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PE600×900颚式破碎机拉杆弹簧的断裂分析及改进

发布时间:2019-01-15    10:01:15浏览次数:

摘要:分析了PE600×900颚式破碎机拉杆弹簧的断裂原因,对弹簧进行了受力分析,得出了弹簧的最大受力,提出了改进意见可供其它破碎机弹簧的改进提供参考。

1、引言

颚式破碎机工作过程中,当动颚摆动到左死点时,产生很大的惯性力矩,该力矩可使动颚与肘板分离而影响破碎机正常运转。为防止这种现象发生,在动颚下端设有拉杆和弹簧拉紧装置,以保证动颚和肘板紧密结合,并能部分地平衡动颚和肘板的惯性力。PE600×900颚式破碎机是我厂这几年在老式机型的基础上,进行消化改进的产品,刚投放市场,用户反映弹簧容易断裂,造成停机,不能正常工作。

2、弹簧断裂分析

PE600×900颚式破碎机的原弹簧如图1。

图1PE600×900颚式破碎机的原弹簧图

该弹簧材质为60SiMn,热处理硬度HRC45-50,工作压力为27200N,经过分析,材质和热处理都符合要求。现就弹簧的受力情况进行分析。

颚式破碎机工作时,动颚成周期性摆动,动颚带动拉杆作压缩动,当动颚摆动到左死点时,产生最大的惯性力矩,则弹簧产生最大压缩力,如图2。

图2动颚工作时受力图

用简化方法求惯性力矩M,设惯性力矩顺时针方向为正,动颚对悬挂点O的惯性力矩为:

M1=Jε(1)

动颚摆动到左死点时,由动颚自重产生的重力矩为:

M2=-Gr(2)

式中:

J——动颚对悬挂点的转动惯量,kg·m2

ε——动颚摆动角加速度,1/s2

G——动颚质量;N,G=23200;

r——动颚重心的垂线与过悬挂点的垂线之间的距离,m,r=0.178。

ε为变量值,为简化计算,近似认为它作简谐运动。

对(1)式中的转动惯量J及动颚摆动角加速度ε用下式求得近似值。

J=0.5G(L2+a2)/g (3)

ε=en3/70L (4)

式中:

g——重力加速度,m/s2,g=9.8;

L——动颚悬挂中心到其下端距离,m,L=1.722;

a——动颚宽度,m,a=0.8;

e——偏心距,m,e=0.019m;

n——偏心轴转速,r/min,n=270。

代入式(3)(4)求得

J=4267.5kgm2

ε=101/s2

则M1=Jε=4267.5×10=42675N·m

M2=-Gr=-23200×0.178=-4130N·m

动颚对悬挂点0的力矩之和为

M=M1+M2=42675-4130=38545N·m

由此求得弹簣最大压缩力为

P0=MK/L0

式中:

L0—P0到悬挂点的垂直距离,m,L=1.3;

K——安全系数取K=1.8。

则P0=38545×1.8/1.3=53370N

显然,工作时弹簧所受的最大压缩力超过了图1中弹簧的最大受力27000N。

剪切力r=8KADP0/πd3

式中:

KA——曲度系数取,KA=1;

D——弹簧中径,mm,D=100;

d——弹簧丝径,mm,d=25。

计算得r=870MPa>[r]=740MPa

原弹簧尺寸不能满足工作时的要求。

3、弹簧的改进

得出了弹簧工作时的最大压缩力,可根据一般的计算方法,求得弹簧的尺寸及工作参数。如图3。

图3改进后的弹簧图

4、结论

弹簧的参数选择不当,会影响颚式破碎机的正常工作。因此在设计时应考虑弹簧的受力因素,正确选择结构尺寸及工作参数。通过对拉杆弹簧的受力分析,找出了弹簧断裂的主要原因。此方法也可以用于其它型号破碎机的弹簧受力分析。