资源描述
摘要国内使用的颚式破碎机类型很多, 复摆颚式破碎基结构简单，制造容易、工作可靠、使用维修方便，所以常见的还是传统的复摆颚式破碎机。本毕业设计主要是为满足生产需求出料口尺 寸：5060mm；进料块最大尺寸：200mm；产量：5020吨而研究的。根据以上要求我设计了复摆颚式破碎机（PE250X400）。设计分析了 颚式破碎机的发展现状和研究颚式破碎机的意义及复摆颚式破碎机机构尺寸对破碎性能的影响，计算确定了PE250X400的设计参数。设计内容主要包括了复 摆颚式破碎机的动颚、偏心轴、皮带轮、地基、动颚齿板、机架等一些重要部件；另外对颚式破碎机的工作原理及特点和主要部件作了介绍，包括保险装置、调整装 置、机架结构、润滑装置等；同时对机器参数（主轴转速、生产能力、破碎力、功率等）作了计算以及对偏心轴作了设计。此外也简单介绍了破碎的意义、破碎工艺 和破碎比的计算，颚式破碎机的主要部件的安装、颚式破碎机的操作及维修等。关键词：复摆颚式破碎机；传动； 磨损ABSTRACTStatistics indicated that the materials processingS first working procedur_crushing job consumes the electricity to occupy above ore dressing plant total power consumption 50Simultaneously uses a PE250x400 jaw crusher jaw plate(fixed jaw plate and moves jaw plate each together)，the gross weight 02 ton，according to the national jaw crusher least standard capacity 70，000 computation，every year the nation must consume the high manganese steel 56，000 tons approximatelyThis includes the material crushing cost directly,jaw plateS loss into besides jaw crusher energy consumption another big lossTherefore the jaw crushers energy consumption and the jaw plate design parameter are the important questions which the jaw crusher manufacturer and the user cared，therefore this article mainly revolves to reduce the jaw crusher energy consumption and the extension jaw pl ate service l i fe topic conducts the research Paper prime task and innovation as follows： 1Using the diffusion structural theory and the damage mechanics theory,the union strain equivalent assuming，infers in the materials crushing process the damage energy liberation rate and between the damage variable relationship，based on this and obtains in the materials crushing process damage energy liberation rate critical threshold value； 2Take the jaw crusherS design parameter as the foundation，the union material in jaw crusher distributed characteristic，infers the jaw crusher electrical machinery power mathematical model，utilizes this model to calculate three kind of model jaw crusher electrical machinery power,and through three kind of model jaw crusher crushing sandstoneS electrical machinery power test experiment，has confirmed the inferential reasoning mathematical model rationality； 3Utilized the fuzzy stochastic theory to carry on the analysis to the PE250400 jaw plate stress situation，has carried on the computation using the Ansys sol,ware to the