復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計
復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計,復(fù)擺,破碎,設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯
題目 復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105223
學(xué) 生 姓 名 歐陽鑫
指 導(dǎo) 教 師 熊麗娟
二O一一年 六 月
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 復(fù)擺腭式破碎機(jī)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105223
學(xué) 生 姓 名 歐陽鑫
指 導(dǎo) 教 師 熊麗娟
填 表 日 期 年 月 日
說 明
開題報告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一
一、選題的依據(jù)及意義：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的綜合利用技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)迅猛前進(jìn)，到1999年我國已建成10 879座國有大中型礦山和227 854個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體企業(yè)，全國礦石采掘總量超過50億噸，礦業(yè)總產(chǎn)值為4 000億元。
物料的破碎是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異很大,為適應(yīng)各種物料的要求,破碎機(jī)的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言,破碎是選礦廠的首道工序,為了分離有用礦物,不但分為粗碎、中碎、細(xì)碎,而且還要磨礦。因為破碎是選礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50%),為了節(jié)能和提高生產(chǎn)效率,所以提出了“多碎少磨”的技術(shù)原則。這使破碎機(jī)向細(xì)碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。
另外隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,破碎機(jī)也向自動化方向邁進(jìn)(如國外產(chǎn)品已實現(xiàn)機(jī)電液一體化、連續(xù)檢測,并自動調(diào)節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴(kuò)大,破碎機(jī)也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機(jī)的處理能力已達(dá)6000th。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗中,暫時還不能用于生產(chǎn)。對粗碎而言,目前還沒有研制出更新的設(shè)備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)和旋回式破碎機(jī),主要是利用現(xiàn)代技術(shù),予以改進(jìn)、完善和提高耐磨性,達(dá)到節(jié)能、高效、長壽的目的。細(xì)碎方面新機(jī)型更多些?？偟膩砜?值得提出的有:顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和輥壓機(jī)。而應(yīng)用最廣泛的就是腭式破碎機(jī)。傳統(tǒng)的腭式破碎機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價格低廉、適用性強(qiáng)等優(yōu)點,所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其缺點是非連續(xù)性破碎、效率較低,破碎比較小,給礦不均勻引起腭板磨損不均勻等。針對其缺點,各國都在以下幾方面加以改進(jìn):優(yōu)化結(jié)構(gòu)與運(yùn)動軌跡改進(jìn)破碎腔型,以增大破碎比,提高破碎效率,減少磨損,降低能耗,現(xiàn)已普遍應(yīng)用高深破碎腔和較小嚙角;改進(jìn)了動腭懸掛方式和襯板的支承方式,改善了破碎機(jī)性能;腭板采用了新的耐磨材料,降低了磨損消耗;提高了自動化水平(可自動調(diào)節(jié)、過載保護(hù)、自動潤滑等)。同時也出現(xiàn)了一些新的機(jī)型,如雙腔雙動腭式破碎機(jī),其破碎比可達(dá) ,排料口調(diào)節(jié)方便,產(chǎn)量大;復(fù)擺腭式破碎機(jī),兼有顎式破碎機(jī)與圓錐破碎機(jī)的性能其產(chǎn)量較同規(guī)格的破碎機(jī)高50%。還有篩分腭式破碎機(jī),把篩分和破碎結(jié)合為一體,不僅可簡化工藝流程,且能及時將已達(dá)粒度要求的物料從破碎腔中排出,減輕了破碎機(jī)的堵塞和過粉碎,提高了生產(chǎn)能力,降低了能耗。在大型化方面國內(nèi)外都已生產(chǎn)1500mm×2100mm規(guī)格的腭式破碎機(jī)。而我們在這個設(shè)計中主要是為了滿足進(jìn)料口尺寸，出料口尺寸，進(jìn)料塊最大尺寸，產(chǎn)量的要求滿足生產(chǎn)的需要。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
在基本建設(shè)工程中，需要大量的，各種不同粒徑的砂、石作為生產(chǎn)之用。在沒有合格的天然砂子和一臺鄂式破碎機(jī)問世以來，至今已有140余年的歷史。在此過程中，其結(jié)構(gòu)得到不斷的完善，而腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，石料可供破碎機(jī)械來進(jìn)行加工，來滿足工程的需要。所以在生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。而工程上應(yīng)用最廣泛的是復(fù)擺腭式破碎機(jī)，國產(chǎn)的腭式破碎機(jī)數(shù)量最多的也是復(fù)擺腭式破碎機(jī)。
破碎機(jī)是將開采所得的天然的石料按一定尺寸進(jìn)行破碎加工的機(jī)械。腭式破碎機(jī)是有美國人E. W. Blake發(fā)明的。自第一臺破碎機(jī)的出現(xiàn)，生產(chǎn)效率快，又滿足安全條件，又能適應(yīng)生產(chǎn)，大大加快了生產(chǎn)。
復(fù)擺腭式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、使用維修方便等優(yōu)點，所有在冶金、礦山、建材、化工、煤炭等行業(yè)使用非常廣泛。80年代以來，我過對復(fù)擺腭式的研究和產(chǎn)品開發(fā)取得了較大的發(fā)展。在充分吸收國外產(chǎn)品特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合國情研制開發(fā)了許多新型、高效的設(shè)備。上海建設(shè)。路橋機(jī)械設(shè)備有限公司率先對復(fù)擺鄂式破碎機(jī)進(jìn)行了重大的改進(jìn)，即通過降低動腭的懸掛高度，改善動腭的運(yùn)動軌跡，減小破碎腔的嚙角，增大破碎比，增大了動鄂的水平行程，提高生產(chǎn)能力等，大大改善了機(jī)器性能，完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
復(fù)擺腭式破碎機(jī)主要是由兩塊鄂板（活動腭板和固定腭板）組成?；顒与癜鍖潭癜逯芷谛缘耐鶑?fù)運(yùn)動，時而靠近，時而分開，由此使裝在二腭板間的石塊受到擠壓、劈裂和彎曲作用而破碎。復(fù)擺腭式破碎機(jī)的機(jī)器重量較輕，結(jié)構(gòu)簡單（少了一件連桿、一塊肘板、一根心軸和一對軸承），生產(chǎn)效率較高（比同規(guī)格的簡擺腭式破碎機(jī)生產(chǎn)效率高20%—30%）。復(fù)擺腭式破碎機(jī)適合破碎中硬度石料。在工程中，多用他做中、細(xì)碎設(shè)備，起破碎比較大，可達(dá) 。隨著機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步，近年來，復(fù)擺腭式破碎機(jī)正朝著大型化發(fā)展。所以，一個合理的傳動裝置可以使復(fù)擺腭式破碎機(jī)運(yùn)行的更加順利，合理有效。動鄂的優(yōu)化可使磨損大大的降低，沖擊、噪聲、振動都相應(yīng)的減少，也減少工作人員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)的質(zhì)量，降低制造成本和縮短生產(chǎn)周期。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
復(fù)擺腭式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)屬于四桿機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,曲柄為主動件。腭式破碎機(jī)以結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維修方便在物料粉碎行業(yè)廣泛應(yīng)用。復(fù)擺腭式破碎機(jī)的動鄂，是直接懸掛在偏心軸上的，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，沒有單獨的連桿。由于動腭是由偏心軸的偏心直接帶動，所以活動腭板可同時做垂直和水平的復(fù)雜擺動，腭板上各點的擺動軌跡是由頂部的接近圓形連續(xù)變化到下部的橢圓形，越到下部的橢圓形越扁，動腭的水平行程則由下往上越來越大的變化著，因此對石塊不但能起壓碎、劈碎，還能起輾碎作用。由于偏心軸的轉(zhuǎn)向是逆時針方向，動鄂上各點的運(yùn)動方向都有利于促進(jìn)排料，因此破碎效果好，破碎率較高、產(chǎn)品粒度均勻且多呈立方體。
1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。
第1周—第2周
2. 整體方案設(shè)計 第3周—第4周
3. 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計 第5周—第8周
4. 繪制裝配圖及其各零件工作圖 第9周—第12周
5. 編制設(shè)計說明書 第13周
6. 撰寫畢業(yè)論文 第14周—第16周
7. 答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 第17周
五、參考文獻(xiàn)
【1】 孫桓等主編.機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計. 北京：高等教育出版社，2001
【3】李啟炎主編．Solidworks 2003三維設(shè)計教程．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
