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1、-毕业设计（论文）-石料破碎机的设计（全套图纸）-第 - 17 - 页 本科毕业论文（设计）论文题目：石料破碎机的设计姓名：XX学号：XXXXXXXX班级：X班年级：XXXX级专业：XXXXXX学院：XXXX学院指导教师：XXX 教 授完成时间：2016年 3 月12日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归XX学院所有。特此声明作者专业：XXXXXX作者学号：XXXXX
2、X作者签名：2016年 月 日石料破碎机的设计Design of stone crusherLiu, Mou mou全套图纸，加1538937062016年 3 月 12 日摘 要在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。石料破碎机行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。在新的市场需求的驱动下，矿山开采设备的更新和优化升级更加迫切。国内石料破碎机设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的石料破碎机械设备，在绿色环保化矿山开采的转变中挥积极作用。一般生
3、产大型石料破碎机设备的企业对设备环保指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种种问题，从而减少设备因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。国内石料破碎机设备的研发及制造要与全球号召的低碳经济、绿色世界主题保持一致。加大石料破碎机设备新型节能绿色环保石料破碎机的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 破碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 本文介绍了石料破碎
4、机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验该圆锥式破碎机的优点是传动链短、效率高、易加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作。石料破碎机广泛应用于金属矿山、冶金工业、化学工业、建筑工业、水泥工业及砂石行业等，适用于中、细碎普氏硬度f=5-16的各种矿山和岩石，如铁矿石、有色金属矿石、花岗岩、石灰岩、石英岩、沙岩、鹅卵石等。它工作时，电机通过三角带、传动轴、传动齿轮带动偏心套旋转，动锥在偏心套作用下做旋摆运动，使动锥和定锥时而靠近时而偏离。物料在破碎腔内不断受到挤压、冲击而破碎，破碎的物料经筛选靠自重从下部排出。 关键词：石料破碎机；中心距；弯曲疲劳强度
5、；弯曲许用应力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 in
6、dustry 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 pneum
7、atic 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
8、 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
9、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
10、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.K
11、ey word:cone crusher;centre-to-centre spacing;endurance bending strength; shear or transverse bending.目 录1 绪论1 1.1石料破碎机的发展概况.1 1.2石料破碎机的应用. 2 1.3各种石料破碎机的特点.42 石料破碎机的总体方案及结构设计52.1石料破碎机的工作原理6 2.2石料破碎机的结构和布置形式6 2.2.1石料破碎机的结构.6 2.2.2石料破碎机的布置方式.73 石料破碎机的设计计算.7 3.1电动机的选择及轴的计算.8 3.1.1主电动机的选择及传动比的分配.9 3.1.1