jaw plate stress，and made the improvement to the jaw plate design parameter,after the improvement Key word; Jaw Crasher transmission abrasion目 录摘要1前言11 选题背景41.1 发展现状与意义概述.41.2 颚式破碎机的特点51.3颚式破碎机的分类62 物料破碎及其意义82.1 物料的破碎及其意义82.1.1 破碎的目的82.1.2 破碎工艺92.2 破碎物料的性能及破碎比112.2.1 粒度及其表示方法112.2.2 破碎产品的粒级特性122.2.3 矿石的破碎及力学性能132.2.4 破碎机的破碎比143 复摆颚式破碎机的工作原理及结构163.1复摆颚式破碎机的工作原理163.2 复摆颚式破碎机的结构174 主要零部件的结构分析194.1 动颚194.1.1 动颚的结构194.1.2 动颚工作过程分析194.2 齿板214.3 肘板（推力板）224.4 调整装置234.5 保险装置244.6 传动件254.7 飞轮265 复摆式颚式破碎机主要参数的设计计算275.1 主要参数的设定275.1.1 已知条件275.1.2 传动角275.1.3 动颚水平行程和偏心轴的偏心距.285.1.5 主要构件尺寸的确定295.1.6 破碎腔的形状305.2 机器参数325.2.1 主轴转速325.2.2 生产能力.335.2.3 破碎力345.3 功率355.4 各个部件的受力分析366 主要零件的设计和校核396.1 电动机的选择396.2 v带的传动设计396.3 飞轮的设计426.4 偏心轴的设计436.4.1 偏心轴主要尺寸的确定436.4.2 偏心轴细部结构456.4.3 偏心轴的校核456.5 轴承的选择486.6 推力板的设计487 复摆式颚式破碎机的安装.507.1 破碎机的安装507.2 机架的安装507.3 偏心轴和轴承的安装517.4 肘板的安装517.5 动颚的安装527.6 齿板的安装528 颚式破碎机的磨损538.1 齿板磨损分析.538.2 颚板磨损机制558.3 对颚板材质的选择569 颚式破碎机出口扬尘的解决5810 颚式破碎机的使用.6010.1 颚式破碎机的操作6010.1.1 启动前的准备工作.6010.1.2操作顺序6010.1.3启动和运转中应注意的是事项6110.2颚式破碎机的维护与保养6210.2.1 颚式破碎机的日常维护6210.2.2 颚式破碎机的故障分析与排除62结 论64致 谢66参考文献6759前 言在基本建设工程中，需要大量的，各种不同粒径的砂、石作为生产之用。而一般砂石都需要破碎从而达到生产要求。自第一台颚式破碎机问世以来，至今已有140余年的历史。在此过程中，其结构得到不断的完善，而颚式破碎机的结构简单，安全可靠，石料可供破碎机械来进行加工，来满足工程的需要。所以在生产中广泛的应用。而工程上应用最广泛的是复摆颚式破碎机，国产的颚式破碎机数量最多的也是复摆颚式破碎机。颚破机性能特点：颚破机破碎比大，产品粒度均匀，结构简单，工作可靠，维修简便，运营费用低。颚破机工作原理：工作时，电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动颚周期地靠近、离开定颚，从而对物料有挤压、搓、碾等多重破碎，使物料由大变小，逐渐下落，直至从排料口排出。 破碎机是将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的机械。鄂式破碎机是有由美国人E. W. Blake发明的。自第一台破碎机的出现，生产效率快，又满足安全条件，又能适应生产，大大加快了生产。颚式破碎机主要由机座、偏心轴、颚板、连杆、调节机构与闭锁弹簧等部分组成。其中最重要的是它的两块腭板，而且它的破碎作业是在两块腭板之间进行的，其中一块腭板固定在机架上称为定腭板，另一块装在运动的动腭体上，称为动鄂板，其表面一般为齿形。当动鄂板周期性的靠近与远离定腭板是，完成破碎与排矿作业。复摆鄂式破碎机适合破碎中硬度石料。在工程中，多用他做中、细碎设备，起破碎比较大，可达。随着机械工业的进步，近年来，复摆鄂式破碎机正朝着大型化发展。所以，一个合理的传动装置可以使复摆鄂式破碎机运行的更加顺利，合理有效。动鄂的优化可使磨损大大的降低，冲击、噪声、振动都相应的减少，也减少工作人员的劳动强度，提高生产的质量，降低制造成本和缩短生产周期。 尽管鄂式破碎机有以上的那么多优点，但是它也存在着一些设计不合理的地方需要我们的改进和更新，下面介绍它的一些缺点：首先就是鄂式破碎机上面的齿板，通过自己的调查和查阅资料，在JB / ZQ 1032一87腭板铸造技术条件规定齿板寿命只有60h，按10h工作制，每付齿板只能用6天，不到一星期就需更换一次齿板。不仅给维修带来很大的不便，而且增加了破碎物料的成本，所以说它的齿板更新周期的过快导致了花费再上面的费用的过高。在一个就是破碎机经常运用于破碎比较大而且破碎的粒度不一样，因此出口扬尘非常严重，从破碎机出来的块状和粉末状物料直冲矿石输送皮带，部分物料飞溅或滚淌到地面上，地面堆积厚厚一层物料，部分粉状物料飞扬在空中，给生产带来了很大的不便。并且太多的粉尘对那些工作在破碎机附近的工作人员造成身体上的严重危害，因此要采用相应的防尘设施是一个相当严峻的问题等着我们去解决。 最后就是颚式破碎机的机身重量过大，给破碎机的移动和工作带来了很多的不便之处，因此对其机架的设计也是一个比较重要的问题。