【4】唐敬麟主編．破碎與篩分機(jī)械設(shè)計選用手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
【5】廖漢元等編著. 腭式破碎機(jī). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
【6】徐灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New
York:McGraw-Hill Book Company,1980
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
腭式破碎機(jī)具有破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修簡便、運(yùn)營費用經(jīng)濟(jì)等特點。鄂式破碎機(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，破碎抗壓強(qiáng)度不超過320兆帕的各種物料。
1. 所需破碎的物料中等硬度,堆積密度:1.35 t/m3。
2. 生產(chǎn)能力約為70 m3/h
3. 進(jìn)料口尺寸：600×900；
4. 進(jìn)料最大粒度：Dmax=500mm
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。
第1周—第2周
2. 整體方案設(shè)計 第3周—第4周
3. 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計 第5周—第8周
4. 繪制裝配圖及其各零件工作圖 第9周—第12周
5. 編制設(shè)計說明書 第13周
6. 撰寫畢業(yè)論文 第14周—第16周
7. 答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 第17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
【1】孫桓等主編.機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計. 北京：高等教育出版社，2001
【3】李啟炎主編．Solidworks 2003三維設(shè)計教程．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
，
【4】唐敬麟主編．破碎與篩分機(jī)械設(shè)計選用手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
【5】廖漢元等編著. 腭式破碎機(jī). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
【6】徐灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New
York:McGraw-Hill Book Company,1980
航空與機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班
學(xué)生（簽名）： 歐陽鑫
填寫日期： 2011 年 01 月 03 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 系主任（簽名）：
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目： 復(fù)擺腭式破碎機(jī)設(shè)計
系 別 航空工程系
專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班級學(xué)號 078105223
學(xué)生姓名 歐陽鑫
指導(dǎo)教師 熊麗娟
二OO 年 月
目 錄
1 概 述
2 物料破碎及其意義
2.1 物料破碎及其意義 ………………………………………2
2.1.1 破碎的目的…………………………………………………2
2.1.2 破碎工藝 …………………………………………………3
2.2 破碎物料的性能及破碎比 ………………………………4
2.2.1 粒度及其表示方法 ………………………………………4
2.2.2 破碎產(chǎn)品的粒級特性 …………………………………5
2.2.3 礦石的破碎及力學(xué)性能 …………………………………8
3 工作原理和構(gòu)造
3.1 工作原理 ………………………………………………9
3.2 腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ……………………………………10
4 主要零部件的結(jié)構(gòu)分析
4.1 動腭 ……………………………………………………12
4.2 齒板的結(jié)構(gòu) ………………………………………………12
4.3 肘板（推力板） ………………………………………13
4.4 調(diào)整裝置 ………………………………………………14
4.5 保險裝置 ………………………………………………15
4.6 機(jī)架結(jié)構(gòu) ………………………………………………15
4.7 傳動件 …………………………………………………17
4.9 飛輪 ……………………………………………………17
4.10 潤滑裝置 …………………………………………………17
5 復(fù)擺腭式破碎機(jī)的主參數(shù)設(shè)計計算
5.1.1 主軸轉(zhuǎn)速 …………………………………………………18
5.1.2生產(chǎn)能力 …………………………………………………19
5.1.3 偏心距e的計算 …………………………………………20
5.2 破碎力 ……………………………………………………20
5.2.1 破碎力的計算………………………………………………20
5.2.2 最大破碎力 ………………………………………………23
5.3 功率的計算 ………………………………………………23
5.4 主要零件受力計算 ……………………………………………24
6 各主要零件的設(shè)計
6.1帶輪的設(shè)計 …………………………………………………26
6.2 曲軸(偏心軸)的設(shè)計計算 ……………………………………28
6.3 滾動軸承的設(shè)計計算 ………………………………………33
6.3.1 軸承的選擇 ………………………………………………33
6.3.2 軸承的驗算 ………………………………………………33
7 對一個主要零件進(jìn)行有限元分析
7.1 Solidworks軟件介紹…………………………………………34
7.2 Solidworks的功能和特點……………………………………34
7.3 對一個零件的有限元分析 ……………………………………34
7.3.1 建模……………………………………………………………34
7.3.2 分析類型與選項………………………………………………37
7.3.3 材料定義屬性…………………………………………………38
7.3.4 載荷與約束……………………………………………………39
7.3.5 網(wǎng)格的劃分……………………………………………………41
7.3.6 運(yùn)行分析………………………………………………………41
8 腭式破碎機(jī)的安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)
7.1破碎機(jī)的安裝 ……………………………………………………43
7.2機(jī)架的安裝 ………………………………………………………44
總 結(jié) ……………………………………………………………45
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………46
致 謝 ……………………………………………………………47
附 錄 ……………………………………………………………48
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
多個圓盤濕制動器在潤滑的環(huán)境下
的設(shè)計方法的研究
秦大同 孫東葉
( 重慶大學(xué) 機(jī)械傳動國家中心實驗室，中國重慶 400044 )
摘要:在摩擦副之間發(fā)生的機(jī)械熱現(xiàn)象極大地改變多個濕制動器圓盤的襯套壓力和摩擦表面溫度的分配。 它已經(jīng)成為制動失敗的主要因素之一。 為了了解這些機(jī)械熱現(xiàn)象, 很多設(shè)計和對機(jī)械熱現(xiàn)象有很大影響的物質(zhì)因素，例如熱轉(zhuǎn)移系數(shù)，摩擦因素, 滑動速度, 最初的襯套壓力等等都應(yīng)分析。等溫的設(shè)計方法是計劃設(shè)計一個多個濕制動器圓盤
關(guān)鍵字: 濕制動器 機(jī)械熱現(xiàn)象 熱轉(zhuǎn)移系數(shù) 摩擦因素
0 介紹
多個濕制動器圓盤主要地有摩擦副, 一個反對板塊和一個活塞。每一個摩擦副包括一個摩擦片和一個鋼片。摩擦片是圓盤中在摩擦材料的兩邊排成一行的金屬軸。正常濕制動器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖 1 多個圓盤濕制動器
機(jī)械熱現(xiàn)象由非均勻的 墊片熱變形所引起的。因為在徑向的熱發(fā)散，熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的分布不均勻, 所以在濕制動的嚙合期間摩擦表面溫度將會以不同的比率增加。 在較高溫度的分布區(qū)中，比較大的墊片熱變形將會見到。 即使最初的熱發(fā)散是均勻分布的。由于熱移動系數(shù)和摩擦因素效果的變化，變形將變的不均勻。 在變形較高的局部區(qū)域，必然產(chǎn)生較大的壓力。 依次，由于在這些區(qū)域的熱膨脹，從而引起較高的溫度上升和促進(jìn)局部壓力的增加。 這個過程叫做 機(jī)械熱現(xiàn)象。 這個現(xiàn)象將會導(dǎo)致實連接區(qū)域的減少, 表面溫度和摩擦片損壞率的增加。機(jī)械熱現(xiàn)象主要是由于濕制動的失敗而造成的。
通過將摩擦襯套的壓力分布的最佳化來減少機(jī)械熱現(xiàn)象的效果。 基于有限的元素分析, 等溫的設(shè)計方法是計劃設(shè)計一個多個濕制動器圓盤。
1 機(jī)械熱現(xiàn)象的影響因素
1.1 摩擦因素的影響
摩擦片和鋼板之間的動摩擦因素在機(jī)械熱現(xiàn)象 上是影響因素之一。 當(dāng)滑動速度 v和襯套壓力 p 是常數(shù)的時候，熱發(fā)散 q 可能隨著摩擦因素 f的改變而不同。 因此 , 一個非均勻的熱墊片將會產(chǎn)生變形。
根據(jù)他們的構(gòu)成，用于濕制動器的摩擦材料分為多個類型, 例如sintered青銅-, 石墨- 和以紙為基礎(chǔ)的材料。材料的改變在嚙合期間能極大的影響平均動摩擦因素。 即使相同類型的摩擦材料, 隨著摩擦表面溫度 t , 滑動速度v 和襯套壓力 p的改變，平均動摩擦因素 f 將會極大的不同。
以紙為基礎(chǔ)的摩擦材料在于研究紙。" 紙 " 以它的高動摩擦因素和極低的靜態(tài)的/動態(tài)的系數(shù)比而聞名。 這個特征使得以紙為基礎(chǔ)的摩擦材料在制動期間非常的平滑和安靜。
為了獲得隨著溫度 t變化的摩擦因素, 速度v 和壓力 p 的規(guī)律性, 以紙為基礎(chǔ)的摩擦材料的正交實驗完成的是一個 LBA0049 慣性力。
在這實驗中，摩擦因素被定義為客觀的數(shù)值。 像溫度 t, 速度 v 和壓力 p 這樣的叁數(shù),以一個多線形的衰退方法被分析。 標(biāo)準(zhǔn)的正交表格 L 被采用。參數(shù) x，y， z,k和m 被定義為上限、下限、零界限、變化范圍和可變代碼。所有的叁數(shù)的變化范圍如表 1 所示。代碼變量只能從 -1 到 +1變化.
