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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
前 言
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。而一般砂石都需要破碎從而達(dá)到生產(chǎn)要求。自第一臺(tái)顎式破碎機(jī)問(wèn)世以來(lái)，至今已有140余年的歷史。在此過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)得到不斷的完善，而顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，石料可供破碎機(jī)械來(lái)進(jìn)行加工，來(lái)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)擺顎式破碎機(jī)，國(guó)產(chǎn)的顎式破碎機(jī)數(shù)量最多的也是復(fù)擺顎式破碎機(jī)。
顎破機(jī)性能特點(diǎn)：顎破機(jī)破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維修簡(jiǎn)便，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低。顎破機(jī)工作原理：工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)顎周期地靠近、離開(kāi)定顎，從而對(duì)物料有擠壓、搓、碾等多重破碎，使物料由大變小，逐漸下落，直至從排料口排出。
破碎機(jī)是將開(kāi)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。鄂式破碎機(jī)是有由美國(guó)人E. W. Blake發(fā)明的。自第一臺(tái)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)。
顎式破碎機(jī)主要由機(jī)座、偏心軸、顎板、連桿、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與閉鎖彈簧等部分組成。其中最重要的是它的兩塊腭板，而且它的破碎作業(yè)是在兩塊腭板之間進(jìn)行的，其中一塊腭板固定在機(jī)架上稱(chēng)為定腭板，另一塊裝在運(yùn)動(dòng)的動(dòng)腭體上，稱(chēng)為動(dòng)鄂板，其表面一般為齒形。當(dāng)動(dòng)鄂板周期性的靠近與遠(yuǎn)離定腭板是，完成破碎與排礦作業(yè)。復(fù)擺鄂式破碎機(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(lái)，復(fù)擺鄂式破碎機(jī)正朝著大型化發(fā)展。所以，一個(gè)合理的傳動(dòng)裝置可以使復(fù)擺鄂式破碎機(jī)運(yùn)行的更加順利，合理有效。動(dòng)鄂的優(yōu)化可使磨損大大的降低，沖擊、噪聲、振動(dòng)都相應(yīng)的減少，也減少工作人員的勞動(dòng)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。
盡管鄂式破碎機(jī)有以上的那么多優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在著一些設(shè)計(jì)不合理的地方需要我們的改進(jìn)和更新，下面介紹它的一些缺點(diǎn)：
首先就是鄂式破碎機(jī)上面的齒板，通過(guò)自己的調(diào)查和查閱資料，在JB / ZQ 1032一87《腭板鑄造技術(shù)條件》規(guī)定齒板壽命只有60h，按10h工作制，每付齒板只能用6天，不到一星期就需更換一次齒板。不僅給維修帶來(lái)很大的不便，而且增加了破碎物料的成本，所以說(shuō)它的齒板更新周期的過(guò)快導(dǎo)致了花費(fèi)再上面的費(fèi)用的過(guò)高。
在一個(gè)就是破碎機(jī)經(jīng)常運(yùn)用于破碎比較大而且破碎的粒度不一樣，因此出口揚(yáng)塵非常嚴(yán)重，從破碎機(jī)出來(lái)的塊狀和粉末狀物料直沖礦石輸送皮帶，部分物料飛濺或滾淌到地面上，地面堆積厚厚一層物料，部分粉狀物料飛揚(yáng)在空中，給生產(chǎn)帶來(lái)了很大的不便。并且太多的粉塵對(duì)那些工作在破碎機(jī)附近的工作人員造成身體上的嚴(yán)重危害，因此要采用相應(yīng)的防塵設(shè)施是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)峻的問(wèn)題等著我們?nèi)ソ鉀Q。
最后就是顎式破碎機(jī)的機(jī)身重量過(guò)大，給破碎機(jī)的移動(dòng)和工作帶來(lái)了很多的不便之處，因此對(duì)其機(jī)架的設(shè)計(jì)也是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。機(jī)架式整個(gè)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，它的重量占整機(jī)重量的很大比例，且其剛度和強(qiáng)度對(duì)整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響，因此既要重量輕又要承受一定的沖擊載荷且制造要簡(jiǎn)單，這對(duì)機(jī)架的設(shè)計(jì)也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
一 選題背景
1 發(fā)展現(xiàn)狀與意義概述
顎式破碎機(jī)于1958年由美國(guó)人埃里．布雷克(El．Blake)取得專(zhuān)利。19世紀(jì)40年代，北美的采金熱潮對(duì)顎式破碎機(jī)發(fā)展有很大的 促進(jìn)作用。19世紀(jì)中葉，多種類(lèi)型的顎式破碎機(jī)研制出來(lái)并獲得了廣泛的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)末 ，全世界已有70多種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機(jī)取得了專(zhuān)利權(quán)。
80年代以來(lái)，我國(guó)顎式破碎機(jī)的研制與改進(jìn)取得了一定成果。如我國(guó)破碎專(zhuān)家王宏勛教授 和 他的學(xué)生丁培洪碩士引用了“動(dòng)態(tài)嚙角”的概念，開(kāi)發(fā)GXPE系列深腔顎式破碎機(jī)，當(dāng)時(shí) 在國(guó)內(nèi)引起一定的轟動(dòng)。該機(jī)與同種規(guī)格破碎機(jī)相比，在相同工況條件下，處理能力可提高20%～25％，齒板壽命可提高1～2倍。該機(jī)采用負(fù)支撐零懸掛，具 有雙曲面腔型。
第二代GXPE250×400負(fù)支撐在第一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改進(jìn)，增大了破碎比，降低了 產(chǎn)品粒度，最大給料粒度為220mm，小時(shí)產(chǎn)量為5～16t，排料口調(diào)整范圍為10～40mm， 給料抗壓強(qiáng)度小于300MPa。
PEY4060液壓保險(xiǎn)顎式破碎機(jī)，以液缸為過(guò)載保護(hù)裝置，正支撐、正懸掛、深破碎腔。該 機(jī)最大給料粒度為340mm，排料調(diào)整在30～100mm之間，生產(chǎn)能力為10～40t／h。
北京礦冶研究總院林運(yùn)亮等 人與上海多靈－沃森機(jī)械設(shè)備有限公司合作開(kāi)發(fā)了PED低矮可拆式顎式破碎機(jī)。該機(jī)是一 種適于井下作業(yè)特殊條件下的新型顎式破碎機(jī)。機(jī)械本身高度低，動(dòng)顎位置低，固定顎位于 動(dòng)顎和偏心軸之間。
多靈－沃森機(jī)械設(shè)備有限公司的戎吉華高級(jí)工程師集多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 設(shè)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)最大的1200×1500復(fù)擺顎式破碎機(jī)。
我國(guó)是一個(gè)礦石資源豐富的國(guó)家之一，我國(guó)碎石生產(chǎn)企業(yè)分布廣泛，幾乎在全國(guó)的各個(gè)地方都有，現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員部 分對(duì)安全知識(shí)及能力相對(duì)缺乏，沒(méi)有相應(yīng)的破碎技術(shù)資料，存在不同程度的掏采破碎作業(yè);甚至有的地方使用最傳統(tǒng)的破碎方法，那就是爆破，其爆破器材的管理相 當(dāng)不規(guī)范，而且嚴(yán)重的影響了環(huán)境的發(fā)展，極易引起泥石流等事故。所以礦石的破碎應(yīng)該采用科學(xué)合理的方法，不僅可以降低投資的成本，提高安全度，而且也能夠 推動(dòng)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
