圆锥惯性破碎机说明书(共29页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1 绪论破碎机广泛应用于冶金，矿山，化学,陶瓷,水泥,建筑道路和其他的重要工业部门。惯性圆锥破碎机其科学的理论，独特的设计思路，合理的结构，优良的性能，在各行业得到了广泛的应用和关注。惯性圆锥破碎机在减少电力消耗，降低金属消耗，降低成本，提高经济的优势是显而易见的，在金属和非金属矿山，冶金，材料，磨料，化工，建材等行业的破碎，材料加工领域具有极其广阔的应用前景1。它的推广和应用，对企业技术的升级，实力的提高，对实现生产成本，技术和装备水平与国外企业的差距缩小，以提高我国企业的国际竞争力具有重大的现实意义，惯性圆锥破碎机的研究可以产生巨大的社会效益和经济效益2。惯性圆锥

2、破碎机是破碎机中高水平等的破碎机。1.1 物料粉碎的目的 1.增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。 2.制备混凝土骨料与人造砂制备混凝土骨料需要各种粒度的骨料，是由开发出来的大块石料经破碎筛分加工后得到的各种粒度的碎石。当天然砂不足时可用破碎方法制备人造砂。 3.使矿石中的有用成分解离在选矿作业中，破碎与磨碎作业，是把各种有用的矿物中的有用成分和杂质分开，即“解离”。物料解离后才能用选矿的方法出去杂质得到纯净的矿。 4.为原料下一步加工准备或便于使用在很多产品的生产过程中，所用的原料块一般都比较大，要求碎末到一定的粒度以下，供下一步加工处理用3

3、。1.2 物料粉碎的意义物料的破碎是很多行业产品生产中关键的工艺过程，而粉碎是一个高能耗低效率的过程。每年用于粉碎工程领域的电能在总用电量中占很大比重，其中约有15%用于破碎，85%用于磨碎，而破碎机的效率是磨机的10倍，随着贫矿增多、建筑材料需求量不断增加、工业利用积聚起来的再生材料占有比例越来越大，加之能源短缺，急需不断改善碎磨作业，因此“多碎少磨”的工艺流程在粉碎领域得到了广泛的提倡4。1.3 破碎机的类型1.3.1 颚式破碎机颚式破碎机的工作部分由固定颚板和活动颚板组成。当活动颚板周期性的接近固定颚板时，借压碎作用破碎物料。因为在两颚板上的衬板有牙齿，故兼有劈碎和折断的作用。1.3.2

4、 圆锥破碎机旋回式破碎机工作部分由固定的外锥和活动的内锥组成。内锥以一定的偏心半径绕外圆中心线做偏心运动，物料在两锥体之间被压碎和折断。1.3.3 锤式破碎机锤式破碎机工作部分是铰接在转盘上的锤头。物料被高速旋转的锤头冲击破碎并抛射到反击板再次破碎，同时形成快料之间的破碎，最后从机体下部排出。1.3.4立轴破碎机立轴破碎机有两种形式：立轴锤式破碎机和立轴反击式破碎机，其工作部分基本和锤式反击式破碎机后到第二级转子后在进行第二次破碎，产品从机体下部排出。1.4 惯性圆锥破碎机的优点惯性圆锥破碎机与传统圆锥破碎机相比有以下显著优点：惯性圆锥破碎机的破碎腔是挤满给料, 通过向物料层施加严格定量的由惯

5、性力造成的压力, 从而实现“料层粉碎”和物料的“选择性破碎”；破碎比大，一般可达430；单位功耗低40%以上；可以带负荷启动和停车；工作的状态平稳可靠，传给地基的动负荷很小，不需要大而坚固的基础；无需过载保护装置，由于传动系统与动锥无刚性连接，即使有不可破碎物体进入破碎腔内，也不会造成机构的随坏；调节可变参数，能够到达预期要求的工艺效果（破碎比、粒度组成等），并能够进行选择性破碎和减少过粉碎；简化粉碎流程，减少基建投资，提高经济效益5。 惯性圆锥破碎机能够很好地满足“多碎少磨”新工艺的要求。1.5 惯性圆锥破碎机的结构和工作原理 惯性圆锥破碎机的结构原理图如图1-1图 1-1惯性圆锥破碎机体位

