颚式破碎机课程设计说明书.doc
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佛山科学技术学院课程设计用纸
复摆式颚式破碎机
姓名:
林毅光学号:
2008334332班别:
08机械3
1概述
破碎机械是对固体物料施加机械力,克服物料的内聚力,使之碎裂成小块物料的设备。
破碎机械所施加的机械力,可以是挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等,在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的综合。
对于坚硬的物料,适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械;对于脆性和塑性的物料,适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械;对于粘性和韧性的物料,适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。
在矿山工程和建设上,破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然石料,使这成为规定尺寸的矿石或碎石。
在硅酸盐工业中,固体原料、燃料和半成品需要经过各种破碎加工,使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加工操作。
通常的破碎过程,有粗碎、中碎、细碎三种,其入料粒度和出料粒度,如表1-1所示。
所采用的破碎机械相应地有粗碎机、中碎机、细碎机三种。
表1-1物料粗碎、中碎、细碎的划分(mm)
类别
入料粒度
出料粒度
粗碎
中碎
细碎
300~900
100~350
50~100
100~350
20~100
5~15
制备水泥、石灰时、细碎后的物料,还需进一步粉磨成粉末。
按照粉磨程度,可分为粗磨、细磨、超细磨三种。
所采用的粉磨机相应地有粗磨机、细磨机、超细磨机三种。
在加工过程中,破碎机的效率要比粉磨机高得多,先破碎再粉磨,能显著地提高加工效率,也降低电能消耗。
工业上常用物料破碎前的平均粒度D与破碎后的平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变化情况,比值i称为破碎比(即平均破碎比)
i=D/d
为了简易地表示物料破碎程度和各种破碎机的方根性能,也可用破碎机的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比作为破碎比,称为公称破碎比。
i=Dmax/dmax
在实际破碎加工时,装入破碎机的最大物料尺寸,一般总是小于容许的最大限度进料口尺寸,所以,平均破碎比只相当于公称破碎比的0.7~0.9。
每各破碎机的破碎比有一定限度,破碎机械的破碎比一般是i=3~30。
如果物料破碎的加工要求超过一种破碎机的破碎比,则必须采用两台或多台破碎机械串连加工,称为多级破碎。
多级破碎时,原料尺寸与最终成品尺寸之比,称总破碎比,如果各级破碎的破碎比各是,,…….。
则总破碎比是
=…..
由于破碎机构造和作用的不同,实际选用时,还应根据具体情况考虑下列因素;
(1)物料的物理性质,如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大给料尺寸等;
(2)成品的总生产量和级配要求、据以选择破碎机类型和生产能力;
(3)技术经济指标,做到既合乎质量、数量的要求、操作方便、工作可靠,又最大限度节省费用。
2物料破碎及其意义
2.1物料破碎及其意义
从矿山开采出来的矿石称为百年原矿。
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200~1300mm之间,地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在200~600mm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、破碎是指将块状矿石变成粒度大于1~5mm产品的作业,小于1mm粒度的产品是通过磨碎作业完成的。
2.1.1破碎的目的
(1)制备工业用碎石
大块石料经破碎筛分后,可得到各种不同要求粒度的碎石。
这些碎石可制备成混凝土。
它们在建筑、水电等行业中广泛应用。
铁路路基建造中也需要大量的碎石。
