PEF750x1060复式破碎机机架设计Word下载.docx

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颚板采用新的耐磨材料，降低磨损消耗；

提高自动化水平（可自动调节、过载保护、自动润滑等）。

同时也出现了一些新的机型；

如复摆型颚式破碎机，动颚顶部的水平摆幅约为下部的1.5倍，而垂直摆幅稍小于下部，就整个动颚而言，垂直摆幅为水平摆幅的2~3倍，由于动颚上部的水平摆幅大于下部，保证了颚腔上部的强烈粉碎作用，大块物料在上部容易破碎，整个颚板破碎作用均匀，有利于生产能力的提高。

同时，动颚向定颚靠拢，在挤压物料过程中，顶部各点还顺着定颚向下运动，又使物料能更好的夹持在颚腔内，并促使物料尽快的排出，在相同条件下，这类破碎机的生产能力较简摆型颚式破碎机高20%~30%。

北京矿冶研究院总院研制的PEWA90120新型外动颗低矮破碎机，与传统颚式破碎机相比，它的动颚与静颚位置正好相反，动颚的往返运动为破碎机提供了可靠的进料保障，并促进排料，所以其生产能力比传统颚式破碎机提高20%以上，节能15%~30%，系统节能1倍以上，喂料高度比传统机型低25%~30%，节省安装空间，而且可获得传统颚式破碎机不能获得的理想动颚运动特性;

还有筛分颚式破碎机，把筛分和破碎结合为一体，不仅可简化工艺流程，且能及时将已达粒度要求的物料从破碎腔中排出，减轻了破碎机的堵塞和过粉碎，提高了生产能力，降低了能耗。

在大型化方面国内外已经开始生产1500mm×

2100mm规格的颚式破碎机[2]。

上述提出的各种新型颗式破碎机我国均有产品或样机，只是在质量与性能方面与国外相比还存在很大差距。

如我国PE750×

1000型颚式破碎机与美国HR公司的800×

ll00型颚式破碎机（规格略大于我国）相比，机重分别为28000kg和18000kg。

HR公司的产品重量轻得多，反映了其设计与制造工艺综合水平比我国高得多。

从前机架轴承和动鄂轴承的尺寸（外圆×

内孔×

厚度）也可看出差距，我国PE750×

I00型颚式破碎机的机架与动颚轴承尺寸均为620mm×

380mm×

194mm，而美国HR公司800×

ll00型颚式破碎机的机架与动颚轴承尺寸分别为460mm×

260mm×

l80mm和460mm×

280mm×

146mm。

国外生产的轴承比我国的小得多，而且寿命也长。

此外在耐磨材料、热处理工艺及自动化程度上与国外相比也都存在着不小的差距[3]。

1.2复摆型颚式破碎机的发展机遇

颚式破碎机按运动形式分为简摆式和复摆。

目前，国内颚式破碎机类型很多，但得到广泛使用的还是传统复摆颚式破碎机。

传统的颚式破碎机由于具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉、适用性强等优点，所以在工业上得到了广泛应用。

随着能源的短缺和加工成本的增加，现代破碎设备正面临着一些正待研究解决的重要问题，这就要求研制开发出高生产率、低能耗的新型机械设备，来提高粉碎过程的能源效率、粉碎效率和生产能力，以降低粉碎过程的单位能耗和生产成本。

使其在较大的给矿粒度下能达到大的破碎比，以实现多碎少磨，降低能耗，并能实现对任何强度物料的选择性破碎。

复摆颚式破碎机研究的出发点就是提高生产能力、节能降耗，它在粉末冶金中可获得广泛的应用，尤其是在破碎物料时，与简摆式破碎机相比在节约能源、提高生产效率方面具有很大的优势。

1.3机架研究的目的和意义

颚式破碎机是目前广泛应用的破碎设备,主要用于粗碎。

在各行各业,破碎机破碎各种不同硬度、不同性质的物料。

破碎机机架是由前壁、侧壁和后壁以及轴承座组成一个空间框架结构。

设计目的在于适应生产规模要求，提高产品的耐用度、减轻机重。

破碎机机架是整个破碎机零部件的安装基础。

它在工作中承受很大的冲击载荷,它的机重占整机很大比例（对铸造机架为50%左右,对焊接机架为30%左右）,而且加工制造工作量也较大。

机架的强度和刚度,对整机性能和主要零件寿命均有很大影响。

这个特性又是借助机构优化设计所得到的。

因此,研究机架设计很有意义。

1.4本文研究的主要内容

本文主要研究以下几个方面的内容:

