圓錐破碎機(jī)設(shè)計說明書

1、鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第56頁1 緒論1.1引言隨著社會的進(jìn)步，原材料消耗不斷增加，導(dǎo)致富礦資源日益枯竭，礦石品位日趨貧化。以我國冶金礦山為例，鐵礦石平均品位31%、錳礦石品位22%。絕大多數(shù)的原礦需要破碎和選礦處理后才能成為爐料。破磨作業(yè)是選礦的龍頭，也是能耗、鋼耗的大戶。因此，節(jié)能、降耗是破磨設(shè)備研究的主題，“多碎少磨”是節(jié)能、降耗的重要措施，其關(guān)鍵問題是降低破碎產(chǎn)品的最終粒度。圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)效率高，排料粒度小而均勻，可將礦巖從350mm破碎到10mm以下的不同級別顆粒，可以滿足入磨粒度的需要，成為金屬礦山選礦廠的主要破碎設(shè)備。破碎機(jī)的發(fā)展與人類社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密

2、切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前破碎機(jī)正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。1.2歷史發(fā)展 圓錐破碎機(jī)誕生于20世紀(jì)初葉。彈簧式圓錐破碎機(jī)是由美國密爾沃基城西蒙斯（Symons）兄弟二人研制的，故稱之為西蒙斯圓錐破碎機(jī)。其結(jié)構(gòu)為主軸插入偏心套，用偏心套驅(qū)動動錐襯板，從而使礦巖在破碎腔內(nèi)不斷地遭到擠壓和彎曲而破碎。破碎效果差，振動大，彈簧易損壞。用大型螺旋套調(diào)整排礦口大小，調(diào)整困難，過載保護(hù)用彈簧組，可靠性差。多年來，雖然不斷改進(jìn)，結(jié)果日趨完善，但其工作原理和基本構(gòu)造變化不大。 20世紀(jì)40年代末，美國Allis

3、Chalmers公司首先推出底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)，是在旋回式破碎機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的陡錐破碎機(jī)。該機(jī)采用液壓技術(shù)，實現(xiàn)了液壓調(diào)整排礦口和過載保護(hù)，簡化了破碎機(jī)結(jié)構(gòu)，減輕了重量，提高了使用性能。 20世紀(jì)50-60年代，法國Dragon公司的子公司Babbitless公司和日本神戶制鋼有限公司等推出上部單缸、周邊單缸液壓圓錐破碎機(jī)。 20世紀(jì)70-80年代，美國Allis Chalmers公司在底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)的基礎(chǔ)上推出高能液壓圓錐破碎機(jī)；Nordberg公司推出旋盤式圓錐破碎機(jī)，適用于中硬物料的破碎，其給料粒度小，偏心距小，破碎力不大。之后，相繼又推出超重型短頭圓錐破碎機(jī)。該機(jī)加大了功

4、率，強(qiáng)化了彈簧并采用合金鋼機(jī)架，但增加了制造成本。為此，該公司又推出了Omni型圓錐破碎機(jī)。Babbitless公司推出BS704UF型超細(xì)圓錐破碎機(jī)，它采用滾動軸承替代偏心套，由電動機(jī)、皮帶傳動帶動動錐擺動，頂部采用單缸液壓缸裝置來調(diào)整排礦口和實現(xiàn)過載保護(hù)，給料粒度-10mm,產(chǎn)品粒度-6.3mm占80%。 20世紀(jì)90年代以來，美國Nordberg公司推出新一代HP系列圓錐破碎機(jī)；瑞典Svedala公司推出新的H系列圓錐破碎機(jī)；俄羅斯烏拉爾機(jī)械研究院和米哈諾貝爾研究設(shè)計院開發(fā)出新型短頭圓錐破碎機(jī)，破碎機(jī)分上、下兩部分，上腔按料層原理破碎物料，下腔為平行區(qū)。應(yīng)用表明：細(xì)級別含量較一般圓錐破碎

5、機(jī)提高5%-10%，襯板金屬消耗降低20%。 20世紀(jì)50年代初期，國內(nèi)圓錐破碎機(jī)在仿原蘇聯(lián)的2 100和1 650彈簧圓錐破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，開發(fā)的1 200和2 200型彈簧圓錐破碎機(jī)。在20世紀(jì)70年代開發(fā)了1 200、1 750、2 200多缸液壓圓錐破碎機(jī)和1 200、1 650、2 200底部單缸液壓圓錐破碎機(jī)。20世紀(jì)80年代，沈陽重型機(jī)器廠從美國Nordberg公司引進(jìn)西蒙斯和旋盤式圓錐破碎機(jī)設(shè)計制造技術(shù)，并合作生產(chǎn)該系列圓錐破碎機(jī)。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)一些礦山、石料加工廠和建設(shè)工程先后又引進(jìn)了HP系列圓錐破碎機(jī)、G型圓錐破碎機(jī)和Omni型圓錐破碎機(jī)，均取得了良好應(yīng)用效果。北

6、京礦冶研究院于1993年與俄羅斯圣彼得堡工程科學(xué)院合作成立中外合資北京凱特破碎機(jī)有限公司。桂林冶金機(jī)械廠與圣彼得堡工程科學(xué)院共同創(chuàng)辦了中俄合資桂林湟新技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)慣性圓錐破碎機(jī)。洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計研究院開發(fā)簡化結(jié)構(gòu)的慣性圓錐破碎機(jī)，東北大學(xué)也在研究振動破碎機(jī)。隨著我國石料加工廠的發(fā)展，中小型圓錐破碎機(jī)也取得了進(jìn)展。上海建設(shè)·路橋機(jī)械設(shè)備有限公司與日本神戶制鋼有限公司合作生產(chǎn)AF型圓錐破碎機(jī)；沈陽華楊機(jī)械廠推出需蒙斯、旋盤式和HP系列圓錐破碎機(jī)；上海龍陽機(jī)械廠、上海多靈-沃森機(jī)械設(shè)備有限公司和鞍山礦山機(jī)械總廠也都生產(chǎn)中小型圓錐破碎機(jī)。 目前，我國圓錐破碎機(jī)已形成大、中、小型系

