；
32—環(huán)形油槽；33—排水管口；34—傳動(dòng)軸套筒；35—小傘齒輪；36—排油口；37—錐襯套；38—主軸；39—進(jìn)油口
圖2-2 1200標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)
如圖2-2所示，標(biāo)準(zhǔn)的彈簧圓錐破碎機(jī)的主要組成部件：動(dòng)力部分，傳動(dòng)部分，偏心軸套部分，動(dòng)錐部分，定錐部分，球面軸承部分和調(diào)整環(huán)部分。
彈簧圓錐破碎機(jī)的機(jī)架部分就是一臺(tái)機(jī)器的基本外殼，它大致由上部配件等組成，偏心軸的外部機(jī)架中心套筒，以及傳動(dòng)軸外套部分組成。如圖中所示，上部配件是指破碎機(jī)的入料口和入料口的支架部分，它是破碎機(jī)的最上邊的部分，入料口可以根據(jù)生產(chǎn)條件的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制物料進(jìn)入的多少。圖中34為安裝和保護(hù)傳動(dòng)軸而設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸套筒，它與偏心軸套的外部機(jī)架相連接，再用螺釘將兩者固定。安裝主軸的部分叫偏心軸套，它直接安放在機(jī)架中心軸筒5中，機(jī)架中心軸筒并不與外部機(jī)架直接接觸，它們直接隔著直襯套4。直襯套起著緩沖作用，所以直襯套的損耗比較嚴(yán)重，尤其是以前直襯套用青銅制作的時(shí)候。隨著材料學(xué)的不斷發(fā)展，直襯套也開始用更耐磨的尼龍材料來(lái)代替，大大的減少的生產(chǎn)的成本。由于直襯套是直接放在外部機(jī)架中的，在生產(chǎn)時(shí)很容易上移變位，所以大多數(shù)的圓錐破碎機(jī)的直襯套上都開有兩個(gè)小口，其上以壓板起固定作用。
圓錐破碎機(jī)大都由大功率的電機(jī)作為動(dòng)力，通過(guò)聯(lián)軸器或者帶輪將動(dòng)力傳給安裝在傳動(dòng)套筒中的傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸的另一端安裝了小錐齒輪35，在偏心軸套上安裝另一大錐齒輪6，兩者相嚙合，將動(dòng)力傳遞給了偏心軸套。傳動(dòng)軸上的軸承一般為滾動(dòng)軸承，由于傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速不高，但傳動(dòng)力很大，所以對(duì)于軸承壽命較低，最常采用的就是將兩個(gè)軸承并列使用，以延長(zhǎng)軸承的使用壽命。
圓錐破碎機(jī)的核心為安裝有偏心軸套的主軸，它是由偏心軸套3，大錐齒輪6和錐襯套37組成。大錐齒輪安裝在偏心軸的頂部，通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)固定。錐襯套直接壓入偏心軸中，再用壓板將其固定。
偏心軸套的下面就是機(jī)器的機(jī)架下蓋1，它們之間隔著四片止推盤，止推盤的作用是起緩沖作用。安裝在最下面的止推盤與底蓋相接觸，最外圍有三個(gè)爪卡，與底蓋的三個(gè)槽相對(duì)應(yīng)，卡緊后這個(gè)止推盤就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)了。最上邊的止推盤是由鋼制成的，它與偏心軸套相接觸，同時(shí)用銷將兩者連接，所以它與偏心軸套是同時(shí)運(yùn)動(dòng)的。中間的兩個(gè)止推盤，在上邊的是由銅制成的，下邊的一塊是鋼制成，上邊有通潤(rùn)滑油用的槽。偏心軸套的旋轉(zhuǎn)也是主要靠這兩片止推盤實(shí)現(xiàn)的，所以這兩片止推盤的是損耗是最嚴(yán)重的。
球面軸承12和它的軸承座11組成了球面軸承部分。軸承座的外面裝有一圈擋油環(huán)，擋油環(huán)的作用是防止球面軸承中擠出的油流到外圈的水中。擋油環(huán)的外圈也有一圈環(huán)形的槽，在里面裝水用來(lái)防塵。球面軸承用銷子固定在軸承座中。最新的球面軸承也開始使用尼龍材料，比起原先的青銅制成的球面軸承，尼龍制造的耐磨度更高，使用壽命也更長(zhǎng)。
動(dòng)錐和定錐之間的相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了破碎物料的力，動(dòng)錐部分是由主軸38和動(dòng)錐體組成的，利用熱壓將它們裝配在一起。襯板14固定在動(dòng)錐的外部，襯板是由錳鋼制成以保證硬度。為了使襯板與動(dòng)錐配合得更加精密，所以在它們之間加有鑄鋅。用鎖緊螺帽19將襯板和動(dòng)錐配合的上部鎖緊。
破碎機(jī)工作時(shí)，物料從進(jìn)礦口22進(jìn)入落到分料盤21上。主軸的最上端安裝的是分料盤，隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)粉料盤不斷的晃動(dòng)，而落在分料盤上的物料也會(huì)隨著粉料盤的晃動(dòng)被撒落到破碎腔里進(jìn)行破碎。破碎完成的物料，則會(huì)從錐體的下面落到運(yùn)輸帶上運(yùn)走。
調(diào)整環(huán)部分是由兩個(gè)圓錐體組成，外圓錐的內(nèi)環(huán)和內(nèi)圓錐的外環(huán)都有鋸齒狀的螺紋，所以可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)內(nèi)錐體使定錐上升或者下降，從而改變排礦口的大小。內(nèi)錐體上留有7個(gè)缺口，定錐襯板25上也有相對(duì)應(yīng)的耳環(huán)26，都用螺栓連接，將定錐體固定在調(diào)整環(huán)上。
