复摆颚式破碎机教学提纲.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。复摆颚式破碎机-计算与说明结果前言颚式破碎机主要用于矿山工业、冶炼工业、建材工业、公路建设、铁路建设、水利建设和化工工业等各种行业中其所需的各种原料生产大都牵涉到了破碎问题，所以它在破碎行业中具有重要的地位。根据待碎矿石、岩石和物料的性质、用途和数量的不同，可选用不同类型的破碎设备。目前，常用的破碎设备有颚式、旋回式、锤式、反击式和辊式破碎机。此外，还有特殊类型的破碎设备。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，早已成为我国生产最多、使用最广的破碎设备。我国自

2、50年代生产颚式破碎机以来，在破碎机设计方面经历了类比、仿制、图解法设计阶段，并向计算机辅助设计阶段过度。生产制造的颚式破碎机越来越大、性能越来越好、品种越来越多，并在国际上占有一定的市场。目前，我国生产的应用最为广泛的颚式破碎机有两种型式：动颚作简单摆动的曲柄双摇杆机构颚式破碎机简摆型颚式破碎机;动颚作复杂摆动的曲柄摇杆机构颚式破碎机-复摆型颚式破碎机。前者多半制成大型或中型，其破碎比为36；后者一般制成中小型，其破碎比可达10。随着工业技术的发展，复摆型颚式破碎机已向大型化发展。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。各种不同型号的颚式破碎机虽经

3、长期实践不断改进，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甚大。本设计根据已知参数：破碎物料:石英石，最大进料粒度210mm，出料粒度2060mm，产量520m/h，进行复摆颚式破碎机机构设计，侧重于主参数及其计算方法、机构尺寸参数、腔型设计、偏心轴设计及校核，以及辅助设备如电动机、V带、飞轮的选择。由于水平有限、时间仓促，设计说明书中会有不少的缺点和错误，恳请老师提出宝贵的意见，给予批评指正!计算与说明结果1物料的破碎与破碎机概述凡是用外力将大颗粒物料变成小颗粒物料的过程叫破碎，完成这一过程的机械称为破碎机。1.1物料的破碎1.1.1物料破碎的目的和意义（1）物料破碎的目的a.增

4、加物料的比表面积物料破碎后，其比表面积增加，因而可提高物理作用的效果和化学反应的速度。b.制备混凝土骨料与人造砂c.使矿石中由于成分解离矿石有单金属矿和多金属矿。而且原矿多为品位较低的矿石。将原可破碎质后，可以使有用金属与矿石中的脉石和有害杂质分离，作为选矿的原料，除去杂质而得到高品位精矿。d.为原料下一步加工作准备或便于使用（2）物料破碎的意义从矿山开采出来的矿石成为原矿。原矿是由矿物与脉石组成的。露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在2001300mm，地下矿开采出来的原矿其最大粒度一般在200600mm之间。这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求。破

5、碎是指将块状矿石变成粒度大于15mm产品的作业，小于1mm粒度的产品是通过磨碎作业完成的。1.1.2破碎比计算与说明结果衡量破碎机破碎效果，常用破碎机来衡量。破碎机破碎比就是原料粒度与破碎后产品粒度之比，它表示破碎后原料减小的倍数。计算破碎比：（1）用破碎前物料最大粒度与破碎后产品最大粒度之比计算：（11）式中Dmax破碎前物料最大粒度；dmax破碎后物料最大粒度。（2）用破碎机给料口有效宽度和排料口宽度的比值计算：（12）式中B破碎机给料口宽度；b破碎机排料口宽度。式中的0.85是为保证破碎机咬住物料的有效宽度系数。排料口宽度b的取值，粗碎机取最大排料口宽度，中、细碎机去最小排料口宽度。不可

6、能经常对大批物料做筛分分析。（3） 用平均粒度计算：（13）式中Dcp破碎前物料的平均直径；dcp破碎后物料的平均直径。这种方法可以较真实的反应破碎程度。理论研究可采用此式。1.1.3破碎产品的粒级特性破碎产品都是由粒度不同的各种矿粒所组成。粒度组成和粒度特性曲线可以鉴定破碎产品的质量和破碎机的破碎效果。确定混合物料的粒度组成，通常采用筛分分析法（简称筛析）。筛析一般采用标准筛，筛面使用正方形筛孔的筛网。我国通常采用泰勒标准筛，其筛孔大小用网目表示，它指一英寸长度（一英寸等于25.4mm）内所具有的筛孔数目。这种筛于是以200目作为笨本筛（筛孔宽为0.074）。计算与说明结果我国尚无用于破碎机