7、列，品種規(guī)格齊全，基本滿足國內(nèi)需求。但產(chǎn)品的制造質(zhì)量，特別是耐磨材料，以及使用可靠性等方面與國外同類產(chǎn)品尚有差距，有待進(jìn)一步研究、改進(jìn)。1.3應(yīng)用效果 近來國內(nèi)外開發(fā)的新型高效圓錐破碎機(jī)破碎物料應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，破碎產(chǎn)品粒度小，破碎效果顯著。美國Nordberg公司的MP-1 000型破碎機(jī)在Butte選礦廠替代Symons圓錐破碎機(jī)，產(chǎn)品粒度-12mm占80%，使磨機(jī)生產(chǎn)能力提高37%。波蘭柳賓()在錘式破碎機(jī)后使用MP型破碎機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充破碎使產(chǎn)品粒度降至-14mm占80%，從而提高了磨機(jī)生產(chǎn)能力，降低磨礦能耗。鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠采用HP700型圓錐破碎機(jī)。從1997年9月投入運(yùn)行，中碎機(jī)排料

8、粒度-75mm，處理能力790t/h；細(xì)碎機(jī)排料粒度-12mm占92%，處理能力350t/h ,提高了磨機(jī)生產(chǎn)能力，降低了磨機(jī)能耗。北京礦冶研究總院和安徽銅陵某有色公司聯(lián)合攻關(guān)用PD90 120型顎式破碎機(jī)和GYP1 200型慣性圓錐破碎機(jī)，實現(xiàn)兩段開路破碎工藝流程，生產(chǎn)能力70-80t/h，從給料-750mm破碎到-8mm，使系統(tǒng)能耗降低20%，磨機(jī)處理能力提高25%。2 總體方案設(shè)計2.1圓錐破碎機(jī)的類型根據(jù)破碎腔型不同，圓錐破碎機(jī)可分為：標(biāo)準(zhǔn)型（中碎用）、中間型（中、細(xì)碎用）、和短頭型（細(xì)碎用）三種型式，其中以標(biāo)準(zhǔn)型和短頭型應(yīng)用最廣。我國制造的中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)用漢語拼音字母和動錐的底部直

9、徑表示型號，如PYB2200、PYZ2200和PYD2200，其中P破碎機(jī)、Y圓錐、B標(biāo)準(zhǔn)型、Z中間型、D短頭型、2200動錐底部直徑（毫米）。根據(jù)調(diào)整排礦口和過負(fù)載時的保險方式，圓錐破碎機(jī)分為彈簧保險和液壓保險兩種類型。本設(shè)計方案采用的是2100標(biāo)準(zhǔn)彈簧圓錐破碎機(jī)，即PYB2100。2.2圓錐破碎機(jī)的工作原理 圖2.1 圓錐破碎機(jī)1 馬達(dá)； 2傳動軸； 3傘齒輪； 4偏心軸套 5主軸； 6動錐； 7定錐； 8球面軸承 D動錐底部直徑如圖2.1所示，破碎機(jī)馬達(dá)1的動力由傳動軸2、傘齒輪（圓錐齒輪）3帶動偏心軸套4而旋轉(zhuǎn)。主軸5插在偏心軸套的錐形孔里，動錐6固裝在主軸上并支持在球面軸承8上。隨著

10、偏心軸套的旋轉(zhuǎn)，動錐6的中心線OO1以O(shè)為頂點繞破碎機(jī)中心線OO2作錐面運(yùn)動。這樣，當(dāng)動錐中心線OO1轉(zhuǎn)到圖示位置時，動錐靠近定錐7，則礦石處于被擠壓和破碎狀態(tài)，而動錐另一面離開定錐，此時被擠碎了的礦石靠自重從兩錐體底部排出。圓錐破碎機(jī)是隨動錐轉(zhuǎn)動連續(xù)的進(jìn)行破碎礦石，所以它比其他破碎機(jī)生產(chǎn)率高而工作又比較平穩(wěn)。 圖2.2 2100標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)1機(jī)架下蓋；2止推盤了；3偏心軸套；4直襯套；5機(jī)架中心套筒；6大傘齒輪； 7平衡重；8方銷；9進(jìn)水管口；10機(jī)架；11球面軸承座；12球面軸承； 13擋油環(huán)14襯板；15彈簧；16毛氈密封；17固定環(huán)（支承環(huán)）；18弧形齒板；19鎖緊螺帽；20制動齒

11、板；21分礦盤；22漏斗；23支承罩；24“U”型螺栓；25定錐襯板；26耳環(huán)；27注黃油孔；28調(diào)整環(huán)；29螺栓；30動錐；31領(lǐng)緣；32環(huán)形油槽；33排水管口；34傳動軸套筒；35小傘齒輪；36排油口；37錐襯套；38主軸；39進(jìn)油口2.3簡述各部分結(jié)構(gòu)及功用圖2.2的圓錐破碎機(jī)由下列主要部分組成：機(jī)架部分；傳動軸部分；偏心軸套部分；球面軸承部分；動錐部分；調(diào)整環(huán)部分。圖中的機(jī)架部分是整個破碎機(jī)的主體，所有部分都裝在機(jī)架上，它被四個地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上。傳動軸套筒34插入機(jī)架中心套筒5中，用螺釘固定。中心套筒里壓入直襯套4（也叫直銅套）。直襯套原來用青銅材料制作，由于尼龍軸承有許多優(yōu)點，所

