圆锥破碎机设计方案.docx

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1、圆锥裂开机设计方案1 绪论1.1 引言随着社会的进步，原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位 31%、锰矿石品位 22%。绝大多数的原矿需要裂开和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备争论的主题，“多碎少磨”是节能、降耗的重要措施，其关键问题是降低裂开产品的最终粒度。圆锥裂开机的生产效率高，排料粒度小而均匀， 可将矿岩从 350mm 裂开到 10mm 以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要裂开设备。裂开机的进展与人类社会的进步和科学技术的水平亲热相关。随

2、着科学技术的发 展，各学科间相互渗透，各行业间相互沟通，广泛使用构造、材料、工艺，目前裂开机正向着大型、高效、牢靠、节能、降耗和自动化方向进展。1.2 历史进展圆锥裂开机诞生于 20 世纪初叶。弹簧式圆锥裂开机是由美国密尔沃基城西蒙斯Symons兄弟二人研制的，故称之为西蒙斯圆锥裂开机。其构造为主轴插入偏心套， 用偏心套驱动动锥衬板，从而使矿岩在裂开腔内不断地遭到挤压和弯曲而裂开。裂开效果差，振动大，弹簧易损坏。用大型螺旋套调整排矿口大小，调整困难，过载保护用弹簧组，牢靠性差。多年来，虽然不断改进，结果日趋完善，但其工作原理和根本构造变化不大。20 世纪 40 年月末，美国 Allis Cha

3、lmers 公司首先推出底部单缸液压圆锥裂开机， 是在旋回式裂开机根底上进展起来的陡锥裂开机。该机承受液压技术，实现了液压调整排矿口和过载保护，简化了裂开机构造，减轻了重量，提高了使用性能。20 世纪 50-60 年月，法国 Dragon 公司的子公司 Babbitless 公司和日本神户制钢等推出上部单缸、周边单缸液压圆锥裂开机。20 世纪 70-80 年月，美国 Allis Chalmers 公司在底部单缸液压圆锥裂开机的根底上推出高能液压圆锥裂开机；Nordberg 公司推出旋盘式圆锥裂开机，适用于中硬物料的裂开，其给料粒度小，偏心距小，裂开力不大。之后，相继又推出超重型短头圆锥裂开机。

4、该机加大了功率，强化了弹簧并承受合金钢机架，但增加了制造本钱。为此，该公司又推出了 Omni 型圆锥裂开机。Babbitless 公司推出 BS UF 型超细圆锥裂开机，它采704用滚动轴承替代偏心套，由电动机、皮带传动带动动锥摇摆，顶部承受单缸液压缸装置来调整排矿口和实现过载保护，给料粒度-10mm,产品粒度-6.3mm 占 80%。20 世纪 90 年月以来，美国 Nordberg 公司推出一代 HP 系列圆锥裂开机；瑞典Svedala 公司推出的 H 系列圆锥裂开机；俄罗斯乌拉尔机械争论院和米哈诺贝尔争论设计院开发出型短头圆锥裂开机，裂开机分上、下两局部，上腔按料层原理裂开物料， 下腔为

5、平行区。应用说明：细级别含量较一般圆锥裂开机提高 5%-10%，衬板金属消耗降低 20%。20 世纪 50 年月初期，国内圆锥裂开机在仿原苏联的 2 100 和 1 650 弹簧圆锥裂开机的根底上，开发的 1 200 和 2 200 型弹簧圆锥裂开机。在 20 世纪 70 年月开发了 1 200、1 750、2 200 多缸液压圆锥裂开机和 1 200、1 650、2 200 底部单缸液压圆锥裂开机。20 世纪 80 年月，沈阳重型机器厂从美国 Nordberg 公司引进西蒙斯和旋盘式圆锥裂开机设计制造技术，并合作生产该系列圆锥裂开机。20 世纪 90 年月以来，国内一些矿山、石料加工厂和建设