(2)使矿石中的有用矿物分离
矿石有单金属和多金属,而且原矿多为品位较低的矿石。
将原矿破碎后,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的精矿
(3)磨矿提供原料
磨矿工艺所需粒度大于1~5mm的原料,是由破碎产品提供的。
例如在炼焦厂、烧结厂、制团厂、粉末冶金、水泥等部门中,都是由破碎工艺提供原料,再通过磨碎使产品达到要求的粒度和粉末状态。
2.2破碎物料的性能及破碎比
2.2.1粒度及其表示方法
矿块的大小称为粒度,由于矿块形状一般是不规则的,需要用几个尺寸计算
出的尺寸参数来表示矿块的大小。
(1)平均直径d
矿块的平均直径用单个矿块的长、宽、厚平均值表示。
d=
式中L---矿块的长度(mm)
b---矿块的宽度(mm)
h---矿块的厚度(mm)
式用长、宽的平均值表示:
d=
平均直径一般是用来计算给矿和排矿单个矿块的尺寸以确定破碎比。
(2)等值直径
矿块的粒度很小时可用等值直径来表示。
等值直径是将细料物料颗粒作为球体来计算的。
==1.24
式中m---矿料质量(kg)
----矿物密度kg/
V----矿料的体积();
(3)粒级平均直径d
对于由不同粒度混合组成的矿粒群,通过用筛分方法来确定矿粒群的平均直径,例如上层筛孔尺寸为,下层筛孔尺寸为,通过上层而留在下层筛上的物料,其粒度既不能用也不能用表示。
当粒级的粒度范围很窄,上下两筛的筛孔尺寸之比不超过=1.414时,可用粒度平均直径表示,即
d=(d1+d2)/2
否则用~表示粒级。
2.2.2矿石的破碎及力学性能
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,使大块物料分裂成若干小块。
若矿石是脆性材料,它在很小的变形下就会发生破裂、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力达到其抗压强度限而破碎(图2-1a)。
(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。
劈裂的原因是由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限(图2-1b)。
(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2-1c)。
(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时,矿石即被粉碎(图2-1d)
(5)冲击破碎
矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎(图2-1d)。
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。
(a)压碎(b)劈裂(c)折断(d)磨碎(e)冲击破碎
图2-1矿石的破碎和破碎方法
实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的,一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。
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,因此其破碎作业兼有前四种破碎形式,当破碎机两工作面沿表面方向的相对运动位移加大而加强磨碎作业时,由于磨碎的效率低、能量消耗大、机件磨损严重,将会降低破碎机的破碎效果。
矿石的破碎方法主要根据矿石的物理性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的,矿石分坚硬矿石、中等坚硬矿石和软矿石。
也可以分为粘性矿石和脆性矿石。
矿石的抗压强度最大,抗弯强度次之、抗拉强度最小。
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。
简摆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效果。
3工作原理和构造
3.1工作原理
电动机驱动皮带和皮带轮,通过偏心轴使动颚上下运动,当动颚上升时肘板与动颚间夹角变大,从而推动动颚板向固定颚板接近,与其同时物料被压碎或劈碎,达到破碎的目的;当动颚下行时,肘板与动颚夹角变小,动颚板在拉杆,弹簧的作用下,离开固定颚板,此时已破碎物料从破碎腔下口排出。