12、以，目前很多廠礦已改用尼龍直襯套代替直銅套，使用效果很好。但今后使用尼龍軸承是發(fā)展方向。為了防止直襯套上串，在直襯套的上口開兩個缺口，裝一壓板將其壓住。傳動部分裝在機(jī)架傳動軸套內(nèi)，它的前端小傘齒輪和偏心軸套上的大傘齒輪相嚙合。其另一端借聯(lián)軸器與電動機(jī)相連接。圓錐破碎機(jī)傳動軸的軸承，有滾動軸承也有滑動軸承。采用滾動軸承的破碎機(jī)，有時由于滾動軸承承受很大的沖擊力而遭損壞，所以必須采用較好的軸承。偏心軸套部分是由偏心軸套3、大傘齒輪6和錐襯套37組成。錐襯套原來用青銅或用巴比合金制作，現(xiàn)在用尼龍錐襯套的。錐襯套壓裝在偏心軸套的錐形孔里并在其上部缺口處鑄鋅加固。大傘齒輪與偏心軸套之間是用鍵連接。為了平

13、衡動錐30的慣性力和使偏心軸套與直襯套沿全長接觸，大傘齒輪齒輪頂部裝有平衡重7。偏心軸套被支承在四片止推盤2和機(jī)架下蓋1上，最下面一片銅盤沿圓周方向有三個爪卡在端蓋1的槽中，所以它是不轉(zhuǎn)動的；最上面一片鋼的止推盤用銷子與偏心軸套相聯(lián)，能隨偏心軸套轉(zhuǎn)動，而中間兩片止推盤自由的放在上下兩盤中間。這兩片中，上面一片是銅的，呈平盤狀，下面一片是鋼的，表面有徑向潤滑油溝。原來上面一片銅板由于沒有徑向限位，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，沿外圈碰損很嚴(yán)重，壽命很短。球面軸承部分有球面軸承座11和球面軸承（球面瓦）12組成。球面瓦用銷子固定在球面軸承座上，其上有回油孔而球面軸承座外圈有檔油環(huán)13，防止從軸面瓦外緣擠出的油進(jìn)入防塵

14、水中。球面軸承座上有一圈環(huán)形溝槽32是為裝防塵水用的。球面軸承座的下部止口與機(jī)器上的環(huán)形加工面相配合。球面軸承原來也是用青銅材料制作的?，F(xiàn)在也有采用尼龍球面軸承的。隨著對尼龍軸承的不斷地試驗改進(jìn)，此種軸承將會越來越多地被采用。動錐部分由動錐體和主軸38組成，用熱壓配合裝配在一起。動錐的外表面裝有錳鋼襯板14。為了使它們之間緊密貼合，中間鑄以鋅。上部用鎖緊螺帽19鎖緊。在鎖緊螺帽的頂部裝有分礦盤21。為了防止破碎機(jī)工作時鎖緊螺帽退扣，裝有制動齒板20。制動齒板的外齒卡在鎖緊螺帽的內(nèi)齒中，而制動齒板下面的方形鍵卡在主軸頭部的缺口內(nèi)，以防止主軸與鎖緊螺帽的相對運(yùn)動。礦石從給礦漏斗22落到分礦盤上，隨

15、分礦盤不斷的幌動，礦石便被均勻地分配到破碎腔里。破碎后的礦石，從兩錐體下部落地運(yùn)輸帶上。調(diào)整環(huán)部分也是一個動錐體，其外圓錐表面有鋸齒形螺紋，而內(nèi)部錐體上有七個缺口，定錐襯板25上面相應(yīng)地有八個耳環(huán)26。用“U”形螺栓24穿過缺口鉤在耳環(huán)上，將定錐襯板固定在調(diào)整環(huán)28上。調(diào)整環(huán)與固定環(huán)17靠鋸齒形螺紋聯(lián)接；借旋轉(zhuǎn)調(diào)整環(huán)使定錐上升或下降，從而改變破碎機(jī)排礦口大小。因調(diào)整環(huán)是右螺紋，所以向右旋轉(zhuǎn)調(diào)整環(huán)排礦口便減??；向左旋轉(zhuǎn)調(diào)整環(huán)，則排礦口增大。為了防止調(diào)整環(huán)自動退扣，用弧形齒板18鎖緊。為了保護(hù)螺紋和使調(diào)整環(huán)容易轉(zhuǎn)動以及不讓灰塵浸入，在固定環(huán)17的徑向方向上有加注黃油的孔27和在其下端裝設(shè)有毛氈密封

16、16。固定環(huán)（也叫支撐環(huán)）的錐面與機(jī)架上部的錐面相配合，固定環(huán)沿圓周方向有16組彈簧15，每組有10支，每組用5根螺栓將彈簧壓在兩托盤之間，靠彈簧的張力把固定環(huán)壓在機(jī)架上。這樣，當(dāng)不能破碎的物料落入破碎腔時能起保險作用。破碎機(jī)的傳動軸承、止推盤、錐襯套和主軸、直襯套與偏心軸套以及球面軸承的表面是相對運(yùn)動的摩擦表面。為了保證破碎機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，各摩擦表面必須要很好的進(jìn)行潤滑與防塵。防塵裝置：中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)比粗碎圓錐破碎機(jī)產(chǎn)生灰塵更加嚴(yán)重，因此要求它有完善的防塵裝置。目前彈簧式中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)都是用水封防塵裝置。在球面軸承座上有盛水的環(huán)形溝槽15，而在動錐上焊有截錐形的領(lǐng)緣34，其下端插入溝槽15的

