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本科畢業(yè)論文 圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)械工程系 　 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù) 學(xué)生姓名 　 學(xué) 號(hào) 　年級(jí) 2011級(jí) 指導(dǎo)教師 　 二0一五 年 四 月 十四 日 41 圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生: 指導(dǎo)老師: 摘 要 在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境之下，我國(guó)各個(gè)行業(yè)在受到其他國(guó)家先進(jìn)技術(shù)沖擊的同時(shí)，與國(guó)外品牌企業(yè)的溝通交流的機(jī)會(huì)也變的越來(lái)越多。圓錐破碎機(jī)行業(yè)通過(guò)行業(yè)展會(huì)、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 在新的市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，礦山開(kāi)采設(shè)備的更新和優(yōu)化升級(jí)更加迫切。國(guó)內(nèi)圓錐破碎機(jī)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場(chǎng)潛力，大力發(fā)展大型環(huán)保節(jié)能的圓錐破碎機(jī)械設(shè)備，在綠色環(huán)?；V山開(kāi)采的轉(zhuǎn)變中揮積極作用。一般生產(chǎn)大型圓錐破碎機(jī)設(shè)備的企業(yè)對(duì)設(shè)備環(huán)保指數(shù)上都有嚴(yán)格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，都充分考慮到設(shè)備在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的種種問(wèn)題，從而減少設(shè)備因?yàn)檎駝?dòng)或者操作不當(dāng)而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。 國(guó)內(nèi)圓錐破碎機(jī)設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的低碳經(jīng)濟(jì)、綠色世界主題保持一致。加大圓錐破碎機(jī)設(shè)備新型節(jié)能綠色環(huán)保圓錐破碎機(jī)的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也迎合了國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。 破碎機(jī)的發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前破碎機(jī)正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動(dòng)化方向發(fā)展。 本文介紹了圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)該圓錐式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)鏈短、效率高、易加工、使用和維護(hù)都很方便，較適合在惡劣的環(huán)境下工作。 圓錐破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于金屬礦山、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建筑工業(yè)、水泥工業(yè)及砂石行業(yè)等，適用于中、細(xì)碎普氏硬度f(wàn)=5-16的各種礦山和巖石，如鐵礦石、有色金屬礦石、花崗巖、石灰?guī)r、石英巖、沙巖、鵝卵石等。它工作時(shí)，電機(jī)通過(guò)三角帶、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)偏心套旋轉(zhuǎn)，動(dòng)錐在偏心套作用下做旋擺運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)錐和定錐時(shí)而靠近時(shí)而偏離。物料在破碎腔內(nèi)不斷受到擠壓、沖擊而破碎，破碎的物料經(jīng)篩選靠自重從下部排出。 關(guān)鍵詞：圓錐破碎機(jī)；中心距；彎曲疲勞強(qiáng)度；彎曲許用應(yīng)力 Abstract Under the global economic development environment,Chinas various industries in other countries by the advanced technology of impact at the same time.More and more enterprises with foreign brand communication opportunities will become Cone crusher industry through a variety of ways industry exhibition, scientific research cooperation A variety of approaches of scientific research cooperation Constantly improve their own strength and core competitiveness Shorten the gap with the developed countries. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. Key word: cone crusher centre-to-centre spacing endurance bending strength shear or transverse bending. 