6、工程先后又引进了 HP 系列圆锥裂开机、G 型圆锥裂开机和 Omni 型圆锥裂开机，均取得了良好应用效果。北京矿冶争论院于 1993 年与俄罗斯圣彼得堡工程科学院合作成立中外合资北京凯特裂开机。桂林冶金机械厂与圣彼得堡工程科学院共同创办了中俄合资桂林湟技术开发生产惯性圆锥裂开机。洛阳矿山机械工程设计争论院开发简化构造的惯性圆锥裂开机，东北大学也在争论振动裂开机。随着我国石料加工厂的进展，中小型圆锥裂开机也取得了进展。上海建设路桥机械设备与日本神户制钢合作生产 AF 型圆锥裂开机；沈阳华杨机械厂推出需蒙斯、旋盘式和HP 系列圆锥裂开机；上海龙阳机械厂、上海多灵-沃森机械设备和鞍山矿山机械总厂也都

7、生产中小型圆锥裂开机。目前，我国圆锥裂开机已形成大、中、小型系列，品种规格齐全，根本满足国内需求。但产品的制造质量，特别是耐磨材料，以及使用牢靠性等方面与国外同类产品尚有差距，有待进一步争论、改进。1.3 应用效果近来国内外开发的型高效圆锥裂开机裂开物料应用的范围不断扩大，裂开产品粒度小，裂开效果显著。美国Nordberg 公司的MP-1 000 型裂开机在Butte 选矿厂替代Symons 圆锥裂开机， 产品粒度-12mm 占 80%，使磨机生产力量提高 37%。波兰柳宾()在锤式裂开机后使用 MP 型裂开机进展补充裂开使产品粒度降至-14mm 占 80%，从而提高了磨机生产力量，降低磨矿能

8、耗。鞍钢调军台选矿厂承受 HP700 型圆锥裂开机。从 1997 年 9 月投入运行，中碎机排料粒度-75mm，处理力量 790t/h；细碎机排料粒度-12mm 占 92%，处理力量 350t/h ,提高了磨机生产力量，降低了磨机能耗。北京矿冶争论总院和安徽铜陵某有色公司联合攻关用 PD90 120 型颚式裂开机和GYP1 200 型惯性圆锥裂开机，实现两段开路裂开工艺流程，生产力量 70-80t/h，从给料-750mm 裂开到-8mm，使系统能耗降低 20%，磨机处理力量提高 25%。2 总体方案设计2.1 圆锥裂开机的类型依据裂开腔型不同，圆锥裂开机可分为：标准型中碎用、中间型中、细碎用、

9、和短头型细碎用三种型式，其中以标准型和短头型应用最广。我国制造的中细碎圆锥裂开机用汉语拼音字母和动锥的底部直径表示型号，如PYB2200、PYZ2200 和 PYD2200，其中 P裂开机、Y圆锥、B标准型、Z中间型、D 短头型、2200动锥底部直径毫米。依据调整排矿口和过负载时的保险方式，圆锥裂开机分为弹簧保险和液压保险两种类型。本设计方案承受的是 2100 标准弹簧圆锥裂开机，即 PYB2100。2.2 圆锥裂开机的工作原理如图 2.1 所示，裂开机马达1 的动力由传动轴 2、伞齿轮圆锥齿轮3 带动偏心轴套 4 而旋转。主轴 5 插在偏心轴套的锥形孔里，动锥 6 固装在主轴上并支持在球面轴

10、承 8 上。随着偏心轴套的旋转，动锥 6 的中心线 OO1以 O 为顶点绕裂开机中心线 OO2图 2.1圆锥裂开机1 马达； 2传动轴； 3伞齿轮； 4偏心轴套5主轴； 6动锥； 7定锥； 8球面轴承D动锥底部直径作锥面运动。这样，当动锥中心线 OO1 转到图示位置时，动锥靠近定锥 7，则矿石处于被挤压和裂开状态，而动锥另一面离开定锥，此时被挤碎了的矿石靠自重从两锥体底部排出。圆锥裂开机是随动锥转动连续的进展裂开矿石，所以它比其他裂开机生产率高而工作又比较平稳。2.3 简述各局部构造及功用图 2.22100 标准型圆锥裂开机1机架下盖；2止推盘了；3偏心轴套；4直衬套；5机架中心套筒；6大伞齿