17、水中，領(lǐng)緣把灰塵擋住，使它落入水槽中，不讓灰塵進(jìn)入破碎機(jī)內(nèi)部。防塵水從進(jìn)入水管口35進(jìn)入溝槽，充滿后從排水管口36流走，同時把落入水中的灰塵帶走。破碎機(jī)的潤滑：破碎機(jī)各摩擦表面都是采用稀油循環(huán)潤滑。油從中心套筒的端蓋上的進(jìn)油孔37進(jìn)入偏心軸套的止推盤中，由于止推盤上有放射狀的油溝，油流過中心孔時也同時進(jìn)入各溝槽潤滑止推盤；油經(jīng)止推盤中心孔沿偏心軸套內(nèi)外表面和主軸上的中心孔上升，同時也潤滑各摩擦表面，最后潤滑球面軸承和傘齒輪，從傘齒輪上甩下的油順排油孔38排出。軸承是采用單獨的油路給油和排油進(jìn)行循環(huán)潤滑。破碎機(jī)的保險裝置：它是裝在機(jī)架一圈的16組彈簧。當(dāng)不能破碎的物料進(jìn)入破碎機(jī)時，定錐與固定環(huán)向

18、上抬起，并壓縮彈簧，增大動錐與定錐表面間的距離，使不能破碎的物料經(jīng)排礦口排出，從而保護(hù)破碎機(jī)不受損壞。之后固定環(huán)和調(diào)整環(huán)借彈簧的張力恢復(fù)原位。這樣，能在一定程度上保證破碎機(jī)的安全。 3 圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)的選擇與計算3.1結(jié)構(gòu)參數(shù)3.1.1給礦口寬度與排礦口寬度 給礦口寬度，給礦粒度D系根據(jù)選礦流程決定。排礦口寬度應(yīng)該有一個調(diào)整范圍，以供破碎各種硬度礦石的需要。2100標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)用于中碎，最大給礦粒度初選260mm，即最大給礦口寬度B初選312325mm.圖3.1 圓錐破碎機(jī)的嚙角和平行帶對于不同硬度的礦石，其排礦的過大顆粒系數(shù)（dmax是產(chǎn)品的最大粒度，e是排礦口寬度）不同。

19、對于中碎用圓錐破碎機(jī)來說，破碎硬礦石時Z=2.4；中硬礦石Z=1.9軟礦石Z=1.6。確定中碎用圓錐破碎機(jī)的排礦口寬度時，必須考慮產(chǎn)品中過大顆粒對細(xì)碎破碎機(jī)給礦粒度的影響，因為中碎用破碎機(jī)一般不設(shè)檢查篩分。3.1.2嚙角 由文獻(xiàn)5，4-1可知，圓錐破碎機(jī)的嚙角仍需滿足下列要求： （3.1）式中、破碎錐與固定錐的錐面傾斜角。 破碎錐軸線與機(jī)器中心線的夾角一般，。 礦石與襯板之間的摩擦角。設(shè)計時，通常取。中碎用圓錐破碎機(jī)??；在不斷增加結(jié)構(gòu)尺寸的情況下，盡量增大，這樣可以提高機(jī)器的生產(chǎn)率。本設(shè)計中采用的 3.1.3破碎機(jī)的擺動行程 圖3.2 破碎錐的擺動行程破碎錐的擺動行程s（排礦口平面內(nèi)的破碎錐軸

20、線的擺動行程）由圖3.2所示的幾何關(guān)系計算得： （3.2）式中 r 破碎錐軸線在排礦口平面內(nèi)的偏向距；H 破碎錐下邊緣到球面中心O點的高度。 mm破碎錐下部A點的行程為： （3.3）式中 L 破碎錐母線長度。 mm3.1.4平行碎礦區(qū)l為了保證破碎機(jī)的產(chǎn)品到達(dá)一定的細(xì)度和均勻度，圓錐破碎機(jī)的破碎腔下部必須設(shè)有平行碎礦區(qū)。在平行碎礦區(qū)內(nèi)物料至少要受一次檢查性破碎。由文獻(xiàn)5，4-4可知，對于標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎，平行碎礦區(qū)的長度可按下式確定： （3.4）式中D是破碎錐的底部直徑。 mm取為170毫米。3.2工作參數(shù)3.2.1破碎錐的擺動次數(shù) 圓錐破碎機(jī)破碎錐的傾角較小，在破碎錐下部還有不同長度的平行碎礦

21、區(qū)，故破碎了的礦石幾乎沒有可能自由下落，多半靠礦石自重沿破碎錐斜面而排出，因此，圓錐破碎機(jī)破碎錐的擺動次數(shù)是根據(jù)它的排礦特點來進(jìn)行設(shè)計的。 圖3.3 礦石在破碎錐上所受的力圖3.3表示已破碎的礦石從平行碎礦區(qū)的始點滑到末點時所受的力。礦石重力分力、摩擦力和離心慣性力P。但是，慣性力P隨時間而改變自己的方向，在破碎錐擺動一次的時間內(nèi)，它對礦石下滑的影響平均為零，因此可以不考慮。由圖3.3知礦石沿破碎錐平行碎礦區(qū)下滑時產(chǎn)生的加速度按下式確定： 故 式中 f礦石與破碎錐表面的摩擦系數(shù)，一般f=0.250.35； g重力加速度，g=9.81m/s。假定礦石以等加速度在破碎錐擺動一次的時間t秒內(nèi)滑過平行