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1圓錐破碎機(jī)的發(fā)展概況.................................................................................................4 1.2圓錐破碎機(jī)的應(yīng)用........................................................................................................... 4 1.3各種圓錐破碎機(jī)的特點(diǎn).................................................................................................4 1.4圓錐破碎機(jī)的發(fā)展方向.................................................................................................5 第二章 彈簧圓錐破碎機(jī)的總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)......................................................5 2.1圓錐破碎機(jī)的工作原理 ..5 2.2圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 5 2.2.1圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu).......................................................................................6 2.2.2圓錐破碎機(jī)的布置方式...............................................................................6 第三章 圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算....................................................................................7 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇及軸的計(jì)算.................................................................................8 3.1.1主電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配.............................................................9 3.1.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇.......................................................................................10 3.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算.................................................11 3.3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算........................................................................................12 3.3.1齒輪的計(jì)算..................................................................................................12 3.3.2齒輪的校核..................................................................................................13 3.3.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.....................................................................................14 3.4主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算................................................................................................14 3.5偏心軸套與止推盤(pán)的設(shè)計(jì)...............................................................................15 3.6破碎錐的擺動(dòng)次數(shù)............................................................................................15 3.7電動(dòng)機(jī)功率.........................................................................................................15 3.7.1結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇與計(jì)算.................................................................................16 3.7.2分礦口與接礦漏斗.....................................................................................16 