6、于隔离装置上，定锥和动锥组成了工作机构，锥体连接到耐磨衬上，动锥衬板和定锥衬板之间形成破碎腔，主轴自由地插入激振器轴套中，固定在轴套上的激振器的旋转运动由电机通过传动装置传递，激振器旋转时产生的惯性力，从而使得动锥绕球面轴承的球心做旋摆运动。动锥体与传动机构之间没有刚性联接，当破碎腔里没有物料时，动锥沿定锥内表面滚动，当破碎腔内有物料时，动锥将沿料层滚动，而滚动随料层厚度的变化而变化，从而产生强烈脉动冲击，破碎物料6。2 结构参数的选择与设计2.1 给矿口与排矿口宽度 圆锥破碎机给矿口的宽度，用动锥接近定锥时，两椎体的上端距离表示。排矿口宽度，用动锥靠近定锥时，两锥体下端的距离表示。和的选择与

7、给矿和排矿粒度有关。一般给矿口的宽度已知取 细碎机排矿口宽度等于产品粒度，所以取排矿口宽度。 细碎机排料口宽度取最小排料口宽度7。所以闭边排料口宽度2.2 啮角动锥与定锥衬板之间的夹角称为啮角，用表示。有了啮角就可以放置矿石在破碎腔中滑动。但是如果啮角的选择过大，矿石将在破碎腔内打滑，增加衬板磨损和电能消耗,降低生产能力。 通常啮角为，取。根据传统机型的参数初选偏心角，底锥角。2.3 偏心距与动锥摆动行程偏心距所以动锥摆动行程2.4 破碎腔平行区长度 对于细碎机，平行区长度所以取2.5 生产率计算破碎机生产率的计算修正式为：其中,是松散系数，；取。 是动锥每分钟摆动的次数，已知 是物料料压缩层

8、层平均值，由3.1可计算得 是物料堆密度，。 为物料印度系数，设计破碎中硬物料，则。 为给料粒度系数，其选择： 表2-1 粒度系数筛分给料公称粒度粒度系数预先筛分0.8B1.00.6B1.050.3B1.10.80B1.0给料工称粒度为20mm，给矿口宽度为，给料粒度为，所以 为物料压缩层厚度 。 为动锥摆动一次，物料移动的距离。预设此台惯性圆锥破碎机的生产率由此可得，所需的动锥摆动次数3 腔形设计3.1 基本腔形设计 图 3-1 其设计程序为:(1) 由已知的动锥直径尺寸D，可以画画直线，已初选动锥底锥角，画线。(2) 画平行于的线线，使，即为排矿口宽度，的长度即为平行区长度。(3) 画线使

9、直线与直线线的夹角。(4) 以给料口尺寸B值为直径画圆，与线和线分别相切于点和点，并连接线。此时，闭边破碎腔已经完成。(5) 取中点，画动锥轴线直线，以为对称轴可得点，连线。此时，动锥整体外形已定。(6) 已选偏心角，偏心距，使，直线与直线相交于点，其夹角等于。线即为定锥中心线。(7) 以中心线为对称轴轴，即可得到、和三个点，连接这三点。此时，破碎腔腔形设计完成。(8) 破碎腔内的物料在压缩时要有足够的密实度和压缩比，便能获得较高的产量而且又能使细粒级产品含量显著增多8。因此要正确选择动锥摆动行程。(9) 根据验算是值否合适，其中。由设计图测量得所以则由设计图测量得开边排矿口宽度等于，所以设计