机架式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，它的重量占整机重量的很大比例，且其刚度和强度对整机性能和主要零部件寿命均有很大的影响，因此既要重量轻又要承受一定的冲击载荷且制造要简单，这对机架的设计也是一个严峻的考验。 1 选题背景1.1 发展现状与意义概述. 颚式破碎机于1958年由美国人埃里布雷克(ElBlake)取得专利。19世纪40年代，北美的采金热潮对颚式破碎机发展有很大的 促进作用。19世纪中叶，多种类型的颚式破碎机研制出来并获得了广泛的应用。上个世纪末 ，全世界已有70多种不同结构的颚式破碎机取得了专利权。 80年代以来，我国颚式破碎机的研制与改进取得了一定成果。如我国破碎专家王宏勋教授 和 他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念，开发GXPE系列深腔颚式破碎机，当时 在国内引起一定的轰动。该机与同种规格破碎机相比，在相同工况条件下，处理能力可提高20%25，齿板寿命可提高12倍。该机采用负支撑零悬挂，具 有双曲面腔型。 第二代GXPE250400负支撑在第一代的基础上进行了全面改进，增大了破碎比，降低了 产品粒度，最大给料粒度为220mm，小时产量为516t，排料口调整范围为1040mm， 给料抗压强度小于300MPa。 PEY4060液压保险颚式破碎机，以液缸为过载保护装置，正支撑、正悬挂、深破碎腔。该 机最大给料粒度为340mm，排料调整在30100mm之间，生产能力为1040th。 北京矿冶研究总院林运亮等 人与上海多灵沃森机械设备有限公司合作开发了PED低矮可拆式颚式破碎机。该机是一 种适于井下作业特殊条件下的新型颚式破碎机。机械本身高度低，动颚位置低，固定颚位于 动颚和偏心轴之间。 多灵沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验， 设计了目前国内最大的12001500复摆颚式破碎机。 我国是一个矿石资源丰富的国家之一，我国碎石生产企业分布广泛，几乎在全国的各个地方都有，现场的作业人员部 分对安全知识及能力相对缺乏，没有相应的破碎技术资料，存在不同程度的掏采破碎作业;甚至有的地方使用最传统的破碎方法，那就是爆破，其爆破器材的管理相 当不规范，而且严重的影响了环境的发展，极易引起泥石流等事故。所以矿石的破碎应该采用科学合理的方法，不仅可以降低投资的成本，提高安全度，而且也能够 推动环境的可持续发展。 众所周知，矿石业是我国重要基础产业之一，对我国基础设施建设，具有举足轻重的作用。随着我国经济体制改革和 对外开放的深化，突飞猛进的经济促进了矿石业的迅速发展，尤其是中小型采石业对矿石的破碎，更以前所未有的速度蓬勃发展，为交通业、建筑业、旅游业的发 展，安排农村剩余劳动力就业、促进和保持稳定做出了巨大的贡献。1.2 颚式破碎机的特点 复摆颚式破碎机的机构属于四杆机构中曲柄摇杆机构的应用,曲柄为主动件。颚式破碎机以结构简单、性能可靠、维修方便在物料粉碎行业广泛应用。复摆鄂式破碎机的动鄂，是直接悬挂在偏心轴上的，是曲柄连杆机构，没有单独的连杆。由于动鄂是由偏心轴的偏心直接带动，所以活动鄂板可同时做垂直和水平的复杂摆动，鄂板上各点的摆动轨迹是由顶部的接近圆形连续变化到下部的椭圆形，越到下部的椭圆形越扁，动鄂的水平行程则由下往上越来越大的变化着，因此对石块不但能起压碎、劈碎，还能起辗碎作用。由于偏心轴的转向是逆时针方向，动鄂上各点的运动方向都有利于促进排料，因此破碎效果好，破碎率较高、产品粒度均匀且多呈立方体。复摆鄂式破碎机和简摆鄂式破碎机相比较，复摆鄂式破碎机的机器重量较轻，结构简单（少了一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承），生产效率较高（比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高20%30%）等优点。但复摆鄂式破碎机的鄂板垂直行程大，石料对鄂板的磨削作用严重，磨削较快，且能量消耗也大，工作时易产生较多的粉尘。在工程上应用较为广泛的是复摆鄂式破碎机。国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。复摆鄂式破碎机主要由机架、鄂板、侧护板、主轴、飞轮、肘板和调整机构等组成。机架即机座，实际上是个上下开口的四方斗，主要用作支承偏心轴和承受破碎物料的反作用力，因此要求具有足够强度，一般采用铸钢整体铸造，规格小的可用优质铸铁代替。大型破碎机的机架由分段铸成后再用螺栓装配在一起，铸造工艺较为复杂。自制的小型鄂式破碎机可用4050毫米厚的钢板焊成，但其钢度不如铸钢好。鄂板包括活动鄂板和固定鄂板，各与鄂床组成活动鄂和固定鄂。鄂板用楔形铁块和螺栓固定在鄂床表面，保护鄂床不受磨损。固定鄂的鄂床就是机架，活动鄂的鄂床悬挂在偏心轴上，由于它直接承受对石料的挤压作用力，所以必需有足够的强度和刚度活动鄂床一般用铸铁或铸钢制造。鄂板直接和石块接触，除承受挤压和冲击力外，尚与石块强烈摩擦，因此要求用高强度且耐磨的材料制造。常用的是铸锰钢鄂板，其铸钢含锰量为1214%左右。若条件受限制时，可用白口铸铁代替，但容易磨损和折断，使用寿命不长。为了有效地破碎石料，鄂板表面常铸成波浪形和牙形，其齿峰角度一般为90110，齿高和齿距视出料粒度和产量要求而定。齿形高齿距小，则出料粒度小，产量低，动力消耗大。一般齿高和齿距之比为1/21/3之间。由于复摆式的特点造成鄂板底部比上部磨损快，所以鄂板往往做成上下对称形状，以便磨损后能倒置安装，延长使用寿命。