圆锥破碎机的毕业设计.doc

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1、本科毕业论文 圆锥破碎机的设计本科生毕业论文（设计） 题 目 圆锥破碎机的设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化技术 学生姓名 学 号 年级 2011级 指导教师 二0一五 年 四 月 十四 日41圆锥破碎机的设计专业:机械设计制造及其自动化 学生: 指导老师: 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。圆锥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。国内圆锥破碎机设备生

2、产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的圆锥破碎机械设备，在绿色环保化矿山开采的转变中挥积极作用。一般生产大型圆锥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。国内圆锥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。加大圆锥破碎机设备新型节能绿色环保圆锥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

3、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。 本文介绍了圆锥破碎机的结构组成、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。圆锥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

4、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：圆锥破碎机；中心距；弯曲疲劳强度；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 bec

5、ome Cone crusher industry through a variety of ways industry 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 t

6、he pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic 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

7、right valves and design a reasonable pneumatic control 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 ord

8、inary home, not only can be used for minced meat, can 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 ca

9、n according to a fixed procedure to moving objects or 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, e

10、lectronics, light industry and atomic energy sectors.Key word: cone crusher centre-to-centre spacing endurance bending strength shear or transverse bending.目录摘要1Abstract2第一章 绪论3 1.1圆锥破碎机的发展概况.4 1.2圆锥破碎机的应用. 4 1.3各种圆锥破碎机的特点.4 1.4圆锥破碎机的发展方向.5第二章 弹簧圆锥破碎机的总体方案及结构设计.52.1圆锥破碎机的工作原理.52.2圆锥破碎机的结构和布置形式5 2.2.

11、1圆锥破碎机的结构.6 2.2.2圆锥破碎机的布置方式.6第三章 圆锥破碎机的设计计算.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 3.1.1.1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传动零件的设计计算.12 3.3.1齿轮的计算.12 3.3.2齿轮的校核.13 3.3.3传动轴的设计计算.14 3.4主轴的设计计算.14 3.5偏心轴套与止推盘的设计.15 3.6破碎锥的摆动次数.15 3.7电动机功率.15 3.7.1结构参数选择与计算.16 3.7.2分矿口与接矿漏斗.16 3.7.2给矿口与排矿口宽度.17 3.

12、7.3啮角.17 3.7.4偏心距和动锥摆动行程.18 3.7.5破碎腔的平行碎矿区.18第四章各主要零件强度的校核计算.38 4.1滚动轴承的校核及寿命计算.42第五章圆锥破碎机的运动学与动力学.42 5.1圆锥破碎机的运动学.33 5.2圆锥破碎机的动力学.45致谢46参考文献47第一章 绪论 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因

13、此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 随着社会的进步，原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位31%、锰矿石品位22%。绝大多数的原矿需要破碎和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备研究的主题，“多碎少磨”是节能、降耗

14、的重要措施，其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。圆锥破碎机的生产效率高，排料粒度小而均匀，可将矿岩从350mm破碎到10mm以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。 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。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

15、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

16、回破碎机所代替。圆锥破碎机是1953年开始仿苏2100和1“O弹簧圆锥破碎机而设计。1954年开始自行设计生产了1200弹簧圆锥破碎机。1958年又设计制造了大型2200弹簧圆锥破碎机。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液压圆锥破碎机的系列产品。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，底部单缸液压圆锥破碎机有900，1200，1650，2200四个规格十二种型腔。 目前圆锥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

17、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。总体上讲，国产圆锥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)旋盘式圆锥破碎机技术(Gyrdasiocrushesr)，并合作生产系列圆锥破碎机产品。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)底部单缸液压圆锥破碎机和旋盘式破碎机。某铜矿引进美国AC公司中细碎液压圆锥破碎机。有的水电站采用48ni和66ni旋盘破碎机，用与人工造沙。6

18、00、900破碎机在某金矿使用效果也很好。1.2 圆锥破碎机的应用圆锥破碎机适用于冶金、建筑、筑路、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。圆锥破碎机破碎比大、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。1.3 各种圆锥破碎机的特点 国内外圆锥破碎机有许多类型，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。现就国内已有的圆锥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，进而找出圆锥破碎机的发展方向。 由于西蒙斯