10、图中的动锥摆动行程S是合适的。(10) 按破碎腔各截面的通过能力对腔形进行修正即可完成对基本腔形的设计9。4 惯性圆锥破碎机的运动学和动力学分析及计算4.1 运动学分析惯性圆锥破碎机身不需要直接固定在地基上，而是安装在弹性元件上，从而使机体有六个自由度，三个转动自由度，三个平动自由度。动锥相对于身体有三个转动自由度，激励有一个旋转自由度和相对动锥沿轴线平移自由度。破碎机最重要的是破碎机的机体，即相对固定在机体上的定锥相对于动锥之间的运动。动锥动锥球面支承的球心作旋摆运动，动锥与电机之间无刚性连接，动锥相对于机体的运动为与刚体绕固定点的旋转运动10。以点为坐标系的原点，机体中心线轴建立坐标系，另

11、取以动锥轴线为轴并与动锥固结的动坐标系, 如图4-1所示:图 4-1由于破碎锥与传动系统间无刚性连接，及破碎锥支承装置的结构特点，圆锥破碎机不仅围绕机体作旋转运动还围绕其自身的旋转轴做旋转运动。同时，由于在破碎腔的物料颗粒分布不均匀，材料层厚度不断变化，所以破碎锥沿料层滚动的运动是不稳定的，每滚动一周都伴有强烈震动11。因此，破碎锥的运动包括以下三种旋转运动：进动运动破碎锥绕破碎机中心线作旋转运动；自转运动破碎锥绕自己的轴线作旋转运动；章动运动破碎锥绕节线 作旋转运动。破碎锥的各个角速度向量如图4-2所示：图 4-2图中，为破碎锥绕瞬时轴线旋转的绝对角速度向量；为破碎锥的进动角速度向量,破碎机

12、正常运转时,即为激振器的角速度向量；为破碎锥的自转角速度向量； 为破碎锥的章动角速度向量。瞬时轴线与破碎锥轴线的夹角为。当破碎腔内有破碎料时，由激振器产生的离心力将迫使破碎锥沿着定锥内表面做滚动运动，这种滚动是无间隙的滚动。破碎锥在运动过程中不会绕节线旋转,所以。此时的破碎锥的运动情况为只有进动运动和自转运动12。破碎锥和与锥在破碎机工作过程中表面相互产生摩擦，它们之间的摩擦是远比破碎锥球面支承和轴瓦对圆锥破碎锥的摩擦大。所以，破碎锥沿定锥内表面是滚动，而不是滑动。破碎锥与定锥内表面接触的每一个时刻，圆锥破碎机在旋转的一瞬时以角速度绕一连线旋转。因此，这条线就是瞬时轴，可近似作为一个破碎锥母线

13、。破碎腔中有物料时，破碎锥不仅作自转运动和进动运动，还作章动运动，令为章动角，破碎锥的角速度为：由于不均匀的料粒度和物料在破碎腔内的分布不均是随机的，所以和无法用以时间为变量的数学表达式表达,不能准确地求出的大小。由于章动角速度向量的存在,所以：在运动学上，惯性圆锥破碎机和偏心圆锥破碎机的最显著区别是动锥是否存在章动运动。4.2 动力学分析4.3 惯性圆锥破碎机破碎力的分析及计算自转运动、进动运动和章动运动组成了动锥的运动，后者是动锥绕轴线作旋转运动。即由于破碎腔内物料颗粒又大有小，且料层分布不均匀，使得动锥沿着料层滚动时产生的运动不稳定，动锥每一周的滚动都会伴有剧烈的振动。但是，动锥沿料层滚