3.7.2給礦口與排礦口寬度.................................................................................17 3.7.3嚙角...........................................................................................................17 3.7.4偏心距和動(dòng)錐擺動(dòng)行程.............................................................................18 3.7.5破碎腔的平行碎礦區(qū).................................................................................18 第四章各主要零件強(qiáng)度的校核計(jì)算.......................................................................................38 4.1滾動(dòng)軸承的校核及壽命計(jì)算............................................................................42 第五章圓錐破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)............................................................................42 5.1圓錐破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)........................................................................................33 5.2圓錐破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué)........................................................................................45 致謝 46 參考文獻(xiàn) 47 第一章 緒論 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 人類(lèi)現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類(lèi)開(kāi)始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來(lái)年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無(wú)法想象的奇跡。 隨著社會(huì)的進(jìn)步，原材料消耗不斷增加，導(dǎo)致富礦資源日益枯竭，礦石品位日趨貧化。以我國(guó)冶金礦山為例，鐵礦石平均品位31%、錳礦石品位22%。絕大多數(shù)的原礦需要破碎和選礦處理后才能成為爐料。破磨作業(yè)是選礦的龍頭，也是能耗、鋼耗的大戶(hù)。因此，節(jié)能、降耗是破磨設(shè)備研究的主題，“多碎少磨”是節(jié)能、降耗的重要措施，其關(guān)鍵問(wèn)題是降低破碎產(chǎn)品的最終粒度。圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)效率高，排料粒度小而均勻，可將礦巖從350mm破碎到10mm以下的不同級(jí)別顆粒，可以滿足入磨粒度的需要，成為金屬礦山選礦廠的主要破碎設(shè)備。 破碎機(jī)的發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前破碎機(jī)正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動(dòng)化方向發(fā)展。 1.1 破碎機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)從1953年開(kāi)始生產(chǎn)側(cè)面排礦的旋回破碎機(jī)，于1958年自行設(shè)計(jì)制造中心排礦的500、700、900、1200旋回破碎機(jī)之后，為了適應(yīng)水泥行業(yè)的需要，1959 年又制造了700、1000、1200鱷式破碎機(jī)，并制造了500、700、900、1200、底部單缸液壓旋回破碎機(jī)。 為了滿足冶金工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)于1970年研制了大型旋回破碎機(jī)。也曾設(shè)計(jì)制造頂部單缸900液壓旋回破碎機(jī)，并裝有自動(dòng)調(diào)整排料口與過(guò)鐵報(bào)警裝置，但在某礦使用不佳。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐摸索，于80年代研制1200/140輕型底部單缸液壓旋回破碎機(jī)，經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170底部單缸液壓旋回破碎機(jī)，其設(shè)計(jì)能力為1750th/，實(shí)際達(dá)到2508th/，是設(shè)計(jì)值的1.6倍，同時(shí)其排料中細(xì)顆粒含量較多，大于排料口尺寸的顆粒僅占17.4%。 目前機(jī)械式旋回破碎機(jī)將逐漸被液壓旋回破碎機(jī)所代替。圓錐破碎機(jī)是1953 年開(kāi)始仿蘇2100和1“O彈簧圓錐破碎機(jī)而設(shè)計(jì)。1954年開(kāi)始自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)了1200 彈簧圓錐破碎機(jī)。1958年又設(shè)計(jì)制造了大型2200彈簧圓錐破碎機(jī)。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液壓圓錐破碎機(jī)的系列產(chǎn)品。