(1)
(2)
(3)
表 1 代碼變量計劃
變量 溫度（Z1）t/℃ 速度（Z2）v/(m·s-1） 壓強(qiáng)（Z3）p/MPa
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
80 0.3 0.7
90 0.4 0.9
85 0.35 0.8
5 0.05 0.1
函數(shù)
摩擦因素的衰減方程由以下方程給出：
(4)
(5)
這里，， ---------衰減系數(shù)
表 2 摩擦因素的多線性變量衰退分析
i=1,2,3 (6)
j>i (7)
這里 N----實驗數(shù)字，N=8
M----相同實驗中的重復(fù)數(shù)字，M=3
衰減方程系數(shù)的測試通過以下方程獲得：
~ (8)
(9)
摩擦因素的衰減方程為：
(10)
如果溫度t,速度v,壓強(qiáng)p代替以變量,則得到摩擦因素新的方程：
(11)
1.2 熱轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響
摩擦材料的表面有允許冷卻液流動的凹槽。 熱轉(zhuǎn)移系數(shù)分布將會隨著凹槽式樣和徑向的位置而極大的改變。 即使熱發(fā)散的分布在沿著徑向是均勻的, 熱墊片的變形由于熱轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化，也將會是非均勻的。 因此在冷卻液和鋼板之間的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)也是機(jī)械熱現(xiàn)象影響因素之一。
首先, 拋物線的流程需要被定義。如果在那里存在一個三維空間流量的主方向 , 動力的散布,熱,質(zhì)量，等等，能在這些方向被疏忽。 如果沒相反的流程,這個流程叫做拋物線的流程。
在引進(jìn)在凹槽熱轉(zhuǎn)移問題上的數(shù)學(xué)方程之前，確定簡單假定的描述將會單個凹槽的層流流動和熱轉(zhuǎn)移的數(shù)學(xué)分析中給出（圖2）。
圖 2
(1) 在主要的流動方向, 熱發(fā)散和重量都被疏忽，而且對流是冷卻液流動和板塊之間的熱傳遞的主要因素。
(2)因為在鋼板和以紙為基礎(chǔ)的摩擦片之間的熱傳導(dǎo)率極大的不同, 所以大部份在制動期間產(chǎn)生的熱被鋼板吸收。 在摩擦片和冷卻液之間的熱傳導(dǎo)率能被認(rèn)為等于零。
上述的假定能減少訂單數(shù)目的計算量。 三維空間的流程將會被轉(zhuǎn)化為一系列的二維空間的流程。 在笛卡爾坐標(biāo)系 中x ， y, z（圖 2） 被解決如下。
連續(xù)性
(12)
Navier-stokes 方程：
在 x=0 , 0≤y≤d; u=0,v=0
在 x=b , 0≤y≤d; u=0,v=0
在 y=0 , 0≤x≤b; u=0,v=0
在 y=d , 0≤x≤b; u=0,v=0 (13)
這里 u,v,w ------在x,y,z方向的速度的組成
b,d,l ------凹槽的寬度，深度和長度
ρ -------油液密度
μ ------動態(tài)黏度
pf --------液流壓強(qiáng)
X,Y,Z ------在x,y,z方向的重力
u和 v 的結(jié)果能通過使用有限的不同方法的數(shù)字解決而獲得。速度 w 的整個分布能從下列方程式中獲得。
(14)
在 x=0 或 x=b, 0≤y≤d; w=0
在 y=0 或 y=d, 0≤x≤b; w=0 (15)
當(dāng)?shù)谝粋€假設(shè)滿足，則等于零。溫度分布能從以下方程式中獲得。
在 y=d, 0≤x≤b; t=tm
在 y=0, 0≤x≤b; =0
在 x=0, 0≤y≤d; =0
在 x=b, 0≤x≤b; =0
在 z=0, 0≤x≤b 0≤y≤d; t= (16)
這里----------鋼板的溫度
-----冷卻液的初始溫度
---------平常溫度的斜率
-------液體的具體的熱度
--------冷卻液的導(dǎo)熱率
基于冷卻液的速度場能通過方程 （12） 到 （15）而得到, 每一個相連部分的溫度分布能藉著有限不同方法通過方程（16）獲得。 根據(jù)在表 3 所顯示出的參數(shù), 當(dāng) z 等于 35.5 毫米和 71 毫米的時候。 結(jié)果如圖 3 所示。在正常的鋼板和冷卻液之間方向的平均溫度的梯度是由下列圖表給定的。
圖 3 在z = 35.5 mm和z = 71 mm時的溫度域
(17)
表 3 結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)
摩擦片的內(nèi)部半徑/mm 160.5
摩擦片的內(nèi)部半徑/mm 231.5
油液凹槽的寬度 b/mm 3.18
油液凹槽的深度 d/mm 0.64
油液凹槽的長度 l/mm 71
在單個凹槽中的油液質(zhì)量流動率m/(kg·s-1 ) 3.24×
冷卻液的初始溫度 50
液體的具體的熱度 2177
-冷卻液的導(dǎo)熱率 0.126
最后，熱傳遞系數(shù)沿著徑向通過方程 (18) 計算的:
(18)
被定義為如性質(zhì)上的溫度并通過下列方程計算:
(19)
圖 4 舉例說明在徑向的多個平行的凹槽熱移動系數(shù)的分布。 它顯示在摩擦片的內(nèi)部附近的冷卻效果顯然地是比較好的超過一在外部附近。 在設(shè)計一個濕制動器時，巨大的熱發(fā)散應(yīng)該在內(nèi)部附近產(chǎn)生來確保沿著板塊的徑向墊片的熱變形是均勻的。
圖 4 制動器的幾何和材料參數(shù)
2 機(jī)械熱現(xiàn)象的 FEA 模型
在圖 1 所示的方案能在圖 5描述。它主要地包括摩擦片，鋼板，一個對立板塊和一個活塞。為了要建立有關(guān)的 FEA 模型,下列的關(guān)鍵點需要被考慮。
(1) 多個圓盤濕制動器的最重要的結(jié)構(gòu)特征是摩擦片和鋼板之間的間隙。 為了計算在摩擦副之間的壓力分布, 間隙被使用。 有間隙的 FEA 模型會成為一個非線性模型。
(2) 摩擦因素不是常數(shù)。 它將會隨著像板塊的表面溫度 t ，滑動速度v 和襯套壓力 p 不同的使用條件而改變。
(3)在冷卻液和鋼板之間的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)在徑向不是一個常數(shù)。
在 FEA 模型中，每個部分被假設(shè)成一個線性彈性物體。系統(tǒng)的外力包括作用在活塞上的液體的壓力 p'和通過在軸方向的浮液而作用在對立板上的支承力。 液體的壓力 p' 依下列各項被定義無尺寸的量綱。
(20)
這里 F----作用于活塞的應(yīng)力
A----單個摩擦表面的接觸面積
P----襯套壓力
圖 5 多個圓盤濕制動器的組合圖
當(dāng)多個圓盤濕制動器的幾何學(xué)的和物質(zhì)參數(shù)在表 4 中給出的時候.
表 4 制動器的幾何和材料參數(shù)
鋼板的厚度g/mm 2.4
摩擦片的厚度g+2/mm 2.74+2×1.18
油管的實際半徑/mm 174
鋼的彈性系數(shù) 200
摩擦材料的彈性系數(shù) 2.1
鋼的關(guān)比率 0.3
摩擦材料的關(guān)比率 0.2
油液壓強(qiáng) 2.5
為了核對 FEA 模型, 在開始的襯套壓力分布方面的實驗被完成。 有限元素的分析和實驗的結(jié)果如圖 6 所示。
圖 6 無綱量襯套壓強(qiáng)的分布
在現(xiàn)實的制動器中，活塞和對立板的幾何參數(shù)是復(fù)雜的。 設(shè)計活塞和對立板的硬分配的率的方法學(xué)是在建立理想的起始壓力分配方面檢索[表] 。
3 設(shè)計方法
在濕制動器的操作方面，二個不同的模態(tài)可能被識別。 在緊急制動模態(tài), 摩擦片和鋼板在非常短的時間內(nèi)彼此相互滑動。 它通常從 0.2秒到 2 秒之間變化。 在嚙合期間被產(chǎn)生時期的磨擦熱大都被和流動熱轉(zhuǎn)移的一個附屬角色的凹槽的鋼板吸收。 在持續(xù)不斷的制動模態(tài)中，二個板塊的滑動時間可能長達(dá)10 秒到 20 秒。 在這一模態(tài)中，溫度在板塊延伸結(jié)局定態(tài)的各種不同的翎骨針在幾秒之內(nèi)評價。 在哪一個所有的被產(chǎn)生的熱一定被在摩擦片的凹槽中流動的液移動之后。 熱轉(zhuǎn)移的價值 , 鋼板和凹槽之間的液體系數(shù)將會決定制動器的穩(wěn)定的溫度水平。
摩擦副和切線的上升溫暖氣流的溫度 t 的強(qiáng)調(diào)分別地,相同鋼的板塊的被顯示為持續(xù)不斷的制動如圖 7所示。
圖 7 在持續(xù)制動中溫度和切應(yīng)力的斜坡曲線
在緊急制動過程中，鋼板的表面溫度和切線壓力被一個 LBA0049 慣性動力計的熱和標(biāo)準(zhǔn)度量測量了。 熱和標(biāo)準(zhǔn)度量沿著徑向均勻的分布。 在實驗的和有計劃的結(jié)果之間的比較如圖 8所示。
圖 8 測量和計算結(jié)果的對比
雖然開始的襯套壓力在內(nèi)部的輻部 ( 在圖 6 所示) ，圖 7 和圖 8 表所示的附近比較高高的電動壓力和高的溫度在外面的輻部附近
這是局部熱流出輸入為什么在任何的翎骨是一個正常壓力，摩擦因素和滑動速度。 雖然濕制動器可能被設(shè)計到低的平均每單位襯套區(qū)域能源, 當(dāng)?shù)氐母咭r里壓力地點由于 熱 可能引起摩擦襯里的表面燒-在摩擦雙之間的機(jī)械不穩(wěn)定。
鋼板通常在支援板塊附近的活塞和最后的鋼板塊附近的第一鋼板塊被發(fā)現(xiàn)。 失敗的主要因素是由于棒的溫度不同而且熱的毀壞。 因為二個鋼的板塊只有一個摩擦表面, 盤子失敗可能是更多產(chǎn)生超過其他的板塊。
鋼板的破裂失敗由重復(fù)的剎周期的疲累損害所引起。 在一個嚙合期間，表面的溫度比鋼板的主要身體劑量更加快速地上升。 它在被張應(yīng)力平衡的鋼板的外部者引誘壓力在那比較冷的內(nèi)部鋼板塊。 當(dāng)這剎周期結(jié)束的時候，鋼板的外部溫度由于冷卻油的效果將會變成比鋼板的內(nèi)部溫度冷。 壓力在鋼板的外部者變成鋼板是內(nèi)部的在比較熱人中被壓力平衡的張力。 因此破裂可能在一個周期的無法欣然接受低數(shù)字中發(fā)生。
概述這些分析, 為了要避免由局部高溫和壓力所引起的剎車損壞, 運(yùn)行動態(tài)壓力的有限元素計算和表面溫度是必需的。 對于濕的剎車適當(dāng)?shù)脑O(shè)計程序能在下列的步驟被描述: 首先，光線的方向的開始的襯里壓力分配在統(tǒng)一發(fā)情流出的情況之下被估計。其次，以熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的非均勻分布的影響力看來，開始的襯套壓力分布根據(jù)動態(tài)的壓迫力和摩擦溫度被校核。 第三, 為了要了解表面溫度的均勻分布和 墊片的熱變形, 活塞的結(jié)構(gòu)而且對立板最佳化。 這是等溫的設(shè)計方法。 它將會減少不宜的機(jī)械熱現(xiàn)象。
4 結(jié)論
(1) 機(jī)械熱現(xiàn)象由非理性的開始的襯套壓力和熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的非均勻分布所引起。機(jī)械熱現(xiàn)象導(dǎo)致局部高溫和高壓力是導(dǎo)致多個圓盤濕制動器失效的主要因素。
(2) 在鋼板的表面上的切線壓力比徑向的壓力大。 因此鋼板的表面損壞通常是在徑向產(chǎn)生的。
(3) 如何設(shè)計活塞的幾何外型是多個圓盤濕制動器的重點。 活塞在摩擦副之間有在開始的襯套壓力分布上比較大的影響。