11、轮；7平衡重；8方销；9进水管口；10机架；11球面轴承座；12球面轴承；13挡油环 14衬板；15弹簧；16毛毡密封；17固定环支承环；18弧形齿板；19锁紧螺帽；20制动齿板；21分矿盘；22漏斗；23支承罩；24“U”型螺栓；25定锥衬板；26耳环；27注黄油孔；28调整环；29螺栓；30动锥；31领缘；32环形油槽；33排水管口；34传动轴套筒；35小伞齿轮；36排油口；37锥衬套；38主轴；39进油口图 2.2 的圆锥裂开机由以下主要局部组成：机架局部；传动轴局部；偏心轴套局部； 球面轴承局部；动锥局部；调整环局部。图中的机架局部是整个裂开机的主体，全部局部都装在机架上，它被四个地脚

12、螺栓固定在根底上。传动轴套筒 34 插入机架中心套筒 5 中，用螺钉固定。中心套筒里压入直衬套 4也叫直铜套。直衬套原来用青铜材料制作，由于尼龙轴承有很多优点，所以，目前很多厂矿已改用尼龙直衬套代替直铜套，使用效果很好。但今后使用尼龙轴承是进展方向。为了防止直衬套上串，在直衬套的上口开两个缺口，装一压板将其压住。传动局部装在机架传动轴套内，它的前端小伞齿轮和偏心轴套上的大伞齿轮相啮合。其另一端借联轴器与电动机相连接。圆锥裂开机传动轴的轴承，有滚动轴承也有滑动轴承。承受滚动轴承的裂开机，有时由于滚动轴承承受很大的冲击力而遭损坏，所以必需承受较好的轴承。偏心轴套局部是由偏心轴套 3、大伞齿轮 6

13、和锥衬套 37 组成。锥衬套原来用青铜或用巴比合金制作，现在用尼龙锥衬套的。锥衬套压装在偏心轴套的锥形孔里并在其上部缺口处铸锌加固。大伞齿轮与偏心轴套之间是用键连接。为了平衡动锥 30 的惯性力和使偏心轴套与直衬套沿全长接触，大伞齿轮齿轮顶部装有平衡重 7。偏心轴套被支承在四片止推盘 2 和机架下盖 1 上，最下面一片铜盘沿圆周方向有三个爪卡在端盖 1 的槽中，所以它是不转动的；最上面一片钢的止推盘用销子与偏心轴套相联，能随偏心轴套转动，而中间两片止推盘自由的放在上下两盘中间。这两片中，上面一片是铜的，呈平盘状，下面一片是钢的，外表有径向润滑油沟。原来上面一片铜板由于没有径向限位，在运转中，沿

14、外圈碰损很严峻，寿命很短。球面轴承局部有球面轴承座 11 和球面轴承球面瓦12 组成。球面瓦用销子固定在球面轴承座上，其上有回油孔而球面轴承座外圈有档油环 13，防止从轴面瓦外缘挤出的油进入防尘水中。球面轴承座上有一圈环形沟槽 32 是为装防尘水用的。球面轴承座的下部止口与机器上的环形加工面相协作。球面轴承原来也是用青铜材料制作的。现在也有承受尼龙球面轴承的。随着对尼龙轴承的不断地试验改进，此种轴承将会越来越多地被承受。动锥局部由动锥体和主轴 38 组成，用热压协作装配在一起。动锥的外外表装有锰钢衬板 14。为了使它们之间严密贴合，中间铸以锌。上部用锁紧螺帽 19 锁紧。在锁紧螺帽的顶部装有分

15、矿盘 21。为了防止裂开机工作时锁紧螺帽退扣，装有制动齿板 20。制动齿板的外齿卡在锁紧螺帽的内齿中，而制动齿板下面的方形键卡在主轴头部的缺口内，以防止主轴与锁紧螺帽的相对运动。矿石从给矿漏斗 22 落到分矿盘上，随分矿盘不断的幌动，矿石便被均匀地安排到裂开腔里。裂开后的矿石，从两锥体下部落地运输带上。调整环局部也是一个动锥体，其外圆锥外表有锯齿形螺纹，而内部锥体上有七个缺口，定锥衬板 25 上面相应地有八个耳环 26。用“U”形螺栓 24 穿过缺口钩在耳环上， 将定锥衬板固定在调整环 28 上。调整环与固定环17 靠锯齿形螺纹联接；借旋转调整环使定锥上升或下降，从而转变裂开机排矿口大小。因调