后經(jīng)多年反復(fù)研制與實(shí)踐， 相繼克服了舊系統(tǒng)彈簧不足，零件強(qiáng)度低以及結(jié)構(gòu)上的某些缺點(diǎn)，現(xiàn)己批量生產(chǎn)的新系列彈簧破碎機(jī)有600，900，1200，1750，2200五個(gè)規(guī)格十四種腔型，底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)有900，1200，1650，2200四個(gè)規(guī)格十二種型腔。 目前圓錐破碎機(jī)己達(dá)到系列化，規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化的程度，可以說(shuō)產(chǎn)品齊全，使用可靠，深受?chē)?guó)內(nèi)外用戶(hù)歡迎。特別是上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司是破碎機(jī)專(zhuān)營(yíng)廠家，其破碎機(jī)質(zhì)量?jī)?yōu)良馳名國(guó)內(nèi)外。總體上講，國(guó)產(chǎn)圓錐破碎機(jī)與世界先進(jìn)國(guó)家同類(lèi)型破碎機(jī)比較，在質(zhì)量和性能上還有差距。為趕超世界先進(jìn)水平，近年沈陽(yáng)重型機(jī)器廠引進(jìn)美國(guó)諾得貝格(Nordberg)公司西蒙思S(ymons)旋盤(pán)式圓錐破碎機(jī)技術(shù)(Gyrdasiocrushesr)，并合作生產(chǎn)系列圓錐破碎機(jī)產(chǎn)品。此外，某選礦公司引進(jìn)美國(guó)阿利斯卡爾默斯(Allis一Chalmer)s公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AC公司)底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)和旋盤(pán)式破碎機(jī)。某銅礦引進(jìn)美國(guó)AC公司中細(xì)碎液壓圓錐破碎機(jī)。有的水電站采用48ni和66ni旋盤(pán)破碎機(jī)，用與人工造沙。600、900破碎機(jī)在某金礦使用 效果也很好。 1.2 圓錐破碎機(jī)的應(yīng)用 圓錐破碎機(jī)適用于冶金、建筑、筑路、化學(xué)及硅酸鹽行業(yè)中原料的破碎，根據(jù)破碎原理的不同和海量產(chǎn)品顆粒大小不同，又分為很多型號(hào)。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(mén)。圓錐破碎機(jī)破碎比大、效率高、能耗低，產(chǎn)品粒度均勻，適合中碎和細(xì)碎各種礦石，巖石。 1.3 各種圓錐破碎機(jī)的特點(diǎn) 國(guó)內(nèi)外圓錐破碎機(jī)有許多類(lèi)型，各型破碎機(jī)性能 都不一樣，同一種機(jī)型，不同的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品性能也會(huì)有所不同?，F(xiàn)就國(guó)內(nèi)已有的圓錐破碎機(jī)各機(jī)型與性能進(jìn)行比較，從中可以看出哪種破碎機(jī)的性能更優(yōu)越，進(jìn)而找出圓錐破碎機(jī)的發(fā)展方向。 由于西蒙斯破碎機(jī)的性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的彈簧式圓錐破碎機(jī)，所以近年來(lái)國(guó)內(nèi)各破碎機(jī)制造廠紛紛開(kāi)發(fā)這種破碎機(jī)，國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機(jī)越來(lái)越少。近年來(lái)，新制訂的彈簧圓錐破碎機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(報(bào)批稿)與西蒙斯圓錐破碎機(jī)的參數(shù)基本相近，故傳統(tǒng)彈簧圓錐破碎機(jī)遲早會(huì)被淘汰。表1給出了諾得伯格公司的西蒙斯、旋盤(pán)式、G型單缸液壓圓錐破碎機(jī)和HP系列多缸液壓圓錐破碎機(jī)的主要性能指標(biāo)。由表1數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)能力最高和能耗最低的是HP系列破碎機(jī)，產(chǎn)品粒度也是HP系列破碎機(jī)最好。 1.4圓錐破碎機(jī)發(fā)展方向 從前述的兩種圓錐破碎機(jī)發(fā)展歷程可知，HP系列圓錐破碎機(jī)，先是對(duì)破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，第二階段是將“層壓破碎”用于圓錐破碎機(jī)，第三階段是完成了“高能層壓”圓錐破碎機(jī)；H1800系列圓錐破碎機(jī)，先是對(duì)老單缸機(jī)的改進(jìn)、第二階段是提出了“高能”圓錐破碎機(jī)、第三階段進(jìn)一步完善高能圓錐破碎機(jī)、第四階段完成了“高能層壓”圓錐破碎機(jī)。雖然兩種破碎機(jī)發(fā)展創(chuàng)新之路不同，但最終結(jié)果是一樣的，都研制成了高能層壓圓錐破碎機(jī)。他們的圓錐破碎機(jī)發(fā)展創(chuàng)新之路，對(duì)我們研制開(kāi)發(fā)新型圓錐破碎機(jī)很有啟發(fā)。 圓錐破碎機(jī)發(fā)展方向就是借用HP多缸機(jī)的優(yōu)越性能和吸收單缸機(jī)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)并把兩者的優(yōu)點(diǎn)集中到一種圓錐破碎機(jī)上。這樣，就會(huì)創(chuàng)新出一 種既具有多缸機(jī)性能優(yōu)越又有單缸機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的新型圓錐破碎機(jī)，這就是走 引進(jìn)、消化吸收，再創(chuàng)新的發(fā)展創(chuàng)新之路。 破碎機(jī)的研制首先是使它能夠借用層壓破碎原理達(dá)到選擇性破碎的目的。為此，圓錐破碎機(jī)創(chuàng)新的基本點(diǎn)是，采用優(yōu)化腔型，大底錐角、大擺程、高擺 頻，對(duì)破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化組合再輸入高能量。 