精品复摆颚式破碎机结构及过载保护系统本科毕业论文设计.docx

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精品复摆颚式破碎机结构及过载保护系统本科毕业论文设计

毕业论文（设计）

题目：

复摆颚式破碎机结构及过载保护系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

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指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

摘要

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，经过近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、产品性能更加优良。

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约万台，但得到广泛使用的还是传统复摆颚式破碎机。

各种制造厂家的产品技术水平相差悬殊，有少数厂家的产品已接近世界先进水平，大多数厂家的产品差距很大。

为缩短差距和赶上世界先进水平，发展和提高现有颚式破碎机技术水平是必要的，现在这个行业竞争比较激烈，光靠传统的颚式破碎机已经满足不了市场的需求，需要对现有的机器进行改进。

复摆颚式破碎机的破碎工作是在两块颚板间进行的，其中一块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，其表面一般为牙形。

当动颚板周期性地靠近与远离定颚板时，完成破碎与排料工作，现在机构中加一个过载保护系统，能更好的延长机器的寿命。

与简摆颚式破碎机，复摆颚式破碎机上下水平行程分布较合理，且有较大的垂直行程，有利于破碎腔内的物料下移，因此其生产能力高于简摆颚式破碎机约30%。

同时也因为过大的垂直行程，使其定、动颚板磨损很快，大大降低了使用寿命。

本论文主要对复杂摆动破碎机的结构和参数的设计和计算作了重点介绍和论述以及介绍了过载保护系统，通过对复摆颚式破碎机的结构和过载保护系统设计，我们更好的了解了机器的性能和工作原理，并且延长了机器的使用寿命，在技术上获得了更大的突破。

关键字：

破碎机，材料，矿石，岩石，周期性

Jawtypecrusherofcompoundpendulumandoverloadprotection

Abstract

Jawtypecrusherimprovesandcontinuouslybythepracticeofmorethan100years,itsstructurehavebecomebetterdaybydayourcountryfrom50decadecopyjawtypebreakage,passnear50yearsgropeandstudy,designinformationmoreperfect,designmethodmoreadvanced,structuralmorereasonable,productperformanceismorefine.Sinceithasstructure,issimple,workreliable,productiontheothercrusherssuchaseasy,maintenanceconveniencetheadvantagethatcannotreplace,sofar,stillapplyextensivelyineachindustrialdepartmentandthecrusherofourcountryofproductionstillsellsworldeveryplace.Accordingtonotcompletestatistics,ourcountrynowproducesvariousjawtypebrokencontracttenthousandseseveryyear.

Thebrokenworkofjawtypecrusherofcompoundpendulumiscarriedoutbetweentwopiecesofjawboard,inwhichafixinframeoniscalledassurelyjawboard,anotherpiecepackinsportmovejawbodyoniscalledastomovejawboard,itssurfaceistoothshapenormally.Whenmovingjawboardperiodicitylandisnearandisfarawayfromsurelyjawboard,completionisbrokentoworkwithrowmaterial.

Withletterpendulumjawtypecrusher,onthejawtypecrusherofcompoundpendulumenterthewaterparallelChengdistributionthanreasonable,andthereisgreaterverticalroute,thestockthatishelpfulforbrokencavitymoves,thereforeitsproductivityishigherthanletterpendulumjawtypecrushercontract30%.Atthesametimealsobecauseofexceptionalverticalroute,makeitdecideandmovejawboardwearveryrapid,havereducedservicelifegreatly.

Inthethesis,thedesignandcalculateofparameterandstructureofthebreakareintroducinganddescribing,especiallythephysicalpendulumjawtypemainly.Havefourchaperinthethesis,Chapterone:

Theuseandtheopertationprinciple;Chaptertwo:

Choiceandcalculationoftheparameter;Chapterthree:

Calculationofthemajorpart;Chapterfour:

Caculationandchoiceofthephysicaldimensionofthemajorpart.