19、破碎机的性能远优于传统的弹簧式圆锥破碎机，所以近年来国内各破碎机制造厂纷纷开发这种破碎机，国产传统弹簧圆锥破碎机越来越少。近年来，新制订的弹簧圆锥破碎机国家标准(报批稿)与西蒙斯圆锥破碎机的参数基本相近，故传统弹簧圆锥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型单缸液压圆锥破碎机和HP系列多缸液压圆锥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。 1.4圆锥破碎机发展方向 从前述的两种圆锥破碎机发展历程可知，HP系列圆锥破碎机，先是对破碎机内部结构参数进行优化组合，第二阶段是将“层压破碎”用于圆锥破碎机，第三

20、阶段是完成了“高能层压”圆锥破碎机；H1800系列圆锥破碎机，先是对老单缸机的改进、第二阶段是提出了“高能”圆锥破碎机、第三阶段进一步完善高能圆锥破碎机、第四阶段完成了“高能层压”圆锥破碎机。虽然两种破碎机发展创新之路不同，但最终结果是一样的，都研制成了高能层压圆锥破碎机。他们的圆锥破碎机发展创新之路，对我们研制开发新型圆锥破碎机很有启发。 圆锥破碎机发展方向就是借用HP多缸机的优越性能和吸收单缸机结构简单等优点并把两者的优点集中到一种圆锥破碎机上。这样，就会创新出一种既具有多缸机性能优越又有单缸机结构简单的新型圆锥破碎机，这就是走引进、消化吸收，再创新的发展创新之路。 破碎机的研制首先是使它

21、能够借用层压破碎原理达到选择性破碎的目的。为此，圆锥破碎机创新的基本点是，采用优化腔型，大底锥角、大摆程、高摆频，对破碎机内部结构进行优化组合再输入高能量。 综合分析结果，在上述创新基点和创新途径的基础上我们找到了圆锥破碎机创新之路并设计出了这种独特的圆锥破碎机。所谓独就是我们独家所有，有所谓特就是特点，这种破碎机集中了HP系列和H1800系列圆锥破碎机的优点，取长补短，并克服了它们各自的缺点。目前，浙江双金机械集团有限公司正在研制这种破碎机。第二章圆锥破碎机的总体方案及结构设计2.1圆锥破碎机的工作原理工作时，电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、传动轴和圆锥部在偏心套的迫动下绕一固定作旋摆运动，

22、从而使圆锥破碎机的破碎壁时而靠近又时而离开固装在调整套上的轧白壁表面，使矿石在破碎腔内不断受到冲击，挤压和弯曲作用而实现矿石的破碎。在不可破异物通过破碎腔或因某种原因机器超载时，弹簧保险系统实现保险，排矿口增大，异物从破碎腔排出，如异物卡在排矿石可使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排除破碎腔。在弹簧的作用下，排矿口自动复位，机器恢复正常工作。2.2圆锥破碎机的结构和布置形式 2.2.1圆锥破碎机的结构 圆锥破碎机的组成部分主要有机架部分；传动轴部分；偏心轴套部分；球面轴承部分；动锥部分；调整环部分。 2.2.2布置方式 电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、传动轴和圆锥部在偏心套的迫动下绕一固定作

23、旋摆运动，从而使圆锥破碎机的破碎壁时而靠近又时而离开固装在调整套上的轧白壁表面，使矿石在破碎腔内不断受到冲击，挤压和弯曲作用而实现矿石的破碎。在不可破异物通过破碎腔或因某种原因机器超载时，弹簧保险系统实现保险，排矿口增大，异物从破碎腔排出，如异物卡在排矿石可使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排除破碎腔。在弹簧的作用下，排矿口自动复位，机器恢复正常工作。第三章 圆锥破碎机的设计计算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