随着电动机连续转动而破碎机动颚作周期运动压碎和排泄物料,实现批量生产。
颚式破碎机的工作部分是两块颚板,一是固定颚板(定颚),垂直(或上端略外倾)固定在机体前壁上,另一是活动颚板(动颚),位置倾斜,与固定颚板形成上大小的破碎腔(工作腔)。
活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动,--分开,时而靠近。
分开时,物料进入破碎腔,成品从下部卸出;靠近时,使装在两块颚板之间的到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。
其工作示意图(非标准机械设备设计)
见图3-1,动颚4悬挂在心轴2上,可以左
右摆动,偏心轴3旋转时,连杆5作上下往
复运动从而推动颚动颚作左右往复摆动,实
现破碎和卸料,此种破碎机采用曲柄双连杆
机构,虽然动颚上受有很在的破碎反力,而
其偏心轴和连杆却受力不大,所以工业上多
制成大型和中型机,用来破碎坚硬的物料。
此外,这种破碎机工作时,动颚上每点的运图3-1颚式破碎机工作示意图
动轨迹都是以心轴的距离,上端圆弧小,上1—定颚;2—心轴;3—偏心轴
端圆弧大,破碎效率低,其破碎比I一般为4—动颚;5—连杆;6—推力板
3~6。
简摆颚工破碎机的优点是:
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碎的现象;动颚板的磨损较小。
其缺点是:
动颚摆幅上下不大,一般而论上部进料口的水平位移垂直位移只有下部出料口的左右,不利于对已装入物料块的夹持与破碎,也不能对下部分供料,造成破碎腔下部盛料不足,降低了生产率。
此外,由于下端摆幅大,卸出的物料块粒大小不均匀,成品质量欠佳。
3.2颚式破碎机的结构
破碎腔是由固定在机架上的固定破碎板2、动鄂上的活动破碎板4以及机架两侧壁上的两块侧面衬板3为成的上下的巨型截柱体而构成的。
被破碎物料喂入破碎腔后,通过动鄂的运动,是破碎腔容积周期改变而完成物料的破碎与排料。
破碎机有电动机驱动,通过带传动带动偏心轴9上的带轮8,再通过曲柄9的转动,使破碎机中的动鄂5相对定鄂板2周期性地靠拢与分开。
鄂式破碎机的结构除满足运转、润滑、安装、检修等常规设计准则外,还必须考虑由其具体的运转和结构特点带来的特殊结构要求。
由于破碎载荷为周期突加载荷,因此必须考虑运转中的速度波动调节,以使运动平稳并能合理利用原动技能量。
在破碎过程中,破碎腔内可能落入非破碎物料,因此必须考虑机器的过载保护。
当要求改变产品的粒度中,应考虑料口的调整装置。
当肋板与其支撑垫键的锁合装置等。
鄂式破碎机的破碎腔是由固定鄂板和可动鄂板5构成。
固定和可动鄂都有锰钢制成的破碎板2和4。
破碎板用螺栓和槭固定于定鄂和动鄂上。
为了提高破碎效果,两破碎板的表面都带有纵向波纹,而且是凸凹相对。
这样,对矿石除有压碎作用外,还有弯曲作用。
破碎机工作空间的两侧上也有锰钢衬板3。
由于破碎板的磨损不是均匀的,特别是靠近派排矿口的下部磨损最大,因此,往往把破碎板制成上下相对的,以便下部磨损后,将其倒置而重复使用。
大型破碎机的破碎板是由许多块组合而成,各块都可以相换,这样就可以延长破碎板的使用期限。
为了使破碎板与动鄂和定鄂紧密贴合,其间须衬有由可塑性材料制成的衬垫。
衬垫用锌合金或塑性大的铝板制成。
因为贴合不紧密,会造成很大的局部过负荷,是破碎板损坏,紧固螺栓拉断,甚至还会造成动鄂的破裂。
动鄂悬挂在心轴6上,心轴则支撑在机架侧壁上的滑动轴承中。
动鄂饶心轴对固定鄂板作往返摆动。
动鄂的摆动是借曲柄摇杆机构实现的。
曲柄双摇杆机构由偏心轴9、连杆7、前推力板15和推力板13组成。
偏心轴放在机架侧壁上的主轴承中,连杆则装在偏心轴的偏心部分上,前后推力板的一端支撑在连杆头两侧凹槽中肋板座14上,前推力板的另一端支承在动鄂后壁下端的肋板座上,而后推力板的另一端则支承在机架后壁的锲铁12中的肋板座上。
当偏心轮通过V带轮从电动机获得旋转运动后,就使连杆产生上下运动。
连杆的上下运动又带动推力板运动。
由于推力板不断改变倾斜角度,因而使动鄂饶心轴摆动。
连杆向上运动时进行破碎矿石。
当连杆位于下部最低位置时,推力板与水平线所成的倾斜角度为10º--12º
后推力板不仅是传递力的杆件,而且也是破碎机的保险零件。
当破碎机落入不能破碎的物体而是机器超过正常负荷时,后推力板立即折断,破碎机就停止工作,从而避免整个机器的损坏。
当连杆向下运动时,为使动鄂、推力板和连杆之间相互保持经常接触,因而采用以两拉杆11和两个弹簧10所组成的拉紧装置。