14、动时的章动角速度向量是无规律的变化，故无法准确求出惯性力的大小，所以先分析动锥无载时的惯性力，受力情况如图4-3：图 4-3破碎力； 动锥惯性力； 激振器惯性力； 动锥自重； 激振器自重； 作用点到O点的距离； 作用点到O点的距离； F作用点到O点的距离； h到O点的距离以O点为矩心，取力矩平衡，得： 动锥惯性力公式为：式中为动锥质量。 动锥衬板直接参与破碎要求硬度高,耐磨性好,抗冲击力强，所以选择了ZGMn13作为动锥衬板材料，此材料表面高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损，其密度。动锥体材料选择35钢，其密度为。动锥的质量 由此可得：激振器产生的惯性力： 式中 激振器质量，kg；其材料选择3

15、5钢，工作时，章动角很小，一般不会超过，取。动锥的质心距机体中心线很近, 所以动锥产生的惯性力比激振器产生的惯性力小很多, 所以主要是由激振器旋转时产生的惯性力来决定惯性圆锥破碎机中破碎力的大小的13。由资料可知动锥的破碎力公式为：将已知数值代入上式 5 电机最小转速以及功率的确定工作时，若破碎力 F小于破碎物料所需的破碎F0，则破碎腔将会被堵塞，从而使得机器不能正常工作1415。所以，为了使破碎机能够正常工作，其必要条件是 另外为了使破碎机能正常连续地破碎物料，其必要件是 由资料可知电机的最小转速计算公式为 为激振器转速，为V带传动的传动比，取。电动机功率P的计算公式为：为破碎机的传动效率，

16、一般取为满载荷系数，一般取代入数据计算得：所以所需的电动机功率为5.5。由手册查得符合要求的电动机型号为Y132M2-6。具体参数如下表：表5-1 Y132M2-6电机参数型号功率（kW）电流380V(A)转速（）效率（）功率因数）堵转转矩堵转电流最大转矩额定转矩额定电流额定转矩Y132M2-65.512.696085.50.742.02.02.06 主要件的结构设计及选型 6.1 动锥的设计此设计中动锥外配有耐磨可换的动锥衬板，所以动锥选用了35钢为材料。在3.1基本腔型的设计中已经得出了动锥的基本外形，根据动锥O点的位置以及动锥直径可设计出动锥下球面。动锥体的整体外形如图6-1： 图6-1

17、动锥衬板选用耐磨的ZGMn13,其结构如图6-2： 图 6-2 动锥衬板通过衬板压盖安装在动锥体上，便于更换。动锥体与动锥衬板的装配及如图6-3： 图 6-3 主轴与动锥由键联接固定，主轴自由得插在激振器套筒中，图6-4。 图 6-46.2 球面瓦及动锥支承的设计破碎机工作时，动锥沿球面瓦球心做旋摆运动，球面瓦同样采用耐磨的ZGMn13为材料，动锥支承支承在机体外壳上，将振动传递到隔振原件，有效减少整机的振动。球面瓦结构设计如图6-5： 图 6-5 激振器悬挂在动锥支承上，球面瓦与动锥支承的装配结构如图6-6： 图 6-66.3 激振器的结构设计惯性圆锥破碎机中产生的破碎力的大小主要是由激振器

18、旋转时产生的惯性力来决定。其主要结构由2部分组成：带轴的套筒如图6-7所示和偏心质量块如图6-8所示。带轴的一端与联轴节相连接，套筒端与动锥轴相连，高速旋转的偏心块产生激振力，从而迫使动锥绕球面瓦球心作旋摆运动。图 6-7图 6-8在惯性圆锥破碎机中，破碎力的大小在被破碎物料的硬度及破碎腔内物料的充填率变化时变化不大，调整激振器的静力矩可以针对任何工作条件产生所需的破碎力。为了方便调整质量块的总体质量，将质量块分成质量相等的4份，可以单独在任意位置由螺栓连接与套筒紧固在一起，装配关系如图6-9所示。图 6-96.4 挠性联轴节的结构设计电动机的旋转运动通过传动机构传给固定在轴套上的激振器，动锥