眾所周知，礦石業(yè)是我國(guó)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，具有舉足輕重的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革和 對(duì)外開(kāi)放的深化，突飛猛進(jìn)的經(jīng)濟(jì)促進(jìn)了礦石業(yè)的迅速發(fā)展，尤其是中小型采石業(yè)對(duì)礦石的破碎，更以前所未有的速度蓬勃發(fā)展，為交通業(yè)、建筑業(yè)、旅游業(yè)的發(fā) 展，安排農(nóng)村剩余勞動(dòng)力就業(yè)、促進(jìn)和保持穩(wěn)定做出了巨大的貢獻(xiàn)。
2 顎式破碎機(jī)的特點(diǎn)
復(fù)擺顎式破碎機(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(dòng)件。顎式破碎機(jī)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、維修方便在物料粉碎行業(yè)廣泛應(yīng)用。
復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的動(dòng)鄂，是直接懸掛在偏心軸上的，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，沒(méi)有單獨(dú)的連桿。由于動(dòng)鄂是由偏心軸的偏心直接帶動(dòng)，所以活動(dòng)鄂板可同時(shí)做垂直和水平的復(fù)雜擺動(dòng)，鄂板上各點(diǎn)的擺動(dòng)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(dòng)鄂的水平行程則由下往上越來(lái)越大的變化著，因此對(duì)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(shí)針?lè)较颍瑒?dòng)鄂上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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。
復(fù)擺鄂式破碎機(jī)和簡(jiǎn)擺鄂式破碎機(jī)相比較，復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的機(jī)器重量較輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（少了一件連桿、一塊肘板、一根心軸和一對(duì)軸承），生產(chǎn)效率較高（比同規(guī)格的簡(jiǎn)擺鄂式破碎機(jī)生產(chǎn)效率高20%—30%）等優(yōu)點(diǎn)。但復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的鄂板垂直行程大，石料對(duì)鄂板的磨削作用嚴(yán)重，磨削較快，且能量消耗也大，工作時(shí)易產(chǎn)生較多的粉塵。
在工程上應(yīng)用較為廣泛的是復(fù)擺鄂式破碎機(jī)。國(guó)產(chǎn)的鄂式破碎機(jī)數(shù)量最多的也是復(fù)擺鄂式破碎機(jī)。復(fù)擺鄂式破碎機(jī)主要由機(jī)架、鄂板、側(cè)護(hù)板、主軸、飛輪、肘板和調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。機(jī)架即機(jī)座，實(shí)際上是個(gè)上下開(kāi)口的四方斗，主要用作支承偏心軸和承受破碎物料的反作用力，因此要求具有足夠強(qiáng)度，一般采用鑄鋼整體鑄造，規(guī)格小的可用優(yōu)質(zhì)鑄鐵代替。大型破碎機(jī)的機(jī)架由分段鑄成后再用螺栓裝配在一起，鑄造工藝較為復(fù)雜。自制的小型鄂式破碎機(jī)可用40～50毫米厚的鋼板焊成，但其鋼度不如鑄鋼好。
鄂板包括活動(dòng)鄂板和固定鄂板，各與鄂床組成活動(dòng)鄂和固定鄂。鄂板用楔形鐵塊和螺栓固定在鄂床表面，保護(hù)鄂床不受磨損。固定鄂的鄂床就是機(jī)架，活動(dòng)鄂的鄂床懸掛在偏心軸上，由于它直接承受對(duì)石料的擠壓作用力，所以必需有足夠的強(qiáng)度和剛度活動(dòng)鄂床一般用鑄鐵或鑄鋼制造。鄂板直接和石塊接觸，除承受擠壓和沖擊力外，尚與石塊強(qiáng)烈摩擦，因此要求用高強(qiáng)度且耐磨的材料制造。常用的是鑄錳鋼鄂板，其鑄鋼含錳量為12～14%左右。若條件受限制時(shí)，可用白口鑄鐵代替，但容易磨損和折斷，使用壽命不長(zhǎng)。為了有效地破碎石料，鄂板表面常鑄成波浪形和牙形，其齒峰角度一般為90°～110°，齒高和齒距視出料粒度和產(chǎn)量要求而定。齒形高齒距小，則出料粒度小，產(chǎn)量低，動(dòng)力消耗大。一般齒高和齒距之比為1/2～1/3之間。由于復(fù)擺式的特點(diǎn)造成鄂板底部比上部磨損快，所以鄂板往往做成上下對(duì)稱(chēng)形狀，以便磨損后能倒置安裝，延長(zhǎng)使用壽命。
鄂式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，破碎比較大（一般為6～8），外形尺寸較小，零件檢查和更換較容易，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，不用較高技術(shù)水平的工人就能夠操作，應(yīng)用范圍廣，與其他類(lèi)型破碎機(jī)比較，不容易堵塞。因此工程中普遍采用它來(lái)破碎各種硬度92500公斤/厘米以下）的石料，常作粗碎和中碎設(shè)備。一般用于破碎極限抗壓強(qiáng)度不才200
要很大的擺動(dòng)體，增加非生產(chǎn)能量的消耗，破碎可塑性和潮濕的物料時(shí)，容易堵塞出料口。由于工作時(shí)產(chǎn)生很大的慣性力，機(jī)體擺動(dòng)大，工作不平穩(wěn)，沖擊，振動(dòng)及噪音較大。因此須安裝在比機(jī)器自重大五倍以上的混凝圖基礎(chǔ)上，并須采取隔振措施。大型破碎機(jī)還應(yīng)安裝在埋設(shè)于基礎(chǔ)上的剛梁上。
鄂式破碎機(jī)的最大裝料塊度應(yīng)比裝料口寬度小15～20%，即給料的最大石塊不應(yīng)超過(guò)裝料口的0.85倍。當(dāng)用鄂式破碎機(jī)破碎堅(jiān)硬而光滑的大礫石時(shí)，礫石容易從裝料口反跳出來(lái)，故破碎天然礫石的生產(chǎn)率不及破碎來(lái)才塊石的生產(chǎn)率高。
使用鄂式破碎機(jī)時(shí)，必須注意由于機(jī)器是在工作條件惡劣情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的，除了必須嚴(yán)守操作規(guī)程和維修保養(yǎng)制度外，還必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)被磨損的零部件，這是提高機(jī)器作業(yè)的重要措施。
3顎式破碎機(jī)的分類(lèi)
顎式破碎機(jī)經(jīng)100多年的實(shí)踐和不斷改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)已日臻完善。我國(guó)自50年代仿制顎式破碎機(jī)以來(lái)，結(jié)構(gòu)近50年的摸索和研究，設(shè)計(jì)資料更加完善，設(shè)計(jì)方法更加先進(jìn)，結(jié)構(gòu)更加合理，產(chǎn)品性內(nèi)更加優(yōu)良。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造容易、維修方便等其他破碎機(jī)無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)，至今仍廣泛應(yīng)用于工業(yè)各部門(mén)，而且我國(guó)生產(chǎn)的破碎機(jī)還遠(yuǎn)銷(xiāo)世界各地。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前每年生產(chǎn)各型號(hào)顎式破碎機(jī)約萬(wàn)臺(tái)。