12、.1电动机的选择.103.2传动装置的运动和动力参数的选择和计算.113.3偏心轴的设计计算.11 3.4偏心轴套与止推盘的设计.13 3.5破碎腔的平行碎矿区.15 3.6带传动的设计.16 3.6.1设计功率.16 3.6.2选定带型.17 3.6.3传动比.18 3.6.4小带轮基准直径.18 3.6.5大带轮基准直径.18 3.6.6 带速验算.19 3.6.7 初定轴间距.20 3.6.8 所需带的基准长度.20 3.6.9 实际轴间距.20 3.6.10 小带轮包角.21 3.6.11单根V带的基本额定功率.21 3.6.12 时单根V带型额定功率增量.22 3.6.13 V带的根
13、数.22 3.6.14 单根V带的预紧力.23 3.6.15作用在轴上的力.23 3.6.16带轮的结构和尺寸.243.7压缩弹簧的设计.243.8螺栓的选型计算.254 各主要零件强度的校核计算.26 4.1滚动轴承的校核及寿命计算.27 4.2偏心轴强度的校核结论.28总结.29致谢30参考文献311 绪论1.1破碎机的发展状况 我国从1953年开始生产侧面排矿的旋回破碎机，于1958年自行设计制造中心排矿的500、700、900、1200旋回破碎机之后，为了适应水泥行业的需要，1959年又制造了700、1000、1200鳄式破碎机，并制造了500、700、900、1200、底部单缸液压旋
14、回破碎机。 为了满足冶金工业发展需要，我国于1970年研制了大型旋回破碎机。也曾设计制造顶部单缸900液压旋回破碎机，并装有自动调整排料口与过铁报警装置，但在某矿使用不佳。经过多年实践摸索，于80年代研制1200/140轻型底部单缸液压旋回破碎机，经运转实践证明效果很好。近几年又研制出PX1400/170底部单缸液压旋回破碎机，其设计能力为1750th/，实际达到2508th/，是设计值的1.6倍，同时其排料中细颗粒含量较多，大于排料口尺寸的颗粒仅占17.4%。 目前机械式旋回破碎机将逐渐被液压旋回破碎机所代替。石料破碎机是1953年开始仿苏2100和1“O弹簧石料破碎机而设计。1954年开始
15、自行设计生产了1200弹簧石料破碎机。1958年又设计制造了大型2200弹簧石料破碎机。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液压石料破碎机的系列产品。后经多年反复研制与实践，相继克服了旧系统弹簧不足，零件强度低以及结构上的某些缺点，现己批量生产的新系列弹簧破碎机有600，900，1200，1750，2200五个规格十四种腔型，底部单缸液压石料破碎机有900，1200，1650，2200四个规格十二种型腔。 目前石料破碎机己达到系列化，规格化和标准化的程度，可以说产品齐全，使用可靠，深受国内外用户欢迎。特别是上海建设路桥机械设备有限公司是破碎机专营厂家，其破碎机质量优良驰名国内外。总
16、体上讲，国产石料破碎机与世界先进国家同类型破碎机比较，在质量和性能上还有差距。为赶超世界先进水平，近年沈阳重型机器厂引进美国诺得贝格(Nordberg)公司西蒙思S(ymons)旋盘式石料破碎机技术(Gyrdasiocrushesr)，并合作生产系列石料破碎机产品。此外，某选矿公司引进美国阿利斯卡尔默斯(Allis一Chalmer)s公司(以下简称AC公司)底部单缸液压石料破碎机和旋盘式破碎机。某铜矿引进美国AC公司中细碎液压石料破碎机。有的水电站采用48ni和66ni旋盘破碎机，用与人工造沙。600、900破碎机在某金矿使用效果也很好。1.2石料破碎机的应用石料破碎机适用于冶金、建筑、筑路、
17、化学及硅酸盐行业中原料的破碎，根据破碎原理的不同和海量产品颗粒大小不同，又分为很多型号。破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门。石料破碎机破碎比大、效率高、能耗低，产品粒度均匀，适合中碎和细碎各种矿石，岩石。目前国内外典型的石料破碎机产品图片如下图1、2所示：图1 石料破碎机图2 石料破碎机1.3各种石料破碎机的特点 国内外石料破碎机有许多类型，各型破碎机性能 都不一样，同一种机型，不同的生产厂家，其产品性能也会有所不同。现就国内已有的石料破碎机各机型与性能进行比较，从中可以看出哪种破碎机的性能更优越，进而找出石料破碎机的发展方向。 由于西蒙斯破碎机的性能远优于