19、与电机间无刚性联接，激振器需要同时实现轴向旋转和径向运动，因此选用挠性联轴节。挠性联轴节由转套和弹性片组成，一端通过轮毂与轴与V带传动机构相连，另一端与激振器联接。转套和弹性结构设计如图6-10,6-11：图 6-10 图 6-11弹性片与转套通过螺栓联接，绕性联轴节的整体结构如图6-12：图 6-12激振器与绕性联轴节的装配如图6-13： 图 6-136.5 定锥体和定锥衬板的结构设计定锥面直接参与破碎，需要高的耐磨性和硬度，所以同样设计了可换的定锥衬套，其材料为ZGMn13。定锥衬板的内部轮廓和定锥衬板的外部轮廓构成了破碎腔的结构。破碎机定锥衬板的结构如图6-14：图 6-14定锥体结构如

20、图6-15：图 6-15定锥衬板通过螺钉与定锥体装配在一起便于更换定锥衬板，装配如图6-16：图 6-16定锥体上部为给料口，下部设计有螺纹，与外壳上螺纹配合，可通过此螺纹的联接来调整排矿口尺寸，并用调整螺栓来固定位置。定锥体与外壳的配合如图6-17：图 6-176.5 隔振元件的结构设计惯性圆锥破碎机一大优点是安装时不需要专门建造大而坚固的地基。橡胶弹簧的剪切弹性刚度较小，可承受多方向载荷，且其阻尼大，对吸收突然冲击和高频振动及减小噪音有良好的效果。根据前人建立的破碎机隔振系统的数学模型及分析计算,可知惯性圆锥破碎机隔振系统采用橡胶弹簧作为隔振元件效果极佳，可以大大减弱破碎机传给地基的动载荷

21、16。惯性圆锥破碎机应用的橡胶弹簧结构如图6-18所示：图 6-18橡胶弹簧结构装配剖视图如图6-19：图 6-19由此，惯性圆锥破碎机的主要结构设计完成，其装配效果如图6-20：图 6-20爆炸图如图6-217 运动仿真及结构分析以Solidworks三维设计软件为基础建立了惯性圆锥破碎机装配模型，并在虚拟模型的基础上进行干涉分析和模型质量属性检查，结果表明该设计方案可行且此方法具有二维建模方法无法相比的优越性17。7.1 速度仿真圆锥破碎机运动学仿真是多驱动的开环机构模拟，是比较复杂的运动仿真。在模拟过程中需要创建多个动力源的伺服电机。这是一个多驱动开环机构模拟器的核心部分，它会直接影响到

22、整个机构的仿真逼真度。在破碎机的机构中创建三个伺服电机，以实现其运动仿真18。通过仿真的运动，可以直观地了解破碎机的动态特性。空载时，动锥破碎平行区松边中部下端点的绝对转速为一个恒定的值，既为。圆锥破碎机的动锥在空间摆动，破碎机的中心线与动锥的轴线相交于一个固定点，夹角约为 。破碎机运转时动锥轴线相对于破碎机中心线作圆锥面运动，其顶点就是破碎机中心线与动锥的轴线的相交固定点。动锥中心线与破碎机中心线所夹的钝角，通过对圆锥破碎机进行运动学分析计算得理论转速 n18.612 r/ min。所以仿真得出的动锥空载时的转速与理论计算转速基本一致。7.2 结构分析激振器的结构分析结果如图7-1.7-2：

23、 图 7-1 图 7-2由以上分析可知此激振器结构设计符合要求。 结束语本文在阅读理解各种相关文献的基础上对惯性圆锥破碎机的结构进行了设计。主要做了以下工作：1. 阅读和查阅相关文献资料，对资料进行理解和整理。了解了惯性圆锥破碎机的历史发展以及前景，并着重学习了惯性圆锥破碎机的原理和结构，从中对惯性圆锥破碎机优势有了更深刻的认识，为对惯性圆锥破碎机的结构设计打好基础。2. 在掌握了惯性圆锥破碎机的工作原理和结构的基础上，对其结构进行了参数选择和设计。并对腔型做了详细的设计和解释。3. 结合惯性圆锥破碎机的原理和结构对其运动学和动力学进了简单的分析和相关计算，并通过计算得出电动机的最小转速和功率