顎式破碎機(jī)的破碎工作是在兩塊顎板 間進(jìn)行的，其中一塊顎板固定在機(jī)架上稱(chēng)為定顎板，另一塊裝在運(yùn)動(dòng)的動(dòng)顎體上稱(chēng)為動(dòng)顎板，其表面一般為齒形。當(dāng)動(dòng)顎板周期性地靠近與遠(yuǎn)離動(dòng)顎板時(shí)，完成破碎與排礦專(zhuān)業(yè)作業(yè)。由動(dòng)顎、定顎以及機(jī)架側(cè)壁的護(hù)板構(gòu)成破碎空間，因此鄂式破碎機(jī)的進(jìn)料口與排料口均為長(zhǎng)方形。哦時(shí)間的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度B和長(zhǎng)度L表示。例如進(jìn)料口寬度為900mm，長(zhǎng)度為1200mm的破碎機(jī)表示為9001200鄂式破碎機(jī)。我國(guó)制定的復(fù)擺動(dòng)顎式破碎機(jī)標(biāo)準(zhǔn)審批稿中，用漢語(yǔ)拼音字頭P(破）、E( 顎）及BL（單位為mm）來(lái)表示其規(guī)格，即PE-BL。前蘇聯(lián)國(guó)標(biāo)中的B、L單位為dm。如進(jìn)口料為900mm1200mm的復(fù)擺顎式破碎機(jī)，我國(guó)規(guī)格記為PE-9001200，而前蘇聯(lián)規(guī)格則與我國(guó)不同。
顎式破碎機(jī)按運(yùn)動(dòng)形式分為兩種基本類(lèi)型--簡(jiǎn)擺顎式破碎機(jī)和復(fù)擺顎式破碎機(jī)。
簡(jiǎn)擺顎式破碎機(jī)是英文動(dòng)顎繞機(jī)架上的固定支座作簡(jiǎn)單的圓弧擺動(dòng)而得名。復(fù)擺顎式 破碎機(jī)是因?yàn)槠鋭?dòng)顎在其他機(jī)件帶動(dòng)下作復(fù)雜的一般平面運(yùn)動(dòng)而得名，因此動(dòng)顎上點(diǎn)的軌跡一般為封閉曲線。簡(jiǎn)擺大都制成大型和中型的，其破碎比i=3～6。復(fù)擺一般制成中型和小型的，其破碎比可達(dá)i=4～10。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和要求，復(fù)擺顎式破碎機(jī)已向大型化發(fā)展，并有逐步代替簡(jiǎn)擺顎式破碎機(jī)的趨勢(shì)。
按規(guī)格大小可把顎式破碎機(jī)分為大型、中型和小型三類(lèi)。進(jìn)料口寬度大于600mm者稱(chēng)為大型；進(jìn)料口寬度為300～600mm者稱(chēng)為中型；小于300mm者為小型。
第一章 物料破碎及其意義
1．1 物料破碎及其意義
從礦山開(kāi)采出來(lái)的礦石稱(chēng)為百年原礦。原礦是由礦物與脈石組成的，露天礦井開(kāi)采出來(lái)的原礦其最大粒度一般在200～1300mm之間，地下礦開(kāi)采出來(lái)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(guò)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(guò)磨碎作業(yè)完成的。
1．1．1 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?cè)诮ㄖ?、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(mén)中，都是由破碎工藝提供原料，再通過(guò)磨碎使產(chǎn)品達(dá)到要求的粒度和粉末狀態(tài)。
1．2 破碎物料的性能及破碎比
1．2．1 粒度及其表示方法
礦塊的大小稱(chēng)為粒度，由于礦塊形狀一般是不規(guī)則的，需要用幾個(gè)尺寸計(jì)算
出的尺寸參數(shù)來(lái)表示礦塊的大小。
（1）平均直徑d
礦塊的平均直徑用單個(gè)礦塊的長(zhǎng)、寬、厚平均值表示。
d=
式中 L---礦塊的長(zhǎng)度（mm）
b---礦塊的寬度（mm）
h---礦塊的厚度（mm）
式用長(zhǎng)、寬的平均值表示：
d=
平均直徑一般是用來(lái)計(jì)算給礦和排礦單個(gè)礦塊的尺寸以確定破碎比。
（2）等值直徑
礦塊的粒度很小時(shí)可用等值直徑來(lái)表示。等值直徑是將細(xì)料物料顆粒作為球體來(lái)計(jì)算的。
==1.24
式中 m---礦料質(zhì)量（kg）
----礦物密度kg/
V---- 礦料的體積（）；
（3）粒級(jí)平均直徑d
對(duì)于由不同粒度混合組成的礦粒群，通過(guò)用篩分方法來(lái)確定礦粒群的平均直徑，例如上層篩孔尺寸為，下層篩孔尺寸為，通過(guò)上層而留在下層篩上的物料，其粒度既不能用也不能用表示。當(dāng)粒級(jí)的粒度范圍很窄，上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過(guò)=1.414時(shí)，可用粒度平均直徑表示，即
d=(d1+d2)/2
否則用~表示粒級(jí)。
1.2.2 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(huì)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(gè)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2-1a）。
（2）劈裂
用一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，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2-1b）。
（3）折斷
用兩個(gè)帶有多個(gè)尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，礦石就像受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn)梁。當(dāng)?shù)V石內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到彎曲強(qiáng)度限時(shí)礦石被折斷 （圖2-1c）。
（4）磨碎
礦石與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間受一定壓力和剪切力時(shí)，礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度時(shí)，礦石即被粉碎（圖 2-1d）
（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2-1d）。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。
(a)壓碎 (b)劈裂 (c) 折斷 (d) 磨碎 (e) 沖擊破碎
圖 1-1 礦石的破碎和破碎方法
實(shí)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(cuò)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(duì)運(yùn)動(dòng)位移加大而加強(qiáng)磨碎作業(yè)時(shí)，由于磨碎的效率低、能量消耗大、機(jī)件磨損嚴(yán)重，將會(huì)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(lái)選擇的，礦石分堅(jiān)硬礦石、中等堅(jiān)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(duì)堅(jiān)硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對(duì)粘性礦石采用壓碎和磨碎方法為宜；對(duì)脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。簡(jiǎn)擺顎式破碎機(jī)可用于破碎各種性能的礦石，對(duì)于堅(jiān)硬礦石有更高的效果。
第二章 基本結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1 基本結(jié)構(gòu)
顎式破碎機(jī)的主體機(jī)構(gòu)由機(jī)架、偏心軸、動(dòng)顎板、定顎板、肘板共四個(gè)機(jī)構(gòu)組成（如3-1所示）。另有其他輔助零件，如固定齒板、襯板、擋罩、墊片、滑塊、推力板、止動(dòng)螺釘、鎖緊裝置。
圖2-1 復(fù)擺顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意
2.2 工作原理
帶輪與偏心軸固聯(lián)成一整體，他是運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力輸入構(gòu)件，即原動(dòng)件，其余構(gòu)件都是從動(dòng)件。如圖3-2所示當(dāng)帶輪和偏心軸2繞軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使輸出構(gòu)件動(dòng)顎3做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而將礦石壓碎。