鄂式破碎机的优点是生产率高，结构简单可靠，破碎比较大（一般为68），外形尺寸较小，零件检查和更换较容易，操作维护简便，不用较高技术水平的工人就能够操作，应用范围广，与其他类型破碎机比较，不容易堵塞。因此工程中普遍采用它来破碎各种硬度92500公斤/厘米以下）的石料，常作粗碎和中碎设备。一般用于破碎极限抗压强度不才200要很大的摆动体，增加非生产能量的消耗，破碎可塑性和潮湿的物料时，容易堵塞出料口。由于工作时产生很大的惯性力，机体摆动大，工作不平稳，冲击，振动及噪音较大。因此须安装在比机器自重大五倍以上的混凝图基础上，并须采取隔振措施。大型破碎机还应安装在埋设于基础上的刚梁上。鄂式破碎机的最大装料块度应比装料口宽度小1520%，即给料的最大石块不应超过装料口的0.85倍。当用鄂式破碎机破碎坚硬而光滑的大砾石时，砾石容易从装料口反跳出来，故破碎天然砾石的生产率不及破碎来才块石的生产率高。使用鄂式破碎机时，必须注意由于机器是在工作条件恶劣情况下运转的，除了必须严守操作规程和维修保养制度外，还必须及时发现并修复被磨损的零部件，这是提高机器作业的重要措施。1.3颚式破碎机的分类 颚式破碎机经100多年的实践和不断改进，其结构已日臻完善。我国自50年代仿制颚式破碎机以来，结构近50年的摸索和研究，设计资料更加完善，设计方法更加先进，结构更加合理，产品性内更加优良。由于它具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便等其他破碎机无法替代的优点，至今仍广泛应用于工业各部门，而且我国生产的破碎机还远销世界各地。据不完全统计，我国目前每年生产各型号颚式破碎机约万台。颚式破碎机的破碎工作是在两块颚板 间进行的，其中一块颚板固定在机架上称为定颚板，另一块装在运动的动颚体上称为动颚板，其表面一般为齿形。当动颚板周期性地靠近与远离动颚板时，完成破碎与排矿专业作业。由动颚、定颚以及机架侧壁的护板构成破碎空间，因此鄂式破碎机的进料口与排料口均为长方形。哦时间的规格用进料口的宽度B和长度L表示。例如进料口宽度为900mm，长度为1200mm的破碎机表示为9001200鄂式破碎机。我国制定的复摆动颚式破碎机标准审批稿中，用汉语拼音字头P(破）、E( 颚）及BL（单位为mm）来表示其规格，即PE-BL。前苏联国标中的B、L单位为dm。如进口料为900mm1200mm的复摆颚式破碎机，我国规格记为PE-9001200，而前苏联规格则与我国不同。颚式破碎机按运动形式分为两种基本类型-简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机。简摆颚式破碎机是英文动颚绕机架上的固定支座作简单的圆弧摆动而得名。复摆颚式 破碎机是因为其动颚在其他机件带动下作复杂的一般平面运动而得名，因此动颚上点的轨迹一般为封闭曲线。简摆大都制成大型和中型的，其破碎比i=36。复摆一般制成中型和小型的，其破碎比可达i=410。随着工业技术的发展和要求，复摆颚式破碎机已向大型化发展，并有逐步代替简摆颚式破碎机的趋势。按规格大小可把颚式破碎机分为大型、中型和小型三类。进料口宽度大于600mm者称为大型；进料口宽度为300600mm者称为中型；小于300mm者为小型。 2物料破碎及其意义2.1 物料的破碎及其意义从矿山开采出来的矿石称为原矿。原矿是由矿物与脉石组成的，露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在之间，地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在之间，这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求、破碎是指将块状矿石变成粒度大于产品的作业，小于粒度的产品是通过磨碎作业完成的。2.1.1 破碎的目的（1）制备工业用碎石大块石料经破碎筛分后，可得到各种不同要求粒度的碎石。这些碎石可制备成混凝土。它们在建筑、水电等行业中广泛应用。铁路路基建造中也需要大量的碎石。（2）使矿石中的有用矿物分离矿石有单金属和多金属，而且原矿多为品位较低的矿石。将原矿破碎后，可以使有用金属与矿石中的脉石和有害杂质分离，作为选矿的原料，除去杂质而得到高品位的精矿。（3）为磨矿提供原料磨矿工艺所需粒度大于的原料，是由破碎产品提供的。例如在炼焦厂、烧结厂、制团厂、粉末冶金、水泥等部门中，都是由破碎工艺提供原料，再通过磨碎使产品达到要求的粒度和粉末状态。2.1.2 破碎工艺最终破碎粒度是根据产品的用途确定的。需要进行磨矿作业的矿石，应考虑到破碎与磨矿总成本较低来确定破碎产品的粒度。一般较适宜的粒度为。把原矿粒度与破碎产品的粒度的比，称为总破碎比，若露天矿开采出来的原矿粒度为则破碎作业的总破碎比的范围为：一台破碎机只能在一定限度的破碎比下才有合理的结构，才能最有效地工作，因此使一台破碎机达到这样的破碎比是很有困难的。各种破碎机的破碎比范围见表1-1。可见，要把原矿破碎到需要的粒度，必须将若干台破碎机串连进行分段破碎。总破碎比等于各段破碎比的乘积、为了发挥串联破碎机的破碎能力，不使小块矿石进入破碎机反复进行破碎，因此将破碎与筛分有机结合，构成合理的破碎工艺流程。 