1、二 原始数据和设计要求 4三 方案设计及讨论 5四 设 计 步 骤 与 运 动 解 析 10 摘 要 破碎机械是对固体物料施加机械力,克服物料的内聚力,使之碎裂成小块物料的设备。破碎机械所施加的机械力,可以是挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等,在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的综合。对于坚硬的物料,适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械;对于脆性和塑性的物料,适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械;对于粘性和韧性的物料,适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。在矿山工程和建设上,破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然石料,使这成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中,固体原料、燃料和半成品需要经过
2、各种破碎加工,使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加工操作。一 设计题目出石口被送出的破碎机机构。如图1,设计一破碎机系统,该系统由原动部分(电动机带动偏心轮的机构)、传动部分(带传动和组合机构)和执行部分组成。电机的驱动力矩有传动部分给动颚板,使其作往复摆动。当动颚板向左摆向与机架固连的定颚板时,石块即被轧碎,当动颚板向右摆离定颚板时,被轧碎的石块即下落。完成一个工作循环。本题要求设计能是石头按要求被压碎并顺利从颚腔中落下 。 图1二 原始数据和设计要求1、动颚板压石时摆动角速度为0.3rad/s,行程速比系数k=1.4。2、动颚板重7000N,转动惯量为35kgm,主传动构件重4000N
3、,传动惯量为20kgm,其它构件的重量及转动惯量忽略不计。3、生产率为每小时2030吨。4、破碎机总体尺寸为2000*1400*1200mm。5、运转不均匀系数&=0.1三 方案设计颚式破碎机在工矿企业中被广泛应用,这是因为该机结构较简单、机型齐全并已大型化。颚式破碎机主要作为一级(粗碎和中碎)破碎机械使用。现有颚式破碎机按动颚的运动特征,分为简单摆动型、复杂摆动型和混合摆动型三种型式。方案一:简单摆动型(简摆型)颚式破碎机 如图2所示为简摆式破碎机的实物图,颚式破碎机有定颚和动颚,定颚固定在机架的前壁上,动颚则悬挂在心轴上。当偏心轴旋转时,带动连杆作上下往复运动,从而使两块推力板亦随之作往复
4、运动。通过推力板的作用,推动悬挂在悬挂轴上的动颚作左右往复运动。当动颚摆向定颚时,落在颚腔的物料主要受到颚板的挤压作用而粉碎。当动颚摆离定颚时,已被粉碎的物料在重力作用下,经颚腔下部的出料口自由卸出。因而颚式破碎机的工作是间歇性的,粉碎和卸料过程在颚腔内交替进行。这种破碎机工作时,动颚上各点均以悬挂轴为中心,单纯作圆弧摆动。由于运动轨迹比较简单,故称为简单摆动型颚式破碎机,简称简摆型颚式破碎机. 图2 此机构是曲柄摇杆机构,却不是简单四杆机构,而是六杆机构,分别由曲柄、连杆、推力板、摇杆,机架组成。当偏心轴1旋转时,带动连杆2作上下往复运动,从而使两块推力板3,4亦随之作往复运动。通过推力板的
5、作用,推动悬挂在悬挂轴上的动颚5作左右往复运动,从而压碎石块。我们画出了这个机构的结构简图,见图3 图3方案二:复杂摆动型(复摆型)颚式破碎机 如图四所示,动颚1直接悬挂在偏心轴2上,受到偏心轴的直接驱动。动颚的底部用一块推力板 3 支撑在机架的后壁上。当偏心轴转动时,动颚一方面对定颚作往复摆动,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,愈靠近下方椭圆愈偏长。由于这类破碎机工作时,动颚各点上的运动轨迹比较复杂,故称为复杂摆动型颚式破碎机,简称复摆型颚式破碎机。 复摆型颚式破碎机的工作
6、过程中,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,又使物料能更好地夹持在颚腔内,并促使物料排除。我们用CAD绘出的机构运动简图见 图4 图4方案三:其他型式的颚式破碎机 混合摆动型(混摆型)颚式破碎机 : 为了克服简摆型和复摆型颚式破碎机的缺点,曾试制过混摆型颚式破碎机,其工作原理见图5。动颚与连杆共同安在偏心轴上,连杆头装在偏