圖2-2 復(fù)擺顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
顎式破碎機(jī)由動(dòng)顎板、定顎板、偏心軸及推力板組成。動(dòng)顎板上部與偏心軸相連,下部由推力板支撐。偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),動(dòng)顎板不僅對(duì)定顎板作往復(fù)擺動(dòng),同時(shí)還沿定顎板有很大幅度的上下運(yùn)動(dòng)。動(dòng)顎板上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示。動(dòng)顎板上部的運(yùn)動(dòng)軌跡接近圓形,越向下水平運(yùn)動(dòng)幅度越小,運(yùn)動(dòng)軌跡也越呈橢圓形。
第三章 主要參數(shù)的設(shè)定及內(nèi)容
3.1已知條件
1. 電動(dòng)機(jī)功率：15KW
額定轉(zhuǎn)速：1500r/min；
2. 最大進(jìn)料粒度：125mm；
3. 排料口調(diào)整范圍：10～40mm；
4. 處理能力：5～16t/h；
5. 制造條件：一般機(jī)械制造條件，中小型工廠生產(chǎn)；
6. 批量條件：小批量；
7. 對(duì)堅(jiān)硬或中硬礦石進(jìn)行中碎或細(xì)碎
8. 被破碎礦石的物理機(jī)械性能；
抗壓強(qiáng)度極限
彈性模量 E=51500～79000Mpa
普氏硬度系數(shù) 12～18
3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容
1. 設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與決策；
2. 顎式破碎機(jī)整體設(shè)計(jì)，成套圖紙與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
3.3設(shè)計(jì)要求
一、工作實(shí)效性
1.能較好地破碎各種礦物與巖石，并達(dá)到所要求的粒度；
2.錯(cuò)誤操作有保險(xiǎn)裝置。
二、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性
1.機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)、支承零件有足夠的剛度、無(wú)明顯振動(dòng)；
2.主要零件不易損壞。
三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性
1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減輕自重，減少制造成本，系列化；
2.采用較高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)、減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。
四、結(jié)構(gòu)工藝性
1.有皮帶張緊裝置；
2.結(jié)構(gòu)易于折裝、運(yùn)貨。
3.盡量減少各種振動(dòng)沖擊。
五、設(shè)計(jì)規(guī)范性
1.符合破碎機(jī)規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
2.零部件標(biāo)準(zhǔn)化率不低于60%；
3.技術(shù)參數(shù)符合優(yōu)先數(shù)系。
六、環(huán)境無(wú)害性
1.盡量減少粉塵飛揚(yáng)、周?chē)蹓m量低于限定值；
2.機(jī)架噪聲低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平。
第四章 參數(shù)的選擇和計(jì)算
4.1 顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)轉(zhuǎn)
電動(dòng)機(jī)通過(guò)小帶輪及三角帶，將運(yùn)動(dòng)傳給大帶輪，從而帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)顎上部?jī)?nèi)孔兩端的雙列向心球面滾子軸承支撐在偏心軸上，偏心軸外側(cè)軸頸支座主軸承，主軸承外圈與機(jī)架上的鏜孔相配合，并用螺栓固定在機(jī)架上，在偏心軸兩外部分分別裝有大帶輪和飛輪，以調(diào)整破碎機(jī)工作時(shí)主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。動(dòng)顎的下部由推力板支撐，推力板的另一端支撐在與機(jī)架的后壁相連的楔鐵調(diào)整機(jī)構(gòu)上，可在由機(jī)架側(cè)壁上兩凸臺(tái)構(gòu)成的滑道中滑動(dòng)。當(dāng)需要調(diào)整排料口尺寸時(shí)，只要調(diào)整在楔鐵上的螺栓，使楔鐵上下滑動(dòng)，帶輪調(diào)整座在滑道中前后移動(dòng)即可完成，有的機(jī)構(gòu)上采用組合調(diào)整片來(lái)調(diào)整。
4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算
為了保證顎式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確的確定它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，并以此作為計(jì)算零件強(qiáng)度的基礎(chǔ)。
4.2.1 給礦口與排礦口的尺寸
我國(guó)生產(chǎn)的顎式破碎機(jī)，給礦口的長(zhǎng)度約為寬度的1.25～1.6倍，對(duì)于中小型破碎機(jī)則取L=（1.5～1.6）B，而在小型破碎機(jī)中，為了獲得較高的生產(chǎn)率，L∕B值可以選大一些。本次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中L∕B=5，由此可知所設(shè)計(jì)的破碎機(jī)為小型號(hào)的復(fù)擺式顎式破碎機(jī)。
對(duì)于復(fù)擺式顎式破碎機(jī)，排礦口的最小寬度e：
取
4.2.2 鉗角
破碎機(jī)的動(dòng)顎與固定顎之間的夾角稱(chēng)之為鉗角。當(dāng)物料破碎時(shí)，必須使物料塊既不向上滑動(dòng)，也不會(huì)從給礦口中跳出來(lái)。為此，鉗角應(yīng)該保證物料塊與顎板工作表間產(chǎn)生足夠的摩擦力以阻止物料被擠出去。為了確定角，應(yīng)當(dāng)分析當(dāng)物料被顎板擠壓時(shí)作用在石塊上的力的情況。
假設(shè)物料的形狀為球形，當(dāng)顎板壓緊物料時(shí)，作用在物塊上的力如圖3－1所示。和為顎板作用在物塊上的壓碎力，其方向垂直于顎板表面。由于壓碎力所引起的摩擦力和是平行于顎板表面的，是顎板與物料之間的摩擦系數(shù)，破碎物料時(shí)的平衡條件為：
水平分力的總和等于零：
聯(lián)解以上兩式可得：
圖4－1 物料塊受力分析
令表示摩擦角，則
故 ，
即
由上式可知，為了使顎式破碎機(jī)正常的進(jìn)行破碎工作，鉗角應(yīng)初選為。該小于摩擦角的2倍。不然礦石就會(huì)向上跳出，而不被壓碎。
一般情況下，顎板與物料見(jiàn)的摩擦系數(shù)（或）因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，顎式破碎機(jī)的鉗角多取為范圍內(nèi)，鉗角不應(yīng)大于。簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)不應(yīng)大于，對(duì)于復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)，本次設(shè)計(jì)中取=。
4.2.3破碎腔的高度
在鉗角一定的情況破碎腔的高度由所需要的破碎比確定。通常，破碎腔的高度：。為了獲得較高的生產(chǎn)率，將H取的大些。取。
4.2.4 動(dòng)顎擺動(dòng)行程和偏心距
動(dòng)顎擺動(dòng)行程s是破碎機(jī)最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在理論上，動(dòng)顎擺動(dòng)行程應(yīng)按物料達(dá)到破壞時(shí)所需之壓縮量來(lái)確定。然而由于破碎板的變形，及其與機(jī)架間存在的間隙等因素的影響，實(shí)際選取的動(dòng)顎擺動(dòng)行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論上求出的數(shù)值。
由于物料在破碎腔由上向下逐漸變小，所以只要?jiǎng)宇€上部擺動(dòng)行程能夠滿足破碎物料需要的壓縮量就可以。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，破碎腔的上部擺動(dòng)行程，應(yīng)大于。
