1、兰州交通大学毕业设计（论文） I 矿用液压破碎机的三维结构设计 兰州交通大学毕业设计（论文） II 摘 要 固定式破碎机是相对于移动破碎机而言的，又叫固定式破碎站。本设计为固定式全液压破碎机，主要用于：冶金、矿山、化工等行业地面现场或井下溜井口格筛处，对大块矿石进行二次破碎，以便运输及提升。 本文分析了当今破碎机的国内外现状及未来发展趋势，描述了研究此课题的背景和设计理论。综合已给定的参数和相关资料，了解破碎机机械产品的概况、结构和使用性能，掌握配套零部件和性能要求的基础上，通过计算，分别设计出液压破碎锤的主要组成零件：钎杆、前缸体、液 压缸、后缸体、活塞杆。然后再查阅惊天液压相关资料，设计出
2、摇杆、连杆、动臂、二臂、斗杆油缸、动臂油缸、转锤油缸、销轴等零部件。结合所学的机械专业相关理论和实践知识，用 SolidWorks 软件分别进行配套零件的三维绘制和虚拟样机的装配，并采用插件 SolidWorks Motion 与 SolidWorks Simulation 作为仿真平台，通过运动载荷的传递，进行整机运动学、动力学、静力学和模态的协同计算，分析结果。 关键词 ： 固定式破碎机；破碎锤；运动仿真 兰州交通大学毕业设计（论文） III ABSTRACT Fixed crusher is relative to the mobile crusher character, and al
3、so called fixed broken station. This design is the fixed hydraulic crusher, mainly used in metallurgy, mine, chemical industry to the site or slip wellhead underground ground in case sieve, focuses on the block ore in secondary crushing to transport and ascend. This paper analyzes current situation
4、at home and abroad and the crusher development trends, describes the study of this subject background and design theory. Comprehensive already given parameters and related material, understanding the crusher of mechanical products situation, structure and performance, and master the parts and perfor
5、mance requirements, and through calculation, we can design the hydraulic hammer ma in component parts: drill rod, and hydraulic cylinder block before and after the cylinder block and the piston rod. Then consulting relevant material blockbuster hydraulic, we design the rocker, connecting rod, arm, t
6、wo hands, measures stem oil cylinder, arm oil cylinder, and turn hammer oil cylinder, pin shaft parts, etc. Combined with the mechanical professional learned the related theory and practice knowledge, supporting components of the three-dimensional rendering of the assembly and virtual prototype was
7、done by Solidworks Software . With the plugin SolidWorks motion and SolidWorks Simulation used as simulation platform, the movement of load transfering, we can complete the kinematics and dynamics, the statics and modal of collaborative computing, and analysis the results . Keywords: Fixed Crusher;
8、Hammer; Simulation Movement 兰州交通大学毕业设计（论文） IV 目录 1. 绪论 . 1 1.1 课题背景 . - 1 - 1.1.1 固定式液压破碎机技术性能及特 点 . - 1 - 1.1.2 固定式液压破碎机的优点 . - 1 - 1.1.3 固定式液压破碎机的应用举例 . - 2 - 1.2 国内外现状及发展趋势 . - 3 - 1.2.1 国内现状 . - 3 - 1.2.2 国外现状 . - 3 - 1.2.3 发展趋势 . - 3 - 2. 液压破碎机 . - 5 - 2.1 液压破碎机的结 构 . - 5 - 2.2 工作原理 . - 6 - 2.3
9、 液压系统 . - 6 - 2.4 电控系统 . - 7 - 2.5 操作系统 . - 8 - 2.6 分类 . - 8 - 2.7 基本参数 . - 9 - 2.8 破碎机范围图 . - 10 - 2.9 破碎机的应用 . - 11 - 3. 破碎锤 . - 12 - 3.1 液压破碎锤的基本组成 . - 12 - 3.2 液压破碎锤各部件作用 . - 13 - 3.2.1 液压缸 . - 13 - 3.2.2 活塞 . - 13 - 3.2.3 换向阀 . - 13 - 3.2.4 蓄能器 . - 13 - 3.2.5 钎杆 . - 13 - 3.2.6 氮气室 . - 13 - 3.3
