2破碎机的参数设计10p.docx

2 鄂式破碎机的参数
鄂式破碎机的主参数即决定机器技术性能及与其密切相关的主要技术参数。破碎机的主参数包括转速、生产能力、破碎力、功耗等。其中生产能力、破碎力、功耗除与破碎物料的物理、力学性能以及机器的结构和尺寸有关外，还与实地生产时的外部条件（如装料块度及装料方式等）有关，要作出精确的理论计算是比较困难的。因此，从设计的角度，下面的计算公式将是破碎机最优设计时建立目标函数和设计约束的重要依据。本次对鄂式破碎机的具体设计如下：
已知条件:破碎能力为20 m3／H ,最大入料尺寸为250mm,出料粒度为<=50mm.
2.1结构参数的确定
（1）进料口与卸料口
进料口长度L为宽度B的1.25～1.6倍。对于大型破碎机，取L=(1.25～1.6)B,中小型破碎机取L=(1.5～1.6)B。对于小型破碎机，为了获得较高的生产率和粉碎比，L／B值可以选大些，L／B=2.5～5。进料口宽度B=（1.1～1.25）。是最大给料粒度，这是由破碎机啮住物料的条件所决定的。(建材机械工程手册)
进料口宽度B=(1.1～1.25) =300 mm
中、小型破碎机L=(1.5～1.6)B =450 mm
卸料口最小宽度e可以按下式确定：
简摆鄂式破碎机： (～)B
复摆鄂式破碎机：（～）B
e=（～）B
=35 mm
式中 — 最大卸料粒度；
S — 动鄂板的摆动行程（卸料口出的水平行程）。
（2）动鄂板摆动行程S与偏心轴的偏心距r
在理论上，动鄂板摆动行程S应按物料达到破坏时所需压缩量来决定。然而，由于破碎板的变形，及动鄂板与固定鄂板之间存在的间隙等因素的影响，实际选取的动鄂板摆动行程远远大于理论上求出的数值。
在简摆鄂式破碎机中，动鄂板摆动行程是破碎腔的上部行程小，下部行程大，物料大小是从破碎腔的上部逐渐向下逐渐减小的，所以只要动鄂板上部的摆动行程能够满足破碎物料所需的压缩量就可以。根据实验，破碎腔上部的动鄂板摆动行程大于0.01Dmax，Dmax是最大进料粒度。
在复摆鄂式破碎机中，动鄂板摆动行程是破碎腔的上部行程大，下部行程小。根据实验，它的动鄂板摆动行程受卸料口宽度的限制，因为，如果动鄂板下部行程增加到大于卸料口最小宽度的0.3～0.4倍时，将引起物料在破碎腔下部的过压实现象，容易造成卸料口堵塞，使负荷急剧增大，所以动鄂板下部的摆动行程不得大于卸料口宽度的0.3～0.4倍。
实际上，动鄂板行程是根据经验数据确定的。通常，对于大型鄂式破碎机，S=25～45mm，中小型鄂式破碎机，S=12～15mm。因此，动鄂摆动行程S=15mm。
动鄂板摆动行程确定后，偏心轴的偏心距r可以根据初步拟定的构件尺寸利用绘制机构图的方法来确定。通常，对于简摆鄂式破碎机，S≈r(2～2.2)r。对于复摆鄂式破碎机s=(2～2.2)r=2.1r,偏心轴偏心距r=7.1。
（3）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型两种。直线型的破碎腔各连续的水平线间形成的梯形断面面积，向下依次递减，因而造成一种随着物料降落而向下递增的堵塞倾向。这种倾向在物料到达出料口时为最大，这是造成破碎机过载和衬板下端磨损严重的主要原因。直线型的破碎机生产率随卸料区的加深而大大减少。采用曲线型时，已破碎的物料在容积大的破碎区向下降落，这不仅使所有的大块物料容易移动，而且也可以使细小的物料有可能从破碎区内自由卸出，因而不易发生堵塞，衬板磨损减少，生存率大。同时，动鄂板和固定鄂板末端有一段平行带，在较长期工作之后仍可保持平行，故破碎产品较均匀。但目前仍有不少破碎机采用直线型，因为它在制造和修理时都较方便。
如下图所示：图1是常用的腔形，应用最多，它的特点是定鄂竖直，动鄂在定鄂的一侧，啮角18°～24°。图2动鄂、定鄂在同一竖直面的两侧，动鄂与竖直面所成夹角为，定鄂与竖直面所成夹角为，啮角=+=18°～24°。该形分三种情况，即＜，=，＞，当=0时，就是图1的腔形。