18、传统的弹簧式石料破碎机，所以近年来国内各破碎机制造厂纷纷开发这种破碎机，国产传统弹簧石料破碎机越来越少。近年来，新制订的弹簧石料破碎机国家标准(报批稿)与西蒙斯石料破碎机的参数基本相近，故传统弹簧石料破碎机迟早会被淘汰。表1给出了诺得伯格公司的西蒙斯、旋盘式、G型单缸液压石料破碎机和HP系列多缸液压石料破碎机的主要性能指标。由表1数据可知，生产能力最高和能耗最低的是HP系列破碎机，产品粒度也是HP系列破碎机最好。 旋盘式破碎机能耗高，而其产量又比西蒙斯破碎机稍低，然而小于5mm粒级的产量大于西蒙斯破碎机，因此，该机虽然能耗高，但它可给下段磨机提供更多的细粒原料，使磨机达到“多碎少磨”的节能效果
19、。从这个观点来说，旋盘式破碎机优于西蒙斯破碎机，但不如HP系列破碎机。所以，诺得伯格公司自称HP系列破碎机为新的第三代产品。G型破碎机与西蒙斯破碎机相比还是优于弹簧破碎机。从上述4种破碎机的比较结果可知，旋盘式与HP系列破碎机采用层压破碎原理，可以实现选择性破碎，所以这两种机型性能优越；而HP系列破碎机不仅采用层压破碎，又是一种高能石料破碎机，所以它的性能更加优越。Svedala集团生产的H1000系列和山特维克公司生产的H1800系列单缸液压石料破碎机都是来自美国阿利斯一查尔默斯Allis-Chalmars)公司(简称AC公司)的H系列高能石料破碎机。山特维克公司称H1800系列是第三代产品
20、，也是一种高能石料破碎机。惯性石料破碎机也是一种高能石料破碎机。现将上述3种高能石料破碎机的主要性能列于表2。由表2数据可知H-8000超细型与HP700细型相比，后者粒度细，产量高，能耗低，但前者破碎比稍大些。H-8000细型与HP700中型相比，后者产量高许多，能耗也比较低，但HP700质量并不轻，因为表2中的质量不包括破碎机液压系统部分。H-8000细型K-2200惯性破碎机相比，后者性能优于前者，但它的质量是前者的2.1倍，惯性破碎机破碎比很大，可以简化破碎工艺流程，这又是一个很大的优点。K-2200与HP700中型破碎机相比，后者粒度10mm以下产290t/h比前者12m以下的产量3
21、00t/h少10t/h，但粒度2mm；后者能耗为1.724kWh/t，前者为2.00kWh/t；从破碎机质量来看，前者为140t，但它的破碎比较大，这两种破碎机性能都比H1000系列破碎机优越。原因是虽然表2中列举的破碎机都属高能破碎机，但H1000系列破碎机不是采用层压破碎原理，不能实现选择性破碎。此外，H1000系列和G型破碎机同样具有前述单缸液压石料破碎机的优点，而且带有最先进的计算机自动控制系统。山特维克H1800系列比H1000系列破碎机更优越，可以认为它是一种高能层压石料破碎机。通过前述比较可以认为HP系列和H1800系列破碎机是当今世界上最先进的两种破碎机，并受到国内外用户的好评
22、。2 石料破碎机的总体方案及结构设计2.1石料破碎机的工作原理石料破碎机的主体机构由机架、偏心轴、飞轮、定鄂板、肘板共四个机构组成。另有其他辅助零件，如电机安装板、衬板、挡罩、垫片、滑块、推力板、止动螺钉、锁紧装置。下图3即为石料破碎机的结构简图：图3 石料破碎机的结构简图带轮与偏心轴固联成一整体，他是运动和动力输入构件，即原动件，其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴2绕轴线A转动时，驱使输出构件动鄂3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。下图4、5即为石料破碎机的结构图与运动简图： 图4 石料破碎机结构图 图5 石料破碎机机构运动简图2.2石料破碎机的结构和布置形式2.2.1石料破碎机的结构 石料破
23、碎机的组成部分主要有机架部分；传动轴部分；偏心轴部分；球面轴承部分；主动力部分；调整部分。2.2.2布置方式 电动机的旋转通过皮带轮与偏心轴上面的飞轮固联成一整体，他是运动和动力输入构件，即原动件，其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴2绕轴线A转动时，驱使输出构件动鄂3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。3 石料破碎机的设计计算3.1主电动机的选择及传动比的分配3.1.1电动机的选择 根据工作要求及工作条件，选用破碎机专用电动机，又根据工况选择YZR280M-10型电动机，额定功率P0=55kw,同步转速n0=556r/min.3.1.2传动比的分配根据PYB900标准石料破碎机的实际工作的空偏心轴