機(jī)架上的追免于固定環(huán)的錐面是相配合的。固定環(huán)上有16組彈簧15，彈簧均勻的分布在固定環(huán)的外圈上。利用彈簧的壓力，將固定環(huán)壓在壓在機(jī)架上。同時(shí)，彈簧能夠保證在不能破碎的物體進(jìn)入破碎腔時(shí)，起到一個(gè)保險(xiǎn)的作用。破碎機(jī)的大部分機(jī)構(gòu)都是有相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)的，為了保證破碎機(jī)能夠正常運(yùn)動(dòng)，必須保證機(jī)體內(nèi)部有良好的潤(rùn)滑。所以在破碎機(jī)的內(nèi)部，各個(gè)摩擦面上有稀油進(jìn)行潤(rùn)滑。中心套筒的底蓋上留有進(jìn)油口37，使得潤(rùn)滑油可以進(jìn)入到偏心軸套下的止推盤中，止推盤的結(jié)構(gòu)上設(shè)有放射性的油槽，所以油在經(jīng)過(guò)中心油孔時(shí)，也能有效的進(jìn)入止推盤中。潤(rùn)滑油再向上通過(guò)主軸內(nèi)的中心油孔和偏心軸套的外表面，進(jìn)行潤(rùn)滑其中相摩擦的歌部分。潤(rùn)滑油最后到達(dá)球面軸承和錐齒輪部分，通過(guò)出油口38出油。
軸承有單獨(dú)的油路給油與排油循環(huán)進(jìn)行，從而達(dá)到潤(rùn)滑效果。
破碎機(jī)在破碎時(shí)，特別是中細(xì)型的破碎機(jī)破碎時(shí)，產(chǎn)生的灰塵非常的嚴(yán)重，這些灰塵將會(huì)嚴(yán)重的影響到破碎機(jī)的使用壽命，所以破碎機(jī)的防塵裝置也很重要?，F(xiàn)階段一般的彈簧圓錐破碎機(jī)的都采用的是水封防塵來(lái)進(jìn)行防塵。
結(jié)構(gòu)為：球面軸承座上設(shè)計(jì)有能夠盛水的溝槽，通過(guò)領(lǐng)緣使溝槽與動(dòng)錐相連接，領(lǐng)緣固定在動(dòng)錐上可以阻擋灰塵，是灰塵進(jìn)入水中，從而防塵。防塵水從進(jìn)水管口35流入溝槽把灰塵由排水管口36帶走。
破碎機(jī)設(shè)的機(jī)架上裝有起保險(xiǎn)作用的一圈彈簧。由于定錐和固定環(huán)可以上下運(yùn)動(dòng)，動(dòng)錐與定錐之間的間距會(huì)反復(fù)變換，當(dāng)有不可破碎的礦石進(jìn)入破碎機(jī)時(shí)，會(huì)從出礦口排出，這樣就可以有效的保護(hù)機(jī)械。
第3章 圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)的選擇與計(jì)算
3.1 關(guān)于圓錐破碎機(jī)原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)
位于圓錐破碎機(jī)的行腔位置中，破碎錐的軸線會(huì)繞著機(jī)器的軸線做圓錐面運(yùn)動(dòng)，它們的軸線相交與點(diǎn)O，之間的夾角為，圓錐破碎機(jī)在工作時(shí)，圓錐運(yùn)動(dòng)的頂點(diǎn)為O，其保持靜止。
由于支撐結(jié)構(gòu)存在的特點(diǎn)，破碎錐在生產(chǎn)時(shí)不但隨著偏心軸套運(yùn)動(dòng)時(shí)繞機(jī)器的中線做圓錐面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也圍繞著自己的軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖3-1 破碎錐的角速度向量圖
因此，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同組成了破碎錐的合成運(yùn)動(dòng)。這里所說(shuō)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（同時(shí)也可以稱之為牽連運(yùn)動(dòng)），也就是指破碎錐以機(jī)器的軸線為旋轉(zhuǎn)中心作錐面運(yùn)動(dòng)。還有這里的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就是指破碎錐不僅在做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而且同一時(shí)間也會(huì)以自己的軸線為中心作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。把這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成了一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，把這種運(yùn)動(dòng)稱之為破碎錐的合成運(yùn)動(dòng)。破碎錐繞瞬時(shí)軸線旋轉(zhuǎn)的角速度向量，而就能分解成兩種不同的向量之和，分別就是進(jìn)給角速度向量和自轉(zhuǎn)角速度向量的向量和。
由于破碎錐的絕對(duì)角速度向量、自轉(zhuǎn)角速度向量和進(jìn)動(dòng)角速度向量存在這種幾何關(guān)系，所以可得到以下方程：
(3-1)
(3-2)
聯(lián)立3-1和3-2可得得：
(3-3)
圖3-2 與角的關(guān)系曲線
公式中的就是瞬時(shí)軸線與機(jī)器軸線間的夾角。如果和為定值，就可以得到的函數(shù)關(guān)系，如圖3-2所示。
從圖中可以得知，在的情況下，會(huì)有最小值，即：