16、整环是右螺纹，所以向右旋转调整环排矿口便减小；向左旋转调整环，则排矿口增大。为了防止调整环自动退扣，用弧形齿板 18 锁紧。为了保护螺纹和使调整环简洁转动以及不让灰尘浸入，在固定环 17 的径向方向上有加注黄油的孔 27 和在其下端装设有毛毡密封 16。固定环也叫支撑环的锥面与机架上部的锥面相协作，固定环沿圆周方向有 16组弹簧 15，每组有 10 支，每组用 5 根螺栓将弹簧压在两托盘之间，靠弹簧的张力把固定环压在机架上。这样，当不能裂开的物料落入裂开腔时能起保险作用。裂开机的传动轴承、止推盘、锥衬套和主轴、直衬套与偏心轴套以及球面轴承的外表是相对运动的摩擦外表。为了保证裂开机正常运转，各摩

17、擦外表必需要很好的进展润滑与防尘。防尘装置：中细碎圆锥裂开机比粗碎圆锥裂开机产生灰尘更加严峻，因此要求它有完善的防尘装置。目前弹簧式中细碎圆锥裂开机都是用水封防尘装置。在球面轴承座上有盛水的环形沟槽 15，而在动锥上焊有截锥形的领缘 34，其下端插入沟槽 15 的水中，领缘把灰尘挡住，使它落入水槽中，不让灰尘进入裂开机内部。防尘水从进入水管口 35 进入沟槽，布满后从排水管口 36 流走，同时把落入水中的灰尘带走。裂开机的润滑：裂开机各摩擦外表都是承受稀油循环润滑。油从中心套筒的端盖上的进油孔 37 进入偏心轴套的止推盘中，由于止推盘上有放射状的油沟，油流过中心孔时也同时进入各沟槽润滑止推盘；

18、油经止推盘中心孔沿偏心轴套内外外表和主轴上的中心孔上升，同时也润滑各摩擦外表，最终润滑球面轴承和伞齿轮，从伞齿轮上甩下的油顺排油孔 38 排出。轴承是承受单独的油路给油和排油进展循环润滑。裂开机的保险装置：它是装在机架一圈的 16 组弹簧。当不能裂开的物料进入裂开机时，定锥与固定环向上抬起，并压缩弹簧，增大动锥与定锥外表间的距离，使不能裂开的物料经排矿口排出，从而保护裂开机不受损坏。之后固定环和调整环借弹簧的张力恢复原位。这样，能在肯定程度上保证裂开机的安全。3 圆锥裂开机的构造参数和工作参数的选择与计算3.1 构造参数3.1.1 给矿口宽度与排矿口宽度给矿口宽度 B = (1.2 1.5)D

19、 ，给矿粒度D 系依据选矿流程打算。排矿口宽度应当有一个调整范围，以供裂开各种硬度矿石的需要。2100 标准圆锥裂开机用于中碎，最大给矿粒度初选260mm，即最大给矿口宽度B 初选 312325mm.对于不同硬度的矿石，其排矿的过大颗粒系数Z = d maxedmax 是产品的最大粒度，图 3.1圆锥裂开机的啮角和平行带21e 是排矿口宽度不同。对于中碎用圆锥裂开机来说，裂开硬矿石时 Z=2.4；中硬矿石 Z=1.9 软矿石Z=1.6。确定中碎用圆锥裂开机的排矿口宽度时，必需考虑产品中过大颗粒对细碎裂开机给矿粒度的影响，由于中碎用裂开机一般不设检查筛分。3.1.2 啮角 由文献5，4-1可知，

20、圆锥裂开机的啮角仍需满足以下要求：a = a- (a - b) 2j3.121式中a、a1裂开锥与固定锥的锥面倾斜角。2b 裂开锥轴线与机器中心线的夹角一般， b = 2o 。j 矿石与衬板之间的摩擦角。设 计 时 ， 通 常 取a = 21o 23o 。中碎用圆锥裂开机取a= 40o 45o ；在不断增1加构造尺寸的状况下，尽量增大a，这样可以提高机器的生1产率。本设计中承受的a= 40oa= 61o12a = 21o3.1.3 裂开机的摇摆行程图 3.2裂开锥的摇摆行程裂开锥的摇摆行程 s排矿口平面内的裂开锥轴线的摇摆行程由图 3.2 所示的几何关系计算得：s = 2r = 2H tan