對(duì)于復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎擺動(dòng)行程受到排礦口寬度的限制。因?yàn)閯?dòng)顎下部的行程增加大于排礦口最小寬度的0.3～0.4倍，將引起物料在破碎腔下部的過(guò)壓現(xiàn)象。容易造成排礦口的堵塞，使負(fù)荷急劇增大，所以動(dòng)顎下部的動(dòng)顎擺動(dòng)行程不得大于排礦口寬度的0.3～0.4倍。
實(shí)際上，動(dòng)顎擺動(dòng)行程是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定的。通常對(duì)于大型顎式破碎機(jī)：s=25～45mm；中小型破碎機(jī)：s=12～20mm。
動(dòng)顎的動(dòng)行程確定好以后，偏心軸的偏心距r可以根據(jù)初步擬定的機(jī)構(gòu)尺寸利用畫(huà)機(jī)構(gòu)圖的方法來(lái)確定。
通常，對(duì)于復(fù)雜擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)：；對(duì)于簡(jiǎn)單式顎式破碎機(jī)：。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)，破碎機(jī)上部擺動(dòng)行程應(yīng)大于。
破碎機(jī)下部擺動(dòng)行程小于（0.3～0.4）B
(0.3～0.4)B =45～60
實(shí)際上對(duì)于中小型破碎機(jī)：s=12～20mm，取
對(duì)于復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)：
（2～2.2）r
取
4.3主要參數(shù)的計(jì)算
4.3.1 動(dòng)顎的擺動(dòng)次數(shù)（偏心軸的轉(zhuǎn)速）
選擇動(dòng)顎的擺動(dòng)次數(shù)時(shí)，不僅要使機(jī)器的生產(chǎn)率高，而且還要使機(jī)器的功率消耗少。但是，目前用理論方法確定動(dòng)顎的擺動(dòng)次數(shù)時(shí)，只考慮了生產(chǎn)率高這個(gè)因素，而對(duì)其它因素忽略不計(jì)。
為了求得偏心軸的轉(zhuǎn)數(shù)，可作如下假說(shuō)：1）由于顎身較長(zhǎng)擺動(dòng)幅度不大，故假定動(dòng)顎為平移運(yùn)動(dòng)，嚙角不變；2）不考慮礦石與肘板間的摩擦力對(duì)排礦的影響，動(dòng)顎離開(kāi)固定顎時(shí)，破碎產(chǎn)品成梯形斷面的棱柱體依靠自重自由下落。
為了不妨礙物料排出，物料棱柱體落下時(shí)必須滿足的條件，即活動(dòng)顎板在離開(kāi)的時(shí)間t內(nèi)，破碎物料必須落下的高度應(yīng)為h；當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，活動(dòng)顎擺動(dòng)兩次。如圖3-2所示，b為公稱(chēng)排料口，為動(dòng)胯下端點(diǎn)水平行程．為排料口的平均嚙角。為腔內(nèi)物料的壓縮破碎棱柱體，為排料棱柱體，破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速n是根據(jù)征一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的排料時(shí)間內(nèi)．壓縮破碎棱柱體的上層面按自由落體下落至破碎腔外的高度h算確定的。
當(dāng)排料過(guò)程對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不小于180°時(shí)，此時(shí)經(jīng)試驗(yàn)認(rèn)為排料時(shí)間按主軸半徑計(jì)算比較符合實(shí)際情況。設(shè)n為動(dòng)顎每分鐘擺動(dòng)的次數(shù)，則動(dòng)顎一次單項(xiàng)擺動(dòng)的時(shí)間為：
圖 4-2料后處排料示意圖
t=×=
式中:t—?jiǎng)宇€一次單項(xiàng)擺動(dòng)的時(shí)間，s；
n—?jiǎng)宇€每分鐘擺動(dòng)的次數(shù)，r/min；
棱柱體在其自重的作用下自由的通過(guò)排礦口的時(shí)間：
由于 h=,則=
令=t，則可求得理論上的生產(chǎn)能力最高的動(dòng)顎擺動(dòng)次數(shù)為：
=
式中：h—破碎物料落下的高度
G—重力加速度，g=980 。
h=
式中： s—?jiǎng)宇€下端的水平行程，cm 。
a—排料層平均嚙角(度)取最優(yōu)值a=20°。
由以上幾式聯(lián)立并簡(jiǎn)化可知：
取n=340
4.3.2 生產(chǎn)能力
顎式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是指機(jī)器單位時(shí)間內(nèi)所能處理的物料的數(shù)量，也稱(chēng)為產(chǎn)量或生產(chǎn)率。顎式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是以動(dòng)顎擺動(dòng)一次，從破碎腔中排出一個(gè)松散的棱柱體的物料為計(jì)算依據(jù)。
圖4-3
根據(jù)圖3-1，動(dòng)顎擺動(dòng)一次，排出的棱柱體斷面積為：
棱柱體長(zhǎng)度即為破碎腔的長(zhǎng)度L,故棱柱體體積為：
若動(dòng)顎每分鐘擺動(dòng)n次，則破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為：
（3—1）
式中 ---生產(chǎn)能力（t/h）；
---主軸轉(zhuǎn)速() ；
---破碎腔長(zhǎng)度() ；
e---公稱(chēng)排料口尺寸() ；
s--動(dòng)顎下端點(diǎn)水平行程() ；
u ---松散系數(shù)，取0.25～0.6，對(duì)于中、小型機(jī)一般取較高值u=0.5～0.6；
p---破碎物料的密度(),根據(jù)破碎礦石的密度，一般取p=1.6 。
按式（3—1） 取u=0.5,又L=750mm，n=340r/min
=12.7t/h
4.3.3 破碎力
破碎力在腔內(nèi)的分布情況及其合力作用點(diǎn)位置、大小，是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。由于破碎力分布以及合力大小、作用點(diǎn)位置具有隨機(jī)性，用理論分析的方法將會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，通過(guò)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，再經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，建立實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算式是一種較好的方法，能夠近似反映出破碎力的變化規(guī)律并有較大的計(jì)算準(zhǔn)確度。
滿載破碎時(shí)破碎力的最大峰值稱(chēng)為最大破碎力：
（3-2）
式中 ---最大破碎力（）；
---抗壓強(qiáng)度（）；
---有效破碎系數(shù)，對(duì)中小型機(jī)一般取，
當(dāng)時(shí)，取，一般嚙角減小時(shí)取最小值。
按式（3-2），取k=0.4，B=150mpa=15000 N/cm2,則
=504
當(dāng)計(jì)算破碎力零件強(qiáng)度時(shí)，考慮沖擊載荷的影響，應(yīng)將增大50%，故破碎機(jī)的計(jì)算破碎力為：
4.4 各個(gè)部件的受力分析
計(jì)算顎式破碎機(jī)的各個(gè)零件以前，必須先求得作用在各個(gè)部件的外力。計(jì)算破碎力是確定這些外力的原始數(shù)據(jù)。根據(jù)力作用分析法或圖解法即可求得各個(gè)部件上的計(jì)算載荷。
圖4-1 復(fù)擺顎式破碎機(jī)各部件受力圖解
（4—1）
（4—2）
（4—3）
式中： ---作用在動(dòng)顎軸承上的外力
---作用在推力板上的外力
---作用在連桿上的外力
a---動(dòng)顎懸掛軸到破碎力作用點(diǎn)的距離
b---動(dòng)顎懸掛點(diǎn)到推力板支撐點(diǎn)間的距離
---當(dāng)兩顎板出與壓緊礦石狀態(tài)時(shí)，推力板與連桿 間的夾角，取=50°
顎式破碎機(jī)在工作過(guò)程中，破碎機(jī)的工作規(guī)律是比較復(fù)雜的。但一般是動(dòng)顎零件開(kāi)始向下逐漸增大，到動(dòng)顎懸掛中心以下占動(dòng)顎全長(zhǎng)的3/4處（簡(jiǎn)擺）、2/3（復(fù)擺）為最大，再向下又逐漸減到末端為零。
所以，
而b=(0.7～0.75)L,取b=548mm?？傻茫?