22、碎礦區(qū)長度l厘米，故 則 次/分 （3.5）公式（3.5）系指標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)而言。上述理論計算公式系根據(jù)全部礦石都按自由下滑的條件來考慮，事實上必有一部分礦石呈現(xiàn)跳躍式運(yùn)動，不能保證礦石在平行區(qū)內(nèi)受12次破碎，可能造成產(chǎn)品粒度過大。因此，適當(dāng)?shù)靥岣甙瓷鲜龉接嬎愕膱A錐破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速（可提高10%）,既可以增加礦石在破碎腔內(nèi)特別是在平行區(qū)內(nèi)的受沖擊次數(shù)，使合格產(chǎn)品粒度增多，破碎機(jī)本身產(chǎn)量增加，同時，還可以減少閉路碎礦作業(yè)中的礦石循環(huán)量和對篩面的磨損，而且有利于提高下段破碎或磨碎設(shè)備的產(chǎn)量。但是轉(zhuǎn)速也不能過高，以免過分增加破碎礦石時的離心力，反而影響礦石下滑速度，影響排礦和產(chǎn)量。由文獻(xiàn)5，4-6可

23、知，圓錐破碎機(jī)實際有利轉(zhuǎn)速可以用下列經(jīng)驗公式計算： 次/分 （3.6）式中 D破碎錐底部直徑，米。 次/分3.2.2生產(chǎn)率圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)率與礦石性質(zhì)（可碎性、比重、節(jié)理、粒度組成等）、機(jī)器的類型、規(guī)格、以及破碎機(jī)操作條件（破碎筆、負(fù)荷系數(shù)、給甌礦均勻程度）等因素有關(guān)，同時還與破碎機(jī)在選礦工藝流程中的配置情況有關(guān)。目前還沒有把所有這些因素全部包括進(jìn)去的理論計算方法，一般多采用經(jīng)驗公式進(jìn)行概略計算，并根據(jù)實際條件加以校正。由文獻(xiàn)5，4-7可知，在開路破碎時，圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)率按下式計算： 噸/小時 （3.7）式中 K礦石的可碎性系數(shù)，查表得K=1.0； K破碎比的修正系數(shù)，查表由插值法得K=1.

24、131.23； 單位排礦口寬度的生產(chǎn)能力，查表由插值法得=12.6713.67； 排礦口寬度，e=60； 礦石的松散比重，取=0.94。 噸/小時 噸/小時由文獻(xiàn)5，4-8可知，在閉路破碎時，圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力按閉路通過礦量來計算： 噸/小時 （3.8） 式中 Q開路時破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，頓/小時； K閉路時平面給礦粒度變細(xì)的系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)型取K=1.34。 噸/小時所以此圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為500800噸/小時。3.2.3電動機(jī)功率由文獻(xiàn)5，4-9可知，圓錐破碎機(jī)的電動機(jī)功率可按下列經(jīng)驗公式計算： （3.9）式中 D破碎錐底部直徑，米。 KW查表得實際選用的電動機(jī)功率為200KW。3.3圓錐破

25、碎機(jī)的運(yùn)動學(xué)圓錐破碎機(jī)具有在空間擺動的破碎錐。破碎錐的軸線與機(jī)器中心線相交于O點，其夾角為。破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，破碎錐軸線對機(jī)器中心線作圓錐面運(yùn)動，其錐頂為球面軸承O。O點在破碎錐的運(yùn)動過程中始終保持靜止。因此，破碎錐的運(yùn)動可視為剛體繞定點的轉(zhuǎn)動。由于破碎錐支承裝置的結(jié)構(gòu)特點，破碎錐不僅隨偏心軸套的偏心孔繞機(jī)器的中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而且還繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)。 圖3.4 破碎錐的角速度向量圖 因此破碎錐的運(yùn)動是由兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成：進(jìn)給運(yùn)動或牽連運(yùn)動破碎錐繞機(jī)器中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；自轉(zhuǎn)運(yùn)動或相對運(yùn)動破碎錐繞自己的軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。破碎錐的這種復(fù)雜運(yùn)動稱為規(guī)則運(yùn)動。這種運(yùn)動可以歸結(jié)為破碎錐繞瞬時軸線旋轉(zhuǎn)的角速度向

26、量是進(jìn)給角速度向量和自轉(zhuǎn)角速度向量的幾何和，即按平行四邊形法則而相加。角速度向量的所在線與物體的轉(zhuǎn)動軸相重合，角速度向量的方向由右螺旋規(guī)則決定。破碎錐的進(jìn)動角速度向量、自轉(zhuǎn)角速度向量和絕對角速度向量在坐標(biāo)軸上ox和oz上的投影為： （310）解上列聯(lián)立方程組得： 圖3.5 與角的關(guān)系曲線 （3.11）式中為瞬時軸線與機(jī)器中心線之間的夾角。 當(dāng)和為定值時，則的函數(shù)關(guān)系如圖3.5。從圖中可以看出，當(dāng)時，有最小值： （3.12） 當(dāng)時，則有最大值： （3.13） 破碎機(jī)在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時和又載運(yùn)轉(zhuǎn)時，破碎錐的瞬時軸線位置是不同的。破碎機(jī)在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于安裝或制造的質(zhì)量，或球面軸承和偏心軸套內(nèi)孔的潤滑等情