1、根据生产要求对PE750×

1060复摆型颚式破碎机机架部分进行设计、计算、校核。

2、分析复摆颚式破碎机的工作原理及其结构尺寸对破碎机性能的影响，计算确定PE750×

1060复摆颚式破碎机的设计参数，在分析破碎机机架结构的基础上,阐述设计机架结构的原则和方法。

3、机架结构设计

根据受力情况,在满足强度和刚度要求的条件下,力求减轻机重。

同时考虑工艺和外观。

4、加强筋的位置和方向必须适应受力的要求,例如侧壁加强筋布置的方向和轴承座下加强筋的位置。

5、由于机架在工作时抖动很大，矿料对其的冲击力也非常强，因此，在设计时应做相应的平衡处理。

因为铸钢是一种高能耗的工艺过程，从节约能源的角度，在能满足受力的情况下应大力发展焊接机架。

颚式破碎机采用焊接机架是发展方向。

第二章Inventor软件

2.1Inventor软件简介

AutodeskInventor软件是美国Autodesk公司于1999年底推出的三维可视化实体模拟软件，它包含三维建模、信息管理、协同工作和技术支持等各种特征。

使用AutodeskInventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件，还可以管理上个零件和大型部件，它的“连接到网络”工具可以使工作组人员协同工作，方便数据共享和同事之间设计理念的沟通。

Inventor在用户界面简单，三维运算速度和着色功能方面有突破的进展。

设计人员能够简单迅速地获得零件和装配体的真实感，这样就缩短了用户设计意图的产生与系统反应时间的距离，从而最小限度的影响设计人员的创意和发挥。

2.2Inventor软件的特点

实际上Inventor软件做模具是很好用的，因为Inventor的强项就是结构设计。

它自身的关联设计功能非常强大，方法也很多。

模具结构做起来很轻松的，装配也很容易，参数化控制，更灵活，方便，易学，带有国标的零件库和标准型材库，衍生功能好，可以传递参数，可以用一张草图控制整个设计。

使用此软件的目的：

由于Inventor软件具有很强的关联设计和衍生功能，可以创建自适应零件、使用衍生零件创建模型、使用结构件生成器、创建螺栓联接、创建轴承、创建V型皮带传动、设计盘式凸轮、设计压缩弹簧等。

操作方便快捷[5]。

第三章破碎机结构特点及主要参数计算

3.1复摆颚式破碎机的结构及工作原理

3.1.1复摆颚式破碎机的结构组成

复摆颚式破碎机主要组成部件有：

机架、动颚部分、轴上部件、齿板、调节机构、动力系统。

（1）机架机架是整个设备的支撑部分，机架内部安装齿板及动颚形成破碎腔，上端面安装轴承座为破碎机主轴的支撑部分。

（2）动颚部分动颚部分主要有活动齿板、动颚、锲型铁组成，其主要作用是通过偏心轴传递的动力使物料破碎，以达到所需求的粒度。

（3）轴上部分轴上部分主要有轴承、偏心轴、带轮、飞轮密封件等，其作用是同过带轮把功率传递给偏心轴，再通过偏心轴传递转矩和位移。

（4）齿板齿板是破碎机不可缺少的部分，破碎机通过电动机传递出来的功率最终由齿板作用在物料上使物料破碎，由于齿板长期和物料接触，对齿板的材料和寿命要求都是很高的。

本研究精心设计的齿板大大增加了寿命，在拆换的时候也是极为方便的。

（5）调节机构调节机构主要由肘板、肘座、拉杆、拉杆弹簧等组成。

调节机构可以根据需要调节出料口的大小来调节出料粒度，肘板在出现卡钢等现象时会自动断裂从而达到保护设备的作用。

（6）动力系统动力系统主要是指驱动系统，由电动机、电动机皮带轮、传送带等部件组成，破碎石料的动力由电动机输出，经皮带轮、皮带传送到偏心轴，偏心轴带动动颚板上的齿板，达到物料破碎的目的[6]。

3.1.2复摆颚式破碎机的工作原理

当物料进入破碎机后，破碎机通过偏心轴输送出来的力矩带动齿板使物料破碎，进入的物料在重力的作用下向破碎腔下部运动，由于两齿板成一定角度，物料往下运动的时候会被齿板不断挤压破碎，直至达到所需要的粒度，再由机器下部排料口排出。

复摆型颚式破碎机动颚直接悬挂在偏心轴上，受到偏心轴的直接驱动，动颚的底部有一块推力板支撑在机架的后壁上，当偏心轴转动时，动颚一方面对定颚做往复摆动，同时还顺着定颚有很大程度的上下运动。