(3-4)
又在時(shí)， 有最大值：
(3-5)
由于破碎錐的瞬時(shí)軸線不是固定的，所以破碎機(jī)在有載和空載時(shí)也是不相同的。
圖3-3 空載時(shí)破碎錐的角速度向量圖
破碎機(jī)在空載時(shí)的角速度向量圖如3-3所示，它會(huì)產(chǎn)生兩種極限的情況。這兩者情況是由很多情況引起的，可能是機(jī)器本身的安裝問(wèn)題，也有可能是機(jī)器的潤(rùn)滑問(wèn)題引起的。這兩種情況分別是：
1. 如果，則有，這時(shí)破碎錐的瞬時(shí)軸線就與破碎機(jī)的軸線相重合。而際生產(chǎn)中，這種情況是不允許出現(xiàn)的。如果發(fā)生這種狀況，說(shuō)明主軸可能被偏心軸套抱住而同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。造成這種情況的原因，有可能是制造的問(wèn)題，也有可能是破碎機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑的問(wèn)題。
2. 如果，則說(shuō)明這臺(tái)破碎機(jī)的各方面都是良好的，可以正常的生產(chǎn)使用。同時(shí)就能借助平行四邊形的法則作為依據(jù)來(lái)計(jì)算，就可以解出的方向和大小。根據(jù)圖3.3得出，因?yàn)椋?，同時(shí)是等腰三角形，，所以得：
(3-6)
根據(jù)已知和上式條件算得圓錐破碎機(jī)角度。
算出的大小為：
(3-7)
由上式可知：條件為破碎機(jī)沒(méi)有加負(fù)載時(shí)，破碎錐的絕對(duì)角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與偏心軸套的回轉(zhuǎn)方向是相同的。
圖3-3 負(fù)載時(shí)破碎錐速度計(jì)算圖
破碎機(jī)在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于有礦石的加入，所以礦石在破碎錐上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻礙破碎錐運(yùn)動(dòng)的摩擦力，這個(gè)力也大于偏心軸套對(duì)于破碎錐的摩擦力。這將導(dǎo)致破碎錐的瞬時(shí)軸線產(chǎn)生變化，這個(gè)變化和礦石與破碎錐的接觸點(diǎn)有關(guān)。因?yàn)槠扑殄F與礦石的碰撞是隨機(jī)的，所以可以將破碎錐的軸線近似的看做為瞬時(shí)軸線。這時(shí)它的角速度就等于破碎錐軸線上B點(diǎn)的速度。
如圖3-4所示，軸上的B點(diǎn)會(huì)繞著破碎錐的瞬時(shí)軸線以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所以B點(diǎn)的速度為：
(3-8)
其中式中的c表示B點(diǎn)到瞬時(shí)軸線的垂直距離。
又因?yàn)檩S上的B點(diǎn)繞oz軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所以B點(diǎn)的速度也可以表達(dá)為：
(3-9)
式中表示B點(diǎn)到oz軸的垂直距離。
因此，可聯(lián)立方程得到：
(3-10)
即：
(3-11)
公式3-11中的負(fù)號(hào)的意義是指的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不一致的。參照現(xiàn)有破碎機(jī)的具體相關(guān)尺寸之后，就可以得出 。
破碎機(jī)在正常工作狀態(tài)之下，。也可以知道破碎機(jī)的絕對(duì)角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與偏心軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是完全相反的。
3.2關(guān)于圓錐破碎機(jī)原理的動(dòng)力學(xué)
圖3-4 牽連慣性力對(duì)ox’,oy’,oz’軸的力矩
由于圓錐破碎機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，它的主軸在工作時(shí)時(shí)進(jìn)行一個(gè)圓錐面的運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)致破破碎機(jī)的偏心軸套和破碎錐的重心都不在他運(yùn)動(dòng)的中心線上，所以在工作時(shí)，偏心套軸和破碎錐會(huì)產(chǎn)生一個(gè)慣性力，還有對(duì)固定點(diǎn)O的一個(gè)慣性力矩。正常運(yùn)轉(zhuǎn)是，慣性力將作用在機(jī)架上會(huì)產(chǎn)生周期性的動(dòng)載荷，導(dǎo)致極佳的震動(dòng)和偏心軸套的偏斜。所以在工作時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)器產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了有效的消除有害影響，有必要對(duì)慣性力以及慣性力矩的大小與方向做更近一步的研究。
3.2.1破碎錐的慣性力和慣性力矩
參照?qǐng)A錐破碎機(jī)原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，其破碎錐所作的運(yùn)動(dòng)是規(guī)則的。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，要能夠讓破碎錐的運(yùn)動(dòng)具有規(guī)則性，就還需要有一個(gè)外力的力矩作用，也就是說(shuō)，為了使破碎錐的運(yùn)動(dòng)具有規(guī)則性，要在破碎錐上作用一個(gè)和外力力矩大小相等且方向相反的慣性力矩。