图 11 常用破碎机腔形

图 12 定鄂、动鄂在同一竖直面两侧
2.2工作参数的确定
1）偏心轴的转速
偏心轴转一圈，动鄂板往复摆动一次，前半圈为破碎物料，后半圈为卸出物料。为了获得最大的生产能力，破碎机的转速n应该根据以下条件确定：当动鄂板后退时，破碎后的物料应在重力作用下全部卸出，然后动鄂板立即返回破碎物料。转速过高或过低都会使生产能力不能达到最大值。
如下图所示，b为公称排料口，为动鄂下端点水平行程，为排料层的平均啮角。为腔内物料的压缩破碎棱柱体，为排料棱柱体。破碎机的主轴转速n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（）按自由落体至破碎腔外的高度h计算确定的。而该排料层高度h与下断点水平行程及排料层啮角有关。即排料层上层面（）降至下层面（）,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鄂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t=15／n计算，即排料时间对于主轴的四分之一转，这种假定与实际情况相差甚大。据了解认为排料时间按主轴半径计算比较符合实际情况。

图 13 排料口处排料示意图
排料时间t为
t=30/n (2-1)
排料层完全排出下落的高度h为
h=／tan (2-2)
由 h=g
(2-3) 令 g=9800mm／ (2-4)
将式(2-1)、（2-2）、（2-4）代人（2-3），得

式中 n——主轴转速（r／min）；
——动鄂下端点水平行程（mm）；
——排料层平均啮角（）；
q——系数，考虑在功耗允许的情况下转速的增减系数。取q=0.95～1.05。高硬度矿石取小值。该式是机构设计和机型评价的重要公式之一。
偏心轴转速也可以用下述经验公式确定：
B≤1200mm 时 r／min
B＞1200mm 时 r／min
式中B为进料口宽度（mm）
由于算得 B=240＜1200 mm ,所以把B=240 代人 上式，得

=266.5 r／min
2)啮角
鄂式破碎机动鄂板与固定鄂板之间的夹角称为啮角。当破碎物料时，必须使物料既不向上滑动，也不从进料口中跳出来。为此，夹角应该保证物料与鄂板工作表面间产生足够的摩擦力，以阻止物料块被推出去。为了确定角，应该分析当物料被鄂板挤压时作用在物料上的力。
设物料形状为球形，其质量为G，如下图所示，由G产生的重力比物料的破碎力小很多，可以忽略不计。在鄂板与物料接触处，鄂板对物料的破碎力为和,两者均与鄂板垂直。由这两个力所引起的摩擦力为和,其方向向下。其中f为物料与鄂板之间的摩擦系数。

图2－1 物料块受力分析

物料不向上滑动的条件是:

经整理得：

如物料与鄂板之间的摩擦角为，则

即
因此，啮角应小于物料与鄂板之间的摩擦角的2倍。一般摩擦系数=0.25～0.3,则啮角最大值为28°～34°。实际上，当破碎机喂料粒度相差很大时，虽然＜2，仍有可能产生物料被挤出的情况，这是由于大块物料楔塞在两个小块物料之间。所以，一般鄂式破碎机的啮角=18°～22°。
减少啮角，可使破碎机的生产率增加，但会导致粉碎比的减少；相反，增大啮角，虽可增加粉碎比，但会降低生产率，同时落在破碎腔中的物料不易被夹牢，有被推出机外的危险。
3）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、物料性能以及进料的几何尺寸和块度分布有关，因此为统一衡量机器生产能力的高低，标准中的生产能力，是机器在开边公制公称排料口下，每小时所处理的抗压强度为250MPa、堆密度为1.6t／的花岗岩物料立方米数，称为公称生产能力（／h）。参看下图，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