表1-1 各类破碎机的破碎比破碎机型式流程类型破碎比范围颚式破碎机的旋回破碎机开路35标准圆锥破碎机开路35标准圆锥破碎机（中型）闭路48短圆锥破碎机开路36短圆锥破碎机闭路48图1-1为一段破碎机机流程图，原矿经固定筛分后，筛上大块物料进入颚式破碎机2，筛下物颚式破碎机2的产品一起经振动筛3筛分；筛上物经圆锥破碎机4破碎，筛下物和圆锥破碎机4的产品一起经振动5筛分；筛下物作为磨机8的原料，落入矿仓7，筛上称进入圆锥破碎机6破碎，破碎机6与振动筛5构成封闭系统进行反复破碎、筛分，该系统称为封闭破碎系统。颚式破碎机2和圆锥破碎机4的产品，均经筛分后进入下一流程，故称开路破碎。图1-1 破碎流程图 1固定筛 2 - 颚式破碎机3、5振动筛 4、6- 圆锥破碎机7 矿仓 8- 磨机 2.2 破碎物料的性能及破碎比2.2.1 粒度及其表示方法矿块的大小称为粒度，由于矿块形状一般是不规则的，需要用几个尺寸计算出的尺寸参数来表示矿块的大小。（1）平均直径矿块的平均直径用单个矿块的长、宽、厚平均值表示。 (1-1) 式中 -矿块的长度（）-矿块的宽度（）-矿块的厚度（）或用长、宽的平均值表示： （1-2）平均直径一般是用来计算给矿和排矿单个矿块的尺寸，以确定破碎比。（2）等值直径矿块的粒度很小时可用等值直径来表示。等值直径是将细料物料颗粒作为球体来计算的。 （1-3）式中 -矿料质量（）-矿物密度（）- 矿料的体积（）；（3）粒级平均直径对于由不同粒度混合组成的矿粒群，通过用筛分方法来确定矿粒群的平均直径，例如上层筛孔尺寸为，下层筛孔尺寸为，通过上层而留在下层筛上的物料，其粒度既不能用也也不能用表示。当粒级的粒度范围很窄，上下两筛的筛孔尺寸之比不超过=1.414时，可用粒度平均直径表示，即 (1-4)否则用表示粒级。2.2.2 破碎产品的粒级特性 破碎产品都是由粒度不同的各种矿石矿粒所组成，为了鉴定破碎产品的质量和破碎机的破碎效果，必须确定它们的粒度组成和粒度特性曲线，确定混合物料的粒度组成，通常采用筛分分析法（简称筛析）。筛析一般采用标准筛，筛面使用正方形筛孔的筛网。我国通常采用泰勒标准筛，其筛孔大小用网目表示，它指一英寸长度（一英寸等于25.4）内所具有的筛孔数目。这种筛子是以200目作为基本筛（=1.414）和补充筛比（=1.189）,筛孔的尺寸可根据筛比计算。例如，基本筛的上一基本筛为150目筛子的筛孔尺寸，可用基本筛的筛孔乘以基本筛为0.074=0.105mm。若计算两筛之间的补充筛筛孔尺寸，则用基本筛的筛孔尺寸乘以补充筛比得到，即0.074=0.088mm.我国尚无用于破碎机的产品粒度分析标准，在实际测试时，各厂家使用的筛孔形状（方孔或圆孔）及序列也不尽相同。如果参照泰勒标准筛关于基本筛比的规定来确定筛孔序列，即各筛间的筛比天有不大于，就可以将上、下两筛间的产品粒度，用粒度平均直径表示，这对于分析粒级特性显然是很方便的。2.2.3 矿石的破碎及力学性能机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。若矿石是脆性材料，它在很小的变形下就会发生破裂、机械破碎矿石有以下几种方法：（1）压碎 将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压力达到其抗压强度限而破碎（图1-2a）。（2）劈裂 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石沿压力作用线方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂面上的拉应力达到矿石的抗拉强度限 （图1-2b）。（3）折断 用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就像受集中载荷的两支点或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达到弯曲强度限时矿石被折断 （图1-2c）。(a) (b) (c) (d) (e) 图 1-2 矿石的破碎和破碎方法 （a） 压碎 （b） 劈裂 （c）折断 （d） 磨碎 （e）冲击破碎（4）磨碎 矿石与运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切应力达到其剪切强度极限时，矿石即被粉碎（图1-2d）。（5) 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎（图1-2e）。由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但锤头磨损严重。实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的，一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。由于颚式破碎机的破碎工作表面是两块相互交错布置的齿形衬板，因此其破碎作业兼有前四种破碎形式，当破碎机两工作面沿表面方向的相对运动位移加大而加强磨碎作业时，由于磨碎的效率低、能量消耗大、机件磨损严重，将会降低破碎机的破碎效果。矿石的破碎方法主要根据矿石的物理性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的，矿石分坚硬矿石、中等坚硬矿石和软矿石。也可以分为粘性矿石和脆性矿石。矿石的抗压强度最大，抗弯强度次之、抗拉强度最小。对坚硬矿石采用压碎，劈裂和折断的破碎方法为宜；对粘性矿石采用压碎和磨碎方法为宜；对脆性矿石和软矿石采用劈裂和冲击破碎的方法为宜。复摆颚式破碎机可用于破碎各种性能的矿石，对于坚硬矿石有更高的破碎效果。2.2.4 破碎机的破碎比衡量单台破碎机的破碎效果还可用破碎比表示。