Keywords:

CrusherMaterialOreRockPeriodicityOverloadprotection

前言1

第1章破碎机概述2

1.1破碎机的用途及破碎理论2

1.1.1用途2

1.1.2破碎理论2

1.2破碎机分类、工作原理3

1.2.1分类3

1.2.2工作原理3

1.3颚式破碎机4

1.3.1工作特点和类型4

第2章颚式破碎机参数的选择和计算7

2.1颚式破碎机的结构及运转7

2.2结构参数的选择与计算7

2.2.1给矿口与排矿口的尺寸7

2.2.2钳角8

2.2.3动颚摆动行程s和偏心距r9

2.2.4主要构件尺寸的确定10

2.3工作参数的选择与计算13

2.3.1偏心轴的转数13

2.3.2生产能力15

2.3.3功率确定15

第3章颚式破碎机主要零件的计算17

3.1颚式破碎机主要零件的受力分析17

3.1.1确定推力板的压力17

3.2主要零件的强度计算18

3.2.1推力板的强度计算19

3.2.2动颚的强度计算19

3.2.3偏心轴的强度计算22

3.2.3飞轮28

第4章颚式破碎机主要零件结构尺寸的计算与选择31

4.1皮带及带轮的设计31

4.1.1确定计算功率31

4.1.2选用窄V带带型31

4.1.3确定带轮基准直径31

4.1.5验算主动轮上的包角32

4.1.6计算窄V带的根数Z32

4.1.7计算预紧力32

4.1.8计算作用在轴上的压轴力32

4.1.9带轮的结构设计33

4.2确定偏心轴的直径及跨距33

4.3轴承的选择及验算35

4.3.1轴径d=190mm处的轴承35

4.3.2机架处的轴承36

第5章过载保护系统的设计37

5.1对过载保护系统的介绍和选择....................................................................37

5.1.1过载保护系统的应用...................................................................................

5.1.2过载保护系统种类和选择...........................................................................

5.2颚式破碎机的液压保护系统..........................................................................

5.2.1过载保护装置的工作原理...........................................................................

5.2.2液压系统的设计..........................................................................................

5.2.3PLC控制控制系统的设计..........................................................................

5.2.4PLC软件的设计...........................................................................................

结论37

参考文献38

致　谢39

前言

本毕业设计的课题是《复杂摆动颚式破碎机结构和过载保护系统》，颚式破碎机是一种最古老的破碎机，但由于它的结构简单，工作安全可靠，处理物体范围大，很适宜破碎硬的物料，因此颚式破碎机在冶金，煤炭，化工，建材等工矿企业中被广泛的应用，在水泥厂也是使用最广泛的一种，但是其破碎比小，破碎后的物料粒度不均匀，它是间歇工作，有空转行程，但是对于物料的粗碎和中碎，却是一种比较好的方法，所以在工矿企业中仍然被广泛的应用。

但是随着社会的发展，人们为了降低成本，增加机器的寿命，要对机器进行改进，所以增加过载保护系统也是一种延长机器寿命的方法。

颚式破碎机是矿山生产、建设用料加工及聚合化工生产的主要设备之一，被广泛地应用于各种金属与非金属矿山、化工矿物以及水泥、建材等物料的生产加工中。

近年来，随着矿山生产和建材加工中一些新理论的提出，用户希望散体矿石能够在破碎阶段尽可能地得到粒度更细、块度更好的产品，以及生产自动化，降低人力成本。

此外，随着全球矿产贫化现象的出现，在保持或增加各种金属与非金属矿产量的前提下，要求处理的原矿量就大大增加，这对破碎设备提出更高的要求，也面临更大的挑战。

无疑，现行落后的颚式破碎机不能承担新时期的生产任务，必须开发高性能、低能耗、延长机器的寿命的颚式破碎机，这样才能更有竞争力。

第1章破碎机概述

1.1破碎机的用途及破碎理论

1.1.1用途

它是原料、材料、燃料、电力和钢铁等基础工业部门生产过程中的主要设备之一。

用以将原矿或一定粒度的物料（包括矿石、岩石和煤炭等）破碎到所要求的粒度。

1.1.2破碎理论

各种矿石的机械性能各不相同，然而矿石的抗压强度均大于其抗弯强度或抗拉强度。

进行机械设计时，要充分利用这个特点，选用相适宜的方法。

机械破碎是用外力加于被破碎的物料上，克服物料间的内聚力，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：

一、压碎

将矿石置于两个破碎表面之间，施加压力后矿石因压应力达到其抗压强度极限而被破碎。

（图1-1a）

二、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极限。

（图1-1b）

三、折断

用两个带有多个尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石就象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极限时矿石被折断。

