《机械设计基础》第1章破碎机械.ppt
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1、第一章 破碎机械,1 概述,一.基本概念1.破碎 大块物料破碎成小块物料。使用的机械破碎机械2.粉磨 小块物料磨成细粉。使用的机械粉磨机械,3.粉碎,破碎与粉磨的统称。即用机械方法或非机械方法(电、热、化、原子等能量)克服固体物料内部的内聚力而将其分裂的过程。使用机械粉碎机械 本课程仅讨论机械方法。(例如,生产1吨水泥需要破碎4吨物料),粉碎作业的分类,物料破粉碎的目的意义:,提高物料表面的活性,即破粉碎之后总表面积增加,提高了物理作用的效果和化学反应的速度;满足制品性状及制造工艺的要求,粉状可满足产品制备的要求,即粉状物料好配合、产品本身的要求,如水泥;均化物料,固体物料混合只有在较小尺寸下
2、才能均匀混合。,二.物料的破碎比(粉碎比),1.平均破碎比 平均破碎比为物料破碎加工前后的平均粒径之比,即,平均破碎比能真实反映物料的加工前后的粒径变化,但操作和计算麻烦。,2.公称破碎比 公称破碎比为破碎设备的有效入料口与排料口的宽度尺寸之比。公称破碎比计算简单,但误差大。,3.总破碎比,总破碎比等于各级破碎比的连乘积。即,上述破碎比中,平均破碎比多用。,其中:破碎机,一般i=36,反击式i=401000粉磨机械:i=3001000,三.粒度(径),表示物料颗粒大小的尺寸称为粒径或粒度。a.单个颗粒的粒径 算术平均、调和平均和几何平均粒径b.颗粒群的粒径(见教材p3)用筛分法计算,式(1-9
3、)。,四.物料的强度、硬度及可碎性,1.强度 粉碎物料的难易程度。粉碎是通过砸、摔、压、磨等进行,所以,只有粉碎力大于物料的强度极限时物料才能被粉碎。有抗压强度;抗折强度;抗剪强度;抗冲击强度等。,2.硬度,物料抵抗其硬物物嵌入的能力,即粉磨物料的难易程度。一般分为,3.可碎性、可磨性系数,可碎(磨)性系数=该破碎机在同样条件下破磨碎指定矿石生产率/某破碎机破磨碎中硬度矿石(石英)的生产率 一般来说,物料粒度越细,机械强度越高,越难破粉碎,因此,用可碎性系数来定量地考虑机械强度对破粉碎的影响。,五.粉碎方法,1.压碎 物料夹在两个相向作用的破碎部件工作面之间,由工作面施加逐渐增大的静压力实现粉
4、碎。即压应力大于物料的压碎强度即可粉碎。用于破碎大块硬物料。2.磨碎 物料夹在两个做水平相对运动的工作面之间,靠运动的工作面对物料的摩擦时所施加的剪切力、或者靠物料彼此之间摩擦时的剪切作用而使物料粉碎。与此同时,还应有一定大小的挤压力作用。当剪力大于物料的剪切强度时物料即被粉碎。用于小块物料的研磨。,3.劈碎,物料置于两个垂直相向的尖棱的工作体之间,受相向作用的尖劈楔入,物料因张应力而破碎。即张应力大于物料的拉伸强度时即可破碎。用于脆性物料。4.折碎 物料置于两个相向的具有尖棱的工作体之间,受尖棱的三点弯曲折断作用,物料因张应力而破碎。即张应力大于物料弯曲的拉压伸强度即可破碎。用于硬脆性物料。
5、,5.击碎,物料受瞬间冲击力作用而粉碎,包括高速运动的工作体(球、锤)的冲击、自重冲击、高速运动的料间冲击、高速运动的物料向固定工作面的冲击等。用于破碎脆料。破碎方法通常根据物料决定(性质、尺寸、破碎比),一般是几种破碎方法组合使用。其中,压碎消耗能量最大,磨碎、劈碎、折断能耗较低,冲击能耗最低。无机非金属材料的抗压强度最大,抗冲击强度最低。,六.破碎机械的类型,1.颚式破碎机 动颚相对于定颚作周期性往复运动,物料在两颚板之间被压碎。适用粗、中碎硬质物料或中硬物料。2.圆锥式破碎机 物料在两锥体之间受压力弯曲力作用而破碎。适用于粗、中、细碎硬质物料和中硬质物料。3.辊式破碎机 物料在两个作相对