為了能夠達(dá)到上述目的，采用下列方式來(lái)算出作用在破碎錐上的慣性力：
建立一個(gè)定坐標(biāo)系，其中為原點(diǎn)，角速度向量和oz軸相同，同時(shí)與破碎機(jī)的中心線重合（示例如圖3-4）；建立動(dòng)坐標(biāo)系，讓相對(duì)角速度向量與軸保持一致，就是和破碎錐的軸線重合。并且使軸位于軸與軸構(gòu)成的平面內(nèi)，即軸與該平面相垂直。以軸的正方向一端為原點(diǎn)觀察，從到轉(zhuǎn)到一個(gè)角的方向的轉(zhuǎn)向是正的。
用微分的方法把破碎錐分成若干垂直并對(duì)稱于軸的薄圓片。用表示任一個(gè)薄圓片上的任一質(zhì)點(diǎn)，那么它的絕對(duì)加速度為：
(3-12)
式中的 表示牽連加速度，
(3-13)
為到oz軸的垂直長(zhǎng)度；
——相對(duì)加速度，
(3-14)
為至軸的垂直長(zhǎng)度；
——哥式加速度，
(3-15)
是的相對(duì)加速度。
假設(shè)為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，那么作用在質(zhì)點(diǎn)上的慣性力就是：
(3-16)
(3-17)
(3-18)
接下來(lái)就能夠來(lái)確定牽連慣性力、相對(duì)慣性力、哥式慣性力分別對(duì)、、軸的力矩。
1. 首先計(jì)算出牽連慣性力分別對(duì)、、軸的力矩大小。
質(zhì)點(diǎn)上的牽連力大小為，將這個(gè)牽連力分解成ox、oy兩個(gè)方向可得：
(3-19)
(3-20)
若設(shè)沿坐標(biāo)軸方向的力矩向量為正，將質(zhì)點(diǎn)的慣性力分解后分力對(duì)于、、軸的力矩為：
(3-21)
從圖3-4可知：
(3-22)
將公式（3-17）代入公式（3-16）中算出：
(3-23)
由于破碎錐的結(jié)構(gòu)是呈左右相對(duì)稱的，而對(duì)稱軸為，因此破碎錐對(duì)于軸的離心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。
(3-24)
式中，和依次表示點(diǎn)到，軸的距離，從而算得和依次表示破碎錐對(duì)和軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小。
(3-25)
式中，。
2. 計(jì)算相對(duì)慣性力對(duì)、、軸的力矩
由于相對(duì)角速度是固定不變的，就是一個(gè)常數(shù)，因此相對(duì)加速度只有一個(gè)向心加速度來(lái)構(gòu)成的。同時(shí)，又由于破碎錐的結(jié)構(gòu)是呈對(duì)稱的，還以為軸心線，所以破碎錐內(nèi)部的任意一個(gè)對(duì)稱質(zhì)點(diǎn)的慣性力都是大小相等方向相反的，那么整個(gè)破碎錐對(duì)軸的慣性力作用等于零。
圖3. 6 哥氏慣性力對(duì)ox’,oy’,oz’軸的力矩
3.哥式加速度作用在、、軸的力矩大小。
若移到處后，就可以把沿和軸分解為和，其大小為：
(3-26)
(3-27)
和可以組成一個(gè)平面，并且這個(gè)平面與坐標(biāo)面平行，所以哥式加速度可以沿和軸分解，分解后的向量如圖3.6所示：
(3-28)
它的方向與線的離心方向一致。
(3-29)
它垂直于平面并且與軸反向。
因此，哥式加速度分量的慣性力大小為：
(3-30)
(3-31)
因?yàn)闀?huì)通過(guò)軸，并且破碎錐是對(duì)稱的形狀，它的每?jī)蓚€(gè)對(duì)稱質(zhì)點(diǎn)都大小相同方向相反，所以造成的慣性力彼此平衡，所以它對(duì)軸的力矩為零。所以，這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的慣性力組成了一個(gè)力偶，作用面平行于坐標(biāo)面，力偶矩等于：
(3-32)
由于整個(gè)破碎錐的哥式慣性力都是由這些在力偶組成，所以它們對(duì)于、、軸得力矩為：
(3-33)
(3-34)
(3-35)
因破碎錐是對(duì)稱的，對(duì)稱線為，有，所以
(3-36)
其中表示一對(duì)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。所以可得：
(3-37)
各慣性力對(duì)、、軸的力矩之和為：
(3-38)
(3-39)
(3-40)
一般為了破碎錐上的計(jì)算起來(lái)比較方便，人為的將破碎錐錐體微分為若干個(gè)的單元體來(lái)進(jìn)行分析（圖3-5）。計(jì)算時(shí)只要求出每個(gè)單元體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后將其綜合，就可以得到破碎錐的整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小可用以下公式計(jì)算：
(3-41)
式中： ——每個(gè)單元體的質(zhì)量；
——破碎錐及其心軸材料的比重，噸/米；
——重力加速度，米/秒；
及——破碎錐的軸線到相應(yīng)單元體的邊緣的距離，米；
及——破碎錐的懸掛點(diǎn)到相應(yīng)單元體的邊緣的距離，米。
圖3-5 破碎錐轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似確定法
