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4.2 确定偏心轴的直径及跨距

上一篇:3.2.3 偏心轴的强度计算

4.2 确定偏心轴的直径及跨距
材料:偏心轴的材料选用40Cr。
参数:许用扭应力 ,A=126-103
初步计算直径(与大带轮配合处):
轴功率:
                                           (4-4)                                         
式中:  —— 电动机的功率,KW;
        —— 皮带传递的功率,KW。
                          
轴转速n=330min                            
 
因为轴上有键槽,轴径应增加3-7%。
 
因破碎机工作时的冲击载荷很大,又有强烈的振动,故取直径d=130mm                          此偏心轴选用一般阶梯长轴。按轴在机架上的安装情况和结构要求,机架轴颈处取 165mm 。
为了使零件能够很好的轴向固定,在机架上的轴承与皮带之间加装圆螺母。其作用是:与轴肩、轴环配合使用,作轴上零件的双向固定,适用于两零件端面距离不太大,使用套筒不方便时。
选用螺母   M150×2  GB812-76
材料:40Cr,全部淬火  HRC35-45或采用调质HRC24-30也可不热处理,但需要表面氧化。
具体尺寸见零件图。根据阶梯轴结构的设计原则,与动颚固定的轴承处轴颈取 190mm。                              
动颚宽度为1000mm,两端分别留有1mm的余隙,考虑到轴上需要安装的密封零件及轴承透盖,初定轴的跨距如图所示。
 
 
 
 
图4-2  初定轴的直径和跨距
 
4.3 轴承的选择及验算
4.3.1 轴径d=190mm处的轴承
因为轴承承受的径向力较大,轴向力较小,所以选用双列向心球面滚子轴承。轴承承受的径向载荷P=54570N,考虑到主轴与动颚的自重所受的径向力约为54800N,装轴承处的轴颈为190 mm,运转时有强大的冲击,预期计算寿命 。
一、求比值
因为,承受的轴向载荷很小。
所以, ,取X=1。                       
二、初步计算当量动载荷
                                           (4-5)
查机械设计手册, ,取 
         
三、起轴承应有的基本额定动载荷值            
                                           (4-6)
式中:  —— 为指数。对于球轴承 =3,对于滚子轴承 =10/3。
            
四、轴承的选取                               
根据手册结合初定的轴的直径选取C=49500kg的NN308K轴承BG/T285-93。
主要尺寸:d=190mm   D= 290mm   B=75mm  r=2.1mm
安装尺寸: 209mm    270mm    2.0mm
该轴承采用油脂润滑
五、验算轴承的寿命
 