6、旋转的辊筒之间被压碎。适用于中、细碎中硬质和 软质物料。4.锤式破碎机 物料被快速旋转的锤子所击碎。适用于中、细碎中硬质物料。,5.反击式破碎机,物料被高速旋转的转子上刚性固定的打击板击碎。适用中、细碎硬质和中硬物料。6.轮辗式破碎机 物料在旋转的碾盘上被圆柱形碾轮所压碎和磨碎,同时还有混合作用。适用耐火材料厂粉碎原料。7.立式冲击破碎机 物料受高速旋转的转子和固定板锤的冲击和挤压作用而破碎成粗粒和细粒,并且撞击到衬板上进一步破碎。适用于中细碎硬质、中硬的软质和脆性物料。8.笼式破碎机 利用两个高速相对回转的笼子对物料进行冲击破碎。适用细碎和粗磨脆性及软质物料,多用于玻璃工业。,七.破粉碎理论
7、,1.表面积理论 1867年,由雷廷智(Rittinger,P,R.)提出,他认为物料的破粉碎过程是物料变面积增加的过程。接近粉磨作业。2.体积理论 1874和1885基尔比切夫和基克先后提出,他们认为在相同的技术条件下,将几何形状相似之物料粉碎成形状相似的产品时,所消耗能量与其体积或质量成正比。即物料体积变形使物料被粉碎。,3.裂缝假说,1952年邦德提出裂纹理论,认为物料粉碎过程功耗与物料在粉碎期间所生成的裂纹总长度成正比,亦即与物料的直径或边长的平方根成反比。裂纹理论适用于破碎i粉磨各过程,但不同的过程其物性系数取值不同。,4.物料破粉碎的影响因素,物料特性:物料破粉碎的难易程度称为易碎
8、性。物料易碎性与其强度、硬度、密度、结构均匀度、烧结程度、含水量、外观形状、粒径等因素有关,但物料强度是决定物料破碎难易程度的决定因素,硬度是主要因素,强度和硬度都大的物料是较难破粉碎的;硬度大而强度小的物料与强度大硬度小的物料比较表现为易破碎,难粉磨;反之亦然。,破粉碎方式:,一般来说,片状物料易折断和劈碎;湿、软、粘物料易劈碎和磨碎;其它性质物料用击碎、折断。工艺方法:工艺方法指物料破粉碎工艺流程和工艺方法。常用的工艺流程有开路和闭路(教材P12、13)。开路流程-在破粉碎作业中,物料一次通过机械后即为成品。闭路流程-物料第一次出机后经过分级设备选出成品,而使粗粒返回机内再次破粉碎。,工艺
9、方法:,在破粉碎过程中加水,可以减少能量消耗。干法-在物料破粉碎过程中加少量的水,湿润颗粒表面、降低颗粒表面能,使颗粒表面已产生的裂纹不易弥合;湿法-在物料破粉碎过程中加入较多量的水,上述作用更好,与此同时,还可以加助磨剂进一步提高效率。,5.破粉碎设备性能评价,经济指标:单位电耗、破碎比评价指标:破碎比与产量的乘积作为对破粉碎设备技术性能的比较评价指标。,2.颚式破碎机,一.概述 1.颚式破碎机的工作原理(见模型)物料的破碎在两颚板之间进行。动颚板绕悬挂心轴对固定颚板作周期性摆动,当动颚接近定颚时,动、定颚板之间的物料受压碎、劈裂、弯曲作用而破碎;当动颚离开定颚时,已破碎的矿石在重力作用下经
10、出料口排出。,颚式破碎机的外形,颚式破碎机的颚板,2.颚式破碎机的类型,按动颚的运动特性分为:a.简单摆动颚式破碎机(教材P15)动颚运动:绕定点往复摆动。动颚的位移:上部水平0.5s,垂直0.15s;下部水平s,垂直0.3s。,特点:,动颚靠近悬挂轴部分摆幅小,远离心轴部分摆幅大,故破碎负荷集中在动颚下部,生产能力低,破碎比36,用于大、中型粗碎。产品为片状且粒度不均匀。(教材P16),b.复杂摆动颚式破碎机,动颚运动:平面运动。动颚轨迹:上部轨迹近似圆;下部轨迹圆弧;中间轨迹椭圆。动颚的位移:上部水平1.5s,垂直2.5s;下部水平s,垂直3s。,特点:,物料在颚板上部压碎、弯曲、研磨揉搓