綜合分析結(jié)果，在上述創(chuàng)新基點(diǎn)和創(chuàng)新途徑的基礎(chǔ)上我們找到了圓錐破 碎機(jī)創(chuàng)新之路并設(shè)計(jì)出了這種獨(dú)特的圓錐破碎機(jī)。所謂獨(dú)就是我們獨(dú)家所有，有所謂特就是特點(diǎn)，這種破碎機(jī)集中了HP系列和H1800系列圓錐破碎機(jī)的 優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，并克服了它們各自的缺點(diǎn)。目前，浙江雙金機(jī)械集團(tuán)有限 公司正在研制這種破碎機(jī)。 第二章圓錐破碎機(jī)的總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1圓錐破碎機(jī)的工作原理 工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸和圓錐部在偏心套的迫動(dòng)下繞一固定作旋擺運(yùn)動(dòng)，從而使圓錐破碎機(jī)的破碎壁時(shí)而靠近又時(shí)而離開(kāi)固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實(shí)現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過(guò)破碎腔或因某種原因機(jī)器超載時(shí)，彈簧保險(xiǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動(dòng)復(fù)位，機(jī)器恢復(fù)正常工作。 2.2圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 2.2.1圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 圓錐破碎機(jī)的組成部分主要有機(jī)架部分；傳動(dòng)軸部分；偏心軸套部分； 球面軸承部分；動(dòng)錐部分；調(diào)整環(huán)部分。 2.2.2布置方式 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)皮帶輪或聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸和圓錐部在偏心套的迫動(dòng)下繞一固定作旋擺運(yùn)動(dòng)，從而使圓錐破碎機(jī)的破碎壁時(shí)而靠近又時(shí)而離開(kāi)固裝在調(diào)整套上的軋白壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實(shí)現(xiàn)礦石的破碎。在不可破異物通過(guò)破碎腔或因某種原因機(jī)器超載時(shí)，彈簧保險(xiǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)，排礦口增大，異物從破碎腔排出，如異物卡在排礦石可使用清腔系統(tǒng)，使排礦繼續(xù)增大，使異物排除破碎腔。在彈簧的作用下，排礦口自動(dòng)復(fù)位，機(jī)器恢復(fù)正常工作。 第3章 圓錐破碎機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1主電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配 3.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)工作要求及工作條件，選用破碎機(jī)專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)，又根據(jù)工況選擇YZR280M-10型電動(dòng)機(jī)，額定功率P0=55kw,同步轉(zhuǎn)速n0=556r/min. 3.1.2傳動(dòng)比的分配 根據(jù)PYB900標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)的實(shí)際工作的空偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)nw=335r/min,得： （3.1） 3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算 0軸（電動(dòng)機(jī)軸）： KW （3.2） r/min （3.3） =Nmm （3.4） 1軸（小齒輪軸）： KW （3.5） r/min （3.6） =Nmm （3.7） 2軸（筒體） KW （3.8） r/min （3.9） =Nmm （3.10） 3.3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1齒輪的計(jì)算 1初步計(jì)算 （1）材料選擇 因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級(jí)。 （2）節(jié)錐角的計(jì)算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻(xiàn)[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻(xiàn)[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻(xiàn)[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 3.3.2齒輪的校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）接觸應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 計(jì)算載荷系數(shù) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻(xiàn)[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻(xiàn)[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻(xiàn)[4]表可知，； ② 