24、转数nw=335r/min,得： （3.1）3.2 传动装置的运动和动力参数的选择和计算0轴（电动机轴）：KW （3.2） r/min （3.3） =Nmm （3.4）1轴（小齿轮轴）：KW （3.5） r/min （3.6） =Nmm （3.7）2轴（筒体） KW （3.8） r/min （3.9） =Nmm （3.10）3.3偏心轴的设计计算轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中
25、不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零碎部件融合在一起。 偏心轴是石料破碎机的最关键零件，对于保证破碎机正常运转和提高破碎机能力有着重要的意义。偏心轴设计首先是确定它的受力情况。破碎机工作时，由于制造、安装、检修等原因，常会出现偏心轴压在锥衬套下口的情况。我们就按偏心轴处于最不利的这种情况，作为偏心轴受力状态，并且按承受最大破碎力和正常破碎力F两种集中载荷（图4.9）计算偏心轴的强度。取动锥为分离体，用图解可以求得和对O点的力矩 （3.54） （3.55）将和分解到动锥平面和垂直于进动平面的力矩 （3.56） （3.57） （3.58） （3.59）式中 偏心套给偏心轴的反力与进动平面
26、的夹角，一般=1525。此外，动锥在进动平面内还作用着旋回力矩和重力矩，故 （3.60） （3.61） （3.62） （3.63） 所以，动锥上各力对O点的总力矩为：和被偏心轴套给偏心轴下端的实际反力和对O点的力矩所平衡，所以： （3.64） （3.65）已知或后，把动锥的偏心轴看成悬臂梁，则其危险断面上的弯曲应力为 （3.66） （3.67）对于强度限为5065MPa的优质钢，=100120MPa；=200240MPa。利用上述方法，可以求得偏心轴危险断面bb的直径。然后，根据破碎机的进动角、锥衬套的结构尺寸大小以及偏心轴与锥衬套上下口间隙，便可决定偏心轴下端直径的值。偏心轴上部与动锥内孔相
27、配合部位的轴向的尺寸，可按设计确定的破碎腔椎体部分尺寸并参考实际资料确定。偏心轴与椎体内孔相配合部位的直径，可参考实际资料确定。动锥体内孔与偏心轴采用过盈配合，早期生产的破碎机采用H7/V6，由于两配合面松动现象时有发生，以及这种配合产生很大的应力集中，断轴的现象时有发生，故后期生产的破碎机椎体与偏心轴采用H7/S6配合，效果较好。设计偏心轴时，应特别注意：适当加大不同直径交界面的圆角；保证所必须的制造精度和表面粗糙度，尽量减少应力集中；若条件允许，在椎体球面与偏心轴配合部位两侧增加卸载槽。3.4偏心轴套与止推盘的设计由最大破碎力产生的最大力矩，应被偏心轴套上的支反力对O点的力矩所平衡，则 （
28、3.68） 式中 作用线到球面中线O点的力臂。破碎机大锥齿轮是固装在偏心轴套的头部，两者为同一中心线。当破碎机工作时，由于大锥齿轮与偏心轴套不是绕它本身中心线旋转，是以直衬套间隙之半为半径绕破碎机中性线作圆周运动，所以破碎了一对齿轮在运转过程中产生附加的冲击振动和附加的滑动磨损，致使齿轮寿命缩短，甚至打牙齿。对此问题作如下分析，若能使大锥齿轮绕固定中心线旋转，可消除由于大锥齿轮这种特殊的运动状态带来的上述问题，因此，可使大锥齿轮中心孔与偏心轴套中心线偏离一个距离，即使大锥齿轮内孔中心线与机架（直衬套）中心线相重合。这样，大锥齿轮不论在破碎机有载时还是无载时，它都是绕着破碎机固定中心线旋转。所以
29、，这样改后的一对锥齿轮传动，基本上保证了一对齿轮正确的啮合条件，从而消除了所产生的附加冲击振动和附加滑动磨损。具体可以改变大锥齿轮内孔中心位置，也可以改变与大锥齿轮内孔相配合部位偏心轴套的中心位置。铸铁偏心轴套本身结构尺寸，可根据已有实际资料确定。偏心轴套支撑在止推轴承上，止推轴承有两种：一种是平面滚动轴承，一种是平面滑动轴承。后者是止推盘组成，其中有用两块盘的，有用三块盘的，也有用四块盘的。上盘主动，最下盘是固定的，中间盘是浮动的。由于两块盘相对运动速度较大，磨损快，其中浮动盘的相对速度较低，磨损较轻。但盘数太多，结构复杂而且累积较大，为了调整齿轮间隙，常在最下盘下面加数片较薄的垫片，而且现