(4) 為了避免多個圓盤濕制動器的失效,等溫設(shè)計的方法被提出。 換句話說, 濕制動器設(shè)計者應(yīng)該盡全力沿著鋼板的徑向達(dá)成均勻的溫度分布。
傳記: 秦大同： 現(xiàn)在是中國重慶大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)院的一位教授。 在 1991 年,他獲得中國重慶大學(xué)的機(jī)械工程博士學(xué)位。 他的研究興趣包括齒輪傳輸， CVT(不斷可變的傳輸), 對于汽車的AMT(自動的機(jī)械傳輸) 系統(tǒng), 等等。電話: +86-23-65104217; 電子郵件: dtqin@cqu.edu.cn
孫東葉：現(xiàn)在是中國重慶大學(xué)的自動化系的一位副教授。 在 1991 年,他獲得中國吉林科技大學(xué)博士學(xué)位。 他的研究興趣包括 CVT(不斷可變的傳輸), 對于汽車的AMT(自動的機(jī)械傳輸) 系統(tǒng), 等等。電話: +86-23-65103566; 電子郵件: dysun@cqu.edu.cn
參考：
［1］ Zagrodzki P.多個離合器和剎車的機(jī)械熱現(xiàn)象的分析 。Wear,1990:(140) 291 ～ 308
［2］Murali M R Krishna, Douglas Chojecki。結(jié)合使用有限元素對離合器和剎車中心軸的的失效分析。SAE Paper No. 982799, 1998
［3］ Tasuhite Miura ， Noboru Sekine?；诩埖臐耠x合器的動態(tài)特性的研究 。SAE Paper No. 981102, 1998
［4］ Payvar P.在濕離合器的油凹槽中的Laminar熱傳遞。Int. J. Heat Mass Transfer, 1991, 34(7): 1 791～1 798
航空與機(jī)械工程學(xué)院 第14 頁 共 14 頁
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
一．概述
破碎機(jī)械是對固體物料施加機(jī)械力，克服物料的內(nèi)聚力，使之碎裂成小塊物料的設(shè)備。
破碎機(jī)械所施加的機(jī)械力，可以是擠壓力、劈裂力、彎曲力、剪切力、沖擊力等，在一般機(jī)械中大多是兩種或兩種以上機(jī)械力的綜合。對于堅硬的物料，適宜采用產(chǎn)生彎曲和劈裂作用的破碎機(jī)械；對于脆性和塑性的物料，適宜采用產(chǎn)生沖擊和劈裂作用
的機(jī)械；對于粘性和韌性的物料，適宜采用產(chǎn)生擠壓和碾磨作用的機(jī)械。
在礦山工程和建設(shè)上，破碎機(jī)械多用來破碎爆破開采所得的天然石料，使這成為規(guī)定尺寸的礦石或碎石。在硅酸鹽工業(yè)中，固體原料、燃料和半成品需要經(jīng)過各種破碎加工，使其粒度達(dá)到各道工序所要求的以便進(jìn)一步加工操作。通常的破碎過程，有粗碎、中碎、細(xì)碎三種，其入料粒度和出料粒度，如表一所示。所采用的破碎機(jī)械相應(yīng)地有粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)三種。
表一 物料粗碎、中碎、細(xì)碎的劃分（mm）
類別
入料粒度
出料粒度
粗碎
中碎
細(xì)碎
300～900
100～350
50 ～100
100～350
20～100
5～15
制備水泥、石灰時、細(xì)碎后的物料，還需進(jìn)一步粉磨成粉末。按照粉磨程度，可分為粗磨、細(xì)磨、超細(xì)磨三種。所采用的粉磨機(jī)相應(yīng)地有粗磨機(jī)、細(xì)磨機(jī)、超細(xì)磨機(jī)三種。在加工過程中，破碎機(jī)的效率要比粉磨機(jī)高得多，先破碎再粉磨，能顯著地提高加工效率，也降低電能消耗。工業(yè)上常用物料破碎前的平均粒度 D刁民破碎后的平均粒度d之比來衡量破碎過程中物料尺寸變化情況，比值i稱為破碎比（即平均破碎比）
為了簡易地表示物料破碎程度和各種破碎機(jī)的方根性能，也可用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比來作為破碎比，稱為公稱破碎比。
在實際破碎加工時，裝入破碎機(jī)的最大物料尺寸，一般總是小于容許的最大限度進(jìn)料口尺寸，所以，平均破碎比只相當(dāng)于公稱破碎比的0.7～0.9。
每個破碎機(jī)的破碎比有一定限度，破碎機(jī)械的破碎比一般是i=3～30。如果物料破碎的加工要求超過一種破碎機(jī)的破碎比，則必須采用兩臺或多臺破碎機(jī)械串連加工，稱為多級破碎。多級破碎時，原料尺寸與最終成品尺寸之比，稱總破碎比，如果各級破碎的破碎比各是，，…… 。則總破碎比是
……
由于破碎機(jī)構(gòu)造和作用的不同，實際選用時，還應(yīng)根據(jù)具體情況考慮下列因素；
1.物料的物理性質(zhì)，如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大給料尺寸等；
2.成品的總生產(chǎn)量和級配要求、據(jù)以選擇破碎機(jī)類型和生產(chǎn)能力；
3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，做到既合乎質(zhì)量、數(shù)量的要求、操作方便、工作可靠，又最大限度節(jié)省費用。
二．物料破碎及其意義
2．1 物料破碎及其意義
從礦山開采出來的礦石稱為原礦。原礦是由礦物與脈石組成的，露天礦井開采出來的原礦其最大粒度一般在200～1300mm之間，地下礦開采出來的原礦最大粒度一般在200～600mm之間，這些原礦不能直接在工業(yè)中應(yīng)用，必須經(jīng)過破碎和磨礦作業(yè)，使其粒度達(dá)到規(guī)定的要求、破碎是指將塊狀礦石變成粒度大于1～5mm產(chǎn)品的作業(yè)，小于1mm粒度的產(chǎn)品是通過磨碎作業(yè)完成的。
2．1．1 破碎的目的
（1）制備工業(yè)用碎石
大塊石料經(jīng)破碎篩分后，可得到各種不同要求粒度的碎石。這些碎石可制備成混凝土。它們在建筑、水電等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。鐵路路基建造中也需要大量的碎石。
（2）使礦石中的有用礦物分離
礦石有單金屬和多金屬，而且原礦多為品位較低的礦石。將原礦破碎后，可以使有用金屬與礦石中的脈石和有害雜質(zhì)分離，作為選礦的原料，除去雜質(zhì)而得到高品位的精礦
（3）磨礦提供原料
磨礦工藝所需粒度大于1～5mm的原料，是由破碎產(chǎn)品提供的。例如在煉焦廠、燒結(jié)廠、制團(tuán)廠、粉末冶金、水泥等部門中，都是由破碎工藝提供原料，再通過磨碎使產(chǎn)品達(dá)到要求的粒度和粉末狀態(tài)。
2．1．2 破碎工藝
最終破碎粒度是根據(jù)產(chǎn)品的用途確定的。需要進(jìn)行磨礦作業(yè)的礦石，應(yīng)考慮到破碎與磨礦總成本較低來確定破碎產(chǎn)品的粒度。一般較適宜的粒度為10～25mm。把原礦粒度與破碎產(chǎn)品的粒度的比，稱為總破碎比，若露天礦開采出來的原礦粒度為200～1300mm則破碎作業(yè)的總破碎比的范圍為：
一臺破碎機(jī)只能在一定限度的破碎比下才有合理的結(jié)構(gòu)，才能最有效地工作，因此使一臺破碎機(jī)達(dá)到這樣的破碎比是很有困難的。各種破碎機(jī)的破碎比范圍見表二?？梢姡言V破碎到需要的粒度，必須將若干臺破碎機(jī)串連進(jìn)行分段破碎。總破碎比等于各段破碎比的乘積、為了發(fā)揮串聯(lián)破碎機(jī)的破碎能力，不使小塊礦石進(jìn)入破碎機(jī)反復(fù)進(jìn)行破碎，因此將破碎與篩分有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成合理的破碎工藝流程。
表二 各類破碎機(jī)的破碎比
破碎機(jī)型式
流程類型
破碎機(jī)范圍
顎式破碎機(jī)和旋回破碎機(jī)
開路
3～5
標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)
開路
3～5
標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)（中型）
閉路
4～8
短圓錐破碎機(jī)
開路
3～6
短圓錐破碎機(jī)
閉路
4～8
圖2-1為一段破碎機(jī)機(jī)流程圖，原礦經(jīng)固定篩1篩分后，篩上大塊物料進(jìn)入顎式破碎機(jī)2，篩下物顎式破碎機(jī)2的產(chǎn)品一起經(jīng)振動篩3篩分；篩上物經(jīng)圓錐破碎機(jī)4破碎，篩下物和圓錐破碎機(jī)4的產(chǎn)品一起經(jīng)振動5篩分；篩下物作為磨機(jī)8的原料，落入礦倉7，篩上稱進(jìn)入圓錐破碎機(jī)6破碎，破碎機(jī)6與振動篩5構(gòu)成封閉系統(tǒng)進(jìn)反復(fù)破碎、篩分，該系統(tǒng)稱為封閉破碎系統(tǒng)。顎式破碎機(jī)2和圓錐破碎機(jī)4的產(chǎn)品，均經(jīng)篩分后進(jìn)入下一流程，故稱開路破碎。
圖2-1 破碎流程圖
1—固定篩 2--顎式破碎機(jī) 3、5—振動篩
4、6--圓錐破碎機(jī) 7—礦倉 8-磨機(jī)
2．2 破碎物料的性能及破碎比
2.2.1粒度及其表示方法
礦塊的大小稱為粒度，由于礦塊形狀一般是不規(guī)則的，需要用幾個尺寸計算
出的尺寸參數(shù)來表示礦塊的大小。
1.平均直徑d
礦塊的平均直徑用單個礦塊的長、寬、厚平均值表示。
d= (2-1)
式中 L---礦塊的長度（mm）
b---礦塊的寬度（mm）
h---礦塊的厚度（mm）
式用長、寬的平均值表示：
d= （2-2）
平均直徑一般是用來計算給礦和排礦單個礦塊的尺寸以確定破碎比。
2.等值直徑deq
礦塊的粒度很小時可用等值直徑來表示。等值直徑是將細(xì)料物料顆粒作為球體來計算的。
deq== =1.24 （2-3）
式中 m---礦料質(zhì)量（kg）
----礦物密度kg/m
V---- 礦料的體積(m 3 )；
3.粒級平均直徑d
對于由不同粒度混合組成的礦粒群，通過用篩分方法來確定礦粒群的平均直徑，例如上層篩孔尺寸為d1，下層篩孔尺寸為d2，通過上層而留在下層篩上的物料，其粒度既不能用d1也不能用d2表示。當(dāng)粒級的粒度范圍很窄，上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過=1.414時，可用粒度平均直徑表示，即
d=(d1+d2)/2 (2-4)
否則用d1～d2表示粒級。
2.2.2破碎產(chǎn)品的粒級特性
破碎產(chǎn)品都是由粒度不同的各種礦石礦粒所組成，為了鑒定破碎產(chǎn)品的質(zhì)量和破碎機(jī)的破碎效果，必須確定它們的粒度組成和粒度特性曲線，確定混合物的粒度組成，通常采用篩分公檢法（簡稱篩析）。
篩析一般采用標(biāo)準(zhǔn)篩，篩面使用正方形篩孔的篩網(wǎng)。我國通常采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩，其篩孔大小用網(wǎng)目表示，它指一英寸長度（一英寸等于25.4mm）內(nèi)所具有的篩孔數(shù)目。這種篩子是以200目作為基本篩（=1.414）和補(bǔ)充篩比（=1.189）,篩孔的尺寸可根據(jù)篩比計算。例如，基本篩的上一基本篩為150目篩子的篩孔尺寸，可用基本篩的篩孔乘以基本篩為0.074=0.105mm。若計算兩篩之間的補(bǔ)充篩孔尺寸，則用基本篩的篩孔尺寸乘以補(bǔ)充篩比得到。即0.074=0.088mm.