破碎比即破碎前原料粒度与破碎后产品粒度之比。它表示破碎物料经破碎后减小的程度。破碎比有如下几种计算方法：（1）破碎比用破碎前物料最大平均直径与破碎后产品最小平均直径之比计算。 物料平均直径是指物料长、宽 、后的平均值。（2）用间接表示破碎比，即破碎机给料口有效宽度和公称排料口尺寸之比 式中 -破碎机的给料口宽度 (mm)； -破碎机的开边制公称排料口宽度(mm)。破碎比还可以用该破碎机允许的最大给料宽度与公称排料口宽度之比表示。（3)用破碎前后各种粒度混合物料的等值粒度之比来计算破碎比。 3复摆颚式破碎机的工作原理及结构3.1复摆颚式破碎机的工作原理带轮与偏心轴联成一整体，它是运动和动力输入构件，即原动件，其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴2绕轴线A转动时，驱使输出构件动颚3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。如图3-1，3-2。图3-1 复摆颚式破碎机结构图图3-2 复摆颚式破碎机机构运动简图由图3-2可计算出复摆颚式破碎机的自由度为：3.2 复摆颚式破碎机的结构如图3-3所示为复摆颚式破碎机。电动机10通过小带论及V 带，将运动给大带轮14，从而带动偏心轴13转动。动颚5上部内孔两端的双列球面滚子轴承支承在偏心轴上。偏心轴外侧轴颈装有支座主轴承，主轴承外圈与机架12上的镗孔配合，并用螺栓固定在机架上。在偏心轴两外端部分别装有大带轮14与飞轮9，以调整破碎机工作时主轴运转速度的波动。动颚的下部由推力板1支撑，推力板（即肘板）的另一端支承在与机架12的后壁相连的楔铁调整机构3上。可在由机架1侧壁上两凸台机构成的滑道中滑动。当需要调整排料口尺寸时，只要调整楔铁上的螺栓，使楔铁上下移动，带动调整座在滑道中前后移动即可完成。推力板4的两端头为同心圆弧的圆柱面，且中部较两端薄些。其两端头圆弧与动颚5和调整座3上的“II”型衬垫接触，在破碎机工作时，两者间为纯滚动，以提高机械运转的机械效率并延长零件的使用寿命。由于推力板与肘板衬垫间为非几何锁合，而是靠动颚的重量实现重力锁合，因此在机器运转时，由于动颚产生的惯性载荷，会使推力板与其衬垫周期分离而产生冲击响声，严重时甚至会使推力板从其两端衬垫中脱落。因此在动颚下端有一跟拉杆通过机架上的弹簧拉杆2拉住动颚，使推力板与衬垫始终保持贴合状态。图3-3 复摆颚式破碎机4 主要零部件的结构分析4.1 动颚4.1.1 动颚的结构动颚是支承齿板且直接参与破碎矿石的部件，要求有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用。动颚一般采用铸造结构。为了减轻动颚的重量，国外也有采用焊接结构，由于其结构复杂，因此对焊接工艺的要求较高。国内尚未见使用焊接结构的动颚。按结构特点，可把动颚分成箱型结构与非箱型加筋结构，本设计采用后者，如图3-1所示。安装齿板的动颚前部为平板结构，其后部有若干条加肋板以增强动颚的强度与刚度，其横截面呈E型，故称E型结构。图3-1 动颚结构剖视图4.1.2 动颚工作过程分析复摆颚式破碎机的结构如图2-3所示。由图2-1可知,本机是以平面四杆机构为工作机构,而以连杆为运动工作件的机械。图3-2是动颚板上各点的运动轨迹(连杆曲线)。由图2-2可知,A点作圆周运动,B点受推动板的约束为绕点摆动的圆弧线,其余各点的轨迹为扁圆形，从上到下的扁圆形愈来愈扁平。上面的水平位移量约为下部的115倍，垂直位移稍小于下部，就整个颚板而言，垂直位移量约为水平位移量的23倍，工作时，曲柄处于区是完全工作行程；处于区，上部靠前下部靠后,在区是空回行程；在区是上部靠后下部靠前。图 3-2动颚板上各点的运动轨迹动颚具有的这些运动特性决定了它的性能:(1)动颚的平面复杂运动,时而靠近固定的定颚板,时而离开,形成一个空间变化的破碎室,料块主要受到压碎,伴随着研磨、折断作用。(2)这种运动使料块受到向下推动的力,图3-3是料块在颚板之间的受力情况。料块在破碎室得到破碎,破碎后的料块由排料口排出。图 3-3 物料在颚板之间的受力分析4.2 齿板齿板（也叫衬板），是破碎机中直接与矿石接触的零件，结构虽然简单，但它对破碎机的生产率、比能耗、产品粒度组成和粒度以及破碎力等都会影响，特别对后三项影响比较明显。齿板承受很大的冲击挤压力，因此磨损得非常厉害。为了延长它的使用寿命，可以从两方面研究：一是从材质上找到高耐磨性能材料：二是合理确定齿板的结构形状和集合尺寸。现有的颚式破碎机上使用的齿板，一般是采用ZGMn13。其特点是：在冲击负荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的表面，同时仍能保持其内层金属原由的韧性，故它是破碎机上用得最普遍的一种耐磨材料。齿板横断面结构形状有平滑表面和齿形表面两种，后者又分三角形和梯形表面。本设计采用梯形。如图3-4所示。 图 3-4 肘板齿形a) 三角形 b）梯形4.3 肘板（推力板）破碎机的肘板是结构最简单的零件，但其作用却非常的重要。通常有三个作用；一是传递动力，其传递的动力有时甚至比破碎力还大；二是起保险件作用，当破碎腔落入非破碎物料时，肘板先行断裂破坏，从而保护机器其它零件不发生破坏；三是调整排料口大小。在机器工作时，肋板与其支承的衬板间不能得到很好的润滑，加上粉尘落入，所以肋板与其衬垫之间实际上一种干摩擦和磨粒磨损状态。这样，对肋板的高负荷压力，导致肋板与肋板垫很快磨损，使用寿命很低。因此肋板的结构设计要考虑该机件的重要作用也要考虑其工作环境。