拉杆11铰接于动鄂下端的耳环上,其另一端用弹簧10支撑在机架后壁的下端。
当动鄂向前摆动时,拉杆通过弹簧来动鄂平衡和推力板所产生的惯性力。
图3-2鄂式破碎机的结构原理图
1-机架;2、4—破碎板;3—侧面衬板;5—动颚;6—心轴;7—连杆;8—带轮
9—偏心轴;10—弹簧;11—拉杆;12—楔铁;13—后推力板;14—衬板座;15—前推板
鄂式破碎机有工作行程和空转行程,所以电动机的负荷极不平衡。
为了减少这种负荷的不均衡性,在偏心轴的两端装有飞轮8和带轮。
带轮同时也起飞轮作用。
在空转行程中,飞轮把能量储存下来,在工作行程中再把能量释放出来。
在机架后壁与锲铁12之间,放一组具有一定尺寸的垫片。
当改变垫片的厚度时,可以调整排矿口的宽度。
4主要参数的设定:
4.1已知条件
根据我们毕业设计的要求,已知条件如下:
进料口尺寸:
900×1200mm
出料口尺寸:
95×165mm
进料块最大尺寸:
750mm
产量:
50~200吨/h
4.2钳角
钳角大小直接影响生产率和破碎腔高度。
钳角小能提高生产率,但在一定的破碎比条件下,又增加了破碎腔高度;钳角大会使破碎腔高度降低,但生产率也下降了。
另外,钳角最大也不能超出咬住物料的允许值,故一般钳角取值为:
式中:
——齿板与物料间的摩擦系数。
实际生产中,为安全起见,复摆颚式破碎机的钳角通常取理论计算值的65%,即:
在本设计中我们选择钳角为20º。
4.3传动角
传动角的大小影响着机构的传动效率。
在推力板长度一定的情况下,加大传动角会提高机构的传动效率,但必须要求偏心距增大才能保证行程的要求,这就导致动颚衬板上部水平行程的偏大,物料的过粉碎引起排料口的堵塞,使功耗增加。
同时,也将使定颚衬板下部加速磨损。
故传动角取:
在此设计中我们选择。
4.4偏心距r
偏心距对破碎机生产率和传动功率都有影响。
在其它条件相同的情况下,增大偏心距可使动颚行程增加而提高生产率,但也因此增加功率消耗。
在传统设计中,偏心距是由动颚行程通过画机构图来初步确定的。
在这个破碎机的设计中我们根据机构图选择了。
4.5动颚水平行程
动颚水平行程对破碎机生产率影响较大,排料口水平行程小会降低生产率;但也不能太大,否则在排料口的物料由于过多而使破碎力急剧增加,致使机件过载损坏。
因此,动颚在排料口处的水平行程为:
式中:
——最小排料口尺寸。
4.6主轴转速n
如图4-1所示,b为公称排料口,SL为动鄂下端点水平行程,AL为排料层的平均啮角。
ABB1A1为腔内物料的压缩破碎棱柱体,ABB2A2为排料棱柱体。
破碎机的主轴转速n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(AA1)按自由落体下落至破碎腔外的高度h计算确定的。
而该排料层高度h与下端点水平行程SL及排料层啮角αL有关。
即排料层上层面AA1降至下层面并不,正好把排料层的物料全部排出所需的时间来计算主轴的转速。
对于排料时间有不同的意见:
一种认为排料时间t应考虑破碎机构的急回特性,即排料时间与机构的行程速比系数有关。
这一观点未注意到动鄂下端点排料起始点与终止点并不一定与机构的两极限位置相对应。
另一种认为排料时间t应按t=15/n计算,即排料时间对应于主轴的四分之一转,这种假定与实际情况相差甚大。
根据笔者对破碎过程的实测分析,得到排料过程对应的曲柄转角不小于180º的结论,认为排料时间按主轴半转计算比较符合实际情况。
排料时间t为:
t=30/n(4-1)
排料层完全排出下落的高度h为:
h=SL/tanα=gt²(4-2)
令g=9800mm/s²,α=200得:
(4-3)
式中n---主轴转速(r/min);
SL---动鄂下端点水平行程(mm);
α---排料层平均啮角(º);
图4-1排料口处排料示意图
由式(4-3)可见,主轴转速与排料层啮角α和动鄂下端点水平行程SL有关。
该式是机构设计和机型评价的重要公式之一。
代入参数得n=290.65
4.7生产率计算
生产率是指在一定的给料粒度和排料粒度条件下,单位时间破碎机所出黎的物料量(kg/h或)。
它是破碎机重要的性能指标之一。
动鄂摆一次,从破碎腔派出的棱柱体截面积为:
将和代入得:
由此可得每小时破碎机的生产率:
代入数据,求得=250
生产中常用下列经验公式估算破碎机功率,对大型破碎机(9001200)功率为:
取=
式中,B,L为破碎机给料口宽度和长度,单位为cm。
5电动机的选择
电动机的选择要根据动力源和工作条件,首先要满足的就是所需功率要求。