我國尚無用于破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度分析標(biāo)準(zhǔn)，在實際測試時，各廠家廠家使用的篩孔形狀（方孔或圓孔）及序列也不盡相同。如果參照泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩關(guān)于基本篩比的規(guī)定來確定篩
孔序列，即各篩間的篩比天有不大于，就可以將上、下兩篩間的產(chǎn)品粒度，用粒度平均直徑表示這對于分析粒級特性顯然是很方便的。因此推薦表三的粒級序列供參考。
表三 各破碎機(jī)產(chǎn)品的篩析篩的粒級序列
型號
PE-150X250
PE-250X400
PE-400X600
PE-500X750
PE-600X900
PE-750X1060
PE-900X1200
粒
度
系
列
0-3
0-3
0-10
0-10
0-20
0-20
0-30
3-5
3-5
10-14
10-14
20-28
20-28
30-42
5-7
5-7
14-20
14-20
28-40
28-40
42-60
7-10
7-10
20-28
20-28
40-57
40-57
60-85
10-14
10-14
28-40
28-40
57-80
57-80
85-120
14-20
14-20
40-57
40-57
80-115
80-115
120-170
20-28
20-28
57-80
57-80
115-163
115-160
>170
>28
28-40
80-110
80-110
>163
>163
40-55
>110
110-155
>55
>155
注：篩孔最大尺寸以其殘留景不超過5%來確定
根據(jù)篩分結(jié)果，可以對產(chǎn)品（或原礦）的粒度特性進(jìn)行分析。粒度特性用粒度特性曲線來表示，縱坐標(biāo)表示套篩中各篩的篩上物料質(zhì)量的累積百分?jǐn)?shù)（簡稱篩上量累積產(chǎn)率%），橫坐標(biāo)或有篩孔尺寸與最大之比，或用篩孔尺寸與排礦口之比（%）表示。
圖2-2a所示為物料粒級特性曲線，任意兩縱坐標(biāo)之差，就表示在橫軸上相應(yīng)兩點間物料粒級的產(chǎn)率。由圖可知，難碎性礦石的粒級曲線運(yùn)動呈凸形，這表明礦石的粗級物料占多數(shù)。中等可碎性礦石的粒級曲線2近似直線。這表明各種粒級所占的產(chǎn)率大致相等。易碎性礦石的粒級曲線3呈凹形，這表明礦石中的中等粒度的物料占多數(shù)。該粒級曲線可以分析比較各種礦石破碎的難易程度。由于橫坐標(biāo)比值不能反映產(chǎn)品絕對尺寸的粒級分布情況，因此在檢查同型號不同破碎機(jī)的破碎效果并強(qiáng)調(diào)可比性時，只有篩孔最大尺寸及破碎物料相同時才有比較價值。當(dāng)破碎機(jī)性能差別較大時，按篩子上殘留量不大于5%所確定的篩孔最大尺寸也不相同。因此用該曲線來分析破碎機(jī)的破碎效果并不方便。
圖2-2b的橫坐標(biāo)表示篩孔尺寸與排礦石之比。當(dāng)同型號各個破碎機(jī)的排礦口尺寸破碎物料相同時，該粒級特性曲線可以檢查破碎機(jī)的破碎效果。
圖2-2a 篩孔尺寸與最大粒之比
圖2-2b 物料尺寸排礦口之比
1— 難碎性礦石 2— 中等可碎性礦石
3—易碎性礦石
2.2.3礦石的破碎及力學(xué)性能
機(jī)械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊。若礦石是脆性材料，它在很小的變形下就會發(fā)生破裂、機(jī)械破碎礦石有以下幾種方法：
1.壓碎 將礦石置于兩個破碎表面之間，施加壓力后礦石因壓力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度限而破碎（圖2-3a）。
2.劈裂 用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓礦石時，礦石沿壓力作用線方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉應(yīng)力達(dá)到礦石的抗拉強(qiáng)度限 （圖2-3b）。
3.折斷 用兩個帶有多個尖棱的工作表面擠壓礦石時，礦石就像受集中載荷的兩支點或多支點梁。當(dāng)?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到彎曲強(qiáng)度限時礦石被折斷 （圖2-3c）。
圖 2-3 礦石的破碎和破碎方法
（a） 壓碎 （b） 劈裂 （c）折斷 （d） 磨碎 （e）沖擊破碎
4.磨碎 礦石與運(yùn)動的工作表面之間受一定壓力和剪切力時，礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度時，礦石即被粉碎（圖 2-3d）
5.沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機(jī)件的沖擊力作用而破碎（圖2-3d）。由于破碎力是瞬間作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但錘頭磨損嚴(yán)重。
實際上任何一種破碎機(jī)都不是以某一種形式進(jìn)行破碎的，一般都是兩種和兩種以上的形式聯(lián)合進(jìn)行破碎。由于顎式破碎機(jī)的破碎工作表面是兩塊相互交錯布置的齒形襯板，因此其破碎作業(yè)兼有前四種破碎形式，當(dāng)破碎機(jī)兩工作面沿表面方向的相對運(yùn)動位移加大而加強(qiáng)磨碎作業(yè)時，由于磨碎的效率低、能量消耗大、機(jī)件磨損嚴(yán)重，將會降低破碎機(jī)的破碎效果。礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的，礦石分堅硬礦石、中等堅硬礦石和軟礦石。也可以分為粘性礦石和脆性礦石。礦石的抗壓強(qiáng)度最大,抗彎強(qiáng)度次之,抗拉強(qiáng)度最小。對堅硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對粘性礦石采用壓碎和磨碎方法為宜；對脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。簡擺顎式破碎機(jī)可用于破碎各種性能的礦石，對于堅硬礦石有更高的效果。
三 . 工作原理和構(gòu)造
3.1 工作原理
電動機(jī)驅(qū)動皮帶和皮帶輪，通過偏心軸使動顎上下運(yùn)動，當(dāng)動顎上升時肘板與動顎間夾角變大，從而推動動顎板向固定顎板接近，與其同時物料被壓碎或劈碎，達(dá)到破碎的目的；當(dāng)動顎下行時，肘板與動顎夾角變小，動顎板在拉桿，彈簧的作用下，離開固定顎板，此時已破碎物料從破碎腔下口排出。隨著電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動而破碎機(jī)動顎作周期運(yùn)動壓碎和排泄物料，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板，一是固定顎板（定顎），垂直（或上端略外傾）固定在機(jī)體前壁上，另一是活動顎板（動顎），位置傾斜，與固定顎板形成上大小的破碎腔（工作腔）。活動顎板對著固定顎板作周期性的往復(fù)運(yùn)動，--分開 ，時而靠近。分開時，物料進(jìn)入破碎腔，成品從下部卸出；靠近時，使裝在兩塊顎板之間的到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。
其工作示意圖（非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計）見圖3-1，
動顎4懸掛在偏心軸3上，可以左右擺動，偏心
軸3旋轉(zhuǎn)時，動腭4作上下往復(fù)運(yùn)動從而推動顎，
動顎作左右往復(fù)擺動，實現(xiàn)破碎和卸料。由于偏
心軸負(fù)荷大，一般都制成中型和小型機(jī)，目前也
朝大型方向發(fā)展，在工程上適合于破碎中等硬度
的石塊，作為中碎設(shè)備，其破碎比比較大，可達(dá)
到10。
圖3-1 復(fù)擺腭式破碎工作示意圖
3—偏心軸 4—動顎
5—連桿 6—推力板
復(fù)擺顎工破碎機(jī)的優(yōu)點是：質(zhì)量較輕、構(gòu)件教少、結(jié)構(gòu)更緊湊；破碎腔內(nèi)充滿程度較好，所裝物料塊受帶均勻破碎，加以動腭下端強(qiáng)制性推出成品卸料，故生產(chǎn)率較高，比同規(guī)格的簡擺腭式破碎機(jī)的生產(chǎn)率高出20%～30%；物料在動腭下端有較大的上下翻滾運(yùn)動，容易呈立方體形狀卸出，減少了像簡擺式的片狀成分，產(chǎn)品質(zhì)量較好。
其缺點是：這種破碎機(jī)的動腭垂直擺幅較大，物料對腭板的磨削作用嚴(yán)重，腭板磨損快，故增大了能量消耗，加劇了物料的過度破碎，產(chǎn)生了粉塵也較多。
3.2腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖3-2-1，帶有襯板的動腭3通過滾動軸承直接懸掛在偏心軸10上，而偏心軸又支承機(jī)架12的滾動軸承上。動腭的底部用推力板5支承在位于機(jī)架后壁的推力板座6上，出料口的調(diào)節(jié)裝置7，是利用調(diào)節(jié)螺栓來改變楔鐵的相對位置，從而使出料口的寬度得到調(diào)節(jié)。和簡擺腭式破碎機(jī)一樣，只有拉桿、彈簧及調(diào)節(jié)螺栓組成的拉緊裝置。由電動機(jī)帶動帶輪13使偏心軸轉(zhuǎn)動，動腭就被帶動作復(fù)雜擺動，實現(xiàn)粉碎物料動作。
圖3-2-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)
1—定腭 2—側(cè)襯板 3—動腭（襯板） 4—推力板支座 5—推力板
6—推力板座 7—調(diào)節(jié)裝置 8—后楔鐵 9—飛輪 10—偏心軸11—軸承
12—機(jī)架 13—帶輪
本圖僅做參考
四. 主要零部件的結(jié)構(gòu)分析
4.1動腭
動腭是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該堅固耐用，按結(jié)構(gòu)動腭可分箱型和非箱型。動腭一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動腭的重量，本設(shè)計采用非箱型。
如圖4-1所示，安裝齒板的動腭前部為平板結(jié)構(gòu)，其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動腭的強(qiáng)度與剛度，其橫截面呈E型。
