毕业设计(论文)-颚式破碎机设计

1. 概述 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。 通常的破碎过程，有粗碎、中碎、细碎三种，其入料粒度和出料粒度，如表一所示。所采用的破碎机械相应地有粗碎机、中碎机、细碎机三种。 表一 物料粗碎、中碎、细碎的划分（mm） 类别 入料粒度 出料粒度 粗碎 中碎 细碎 300～900 100～350 50 ～100 100～350 20～100 5～15 工业上常用物料破碎前的平均粒度 D和民破碎后的平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变化情况，比值i称为破碎比（即平均破碎比） dDi 为了简易地表示物料破碎程度和各种破碎机的方根性能，也可用破碎机的最大进料口尺寸和最大出料口尺寸之比来作为破碎比，称为公称破碎比。 在实际破碎加工时，装入破碎机的最大物料尺寸，一般总是小于容许的最大限度进料口尺寸，所以，平均破碎比只相当于公称破碎比的0.7～0.9。 每各破碎机的破碎比有一定限度，破碎机械的破碎比一般是i=3～30。如果物料破碎的加工要求超过一种破碎机的破碎比，则必须采用两台或多台破碎机械串连加工，称为多级破碎

0i。多级破碎时，原料尺寸和最终成品尺寸之比，称总破碎比，如果各级破碎的破碎比各是1i，

2i，ni。则总破碎比是

0i=1i2ini 由于破碎机构造和作用的不同，实际选用时，还应根据具体情况考虑下列因素； 1) 物料的物理性质，如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大给料尺寸等； 2) 成品的总生产量和级配要求、据以选择破碎机类型和生产能力； 3) 技术经济指标，做到既合乎质量、数量的要求、操作方便、工作可靠，又最大限度节省费用。 2. 物料破碎及其意义 2．1 物料破碎及其意义 从矿山开采出来的矿石称为百年原矿。原矿是由矿物和脉石组成的，露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在200～1300mm之间，地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在200～

600mm之间，这些原矿不能直接在工业中使用，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1～5mm产品的作业，小于1mm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 （2）使矿石中的有用矿物分离 （3）磨矿提供原料 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，应考虑到破碎和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10～25mm。把原矿粒度和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200～1300mm则破碎作业的总破碎比的范围为：

maxi= = =30 mini= = 20025=8 2．2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，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2-3a）。 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2-3b）。 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2-3c）。

maxmin

D

d300

10

minmax

D

d 4）磨碎 矿石和运动的工作表面之间受一定压力和剪切力时，矿石内的剪切力达到其剪切强度时，矿石即被粉碎（图 2-3d） 5) 冲击破碎 矿石受高速回转机件的冲击力作用而破碎（图2-3d）。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。