10、液压破碎锤的工作原理 . - 14 - 3.4 液压锤型号以及其中数字的含义 . - 15 - 兰州交通大学毕业设计（论文） V 3.4.1 型号中数字表示适用挖掘机的机重 . - 15 - 3.4.2 型号中的数字表示适用挖掘机的斗容 . - 16 - 3.4.3 型号中的数字表示液压锤的质量 . - 16 - 3.4.4 型号中的数字表示液压锤钎杆直径 . - 16 - 3.4.5 型号中的数 字表示液压锤的冲击能 . - 16 - 3.4.6 型号中的数字仅表示液压锤的设计序列号 . - 17 - 3.5 GT 液压锤的主要参数计算 . - 17 - 3.6 液压缸主要结构尺寸 . -
11、18 - 3.6.1 确定液压缸活塞的直径和活塞杆的直径 . - 18 - 3.6.2 液压缸内径的确定 . - 20 - 3.6.3 系统压力的确定 . - 21 - 3.6.4 液压缸壁厚的确定 . - 21 - 4. 机构的设计及强度校核 . - 21 - 4.1 整机结构尺寸 . - 21 - 4.2 工作装置 . - 22 - 4.2.1 大臂及大臂油缸 . - 22 - 4.2.2 二臂及二臂油缸 . - 22 - 4.2.3 连杆和摇杆 . - 23 - 4.2.4 液压锤 . - 23 - 4.3 回转机构 . - 23 - 4.4 液压系统 . - 23 - 4.5 电气系统
12、 . - 24 - 4.6 操作控制系统 . - 24 - 4.7 工作范围 . - 24 - 4.8 强度校核 . - 26 - 4.8.1 钎杆的校核 . - 26 - 4.8.2 液压缸强度校核 . - 29 - 5. 运动仿真分析 . - 30 - 5.1 三位实体建模 . - 30 - 5.2 仿真平台 . - 30 - 5.3 仿真工况 . - 31 - 兰州交通大学毕业设计（论文） VI 5.4 运动学分析 . - 31 - 5.5 动力学仿真分析 . - 33 - 5.6 静力学分析 . - 35 - 5.7 模态分析 . - 35 - 设计总结 . - 38 - 致谢 . -
13、 38 - 参考文献 . - 39 - 兰州交通大学毕业设计（论文） - 1 - 1. 绪论 1.1 课题背景 1.1.1 固定式液压破碎机技术性能及特点 固定式破碎机主要用于冶金、矿山、化工等行业地面现场、地下矿石转运站、装车厂、放矿口或井下溜井口格筛处，对大块矿石进行二次破碎，以便运输及处理。具有破碎能力大、运行平稳、噪声低、性能可靠、操作方便，可在任何复杂工况现场连续作业，减轻工人的劳动强度，改善现场工作环境，提高工作效率，是二次破碎机械化理想设备。 图 1.1 固定式破碎机 1.1.2 固定式液压破碎机的优点 (1) 噪音小，工况条件好，液压破碎机噪音小，工况条件好。气动破碎机排气声形
14、成噪音较强，且存有排气孔结冰的问题。而液压破碎机不存在这个问题。 (2) 锤击力强，作业效率高 。实践证明，液压破碎机在矿山能充分发挥其威力。我们的液压破碎机采用了新型动作阀，通过液压 气动能源并用的原理，使得锤击有力，同时大大提高了打击效率。 (3) 反冲力小。 根据多年研究及实践经验，采用具有国际先进水平的新型结构液压兰州交通大学毕业设计（论文） - 2 - 锤 ， 新型结构液压锤加大了运动行程 ， 以提高破碎传递效率，降低反冲击力，把对设备的损伤减小到最低限度。 (4) 优选材质。特殊工艺，保证经久耐用。该产品的主要部件，液压冲击锤及钎杆全部采用进口产品，其他部件及材料选用国内名牌优质产
15、品，确保材料的合理性及工艺的先进性 经过多年实践研究，借鉴国外的先进生产、管理工艺，关键部件均按严格的特殊工艺处理 ， 确保经久耐用。 (5) 使用成本低 ,对现场空气无污染 。该产品用电作为动力来源，跟以挖掘机作破碎机相比， 费用大幅降低。用电作为动力 ， 也避免了柴油燃烧中的尾气污染 ， 特别是在井下作业的条件下 ， 对工作环境的改善有非常积极的意义。 1.1.3 固定式液压破碎机的应用举例 固定式液压破碎机广泛运用于矿山、冶炼、铁路和水利等众多部门。 (1) 碎石厂、水泥矿山、金属矿山等地的大块矿石破碎作业。 一般用履带式钻机或水平或分块，崩落进行大量开采会产生大块矿石，这是各矿山最头痛
16、的事。一般的解决方法是采用放小炮的方法处理成小块，但这样会暂停采、运矿石，影响连续作业。如果用液压破碎机破成小块，再用装载机运搬 ，可避免二次爆破对人员、设备的威胁，可实现连续作业。如图 1.2： 图 1.2 大块矿石破碎作业 (2) 格筛上的破碎作业 在碎石场、水泥矿山、金属矿山等地的格筛上清选岩块时。由于大块的堆积，致使矿石流动停滞。此时用破碎机清理会游刃有余。如图 1.3 所示 ： 兰州交通大学毕业设计（论文） - 3 - 图 1.3 格筛上的破碎作业 1.2 国内外现状及发展趋势 1.2.1 国内现状 在国内外各大中矿山在爆破开采中，第一次爆破后，由于岩石结构及节理、裂缝、爆破技术等原
17、因都 会产生大块，这些大块都要经过二次爆破来处理。二次爆破无论在露天或井下，都会给安全带来隐患。目前有些矿山已不用炸药爆破法而用液压破碎锤进行二次破碎，尤其在选厂入口格筛处采用固定式液压破碎锤进行二次破碎已成为不可阻挡的一种趋势。 1.2.2 国外现状 在国外大多露天和地下矿山的二次破碎基本上都采用液压破碎锤，在格 筛、溜筛、溜井处基本上都装有固定式液压破碎锤处理矿石卡筛问题。目前国外只有少数企业从事这方面的研究，如加拿大 BTI 公司、法国 Tecman 以及克鲁勃公司，他们大约都有 20多年的研究历史，技术处于 世界先进水平。 1.2.3 发展趋势 国外固定式破碎机的发展相对于国内的优势主
18、要体现： (1) 冲击力大。为了提高它的工作效率，破碎机应保持在其稳定因素的前提情况下，尽可能提高冲击能力。 (2) 冲击能量相对利用率高。 兰州交通大学毕业设计（论文） - 4 - (3) 各个部件的破损能及时得到维修和更换。 (4) 工作噪声降低 ， 环保。 所以从综合发展来看，有以下几个趋势： (1) 产品系列化：根据的物块形状和硬度决定选用冲击能的大小。产品的系列化使得用户根据工作对象来对液压锤的型号、零部件进行选择，来 达到有效破碎的目的。 (2) 智能化：在各种技术应用发展的基础上，希望能实现自动调频调能来应对于不同工况。 (3) 结构形式多样化：按冲击能源的分类、装配的分类、及冲击能分类等。 (4) 功能多样化、结构柔性化：为了适用现代施工要求，功能的多层化和多种附加功能使液压破碎机在功能上也具有了很大的柔性。