21、b3.2式中 r 裂开锥轴线在排矿口平面内的偏向距； H 裂开锥下边缘到球面中心 O 点的高度。s = 2 820 tan 2o = 57 mm 裂开锥下部 A 点的行程为：s A 2L tan b3.3式中 L 裂开锥母线长度。s A 2 1260 tan 2o = 88 mm3.1.4 平行碎矿区 l为了保证裂开机的产品到达肯定的细度和均匀度，圆锥裂开机的裂开腔下部必需设有平行碎矿区。在平行碎矿区内物料至少要受一次检查性裂开。由文献5，4-4可知， 对于标准型圆锥裂开，平行碎矿区的长度可按下式确定：l = (0.08 0.085)D3.4式中 D 是裂开锥的底部直径。l = (0.08 0

22、.085) 2100 = 168 178.5 mm取l 为 170 毫米。3.2 工作参数3.2.1 裂开锥的摇摆次数圆锥裂开机裂开锥的倾角 a 1较小，在裂开锥下部还有不同长度的平行碎矿区，故裂开了的矿石几乎没有可能自由下落，多半靠矿石自重沿裂开锥斜面而排出，因此，圆锥裂开机裂开锥的摇摆次数是依据它的排矿特点来进展设计的。图 3.3矿石在裂开锥上所受的力图 3.3 表示已裂开的矿石从平行碎矿区的始点滑到末点时所受的力。矿石重力分力 G sina 1 、 摩擦力fG cosa 1 和离心惯性力 P。但是，惯性力 P 随时间而转变自己的方向，在裂开锥摇摆一次的时间内，它对矿石下滑的影响平均为零，

23、因此可以不考虑。由图 3.3 知矿石沿裂开锥平行碎矿区下滑时产生的加速度按下式确定：G a = G sinag1- fGcos a1故a = g(sina1- fcosa )1式中 f矿石与裂开锥外表的摩擦系数，一般 f=0.250.35； g重力加速度，g=9.81m/s2。假定矿石以等加速度在裂开锥摇摆一次的时间 t 秒内滑过平行碎矿区长度 l 厘米，故1160l =at 2 =g(sina - f cosa )()22211n则sina - f cosa11ln = 1330次/分3.5公式3.5系指标准型圆锥裂开机而言。上述理论计算公式系依据全部矿石都按自由下滑的条件来考虑，事实上必有

24、一局部矿石呈现跳动式运动，不能保证矿石在平行区内受 12 次裂开，可能造成产品粒度过大。因此，适当地提高按上述公式计算的圆锥裂开机的转速可提高 10%,既可以增加矿石在裂开腔内特别是在平行区内的受冲击次数，使合格产品粒度增多，裂开机本身产量增加，同时，还可以削减闭路碎矿作业中的矿石循环量和对筛面的磨损，而且有利于提高低段裂开或磨碎设备的产量。但是转速也不能过高，以免过分增加裂开矿石时的离心力，反而影响矿石下滑速度，影响排矿和产量。由文献5，4-6可知，圆锥裂开机实际有利转速可以用以下阅历公式计算：Dn = 320 次/分3.6式中 D裂开锥底部直径，米。2.1n = 320= 220 次/分3

25、.2.2 生产率圆锥裂开机的生产率与矿石性质可碎性、比重、节理、粒度组成等、机器的类型、规格、以及裂开机操作条件裂开笔、负荷系数、给瓯矿均匀程度等因素有关，同时还与裂开机在选矿工艺流程中的配置状况有关。目前还没有把全部这些因素全部包括进去的理论计算方法，一般多承受阅历公式进展概略计算，并依据实际条件加以校正。由文献5，4-7可知，在开路裂开时，圆锥裂开机的生产率按下式计算：Q = K K1d2 qoe 1.6吨/小时3.7式中 K1矿石的可碎性系数，查表得 K1=1.0；K 裂开比的修正系数，查表由插值法得 K22=1.131.23；q 单位排矿口宽度的生产力量，查表由插值法得qoo=12.6