24、传动比的分配根据PYB900标准圆锥破碎机的实际工作的空偏心轴转数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传动零件的设计计算 3.3.1齿轮的计算1初步计算（1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用40Cr(调质），硬度241HB286HB，平均取为280HB，大齿轮用45钢（调质），硬度229

25、HB286HB,平均取为240HB。选齿轮精度为7级。（2）节锥角的计算 （3.11） （3.12） （3.13）由文献2表可知， （3.14）式中，齿顶高系数，。取小齿轮齿数， （3.15） 取大齿轮齿数。（3）根据工作条件的要求，大端模数为 （3.16）（4）齿轮分度圆的直径 mm （3.17） mm （3.18）（5）锥距 mm （3.19） （6）齿轮齿顶、齿根圆直径由文献3表可知，齿顶高mm （3.20）齿顶圆直径mm （3.21）mm （3.22）齿根高mm （3.23） 齿轮基圆直径 mm （3.24） mm （3.25）（7）齿宽由文献2表可知， mm （3.26）（8）节圆周

26、速度 m/s （3.27）3.3.2齿轮的校核（）校核齿面接触疲劳强度（1）接触应力的计算由文献4表可知，齿面接触应力计算公式，即 （3.28） 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由文献4表可知，取平均分度圆直径 mm 平均分度圆圆周速度 m/s由文献4 图（a）可知，按，得；由文献4 图（b）可知，按，齿轮悬臂布置，；由文献4表可知，； 由文献1表可知，弹性系数； 节点区域系数 计算得， MPa（1） 接触疲劳强度的许用应力由文献4 表可知，许用接触应力计算公式，即 （3.29）确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 最小安全系数 由文献1，10-13

27、可知，计算应力循环系数 由文献1 图10-19可知，查得接触疲劳寿命系数 ， 尺寸系数 工作硬化系数，按 润滑油膜影响系数，计算得， MPa（3）由于MPaMPa，故安全。（）校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根应力的计算由文献4表可知，弯曲应力计算公式，即 （3.30）确定公式内的各计算数值 由文献1表可知， ， 由文献1表可知， ， 计算得， MPa（2）弯曲强度的齿根许用应力 由文献4表可知，齿根许用应力计算公式，即 （3.31）确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限MPa 齿轮的应力修正系数 弯曲强度的最小安全系数 弯曲疲劳寿命系数 ， 弯曲疲劳的尺寸系数计算得， （3）由于MPaMpa，故安

28、全。3.3.3传动轴的设计计算（1）初步确定轴的直径mm （3.32）根据工作条件，取mm（2）传动轴受力分析N （3.33） N （3.34） N （3.35）图4.1 传动轴的受力简图（3）绘制传动轴的受力简图，如图所示，求支座反力垂直面支反力：由，得： （3.36） 由，得： N （3.37）水平面支反力：由，得： （3.38） N由，得： N （3.39） （4）作弯矩图：垂直面弯矩图：C点 Nmm （3.40）水平面弯矩图：C点 Nmm （3.41）合成弯矩图：C点Nmm （3.42） （5）作转矩T图： Nmm （6）校核轴的强度：按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭

29、矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献1，15-5可知，取，轴的计算应力 MPa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm （3.44）抗扭截面系数 mm （3.45）截面V左侧的弯矩M为 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa （3.47） 截面上的扭转切应力MPa （3.48）轴的材

30、料为45钢，调质处理。由文献1表可知，MPa，MPa，MPa。由文献1 附表可知，用插入法求出 ，轴按精车加工，由文献1 附图可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理，固得综合系数为 （3.49） 由文献1 ，可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 （3.50） （3.51） （3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献1附表查取。因， ，又由文献1附图可得轴的材料的敏感系数

31、为 ，故有效应力集中系数按文献1，附为 （3.53） 由文献1附图可得轴的截面形状系数为由文献1附图可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为 所以轴在截面V左侧的安全系数为 故该轴在截面V左侧的强度是足够的。3.4主轴的设计计算主轴是圆锥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。主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，常会出现主轴压在锥衬套下口的情况。我们就按主轴处于最不利的这种情况，作为主轴受力状态，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）计算主轴的强度。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）