（图1-1c）

四、磨碎

矿石与运动工作表面之间受到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，矿石粉碎。

（图1-1d）

五、冲击破碎

矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎（图1-1e）由于破碎力是瞬间作用的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗大，但锤头磨损严重。

a）挤压b）劈裂c）折断d）磨碎

图1-1矿石的破碎及磨碎方法

1.2破碎机分类、工作原理

1.2.1分类

根据机械的工作原理和结构特性，目前在工业生产上广泛使用的破碎机分为7种类型：

颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、辊式破碎机和选择性破碎机。

1.2.2工作原理

一、颚式破碎机

工作原理：

借助于动颚周期地靠近或离开固定颚，使进入破碎腔中的物料受到挤压、劈裂和弯曲作用而破碎。

破碎后的物料靠自重从排矿口排出。

按照动颚运动轨迹的不同，可分为简单摆动颚式破碎机和复杂摆动颚式破碎机。

1.简单摆动颚式破碎机

主要适用于粗碎（也有用于中碎的）坚硬、韧性或耐磨性物料，衬板寿命较复杂摆动颚式破碎机长。

名义破碎比。

2.复杂摆动颚式破碎机

主要适用于中碎或细碎（也有用于粗碎的）各种硬度的材料。

其特点是只有一个肘板，动颚运动轨迹为向下倾斜的椭圆，动颚上部水平行程大，可以满足破碎矿石所要求的压缩量。

动颚向下运动时，有促进排矿作用。

在条件相当的情况下，生产率较简单摆动式破碎机高30%左右。

然而，由于动颚垂直方向的行程大，增大了颚板的磨损和产品过粉碎的现象。

名义破碎比。

1.3颚式破碎机

1.3.1工作特点和类型

颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚，垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板，位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔（工作腔）。

活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。

分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。

1

a）单摆动式b）复杂摆动式

1—定颚2—心轴3—偏心轴4—动颚5—连杆6—退力板

图1-2颚式破碎机的主要类型

颚式破碎机按照活动颚板的摆动的方式的不同，可以分为简单摆动式颚式破碎机、复杂摆动式颚式破碎机和综合摆动式颚式破碎机三种。

简单摆动颚式破碎机的工作示意图见图1-2a）动颚4悬挂在心轴2上，可做左右运动。

偏心轴3旋转时，连杆5做上下往复运动，实现破碎和卸料。

此种破碎机采用曲柄双连杆机构，虽然动颚上受有很大的破碎反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，所以工业上多制成大型机和中型机，用来破碎坚硬的物料。

此外，这种破碎机工作的时候都是以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等于该点至轴心上的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破碎效率较低，其破碎比一般为3-6。

由于运动轨迹简单，故称为简单摆动式颚式破碎机。

简单摆动式颚式破碎机的优点是：

结构紧凑简单；偏心轴等传动部件受力较小；由于动颚垂直位移较小，加工时物料较少有过度破碎的现象；动颚颚板的磨损较小。

复杂摆动颚式破碎机的工作示意图见图1-2b）动颚4上端直接悬挂在偏心轴3上，作为曲柄连杆结构的连杆，由偏心轴的偏心直接驱动，动颚的下端铰接着推力板6支撑到机架的后壁上。

当偏心轴旋转时，动颚上各点的运动轨迹是由悬挂点的圆周线（半径等于偏心距），逐渐向下变成椭圆形，愈向下部，椭圆形愈偏，直到下部与推力板连接点轨迹为圆弧线（图1-3）由于这种机械上各点的运动轨迹比较复杂，故称复杂摆动式颚式破碎机。

复杂摆动颚式破碎机工作时，偏心轴作逆时针旋转，因此，对所装入的物料块有向下推并夹持的作用。

在动颚的整个往返摆动过程中，顶部的水平摆动约为下部出料口的1.5倍，而垂直摆幅则下部略大。

就整个动颚而言，垂直摆动为水平摆动的2-3倍。

由于水平摆动幅度上大下小，有利于对上部的的块物料进行破碎，并使整个破碎腔内的物料受到的破碎力比较均匀。

由于垂直摆动幅度下大上小，有利于整块动颚作复杂运动，因此对物料块不但起到挤压、劈裂、弯折作用，还能起碾搓作用，故可破碎一些稍微粘湿的物料。

复杂摆动颚式破碎机与简单摆动式颚式破碎机相比：

优点：

一、质量较轻、构件较少、结构更紧凑；

二、破碎腔内充满程度较好，所装物料块受到均匀破碎，加以动颚下端强制性推出成品卸料，故生产率较高，比同规格的简单摆动式颚式破碎机的生产率高出20-30%；

三、物料在动颚下部有较大的上下翻滚运动，容易呈立方体的形状卸出，减少了像简单摆动颚式破碎机产品中那样的片状成分，产品质量较好。

缺点：

由于这种破碎机的动颚垂直摆动幅度较大，物料对颚板的磨削作用严重，颚板磨损快，增大了能量消耗，加剧了物料的过度破碎，产生的粉尘也较多。

第2章颚式破碎机参数的选择和计算

2.1颚式破碎机的结构及运转

电动机通过小带轮及三角带，将运动传给大带轮，从而带动偏心轴转动。

动颚上部内孔两端的双列向心球面滚子轴承支撑在偏心轴上，偏心周外侧轴颈支座主轴承，主轴承外圈与机架上的镗孔相配合，并用螺栓固定在机架上，在偏心轴两外部分分别装有大带轮和飞轮，