當(dāng)破碎錐在以等角速度繞著破碎機(jī)的中心線旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以計(jì)算得到破碎錐的慣性力大?。?
(3-42)
式中： ——破碎錐的質(zhì)量；
——破碎錐的質(zhì)心到破碎機(jī)中心線的距離。
計(jì)算破碎錐的慣性力到點(diǎn)O的距離大?。?
(3-43)
代入數(shù)值可得：
m
3.3偏心部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
破碎機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)裝置，將動(dòng)力傳給偏心軸套，使安裝在偏心軸套上的主軸一起運(yùn)動(dòng)，而破碎錐也會(huì)跟著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3-6所示，動(dòng)錐部分就會(huì)以為中心線做錐面運(yùn)動(dòng)。
圖3-6 動(dòng)錐上的作用力
1. 偏心部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：
偏心部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為兩種狀態(tài)，有載和空載。作用力大小、方向決定其偏心部分的運(yùn)動(dòng)情況。動(dòng)錐對(duì)O點(diǎn)的力矩方程是研究的關(guān)鍵。
破碎機(jī)在無(wú)載荷情況下，只有破碎錐自身的重力G，平衡重部分的慣性力，偏心軸套的慣性力等作用力是動(dòng)錐轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力作用在其上。動(dòng)錐的自重力G以及其他的一些作用力可以忽略不計(jì)。得中心點(diǎn)O的力矩：
(3-49)
根據(jù)破碎機(jī)主軸和偏心軸套支承方向，可以得出以下三種情況：
當(dāng)時(shí)，無(wú)平衡重或平衡重較小的情況下，主軸和偏心軸套的薄邊在直襯套的左側(cè)。
當(dāng)時(shí)，有平衡重且平衡重較大情況下，主軸靠在偏心軸套的薄面，偏心軸套靠在直襯套右邊。
當(dāng)時(shí)，既動(dòng)錐慣性力完全平衡，這種情況不存在。
機(jī)器正常工作情況下，由于破碎力的作用，動(dòng)錐主軸及偏心軸套都靠在直襯套的右側(cè)。
(a) (b) (c)
圖3-7 破碎機(jī)偏心部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
機(jī)器從空載到有載狀態(tài)時(shí)，空隙的存在，使而產(chǎn)生沖擊。第二種狀態(tài)下，其間隙狀態(tài)比第一種狀態(tài)的間隙要小，因此沖擊載荷也小，最終產(chǎn)品顆粒整齊均勻。然而此狀態(tài)下，直襯套的損壞卻極其嚴(yán)重。
偏心部件的第二種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通常都會(huì)被用于細(xì)碎破碎機(jī)。并且在大錐齒輪上安裝一平衡重，使得。這樣就能減少慣性力和慣性力矩對(duì)于破碎機(jī)的危害。
1— 直襯套2—偏心軸套3—大傘齒輪
圖3-8 大傘齒輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
2. 大傘齒輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
圓錐破碎機(jī)在工作時(shí)間隙存在于偏心軸套與直襯套之間，且偏心軸套的厚邊壓在軸承套上，所以在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，大錐齒輪并不是繞著齒輪的中心線旋轉(zhuǎn)的，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的中心線如圖3-8所示，為直襯套間隙的一半，即為通過(guò)的豎直直線為中心線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。由于大錐齒輪這種特殊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，會(huì)破壞一堆齒輪原來(lái)正常的嚙合方式，所以在生產(chǎn)工作中，會(huì)對(duì)齒輪和傳動(dòng)軸產(chǎn)生一定的沖擊載荷，并加速齒輪的磨損。
3. 偏心部分的間隙
為了讓破碎機(jī)在正常工作中，摩擦表面存在較好的潤(rùn)滑油膜。同時(shí)，補(bǔ)償部件之間形成的誤差以及變形，因此要有存有合適的間隙。然而對(duì)間隙的要求較嚴(yán)格，過(guò)小會(huì)發(fā)生抱軸現(xiàn)象，過(guò)大會(huì)長(zhǎng)勝?zèng)_擊和震動(dòng)，從而使機(jī)器壽命減少。
3.4結(jié)構(gòu)參數(shù)
3.4.1給礦口寬度與排礦口寬度
破碎機(jī)給礦口的寬度可有經(jīng)驗(yàn)公式，得到，式中D表示礦物的粒度。
大多數(shù)破碎機(jī)的排礦口寬度都有一個(gè)調(diào)整范圍，可以滿足更多的工作需求
1200標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于中碎，細(xì)碎，此次設(shè)計(jì)假定最大適用粗碎，故初選最大給礦粒度為800mm，即初選最大給礦口寬度B為900～1100mm.