7、的产品粒度分析标准，在实际测试时，各厂家使用的筛孔形状（方孔或圆孔）及序列也不尽相同。如果参照泰勒标准筛关于基本筛比的规定来确定筛孔序列，即各筛间的筛比不大于，就可以将上、下两筛间的产品粒度，用粒级平均直径表示，这对于分析粒级特性显然是很方便的。根据筛分结果，可以对产品（或原矿）的粒度特性进行分析,分析时可以参照表1-1，粒度特性用粒级特性曲线表示，纵坐标表示套筛中各筛的筛上物料质量的累积百分数（简称筛上量累积产率%），横坐标或用筛孔尺寸与最大粒度之比，或用筛孔尺寸与排矿口之比（%）表示。难碎性矿石的粒级曲线呈凸性，这表明矿石中的粗级物料占多数。中等可碎性矿石的粒级曲线近似直线，这表明各种粒级

8、所占的产率大致一致。易碎性矿石的粒级曲线呈凹形，这表明矿石中的中等粒度的物料占多数。计算与说明结果表1-1各破碎机产品筛析筛的粒级序列型号PE-150250PE-250400PE-400600PE-5007050PE-600900PE-7501060PE-9001200粒级序列03030100100200200303535101110112028202830425757142011202840284042607107102028202840574057608510141014284028405780578085120142014204057405780115801151201702028202

9、8578057801151631151631702828408011080110163163405511011015555155注：筛孔最大尺寸以其残留量不超过5%来确定。为了真实且直观地反映破碎机的破碎效果，可用下式计算产品的等值粒度值Deq：（14）式中n筛分物料时筛子的个数di、ri第i级物料的粒级平均直径及其质量百分数。计算与说明结果1.2矿石的破碎及力学性能1.2.1物料破碎方法机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分成若干小块。机械破碎矿石有以下几种方法：1）压碎将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压应力达到其抗压强度限而破碎（图1-1a）。

10、2）劈裂用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石沿压力作用线方向劈裂。劈裂的原因时由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限（图1-1b）。3）折断用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断（图1-1c）。4）磨碎矿石与运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切力达到其剪切强度限时，矿石即被粉碎（图1-1d）。5）冲击破碎矿石受高速回转机件的冲击力作用而被破碎。由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但锤头磨损严重（图1-1e）。实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的

11、，一般都是几种破碎方式综合作用的结果。由于颚式破碎机的破碎工作表面是两块相互交错布置的齿形衬板，因此破碎作业兼有前四种破碎形式。矿石的破碎方法主要根据矿石的物理力学性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的。对坚硬矿石采用压碎，劈裂和折断的破碎方法为宜；对粘性矿石采用压碎和磨碎的破碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。颚式破碎机可用于破碎各种性能的矿石，对于坚硬矿石有更高的破碎效果。计算与说明结果图1-1矿石的破碎和磨碎方法a） 压碎b）劈裂c）折断d）磨碎e）冲击破碎1.2.2物料破碎力学分析所有机械的破碎都是用外力作用于作用于被破碎的物料上，克服物料颗粒之间的内聚力使物

12、料产生破碎，物料的内聚力有两种：一种内聚力作用于晶体内部的晶体各质点之间；另一种内聚力作用于晶体与晶体之间即作用于晶界面上，两种内聚力的物理性质相同，区别在于内聚力大小之间前者比后者大很多。内聚力的大小取决于物料块中晶体本身的性质和结构，也与晶体结构中所具有的错位和微裂纹等缺陷有很大的关系。如果选择晶体物料的缺陷处破碎，不仅能省功而且又能保证要求的粒度，减小过粉碎。达到这样的目的叫做“选择性破碎”。矿石的强度和硬度可参照表12。对传统的复摆颚式破碎机实现层压破碎，原江西冶金学院院长姚践谦、郭年琴教授做了大量实验和研究并取得有价值的成果，对破碎机创新很有帮助。计算与说明结果表1-2矿石的强度和硬