以调整破碎机工作时主轴的运转速度的波动。

动颚的下部由推力板支撑，退力板的另一端支撑在与机架的后壁相连的楔铁调整机构上，可在由机架侧壁上两凸台构成的滑道中滑动。

当需要调整排料口尺寸时，只要调整在楔铁上的螺栓，使楔铁上下滑动，带轮调整座在滑道中前后移动即可完成。

有的机构上采用组合调整片来调整排料口的尺寸。

2.2结构参数的选择与计算

为了保证颚式破碎机运动的可靠性和经济性，在设计时必须正确的确定它的结构参数和工作参数，并以此作为计算零件强度的基础。

2.2.1给矿口与排矿口的尺寸

由于给定最大排料粒度：

对于小型破碎机的给矿口宽度B：

取

对于中小型破碎机的矿口长度L：

为了获得较高的生产率，L的值可取的大些，国外生产的中小型破碎机就有L/B=2.5-5取L=1000mm

排矿口的最小宽度e：

对于复摆式颚式破碎机

B为了满足更大的破碎比取e=15mm

2.2.2钳角

破碎机的动颚与固定颚之间的夹角称之为钳角。

当物料破碎时，必须使物料块既不向上滑动，也不会从给矿口中跳出来。

为此，钳角应该保证物料块与颚板工作表间产生足够的摩擦力以阻止物料被挤出去。

为了确定角，应当分析当物料被颚板挤压时作用在石块上的力的情况。

图2-1物料块受力分析

假设物料的形状为球形，当颚板压紧物料时，作用在物块上的力如图2-1所示。

和为颚板作用在物块上的压碎力，其方向垂直与颚板表面。

由于压碎力所引起的摩擦力和是平行于颚板表面的，是颚板与物料之间的摩擦系数，破碎物料时的平衡条件为：

（2-1）

水平分力的总和等于零：

（2-2）

联解以上两式可得：

令表示摩擦角，则

故，即

由上式可知，为了使颚式破碎机正常的进行破碎工作，钳角应该小于摩擦角的2倍。

不然矿石就会向上跳出，而不被压碎。

一般情况下，颚板与物料见的摩擦系数（或）因此，在生产实际中，颚式破碎机的钳角多取为范围内，初选对于复杂摆动颚式破碎机，钳角不应大于；简单摆动颚式破碎机不应大于。

正确的选择钳角对于提高破碎机的破碎效率具有很大的意义。

减小钳角可使破碎机的生产能力增加，但会引起破碎比的减小。

增大钳角，虽可增大破碎比，但同时又减少生产能力。

因此，在选择钳角时，应当全面考虑。

取

2.2.3动颚摆动行程s和偏心距r

动颚摆动行程s是破碎机最重要的结构参数。

在理论上，动颚摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来确定。

然而由于破碎板的变形，及其与机架间存在的间隙等因素的影响，实际选取的动颚摆动行程远远大于理论上求出的数值。

由于物料在破碎腔由上向下逐渐变小，所以只要动颚上部摆动行程能够满足破碎物料需要的压缩量就可以。

根据实验，破碎腔的上部摆动行程，应大于。

对于复杂摆动颚式破碎机的动颚摆动行程受到排矿口宽度的限制。

因为动颚下部的行程增加大于排矿口最小宽度的0.3-0.4倍，将引起物料在破碎腔下部的过压现象。

容易造成排矿口的堵塞，使负荷急剧增大，所以动颚下部的动颚摆动行程不得大于排矿口宽度的0.3-0.4倍。

实际上，动颚摆动行程是经验数据决定的。

通常对于大型颚式破碎机：

s=25-45mm；中小型破碎机：

s=12-20mm。

动颚的动行程确定好以后，偏心轴的偏心距r可以根据初步拟定的机构尺寸利用画机构图的方法来确定。

通常，对于复杂摆动式颚式破碎