畢業(yè)論文顎式破碎機的結(jié)構(gòu)和電氣部分設(shè)計

摘要顎式破碎機經(jīng)過100多年的實踐和不斷改進，其結(jié)構(gòu)已日益完善。它具有構(gòu)造簡單、工作可靠、制造容易、維修方便等特點。所以，至今任然是粗碎和中碎作業(yè)中最重要和使用最廣泛的一種破碎機械。它不但在建材工業(yè)，也在冶金、煤炭、化工等工礦企業(yè)中被廣泛地采用著。顎式破碎機主要用來破碎應力不超過200Mpa的脆性物料。如鐵礦石、金礦石、鉬礦石、銅礦石、石灰石和白云石等。在建材工業(yè)中它主要用來破碎石灰石、水泥熟料、石膏、砂巖等。近年來，隨著露天開采比重的增加和大型挖掘機、大型自卸汽車的采用，露天礦運往破碎車間的礦石粒度達1.5～2m。同時被采礦石的品位日益降低，要保持原有生產(chǎn)量就必須大大增加開采量和破碎量。因而就使破碎機朝著大型、高生產(chǎn)率的方向發(fā)展。目前，國外生產(chǎn)的簡擺顎式破碎機的最大規(guī)格是2100mm×3000mm，復擺顎式破碎機的最大規(guī)格是1500mm×2000mm。關(guān)鍵詞：粉碎，顎式破碎機，破碎。AbstractThestructureofjawtypecrusherhasbeenbeingperfectedthoughunceasingimprovementandthepracticeofprocesswithmorethan100years.Itischaracteristicwithsimplestructure,workingreliablly,producingeasily，maintenanceconvenientlyandsoon.Therefore,sofaritstillisakindofthemostimportantandextensivilyusedcrusherweapons，whichworkincrushingforroughpowderandmedium-sizedpowder.Itisextensivelyusednotonlyinbuildingmaterialindustry,alsointhemetallurgicalindustry，incoalindustry，inchemicalindustryandotherindustrialandminingenterprises.Jawtypecrusherismainlyusedincrushingthebrittlenessmaterialwhichstressdoesnotexceed200Mpa.AsIronore,goldenore,molybdenumore,copperore,limestone，andsoon.Inbuildingmaterialindustry,itismainlyusedincrushinglimestoneandcement,plaster,sandstoneetc..Inrecentyears,alongwiththeincreaseoftheproportionofopencastworking,adoptingoflargescaleexavatorandlargescaledumptruck,theoretransportedfromopen-casttobrokenworkshopwhichsizereach1.5～2m.Atthesametime,thegradeofminingstoneisreducedincreasingly,wemustincreaseminequantityandbrokenquantitygreatlyinordertomaintainoriginalproduction.Thusthecrusherisdevelopingtowardslarge-scale,thehighproductivitydirection.Now,Abroad,thebiggestspecificationsofletterpendulumjawtypecrusherofproductionis2100mm×3000mmandthejawtypecrusherofcompoundpendulumis1500mm×2000mm.Keyword:Crush,thejawtypebreaker,broken.目錄TOC\o"1-2"\h\z\u前言 1第1章設(shè)計任務(wù)及要求 2§1.1設(shè)計條件 2§1.2設(shè)計內(nèi)容 2§1.3設(shè)計關(guān)鍵 2§1.4設(shè)計要求 3第2章顎式破碎機參數(shù)的選擇和計算 4§2.1顎式破碎機的結(jié)構(gòu)及運轉(zhuǎn) 4§2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算 4第3章主要零部件結(jié)構(gòu)尺寸的計算與選擇 10§3.1電動機功率的計算與選擇 10§3.2皮帶及帶輪的設(shè)計 12§3.3初定偏心軸的直徑及跨距 14§3.4軸承的選擇及驗算 15§3.5平鍵的選擇及校核 17§3.6其他構(gòu)件尺寸的確定 19第4章主要零部件的形狀與結(jié)構(gòu) 21§4.1破碎腔的形狀 21§4.2動顎及齒板結(jié)構(gòu)分析 22§4.3肘板（推力板） 24§4.4調(diào)整裝置 26§4.5保險裝置 27§4.6機架結(jié)構(gòu) 28第5章電器啟動與關(guān)閉 30結(jié)論 31參考文獻 32致謝 33前言此次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是對復擺式顎式破碎機的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計與計算。