13、度矿石硬度类别矿石名称抗压强度k/MPa普氏硬度系数软矿石煤方铝矿菱铁矿无烟煤闪锌矿松散的石灰岩244.571349104024软至中硬矿石致密的石灰岩砂岩褐铁矿磁铁矿501005010082100150510中硬矿石花岗岩正长石1201501251501215中至高硬矿石大理石致密的砂岩半假象赤铁矿辉绿岩55150160158195.51902501518高硬矿石闪缘岩片麻岩2001722201518极硬矿石石英石闪缘岩斑岩铜矿石钛磁铁矿玄武岩花岗长英岩20022018024015028015028023420030035018201.3破碎机的分类（1）按破碎机粒度分类1）粗碎破碎机一般使

14、1500500mm的物料破碎到350计算与说明结果100mm。2）中碎破碎机使350100mm的物料破碎到14040mm。3）细碎破碎机使10040mm的物料破碎到3010mm。（2）按破碎机结构和工作原理分类1）颚式破碎机其工作部分由固定颚板和活动颚板组成。当活动颚板周期性地靠近固定颚板时，借助压碎作用将装于期间的物料破碎；远离固定颚板时物料靠自重向下移动，直至从排料口排出（图1-2a）。2）旋回和圆锥破碎机其工作部分由内腔为锥形的固定外锥和可运动的内锥体组成。内锥体以一定的偏心半径绕外锥中心线作偏心运动，不断改变内外圆锥间的空间形状，使矿石在两锥体间受到压碎和折断作用而破碎（图1-2b）。

15、3）辊式破碎机矿石在两个平行且相反转动的圆柱形辊子中受到压碎（光辊）或受压碎和劈裂作用（齿辊）而破碎。当两辊的转速不同时，还有磨碎作用（图1-2c）。4）冲击式破碎机-锤式破碎机和反击式破碎机利用装于其上的高速旋转的锤子的冲击作用和矿石本身高速冲击固定衬板而使矿石破碎（图1-2d）。破碎机的型式是根据所采用的选矿工艺流程、矿石的物理力学性能、破碎比及影响矿石可碎性的其它一些因素进行选择的。图1-2破碎机和磨矿的主要型式a)颚式破碎机b）旋回破碎机和圆锥破碎c）辊式破碎机d）锤式破碎机计算与说明结果2颚式破碎机概述2.1颚式破碎机的类型与应用颚式破碎机是由美国人EW布雷克发明的。自第一台颚式破碎

16、机问世以来，至今已有140多年的历史。我国自50年代仿制颚式破碎机以来，经过近50年的摸索和研究，设计资料更加完善，设计方法更加先进，结构更加合理，产品性能更加优良。由于它结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便等其它破碎机无法替代的优点，至今仍广泛应用于工业各部门。据不完全统计，我国目前每年生产的各种型号的破碎机约有万台，远销海内外。颚式破碎机最基本的机型有两种，即简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。2.1.1简摆颚式破碎机工作原理图2-1简摆颚式破碎机1-固定颚板；2-物料；3-动颚板；4-动颚悬挂轴；5-带轮；6-偏心轴；7-带；8-电动机；9-拉杆弹簧；10-后肘板；11-连杆；12-前肘板

17、；13-机架动颚悬挂在心轴上，可作左右摆动，偏心轴旋转时，连杆做上下往复运动。带动两块推力板也做往复运动，从而推动动颚做左右往复运动，实现破碎和卸料。此种破碎机采用曲柄双连杆机构，虽然动颚上受有很大的破碎反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，所以工业上计算与说明结果多制成大型机和中型机，用来破碎坚硬的物料。此外，这种破碎机工作时，动颚上每点的运动轨迹都是以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等该点至轴心的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破碎效率较低，其破碎比i一般为3-6，由于运动轨迹简单，故称简单摆动颚式破碎机。该机是曲柄双摇杆机构。优点：偏心轴等传动件受力较小；由于动颚垂直位移较小，加工时物料较少有过度破

