1、南华大学机械工程学院毕业设计（论文）i毕业设计(论文）题 目 矿山用圆锥式破碎机的改进设计 矿山用圆锥式破碎机的改进设计摘要：矿山用圆锥式破碎机主要用于对各种硬度的矿石进行中、细碎，它主要由机架部、传动部、空偏心轴、碗形轴承、圆锥破碎部、调整装置、调整套、弹簧以及调整排矿口用的液压站等部分组成。破碎机工作时，电动机通过水平轴和一对锥形齿轮带动偏心轴套旋转，破碎圆锥轴心线在偏心轴套的迫动下做旋转摆运动，使得动锥时而靠近，时而离开定锥，从而使矿石在破碎腔内不断地受到挤压和冲击而被破碎。我国的圆锥破碎机发展水平缓慢，破碎机设备效率低下。为提高破碎机效率，并在破碎领域内节能降耗，需要对矿山用圆锥式破碎
2、机进行改进设计。本设计首先介绍了圆锥式破碎机的工作原理和基本情况，接着对圆锥破碎机主要性能参数进行了分析计算（结构参数、破碎腔型、动锥摆动次数、破碎力） 。然后对圆锥破碎机的主要零部件进行了设计（电动机、直齿锥齿轮、传动轴、键、滑动轴承） 。最后对影响圆锥破碎机性能的主要因素进行了改进（密封系统、南华大学机械工程学院毕业设计（论文）ii润滑系统） 。另外还设计了以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车（三维造型） 。关键词：圆锥破碎机；性能参数；零部件设计；改进设计Mining to improve the design of the cone crusherAbstract: Mining
3、 cone crusher is mainly used in various hardness of the ore, crushing, it is mainly by the rack department, transmission, air eccentric shaft, bowl-shaped bearing, cone crusher Ministry, the adjustment device to adjust the setspring and adjust the port of discharge, hydraulic station components. Cru
4、sher, through the horizontal axis and a pair of bevel gear motor drives the eccentric sleeve rotation, crushing cone axis line of the forced move of the eccentric sleeve rotation pendulum movement, making the moving cone and sometimes close, sometimes to leave the fixed cone. so that the ore in the
5、crushing cavity by extrusion and the impact of fragmentation. Slow level of development of the cone crusher, crusher equipment is inefficient. Improvements designed to improve the efficiency of the crusher, and crushing the field of energy saving, mining cone crusher.This design first introduced the
6、 working principle and the basic situation of the 南华大学机械工程学院毕业设计（论文）iiicone crusher, and then the cone crusher performance parameters analysis calculations (structural parameters, the crushing chamber type, move the number of cone swing, crushing force).Then the main components of the cone crusher d