因此對顎式破碎機的主要構(gòu)件尺寸參數(shù)以及使用和維修做了系統(tǒng)的設(shè)計和介紹。顎式破碎機屬于礦山機械的選礦機械部分，它在國家重工業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的作用！因此，如何使它具有更好的工作效率是許多年來無數(shù)工程師思考的問題。在這次設(shè)計中，我查閱了大量的參考材料，并不斷求教于老師與現(xiàn)場技術(shù)工人，積累了一些顎式破碎機方面的知識，在此基礎(chǔ)對顎式破碎機作了改進性的設(shè)計。顎式破碎機結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、在工程中廣泛使用。各種不同型號的顎式破碎機雖經(jīng)長期不斷改進，但其工作原理和結(jié)構(gòu)大同小異，而其工作性能的好壞卻相差很大。顎式破碎機的技術(shù)性能主要取決于主參數(shù)的確定，機構(gòu)尺寸參數(shù)，運動參數(shù)和動力參數(shù)的設(shè)計。在本次設(shè)計中，我根據(jù)自己掌握的知識以及和同學的討論，主要對結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，腔形，以及其它部件作了計算。為了對顎式破碎機有一個更全面的認識，還介紹了顎式破碎機的運轉(zhuǎn)，使用，維護，檢修等方面的內(nèi)容。為了清楚起見，在必要的地方配有插圖。在設(shè)計的過程中，多次經(jīng)由張老師的耐心指導和河南重工有限公司工程技術(shù)人員的熱心幫助，在次表示深深的謝意!由于水平有限、時間倉促，設(shè)計說明書中一定有不少的缺點和錯誤，懇請老師和讀者提出寶貴的意見，給予批評指正!2010年5月第1章設(shè)計任務(wù)及要求破碎是大塊物料變成小塊物料的過程，這個過程是用外力（人力、機械力、電力、化學能、原子能或其它方法等）施加于破碎的物料上，克服物料間的內(nèi)聚力，使大塊物料分裂成若干小塊。破碎機廣泛用于選礦、建筑材料、冶金、交通建設(shè)、城市建設(shè)和環(huán)保等工業(yè)中。在國民經(jīng)濟中占有重要的地位?！?.1設(shè)計條件1.對堅硬或中硬礦石進行中碎或細碎；2.最大進料粒度350mm；3.排料口調(diào)整范圍40～110mm；4.處理能力14～18t/h；5.制造條件：一般機械制造條件，中小型工廠生產(chǎn)；6.批量條件：小批量；7.被破碎礦石的物理機械性能；抗壓強度極限彈性模量E=51500～79000Mpa普氏硬度系數(shù)12～18§1.2設(shè)計內(nèi)容1.設(shè)計方案的評價與決策；2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，成套圖紙與設(shè)計說明書?！?.3設(shè)計關(guān)鍵1.選擇合適的設(shè)計機構(gòu)；2.形成最佳的設(shè)計方案；§1.4設(shè)計要求一、工作實效性1.能較好地破碎各種礦物與巖石，使之成為所要求的粒度；2.錯誤操作有保險裝置。二、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性1.機械傳動平穩(wěn)、支承零件有足夠的剛度、無明顯振動；2.主要零件不易損壞；三、環(huán)境無害性1.盡量減少粉塵飛揚、周圍粉塵量低于限定值；2.機架噪聲低于標準規(guī)定的水平；3.盡量減少各種振動沖擊。四、技術(shù)經(jīng)濟性1.結(jié)構(gòu)簡單，減輕自重，減少制造成本，系列化；2.采用較高效率的傳動系統(tǒng)、減少運轉(zhuǎn)費用；五、結(jié)構(gòu)工藝性1.有皮帶張緊裝置；2.結(jié)構(gòu)易于折裝、運貨。六、造型藝術(shù)性1.外觀造型新穎；2.尺寸比例符合美觀規(guī)律；七、設(shè)計規(guī)范性1.符合破碎機規(guī)定的國家標準；2.零部件標準化率不低于60%；3.技術(shù)參數(shù)符合優(yōu)先數(shù)系。第2章顎式破碎機參數(shù)的選擇和計算§2.1顎式破碎機的結(jié)構(gòu)及運轉(zhuǎn)電動機通過小帶輪及三角帶，將運動傳給大帶輪，從而帶動偏心軸轉(zhuǎn)動。動顎上部內(nèi)孔兩端的雙列向心球面滾子軸承支撐在偏心軸上，偏心周外側(cè)軸頸支座主軸承，主軸承外圈與機架上的鏜孔相配合，并用螺栓固定在機架上，在偏心軸兩外部分分別裝有大帶輪和飛輪，以調(diào)整破碎機工作時主軸的運轉(zhuǎn)速度的波動。