18、碎的现象，动颚颚板的磨损较小。工作中连杆施加较小的力而肋板能产生很大的推力。缺点是：结构复杂比较笨重，比同规格的破碎机重20%-30%；其次他的动颚轨迹不理想，上部水平行程较小而下部水平行程较大，破碎腔中物料分布是：上腔料块较大而下腔料块较小，大块有较大的压碎行程而小块刚好相反。若满足大块物料要求则排料口水平行程又偏大，不能保证产品粒度。此外，动颚在压碎物料的过程中，有阻碍排料作用。因此，在相同条件下，它比复摆破碎机生产率低30%左右。2.1.2复摆颚式破碎机工作原理将简摆破碎机动颚悬挂轴去掉，并将动颚悬挂在偏心轴上，同时去掉前肘板和连杆。动颚上端直接悬挂在偏心轴上，作为曲柄连杆机构的连杆，由

19、偏心轴的偏心直接驱动，动颚的下端铰连着推力板支撑到机架的后壁上。当偏心轴旋转时，动颚上各点的运动轨迹是由悬挂点的圆周线(半径等于偏心距)，逐渐向下变成椭圆形，越向下部，椭圆形越偏，直到下部与推力板连接点轨迹为圆弧线。由于这种机械中动颚上各点的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动式颚式破碎机。图2-2为复摆颚式破碎机结构示意图。图22复摆颚式破碎机结构示意图图23复摆颚式破碎机机构运动简图计算与说明结果由图23可计算出复摆颚式破碎机的自由度为：复摆式颚式破碎机与简摆式相比较，其优点是：质量较轻，构件较少，结构更紧凑，破碎腔内充满程度较好，所装物料块受到均匀破碎，加以动颚下端强制性推出成品卸料，故生产

20、率较高，比同规格的简摆颚式破碎机的生产率高出20-30%；物料块在动颚下部有较大的上下翻滚运动，容易呈立方体的形状卸出，减少了像简摆式产品中那样的片状成分产品质量较好。介于复摆颚式破碎机的优点，在本设计中将颚式破碎机设计为复摆型。2.2颚式破碎机动颚轨迹特性颚式破碎机按运动形式分为两种基本型式:简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。如图24示两种基本类型的颚式破碎机的动颚轨迹。图2-4颚式破碎机动颚轨迹a） 简摆颚式破碎机b）复摆颚式破碎机1定颚；2心轴；3偏心轴；4动颚；5连杆；6肘板由图2-4可见，简摆颚式破碎机动颚上点的轨迹为绕动颚悬挂点转动的圆弧，其弧长沿进料口到排料口逐渐增大。复摆颚式破碎

21、机动颚上的点一般作平面运动，其轨迹为封闭曲线，进料口处轨迹呈椭圆形，愈靠近排料口其轨迹形状愈扁直。沿水平方向与垂直方向量取轨迹的位移s和h，则s称为动颚水平行程，h称为动颚垂直行程，其比值称为动颚的行程特性值m。计算与说明结果动颚上各点行程及特性值决定了破碎机性能的优劣。水平行程可以产生破碎物料所必须的压缩量，由于物料在破碎时，其块度越大，所需的压缩量也越大，因此水平行程应从进料口到排料口逐渐减小。由于排料口处的物料按自由落体排下的，所以排料口处水平行程的大小，还应考虑到排料层物料下落时所需的排料高度。动颚的垂直行程使得动、定颚间产生垂直方向的相对运动，以对物料进行磨搓，同时也可以促进物料向下

22、排料，但摩擦作用使得动、定颚板磨损而降低衬板的使用寿命。因此可用行程特性值衡量破碎机轨迹值性能值优劣。表2-1两种基本颚式破碎机动颚轨迹性能比较简摆颚式破碎机复摆颚式破碎机进料口垂直行程0.15x2.5x水平行程0.5x1.5x特性值0.31.67排料口垂直行程0.3x3x水平行程xx特性值0.33表2-1给出了两种基本型式的破碎机，在相同排料口水平行程x条件下进、排料口处动颚的轨迹性能参数，小于下部水平行程，且垂直行程均很小，其特性值m=0.3。复摆颚式破碎机上部水平行程，大于下部水平行程，且垂直行程很大，其特性值m=3.0。与简摆颚式破碎机相比，因为复摆颚式破碎机上下水平行程分布较合理，且

