颚式破碎机课程设计报告书.doc
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1、摘要国内使用的颚式破碎机类型很多, 复摆颚式破碎基结构简单,制造容易、工作可靠、使用维修方便,所以常见的还是传统的复摆颚式破碎机。本课程设计主要是为满足生产需求出料口尺 寸:2060mm;进料块最大尺寸:210mm;产量:520 m3/H 而研究的。根据以上要求我设计了复摆颚式破碎机(PE250X400)。设计分析了 颚式破碎机的发展现状和研究颚式破碎机的意义及复摆颚式破碎机机构尺寸对破碎性能的影响,计算确定了PE250X400的设计参数。设计内容主要包括了复 摆颚式破碎机的动颚、偏心轴、皮带轮、飞轮、推力板、机架等一些重要部件;另外对颚式破碎机的工作原理及特点和主要部件作了介绍,包括装调整装
2、置、机架结构等;同时对机器参数(偏心轴转速、生产能力、破碎功率等)作了计算以及对偏心轴作了设计。此外也简单介绍了破碎的意义和破碎比的计算。关键词:复摆颚式破碎机,转速,PE250*400,偏心轴目录一 概述2二物料破碎及其意义321 物料破碎及其意义32.2 破碎的目的423 破碎物料的性能及破碎比4三.工作原理和构造63.1 工作原理63.2 颚式破碎机的结构6四 主要参数的设定:74.1已知条件74.2结构参数的选择与设计计算8工作参数的选择与设计计算9五,结构设计12动颚板结构设计12偏心轴结构设计12皮带轮及飞轮结构设计15推力板、支承座及调整装置结构设计18机架结构19固定颚板及侧颚
3、板设计20结 论21参考文献:22致谢2323一 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
4、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300900 10035050 100100350 20100515制备水泥、石灰石、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
5、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0.70.9。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=330。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
6、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。二物料破碎及其意义21 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2001300mm之间,地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在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、破碎
7、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。2.2 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15mm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
8、料,再通过磨碎使产品达到要求的粒度和粉末状态。23 破碎物料的性能及破碎比23.1 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()
9、;(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。2.3.2 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2-1
10、a)。(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
11、 (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
12、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。三.工作原理和构造3.1 工作原理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。 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
13、均匀破碎,加以动颚下端强制性推出成品卸料,故生产率较高,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。 3.2 颚式破碎机的结构参考(刘建寿,赵红霞,水泥生产粉碎过程设备,1版,武汉理工大学出版社,2005)图2.2 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,使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
14、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,
15、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。
16、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10-12 后推力板不仅是传递力的杆件,而且也是破碎机
17、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。 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1
18、2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。四 主要参数的设定:4.1已知条件 根据我们设计的要求,已知条件如下:1、破碎原料:石灰石等矿物岩石,抗压强度250Mpa2、最大给矿粒度:Dmax210mm3、排料口调整范围:dmax=20-60mm4、要求处理能力:Q=5-20m3/H4.2结构参数的选择与设计计算4.2.1给矿口与排矿口的尺寸计算我国生产的颚式破碎机,给矿口长度L为宽度B的1.25-1.6倍。在小型破碎机中,为了获得较高的生产率,值可以大一些。给矿口B=(1.1-1.25),=(0.75-0.9)B,是最大给矿粒度,这是由破碎机啮住矿块的条件决定
19、的。有给定条件=210mm,给矿口:宽度B=(1.11.25)=(231262.5)mm 取B=250mm 因为是中、小型破碎机,所以长度L=1.6B=400mm 排矿口:复摆式颚式破碎机排矿口宽度e=(1/51/10)B=(23.152.5 )mm 取e=30mm 4.2.2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
20、设计中我们选择钳角为20。4.2.3动颚摆动行程与偏心轴偏心距计算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:由于是中、小型破碎机:s=1215mm 取:s=12mm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。S=1.33r,破碎腔高度计算破碎腔高度H:在钳角一定的情况下,破碎腔的高度有所要求的破碎比而定,通常,破碎腔的高度H=(2.252.5)B。式中B为给矿口宽度。H=(2.2
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