图 2-3 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 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。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。 3. 工作原理和构造 3.1 工作原理 电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动，当动颚上升时肘板和动颚间夹角变大，从而推动动颚板向固定颚板接近，和其同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的；当动颚下行时，肘板和动颚夹角变小，动颚板在拉杆，弹簧的作用下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（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（动颚），位置倾斜，和固定颚板形成上大小的破碎腔（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到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。 3.2顎式破碎机的结构 破碎腔是由固定在机架上的固定破碎板2、动顎上的活动破碎板4以及机架两侧壁上的两块侧面衬板3为成的上下的巨型截柱体而构成的。被破碎物料喂入破碎腔后，通过动顎的运动，是破碎腔容积周期改变而完成物料的破碎和排料。 破碎机有电动机驱动，通过带传动带动偏心轴9上的带轮8，再通过曲柄9的转动，使破碎机中的动顎5相对定顎板2周期性地靠拢和分开。顎式破碎机的破碎腔是由固定腭板和可动顎板5构成。固定和可动顎都有锰钢制成的破碎板2和4。破碎板用螺栓和槭固定于定顎和动顎上。为了提高破碎效果，两破碎板的表面都带有纵向波纹，而且是凸凹相对。这样， 对矿石除有压碎作用外，还有弯曲作用。破碎机工作空间的两侧上也有锰钢衬板3。由于破碎板的磨损不是均匀的，特别是靠近派排矿口的下部磨损最大，因此，往往把破碎板制成上下相对的，以便下部磨损后，将其倒置而重复使用。 动顎悬挂在心轴6上，心轴则支撑在机架侧壁上的滑动轴承中。动顎饶心轴对固定腭板作往返摆动。 动顎的摆动是借曲柄摇杆机构实现的。曲柄双摇杆机构由偏心轴9、连杆7、前推力板15和推力板13组成。偏心轴放在机架侧壁上的主轴承中，连杆则装在偏心轴的偏心部分上，前后推力板的一端支撑在连杆头两侧凹槽中肋板座14上，前推力板的另一端支承在动顎后壁下端的肋板座上，而后推力板的另一端则支承在机架后壁的锲铁12中的肋板座上。当偏心轮通过V带轮从电动机获得旋转运动后，就使连杆产生上下运动。连杆的上下运动又带动推力板运动。由于推力板不断改变倾斜角度，因而使动顎饶心轴摆动。 当连杆向下运动时，为使动顎、推力板和连杆之间相互保持经常接触，因而采用以两拉杆11和两个弹簧10所组成的拉紧装置。拉杆11铰接于动顎下端的耳环上，其另一端用弹簧10支撑在机架后壁的下端。当动顎向前摆动时，拉杆通过弹簧来动顎平衡和推力板所产生的惯性力。 顎式破碎机有工作行程和空转行程，所以电动机的负荷极不平衡。为了减少这种负荷的不均衡性，在偏心轴的两端装有飞轮8和带轮。带轮同时也起飞轮作用。在空转行程中，飞轮把能量储存下来，在工作行程中再把能量释放出来。 在机架后壁和锲铁12之间，放一组具有一定尺寸的垫片。当改变垫片的厚度时，可以调整排矿口的宽度。 图3-2顎式破碎机的结构图 1-- 机架 2、4—破碎板 3—侧面衬板 5—动颚 6—心轴 7—连杆 8—带轮 9—偏心轴 10—弹簧 11—拉杆 12—楔铁 13—后推力板 14—衬板座 15—前推力板 4. 主要零部件的结构分析 4.1连杆 动颚在工作中承受很大的拉力，故选用ZG270-500铸钢材料。连杆结构如图4-1所示。它由上、下两部分组成，上部的轴承盖4用2个大螺栓3固定在连杆下部，两者中间镶有耐磨软合金的轴瓦，该轴瓦叫连杆轴承，它套在偏心轴上。

图4-1 动颚 （本图为标准图非本设计图） 4.2动颚 动颚是支承齿板且直接参和破碎矿石的部件，要求有足够的强度和刚度，其结构应该坚固耐用，动顎分箱型和非箱型。动顎一般采用铸造结构。为了减轻动顎的重量，本设计采用非箱型，如图4-2所示。

图 4-2 动颚 4.3齿板的结构 齿板，是破碎机中直接和矿石接触的零件，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 齿板承受很大的冲击力，因此磨损得非常 厉害。现有的破碎机上使用的齿板，一般是采用ZGMn13。 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。本设计采用三角形。如图4-3所示

图 4-3衬板齿形 a）三角形 b）梯形 4.4肘板 破碎机的肋板是结构最简单的零件，但其作用却非常的重要。 按肘头和肘垫的连接型式，可分为滚动型和滑动型两种，如图1-所示。肘板和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1-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1-所示的滚动型结构。

(a) 滚动型 (b) 滑动型 图4-4 肘头和肘垫形式 4.5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。现有顎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、锲铁调整装置、液压调整装置以及衬板调整。本设计采用垫片调整装置。

图 4-5 1—肘板 2—调整座 3—调整楔铁 4—机架 4.6保险装置