23、有较大的垂直行程，有利于破碎腔内的物料下移，因此生产能力高于简摆颚式破碎机约30%。根据实践经验，上部水平行程不能太小，一般去（0.82.5）x，各点轨迹特性值取m=1.12.5为宜。由于排料口水平行程是按破碎机所具有的最大生产能力确定的，远远大于破碎物料所必须的压缩量，故当上部水平行程取得小于下部水平行程时也足以使大块物料破碎。计算与说明结果2.3颚式破碎机的发展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。国内颚式破碎机的机重普遍高于国外同规格的破碎机。所以减轻机重也是一个重要的课题

24、。颚式破碎机机架占整机质量的比例很大（铸造机架占50%，焊接机架占30%）。国外颚式破碎机都是焊接机架，甚至动颚也采用焊接结构。颚式破碎机采用焊接机架是发展的方向。再者由于焊接、铸造、热处理工艺等因素都会对破碎机产生影响。所以，我们应该设计制造工艺等综合技术水平以及采用液压调整排料口和液压保险，逐步使国产颚式破碎机达到世界一流水平。计算与说明结果3复摆颚式破碎机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，在设计时必须正确地确定它的结构参数和工作参数，并以此作为计算零部件的基础。3.1复摆颚式破碎机结构参数的计算与选择复摆颚式破碎机的排料口处示意图，如图3-1所示：图3-1排料口

25、处排料示意图3.1.1进料口宽度（31）式中最大给料粒度由于=210mm，故给矿口宽度B的取值范围为231263，在本设计中依据破碎机表3-1复摆颚式破碎机主要技术参数选取B=250mm。B=250mm计算与说明结果3.1.2进料口长度L=（1.51.7）B（31）由于B=250mm，故给矿口长度L的取值范围为375425，介于我国常见的颚式破碎机型号，在本设计中依据破碎机表3-1复摆颚式破碎机主要技术参数和参数B选取L=400mm。综上可得复摆颚式破碎机的型号为：PE250400复摆颚式破碎机。3.1.3排料口尺寸b破碎机破碎比就是原料粒度与破碎后产品粒度之比，它表示破碎后原料减小的倍数。而

26、破碎机排料口尺寸可以通过破碎比得出。根据式（11）和（12）可得排料口尺寸b=60.7mm3.1.4两颚板布置方式破碎机定、动颚板的布置方式，可以归纳为三种：动颚板相对垂直方向倾斜一个角而定颚板垂直（图3-2a）；定动颚板分别倾斜1和2角（图3-2b）；定颚板倾斜1角而动颚板倾斜2角（图3-2c）图3-2定动颚板布置方式第一种方式用的最普遍。但低三种方式也有它的长处，即通过精心设计，能够使衬板相对动颚产生垂直的推力，而支撑系统上，只产生不大的分力。此外还能改善动颚特性，即在相同的条件下，能够减少垂直行程，减少阻碍排料的作用。在此处选择第一种方式。L=400mmb=60.7mm计算与说明结果3.

27、1.5啮角破碎机的动颚与固定颚板之间的夹角称为啮角。当破碎物料时，必须使物料既不向上滑动，也不从破碎机给矿口中跳出来。这就要求矿石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。正确的选择颚式破碎机啮角对于提高破碎机的破碎效率具有很大意义，减小啮角可以使破碎机的生产能力增加，但会引起破碎比的减小。近年来，采用一种曲面破碎齿板，它在保持破碎比不变的条件下，啮角将大大减小，而破碎机的生产能力可以提高，且破碎齿板磨损减轻，功率消耗有所下降。由表3-1可知啮角与破碎腔高度、生产率都成反比。从提高生产率观点，希望有较小的啮角。从降低破碎腔高度观点，希望有较大的啮角。故在实际生产中，对于复摆颚

28、式破碎机啮角的范围为1426，由于其生产能力较小在本设计将啮角选定为15。表3-1啮角与生产率的关系啮角/（）252423222120Gieskieng的生产率1.031.061.091.121.151.18Gauldie的生产率1.051.101.151.211.271.343.1.6动颚行程s动颚水平行程对破碎机生产率和破碎力都有影响，排料口水平行程较小时，会降低生产率，但又不能太大，否则，在排料口处的物料，由于产生过压实现象而使破碎力急剧增大，导致过载而机件损坏。因此动颚在排料口处的水平行程为：（31）计算与说明结果式中bmin最小排料口尺寸。按上式求得的Sx偏低，故常用Sx=0.054