26、713.67；e排矿口宽度，e=60；d矿石的松散比重，取d =0.94。0.94Q = 1.0 1.1312.67 60 Q = 1.0 1.2313.67 60 1.60.941.6= 505 吨/小时= 593 吨/小时由文献5，4-8可知，在闭路裂开时，圆锥裂开机的生产力量按闭路通过矿量来计算：Q ” = KQ吨/小时3.8式中 Q开路时裂开机的生产力量，顿/小时； K闭路时平面给矿粒度变细的系数，标准型取 K=1.34。Q ” = 1.34 593 = 795吨/小时所以此圆锥裂开机的生产力量为 500800 吨/小时。3.2.3 电动机功率由文献5，4-9可知，圆锥裂开机的电动机功

27、率可按以下阅历公式计算：N = 65D1.93.9式中 D裂开锥底部直径，米。N = 65 2.11.9 = 266.2 KW查表得实际选用的电动机功率为 200KW。3.3 圆锥裂开机的运动学1圆锥裂开机具有在空间摇摆的裂开锥。裂开锥的轴线与机器中心线相交于 O 点，其夹角为b = 2o 。裂开机运转时，裂开锥轴线对机器中心线作圆锥面运动，其锥顶为球面轴承 O。O 点在裂开锥的运动过程中始终保持静止。因此，裂开锥的运动可视为刚体绕定点的转动。由于裂开锥支承装置的构造特点，裂开锥不仅随偏心轴套的偏心孔绕机器的中心线作旋转运动，而且还绕自己的轴线旋转。图 3.4裂开锥的角速度向量图因此裂开锥的运

28、动是由两种旋转运动组成：进给运动或牵连运动裂开锥绕机器中心线作旋转运 动；自转运动或相对运动裂开锥绕自己的轴线作旋转运动。裂开锥的这种简单运动称为规章运动。这种运动可以归结为裂开锥绕瞬时轴线旋转的角速度向量w 是进给角速度向量 w 和自转角速度向量 w 的几o12何和，即按平行四边形法则而相加。角速度向量的所在线与物体的转动轴相重合，角速度向量的方向由右螺旋规章打算。裂开锥的进动角速度向量w 、自转角速度向量w和确定角速度向量w1o在坐标轴上 ox 和 oz 上的投影为：wosina = w1sin bw = wocosa + w1cos b310解上列联立方程组得：0306090120150

29、w= wsin b3.11osin(a + b)式中a 为瞬时轴线与机器中心线之间的夹角。图 3.5w 与角a 的关系曲线当w 和b 为定值时，则wo= f (a )的函数关系如图 3.5。从图中可以看出，当a + b = 90o 时， w 有最小值：0w= w sin b1o min3.12当a = 0 时，则w 有最大值：0w= w3.13o max裂开机在空载运转时和又载运转时，裂开锥的瞬时轴线位置是不同的。裂开机在空载运转时，由于安装或制造的质量，或球面轴承和偏心轴套内孔的润滑等状况的变化，可能消灭两种极限状况：（1） 当w= 0 时，则w= w ，即裂开锥的瞬时轴10图 3.6空载时

30、裂开锥的角速度向量图线与裂开机的中心线重合，也就是瞬时轴线的最终位置。这种状况说明裂开锥与偏心轴套一起转动。产生的缘由则是由于安装或制造的误差，造成裂开锥主轴与偏心轴套内孔局部接触，或因润滑不好、轴与偏心轴套内孔之间的间隙过小而使主轴被偏心轴套抱住。这种状况是确定不允许的。（2） 当w1= w 时，说明安装质量和制造质量以及润滑都很好。依据平行四边形法则可以求得w0的大小和方向。从图 3.6 中可以看出，由于ow = ww0，ww0o = wow0= b ，故Doww0为等腰三角形， ww0o = wow0= b ，因此，a = 180o180o - bb-= 90o +3.1422所以，圆锥