动颚上每一点的运动轨迹并不一样，顶部的运动受到偏心轴的约束，运动轨迹接近于圆弧，在动颚的中间部分，运动轨迹为椭圆曲线，靠近下方椭圆愈偏长。

由于这类破碎机工作时动颚上各点的运动轨迹比较复杂，因此称为复杂摆动型颚式破碎机[7]。

3.2颚式破碎机的机构简化及运动特点

3.2.1颚式破碎机的机构简化

现在应用最多的破碎机主要有简式和复式两种结构如下图3.1破碎机机构简图所示。

图3.1破碎机机构简图

简摆式破碎机在结构上复杂，其动颚运动轨迹不理想，从结构上可得出上腔的破碎力小而下腔的破碎力大，而物料上腔粒度大需要的破碎力较大，下腔物料小需要的破碎力较小，从而形成了能量的浪费。

复摆式破碎机解决了这一缺点。

因而复摆颚式破碎机的研究设计符合社会发展的需要，有着重大的现实意义，它己成为许多工业发达国家的研究重点。

3.2.2颚式破碎机的运动特点

简式破碎机的主要通过肘板带动动颚的下部运动从而破碎物料，这样的破碎机能破碎比较硬的物料，但其破碎性能不是很好，而且从能源的利用上讲也是不科学的，动颚板下部行程大，上部行程小不利于入料，出料粒度也不如复式破碎机均匀。

有的简式破碎机是通过偏心轴带动动颚上部运动，但这种破碎机对出料粒度的大小调节是不方便的，当出现卡钢现象的时候设备也得不到很好的保护。

复式破碎机大都是同过偏心轴带动动颚上部运动，下部装有出料粒度调节和安全装置。

这种破碎机机体结构简单轻巧、安全且调节、齿板更换方便。

是目前应用较广的一种破碎机。

3.2.3复摆颚式破碎机的优缺点

（1）复摆型颚式破碎机动颚在上端及下端的运动不同步，交替进行压碎及排料，因而功率消耗均匀。

（2）动颚垂直行程相对较大，这对于排料、特别是排出粘性及潮湿物料有利。

（3）破碎能力强、能耗少；

结构紧凑，占地少；

能调节出料粒度，应用范围小；

耐磨件齿板拆装方便,操作简单，维修方便

（4）动颚垂直行程比较大，物料不仅受到挤压的作用，还受到部分的磨削作用，加剧了物料过粉碎现象，增加了能量消耗，产生粉尘较大，颚板比较容易磨损。

（5）复摆型颚式破碎机在破碎时，动颚受到的巨大挤压力，直接作用在偏心轴上，目前这种破碎机都制成中、小型的。

由于机架在工作时抖动很大，矿料对它的冲击力也非常强，因此，在设计时应做相应的平衡处理。

在强受力的地方以焊接钢板的形式来处理[8]。

3.3主要结构参数计算[9]