29、B=13.5mm3.1.7主轴转数n偏心轴转一周，动颚往返摆动一次，因此，偏心轴每分钟转速即为动颚每分钟的摆动次数。偏心轴转速时破碎机主要性能参数之一。转速直接影响生产率、比功耗以及过粉碎产品的含量等。故转速是破碎机经济运作的主要因素。图33偏心轴转速与破碎机工作指标的关系q比功耗（kw/t）；Q生产率（t/h）；r-5mm级别含量的百分数（%）；n偏心轴转速（r/min）由图33可知在给定的条件下，破碎机生产率随转速增加而增长。当转速达到一定只越约为430r/min时生产率为最大。此后转速再增加，生产率急速下降，过粉碎产品含量随之增加。比功耗变化是：在达到最大生产率之前，随转速增加比功耗变化

30、不大，但在达到最大生产率后，随转速增加比功耗急剧增加。此外，还可看出，复摆颚式破碎机偏心轴的最高转速都应该低于430r/min。设动颚自由降落高度为h，在动颚运动的过程中水平行程为s（cm），e为压缩终了的最小排料口、为齿面压缩到终点位置的齿角（）、b为最大排料口尺寸。Sx=13.5mm计算与说明结果若物料以自由落体形式排料则：（34）式中t自由落体时间，g重力加速度，g=980（cm/s2）。所以可以得到主轴转速n（r/min）为：（35）3.2主要构件结构尺寸的计算众所周知，复摆颚式破碎机可简化为一个铰链四杆机构，其连杆即动颚。破碎机的性能，主要取决于动颚齿面点的轨迹性能值，而轨迹性能值又

31、取决于齿面点在连杆上的位置以及机构的尺寸，如图34所示机构尺寸设计图。所谓机构尺寸参数，是指该铰链四杆机构的各杆长度、机架位置和连杆上动点位置等尺寸参数。破碎机的机构尺寸参数的设计，是决定机器性能优劣的关键之一。图3-4机构尺寸设计图复摆颚式破碎机主要是由机架、动颚、偏心轴、轴承、飞轮、槽轮、肘板、调整部件、拉紧部件、润滑部件等组成，如下图3-5所示。计算与说明结果图3-5PE-250400复摆颚式破碎机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-肘板；10-调节楔；11-楔块；12-水平拉杆；13-弹簧3.2.1动颚设计破碎机动颚结构形状和

32、尺寸主要取决于两个因素：其一是动颚受力；其二是动颚的制造工艺和外观。前者是保证动颚强度和刚度的最根本依据，在满足此要求的基础上，动颚质量越小越好，这样不仅可以延长动颚使用寿命，又能减轻动颚质量，特别是其回转中心离重心越小越好同时还要考虑工艺性及外观等。如图36所示为动颚结构剖视图：36动颚结构剖视图根据破碎机机型250400查表（破碎机表5-1颚式破碎机动颚壁厚）可得动颚壁参数：动颚头部壁厚1=50mm；动颚体壁厚2=40mm，3=80mm，4=180mm；动颚重M=320kg。计算与说明结果3.2.2齿板设计齿板（也叫衬板），是破碎机中直接与矿石接触的零件，它对破碎机的生产率、比能耗、产品粒

33、度组成和粒形以及破碎力等都有影响。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，可从两方面来研究：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。齿板一般采用ZGMn13-4，其特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成既硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原有的韧性。普通高锰钢的主要缺点是在使用过程中材料会产生变形（伸长）。近年来国内外采用一种高铬白口铸铁制作齿板，它的寿命比高锰钢还高很多。它与其他耐磨材料性能比较是：高铬白口铸铁大于硬镍铸铁；硬镍铸铁大于低合金钢；低合金钢大于高锰钢（如表3-2示）。表32高铬白口铸铁与高锰钢使用寿命比较破碎