30、场都用没经加工的铁皮垫片，这样，累积误差较大，使偏心轴套产生歪斜，导致破碎机事故发生。因此，设计止推盘时，就该同时设计不同厚度的调整垫片，当然这些垫片都应经过切削加工的，这样给用户带来方便。 已知本石料破碎机直衬套内径d=690mm、直衬套高度为880mm、承压面积 S=5795cm。按正常平均压力2MPa计算，可求得直衬套与锥衬套的正压力为 N。当偏心套转速为200r/min时，可求得单位压力P=1.17MPa；pV=8.45MPam/s。当润滑条件较好时，其pV值为812MPam/s，在条件允许范围内。3.5破碎腔的平行碎矿区破碎腔的平行区也叫平行带。为了保证破碎产品达到一定的细读和均匀度
31、，石料破碎机在破碎腔下部必须设有一段平行区。若平行区过长，与同规格破碎机在相同条件下比较，生产能力减小，而且随衬板磨损，平行区越来越长，易使破碎机产生堵塞，增加能耗。由于平行区越长，磨损越不均匀，使产品粒度更加不均匀。从受力情况来说，平行区减短使破碎力下移，能改善偏心轴受力情况。但平行带过短，会导致产品中合格品含量下降。平行带产度l，可以根据动锥摆动次数以及底锥角和摆动行程等计算。其原则是：对中碎机，保证矿石在平行区里被压碎12次；对于细碎机，保证矿石在平行区里被压碎23次。平行带长度也可以根据动锥底部直径计算。 l=（0.080.085）D （3.7）式中D为破碎锥的底部直径。 l=（0.0
32、80.085） 900=7276.5mm 取l为75mm。3.6带传动的设计3.6.1设计功率 工况系数，查B1表8122 ，取1.2 P传递的功率3.6.2 选定带型根据和查B1图812选取普通V带A型，小带轮转速，为1440r/min3.6.3 传动比 1.76 3.6.4 小带轮基准直径（mm） 由B1表8112和表8114选定 100mm75r/min 3.6.5 大带轮基准直径（mm） 由B3表87得=180mm3.6.6 带速验算3.6.7 初定轴间距（mm）3.6.8 所需带的基准长度（mm） 886mm 依B1表818取900mm，即带型为A9003.6.9 实际轴间距3.6.
33、10 小带轮包角3.6.11单根V带的基本额定功率 根据带型号、和普通V带查B1表8127（c） 取1.32kw3.6.12 时单根V带型额定功率增量根据带型号、和查B1表8127（c） 取0.15kw3.6.13 V带的根数ZZ =小带轮包角修正系数查B1表8123,取0.96带长修正系数查B1表818，取0.873.6.14 单根V带的预紧力 =134（N） mV带每米长的质量（kg/m）查B1表8124，取0.1k/gm3.6.15作用在轴上的力 考虑新带初预紧力为正常预紧力的1.5倍3.6.16带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由
34、于铸造而产生过大的应力。 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度）以减轻带的磨损。 带轮的材料为HT200。查B1表8110得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径查B1表8116确定轮辐，带轮的零件图如下图6所示：图6 带轮的零件图3.7压缩弹簧的设计 本次进行压缩弹簧的计算，先大概选取缠绕比C，弹簧材料:65Mn，系统的扭转刚度:怠速级刚度Kl，行驶级刚度Krz对于两级压缩。已知条件可知，则弹簧刚度的计算为: 压缩器总刚度K，弹簧的刚度K1，弹簧的刚度K1=4282. 1 N/m外层弹簧的刚度Kz=11065.0 N/m；弹簧极限变形:弹簧的极限变形Sz: Sz=0.0821m；弹簧的极限变形S1=0.0977m；弹簧极限受力:弹簧的极限受力F1，弹簧的极限受力:F2弹簧的极限受力:Fl=K1 x 51=42. 7kgf；弹簧的极限受力:Fz=Kz x 52=92. 7kgf；弹簧直径:内外弹簧d.弹簧直径的公式_1.6倍；弹簧dl=2. 98mm；其中Kl=1. 34 C1=4. 6 z =76；弹簧中径:弹簧的中径D1和D,弹簧的中径计算公式:D=Cd；弹簧的中径D1=13. 708mm，查表取整Dl=12mm;弹簧的中径D.,=23. 24mm，查表取整