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鄂式破碎机机架结构设计

发布时间:2019-01-22    15:01:22浏览次数:

摘要:分析颚式破碎机机架结构的基础上,阐述了合理设计机架结构的原则和方法,并说明焊接机架将是发展方向。

破碎机机架是整个破碎机零部件的安装基础,它在工作中承受很大的冲击载荷,它的机重占整机很大比例(对铸造机架为50%左右,对焊接机架为30%左右),而且加工制造工作量也较大。机架的强度和刚度,对整机性能和主要零件寿命均有很大影响。因此,研究机架结构没计很有意义。

近年来,随着基本建没的发展,国内破碎机制造行业也兴旺发达。据不完全统计,全国约有100余家颚式破碎机制造厂,其中以乡镇企业为多数,所生产的颚式破碎机品种规格约有20个以上,全国年产量约1万个标准台,所生产的碎机机架结构也是各种各样,其中有许多机架结构不尽合理,强度不足又浪费材料。因此,本文对机架结构合理设计进行研究。

1 机架结构型式

颚式破碎机机架按结构分,有整体机架和组合机架。

整体机架由于制造、安装和运输困难,故不宜用于大型破碎机,而多为中小型破碎机所采用,它比组合机架刚性好,但制造较复杂。

组合机架用于大型破碎机,它有两种型式:一种是通过架壁间的嵌销和螺栓组合,如1200×1500颚式破碎机机架分上下两部分,上架体和下架体用螺栓连接,结合面间用键、销钉承受强大的剪力,键和销还起装配定位作用。

分分时时彩另一种是用焊接组合,如900×1200颚式破碎机机架,它的刚性比嵌销连接的组合机架好,加工、装配和折装也比较方便。1500×3100破碎机釆用焊接组合机架。

从制造工艺来看,整体机架又分整体铸造机架和整体焊接机架,前者制造较困难,特别是单件小批量生产,而后者便于加工制造,机重较轻,但要求焊接工艺、焊接质量都比较高,且焊后要求消除内应力。

对颚式破碎机采用焊接机架是有利的,然而国内近年来有一种改焊接机架为铸造机架的趋势,而且越来越扩展。据说,是用户反映焊接机架不如铸造机架耐用。笔者认为原因是:机架焊接质量差,甚至有的厂家不经时效;机架结构设计不合理;被破碎物料太硬太强以及用户使用操作不当等。从而给用户造成焊接机架不如铸造机架好的印象。扭转改焊接机架为铸造机架的趋势,应从提高焊接质量、合理设计机架结构和正确使用操作入手加以解决。

分分时时彩国外颚式破碎机的焊接机架用得越来越多。不仅中小型破碎机用,并且大型破碎机也采用焊接机架,如英国帕克弗雷德里克 (FREDERICK PARKER LIMITED)有限公司生产的1270×915复摆颚式破碎机为焊接机架;湖州新开元碎石有限公司引进美国1200×1500复摆颚式破碎机也是采用焊接机架,国内上海建设·路桥机械设备有限公司最近生产的1060×1200和1200×1500复摆颚式破碎机均采用焊接机架,而且动颚也采用焊接结构。

此外,铸钢是一种高能耗的工艺过程,从节约能源角度也应大力发展焊接机架,因此,应扭转以颚式破碎机铸造机架代替焊接机架的倾向,无疑颚式破碎机采用焊接机架是发展方向。

2 颚式破碎机机架结构设计

破碎机机架是由前壁、侧壁和后壁以及轴承座组成一个空间框架结构,其平面图如图1所示。

破碎机机架结构设计与机架受力是密切相关的,所以先简略介绍一下破碎机机架受力情况(图1)。

图1机架受力分析

颚式破碎机机架承受着三个力:物料给固定颚的压力Pmax,其方向与固定颚板垂直,作用左破碎腔有效高度中间;偏心轴给机架轴承的压力R;肘板给后壁肘座的压力T。

机架结构设计必须遵循下列原则:首先根据机架受力情况,满足机架强度和刚度要求;其次是考虑制造工艺性要求;最后考虑外观要求。且不能片面追求美观而忽略强度问题,也不能盲目加强机架强度,导致破碎机机重增大浪费材料。

2.1机架前壁结构设计

由图1可知,机架前壁主要是承受最大破碎力Pmax的作用。前壁是由一块纵向墙板与几块横向外侧筋板所组成,载荷主要是由横向筋板所承受。因此,一般横向外侧筋板之间不再增设与侧壁平行的纵向筋板。如图2所示某厂的250×750颚式破碎机焊接机架前壁纵向筋板1、2完全可以去掉,又可减轻机重。其它厂家同样规格破碎机机架前壁没有1、2筋板,而机重为5.5t,图2所出机重为7.5t(机重很大不完全由1,2筋板所造成)。