27、況的變化，可能出現(xiàn)兩種極限情況：圖3.6 空載時破碎錐的角速度 向量圖（1）當(dāng)時，則，即破碎錐的瞬時軸線與破碎機(jī)的中心線重合，也就是瞬時軸線的最終位置。這種情況表明破碎錐與偏心軸套一起轉(zhuǎn)動。產(chǎn)生的原因則是由于安裝或制造的誤差，造成破碎錐主軸與偏心軸套內(nèi)孔局部接觸，或因潤滑不好、軸與偏心軸套內(nèi)孔之間的間隙過小而使主軸被偏心軸套抱住。這種情況是絕對不允許的。（2）當(dāng)時，說明安裝質(zhì)量和制造質(zhì)量以及潤滑都很好。根據(jù)平行四邊形法則可以求得的大小和方向。從圖3.6中可以看出，由于，故為等腰三角形，因此， （3.14）所以，圓錐破碎機(jī)的。的大小可由下式確定： （3.15）根據(jù)以上分析，破碎機(jī)空載時，破碎錐的

28、絕對角速度的轉(zhuǎn)動方向始終與偏心軸套的回轉(zhuǎn)方向相同。根據(jù)實踐，破碎機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，破碎錐的絕對轉(zhuǎn)數(shù)為轉(zhuǎn)/分，即。 圖3.7 有載時破碎錐的速度計算圖破碎機(jī)有載運(yùn)轉(zhuǎn)時，礦石對破碎錐表面的摩擦力大大地超過了作用在破碎錐的上部支承點和偏心軸套內(nèi)孔對破碎錐的摩擦力，因此，破碎錐就以通過球迷中心和破碎錐與礦石的接觸點的連線為瞬時軸線（由于接觸點是變化的，可以近似的區(qū)破碎錐的母線位瞬時軸線）沿位于破碎腔內(nèi)的礦石層作無滑動的滾動。滾動的角速度可由破碎錐軸線上的B點繞以破碎錐母線位瞬時軸線轉(zhuǎn)動時的速度來確定。軸上的B點以角速度繞瞬時軸線轉(zhuǎn)動，故B點的速度為： 式中c為B點至瞬時軸線（破碎錐的母線）的垂距。軸上的B

29、點又以角速度繞oz軸轉(zhuǎn)動，故B點的速度亦為： 式中為B點之oz軸的垂距。因此，則知： 即 （3.16）式中負(fù)號表示的轉(zhuǎn)動方向與的轉(zhuǎn)動方向相反。根據(jù)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，通常， 。破碎機(jī)又載運(yùn)轉(zhuǎn)時，。破碎機(jī)的絕對角速度的轉(zhuǎn)動方向與偏心軸套的轉(zhuǎn)動方向相反。3.4圓錐破碎機(jī)的動力學(xué) 圖3.8 牽連慣性力對ox,oy,oz軸的力矩圓錐破碎機(jī)的破碎錐和偏心軸套的質(zhì)心都不再其回轉(zhuǎn)中心線上，故在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，必然要產(chǎn)生慣性力和對固定點o的慣性力矩。它們作用于機(jī)架上時，則為一種周期性的動載荷，因而引起機(jī)架的振動和偏心軸套的偏斜，嚴(yán)重影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，必須研究產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩的大小和方向，以便采取措施消

30、除其有害的影響。3.4.1破碎錐的慣性力和慣性力矩 根據(jù)圓錐破碎機(jī)的運(yùn)動學(xué)分析，圓錐破碎機(jī)的破碎錐是作規(guī)則運(yùn)動。為使破碎錐作規(guī)則運(yùn)動，必須在其上加一具有一定大小和方向的固定點o的外力力矩，反過來說，在迫使破碎錐作這種運(yùn)動時，在破碎錐上將作用有與外力力矩大小相等方向相反的慣性力矩。作用在破碎錐上的慣性力矩可以用下述方法確定。 以固定點o為原點，取定坐標(biāo)系oxyz,是oz軸（即角速度向量的方向）與破碎機(jī)中心線重合（圖3.8）；取動坐標(biāo)系，使軸（即相對角速度向量的方向）與破碎錐的軸線重合，并且使軸位于oz軸與軸構(gòu)成的垂直平面內(nèi)，則軸垂直于該平面。從軸的正向一端看去，由到轉(zhuǎn)到一個角的方向是正的轉(zhuǎn)向，即

31、反時針的方向。將破碎錐分成許多垂直并對稱于軸的薄圓片。另表示任一薄圓片上的質(zhì)點，其絕對加速度為： （3.17）式中 牽連加速度，； 為至oz軸的垂距； 相對加速度，； 為至軸的垂距； 哥式加速度，；為的相對加速度。設(shè)為質(zhì)點的質(zhì)量，則加于質(zhì)點的質(zhì)量，則加于質(zhì)點上的慣性力為： （3.18）下面就分別確定牽連慣性力、相對慣性力、哥式慣性力對、軸的力矩。（1） 牽連慣性力對、軸的力矩將質(zhì)點的牽連力沿定坐標(biāo)軸ox、oy分解為： （3.19）因此，則可寫出質(zhì)點系的牽連慣性力的分力對、軸的力矩為：（沿坐標(biāo)軸方向的力矩向量為正）： （3.20）由圖3.8可知： （3.21）將公式（3.21）分別代入公式（3.