圖 4-1
4.2齒板的結(jié)構(gòu)
齒板，是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它對破碎機(jī)的生產(chǎn)率、比能耗、產(chǎn)品粒度組成和粒度以及破碎力等都會影響，特別對后三項影響比較明顯。
齒板承受很大的沖擊力，因此磨損得非常厲害。為了延長它的使用壽命，可以從兩方面研究：一是從材質(zhì)上找到高耐磨性能材料：二是合理確定齒板的結(jié)構(gòu)形狀和集合尺寸。
現(xiàn)有的破碎機(jī)上使用的齒板，一般是采用ZGMn13。其特點是：在沖擊負(fù)荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的表面，同時仍能保持其內(nèi)層金屬原由的韌性，故它是破碎機(jī)上用得最普遍的一種耐磨材料。
齒板橫斷面結(jié)構(gòu)形狀有平滑表面和齒形表面兩種，后者又分三角形和梯形表面。本設(shè)計采用三角形。如圖4-3所示
a)三角形 b)梯形
圖 4-2
4.3肘板（推力板）
破碎機(jī)的肋板是結(jié)構(gòu)最簡單的零件，但其作用卻非常的重要。通常有三個作用：一是傳遞動力，其傳遞的動力有時甚至比破碎力還大；二是起保險件作用，當(dāng)破碎腔落入非破碎物料（如釬桿、折斷的鏟齒）時，肘板先行斷裂破壞，從而保護(hù)機(jī)器其它零件不發(fā)生破壞；三是調(diào)整排料口大小。
在機(jī)器工作時，肘板與其支承的襯板間不能得到很好的潤滑，加上粉塵落入，所以肘板與其襯墊之間實際上一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣，對肘板的高負(fù)荷壓力，導(dǎo)致肘板與肘板襯墊很快磨損，使用壽命很低。因此肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮該機(jī)件的重要作用也要考慮其工作環(huán)境。
按肘頭與肘墊（或稱肘板襯墊）的連接型式，可分為滾動型與滑動型兩種，如圖4-3所示。肘板與襯墊之間傳遞很大的擠壓力，并受周期性沖擊載荷。在反復(fù)沖擊擠壓作用下磨損教快，特別是圖4-3b所示的滑動型更為嚴(yán)重。為提高傳動效率，減少磨損，延長其使用壽命，可采用圖4-3a所示的滾動型結(jié)構(gòu)。肘板頭為圓柱面，襯墊為平面。由于肘板的兩端肘頭表面為同一圓柱表面，所以當(dāng)肘板兩端的襯墊表面相互平行時，肘板受力將沿肘板圓柱面的同一直徑、并與襯墊表面的垂直方向傳遞。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，動腭的擺動角很小，使得肘板兩端支撐的肘墊表面平行度誤差也很小，所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，肘板與其肘墊之間可以保持純滾動。本次設(shè)計采用滾動型
(a) (b)
圖4-3 肘頭與肘墊形式
(a) 滾動型 (b) 滑動型
4.4調(diào)整裝置
調(diào)整裝置提供調(diào)整破碎機(jī)排料口大小作用。隨著襯板的不斷磨損，排料口尺寸也不斷地變大，產(chǎn)品的粒度也隨之變粗。為了保證產(chǎn)品的粒度要求，必須利用調(diào)整裝置，定期地調(diào)整排料裂口的尺寸。此外，當(dāng)要求得到不同的產(chǎn)品粒度時，也需要調(diào)整排料口的大小?，F(xiàn)有腭式破碎機(jī)的調(diào)整裝置有多種多樣，歸納起來有墊片調(diào)整裝置、鍥鐵調(diào)整裝置、液壓調(diào)整裝置以及襯板調(diào)整。本設(shè)計采用墊片調(diào)整裝置。
1—肘板 2—調(diào)整座
3—調(diào)整楔鐵 4—機(jī)架
圖 4-4 調(diào)整裝置
4.5保險裝置
當(dāng)破碎機(jī)落入非破碎物時，為防止機(jī)器的重要的零部件發(fā)生破壞，通常裝有過載保護(hù)裝置。保險裝置有三種：液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。本設(shè)計采用肘板。肘板是機(jī)器中最簡單、最便宜的零件，所以得到廣乏應(yīng)用且經(jīng)濟(jì)有效，但當(dāng)肘板斷裂后，機(jī)器將停車，應(yīng)重新更換新肘板后方可工作。肘板保險件的另一個缺點是由于設(shè)計不當(dāng)，常常在超載時它不破壞，或者沒有超載它卻破壞了，以至影響生產(chǎn)。因此設(shè)計時除應(yīng)正確確定由破碎力引起的肘板壓力，以便設(shè)計出超載破壞的肘板面積外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)使其具有較高的超載破壞敏感。肘板通常有如圖4-5所示的三種結(jié)構(gòu)：中部較薄的變截面結(jié)構(gòu)；弧形結(jié)構(gòu)；S型結(jié)構(gòu)。其中圖a結(jié)構(gòu)在保證肘板的剛度和穩(wěn)定性的同時，提高其超載破壞敏感度。圖b、圖c兩種結(jié)構(gòu)是利用灰鑄鐵肘板抗彎性能這一特性，選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸是肘板呈拉伸破壞，顯然提高了肘板破壞的敏感度。盡管如此，肘板是否斷裂主要取決與計算載荷的確定和截面尺寸計算是否正確。因此從加工制造方便性出發(fā)，圖a所示應(yīng)用最多，本設(shè)計也采用a中肘板。
圖 4-5 肘板結(jié)構(gòu)
4.6機(jī)架結(jié)構(gòu)
破碎機(jī)是整個破碎機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖擊載荷，其重量占整機(jī)重量很大比例，而且加工制造的工作量也很大。機(jī)架的剛度和強(qiáng)度，對整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響，因此，對破碎機(jī)架的要求是：機(jī)構(gòu)簡單容易制造，重量輕，且要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。破碎機(jī)機(jī)架機(jī)構(gòu)分，有整體機(jī)架和組合機(jī)架；按制造工藝分，有鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架。
1）整體機(jī)架，由于其制造、安裝和運(yùn)輸困難，故不宜用于大型破碎機(jī)，而多為中、小型破碎機(jī)所使用。它比組合機(jī)架剛性好，但制造較較復(fù)雜。從制造工業(yè)來看，它分為整體鑄造機(jī)架和整體焊接機(jī)架。前者比后者剛性好，但制造困難，特別是單件、小批量生產(chǎn)。后者便于加工制造，重量較輕，但剛性差。同時要求焊接工藝、焊接質(zhì)量都比較高，并焊接后要求退火，但是隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外腭式破碎機(jī)的焊接機(jī)架用得越來越多，并且大型破碎機(jī)也采用焊接機(jī)架。焊接機(jī)架用Q235鋼板，其厚度一般為25-50mm
2) 整體鑄造機(jī)架,除用鑄鋼ZG270-500材料外，對小型破碎機(jī)破碎硬度較低的物料時，也可用優(yōu)質(zhì)鑄鐵和球墨鑄鐵。設(shè)計時，在保證正常工作下，應(yīng)力求減輕重量。制造時要求偏心軸承中心鏜孔，與動腭心軸軸承的中心孔有一定的平行度。本設(shè)計用鑄造機(jī)架。如圖4-6
圖4-6 整體鑄造機(jī)架
4.7傳動件
偏心軸是破碎機(jī)的主軸，受有巨大的彎曲力，采用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，偏心軸一端裝帶輪，另一端裝飛輪。
4.9飛輪
飛輪用以存儲動顎空形程時的能量，再用于工作行程，使機(jī)械的工作負(fù)荷趨
于均勻。帶輪也起著飛輪的作用。
4.10潤滑裝置
偏心軸軸承通常采用集中循環(huán)潤滑。心軸和推力板的支承面一般采用潤滑脂通過手動油槍給油。動顎的擺角很小，使心軸與軸瓦之間潤滑困難，在其底部開若干軸向油溝，中間開一環(huán)向油槽使之連通，再用油泵強(qiáng)制注入干黃油進(jìn)行潤滑。
五. 復(fù)擺腭式破碎機(jī)的主參數(shù)設(shè)計計算
5.1.1主軸轉(zhuǎn)速
如圖5-1-1所示，b為公稱排料口，SL為動腭下端點水平行程，L為排料層的平均嚙角。ABB1A1為腔內(nèi)物料的壓縮破碎棱柱體，ABB2A2為排料棱柱體。破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速是n根據(jù)在一個運(yùn)動循環(huán)的排料時間內(nèi)，壓縮破碎棱柱體的上層面（AA1）按自由落體下落至破碎腔外的高度h計算確定的。而該排料層高度h與下端點水平行程SL及排料層嚙角L有關(guān)。即排
料層上層面AA1降至下層面(BB1)，正好把排料層
的物料全部排出所需的時間來計算主軸的轉(zhuǎn)速。
對于排料時間有不同的意見：一種認(rèn)為排料時間
t應(yīng)考慮破碎機(jī)構(gòu)的急回特性，即排料時間與機(jī)構(gòu)
的行程速比系數(shù)有關(guān)。這一觀點未注意到動腭下
端點排料起始點與終止點并不一定與機(jī)構(gòu)的兩極
限位置相對應(yīng)。另一種認(rèn)為排料時間t應(yīng)按t=15/n
計算，即排料時間對應(yīng)于主軸的四分之一轉(zhuǎn)，這
種假定與實際情況相差甚大。根據(jù)筆者對破碎過
程的實測分析，得到排料過程對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不
小于180o的結(jié)論,認(rèn)為排料時間按主軸半轉(zhuǎn)計算比
較符合實際情況。
排料時間t為 圖5-1-1 排料口處排料示意圖
t =30/n （2-1a）
排料層完全排出下落的高度h為
h =SL/tanL (2-1b)
由 (2-1c)
令 g = 9800mm/s2 (2-1d）
將式（2-1a）、（2-1b）、（2-1d）代入（2-1c），得
n =2100q (2-1）
式中 n --- 主軸轉(zhuǎn)速（r/min)；
SL --- 動腭下端點水平行程（mm）；
L --- 排料層平均嚙角（o）；
q --- 系數(shù)，考慮在功耗允許的情況下轉(zhuǎn)速的增減系數(shù)。取q = 0.95～
1.05。高硬度礦石取小值。