式中 Q——生产能力（）；
n——主轴转速（r／min）；
L——破碎腔长度（m）
b——公称排料口尺寸（m）；
——动鄂下端点水平行程（m）；
——压缩破碎棱柱体的填充度，中小型机在公称排料口下一般取=0.65～0.75。
由于机器要求具有高生产能力，所以上公式将是机构设计中建立目标函数的重要依据。
鄂式破碎机的生产能力除利用理论公式计算外，还常常采用下列经验公式计算：

根据《建材机械工程手册》，查表1.2-2、表1.2-3、表1.2-4及表1.2-5可得： , ,,
所以把前面所求 e=46 mm 代入上式公式
=22.4 m3/h
2.3电动机的选择
§3.1.1功率
当给矿口宽度为B、长度为L、排矿口最小宽度为e，则根据图3－1可求得动颚每次工作行程内破碎物料的体积：
式中，V —— 动颚在每次工作行程内破碎物料的的体积，；C —— 充满系数，因破碎矿石不是全部充满破碎腔，而是有一定的空隙；K —— 粒度特性系数。

图3－1 确定颚式破碎机的功率图

若原矿未经预先筛分，则其中小于排矿口宽度的矿粒就直接通过破碎腔。为此，考虑粒度特性系数。当破碎前将原矿中小于排矿口宽度的细粒物料筛出时，可取K=1。
1)如果原矿的粒度特性曲线为直线可取，是原矿中的最大矿块，则。
2）假如原矿的粒度特性曲线为凹形
可取：，即K=0.4-0.5。
当K=0.7～1之间时，C=0.2～0.3，且K与C的乘积一般为0.2～0.25．取C=0.25。
根据式和式
则可求得颚式破碎机电动机功率的计算公式：

式中，N —— 电动机的功率，KW； ——物料抗压强度，Mpa；E —— 物料弹性模数，Mpa；—— 破碎机的传动系数，=0.75取C=0.25~0.85。
从上式可以看出，破碎机的功率消耗与转速、规格尺寸、钳角、被破碎物料的物理机械性能和粒度的特性有关。实际上，颚式破碎机的破碎过程是非常复杂的，有些因素尚未完全反映出来，有的因素（如矿石的和E）也是很难准确的选取。所以，上式只能初步计算破碎机的功率使用，以便进一不用实验的方法来修正。
机械总效率包括传动系统的机械效率和物料与鄂板间摩擦损耗的破碎效率。

通过查表可得：传动系统的机械效率=0.96，物料与鄂板间摩擦损耗的破碎效率=0.92
则 =0.96×0.92
=0.834
根据经验公式，中小型鄂式破碎机（600×900毫米以下）
N=BL/50～BL/70
=27～19.28
根据我国生产鄂式破碎机的生产参数，则取N=22kw
查表16-2得 选取电动机为Y 系列750r/min ,电动机具体牌号为Y225M-8 22kw 满载转速为730r/min.
电机型号其主要参数如下：
表3.1 电动机主要参数表
功率
转速
效率
功率因数
22KW
730r/min
90.2%
0.85
电动机伸出轴直径（D）
电动机伸出轴长度（L）
55mm
120mm
偏心轴功率为
=18.35kw
扭矩 T=9550/n=657.57
2.4飞轮几何尺寸的确定
飞轮的作用是为了避免破碎大块物料时，减少电动机的尖峰负荷，其主要作用是增加转子系统的转动惯量，其具体尺寸到是无关紧要的。
飞轮的重量计算公式为：

对于复摆式颚式破碎机，取t=t=30/n，w=πn/30，则：

式中：G—飞轮的重量kg
D—飞轮的直径mm
N—电动机的额定功率kw
δ—速度不均匀系数
η—只考虑摩擦损失的机械效率，0.85
n—飞轮的平均转数，即偏心轴的转数
计算飞轮的尺寸时一定先绘制飞轮的直径（取皮带轮的直径），然后求飞轮的质量。飞轮的实际重量G，应为公式计算出的重量G的1.2倍。飞轮的最大圆周速度不超过30m/s。
根据颚式破碎机的工作要求，速度不均匀系数可以取得大一点。推荐在0.03~0.05之间选取。电动机的功率22kw, η=0.85，飞轮的直径，取皮带轮的直径560mm。

=426.19kg
飞轮的实际重量G取理论重量的1.2倍。G=1.2G=511kg。