7、esign (motor, straight bevel gears, drive shafts, keys, sliding bearings). Finally, the main factors affecting the performance of the cone crusher has been improved (sealed system, lubrication system). Also designed the gravitational potential energy drive their own car with direction control functi
8、on (three-dimensional modeling).Keywords: cone crusher; performance parameters; component design; improved design目 录1.圆锥破碎机工作原理 11.1 圆锥破碎机分类 1 1.2 物料破碎理论 21.3 工作原理 31.4 影响圆锥破碎机性能关键因素 4 1.5 发展现状 62.圆锥破碎机主要参数计算 82.1 结构参数选择与计算 82.2 破碎腔形设计102.3 动锥摆动次数122.4 破碎力计算16南华大学机械工程学院毕业设计（论文）iv3.主要零部件的设计193.1 电动机的
9、选择193.2 直齿锥齿轮设计193.3 传动轴的设计233.4 键的校核273.5 滑动轴承的设计284.圆锥破碎机的改进314.1 密封系统的改进314.2 润滑系统的改进325.无碳小车的设计335.1 功能设计要求335.2 主要零部件的设计345.3 转向轮和驱动轮的链接365.4 轴的结构设计、工程管理方案375.5 加工工艺方案385.6 成本分析方案38参考文献40谢辞 41附录 42南华大学机械工程学院毕业设计（论文）v南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 1 页 共 52 页1 圆锥破碎机工作原理1.1 圆锥破碎机分类圆锥破碎机分为粗碎圆锥破碎机（习惯上称为旋回破碎机）和
10、中、细碎圆锥破碎机。通常我们所说的圆锥破碎机一般都是指中细碎圆锥破碎机。本设计研究的是标准型弹簧圆锥破碎机。圆锥破碎机是当前应用最为广泛的物料中碎及细碎机，其规格用破碎锥底部直径（）来表示。圆锥破碎机根据排料口调整方式和保险装置不同，又分为液压式圆锥破碎机和弹簧式两种。液压圆锥破碎机又分为三种形式：多缸液压圆锥破碎机、底部单缸液压圆锥破碎机及顶部单缸液压圆锥破碎机。弹簧式圆锥破碎机是第一代圆锥破碎机，随着技术的发展有被液压式圆锥破碎机所取代的趋势。弹簧式圆锥破碎机结构图如图 1.1 所示。图 1.1 弹簧式圆锥破碎机1电动机 2联轴器 3传动轴 4小圆锥齿轮 5偏心轴套 6主轴7大圆锥齿轮 8
11、球面轴承座 9保险弹簧 10动锥衬板 11定锥衬板南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 2 页 共 52 页12给料盘 13给料箱 14支柱 15调整环 16支撑环 17机架圆锥破碎机按照给料粒度和最终产品的粒度可分为标准型（中碎用） 、中间型（中细碎用） 、短头型（细碎用） 。三者的区别在于破碎腔的形状不同，即平行区的长度不同，标准型的平行区最短，短头型的平行区最长，中间型平行区介于两者之间，如图 1.2 所示。(a)标准型 (b)中间型 (c)短头型图 1.2 圆锥破碎机破碎腔形式1.2 物料破碎理论一直以来，关于物料破碎理论的研究取得一些有实际指导意义的研究成果，对碎磨设备的研制开发及
12、碎磨理论的发展做出重要贡献。目前最具代表性并普遍使用的是三大破碎理论。其中第一种破碎理论是“表面积说” ，认为物料粉碎能耗与新生表面积成正比；第二种破碎理论是“体积学说” ，认为粉碎能耗与被粉碎颗粒体积成正比；第三种破碎理论是“裂缝学说” ，认为认为物料粉碎能耗与物料中的原生裂纹直接相关。三大破碎理论的提出构成了早期对物料粉碎理论研究的基本框架。三大破碎理论表达式如式（1-1）（1-3） ，式中 、 为三大破碎理论分别对应的破碎功耗， 、 、 为比例系数， 为物料给料粒度， 为破碎产品粒度。 = （ - ） (1-1)11= (1-2) = ( - ) (1-3)11南华大学机械工程学院毕业设