32、20）中得： 因為破碎錐對稱于，所以破碎錐對于軸的離心轉(zhuǎn)動慣量。 式中，和分別為至，軸的距離，所以和分別為破碎錐對和軸的轉(zhuǎn)動慣量。 式中，。（2）相對慣性力對、軸的力矩 相對角速度為常數(shù)，故相對加速度只有向心加速度。因破碎錐對稱與軸，所以破碎錐內(nèi)每兩個對稱質(zhì)點的相對慣性力總是大小相等，方向相反。它們互相抵消，因而對與任何軸的力矩為零。（3）哥式加速度對、軸的力矩將移到處，并沿和軸分解為和，其值為： 和組成的平面與坐標(biāo)面平行，因此，哥式加速度沿和軸的分量為（圖3.9）： 其方向沿線的離心方向。 圖3. 9 哥氏慣性力對ox,oy,oz軸的力矩 圖3.10 哥氏慣性力對ox,oy,oz軸的力矩 其

33、方向垂直于平面而與軸反向。因此，對應(yīng)于哥式加速度分量的慣性力為： （3.22）都通過軸，而且破碎錐內(nèi)每兩個對稱質(zhì)點的這種慣性力彼此平衡，因而整個破碎錐的這種慣性力也成平衡，故其對于任何軸的力矩皆為零。而的方向與軸一致。與對稱的質(zhì)點的慣性力具有同樣大小，但方向相反。因此，這兩個質(zhì)點的慣性力組成一個力偶，作用面平行于坐標(biāo)面，力偶矩等于： 整個破碎錐的哥式慣性力由在平行平面內(nèi)的這些力偶組成，它們對于、軸得力矩為： （3.23） 因破碎錐對軸是對稱的，故 式中代表一對質(zhì)點的質(zhì)量。因此可知： 由上述可知，各慣性力對、軸的力矩之和為： （3.24） 為了計算破碎錐的轉(zhuǎn)動慣量和，可把破碎錐及其心軸分成許多簡

34、單形狀的單元體（圖3.10），由下式分別求出每個單元體的轉(zhuǎn)動慣量和，然后取其總合即為和。轉(zhuǎn)動慣量的計算公式如下： （3.25） 式中 每個單元體的質(zhì)量； 破碎錐及其心軸材料的比重，噸/米； 重力加速度，米/秒； 及破碎錐的軸線到相應(yīng)單元體的邊緣的距離，米； 及破碎錐的懸掛點到單元體的邊緣的距離，米。破碎錐繞破碎機(jī)中心線以等角速度回轉(zhuǎn)時，根據(jù)質(zhì)心運(yùn)動定理，破損錐的慣性力為： 圖3.10 破碎錐轉(zhuǎn)動慣量近似確定法 （3.26）式中 破碎錐的質(zhì)量； 破碎錐的質(zhì)心到破碎機(jī)中心線的距離。破碎錐的慣性力作用線到固定點o的距離為： （3.27） 通過公式初步估算一下： m慣性力位于水平方向，不通過破碎錐的質(zhì)

35、心。3.4.2偏心軸套的慣性力由于偏心軸套的質(zhì)心不在其回轉(zhuǎn)軸線上，因此，它在旋轉(zhuǎn)中也產(chǎn)生慣性力，其值等于偏心軸套內(nèi)錐孔所包容的質(zhì)量，以相同的角速度繞同一軸線旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性力，但方向相反。慣性力的大小和作用點的位置可用積分方法確定： （3.28） （3.29） 式中 偏心孔體的微分慣性力； 偏心孔體的微分體積； 偏心軸套的比重； 的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離； 圖3.11 偏心軸套的慣性力 從偏心軸套的上平面到作用線的距離； 圖3.12 偏心軸套的慣性力 從偏心軸套的上平面到的合力作用線的距離。偏心軸套的各幾何尺寸見圖3.11。根據(jù)圖可以寫出： 將、和值代入公式和公式中，積分得： （3.30） （3

36、.31） N m3.5偏心部分的運(yùn)動狀態(tài)圓錐破碎機(jī)動錐的運(yùn)動是由電動機(jī)經(jīng)傳動軸、小傘齒輪、大傘齒輪（與偏心軸套固聯(lián)在一起）驅(qū)動主軸，使動錐軸線以O(shè)為頂點，繞破碎機(jī)中心線作錐面運(yùn)動。同時，動錐還繞本身軸線自轉(zhuǎn)。這樣的運(yùn)動叫旋回運(yùn)動。所以，圓錐破碎機(jī)又稱為旋回破碎機(jī)。 偏心部分的運(yùn)動狀態(tài) 圖3.12 動錐上的作用力 所謂偏向部分的運(yùn)動狀態(tài)是指：孔載荷有載時注重在錐襯套里和偏心軸套在直襯套支靠在哪一邊的問題。破碎機(jī)偏心部件的運(yùn)動狀態(tài)是由作用力大小、方向和著力點所決定。為了找到偏心部分的運(yùn)動狀態(tài)，就必須求出動錐對O點的力矩方程?？蛰d時，作用在動錐上的力有：錐的自重G，動錐的慣性力，平衡重的慣性力，偏心

37、軸套的慣性力和其它作用力。為了簡化，動錐自重G和其它作用力可省略不計，求得對球面中心點O的力矩方程式為： 圓錐破碎機(jī)的主軸和偏心軸套支靠在哪一邊，根據(jù)上公式可有三種情況：1) 當(dāng)時，也就是沒有平衡重或平衡重較小時，破碎機(jī)主軸和偏心軸套的薄邊靠在直襯套的左側(cè)。2) 當(dāng)時，也就是有平衡重并平衡重較大時，破碎機(jī)主軸靠在偏心軸套的薄邊，而偏心軸套靠在直襯套的右邊。3) 當(dāng)時，也就是使動錐慣性力完全平衡，實際上這是不可能的。當(dāng)破碎機(jī)又載時，不管哪種情況在破碎力的作用下，動錐主軸俄偏心軸套都靠在直襯套的右側(cè)。 (a) (b) (c) 圖3.13 破碎機(jī)偏心部件的運(yùn)動狀態(tài) 破碎機(jī)由空載轉(zhuǎn)到有載由于有間隙的存