24、，从为惯性圆锥破碎机选择了合适的电动机。4. 在对惯性圆锥破碎机的原理，受力以及运动等有了深刻的理解的基础上，对其主要件进行了结构设计和材料的选择，最后对其部分重要部件做了结构分析以保证设计符合产品要求。由于本人设计水平有限，对专业知识的掌握还不够全面，设计中的错误和不完善的地方敬请各位老师批评和指正。致 谢经过数月的不懈努力，本设计即将完成。在设计的过程中邱明老师的悉心指导贯穿始终，从最先熟悉课题，理解设计产品到具体的的设计，每次遇到无法理解或解决的问题，老师的耐心指导总能让我有山穷水复疑无路，柳暗花明又一村的感觉，在对结构建模中我选择使用新的设计软件，老师更是耐心仔细地指引，使我能够顺利的

25、按计划完成各部分的设计。在此衷心感谢邱明老师对我的指导。此外还要感谢舍友们，是他们给我提供了一个良好的氛围，保证了每天的工作量，对设计中很多细节上的问题提供了有效的帮助，使彼此专业知识的到提高。感谢四年中教会我机械专业知识的所有老师，是他们让我了解了机械，使我对机械产生越来越浓厚的兴趣。感谢父母一直以来的支持，感谢学校为我们的学习提供了良好的条件和环境。本设计能够圆满完成，离不开学校、老师、父母、朋友的相助，在此再次表达我诚挚的感谢和祝福！参 考 文 献 1 郎宝咸.郎世平 .破碎机.冶金工业出版社，2008.11. 2 唐威.惯性圆锥破碎机的研究与发展J.世界有色金属，2006，（02）：2

26、2 25. 3 唐威.惯性圆锥破碎机结构原理与应用研究J.矿山机械，2001，（01）：31 33. 4 唐威.惯性圆锥破碎机原理及在金属矿山的应用J.中国矿业，2010,19 （10）：108112.5 唐威.惯性圆锥破碎机概述J.金属矿山，2001，（09）:4043.6 夏晓鸥,孙锡波,唐威,罗秀建.料层粉碎、多碎少磨与惯性圆锥破碎机J.金属矿山，2009,（07）：7989. 7龚姚腾,张文明,蔡改贫. J. , . 8 朗宝贤 ，朗世平.圆锥破碎腔综述J.冶金矿山设计与建设，2000（4）.9 刘子河,唐威,王永福.惯性圆锥破碎机轴套的磨耗机理解析及对策探讨 J.矿冶,1998,7(

27、4): 6468. 10 唐威,郑宝臣,刘子河.惯性圆锥破碎机运动学和动力学分析J.矿治， 1996，（05）：7280.11 夏晓鸥，蔡美峰.惯性圆锥破碎机的动力学特性分析J.湖南科技大学学 报（自然科学版），2008,23（02）:2831. 12 赵月静,彭伟,侯书军,秦志英,王慧. J. , . 13 董钢,范秀敏,张曦,秦列辉.基于层压破碎理论的圆锥破碎机破碎力分析 及运动学研究J.机械工程学报，2010，46（17）：159164. 14 银金光. J. ,:2425.15 李慧.改变惯性圆锥破碎机起动方式的节能研究J.传动技术，2006， （10）:4344.16 唐威，郑宝成，夏小欧.惯性圆锥破碎机隔振系统分析J.矿治，1999,8 （04）:3335 17 董钢，范秀敏，黄东明.基于产品质量控制预测机制的圆锥破碎机优化方 法J.机械工程学报，2010,46(03):152157. 18 文纪刚,黄微,吴宝新.基于Pro/E技术的圆锥破碎机的仿真J.矿山机械， 2007，（10）：4951.专心-专注-专业