第五章 主要零部件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算與選擇
5.1 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與選擇
5.1.1功率
在顎式破碎機(jī)的破碎過(guò)程中，其功率消耗與轉(zhuǎn)數(shù)、規(guī)格尺寸、排礦口寬度、鉗角大小以及被破碎礦石的力學(xué)性能和力度特性有關(guān)。破碎機(jī)轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械尺寸越大，功率消耗越大；破碎比越大，功率消耗也越大。但是，對(duì)功率消耗影響最大的還是礦石的力學(xué)性能。
目前，在理論上計(jì)算顎式破碎機(jī)的電機(jī)功率一般已體機(jī)假說(shuō)為基礎(chǔ)。
當(dāng)給礦口寬度為B、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、排礦口最小寬度為e，則根據(jù)
圖4－1可求得動(dòng)顎每次工作行程內(nèi)破碎物料的體積：
式中，
V —— 動(dòng)顎在每次工作行程內(nèi)破碎物料的的體積，；
C —— 充滿系數(shù)，破碎礦石不是充滿破碎腔，而是有一定的空隙；
K —— 粒度特性系數(shù)。
圖5－1 確定顎式破碎機(jī)的功率圖
若原礦未經(jīng)預(yù)先篩分，則其中小于排礦口寬度的礦粒就直接通過(guò)破碎腔。為此，考慮粒度特性系數(shù)。當(dāng)破碎前將原礦中小于排礦口寬度的細(xì)粒物料篩出時(shí)，可取K=1。
1)如果原礦的粒度特性曲線為直線可取:
，
是原礦中的最大礦塊，則。
2）假如原礦的粒度特性曲線為凹形
可?。海碖=0.4～0.5。
當(dāng)K=0.7～1之間時(shí)，C=0.2～0.3；且K與C的乘積一般為0.2～0.25．取C=0.24。
根據(jù)式和式
則可求得顎式破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式：
式中，N —— 電動(dòng)機(jī)的功率，KW；
——物料抗壓強(qiáng)度，Mpa；
E —— 物料彈性模數(shù)，Mpa；
—— 破碎機(jī)的傳動(dòng)系數(shù)，=0.80取C=0.25~0.85。
從上式可以看出，破碎機(jī)的功率消耗與轉(zhuǎn)速、規(guī)格尺寸、鉗角、被破碎物料的物理機(jī)械性能和粒度的特性有關(guān)。實(shí)際上，顎式破碎機(jī)的破碎過(guò)程是非常復(fù)雜的，有些因素尚未完全反映出來(lái)，有的因素（如礦石的和E）也是很難準(zhǔn)確的選取。所以，上式只能初步計(jì)算破碎機(jī)的功率使用，以便進(jìn)一不用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)修正。
對(duì)顎式破碎機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率也可以采用下列公式計(jì)算。
對(duì)于復(fù)擺式破碎機(jī)：
N=18LHnr
式中， L —— 顎口長(zhǎng)度，m；
H——固定顎板的計(jì)算高度，即顎膛高度，m；
s—— 動(dòng)顎板行程，m；
r—— 偏心軸的偏心距，m；
n——偏心軸轉(zhuǎn)速，r/min。
5.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
參考設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)的功率為15KW，電動(dòng)機(jī)能夠滿足計(jì)算要求。正常V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=2～4。所以，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。（一般異步電動(dòng)機(jī)）同步轉(zhuǎn)速在600～1400r/min之間，優(yōu)先選用的同步轉(zhuǎn)速為970r/min。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》查得電動(dòng)機(jī)的型號(hào)：Y180L－6
電機(jī)型號(hào)其主要參數(shù)如下：
表5.1 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)表
功率
轉(zhuǎn)速
效率
功率因數(shù)
15KW
970r/min
89.5%
0.81
電動(dòng)機(jī)伸出軸直徑（D）
電動(dòng)機(jī)伸出軸長(zhǎng)度（L）
48mm
110mm
5.2 皮帶及帶輪的設(shè)計(jì)
5.2.1.計(jì)算功率
用窄V帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180L－6型；功率P=15KW，此部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)速n=970r/min；傳動(dòng)比i=2.85；每天工作12h。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》由表8－7查得：=1.4；
=P=1.4×15=21KW。
式中，
——計(jì)算功率，KW；
——工作情況系數(shù)；
P—— 所需傳遞的額定功率。
§4.2.2.選用窄V帶帶型
根據(jù)、n由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8－11確定選用C型。
§4.2.3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－6和表8－8取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑。所以，從動(dòng)輪直徑：
圓整之后取=600mm
驗(yàn)算帶輪速度：
。
帶速一般在，最高不超過(guò)30m/s。
所以，帶的速度合適。
§4.2.4.確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
據(jù)
初步確定中心距
計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－2，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
§4.2.5.計(jì)算中心距a及變動(dòng)范圍
傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為
經(jīng)計(jì)算得中心距變化范圍
§4.2.6.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
因此主動(dòng)輪上的包角合適。
§4.2.6.計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z
式中，——單根V帶的基本額定功率；
——單根普通V帶額定功率的增量；
——包角修正系數(shù)；
——長(zhǎng)度系數(shù)。
由n=970r/min，，i=2.85，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－4a和8－4b得：，；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－5得：；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－2得：。
取Z=4根。
§4.2.7.計(jì)算預(yù)緊力
式中，q——傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8－3得q=0.30kg/m
故：
應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。
§4.2.8.計(jì)算作用在軸上的壓軸力
V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)歸納于下表2
名稱(chēng)
結(jié)果
名稱(chēng)
結(jié)果
名稱(chēng)
結(jié)果
帶型
C
傳動(dòng)比
i=2.85
根數(shù)
4
小帶輪基準(zhǔn)徑
d=200mm
基準(zhǔn)長(zhǎng)度
L=3550mm
預(yù)緊力
=445.4N
大帶輪基準(zhǔn)徑
d=600mm
中心距
a=1528.5mm
壓軸力
=3532.95N
5.2.2帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
基準(zhǔn)寬度：19.0mm；準(zhǔn)線上槽深：4.80mm；準(zhǔn)線下槽深：14.3mm；間距：mm；一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離：mm ；小輪緣厚：18mm；輪寬： B=（Z-1）e+2f=3×26+2×18=114mm；