由文獻(xiàn)[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 計(jì)算得， MPa （1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 表可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻(xiàn)[1，10-13]可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻(xiàn)[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)， 計(jì)算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）齒根應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， ② 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， 計(jì)算得， MPa （2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①?gòu)澢跇O限MPa ③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ④ 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計(jì)算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 3.3.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32） 根據(jù)工作條件，取mm （2）傳動(dòng)軸受力分析 N （3.33） N （3.34） N （3.35） 圖4.1 傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖 （3）繪制傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖所示，求支座反力 ①垂直面支反力： 由，得： （3.36） 由，得： N （3.37） ②水平面支反力： 由，得： （3.38） N 由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖： ①垂直面彎矩圖： C點(diǎn) Nmm （3.40） ②水平面彎矩圖： C點(diǎn) Nmm （3.41） ③合成彎矩圖： C點(diǎn) Nmm （3.42） （5）作轉(zhuǎn)矩T圖： Nmm （6）校核軸的強(qiáng)度： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1，15-5]可知，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來(lái)看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 由文獻(xiàn)[1] 附表可知，用插入法求出 ， 軸按精車(chē)加工，由文獻(xiàn)[1] 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻(xiàn)[1] ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻(xiàn)[1]附表查取。因，， ， 又由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為 （3.53） 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 3.4主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 主軸是圓錐破碎機(jī)的最關(guān)鍵零件，對(duì)于保證破碎機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和提高破碎機(jī)能力有著重要的意義。 主軸設(shè)計(jì)首先是確定它的受力情況。破碎機(jī)工作時(shí)，由于制造、安裝、檢修等原因，常會(huì)出現(xiàn)主軸壓在錐襯套下口的情況。我們就按主軸處于最不利的這種情況，作為主軸受力狀態(tài)，并且按承受最大破碎力和正常破碎力F兩種集中載荷（圖4.9）計(jì)算主軸的強(qiáng)度。 取動(dòng)錐為分離體，用圖解可以求得和對(duì)O點(diǎn)的力矩 （3.54） （3.55） 將和分解到動(dòng)錐平面和垂直于進(jìn)動(dòng)平面的力矩 （3.56） （3.57） （3.58） （3.59） 式中 —偏心套給主軸的反力與進(jìn)動(dòng)平面的夾角，一般=15~25。 圖4.9 主軸受力分解圖 圖4.10 主軸受力分解圖 此外，動(dòng)錐在進(jìn)動(dòng)平面內(nèi)還作用著旋回力矩和重力矩，故 （3.60） （3.61） （3.62） （3.63） 所以，動(dòng)錐上各力對(duì)O點(diǎn)的總力矩為： 和被偏心軸套給主軸下端的實(shí)際反力和對(duì)O點(diǎn)的力矩所平衡，所以： （3.64） （3.65） 已知或后，把動(dòng)錐的主軸看成懸臂梁，則其危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為 （3.66） （3.67） 對(duì)于強(qiáng)度限為50~65MPa的優(yōu)質(zhì)鋼，=100~120MPa；=200~240MPa。 利用上述方法，可以求得主軸危險(xiǎn)斷面b—b的直徑。然后，根據(jù)破碎機(jī)的進(jìn)動(dòng)角、錐襯套的結(jié)構(gòu)尺寸大小以及主軸與錐襯套上下口間隙，便可決定主軸下端直徑的值。主軸上部與動(dòng)錐內(nèi)孔相配合部位的軸向的尺寸，可按設(shè)計(jì)確定的破碎腔椎體部分尺寸并參考實(shí)際資料確定。主軸與椎體內(nèi)孔相配合部位的直徑，可參考實(shí)際資料確定。 