一、破碎机给料口与排料口尺寸

设计破碎机时，原料最大颗粒的尺寸为已知。

为保证原料最大颗粒能顺利地进入破碎腔中，则给料口尺寸为：

B=（1.1—1.25）Dmax（2.1）

式中B——破碎机给料口宽度。

——最大给料粒度

其中

=630mm

由式2-1可得B=750mm（取1.19）根据用户需要取进料口长L=1060mm。

给料口尺寸为宽750mm、长1060mm；

排料口尺寸为80～140mm。

二、啮角的选择

破碎机动颚板与固定颚板之间的夹角叫啮角。

实际上颚式破碎机的啮角为17，

本设计选a=19°

图3.2　复摆型颚式破碎机机构运动简图

三、动颚摆动下部水平行程

的计算

如图3.2复摆型颚式破碎机机构运动简图所示。

动颚下部水平行程

可按下式计算：

（2-2）

式中

——最小排料口尺寸。

也可用经验公式

=0.054×

750=40.5mm（2-3）

四、偏心轴偏心距e的确定

由图3.2颚式破碎机机构简图

（2-7）

——近似认为破碎机啮角；

——动颚铰点D的水平行程；

和

——滑块处于上极点和下极点坐标。

转换得

（2-8）

——连杆长度，

=BD；

e____曲柄半径，e=AB=

由式（2-7）、（2-8）求得偏心距为

（2-9）

=19.5mm

本机选e=20m

机器的偏心距e大小对生产率、功率、机器的性能参数等有很大的影响。

增大偏心距e可增大动颚的水平行程,改善复摆机的行程特性,但会导致机器功率增大,不符合节能原则。

实际应用中应尽可能采用小的偏心距e,精确计算和设计好平衡块的大小和方位,减少了该机器离心惯性力和冲击振动,使它的运转噪声有所降低。

一般曲柄半径可以作为设计变量,也可以按现有的设计经验确定,作为常量,有利于使破碎机的曲柄半径系列化。

本机选e=20mm。

五、肘板长度

动颚运动轨迹为

（见图3.2复摆型颚式破碎机机构运动简图），由弧长与转角关系求得肘板长度

为：

（2-10）

——肘板摆动角。

由图可知

（2-11）

将（2-11）代入式（2-10），得

（2-12）

由式（2-12）可知，当其他因素一定时，摆动角

与肘板长度

成反比。

选

=550mm。

六、连杆长度

连杆长度可近似按下式选取

（2-13）

B——破碎机给料口尺寸；

——-最小排料口尺寸；

——破碎机啮角。

由式（2-13）可得

mm

连杆长度是指动颚轴承中心至动颚肘板衬垫对称中心点间的距离,改变连杆长度,实质是改变动颚下端点在连杆上的相对位置,以及改变肘板固定支承点C在机架上的相对位置。

改变连杆长度,对动颚下部动点的水平行程及特性值有明显影响.较短的连杆可得到较大的下端点水平行程值及较小的特性值,同时可以提高生产能力和延长颚板寿命。

但过短的连杆给机器的结构设计带来困难,并使动颚的受力恶化,还可以导致下端点轨迹运动反向等。

本机选

=1635mm。

七、传动角γ

从机构学来看,传动角γ愈大,传力性能愈好,但对于破碎机而言,传动角增大,垂直行程增大,而水平行程值降低,因此传动角一般不宜过大,建议取γ=45°

～55°

。

本机选

=

八、行程特性值m

行程特性值m=h/S（动颚齿面上各点的垂直行程h与水平行程S之比）,m值越大,则破碎颚板对矿石的破碎效果越好,颚板本身磨损也越强烈,而且m值大是复摆机的固有特性,为此,采用降低动颚悬挂高度h的方式来改善它的行程特性。

另外,在结构上采取增大水平行程S,这对改变行程特性m更为明显。

动颚齿面上各点的行程特性值,各点水平行程的大小,上、下水平行程的比值,以及下端点的水平行程S的值是决定机器的功耗,对大块物料是否能充分破碎,下端点是否可以充分排料是提高生产能力的关键。

研究表明,曲柄摇杆机构的连杆的运动曲线近似于椭圆,在给料口处椭圆度较小,在排料口处椭圆度较大,中部椭圆度最小。

因此各点的行程特性值m也不一样（上小下大,中间最小）。

目前国内PE型颚式破碎机的行程比取值为m=2.4～3.4,国外一般取m=1.5～2.5。

本机器作粗碎用,行程特性值m可取得大些:

m=2.4～3.4。

九、动颚悬挂高度

动颚悬挂中心刚好落在给料口水平线上为零悬挂；

在给料口水平上为正悬挂；

在给料口水平下为负悬挂。

对于复摆破碎机，在其他条件相同情况下，降低悬挂高度h，会增加动颚水平行程，特别是给料口水平行程，其特性值也会得到改善，但是，过分降低悬挂高度，将导致主轴受力恶化，甚至有使动颚翻转的可能，故动颚悬挂高度为