徑： ；槽角： 。
圖5－2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.3偏心軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.3.1 偏心軸主要尺寸的確定
① 各軸段直徑確定
根據(jù)工作條件，初選偏心軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理。參數(shù)：許用扭應(yīng)力，A=126－103。
初步計(jì)算直徑（與大帶輪配合處）：軸功率：
式中， —— 電動(dòng)機(jī)的功率，KW；
—— 皮帶傳遞的功率，KW。
軸轉(zhuǎn)速n=340r/min
因?yàn)檩S上有鍵槽，軸徑應(yīng)增加3～7%。
因破碎機(jī)工作時(shí)的沖擊載荷很大，又有強(qiáng)烈的振動(dòng)，故取直徑d1=80mm此偏心軸選用一般階梯長(zhǎng)軸。
d2:密封處軸段，根據(jù)大帶輪的定位要求，d2=100mm。
d3: 滾動(dòng)軸承處軸段，選擇深溝球軸承6324，d3=120mm。
d4：選擇調(diào)心滾子軸承22228，d4=140mm。
d5：根據(jù)軸承定位要求，確定d5=160mm。
其中，d4和d5段屬于偏心部分，偏心距r=7mm。整個(gè)偏心軸是完全對(duì)稱(chēng)的。
② 各軸段長(zhǎng)度的確定
： 由大帶輪輪轂寬度確定，L1=135mm，
L2: 由軸承端蓋和安裝間隙要求確定，L2=60mm。
L3：由球軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，L3=100mm。
L4：由滾動(dòng)軸承、動(dòng)顎結(jié)構(gòu)確定，L4=120mm。
L5：由軸承寬度和進(jìn)料口尺寸確定，L5=255mm
圖5－3 初定軸的直徑和跨度
5.3.2偏心軸的校核
在破碎工作時(shí)，破碎力通過(guò)動(dòng)顎軸承傳到偏心軸上，由于該破碎力很大，軸上其它零件傳遞的載荷相對(duì)來(lái)說(shuō)就顯得微不足道了，所以計(jì)算時(shí)可把這些載荷忽略不計(jì)，而只考慮破碎力的作用，破碎力平均分布在兩個(gè)動(dòng)顎軸承上。
(1) 軸的力學(xué)模型的建立
① 軸上力的作用點(diǎn)位置和支點(diǎn)跨距的確定
軸承對(duì)軸的作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則則應(yīng)在軸承寬度的中點(diǎn)，因此可決定偏心軸上動(dòng)顎兩軸承的位置。動(dòng)顎處安裝的22228K軸承，經(jīng)計(jì)算可得動(dòng)顎處兩軸承之間的距離 ，軸承離支點(diǎn)的距離 。
② 繪制軸的力學(xué)模型
根據(jù)要求的傳動(dòng)速度方向，繪制的軸力學(xué)模型圖見(jiàn)圖4-1a
(2) 計(jì)算軸上的作用力
破碎力平均分布在兩個(gè)動(dòng)顎軸承上，分別用、來(lái)表示；機(jī)架軸承要當(dāng)于兩個(gè)支座，對(duì)偏心軸具有支座反力的作用，分別用，來(lái)表示。
圖5-4 軸的力學(xué)模型及轉(zhuǎn)矩、彎矩圖
a) 力學(xué)模型圖 b）彎矩圖
c）轉(zhuǎn)矩圖 d）當(dāng)量彎矩圖
(3) 繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖
① 由軸的力學(xué)模型圖可知偏心軸在水平的方向不受力，故不產(chǎn)生水平面的彎矩，因而偏心軸只產(chǎn)生垂直面上的彎矩,如圖4-4b：C、D處的彎矩相等，即
② 轉(zhuǎn)矩圖,見(jiàn)圖4-4c。
(4)當(dāng)量彎矩圖，參看圖4-4d。
因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)圖，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù)。
(5)校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核偏心軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即動(dòng)顎軸承處C、D)的強(qiáng)度。
根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所引教材表15-1查得。因，故強(qiáng)度足夠。
第六章 主要零部件的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析
6.1動(dòng)顎
動(dòng)鄂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(jiān)固耐用，動(dòng)鄂分箱型和非箱型。動(dòng)鄂一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動(dòng)鄂的重量，本設(shè)計(jì)采用非箱型。如圖4-2所示，安裝齒板的動(dòng)鄂前部為平板結(jié)構(gòu)，其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動(dòng)鄂的強(qiáng)度與剛度，其橫截面呈E型。
6.2齒版
齒板是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件，結(jié)構(gòu)雖然比較簡(jiǎn)單，但它對(duì)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(huì)影響，特別對(duì)后三項(xiàng)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(zhǎng)它的壽命，可以從兩方面研究：一是從材料上找到高耐磨性能材料；二是合理確定齒板的結(jié)構(gòu)形狀和幾何尺寸。
現(xiàn)有的破碎機(jī)上使用的齒板，一般是采用ZGMn13,其主要特點(diǎn)是：在沖擊力負(fù)荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的表面，同時(shí)仍能保持其內(nèi)層金屬原有的任性，故它是破碎機(jī)上用的最普遍的一種耐磨材料。
齒板的橫截面結(jié)構(gòu)形狀有平滑表面和齒形表面兩種，后者又分為三角形和體形表面。本設(shè)計(jì)采用體形齒板橫斷面結(jié)構(gòu)形狀。
6.3肘板
破碎機(jī)的肘板是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的零件，但其作用卻非常的重要。通常有三個(gè)作用；一是傳遞動(dòng)力，其傳遞的動(dòng)力有時(shí)甚至比破碎力還大；二是起保險(xiǎn)件作用，當(dāng)破碎腔落入非破碎物料時(shí)，肋板先行斷裂破壞，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(shí)，肘板與其支承的襯板間不能得到很好的潤(rùn)滑，加上粉塵落入，所以肘板與其襯墊之間實(shí)際上一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣，對(duì)肘板的高負(fù)荷壓力，導(dǎo)致肘板與肘板墊很快磨損，使用壽命很低。因此肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮該機(jī)件的重要作用也要考慮其工作環(huán)境。
按肘頭與肘墊的連接型式，可分為滾動(dòng)型與滑動(dòng)型兩種。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8-2（a）所示的滑動(dòng)型更為嚴(yán)重。為提高傳動(dòng)效率，減少磨損，延長(zhǎng)其使用壽命，可采用圖8-2（b）所示的滾動(dòng)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(shí)，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(guò)程中，動(dòng)鄂的擺動(dòng)角很小，使得肘板兩端支撐的肘墊表面的夾角很小，所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，肘板與其肘墊之間可以保持純滾動(dòng)。
(a) 滾動(dòng)型 (b) 滑動(dòng)型
圖16-1 肘頭與肘墊形式
6.4機(jī)架結(jié)構(gòu)
破碎機(jī)機(jī)架是整個(gè)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)架的鋼的和墻的，對(duì)整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響，因此，對(duì)破碎機(jī)機(jī)架的要求是：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造，重量輕，且要求有足夠的強(qiáng)度和硬度。破碎機(jī)機(jī)架有整體機(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。