破碎機(jī)尺寸設(shè)計中，動腭下端點水平行程SL 是一個很重要的參數(shù)。在動腭其他各點水平行程保證腔內(nèi)物料充分破碎的情況下，正確選擇SL、L 值是發(fā)揮機(jī)器生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。但SL、L及n三者之間應(yīng)有最佳的匹配，當(dāng)轉(zhuǎn)速n 不與已知的SL、L相匹配，或者設(shè)計的SL、L不與實有轉(zhuǎn)速n相匹配時，都會降低機(jī)器的生產(chǎn)能力或增大功耗。盡管式（2-1）已經(jīng)給出了n、 SL、L三參數(shù)間的匹配關(guān)系，但并不是說機(jī)器任何一組機(jī)構(gòu)尺寸所得到的下端點水平行程SL和給定的L按式（2-1）計算主軸轉(zhuǎn)速n后，都能得到最佳的n、 SL、L三參數(shù)匹配方案。根據(jù)已知題目給定的生產(chǎn)能力Q，對該機(jī)型三參數(shù)匹配優(yōu)化，得出
查《腭式破碎機(jī)》表6-3得 SL=29.44mm; L=14°; 取q=1代入式（2-1）
得：
n=193.3 r/min
5.1.2生產(chǎn)能力
破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是指機(jī)器每小時所處理的物料的立方米數(shù)。由于生產(chǎn)能力不但與排料口尺寸有關(guān)，而且與待破物料的強(qiáng)度、韌性、物料性能以及進(jìn)料的幾何尺寸和塊度分布有關(guān)，因此為同意衡量機(jī)器生產(chǎn)能力的高低，標(biāo)準(zhǔn)中的生產(chǎn)能力，是指機(jī)器在開邊制公稱排料口下，每小時所處理的抗壓強(qiáng)度為250MPa、堆密度為1.6t/m 3花崗巖物料立方米數(shù)，稱為公稱生產(chǎn)能力（m3/h）。參看圖5-1，在公稱排料口b時，每一運(yùn)動循環(huán)的排料行程下排出的物料棱柱體AA1B1B的體積與每小時轉(zhuǎn)速60n的乘積，即可得到公稱生產(chǎn)能力Q的計算公式為
Q=30nLSL(2b-SL)1/tanL (2-2)
式中 Q ---生產(chǎn)能力（m3/h）；
n ---主軸轉(zhuǎn)速（r/min）；
L ---破碎腔長度（m）；
b ---公稱排料口尺寸（m）；
SL---動腭下端點水平行程（m）；
1---壓縮破碎棱柱體的填充度，中小型機(jī)在公稱排料口下一般取1 =0.65～0.75。
SL=29.44mm; L=14°; L=900mm； 1=0.68；
查附表Ⅰ得b=100mm； 代入式（2-2）中，得：
Q=71.44 m3/h
5.1.3 鉗角設(shè)計計算
動顎與定顎間的夾角稱為鉗角。鉗角由物料性質(zhì)、塊粒大小、形狀等因素決定。如果鉗角太大，進(jìn)料口物料就不能被顎板夾住，而被推出機(jī)外，從而降低生產(chǎn)率，如果鉗角太小，則雖能增大生產(chǎn)率，但破碎比減小。
圖 5-1-3表示從力學(xué)角度推算鉗角的計算圖式。當(dāng)物料能被夾持在破碎腔內(nèi)，不被推出機(jī)外時，這些力應(yīng)相互平衡，即在x、y方向的分力之和應(yīng)該分別等于零。
圖 5-1-3 鉗角計算圖式
于是求得
因 f=,故
=
式中 ---鉗角
---物料與顎板間摩擦角
f---物料與顎間摩擦角系數(shù)。
為了保證破碎機(jī)工作時物料塊不致被推出機(jī)外，必須令
即鉗角應(yīng)小于物料與顎板間摩擦角的0.5。
設(shè)鋼和礦石的摩擦系數(shù)為0.3，則最大鉗角的理論值為′。但實際采用的鉗角比理論值小的多，這是由于大塊料被楔住兩塊小料之間時，仍有被擠出的危險。所以選為。
5.1.4 偏心距e的計算
破碎機(jī)的行程是指動腭下端的擺幅。它與偏心軸的偏心距、腭板斜角有關(guān)，查《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊》一般是
S=2.2e
式中S——動腭行程
e——偏心距
復(fù)擺腭式破碎機(jī)的下端擺幅為下端水平行程，所以S=29.44mm；
得：
e=13.38mm
5.2 破碎力
5.2.1 破碎力的計算
以立方體和球體兩種典型物料形狀為依據(jù)，并考慮大尺寸進(jìn)料塊粒是逐漸階段破碎成成品而卸出，求出總的破碎力，破碎力大小取決于顎板凸齒作用點施加的（物料應(yīng)力）和物料抗拉強(qiáng)度。
實際破碎作業(yè)時，成品多為立方體，故破碎力計算多以立方體物料為依據(jù)，還可保證機(jī)械工作的可靠性（因人料尺寸相同時，立方體破碎力交球體大）。下面以立方體物料分析。
(1) 第一階段破碎，圖5-2-1 表示作用在立方上的力
圖5-2-1 作用在立方體上的力
立方體由于齒棱作用，受力面產(chǎn)生拉應(yīng)力，支撐面產(chǎn)生壓應(yīng)力，這些力在斷裂面上引起的應(yīng)力為《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計》P580：
=（2-）
故得
F1 =
式中 F 1---第一階段使物料碎裂的破碎力（N）。
---物料的抗劈強(qiáng)度（約等于抗拉強(qiáng)度N/cm2）；
W---立方體物料邊長（cm）;
Z---齒棱間距（cm）.
(2) 第二階段破碎.物料經(jīng)過第一階段破碎以后,成為兩個半立方體,在動顎擺開時落入破碎時,并改變方向進(jìn)行再破碎,第二階段的破碎力是:
F2=
(3)第三階段破碎.物料進(jìn)行第二階段破碎以后,成為4塊體進(jìn)行再破碎.第三階段的破碎
F3=
假設(shè)所破物料的抗劈強(qiáng)度是=500N/cm2 。而顎板齒棱距Z=150mm；
W=500mm,則第一階段破碎力
F1 ===807KN
此力產(chǎn)生側(cè)向分力,設(shè)棱角為90°,則側(cè)向力為
，即571KN。
F2===568KN
F3===250KN
邊長500mm立方體，至少和動顎的一個齒棱相接觸，因而此時破碎力為807KN。在特殊情況下，也可能同時與3個齒棱接觸，此時破碎力為2421KN。取平均值1614KN。
經(jīng)過多次沖擊以后，新的立方體才能最后形成。原始進(jìn)料的破碎力和第二階段中最后兩個沖擊的破碎力可能同時出現(xiàn)，因而總破碎力
F0=1614+4×250=2614KN
這兩個破碎力的作用點取決于物料粒度與相應(yīng)出料口寬度?？偲扑榱σ部赡苡衅渌慕M合方式.
5.2.2 最大破碎力
圖5-2-2中的曲線是根據(jù)破碎力示波圖
上較大的峰值的統(tǒng)計結(jié)果繪制的。實驗中
把較大峰值的統(tǒng)計值稱為滿載破碎力，是
破碎過程中出現(xiàn)次數(shù)最多的破碎力。把滿
載破碎時破碎力的 最大峰值稱為最大破碎
力。其計算公式見顎式破碎機(jī)教材61頁。
式中 --- 最大破碎力（N）； 圖 5-2-2
--- 抗壓強(qiáng)度 （N/m3）；
k--- 有效破碎系數(shù)，當(dāng)=20°時，取=0.38～0.42。
破碎腔尺寸B、b、L的單位是cm。
由已知得 B=90cm； b=15cm； L=120cm； 20°； k=0.4
取=14700N/m3
得；
=
=2472KN
5.3 功率的計算
見顎式破碎機(jī)教材P64頁有公式：
P=
式中 P---計算功率放大器（KW）；
---最大破碎力（KN）；
---動顎諸點水平行程平均值（mm）；
n---主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
---破碎腔平均齒角（°）；
---機(jī)械總效率，由《腭式破碎機(jī)》表2-4和理論計算可知，=0.81～0.85。
---等效破碎系數(shù)，根據(jù)《腭式破碎機(jī)》表2-4實測數(shù)據(jù)，對于中小型機(jī)，=0.27～0.37，對于中大型機(jī)，建議取有=0.21～0.28。
已知有 =2472KN； 取=0.27； n=193.3r/min;
=20°； =29.44mm；
所以得
P==
=71.44 KW
所以選功率為75KW。查手冊，選JS115-6鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，實際轉(zhuǎn)速975r/min, 功率為75KW.JS表示鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，11號機(jī)座，鐵芯長度為5號，6極。
5.4 主要零件受力計算
如圖5-4-1
圖5-4-1 復(fù)擺腭式破碎機(jī)計算圖式
（1）推力板
式中--- 推力板受力（KN）；
P--- 所選電動機(jī)功率（KW）；
n--- 偏心軸轉(zhuǎn)速 ；
h--- 動顎行程平均值（m）。
==1647.4KN
(2 ) 動腭
選定偏心軸偏心距e后，動顎和定顎的顎板長度可按經(jīng)驗式選取
兩種長度可以不等，但為制造方便考慮，再根據(jù)破碎腔高和嚙角計算取L=2170mm。
KN
六.各主要零件的設(shè)計
6.1帶輪的設(shè)計
1.確定計算功率
根據(jù)功率是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的。即
=
式中：——計算功率，單位為KW；
P——傳遞的功率（例如電動機(jī)的額定功率），單位為KW；
——工作情況系數(shù)，見表8-6
由《機(jī)械設(shè)計師手冊、中冊》P272表9.2-13查得工作情況系數(shù)，故
=97KW
2. 選取窄V帶帶型
根據(jù)、由P272圖9.2-1確定選用SPC型。
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表9.2-37和表9.2-38取主動輪基準(zhǔn)直徑=236mm 。
從動輪基準(zhǔn)直徑
=i==1189.44mm
根據(jù)表9.2-37，取=1250mm。
按要求驗算帶的速度
m/s<35m/s
帶的速度合適。
4.確定窄V的基準(zhǔn)長度和傳動中心矩
根據(jù)式0.7()<<2(),有
1040.2<<2960
初步確定=1500mm。
計算所需帶的基準(zhǔn)長度
=
=6347.02mm
由《機(jī)械設(shè)計師手冊、中冊》查得，選帶的基準(zhǔn)長度。
按P271表9.2-12計算實際中心矩
==(1500+)=1876.49mm
4.驗算主動輪上的包角
可得
=
=148.62°>120°
主動輪上的包角合適。
5.計算窄V帶的根數(shù)z
z=
由《機(jī)械設(shè)計師手冊、中冊》r/min、=236mm、
=1250mm,
查表得
=12.76KW =2.47KW
=1.04 =0.92
則有
= 6.6