礦石硬度的差別，最大顆粒系數(shù)(表示產(chǎn)品的最大粒度，e表示排礦口寬度)也會(huì)不一樣。當(dāng)其用于中碎時(shí)，則硬礦石Z=2.4；中硬礦石Z=1.9軟礦石Z=1.6。中碎、細(xì)碎的排礦口寬度不同，因?yàn)橹兴槠扑闄C(jī)一般不存在檢查篩分這一部分。
3.4.2嚙角α
由文獻(xiàn)[8]知，圓錐破碎機(jī)的嚙角應(yīng)滿足以下條件：
Φ (3-50)
式中、——固定錐與破碎錐錐面間傾斜角。
——機(jī)器中軸線與破碎錐軸線夾角，常取。
Φ——襯板與礦石之間的摩擦角。
一般情況下，取。中碎??；當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸增加的時(shí)，可通過(guò)增大，有利于提高生產(chǎn)率。此設(shè)計(jì)中取:
3.4.3破碎機(jī)的擺動(dòng)行程
圖3-9 破碎錐的擺動(dòng)行程
破碎錐的擺動(dòng)行程s，由圖知：
(3-41)
式中： r ——破碎錐軸線在排礦口所在平面內(nèi)的偏向距；
H ——破碎錐下邊緣到球面中心O點(diǎn)的距離。
mm
破碎錐A點(diǎn)的行程為：
式中 ：L——破碎錐母線長(zhǎng)度。
mm
3.4.4平行碎礦區(qū)
為使經(jīng)破碎機(jī)破碎后的成品達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則圓錐破碎機(jī)的破碎腔下部一定要有平行碎礦區(qū)，并且礦石顆粒在平行碎礦區(qū)內(nèi)至少要受一次檢查性破碎[12]。由文獻(xiàn)[5]可得，標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎平行碎礦區(qū)長(zhǎng)度為：
(3-52)
式中D為破碎錐的底部直徑。
mm
取為100毫米。
42
湖州師范學(xué)院本科畢業(yè)論文
第4章 圓錐破碎機(jī)的工作參數(shù)的選擇與計(jì)算
4.1工作參數(shù)
2100圓錐破碎機(jī)主要用于被破碎物的中碎或細(xì)碎場(chǎng)合。物料顆粒的初選粒度為800mm，也就是說(shuō)最大物料顆粒范圍為900~1100mm。最后可以將石料破碎到8mm以下不同級(jí)別的顆粒。
4.2破碎錐的擺動(dòng)次數(shù)
圖4-1 礦石在破碎錐上所受的力
從圖4-可以得到，物料在進(jìn)入破碎區(qū)域是產(chǎn)生的加速度為：
(4-1)
所以
(4-2)
式中：——物料與破碎錐表面的摩擦系數(shù)，通常；
——重力加速度，。
假設(shè)t秒是破碎錐擺動(dòng)一次所用的時(shí)間，物料的加速度保持不變來(lái)通過(guò)平行碎礦區(qū)的長(zhǎng)度為1厘米，則
(4-3)
則
次/分 (4-4)
公式（4-1）適用于標(biāo)準(zhǔn)型的圓錐破碎機(jī)。上面的理論計(jì)算公式的前提為礦石是自由下滑，實(shí)際上也有一些礦石不是自有下滑而是跳躍式的下落，可能沒(méi)有在平行破碎腔內(nèi)被破碎，所以使得破碎后的物料粒度變大。因此，我們通過(guò)提高偏心軸轉(zhuǎn)速的方法來(lái)提高破碎物料的質(zhì)量。其原理就是將物料在并行破碎腔內(nèi)的沖擊次數(shù)提高，從而提高圓錐破碎機(jī)的效率，與此同時(shí)，還可以有效地減少磨損，有利于提高磨碎設(shè)備的產(chǎn)量。但考慮到轉(zhuǎn)速太大會(huì)增加機(jī)架的負(fù)荷，所以應(yīng)該將圓錐破碎的的轉(zhuǎn)速控制在一定的范圍內(nèi)。
通過(guò)查資料[6]可得，計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)可以通過(guò)以下公式：
(4-5)
式中 ——?jiǎng)渝F的底部直徑，。
4.3生產(chǎn)率
該破碎機(jī)的產(chǎn)量受到很多因素的影響。中間包括物料品質(zhì)因數(shù)，同時(shí)還有破碎機(jī)的性能因子。但是到現(xiàn)在為止現(xiàn)在還沒(méi)有可以將上述因素都包含在內(nèi)的理論計(jì)算公式，大部分采用的都是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式的大概計(jì)算。然后再按照現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)行調(diào)校[15]。
根據(jù)資料得，在一般情況下進(jìn)行破碎時(shí)，效率計(jì)算公式如下：
噸/小時(shí) （4-6）
式中 K——礦石的可碎性系數(shù)，查表得；
K——破碎比的修正系數(shù)，查表由插值法得；
——單位排礦口寬度的生產(chǎn)能力，查表由插值法得；
——排礦口寬度，e=60；
——礦石的松散比重，取=0.94。