7、心轴的中部,而动颚的两个轴壳则安装于连杆头的两侧。两个推力板仍然是支承在动颚和连杆的下端及机架的后壁上。动颚各点的运动轨迹均为椭圆,其长轴向着卸料方向倾斜,促使物料前进,并将物料推向出料口,改善了卸料条件,提高了破碎机生产能力。同时动颚底部的水平摆幅与垂直摆幅之比为 1:0.8 ,这又比复摆型颚式破碎机合理,可使齿板的磨损降低。由于动颚与连杆都悬挂在偏心轴上,使偏心轴及其轴承受力很大,工作条件恶劣,容易损坏。同时构造也比较复杂,虽然国内有关矿山机器厂曾制成混合摆动型破碎机,均因以上原因未推广。 图5方案比较:在众多方案中,本文选择图三所示简单摆动型(简摆型)颚式破碎机。该方案有以下优点:简单摆
8、动颚式破碎机(1)构造简单、牢固、工作安全可靠;(2)操作维护方便;安装高度低,处理物料范围广,可处理料块达1m以上的物料;(3)破碎力没有直接作用到偏心轴上,因而对偏心轴及其轴承的工作有利,所以可以制成大型的。四 设计步骤与运动解析动颚板的尺寸确定:如图6,为偏心轮的几何中心,C为偏心轮的转动中心,DO为连杆,BO、AO为推力板,为动颚。我们在分析杆件的时候,为了方便计算与分析选取了杆件的特殊位置,对机构的运动作出了如下的分析:图六所示,当曲柄摆动到最高点时,连杆OD与曲柄CO1重合,动颚板转动到最左端,A、O、B三点在同一条直线上,AO杆与BO杆在一条直线上,此时为机构的一个极限位置,动颚
9、板达到最左端的一刻,下一刻将会反向回程转动。所以这一刻的动颚板速度趋向0,则板上的力趋向于,可以有很大力来压碎石头。回程后,当曲柄摆动到最低端的时候,连杆OD依旧和曲柄CO1在一条直线上但不再重合,这时机构的动颚板将达到最右端,是另一个极限位置,完成了一次压石过程,如图7,下一时刻动颚板将会向左转动。要求已知行程速比系数K=1.4。所以分析得到,如图8, OAB即为即位夹角 : =180(K-1)/(K+1) = 30 推力板AO杆长可能与BO杆长相等,如图8,就是说,假定两推力板长度相等。在直角三角形AOO与直角三角形BOO全等,所以AO=BO又因为机架要求总体规格长为2000以内,则令 A
10、O=BO=700。偏心距e在图中用CO表示,所以当曲柄由最顶端运动到最低端,D点在竖直方向移动的位移等于 OO长, 即OO=2e。 在直角三角形AOO4由正弦定理可得: OO=AOsinOAB, 所以e=175. 如图6,由理论力学可以知道杆AO2的转动惯量公式: J=1/3因为动颚板转动惯量为35kgm,重7000N,可以得到动颚板 AO =387。连杆长度(L2)与偏心轮半径(R)的确定: L+R+2e=1200 由圆盘的转动惯量公式J=1/2R得到, J=1/2m 且知道,主动构件为曲柄CO1,令偏心轮半径为R,转动惯量为20kg.m,重4000N, 由已知条件及公式得到:R=316,L
11、=534。 引用运转不均匀系数公式: &=(W-W)/W W1为最大角速度,W为最小角速度,W是平均角速度,且 W=(W+W)/2。已知动颚板压石的角速度W=0.3rad/s,求得最小角速度 W=0.27rad/s.则,平均角速度 W=(0.27+0.3)/2=0.285rad/s.分析机构简:如图9所示A点速度可以分解在杆的垂直方向Va和沿着杆的方向Vb 。 Va = WAO=0.11m/s.由理论力学的知识可以知道,利用基点法,根据速度分析得知d、c且其合速度与e的夹角为, sin=e/L,=19.2由实际生产经验可以知道动颚板啮角为23,所以有 Vccos=Vacos23所以, Vc=0
12、.107m/s由正切公式Vc/Vd=tan,得到 Vd=0.31m/s Ve=Vd=0.31m/s偏心轮上任一点的V=We,所以偏心轮的转动角速度为: W=1.78rad/s所以转换成转速n n=17r/min综上所述,我们已经确定偏心轮的尺寸:偏心距为175,连杆长为534,推力杆长均为700,动颚板长387运动参数:主动件偏心轮的转动角速度W为1.78rad/s,即位夹角30参考文献【1】心得总结: 通过这次课程设计,我们学到了很多平时课堂中学不到的知识,提高了将理论运用于实践的能力。感谢在这次课程设计中辅导老师的指导与帮助。 在此之后我们会仔细总结这次课程设计遇到问题,认真反思,追求进步。
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