38、在，必然產(chǎn)生沖擊。由于第二種偏心部件運(yùn)動狀態(tài)，它的沖程（間隙）較第一種偏心部件運(yùn)動狀態(tài)的笑，所以產(chǎn)生沖擊載荷較?。划a(chǎn)品粒度也較整齊和比較小，但直襯套受力較大。選礦廠細(xì)碎圓錐破碎機(jī)，力求有較小的排礦口，能得到更小的粒度的產(chǎn)品。因此細(xì)碎破碎機(jī)必須采用第二種偏心部件的運(yùn)動狀態(tài)，也就是在偏心軸套的大傘齒輪上方裝有平衡重并使，從而又能減弱慣性力和慣性立即對機(jī)場的振動和對機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的有害作用，達(dá)到破碎機(jī)平衡的目的。我所設(shè)計的2100標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)的偏心部分就是這種運(yùn)動狀態(tài)的，即空載時，主軸靠在偏心軸套的薄邊，偏心軸套用厚邊壓在直襯套上；有載時，主軸靠在偏心軸套的厚邊而偏心軸套還是用厚邊壓在直襯套上。大傘齒輪

39、的運(yùn)動狀態(tài)圓錐破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于偏心軸套與直襯套與直襯套中間有較大的間隙而且偏心軸套的厚邊總是壓向直襯套，所以大傘齒輪不是繞它本身的中心線OO旋轉(zhuǎn)而是直襯套間隙2C之半為半徑繞破碎機(jī)中心線作圓周運(yùn)動。一對傘齒輪正常嚙合時，必須是兩錐頂交于一點并且節(jié)線相重合。大傘齒輪這種特殊的運(yùn)動狀態(tài)，不可避免的破壞了一對傘齒輪的正確嚙合條件。因此，在破碎機(jī)正常工作中，在齒輪和傳動軸上產(chǎn)生很大的沖擊載荷和在齒面上產(chǎn)生附加的磨損。所以，這種破碎機(jī)傘齒輪磨損特別嚴(yán)重，壽命很短。偏心部分的間隙所謂偏心部件的間隙是指直襯套與偏心軸套，主軸與錐襯套之間的間隙。 圖3.13 大傘齒輪的運(yùn)動狀態(tài) 1直襯套2偏心軸套3大傘齒輪

40、為了使破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，在各摩擦表面形成可靠的潤滑油膜，為了補(bǔ)償偏心部件制造和裝配的誤差以及為了防止偏心部件熱膨脹和變形卡住，偏向部件各摩擦表面之間必須留有合適的間隙。間隙太小容易發(fā)熱產(chǎn)生抱軸現(xiàn)象；間隙太大降低機(jī)器使用壽命和產(chǎn)生沖擊與振動。 4 電動機(jī)的選擇及軸的計算4.1主電動機(jī)的選擇及傳動比的分配4.1.1電動機(jī)的選擇根據(jù)工作要求及工作條件，選用破碎機(jī)專用電動機(jī)，又根據(jù)式（3-9）選擇JSQ1410-10型電動機(jī)，額定功率P0=200kw,同步轉(zhuǎn)速n0=590r/min.4.1.2傳動比的分配根據(jù)2100標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)的實際工作的空偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)nw=243r/min,得： （4.1）4.2傳動裝

41、置的運(yùn)動和動力參數(shù)的選擇和計算0軸（電動機(jī)軸）： KW （4.2） r/min （4.3） N·mm （4.4）1軸（小齒輪軸）： KW （4.5） r/min （4.6） N·mm （4.7）2軸（筒體） KW （4.8） r/min （4.9） N·mm （4.10）4.3傳動零件的設(shè)計計算4.3.1齒輪的計算1初步計算（1）材料選擇由文獻(xiàn)1表可知，選擇小齒輪的材料為40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS， 大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS.選齒輪精度為7級。（2）節(jié)錐角的計算 （4.11） （4.12） （4.13）由文獻(xiàn)2表可知， （4.14

42、）式中，齒頂高系數(shù)，。取小齒輪齒數(shù)， （4.15） 取大齒輪齒數(shù)。（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 mm （4.16）（4）齒輪分度圓的直徑 mm （4.17） mm （4.18）（5）錐距 mm （4.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑由文獻(xiàn)3表可知， 齒頂高 mm （4.20） 齒頂圓直徑 mm （4.21） mm （4.22） 齒根高 mm （4.23） 齒輪基圓直徑 mm （4.24） mm （4.25）（7）齒寬由文獻(xiàn)2表可知， mm （4.26）（8）節(jié)圓周速度 m/s （4.27）4.3.2齒輪的校核（）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（1）接觸應(yīng)力的計算由文獻(xiàn)4表可知，齒面接觸應(yīng)力計算公式，即 （4.28） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 計算載荷系數(shù)電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)4表可知，取平均分度圓直徑 mm平均分度圓圓周速度 m/s由文獻(xiàn)4 圖（a）可知，按，得；由文獻(xiàn)4 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，；由文獻(xiàn)4表可知，； 由文獻(xiàn)1表可知，彈性系數(shù)； 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 計算得， MPa（2） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力由文獻(xiàn)4 表可知，許用接觸應(yīng)力計算公式，即 （4.29）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa 最小安全系數(shù) 由文獻(xiàn)1，10-13