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，但制造較復(fù)雜。從制造工業(yè)來(lái)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，特別是單佳，小批量生產(chǎn)。后者便于加工制造，重量較輕但剛性差。同時(shí)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(guó)內(nèi)外顎式破碎機(jī)的焊機(jī)機(jī)架用的越來(lái)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。
整體鑄造機(jī)架除用鑄鋼材料外，對(duì)小型破碎機(jī)破碎硬度較低的物料時(shí)，也可用優(yōu)質(zhì)鐵和球墨鑄鐵。設(shè)計(jì)時(shí)，在保證正常工作下，應(yīng)力求減輕重量。制造時(shí)要求偏心軸承中心鏜孔，與動(dòng)顎軸軸心軸承的中心孔有一定的平行度。本設(shè)計(jì)用鑄造機(jī)架。
6.5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(shí)，也需要調(diào)整排料口的大小?，F(xiàn)有鄂式破碎機(jī)的調(diào)整裝置有多種多樣，歸納起來(lái)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(jì)采用墊片調(diào)整裝置
6.6保險(xiǎn)裝置
當(dāng)破碎機(jī)落入非破碎物時(shí)，為防止機(jī)器的重要的零部件發(fā)生破壞，通常裝有過(guò)載保護(hù)裝置。保險(xiǎn)裝置有三種：液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。本設(shè)計(jì)采用肘板。肘板是機(jī)器中最簡(jiǎn)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(chē)，應(yīng)重新更換新肘板后方可工作。肘板保險(xiǎn)件的另一個(gè)缺點(diǎn)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，常常在超載時(shí)它不破壞，或者沒(méi)有超載它卻破壞了，以至影響生產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)正確確定由破碎力引起的肘板壓力，以便設(shè)計(jì)出超載破壞的肘板面積外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有較高的超載破壞敏感。肘板通常有如圖9-4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(shí)，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(jì)算載荷的確定和截面尺寸計(jì)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(jì)也采用a中肘板。
（a） （b） （c）
圖 9-4 肘板結(jié)構(gòu)
6.7潤(rùn)滑裝置
偏心軸軸承通常采用集中循環(huán)潤(rùn)滑。心軸和推力板的支承面一般采用潤(rùn)潤(rùn)脂通過(guò)手動(dòng)油槍給油。動(dòng)顎的擺角很小，使心軸與軸瓦之間潤(rùn)滑困難，在其底部開(kāi)若干軸向油溝，中間開(kāi)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(rùn)滑。
總 結(jié)
通過(guò)四個(gè)星期的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，對(duì)復(fù)擺鄂式破碎機(jī)有的構(gòu)造、工作原理有了深入的認(rèn)識(shí)，通過(guò)查找各種參考資料、同學(xué)討論及其老師的指導(dǎo)，很好地完成了這次綜合課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，加深了我對(duì)各種設(shè)計(jì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)對(duì)實(shí)踐能力也有一定的提高作用。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們大學(xué)四年所有的很多理論知識(shí)進(jìn)行了一次系統(tǒng)的綜合，加深了我對(duì)各種知識(shí)的記憶。
但是，時(shí)間不是很充足，一些數(shù)據(jù)的選擇精確程度還有待商討，還有個(gè)別零件未進(jìn)行校核，一些地方還要進(jìn)行進(jìn)一步的修正和完善。
致 謝
五周的綜合課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中，不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我獨(dú)立地如何去規(guī)劃一件事，如何去做一件事，又如何去完成一件事。
這次綜合課程設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是復(fù)擺顎式破碎機(jī)，在這之前我對(duì)破碎機(jī)只有一個(gè)概念上的認(rèn)識(shí)，并不能很好地了解這種機(jī)械的本質(zhì)，通過(guò)收集資料與親自動(dòng)手設(shè)計(jì)復(fù)擺顎式破碎機(jī)中最常用的破碎設(shè)備之一。復(fù)擺顎式破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)，早已成為我國(guó)生產(chǎn)最多、使用最廣的破碎設(shè)備。這種破碎機(jī)可破碎各種硬度的礦石和巖石，主要用于大中型狂殺的粗碎作業(yè)。復(fù)雜擺動(dòng)式破碎設(shè)備，適用于冶金、礦山、建筑、交通、水泥等部門(mén)，作為粗碎、中碎抗壓強(qiáng)度在300Mpa以下的各種礦石或巖石之用。
完成了這次的綜合課程設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。我能夠充分運(yùn)用收集到的各種資料，同事也提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了范圍和標(biāo)準(zhǔn)，各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了更大提高。
在這次綜合課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)礦山機(jī)械的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)策劃你給過(guò)的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和微弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。綜合課程設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。“千里之行始于足下”，通過(guò)這次綜合課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我認(rèn)真進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地地邁開(kāi)每一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在此我要感謝我的綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師王老師，老師給了我很大的空間去運(yùn)用自己學(xué)到的知識(shí)，讓我有更多獨(dú)立的思考空間。這次復(fù)擺式顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)的每個(gè)要求和每個(gè)細(xì)節(jié)，都離不開(kāi)指導(dǎo)老師，同事也要感謝對(duì)我?guī)椭^(guò)的同學(xué)們。謝謝他們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到了同學(xué)間的真摯無(wú)私的友誼。
當(dāng)然，我是第一次設(shè)計(jì)顎式破碎機(jī)，加上自己的設(shè)計(jì)能力有限，不能思考周全，在設(shè)計(jì)過(guò)程中避免出現(xiàn)錯(cuò)漏，懇求老師多多指教，我十分樂(lè)意接受批評(píng)。
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