根据设计目的,复摆鄂式破碎机是为了破碎中等硬度的各类矿石或岩石。
进料块的最大尺寸750mm,要压碎这种矿石或岩石,用压力测试机可以测试出来用3100N.m的力可以压碎750mm的矿石或岩石。
根据设计生产产量的目的150~300吨/时,而矿石假比重为1600kg/m3,所以动鄂的转动周期为240转/分。
5.1电动机的容量
复摆鄂式破碎机的需要的功率与很多因素有关,例如:
规格()、偏心轴转速、啮角、动鄂下端水平行程、偏心距、以及破碎机的物理机械性能、粒度特征、破碎齿板表面形状和齿形参数等,都会影响功率消耗。
迄今,一些功率计算公式大多属于经验公式的范畴。
我们用应用最广泛的维雅德公式:
式中:
为鄂式破碎机主电机功率(安装功率);为破碎机进料口长度;为最大给料粒度。
所以,
5.2选择电动机的型号
JR中型绕线转子异步电动机主要用于驱动各种不同的机械,如卷扬机、压缩机、破碎机、球磨机、运输机械和其它设备,并可供煤矿、机械、工业、发电机及工矿企业原动机之用。
所以非常适合作为破碎机的原动力。
根据表5-1,在满足额定功率的情况下还要考虑其它的方面,如果选择型号的电动机的话,它的额定电压只是,不用升压,只用接三相电即可,并且转速也符合标准,价格也便宜,其它的方面也都比较合适所以选用型号的电动机。
表5-1电动机的参数
型号
额定功率()
额定电压(V)
额定电流(A)
额定转速(r/min)
转子
最大转矩
价格
重量
电压(V)
电流(A)
额定转矩
6皮带轮的设计
6.1V带的传动设计
(1)有以上已知条件可知:
,转速,从动轴转速,每天的工作时间大概为16h/天
(2)求计算功率
查表1得;
故(V带的效率)
表6-1工作情况系数
工作机
原动机
Ⅰ类
Ⅱ类
一天工作时间(h)
载荷变动较大
破碎机(旋转式、鄂式);球磨机;棒磨机;起重机;挖掘机
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.7
(3)选普通V带型号
根据,查出此坐标点位于E区,所以,选用E型计算。
(4)求小、大带轮基准直径
考虑结构紧凑,由表6-2查得,取
表6-2V带带轮最小直径
型号
O
A
B
C
D
E
F
71
(63)
100
(90)
140(125)
200
315
500
800
(5)大轮计算直径
可查参考文献[1]表5-6,取
(6)验算带速
在范围内,所以合适。
(7)初步选取中心距
取,符合
(8)初算V带长度
查参考文献[1]表5-7可得,
(9)实际中心距
(10)小带轮包角
,故合适
(11)单根V带所能传递的功率
根据和,查表6-3可得,
表6-3V带所能传递的功率
型号
小带轮直径
V带速度
18
19
20
21
E
500
25.11
25.62
26.18
26.48
560
28.76
29.51
30.23
30.78
630
32.17
33.12
34.02
34.74
35.24
36.37
37.42
38.32
并按比例计算求得E型带
考虑传动比的影响,单根V带传递功率的增加量:
传动比,查表6-4、6-5得,
则
表6-4弯曲影响系数
带型
A
B
C
D
E
表6-5传动比系数
传动比
1.00~1.04
1.05~1.19
1.20~1.49
1.50~2.95
1.00
1.03
1.08
1.12
1.14
表6-6小带轮包角系数
包角
180
170
160
150
140
1.00
0.98
0.95
0.92
0.89
(12)求V带根数
由
查表6-6、6-7可得,
表6-7长度系数
内周长度
C
D
E
9000
1.22
1.08
1.05
10000
1.11
1.07
11200
1.14
1.10
则
所以取6根。
(13)单根V带的初拉力
查表13-1得,故得单根V带的初拉力:
10、作用在轴上的压力
6.2技术性能参数
进料口尺寸:
900×1200mm
出料口尺寸:
95×165mm
进料块最大尺寸:
750mm
偏心轴轴速:
偏心距:
15mm
电机功率:
7偏心轴的设计
颚式破碎机的偏心距是一个传递扭矩,且两轴承间为偏心结构的转轴。
对于它的可靠设计。
实际上就是根据预先拟定的结构方案就,确定一组直径,使之即能满足强度,刚度要求,又能满足可靠性要求,而且重量轻和经济效益最好。
7.1偏心轴的结构设计
轴的输入参数的计算
V带的传动效率为0.92--
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