图2某厂250×750破碎机焊接机架示意图

图3所示为PEX150×750颚式破碎机焊接机架。图3a为原设计的该机机架前壁,经长时间运转实践证明结实耐用;后来因其不美观,则仿照铸造机架改为图3b所示的形状。这样改造后使前壁转角处强度和刚度降低许多,因此经实践后破碎机前壁在筋板2和3转角处产生裂纹(图中粗线所示);在前墙板1与侧壁板6的相交焊缝(图中粗线所示)产生裂纹。但侧壁强度和刚度大大提高,然而原机架侧壁强度和刚度足够。明显看出,改后的机架机重增加很多,既浪费材料又降低机架整体强度,产生事故损坏。这是片面追求所谓美观而忽略强度的一个典型实例。

图3PEX150×750破碎机焊接机架

2.2机架侧壁结构设计

机架侧壁的结构设计首先必须满足强度和刚度的要求,就是说根据侧壁受力变形来设计,对图1所示机架受力系作适当简化后,机架可按超静定长方形框架计算,即用能量法分析承受反向等值拉力的超静定刚架的变形,如图4所示。由此可知,机架侧壁是向里弯曲。所以已有破碎机机架侧壁结构都是由两块钢板并在钢板外侧设有加强筋所组成(图2,图5)。侧壁加强筋的方向必须适应变形的要求,即侧壁加强筋必须与侧壁垂直方向设置,而不能与侧壁板呈平行方向设置,这样它的惯性矩较大。若如图5中1、2块筋板按图中所示的方向布置,则几乎起不到加强作用。若将1、2两块筋板翻转90°设置,则侧壁的强度和刚度将明显增加。

图4机架变形图图5PEX250×1200颚式破碎机机架

分分时时彩对颚式破碎机机架实际计算可知,机架侧壁受力比前壁小很多,因此机架侧壁不必加太多的加强筋。如图2所示的破碎机侧壁加强筋设置太多,致使该机过分重浪费材料。

此外,侧壁加强筋的位置也应根据受力的要求布置。如图1所示,主轴承受有压力R的作用,而且此R力是一个变值,沿轴承一周是不均匀的。经有限元分析轴承下座的应力分布是沿轴承中心垂线载荷最大,而中心线右侧载荷比左侧大,因此,如老式PE400×600颚式破碎机侧壁加强筋布置方式(图6)是合理的,因为它符合轴承受力的要求。

图6PE400×600破碎机侧壁加强筋布置图

分分时时彩应该指出,不是所有颚式破碎机机架侧壁加强筋都如图6所示。因为不同型式破碎机,它的轴承受力方向各异,但根据轴承受力和侧壁变形布置加强筋的原则,对任何颚式破碎机都适用。如图7所示为工英国帕克弗雷德里克有限公司( FREDERICK PARKER LIMITED)生产的上置式(负支承)颚式破碎机机架。该机侧壁布置有1、2、3三根筋板。筋板1设置在主轴承侧面,筋板3设置在主轴承后下方,这两块筋板之间用筋板2连接起来构成一个"A"形框架,这种机架侧壁加强筋布置方式与图6所示截然不同,但根据图7所示机架的破碎的受力分析(图8),可知,轴承最大力Rmax作用方向HA正是图7侧壁加强筋1的方向,从而说明了图7所示侧壁筋板布置的道理。

图7上置式颚式破碎机机架图8上置式颚式破碎机示力图

2.3机架后壁结构设计

机架后壁结构与前壁结构相似(见图1),后壁上作用有肘板传递的T力,该力可分解为T1和T2两个分力,T2力是由机架后壁承受,而T1力是经过肘座传给焊在机架侧壁内侧的导轨上。可将后壁截面转180°构成图9所示的模样。此时可提高截面的承截能力,或者说在同样条件下可相应的减少截面面积,从而减轻机架重量。

图9机架后壁截面图

分分时时彩载荷T1和T2是一个变化值,有载时很大,而空载时又很小(图1)。由于肘座与导轨之间具有间隙;肘座后面的垫片之间存在间隙,因此,破碎机工作过程中产生附加冲击载荷,故常将导轨和后壁冲裂。特别是导轨冲裂后,重新补焊时,由于高温使侧壁变形,造成滚动轴承“别劲”,加速轴承磨损。因此近些年生产的破碎机增设了将肘座与导轨接触面以及垫片之间的压紧机构,从而消除了间隙也就杜绝产生附加的冲击载荷,延长了导轨与后壁机架的寿命。

3 结语

3.1机架结构设计,首先应根据受力,在满足强度和刚度要求的条件下,力求减轻机重。同时还得考虑工艺和外观的影响。

3。2加强筋的位置和方向必须适应受力的要求,例如侧壁加强筋布置的方向和轴承座下加强筋的位置等等。

3.3在国内焊接机架经改善结构设计和提高焊接质量后,对于颚式破碎机来说,用焊接机架代替铸造机架无疑是发展方向。

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