按肘头与肘垫的连接型式，可分为滚动型与滑动型两种，如图3-5所示。肘板与衬垫之间传递很大的挤压力，并受周期性冲击载荷。在反复冲击挤压作用下磨损教快，特别是图3-5b所示的滑动型更为严重。为提高传动效率，减少磨损，延长其使用寿命，可采用图3-5a所示的滚动型结构。肘板头为圆柱面，衬垫为平面。由于肘板的两端肘头表面为同一圆柱表面，所以当肘板两端的衬垫表面相互平行时，肘板受力将沿肘板圆柱面的同一直径、并与衬垫表面的垂直方向传递。在机器运转过程中，动颚的摆动角很小，使得肘板两端支撑的肘垫表面的夹角很小，所以在机器运转过程中，肘板与其肘垫之间可以保持纯滚动。本设计采用滚动型，如图4-5所示 图3-5 肘头与肘垫形式 (a) 滚动型 (b) 滑动型4.4 调整装置调整装置提供调整破碎机排料口大小作用。随着衬板的不断磨损，排料口尺寸也不断地变大，产品的粒度也随之变粗。为了保证产品的粒度要求，必须利用调整装置，定期地调整排料裂口的尺寸。此外，当要求得到不同的产品粒度时，也需要调整排料口的大小。现有颚式破碎机的调整装置有多种多样，归纳起来有垫片调整装置、楔铁调整装置、液压调整装置以及衬板调整。本设计采用楔铁调整装置。如图3-6所示。 图3-6 立式楔铁调整装置1肘板 2调座 3调整楔铁 4机架4.5 保险装置当破碎机落入非破碎物时，为防止机器的重要的零部件发生破坏，通常装有过载保护装置。保险装置有三种：液压连杆、液压摩擦离合器和肘板。本设计采用肘板。肘板是机器中最简单、最便宜的零件，所以得到广乏应用且经济有效，但当肘板断裂后，机器将停车，应重新更换新肘板后方可工作。肘板保险件的另一个缺点是由于设计不当，常常在超载时它不破坏，或者没有超载它却破坏了，以至影响生产。因此设计时除应正确确定由破碎力引起的肘板压力，以便设计出超载破坏的肘板面积外，在结构设计时，应使其具有较高的超载破坏敏感。肘板通常有如图3-7所示的三种结构：中部较薄的变截面结构；弧形结构；S型结构。其中图a结构在保证肘板的刚度和稳定性的同时，提高其超载破坏敏感度。图b、图c两种结构是利用灰铸铁肘板抗弯性能这一特性，选择合适的结构尺寸是肘板呈拉伸破坏，显然提高了肘板破坏的敏感度。尽管如此，肘板是否断裂主要取决与计算载荷的确定和截面尺寸计算是否正确。因此从加工制造方便性出发，图a所示应用最多，本设计也采用a中肘板。图3-7 肘板结构4.6 传动件偏心轴是颚式破碎机的主轴，受有巨大的弯曲力，采用45钢。偏心轴一端装带轮，一端装飞轮，如图3-8所示。4.7 飞轮飞轮用以存储动颚空形程时的能量，再用与工作行程，使机械的工作负荷趋于均匀。带轮也起着飞轮的作用。 图3-8 偏心轴结构图 1、皮带轮 2、偏心轴 3、锥套 4、轴承 5、密封套6、飞轮 7、轴端压盖 8、轴端螺栓5 复摆式颚式破碎机主要参数的设计计算 5.1 主要参数的设定5.1.1 已知条件根据我们毕业设计的要求，已知条件如下：进料口尺寸：；出料口尺寸：；进料块最大尺寸：；生产能力：715t/h。5.1.2 传动角.从机构学的角度看，传动角是指四杆机构中，连杆轴线与摇杆（即肘板）轴线间所夹锐角，并且传动角愈接近传力性能愈好。对于破碎机而言，传动角的选取除考虑传力性能外，还需考虑到加大传动角，不但增大垂直行程，而且使水平行程值降低。因此传动角一般不宜过大。建议取。在本设计中选择。5.1.3 动颚水平行程和偏心轴的偏心距.动颚的水平行程是破碎机最重要的结构参数。在理论上，动颚的水平行程应按矿石达到破坏时所需的压缩量来决定。然而，由于破碎板的变形及其余几家间存在的减息等因素的影响，实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。在简摆颚式破碎机中，动颚的水平行程是破碎腔的上部行程小，下部行程大.在复摆颚式破碎机中，动颚的水平行程则是上部大下部小。矿块的尺寸是从破碎腔的上部向下逐渐减小的，所以只要动颚的上部水平行程能够满足要破碎矿石所需要的压缩量就可以了。根据实验，破碎腔上部的动颚水平行程应大于,是最大给矿粒度。根据实验，复摆颚式破碎机的动颚水平行程受排矿口宽度的限制。因为，如果动颚下部的行程增加到大于排矿口最小宽度的0.30.4倍时，将引起物料在破碎强下部的过压实现象。，容易造成排矿口的堵塞，是负荷急剧增大。所以，动颚下部打摆动行程不得大于排矿口宽度的0.30.4倍。实际上，动颚行程是根据经验数据确定的。通常对于大型颚式破碎机，中小型颚式破碎机。动颚的摆动行程确定以后，偏心轴的偏心距r可根据初步拟定的构件尺寸利用画机构图的方法来确定。通常对于复摆颚式破碎机。对于本设计取动颚水平行程，偏心距。5.1.5 主要构件尺寸的确定（1） 破碎腔高度H在钳角一定的情况下，破碎腔的高度由所要求的破碎比而定。通常，破碎腔的高度H=(2.252.5)B。式中B为矿口宽度。一般情况下破碎腔的高度比理论值略大，B=(1.11.25)Dmax，Dmax最大给矿粒度，本设计取。（2） 动颚轴承中心距给矿口平面的高度h为 了保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块物料，在给矿口处，动颚必须有一定的摆动行程。为此，动颚的轴承中心距给矿口平面的高度：对简摆式颚式破 碎机为0.2Lh(0.370.47)L。根据试验，当生产率达到最大值时，动颚悬挂点的合适高度为h=(0.370.4)L；对于复摆式颚式破 碎机为h0.1L。L为动颚的长度。(3) 偏心距r对连杆长度l的比值在曲柄摇杆机构中，当曲柄作等速回转时，摇杆来回摆动的速度 不同，具有急回运动的特征。