動(dòng)錐體內(nèi)孔與主軸采用過(guò)盈配合，早期生產(chǎn)的破碎機(jī)采用H7/V6，由于兩配合面松動(dòng)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，以及這種配合產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，斷軸的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，故后期生產(chǎn)的破碎機(jī)椎體與主軸采用H7/S6配合，效果較好。 設(shè)計(jì)主軸時(shí)，應(yīng)特別注意：適當(dāng)加大不同直徑交界面的圓角；保證所必須的制造精度和表面粗糙度，盡量減少應(yīng)力集中；若條件允許，在椎體球面與主軸配合部位兩側(cè)增加卸載槽。 3.5偏心軸套與止推盤(pán)的設(shè)計(jì) 由最大破碎力產(chǎn)生的最大力矩，應(yīng)被偏心軸套上的支反力對(duì)O點(diǎn)的力矩所平衡，則 （3.68） 式中 —作用線到球面中線O點(diǎn)的力臂。 破碎機(jī)大錐齒輪是固裝在偏心軸套的頭部，兩者為同一中心線。當(dāng)破碎機(jī)工作時(shí)，由于大錐齒輪與偏心軸套不是繞它本身中心線旋轉(zhuǎn)，是以直襯套間隙之半為半徑繞破碎機(jī)中性線作圓周運(yùn)動(dòng)，所以破碎了一對(duì)齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生附加的沖擊振動(dòng)和附加的滑動(dòng)磨損，致使齒輪壽命縮短，甚至打牙齒。 對(duì)此問(wèn)題作如下分析，若能使大錐齒輪繞固定中心線旋轉(zhuǎn)，可消除由于大錐齒輪這種特殊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)帶來(lái)的上述問(wèn)題，因此，可使大錐齒輪中心孔與偏心軸套中心線偏離一個(gè)距離，即使大錐齒輪內(nèi)孔中心線與機(jī)架（直襯套）中心線相重合。這樣，大錐齒輪不論在破碎機(jī)有載時(shí)還是無(wú)載時(shí)，它都是繞著破碎機(jī)固定中心線旋轉(zhuǎn)。所以，這樣改后的一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)，基本上保證了一對(duì)齒輪正確的嚙合條件，從而消除了所產(chǎn)生的附加沖擊振動(dòng)和附加滑動(dòng)磨損。 具體可以改變大錐齒輪內(nèi)孔中心位置，也可以改變與大錐齒輪內(nèi)孔相配合部位偏心軸套的中心位置。 鑄鐵偏心軸套本身結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)已有實(shí)際資料確定。 偏心軸套支撐在止推軸承上，止推軸承有兩種：一種是平面滾動(dòng)軸承，一種是平面滑動(dòng)軸承。后者是止推盤(pán)組成，其中有用兩塊盤(pán)的，有用三塊盤(pán)的，也有用四塊盤(pán)的。上盤(pán)主動(dòng)，最下盤(pán)是固定的，中間盤(pán)是浮動(dòng)的。由于兩塊盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大，磨損快，其中浮動(dòng)盤(pán)的相對(duì)速度較低，磨損較輕。但盤(pán)數(shù)太多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且累積較大，為了調(diào)整齒輪間隙，常在最下盤(pán)下面加數(shù)片較薄的墊片，而且現(xiàn)場(chǎng)都用沒(méi)經(jīng)加工的鐵皮墊片，這樣，累積誤差較大，使偏心軸套產(chǎn)生歪斜，導(dǎo)致破碎機(jī)事故發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)止推盤(pán)時(shí)，就該同時(shí)設(shè)計(jì)不同厚度的調(diào)整墊片，當(dāng)然這些墊片都應(yīng)經(jīng)過(guò)切削加工的，這樣給用戶(hù)帶來(lái)方便。 已知本圓錐破碎機(jī)直襯套內(nèi)徑d=690mm、直襯套高度為880mm、承壓面積 S=5795cm。按正常平均壓力2MPa計(jì)算，可求得直襯套與錐襯套的正壓力為 N。 當(dāng)偏心套轉(zhuǎn)速為200r/min時(shí)，可求得單位壓力P=1.17MPa；pV=8.45MPam/s。當(dāng)潤(rùn)滑條件較好時(shí)，其pV值為8~12MPam/s，在條件允許范圍內(nèi)。 3.6破碎錐的擺動(dòng)次數(shù) 圓錐破碎機(jī)破碎錐的傾角較小，在破碎錐下部還有不同長(zhǎng)度的平行破碎區(qū)，所以破碎了的礦石幾乎沒(méi)有可能自由落下，多半靠礦石自重沿破碎錐斜面而排出，因此，圓錐破碎機(jī)破碎錐的擺動(dòng)次數(shù)是根據(jù)它的排礦特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。 圖3.3 礦石在破碎錐上所受的力 圖3.3表示已破碎的礦石從平行碎礦區(qū)的始點(diǎn)滑到末點(diǎn)時(shí)所受的力：礦石重力分力Gsin、摩擦力cos和離心慣性力P。但是，慣性力P隨時(shí)間而改變自己的方向，在破碎錐擺動(dòng)一次的時(shí)間內(nèi)，它對(duì)礦石下滑的影響平均為零，因此可以不考慮。 由圖3.3 知礦石沿破碎錐平行破礦區(qū)下滑時(shí)產(chǎn)生的加速度按下式確定： （3.9） 所以 式中 f—礦石與破碎錐表面的摩擦系數(shù)，一般f=0.25~0.35； g—重力加速度，g=9.8m/s。 假設(shè)礦石以等加速度在破碎錐擺動(dòng)一次時(shí)間t秒內(nèi)滑過(guò)平行碎礦區(qū)長(zhǎng)度l厘米，故 l=1/2at=1/2g(sin-fcos)（60/n） （3.69） 則n=1330次/分 公式系指標(biāo)準(zhǔn)型原汁破碎機(jī)而言。上述理論計(jì)算公式根據(jù)全部礦石都按自由下滑的條件來(lái)考慮，事實(shí)上必須有一部分礦石呈現(xiàn)跳躍式運(yùn)動(dòng)，不能保證礦石在平行區(qū)內(nèi)受1~2次破碎，可能造成產(chǎn)品粒度過(guò)大。