经验算轴承的寿命足够。
4.3.2 机架处的轴承
因为机架处承受的力与轴径d=190mm处相同,所以应选用相同的轴承。轴承靠锥套过盈装配在轴上。
 
第5章过载保护系统的设计
5.1 过载保护系统概述
5.1.1 过载保护系统的应用
颚式破碎机广泛运用于煤炭、电力、冶金、化工等行业。主要破碎各种不同硬度、不同性质的物料,它是一种碎压破碎设备,即物料在动颚与定颚的两个工作面之间受到相对缓慢的压力的作用而破碎。但是由于同一物料的抗压强度不均匀,有的颗粒抗压强度比较大,因此,颚式破碎机在工作过程中会突然遇到较大的物料。为避免出现过载现象,故在破碎较大强度的物料时,颚式破碎机必须具备一套良好的自我保护系统,使强度大的物料能自动落入落料包,且颚式破碎机又能迅速的恢复正常的工作。
5.1.2 过载保护系统种类和选择
颚式破碎机分为复摆式和简摆式,一般复摆式均带有安全保护装置,主要有肘板折断法,飞轮限矩保护法和液压保护等等。
1、肘板折断法:设定肘板低强度易折断点,即在破碎机出现过载时,肘板应力灵敏区因应力急剧上升到极限值而自行折断,切断动力传递,防止机器损伤。这种传统的过载保护措施,结构简单,制造容易。但由于肘板(一般为铸铁)的机械性能波动性较大及受计算精度的限制,无法精确定量控制折断点,实际应用中往往是过载而得不到保护。况且,即使过载时得到了保护,但由于破碎机处于事故状态,在清理、拆装和换件前机器是不能运行的,这势必造成流程中断,延误生产。
    2、飞轮限矩保护:采用弹簧摩擦离合器、液压摩擦离合器或设置安全销等。此类方法在简摆式颚式破碎机上应用较多。
    这种离合器,既要保证正常工作力矩的传递,又要使传递的力矩不超过允许值。当破碎腔落入料障时,机器过载,达到临界转矩,飞轮在轴卜自由滑动,起到保护主要零部件的作用。但由于离合器摩擦因数/受外界条件(如温度等)影响较大,使其工作的可靠性受到限制,且过载时,仍需人为清障、停机修理,系统恢复比较麻烦。
    3、液压保护:由于前述两种过载保护方法存在保护不可靠和事故状态下需关闭颚式破碎机,造成流程中断及其恢复较麻烦等问题,在破碎处理含有较多料障的物料时(如钢渣破碎线),往往不能适应生产的需要。因此,研制安全可靠的液压保护装置取代传统的消极保护手段,最大限度地保证机器安全平稳地进行连续运转显得尤为必要。
通过比较前两种方法均存在保护不可靠和出现事故需要停机处理,而工作效率低,而液压保护系统的反应时间短,准确且可靠,不需停机就可自动恢复生产,因此具有明显的优势。本文就设计了一种简单、高效的液压保护系统。
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
常用的液压过载保护装置的工作原理如下:定颚4静止不动,固定在设备箱体内壁上。电动机5通过皮带轮,带动偏心轮1转动,从而带动动颚3做复摆运动,破碎物料。液压缸2活塞杆和衬板相联,和弹簧拉杆7铰接在动颚下端,决定了排矿口的大小和破碎物料颗粒的大小。当破碎腔遇到破碎强度超出设定值的物料时,液压缸活塞迅速向后回缩增大排矿口,使得高强度的物料最终从排矿口排出。当高强度的物料靠自身重量自动排下后,液压控制系统迅速动作,向液压缸2右腔供油,使得活塞左移至极限位置,恢复常态工作。
 
 
图1过载保护装置工作原理
1.偏心轮 2.液压缸 3.动颚 4.定颚 5,电动机 6 ,衬板7弹簧拉杆
5.2.2 液压系统的设计
根据液压过载保护装置的工作原理,设计的液压保护系统原理如图2所示。按下设备启动按钮时,2YA、4yA得电,形成差动回路,使得油缸6快速向左移动到左极限位,并对蓄能器7充液。压力继电器8为系统所设定的右腔工作低压极限值,当右腔压力达到此值时,压力继电器8发出信号给PLC,使得2YA、4YA失电、继电器3YA得电,从而对液压缸6右腔补充压力油。当压力达到压力继电器9所设定的工作高压极限时,继电器3YA自动断电,并由蓄能器7对液压缸6左腔保压,补充液压缸6因泄漏而减少的压降。当破碎物料的强度超过破碎机所设定的压力极限时,油缸6右腔的压力会急剧增大,触发压力继电器10动作,从而使得1YA得电,2YA、4YA失电,油缸6迅速向右移动,致使动颚排料口增大,排出硬度高的物料。若高硬度不能自动落下,则由辅助装置清除。当油缸6左腔压力下降到压力继电器8所设定的值时,3YA得电,油缸6活塞向右移动,破碎机迅速恢复正常的工作状态。其中溢流阀l1设定的压力值要比压力继电器10设定值稍高,当压力继电器10动作失灵时,溢流阀l1就会开启,起溢流保护作用。节流阀l2可以控制液压缸6活塞运动的速度。液压过载保护系统的各状态可由电磁铁动作循环表表示(见表1)重画
表1 电磁铁动作循环表
 

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