连杆愈短，即=rl值愈大，则这种现象就愈显著。曲柄（偏心轴）的转数是根据矿石在破碎腔中自由下落的时间而定。因此，连杆 的长度不宜过短。通常，对于大型颚式破碎机：=130160，l=(0.30.5)L。对于中、小型颚式破碎机：=165185，l= (0.850.9)L。L为动颚长度。经计算取。(4) 推力板长度K当动颚的摆动行程s和偏心距r确定后，在选取推力板长度时，对于简摆式颚式 破碎机，当曲柄偏心位置为最高时，两个推力板的内端点略低于两个外端点的连线。即使角（推力板与连杆之间的夹角）近于90，后推力板总在角度为 513之间运动。推力板长度与偏心距的关系为：Kmin=16.5r，Kmax=25r (5.4)取。式中：Kmin、Kmax推力板长度的最小、最大值，m；r偏心距，m。两个推力板长度应根据机械运动的要求来确定，二者必须一致。复摆颚式破碎机的推力板长度也可参考公式（5.4）所列关系选取，通常=4550。5.1.6 破碎腔的形状破碎腔的形状是决定生产率，动力消耗和衬板磨损等破碎机性能的重要因素。破碎腔的形状有直线型和曲线形两种。若两种破碎腔的给矿口宽度，派黄口宽度，动颚的摆动行程和摆动次数均相同，矿石在破碎腔内的流动状态如图5-2所示。图中实线表示颚板闭合时的位置，虚线表示颚板后退最远时的位置。图5-2中的许多水平线，表示矿石在陆续向下运动时所占的区域。处于水平面1上的矿石，当动颚摆到需线位置时，便下落到水平面2上。两水平面之间的垂直距离就式破碎机在空转行程时矿块落下的距离。在颚板下一次的工作行程中，水平面2处的矿块则被破碎，到空转行程时，矿快便落到水平面3上。依此类推，矿快逐渐被破碎而粒度逐渐减小，最后通过排矿口排出去。由图52a可以看到，在直线型破碎腔中，各连续水平面间形成的梯形断面的体积向下依次递减，况时间的空隙也逐渐减小，而栋鄂的摆动行程和牙髓里却逐渐增大。矿石到排矿口附近的排矿速度就减慢。于是，在排矿口附近，就易发生堵塞现象，这是造成极其过载合衬板下段磨损严重的主要原因。图52 破碎腔的形状直线型破碎腔 b曲线型破碎腔图52b表示曲线形破碎腔，它是将固定颚衬板改成曲线形，曲线是按破碎腔的啮角从上向下逐渐减小的原则而设计的。在曲线形破碎腔中，各连续的水平面间形成的梯形断面的体积从破碎腔的中部往下是逐渐增加的，因而况时间的空隙增大，有利于排矿。由于堵塞点上移故在排矿口附近不易发生堵塞现象。实践证明，当动颚摆动行程和摆动次数相同时，曲线形破碎腔有以下优点：1.生产率高，2.破碎比大，产品粒度均匀，过粉碎少3.破碎腔下端衬板的磨损小，延长了衬板的使用寿命4.破碎每吨产品的动力消耗少。综上，本设计采用曲线形破碎腔。 5.2 机器参数5.2.1 主轴转速如图5-3所示，为公称排料口，为动颚下 图5-3 端点水平行程，为排料层的平均啮角。ABB1A1为腔内物料的压缩破碎棱柱体，ABB2A2为排料棱柱体。破碎机的主轴转速是根据在一个运动循环的排料时间内，压缩破碎棱柱体的上层面（AA1）按自由落体下落至破碎腔外的高度h计算确定的。而该排料层高度与下端点水平行程SL及排料层啮角有关。即排料层上层面(AA1)降至下层面(BB1)，正好把排料层的物料全部排出所需的时间来计算主轴的转速。对于排料时间有不同的意见：一种认为排料时间t应考虑破碎机构的急回特性，即排料时间与机构的行程速比系数有关。这一观点未注意到动颚下端点排料起始点与终止点并不一定与机构的两极限位置相对应。另一种认为排料时间t应按计算，即排料时间对应于主轴的四分之一转，这种假定与实际情况相差甚大。根据笔者对破碎过程的实测分析，得到排料过程对应的曲柄转角不小于的结论，认为排料时间按主轴半转计算比较符合实际情况。排料时间t为 （a）排料层完全排出下落的高度h为 （b）由 （c）令 （d）将式（a）、（b）、（d）代入（c），得 （5-5) 式中 n-主轴转速（)； -动颚下端点水平行程（）；-排料层平均啮角（）； -系数，考虑在功耗允许的情况下转速的增减系数。取。高硬度矿石取小值。按式（4-5），取，则5.2.2 生产能力.破碎机的生产能力是指机器每小时所处理的物料的立方米数。由于生产能力不但与排料口尺寸有关，而且与待破物料的强度、韧性、物料性能以及进料口的几何尺寸和块度分布有关，因此为同意衡量机器生产能力的高低，标准中的生产能力，是指机器在开边公称排料口下，每小时所处理的抗压强度为250MPa、堆密度为1.6的花岗岩物料立方米树，称为公称生产能力（）。参照图4-1，在公称排料口b时，每一运动循环的排料行程下排出的物料棱柱体的体积与每小时转速60n的乘积，即可得到公称生产能力Q的计算公式为： （5-6）式中 -生产能力（）； -主轴转速() ； -破碎腔长度() ； -公称排料口尺寸() ； -动颚下端点水平行程() ； -压缩破碎棱柱体的填充度，大小型机在公称排料口下一般取。按式（5-6），取，又,则 = =5.2.3 破碎力破碎力在腔内的分布情况及其合力作用点位置、大小，是机构设计和零部件强度设计的重要依据。由于破碎力分布以及合力大小、作用点位置具有随机性，用理论分析的方法将会产生较大的误差，通过大量实测数据统计分析，再经过理论推导，建立实验分析计算式是一种较好的方法，能够近似反映出破碎力的变化规律并有较大的计算准确度。 满载破碎时破碎力的最大峰值称为最大破碎力： （5-7）式中 -最大破碎力（）； -抗压强度（）； -有效破碎系数，对中小型机一般取，当时取，一般啮角减小时取最小值。 按式（5-7），取k=0.4，B=
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