因此，適當(dāng)?shù)靥岣甙瓷鲜龉接?jì)算的圓錐破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速（可提高10%），既可以增大礦石在破碎腔內(nèi)特別是在平行區(qū)內(nèi)的受沖擊次數(shù)，使合格產(chǎn)品粒度增多，破碎機(jī)本身產(chǎn)量增加，同時(shí)，還可以減少閉路碎礦作業(yè)中的礦石循環(huán)量和對(duì)篩面的磨損，而且有利于提高下段破碎或磨損設(shè)備的產(chǎn)量。但是轉(zhuǎn)速也不能過(guò)高，以免過(guò)分增加破碎礦石時(shí)的離心力，反而影響礦石下滑速度，影響排礦和產(chǎn)量。 圓錐破碎機(jī)實(shí)際擺動(dòng)次數(shù)可以用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 次/分 （3.70） 式中 D—破碎錐底部直徑，米； 取3.14； 所以 n=1000/3.14=335次/分 3.7電動(dòng)機(jī)功率 根據(jù)最大破碎力所產(chǎn)生的阻力矩，來(lái)計(jì)算破碎機(jī)安裝功率的理論公式，不僅誤差大也不盡合理。但根據(jù)實(shí)際資料，可以經(jīng)研究總結(jié)出來(lái)經(jīng)驗(yàn)公式。 （3.71） 式中 D—?jiǎng)渝F直徑（m）； —修正系數(shù)，動(dòng)錐直徑小于1650mm時(shí)，取=1.4；所以 P=500.91.4=56.7KW 表3.1 破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率與安裝功率比較 破碎機(jī)規(guī)格 600 900 1200 1650 1750 2100 2200 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率 28 55 110 130 155 210 260/280 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率 25.2 56 108 136 153 220 268 從表中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率與計(jì)算功率值相近。所以初步計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)可以采用。 3.7.1 分礦口與接礦漏斗 礦石從晃動(dòng)的分礦盤(pán)落下時(shí)，不允許礦石直接落下給礦口中，而使其落到接礦漏斗上。分礦盤(pán)的高度，從它的頂面到動(dòng)錐球面中心中心的距離一般為400～650mm。 對(duì)于中碎機(jī)，分礦盤(pán)與定錐形成的空間不應(yīng)影響礦石進(jìn)入給礦口，更不能產(chǎn)生大塊礦石楔在此空間的現(xiàn)象。 接礦漏斗的錐角應(yīng)按下述要求確定：應(yīng)使落到接礦漏斗斜面上的礦石，能沿斜面順利的滑到動(dòng)錐上部的襯板上，其下滑的速度足夠使其越過(guò)張開(kāi)的給礦口，然后調(diào)轉(zhuǎn)方向緩慢地滑向給礦口。 3.7.2 給礦口與排礦口寬度 圓錐破碎機(jī)給礦口的寬度B，用動(dòng)錐接近定錐時(shí)兩錐體的上端距離表示。排礦口的寬度b，用動(dòng)錐靠近定錐時(shí)兩錐體下端的距離表示。B和b選擇與給礦和排礦粒度有關(guān)，一般情況下，B=（1.2～1.5）Dmax。給礦粒度Dmax根據(jù)選礦流程決定。排礦口寬度b取決于所要求的產(chǎn)品粒度。對(duì)于每一種破碎機(jī)，b值都有一定范圍，以供破碎各種硬度礦石的需要。 PYB900標(biāo)準(zhǔn)彈簧圓錐破碎機(jī)的最大給礦度初選115mm，即最大給礦口寬度B初選 128～173mm。 對(duì)于不同硬度的礦石，其排礦的過(guò)大顆粒系數(shù)K=dmax/b(dmax是產(chǎn)品的最大顆粒度，b是排礦口寬度)不同。對(duì)于中碎機(jī)來(lái)說(shuō)，破碎硬礦石時(shí)K=2.8～3.0、中硬礦石K=2～2.2、軟礦石K=1.6。因此設(shè)計(jì)與使用中碎機(jī)時(shí)，決定排礦口寬度，就必須考慮產(chǎn)品中過(guò)大顆粒對(duì)細(xì)碎機(jī)給礦粒度的影響，這主要是中碎機(jī)一般不設(shè)檢查篩分。由于細(xì)碎機(jī)一般都有檢查篩分裝置，它的排礦口寬度平常就應(yīng)該等于所要求的產(chǎn)品粒度，而不必考慮產(chǎn)品的過(guò)大顆粒影響。 圖3.1 圓錐破碎機(jī)的嚙角和平行帶 3.7.3 嚙角 圓錐破碎機(jī)的嚙角和平行帶示意圖如圖3.1 ： 圓錐破碎機(jī)的嚙角需滿足下列要求： （3.1） 式中、—破碎機(jī)與固定錐的錐面傾斜角。 —破碎錐軸線與機(jī)器中心線的夾角一般為=2。 —礦石與襯板間的摩擦角。 設(shè)計(jì)時(shí)，通常取=21~23。中碎用圓錐破碎機(jī)取=40~45；在不斷增加結(jié)構(gòu)尺寸的情況下，盡量增大，這樣可以提高機(jī)器的生產(chǎn)率。本設(shè)計(jì)中采用 =42 =56 =21 3.7.4 偏心距和動(dòng)錐擺動(dòng)行程 偏心距也叫偏心半徑，并用e表示。偏心距的大小，從球面中心O點(diǎn)（固定點(diǎn)）到各個(gè)不同水平面都不同，一般所謂偏心距指排礦口平面內(nèi)的動(dòng)錐軸線距離，動(dòng)錐轉(zhuǎn)一周，整個(gè)擺動(dòng)距離為2e。 偏心距的大小，以滿足動(dòng)錐在給礦口的行程能足夠壓碎礦石為原則。國(guó)產(chǎn)中碎機(jī)偏心距大小不一。細(xì)碎機(jī)給礦塊比中碎機(jī)小許多，若適當(dāng)減小偏心距，也能滿足壓碎礦石的要求。這樣，產(chǎn)品中小于排礦口尺寸的物料含量會(huì)增加。所以生產(chǎn)和制造單位可將偏心套錐孔的偏心量制成可調(diào)節(jié)的，這樣可根據(jù)礦石物理性質(zhì)和礦塊尺寸的不同來(lái)調(diào)整合適的偏心距。 偏心度的大小是由偏心距和球面中心點(diǎn)到偏心距平面的距離決定的。本設(shè)計(jì)的PYB900彈簧圓錐破碎機(jī)的=2。 破碎錐的擺動(dòng)行程s（排礦口平面內(nèi)的破碎錐軸線的擺動(dòng)行程）由圖3.2所示的幾何關(guān)系計(jì)算的： s=2r=2Htan （3.2） 式中r——破碎錐軸線在排礦口平面內(nèi)的偏向距； H——破碎錐下邊緣到球面中心O點(diǎn)的高度。 PYB900擺動(dòng)行程為39mm，由此得出：