13、计（论文）第 3 页 共 52 页物料破碎方法主要是机械力破碎，机械力破碎法是最古老的矿料破碎法，也是迄今运用最广泛的矿料破碎方法，它以破碎机械的工作部件直接作用于矿块而使其破碎。机械力破碎方法主要有挤压、劈开、折断、磨剥和冲击破碎等。固体物料受到外界压力时产生压力变形，形成内部应力集中，当应力达到颗粒某最弱处的破碎力极限时，颗粒就会在该处首先发生破裂和粉碎。物料在圆锥破碎机破碎腔中是以挤压破碎为主，兼有弯曲和冲击研磨，物料在破碎腔中受到巨大的挤压力作用，当挤压力超过物料颗粒之间的内聚力时，物料就产生破碎。以往对圆锥破碎机的研究都是以物料在破碎腔内发生单颗粒破碎，单颗粒破碎是指压力、撞击力、拉
14、力或剪力作用于单个物料颗粒的破碎事件。而在破碎设备的实际生产过程中，单颗粒破碎现象是很少发生的，更多的是以层压破碎工作的。今年来基于对层压破碎原理的研究使得圆锥破碎机发展到一个新的阶段。1.3 工作原理圆锥破碎机的结构简图如图 1.3 所示：电动机 1 的动力由传动轴 2、圆锥齿轮 3，带动偏心轴套 4 旋转。主轴 5 自由地插在偏心轴套 4 的锥形孔里，动锥 7 固装在主轴 5 上，并支撑在球面轴承座 6 的球面轴承上。随着偏心轴套 4的旋转，牵连着动锥 7 的中心线 以 O 为顶点，绕破碎机中心线 作锥面运1 2动，这种运动叫做进动运动，又叫旋回运动。两中心线的夹角 为进动角（在工作过程中
15、 为不变的定值） 。与此同时，动锥还绕自身轴线 作自转运动。 1工作时动锥周期性地靠近或远离定锥，当动锥靠近定锥时，处于两个锥体之间的物料在破碎腔中受到巨大的挤压力作用产生破碎。而远离锥体表面的物料则由于自身重力的作用不断下落，下落一段高度后，动锥再次向定锥靠近，物料受到压碎与冲击力作用而破碎。一段时间后动锥将会再次离开，物料再次下落一定距离。经过几次循环后，物料破碎到要求粒度经排矿口排出。也就是说，分层的物料在一个循环的大部分时间以内都是处于下落排出状态，破碎机的通过能力很大。而排料的顺利通畅，使得破碎机生产率大为提高。圆锥破碎机的排料口附近通常会设计成一段平行区，平行区是由动锥和定南华大学
16、机械工程学院毕业设计（论文）第 4 页 共 52 页锥之间啮角等于零的一段长度。其目的是达到有效破碎物料，满足产品粒度要求。物料在平行区中通过时，至少要经历一次以上的破碎，这就使得所获得的产品粒度有一个或几个方向上的尺寸要比平行区的宽度小，从而保证物料的顺利排出。平行区的起始点称为堵塞点，一般认为单位时间内破碎机堵塞层处物料的通过量最小。图 1.3 普通圆锥破碎机简图1-电动机 2-传动轴 3-圆锥齿轮 4-偏心轴套 5-主轴 6-球面轴承座 7-动锥 8-定锥1.4 影响圆锥破碎机性能关键因素圆锥破碎机重要的性能指标有破碎机的生产率、破碎产品的粒度及能耗等，而影响破碎机性能的因素则很复杂。已
17、有的研究与工程实践表明，影响破碎机破碎产品的产量与粒度的关键因素有破碎机性能因素、破碎腔结构因素及破碎机操作情况等。性能因素是影响破碎机工作性能的关键因素，包括动锥摆动速度 n、进动角南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第 5 页 共 52 页、偏心距 e、排料口摆动行程 。破碎机结构因素主要是破碎腔腔型结构， 包括平行区长度 l、闭边排料口尺寸 、破碎腔啮角 、动锥底角 、破碎机 悬架高度 H、给料口尺寸等。破碎机操作因素主要是对破碎机的给料情况。各个关键参数如图 1.4 所示。图 1.4 影响破碎机性能的关键参数1.4.1 破 碎 机 性 能 因 素对于破碎机性能指标来说，其生产率与破碎产
18、品粒度是一对矛盾体，两者之间相互制约 。工作性能因素是通过影响破碎机生产率进而影响破碎机产品粒度。动锥摆动速度 n 越大，物料通过破碎腔时所受冲击次数越多，物料粒度越整齐，但转速 n 过大，物料生产率下降；动锥摆动速度 n 越小，不但破碎产品粒度变坏，破碎机生产率也下降，故动锥摆动速度存在一个最佳值。在破碎机腔型结构参数确定的前提下，进动角 决定破碎机偏心距 e 及排料口摆动行程 的值，进动角 越大，物料在破碎腔中受到更大冲击，粉碎效 果改善，同时对物料运动学性能有利，破碎机生产率提高，但破碎机整机动力性能恶化；进动角 越小物料粉碎效果变差，生产率下降，但机器动力性能改善。故在破碎机整机性能允许的前提下，进动角亦取较大值。1.4.2 破碎机结构因素破碎机结构因素主要是破碎腔型结构参数。在工作性能参数确定的前提下，