11、,破碎效果更好。产品为较均匀的立方浑圆状。(教材P17),c.组摆摆动型颚式破碎机,构造:将简单颚式破碎机的悬挂轴去掉,动颚直接安装在偏心轴上,与连杆安装在偏心轴上形成同轴前后安装关系。动颚运动:平面运动。颚板的垂直与水平运动幅度均较大。特点:结构复杂、制造安装维修较难,应用较少。,3.规格,字母+进料口宽度B长度LP-破碎机汉语拼音字头;E-颚字的汉语拼音字头;J-简单一词汉语拼音字头;F-复杂一词的汉语拼音字头。见P18表21。4.应用 粗碎、中碎作业,破碎应力小于200兆帕,脆性材料,如石灰石、水泥熟料、石膏、砂岩等。,二.颚式破碎机的构造,1.简单颚式破碎机(P15图2-1)缺点:启动
12、消耗功率大、排(出)料口人力调节,更换保险装置-推力板困难。故常用液压简摆式,见教材P28图2-17。2.复杂颚式破碎机(P16图23)3.主要结构部件(详见教材P1824)机架、轴承、动颚体、颚板、偏心轴、连杆、推力板、推力板支座、排料口调节装置、拉紧装置、惯性轮储能装置,三.颚式破碎机结构参数及工作参数的选择计算,机械的可靠性与经济性取决于机械结构参数及工作参数。1.结构参数的选择与计算a.给料口与排料口尺寸给料口宽度B=(1.11.25)Dmax则给料最大粒度Dmax=(0.80.9)B=0.85B给料口长度L=(1.261.6)B排料口最小宽度e:(dmax成品最大粒度)e=dmax-
13、s=(1/51/7)B 简单颚式破碎机 e=dmax-s=(1/51/10)B 复杂颚式破碎机,b.颚板间最大有效作用角(钳角、啮角),颚板对物料的作用力如P24图215所示,应保证物料既不向上滑动,也不从给料口跳出,即动、定颚板能啮住物料,其条件是物料受到的向下合力应大于等于向上的合力(忽略物料重力),则可推导出:2摩擦系数f=0.250.3,摩擦角=1417所以max=(2834),实际生产中取 0.65max=1822,大小对生产的影响:,的大小对破碎作业有很大的影响,一般说来,增大,破碎比增加,生产能力下降;减小,破碎比减小,生产能力增加。在生产实际中,多采用较小,以保证产量,同时,减
14、小磨损,排料口也不易堵塞。,c.动颚摆动行程s,理论上,动颚的摆动行程应按物料达到破坏时所需之压缩量来决定,然而,由于破碎板的变形及其与机架间存在的间隙等因素的影响,实际选取的动颚行程远大于理论上求出的数值。由于物料在破碎腔由上向下逐渐变小,所以,只要动颚上部摆动行程能够满足破碎物料需求的压缩量就可以。根据实验,破碎腔的上部摆动行程应大于0.01Dmax。,对于复摆式颚式破碎机:,动颚摆动行程受到排料口的限制,因为,如果动颚下部的行程增加大于排料口最小宽度0.30.4倍,将引起物料在破碎腔下部的过压实现象,容易造成排料口的堵塞,使负荷急剧增大,所以,动颚下部的摆动行程不得大于排料口宽度的0.3
15、0.4倍。经验公式:s=(2545)mm,大型颚式破碎机 s=(1215)mm,中小型颚式破碎机,d.偏心轴的偏心距r,动颚的摆动行程确定以后,偏心轴的偏心距r通过初步拟定的构件尺寸利用画机构运动简图的方法确定。通常:s1.33r,复杂摆动颚式破碎机 sr,简单摆动颚式破碎机,e.破碎腔高度H,在钳角一定的情况下,破碎腔的高度由所要求的破碎比而定。通常,H=(2.252.5)Bf.动颚轴承中心距给料口平面的高度h 为了保证在破碎腔的上部产生足够的破碎力来破碎大块物料,在给料口处,动颚必须有一定的摆动行程。0.2Lh(0.370.47)L,简单摆动颚式破碎机h=(0.370.4)L(动颚板长度)
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