34、物料使用寿命ZGMn1315Cr-3Mo铸铁石灰石砂岩100%350%100%500%齿板横断面结构形状有平滑表面和齿形表面两种，后者又分三角形和梯形表面（如图37所示）图3-7衬板齿形a)三角形b）梯形因为衬板齿形对破碎机生产率比能耗没有明显的影响，仅对产品粒度组成，粒形以及被破碎物料性质有关。故可按下式计算：h=24.66mm计算与说明结果式中K1考虑衬板齿形系数，三角形齿K1=0.8，梯形齿K1=0.7，此处考虑石英石较硬，对齿板磨损较大所以选用梯形齿。K2考虑矿石种类系数，石英石、玄武岩K2=1.1；花岗岩、正长岩等K2=1.0；石灰石K2=0.8；dmax产品最大粒度。齿形节距t=（

35、1.5-3）h=113.25226.5（mm），齿形圆角半径为r1=5mm，r2=10mm（当给料口大于400mm时，r1=10mm，r2=15mm左右；当给料口小于4000mm时r1=5mm，r2=10mm左右）。本设计中考虑石英石较硬，对齿板磨损较大采用高铬白口铸铁。3.2.3肘板、肘垫设计破碎机的肘板是结构最简单的零部件，但其作用却非常大。通常有三个作用:一是传递动力，其传递的动力有时甚至比破碎力还大；二是起保险作用，当破碎腔落入非破碎物料（如钎杆、折断的铲齿）时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其它零件不发生破坏；三是调整排料口大小。肘板按结构组成分为组装式和整体式两种；按肘头与肘垫（或

36、称肘板衬垫）的连接型式，可分滚动型与滑动型两种（如图3-8）。滚动型结构其传动效率高，磨损减小，同时在机器运转过程中，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方向的夹角很小，肘板与其肘垫之间可以保持纯滚动。肘垫承受很大的冲击压力，必须用较好的材料制作，对于中小型破碎机，常用45钢（表面淬火HRC4050),40Gr（高频淬HRC4555）。图3-8肘头与肘垫形式滚动型b）滑动型计算与说明结果3.2.4破碎腔高度H当动颚处下死点位置时，此时排料口b值为平均值并有下列关系：（37）在啮角一定的情况下，可得：3.2.5曲柄偏心距（或曲柄半径）l1不

37、论动颚齿面轨迹性能值分配是否合理，在机构其它尺寸参数不变的情况下，增大曲柄半径，均会使颚板齿面各点的行程值增大，一方面可以提高生产能力，另一方面也增大了机器的功耗。由于曲柄半径的改变并不能有效地调整齿面轨迹性能值的分配，所以曲柄半径可作为设计变量，也可以按现有的设计经验确定。通常，对于复摆颚式破碎机Sx（22.2）L1，在本设计中，。3.2.6悬挂高度h0悬挂高度h0是指曲柄固定支座O到定颚板上水平面间的垂直高度。按结构特点，以给料口水平线为依准，可把复摆颚式破碎机分为三种类型：正悬挂（h0）,零悬挂（h=0）和负悬挂（h0）三种结构。悬挂高度h0实际上决定了动颚上端点K1在连杆上的相对位置。

38、动颚上端点K1相对于连杆上的A（动颚轴承中心）点愈高，其水平行程值愈大且特性值愈小。因此，较小的悬挂高度不但可以增大上端点水平行程值，减小特性值，而且可以降低机器的高度尺寸，减轻重量。目前已有机型采用零悬即h0=0挂来改善机器的性能。通常，对于复摆颚式破碎机h00.1L。H=706.48mmL1=6.75mm计算与说明结果3.2.7肘板长度和肘板摆角当动颚的摆动行程SL和偏心距l1确定后，在选取肘板长度时，肘板长度和偏心距的关系为:=111.375mm=168.75mm式中和为肘板长度的最小、最大值，l1偏心距。两个肘板长度应根据机械运动的要求来确定，二者必须一致，在本设计中选取肘板长度为15

39、0mm。肘板常用灰口铸铁（HT1533）制作。对于复摆颚式破碎机，肘板摆角=46，在本设计中=5。3.2.8飞轮颚式破碎机是一种间歇性工作的机器，工作行程破碎物料而空行程只是客服机构中的有害阻力，因而造成机器转动速度的波动以及电动机的负荷不均匀。为使破碎机工作稳定，转速波动小，电动机负荷均匀，在偏心轴两端装有飞轮，其结构如图39所示。空行时它储存能量，工作行程时释放能量。颚式破碎机的飞轮用以储存动颚空行程时的能量再用于工作行程，使机械的工作负荷趋于均匀，带轮也起着飞轮的作用飞轮常以铸铁或铸钢制造，小型机的飞轮常制成整体式。39飞轮结构图计算与说明结果3.2.9机架结构破碎机机架是整个破碎机零部