31、裂开机的a = 91o 。w 的大小可由下式确定：0b w= 2w cos90o -3.1502 依据以上分析，裂开机空载时，裂开锥确实定角速度w 的转动方向始终与偏心轴套的回转方0向一样。依据实践，裂开机正常运转时，裂开锥确实定转数为10 15 转/分，即a 120 150o。裂开机有载运转时，矿石对裂开锥外表的摩擦力大大地超过了作用在裂开锥的上部支承点和偏心轴套内孔对裂开锥的摩擦力，因此，裂开锥就以通过球迷中心和裂开锥与矿石的接触点的连线为瞬时轴线由于接触点是变化的，可以近似的区裂开锥的母线位瞬时轴线沿位于裂开腔内的矿石层作无滑动的滚动。滚动的角速度w ” 可由破图 3.7有载时裂开锥的速

32、度计算图0碎锥轴线上的 B 点绕以裂开锥母线位瞬时轴线转动时的速度来确定。oz ” 轴上的 B 点以角速度w” 绕瞬时轴线转动，故 B 点的速度为：0u= -cw”Bo式中 c 为 B 点至瞬时轴线裂开锥的母线的垂距。oz ” 轴上的 B 点又以角速度w 绕 oz 轴转动，故 B 点的速度亦为：V= r wB0式中r0为 B 点之 oz 轴的垂距。因此，则知：V= -cw” = r wB00即rw” = - 0 w0c3.16式中负号表示w ”o的转动方向与w 的转动方向相反。依据裂开机的构造尺寸，通常，r0 0.04 0.05 。c裂开机又载运转时，a 的转动方向相反。3.4 圆锥裂开机的动

33、力学min= 40 50o 。裂开机确实定角速度w ” 的转动方向与偏心轴套0图 3.8牵连惯性力对ox,oy,oz轴的力矩圆锥裂开机的裂开锥和偏心轴套的质心都不再其回转中心线上，故在运转过程中，必定要产生惯性力和对固定点 o 的惯性力矩。它们作用于机架上时，则为一种周期性的动载荷，因而引起机架的振动和偏心轴套的偏斜，严峻影响机器的正常运转。因此，必需争论产生的惯性力和惯性力矩的大小和方向，以便实行措施消退其有害的影响。3.4.1 裂开锥的惯性力和惯性力矩依据圆锥裂开机的运动学分析，圆锥裂开机的裂开锥是作规章运动。为使裂开锥作规章运动，必需在其上加一具有肯定大小和方向的固定点o 的外力力矩，反

34、过来说，在迫使裂开锥作这种运动时，在裂开锥上将作用有与外力力矩大小相等方向相反的惯性力矩。作用在裂开锥上的惯性力矩可以用下述方法确定。以固定点 o 为原点，取定坐标系 oxyz,是 oz 轴即角速度向量w 的方向与裂开机中心线重合图 3.8；取动坐标系ox” y” z” ，使oz” 轴即相对角速度向量w 的方向与1裂开锥的轴线重合，并且使ox” 轴位于 oz 轴与oz” 轴构成的垂直平面内，则oy” 轴垂直于该平面。从 oy” 轴的正向一端看去，由w 到w 转到一个q 角的方向是正的转向，即反时1针的方向。将裂开锥分成很多垂直并对称于oz” 轴的薄圆片。另P 表示任一薄圆片上的质点，其i确定加

35、速度a为：pia= a+ a+ a3.17pieiriki式中 aei牵连加速度， aei= r w 2 ；eir 为 P 至 oz 轴的垂距；eiia相对加速度， ariri= r w 2 ；ri1r 为 P 至oz” 轴的垂距；riia哥式加速度， akiki= 2wVrisin(w,Vri) ；Vri为 P 的相对加速度。i设m 为质点 P 的质量，则加于质点 P 的质量，则加于质点 P 上的惯性力为：iiiiC= m aeiiei= m r w 2i eiC= m ariiri= m r w 2i ri1C= m a= 2m wVsin(w,V)3.18kiikiiriri下面就分别确

36、定牵连惯性力、相对惯性力、哥式惯性力对ox” 、oy” 、oz” 轴的力矩。（1） 牵连惯性力对ox” 、oy” 、oz” 轴的力矩将质点 Pi的牵连力mir w 2 沿定坐标轴 ox、oy 分解为：eiCeix= m ri eiw 2 cosg = mixw 2C= m r w2 sing = myw23.19eiyi eii因此，则可写出质点系的牵连惯性力的分力对ox” 、oy” 、oz” 轴的力矩为：沿坐标轴方向的力矩向量为正：Mex”= -miyw 2 z”Mey”= mixw 2 zMez”= -mixw2 y + miyw2 x”3.20由图 3.8 可知：x = x” cos b