取 z=7
6.計算預(yù)緊力
有：=
查表8-4得q=0.20kg/m，故
=
=1041.93N
7.計算作用在軸上的壓軸力
==14044.4N
8.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
選用原則見（機(jī)械設(shè)計.濮良貴、紀(jì)名剛.主編）8-4節(jié)，材料采用HT200。
=236mm≤300mm所以采用腹板式；
采用孔板式。具體結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。
6.2曲軸(偏心軸)的設(shè)計計算
取傳動裝置的總效率=0.96，電動機(jī)功率P1 =75KW,n1=1000r/min(最高轉(zhuǎn)速)，主軸的功率P=P1=750.96=72KW,主軸轉(zhuǎn)速n=193.3r/min;
轉(zhuǎn)矩得
T=9550=687.6N.m
1.曲軸主要尺寸的確定
在設(shè)計曲軸時，先根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定曲軸的有關(guān)尺寸，然后根據(jù)理論公式進(jìn)行精確核驗。
其圖形見圖6-1。
圖6-1（參考圖）
經(jīng)驗公式見<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié)，李永堂等主編
1)支承頸直徑
=（4.5～5）（mm）
其中--- 標(biāo)稱壓力(KN)。
所以有
=（4.5～5）=（4.5～5）=100～111
取=105mm 。
2)曲柄頸直徑
=(1.1～1.4)
=(1.1～1.4)105=115.5～147
取=120mm。
3)支承徑長度
根據(jù)破碎腔的長度和經(jīng)驗公式取mm。
4)曲柄兩臂外側(cè)面間的長度
=(2.5～3.0)= (2.5～3.0)105=262.5～315mm
=280mm。
5)曲柄頸長度
=(1.3～1.7)= (1.3～1.7)105=136.5～178.5mm
取=160mm。
6)圓角半徑r
r=(0.08～0.10)= (0.08～0.10)105=8～10.5
取 。
7)曲柄臂的寬度
=(1.3～1.8)= (1.3～1.8)105=136.5～189mm
取=160mm。
軸的具體尺寸見偏心軸圖紙。
2.曲軸的強(qiáng)度校核
對載荷做以下簡化（圖6-2）：
（1）帶輪對曲軸的作用力比連桿（動腭）對它的作用力小的多，可忽略不計。
（2）連桿（動腭）對曲軸的作用力近似看成等于標(biāo)稱壓力。
圖6-2
在曲軸頸上，除受彎矩作用外，尚受到扭矩的作用，應(yīng)按彎扭合成作用計算，但由于彎矩比扭矩大的多，故忽略扭矩的應(yīng)力。
這樣，危險截面C-C的最大應(yīng)力為（<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié)，李永堂等主編）：
其中 ---標(biāo)稱壓力；
---曲柄頸長度；
---曲柄徑直徑；
---圓角半徑。
所以得：
=50.3<=100
在B-B 截面上也受到彎扭聯(lián)合作用，但此扭矩比彎矩大的多，故忽略彎矩的影響。
由公式得最大剪應(yīng)力為：
式中 ---標(biāo)稱壓力
---支承頸直徑；
----公稱當(dāng)量力臂。
又有公式：
=R(sin)+
注： R---曲柄半徑;
---曲柄轉(zhuǎn)角; ---連桿系數(shù); ---摩擦系數(shù);
取
=20°；; (見教材).
求得:
=
=26.26
所以:
=30.24MPa<=75MPa
所以綜合分析:強(qiáng)度符合要求.
3.曲軸剛度的計算
計算公式見（<<鍛壓設(shè)備理論與控制>>4.4節(jié)，李永堂等主編）：
簡化式為:
=｛
｝
式中 ——標(biāo)稱壓力；
E---彈性模量,鋼曲軸E=2.1×(N/);
——曲柄頸長度；
b---曲柄臂厚度；
r——圓角半徑；
h---曲柄臂厚度；
a---曲柄臂寬度；
c---曲柄臂形心至曲柄頸心形心的距離。
、、 ---支承頸、曲柄臂、曲柄臂的慣性矩，
=， =,==；
、——支承頸、曲柄頸的直徑；
a、b、c、h的尺寸圖見圖6-3。
圖 6-3（參考圖）
其余尺寸同上。
所以算得：
6.3 滾動軸承的設(shè)計計算
6.3.1 軸承的選擇
在軸上共有2對軸承，動腭上部兩端為雙列球面滾子軸承支承在偏心軸上：偏心軸外側(cè)軸頸裝有支座主軸承，選深溝球軸承。以雙列球面滾子軸承為例，材料選用為了ZcuPb30,結(jié)構(gòu)參見《機(jī)械設(shè)計手冊、單行本、軸承、成大先主編》選為23121，為雙列調(diào)心磙子軸承。
6.3.2 軸承的驗算
1.已知d=105mm的調(diào)心磙子軸承，軸承受徑向載荷=494.22KN，轉(zhuǎn)速n=38r/min,
要求壽命=500h。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計師手冊》P6-200（6-2-1）
C——基本額定動載荷計算值，N;
P——當(dāng)量動載荷，按式（6-2-2）計算，N
——壽命因數(shù)，按表6-2-8選??；
——速度因數(shù)，按表6-2-9選??；
——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時=1.5，力矩載荷較大是=2；
——沖擊載荷因數(shù)，按表6-2-10；
——溫度因數(shù)，按表6-2-11選??；
查表6-2-8至6-2-11得：=1；=0.961；=2； =2； =1.0
==1664KN
KN<480KN 所以該軸承符合
七． 用solidworks
對一個主要零件進(jìn)行有限元分析
7.1 Solidwork軟件介紹
在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，許多產(chǎn)品的外觀和一些零件的形狀是不規(guī)則的，要完成這些不規(guī)則的零件的設(shè)計，單靠簡單的造型特征是難以完成的，還必須依靠一些構(gòu)造特殊特征的功能。對于廣大的設(shè)計師來說，設(shè)計軟件只能提供構(gòu)建復(fù)雜曲面和不規(guī)則實體特征的功能是不夠的，還要求能夠方便快速地使用這些功能。Solidworks就是這樣一個功能強(qiáng)大又方便好用的3D設(shè)計軟件。
7.2 Comosworks功能和特點
COSMOSWorks使用SRAC公司開發(fā)的當(dāng)今世上最快的有限元分析算法——快速有限元算法（FFE），完全集成在Windows環(huán)境并與Solidworks軟件無縫集成。從最近的測試表明，快速有限元算法（FFE）提升了傳統(tǒng)算法50-100倍的解題速度，并降低磁盤存儲空間，只需原來的5%就夠了；更重要的是，它在微機(jī)上就可以解決復(fù)雜的分析問題，節(jié)省使用者在硬件上的投資。
SRAC公司的快速有限元算法（FFE）比較突出的原因如下：
（1）快速有限元算法參考以往的有限元求解算法的經(jīng)驗，以C++語言重新編寫程序，程序代碼中盡量減少循環(huán)語句，并引如當(dāng)今世界范圍內(nèi)軟件程序設(shè)計信技術(shù)的精華。因此極大提高了求解器的速度。
（2）快速有限元算法使用新的技術(shù)開發(fā)、管理其資料庫，使程序在讀、寫、打開、保存資料及文件時，能夠大幅提升速度。
（3）快速有限元算法按獨家數(shù)值分析經(jīng)驗，搜索所有可能的預(yù)設(shè)條件組合來解題，所以在 求解時快速而能收斂。
COSMOSWorks:為設(shè)計工程師在SolidWorks的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù)（FFE），工程師能非常迅速地實現(xiàn)對大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計的分析和驗證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計所需的必要信息。
7.3 對一個主要零件的有限元分析
對偏心軸進(jìn)行有限元分析
7.3.1建模
1.新建文件，啟動Solidworks2007,選擇菜單命令“文件”→“新建”或點擊工具，在打開的“新建Solidwork文件”對話框中，選擇“零件”按鈕，單擊【確定】按鈕。
2.創(chuàng)建軸基礎(chǔ)造型，在FeatureManager設(shè)計樹中選擇“前視”基準(zhǔn)面，點擊“草圖繪制”按鈕，以原點為圓心繪制一個圓，使用智能尺寸為草圖標(biāo)注尺寸，直徑為170mm；選擇拉伸/凸臺按鈕，拉伸該圓，拉伸深度為200mm。如圖7-1
圖7-1
在拉伸后的端面上繪制一個直徑為150mm的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為150mm。如圖7-2
圖7-2
在拉伸后的端面上繪制一個直徑為120mm的圓，選擇智能尺寸，圓心與上一步繪制的圓的圓心距離為13.38mm；拉伸該圓，拉伸深度為80mm。如圖7-3
圖7-3
拉伸后的端面上繪制一個直徑為105mm的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為70mm。如圖7-4
圖7-4
拉伸后的端面上繪制一個直徑為95mm的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為216mm。如圖7-5
圖7-5
拉伸后的端面上繪制一個直徑為88mm的圓，選擇草圖幾何關(guān)系，選擇與上一步繪制的圓同心；拉伸該圓，拉伸深度為184mm。如圖7-6
圖7-6
鏡像上幾步繪制的凸臺，以第一個繪制的圓為對稱面進(jìn)行鏡像如圖7-7
圖7-7
7.3.2 分析類型和選項
1.單擊工具欄中的Cosmosworks,進(jìn)入有限元分析界面，單擊研究按鈕，或選擇命令“COSMOSWorks” →“研究”。
2.在彈出的“研究”對話框中，定義“研究名稱”、“分析類型”和“網(wǎng)格類型”。
3.對定義好“研究名稱”、“分析類型”和“網(wǎng)格類型”的研究專題，單擊“屬性”按鈕，在彈出的對應(yīng)屬性對話框中進(jìn)一步定義它的屬性，。
4.COSMOSWorks的基本模塊，提供8種分析類型。分別是：靜態(tài)、頻率、扭曲、熱力、優(yōu)化、非線性、掉落測試、疲勞等。本次選靜態(tài)分析模塊
5.劃分網(wǎng)格時有限元分析中非常重要的一步，COSMOSWorks提供了3種網(wǎng)格
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