40、件的安装基础。它在工作中承受很大的冲击载荷，并且时而产生尖峰负荷。其重量占整机重量很大比例（对铸造机架为50左右，对焊接架为30左右），机架的刚度和强度，对整机性能和主要零部件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；整体机架由于制造运输安装困难。故不宜用于大型破碎机，多为中小型破碎机采用。它比组合机架刚性好，但制造复杂。组合机架多用于大型破碎机。按制造工艺分，有铸造机架和焊接机架。前者制造困难，特别是单件小批量生产，而后者便于加工制造，机重较轻，但要求焊接工艺、焊接质量都比较高，且焊后要求消除内

41、应力。国外普遍采用焊接机架，对任何类型的破碎机都试用。此外，铸钢是一种高耗能的工艺过程，从节约能源的角度出发也应该大力发展焊接机架。无疑颚式破碎机采用焊接机架是发展方向。破碎机机架是由前壁、侧壁和后壁以及轴承座组成的一个空间框架结构，本设计采用整体铸造机架如图310所示，虽然制造困难，但具有较好的刚性，除用ZG270-500材料外，对小型破碎机破碎硬度较小的物料时，也可用优质铸铁和球磨铸铁。设计时，在保证正常工作条件下，应力求减轻重量。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。图3-10整体铸造机架计算与说明结果3.3工作参数的计算3.3.1主轴转数破碎机的主轴转数n

42、是根据在一个运动循环的排料时间内，压缩破碎棱柱体的上层面按自由落体下落至破碎腔外的高度h计算确定的：（38）式中n-主轴转数（r/min）SL-动颚下端点水平行程（mm）-排料层平均啮角（）解得：3.3.2生产能力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，从破碎腔中排出一个松散的棱柱体的物料为计算依据。目前广泛应用的是经验公式：（39）式中：Q生产能力（m3/h）n主轴转速（r/min）L破碎腔长度（m）b公称排料口尺寸（m）SL动颚下端点水平行程（m）1压碎破碎棱柱体的填充度，中小型机在公称排料口下一般取0.650.75（

43、在此取1=0.7）n=296.26mm计算与说明结果则本设计的颚式破碎机的生产能力为：通过对生产能力各因素的分析，可寻求提高生产能力的途径：1）适当增大sL是提高生产能力的关键，当然sL过大时，将会使排料层物料产生过压实现象，并增大产品粒度的离散性，甚至会出现在最小排料口下动颚与定颚的干涉现象，这是应该避免的。2）减小排料层啮角L能提高生产能力，这是因为能促进充分破碎。3.3.3最大破碎力破碎力在腔内的分布情况及其合力作用点位置、大小、是机构设计和零部件强度设计的重要依据。由于破碎力分布以及其合力大小、作用点位置具有随机性，用理论分析的方法将会产生较大的误差。通过大量实测数据统计分析，再经过理

44、论推导，建立实验分析计算式是一种较好的方法，能够近似反映出破碎力的变化规律并有较大的计算准确度。在计算破碎力时，以图311可作如下假设:1）在破碎腔有效高度上填满破碎物料。2)在破碎腔的纵向与横向截面上，物料呈球形且占据整个破碎腔。图3-11破碎腔中球体排列情况3）尽管破碎是在物料承受弯曲、挤压、劈裂等综合作用的结果，为计算方便起见，假定物料是在颚齿作用下按劈裂拉伸破坏的。4）由于破碎时物料有一定的松散度，使得排列在腔内的各球体不能同时发生破坏，即物料是在动颚的破碎行程中连续被破碎。Q=13.53计算与说明结果（310）式中物料抗压强度，MPa；查表12可得=210MPaH破碎腔有效高度，mm；L破碎腔有效宽度，mm；K物料填充系数，K=0.240.30，此处去K=0.25。可得：Fmax=741.804KN3.4电动机选择与确定