噸/小時(shí)
噸/小時(shí)
由文獻(xiàn)[6]可知，在閉路破碎時(shí)，圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力按閉路通過(guò)礦量來(lái)計(jì)算：
噸/小時(shí) （4-7）
式中：Q——開路時(shí)破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，頓/小時(shí)；
K——閉路時(shí)平面給礦粒度變細(xì)的系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)型取K=1.34。
噸/小時(shí)
該圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為80～120噸/小時(shí)。
4.4電動(dòng)機(jī)功率
由文獻(xiàn)[6]可知，圓錐破碎機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（4-8）
式中 D——破碎錐底部直徑，米。
查表可得實(shí)際選用的電動(dòng)機(jī)功率為315KW。
4.1工作參數(shù)
2100型號(hào)的圓錐破碎機(jī)主要用在中細(xì)碎場(chǎng)合中，最大的給礦粒度可以選為800mm，那么最大的給礦口的寬度B則是900~1100mm，最終可以將石料破碎到8mm以下不同級(jí)別的顆粒。
4.2破碎錐的擺動(dòng)次數(shù)
圖4-1 礦石在破碎錐上所受的力
通過(guò)圖4-1得知，在平行碎礦區(qū)其礦石所能產(chǎn)生的加速度如下：
(4-1)
那么 (4-2)
式中： f——礦石同破碎錐表面的摩擦系數(shù)，通常f=0.25～0.35；
g——重力加速度，g=9.8m/s。
倘若破碎錐擺動(dòng)一次需要t秒，而礦石在加速度不變的情況下，經(jīng)過(guò)平行碎礦區(qū)的長(zhǎng)度為1厘米，則
(4-3)
則
次/分 (4-4)
公式（4-1）是適用于標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)的。且上面的理論計(jì)算公式使用條件是礦自由下滑。實(shí)際上也有一些礦石不是自有下滑而是跳躍式的下落，可能受到破碎的區(qū)域不在平行區(qū)內(nèi)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)顆粒較大的情況。故可以通過(guò)合理的提升圓錐破碎機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，換一種說(shuō)法就是增加礦石在平行區(qū)破碎腔中的沖擊次數(shù)，從而提高圓錐破碎機(jī)的效率，與此同時(shí)，還可以有效地減少磨損，有利于提高磨碎設(shè)備的產(chǎn)量。但轉(zhuǎn)速也要適中讓離心力能夠保持在一定范圍內(nèi)，避免對(duì)礦石的下滑有影響。
通過(guò)文獻(xiàn)[6]知，圓錐破碎機(jī)實(shí)際可采用的轉(zhuǎn)速可通過(guò)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
(4-5)
式中 D——破碎錐的底部直徑，米。
4.3生產(chǎn)率
該破碎機(jī)的產(chǎn)量收到很多因素的影響。中間包括物料品質(zhì)因數(shù)，同時(shí)還有破碎機(jī)的性能因子。不過(guò)，現(xiàn)在還沒(méi)有可以將上述因素都包含在內(nèi)的理論計(jì)算公式，大部分采用的是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式的大概計(jì)算。然后再按照現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)行調(diào)校。
根據(jù)資料得，在一般情況下進(jìn)行破碎時(shí)，效率計(jì)算公式如下：
（4-6）
其中 ——物料破碎系數(shù)，表得。
——破碎比系數(shù)，查表得。
——出口生產(chǎn)率，查表得。
——出料口寬，。
——礦石的松散比重，取=0.94。
根據(jù)資料得，在閉路破碎時(shí)。破碎機(jī)的產(chǎn)量按閉路的生產(chǎn)量得出：
噸/小時(shí) （4-7）
其中：——開路情況下的產(chǎn)量，。
——閉路情況下物料粒度變細(xì)的因數(shù)，一般取。
。
該破碎機(jī)的產(chǎn)量為。
4.4電機(jī)的功率
根據(jù)資料得，圓錐破碎機(jī)所使用的電機(jī)功率一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得出：
（4-8）
其中 ——?jiǎng)渝F下底面直徑，。