（2-14）

式中L——动颚悬挂中心至排料口处的距离在动颚衬板表面上的投影值。

上述这些结构参数不是孤立的，而是彼此相关的，甚至互相矛盾。

因此，靠常规的设计方法很难得到最佳方案，还是以优化设计为好。

3.4性能参数计算

3.4.1功率计算

尽管从机械原理上分析，复摆型颚式破碎机属于平面四杆机构中的曲柄摇杆机构，但对它的许多问题至今依然没有定量的结论。

例如：

至今仍无人得出动颚1连杆2上任意点的轨迹的数学方程式（动颚上、下两铰链点的轨迹除外）；

功率N、偏心距r等的确定也仍感困难。

为此，本文拟对复摆型颚式破碎机的功率理论计算公式进行求证。

颚式破碎机的需用功率,与许多因素有关，例如：

规格（B×

L）、偏心轴转速n、啮角a、排料口宽度d、动颚下端水平行程s、偏心距r，以及被碎矿石的物理机械性质、粒度特性、破碎齿板表面形状和齿形参数等，都会影响功率消耗。

迄今，一些功率计算公式大多属于经验公式的范畴，尚无一个完整精确的理论计算公式。

根据经验公式计算破碎机功率

（2-18）

本机取N为90kw。

3.4.2生产率计算

生产率是指在一定的给料粒度和排料粒度的条件下，单位时间破碎机所处理的物料量。

（kg/hor

/h）.它是破碎机重要的性能指标之一。

用经验公式计算生产率：

（kg/h）（2-17）

——物料可碎性系数查表得k1=0.9

——物料修正系数查表得k2=1.0

_____单位排料口生产能力（kg/mm..h）（表3-8）取

=0.98

____排料口宽度（mm）b=110mm

———物料的松散密度（kg/

）取

=1.8（石灰石）

由式（2-17）可得

破碎机生产率为：

（kg/h）

3.5破碎力大小的计算

3.5.1破碎力的性质

颚式破碎机破碎物料时，破碎腔内破碎板施加于被破碎物上的力，称为破碎力。

满载破碎时破碎力的最大值称为最大破碎力。

破碎力是设计颚式破碎机各个零件强度和刚度的主要原始数据。

破碎力计算正确与否，将直接影响颚式破碎机零件的强度和刚度，关系到颚式破碎机工作的可靠度和使用寿命。

然而影响其破碎力性质、大小及其作用点位置的因素又极为复杂。

因此，认真分析研究这个破碎力并准确地计算出它的大小和作用点位置是一个很重要的问题。

根据PE750×

1060复摆颚式破碎机进行的物料破碎测试实验表明，破碎腔内破碎载荷是沿着齿面分布载荷，其合力即为破碎力。

当颚式破碎机的动颚往返摆动一次时，破碎机的连杆或者构成破碎腔的两破碎板上所承受的破碎力都是由零变到最大，再由最大变到零，并且最大破碎力发生在偏心轴转角

处。

颚式破碎机在一个破碎工作循环中，其破碎力是按脉动循环载荷来变化的。

3.5.2最大破碎力及其作用点的位置

最大破碎力作用点位置如图3.3所示，颚式破碎机破碎物料时，破碎腔内破碎板施加于被破碎物上的力，称为破碎力。

由《机械工程手册第66篇（矿山机械）》推荐的计算最大破碎力的公式为

图3.3最大破碎力作用点位置

（2-19）

H——破碎腔高度cm.1860

L_____破碎腔长度cm1060

q_____衬板半径面积上平均压力MP

由表7-1.得q=4.0

从而求出最大破碎力

3.5.3机构尺寸参数对破碎机性能的影响

图3.4颚式破碎机机构简图

颚式破碎机是典型的曲柄摇杆机构，其机构图如图3.4所示，四杆机构中AB曲柄为破碎机偏心轴，BD连杆为破碎机动颚，CD摇杆为破碎机肘板，EF为破碎机定颚。

增大曲柄AB的长度，将增大破碎动颚上各点的水平行程值从而提高破碎机生产能力，但另一方面也会增加破碎机功耗，恶化破碎腔受力状况。

减小A点相对于E点的高度（减小悬挂高度h），可增大动颚上各点的水平行程，减小破碎机高度，减轻破碎机重量，减小动颚上各点行程特性系数，从而大大提高破碎机工作性能。

减小连杆长度则有利于增大动颚下端水平行程，减小行程特性系数，对提高生产能力和延长颚板使用寿命都是极为有利的。

但过短的连杆给机架结构设计带来困难并使动颚受力恶化。

连杆倾角对应于破碎腔啮角，减小破碎腔啮角有利于提高破碎机产量，改善破碎作用力并利于采用新的破碎原理（如层压破碎原理）。

但啮角过小，将使破碎机高度增大，机重增加，机架长度加长。

传动角的大小对破碎机性能影响很大，增大传动角有利于改善破碎机受力，提高散体物料破碎力，但同时也会减小动颚下端水平行程，增加垂直行程，从而加大动颚衬板磨损，减小衬板寿命。

第四章颚式破碎机机架结构设计

4.1机架结构型式[12]

它在工作中承受很大的冲击载荷,它的机重占整机很大比例（对铸造机架为50%左右,对焊接机架为30%左右）,而且加工制造工作量也较大。

因此,研究机架结构设计很有意义。

机架差不多由钢板焊接而成，据经验，我们通常取钢板厚度为25mm-50mm左右。

近年来,随着基本建设的发展,国内破碎机制造行业也兴旺发达。

据不完全统计。

全国约有100余家颚式破碎机制造厂,其中以乡镇企业为多数。

所生产的颚式破碎机品种规格约有20个以上,全国年产量约1万个标准台。

所生产的破碎机机架结构也是各种各样,其中有许多机架结构不尽合理,强度不足又浪费材料。

因此,本文对机架结构合理设计进行研究。

图4.1机架的三维实体模型图

　　颚式破碎机机架按结构分,有整体机架和组合机架。

　　整体