37、 - z”sin by = y”z = x” cos b + x”sin b3.21将公式3.21分别代入公式3.20中得：Mex”= -w2 miy” z” = 0由于裂开锥对称于oz” ，所以裂开锥对于oz” 轴的离心转动惯量miy” z” = 0 。Mey”= w2 mi(x”cosb - z”sin b)(z”cosb + x”sin b)= w2 m x” z”(cos2 b - sin 2 b) + sin b cosb(x”2 -z”2 )i= w2 mi= w2 misin b cosb(x”2 -z”2 )sin b cosb(x”2 + y”2 ) - (z”2 + y”2

38、 )= -w2 sinq cosq(m r 2 - m r 2 )= -w 2 sinq cosq(J1i z ”- J)2i x”式中mix” z” = 0 ，rz ”和r 分别为 P 至oz” ，ox” 轴的距离，所以 J 和 Jx ”i12分别为裂开锥对oz” 和ox” 轴的转动惯量。Mez”= -w2 mi(x”cosb - z”sin b) y”+w2 miy” z” = 0式中mix” y” = 0 ， miz” y” = 0 。（2） 相对惯性力对ox” 、oy” 、oz” 轴的力矩相对角速度w为常数，故相对加速度只有向心加速度。因裂开锥对称与oz” 轴，所以1裂开锥内每两个对称

39、质点的相对惯性力总是大小相等，方向相反。它们相互抵消，因而对与任何轴的力矩为零。（3） 哥式加速度对 ox” 、oy”、oz” 轴的力矩将w 移到 P 处，并沿ox” 和oz”i轴分解为w和w，其值为：x”z ”w= wsin bx”w= w cos bz ”w x” 和w z ” 组成的平面与坐标面 x”oz” 平行，因此，哥式加速度沿 ox” 和 oz” 轴的重量为图 3.9：a= 2w Vsin p= 2w cos br wkix”z ”r2r1其方向沿r 线的离心方向。rakiz ”= 2wVx”rsin(p2- a) =2w c图os3b. r9 w哥co氏s惯a 性= 力2w对wo

40、xsin,obyx,o” z轴的力矩r11其方向垂直于 x”oy” 平面而与oz” 轴反向。因此，对应于哥式加速度重量的惯性力为：C= m a= 2m ww cos brkix ”ikix ”i1rC= m a= 2m wwsin bx”3.22kiz ”ikiz ”i1C都通过oz” 轴，而且裂开锥内每两个对称质点的这种惯性力彼此平衡，因而整个kix ”裂开锥的这种惯性力也成平衡，故其对于任何轴的力矩皆为零。而C的方向与oz” 轴一kiz ”致。与 P 对称的质点 P ” 的惯性力具有同样大小，但方向相反。因此，这两个质点的惯ii性力组成一个力偶，作用面平行于坐标面 x”oz” ，力偶矩等于

41、：2m ww sin bx”2x” = 4m wwsin bx”2i1i1整个裂开锥的哥式惯性力由在平行平面内的这些力偶组成，它们对于ox” 、oy” 、oz” 轴得力矩为：M= 0kx ”M= -4m ww sin bx” = -ww sin b4mx”23.23ky”i11iM= 0kz ”因裂开锥对oz” 轴是对称的， mix”2 = miy”2 ，故4mx”2 = 2m (x”2 + y”2 ) = 2m r 2 = Jiii r1式中2mi代表一对质点的质量。因此可知：M= -ww sin b4m x”2 = -J ww sin b = -J wwsinqky”1i1111由上述可知，各惯性力对ox” 、oy” 、oz” 轴的力矩之和为：M= Mx ”M= My ”ex ”ey ”+ Mrx ”+ Mry ”+ M= 0kx ”+ Mky ”= -w 2 sinq cosq(J+ J) - J ww1211sinq3.24= -J ww sinq (1 + J1 - J 2 wcosq)11Jw11M= Mz ”ez ”+ Mrz ”+ M= 0kz ”为了计算裂开锥的转动惯量 J 和 J12，可把裂开锥及其心轴分成很多简洁外形的单元