查表可得實(shí)際選用的電動(dòng)機(jī)功率為315KW。
第5章 電機(jī)選用和傳動(dòng)軸的相關(guān)計(jì)算
5.1電機(jī)的選用和各傳動(dòng)參數(shù)
5.1.1電機(jī)選擇
由于工作的需求、工作環(huán)境、節(jié)約等方面的因素，選用最常見(jiàn)的Y系列電動(dòng)機(jī)，然后通過(guò)式（3-9）選擇型電動(dòng)機(jī)，額定功率為,同步轉(zhuǎn)速。
由于本設(shè)計(jì)中設(shè)定的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)，故在傳動(dòng)中增加了帶傳動(dòng)裝置。
5.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
=315KW
=980r/min
N·mm
1軸
KW
r/min
N·mm
2軸
KW
N·mm
5.2.1軸的計(jì)算
1. 確定傳動(dòng)軸的直徑
根據(jù)工作條件，初取
2. 傳動(dòng)軸受力分析
N
N
N
3. 受力分析
(1) Y平面支反力：
因?yàn)?，得到?
N
由，得：
N
（2） Z平面支反力：
由，得：
N
由，得：
N
（3） 作彎矩圖：
① Y平面內(nèi)彎矩圖：
C處：
② Z平面內(nèi)彎矩圖：
C處：
③ 合成彎矩圖：
C處：
4. 作轉(zhuǎn)矩圖T：
5. 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核：
參照彎扭合成應(yīng)力圖對(duì)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核：
對(duì)傳動(dòng)軸能承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度進(jìn)行校核。查參考資料[7]可知，取，計(jì)算軸的應(yīng)力
6. 傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度的校核
(1) 判定那個(gè)截面為應(yīng)力集中截面
疲勞強(qiáng)度的影響在應(yīng)力集中方面。截面和能造成較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中，可是5受的彎矩較大。根據(jù)承受負(fù)載的情況，橫截面3承受最大的應(yīng)力。但由于應(yīng)力集中不大，所以3面不用校核。只需校核截面5。
(2) 橫截面5的左邊
橫截面5左邊的彎矩為：
橫截面5的扭矩為：
橫截面上的彎曲應(yīng)力為：
截面上的剪切力為：
傳動(dòng)軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)參考資料可知，，，。
參考，通過(guò)計(jì)算可得：
，。
傳動(dòng)軸加工，參考的，它的系數(shù)為：
。
傳動(dòng)軸沒(méi)有表面強(qiáng)化工藝，。
所以得出得總系數(shù)為：
。
由文獻(xiàn)[7]可知，碳鋼的特性系數(shù)：
取
取。
故傳動(dòng)軸的截面5左邊的系數(shù)：
因此該傳動(dòng)軸在截面5左邊滿足強(qiáng)度要求。
(3) 截面5右邊
抗彎系數(shù)為：
。
抗扭系數(shù)為：
。
截面5左邊為：
。
截面5上為：
。
截面上的為：
。
截面上的為：
。
截面上有理論應(yīng)力，是因?yàn)橛休S肩的存在而產(chǎn)生的。它的集中系數(shù)及參考查取。因，。
，。
參考可以得到傳動(dòng)軸材料的和：
，。
所以有效應(yīng)力集中系數(shù)按照資料 [7] 可得:
。
查資料可以得出軸的
通過(guò)文獻(xiàn)可知軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)是
總系數(shù)為：
。
因而傳動(dòng)軸在截面5左邊的安全系數(shù)是:
。
7. 所以在截面5左邊的強(qiáng)度，傳動(dòng)軸是符合要求的。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：
(1) 危險(xiǎn)截面的判斷
從 應(yīng) 力 集 中 方 面 對(duì) 軸 的 疲 勞 強(qiáng) 度 的 影 響 ， 截 面 4 和 5 引 起 的 應(yīng) 力 集 中 較 嚴(yán) 重 ， 但 5 受 的 彎 矩 較 大 ；依 照 受 載的 情 況 ， 截 面 3 所 承 受 的 應(yīng) 力 是 最 大 的 ， 但 由 于 應(yīng) 力 集 中 不 大 ， 所 以 3面 不 用 校 核 。 只 需 校 核 截 面 5 。
(2) 截面5左側(cè)
截面5左側(cè)的彎矩M為：
截面5上的扭矩T為：
截面上的彎曲應(yīng)力為：
截面