動顎的下部由推力板支撐，退力板的另一端支撐在與機架的后壁相連的楔鐵調(diào)整機構(gòu)上，可在由機架側(cè)壁上兩凸臺構(gòu)成的滑道中滑動。當需要調(diào)整排料口尺寸時，只要調(diào)整在楔鐵上的螺栓，使楔鐵上下滑動，帶輪調(diào)整座在滑道中前后移動即可完成，有的機構(gòu)上采用組合調(diào)整片來調(diào)整。§2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算為了保證顎式破碎機運動的可靠性和經(jīng)濟性，在設(shè)計時必須正確的確定它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，并以此作為計算零件強度的基礎(chǔ)?！?.2.1由于給定最大排料粒度：對于小型破碎機的給礦口寬度B：取對于中小型破碎機的礦口長度L：為了獲得較高的生產(chǎn)率，L的值可取的大些，取。排礦口的最小寬度e：對于復擺式顎式破碎機，取通常破碎機以主要尺寸即給礦口尺寸而定型號，因此，設(shè)計型號為：PEF—4OOX600§2.2.破碎機的動顎與固定顎之間的夾角稱之為鉗角。當物料破碎時，必須使物料塊既不向上滑動，也不會從給礦口中跳出來。為此，鉗角應該保證物料塊與顎板工作表間產(chǎn)生足夠的摩擦力以阻止物料被擠出去。為了確定角，應當分析當物料被顎板擠壓時作用在石塊上的力的情況。圖2－1物料塊受力分析假設(shè)物料的形狀為球形，當顎板壓緊物料時，作用在物塊上的力如圖2－1所示。和為顎板作用在物塊上的壓碎力，其方向垂直與顎板表面。由于壓碎力所引起的摩擦力和是平行于顎板表面的，是顎板與物料之間的摩擦系數(shù)，破碎物料時的平衡條件為：水平分力的總和等于零：聯(lián)解以上兩式可得：令表示摩擦角，則故，即由上式可知，為了使顎式破碎機正常的進行破碎工作，鉗角應初選。該小于摩擦角的2倍。不然礦石就會向上跳出，而不被壓碎。一般情況下，顎板與物料見的摩擦系數(shù)（或）因此，在生產(chǎn)實際中，顎式破碎機的鉗角多取為范圍內(nèi)，對于復雜擺動顎式破碎機，鉗角不應大于；簡單擺動顎式破碎機不應大于?！?.2.3動顎擺動行程s是破碎機最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在理論上，動顎擺動行程應按物料達到破壞時所需之壓縮量來確定。然而由于破碎板的變形，及其與機架間存在的間隙等因素的影響，實際選取的動顎擺動行程遠遠大于理論上求出的數(shù)值。由于物料在破碎腔由上向下逐漸變小，所以只要動顎上部擺動行程能夠滿足破碎物料需要的壓縮量就可以。根據(jù)實驗，破碎腔的上部擺動行程，應大于。對于復雜擺動顎式破碎機的動顎擺動行程受到排礦口寬度的限制。因為動顎下部的行程增加大于排礦口最小寬度的0.3～0.4倍，將引起物料在破碎腔下部的過壓現(xiàn)象。容易造成排礦口的堵塞，使負荷急劇增大，所以動顎下部的動顎擺動行程不得大于排礦口寬度的0.3～0.4倍。實際上，動顎擺動行程是經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定的。通常對于大型顎式破碎機：s=25～45mm；中小型破碎機：s=12～20mm。動顎的動行程確定好以后，偏心軸的偏心距r可以根據(jù)初步擬定的機構(gòu)尺寸利用畫機構(gòu)圖的方法來確定。通常，對于復雜擺動式顎式破碎機：；對于簡單式顎式破碎機：。根據(jù)實驗，破碎機上部擺動行程應大于。實際上對于中小型破碎機：s=12～20mm，取對于復雜擺動顎式破碎機：，取§2.2.4對于顎式破碎機，動顎的擺動次數(shù)由偏心軸的轉(zhuǎn)數(shù)決定。在一定的范圍內(nèi)，偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)增加，破碎機的生產(chǎn)能力相應的增加。但是，當動顎擺動超過一定的限度撕，再增加轉(zhuǎn)速，生產(chǎn)能力增加的十分緩慢，有時甚至還下降。而其功耗卻迅速上升，由于過高的偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)使破碎好的物料來不及由卸料口卸出，反而影響了生產(chǎn)能力的提高。為了求得偏心軸的轉(zhuǎn)數(shù)，可做如下假說：（1）由于顎身較長擺動幅度不大，故假定動顎為平移運動，鉗角不變；（2）顎離開固定顎時，已破碎的物料呈梯形斷面的棱柱體靠自重自由落下。由圖可知，為了不妨礙物料排出，物料棱柱體落下時必須滿足的條件，即活動顎板在離開的時間t內(nèi)，破碎物料必須落下的高度應為h；當偏心軸轉(zhuǎn)動一周時，活動顎擺動兩次。設(shè)n為動顎沒分鐘擺動的次數(shù)，則動顎一次單向擺動的時間為：式中，t——動顎一次單向擺動的時間，s；n——動顎每分鐘擺動的次數(shù)，r/min。棱柱體在其自重的作用下自由的通過排礦口的時間：由于，則令，則可求得理論上的生產(chǎn)能力最高的動顎擺動次數(shù)為：式中，h——破碎物料落下的高度，m；g——重力加速度，g=98c。由圖2－2可知：式中，s——動顎下端的行程，m。由以上幾式聯(lián)立并簡化可知：圖2－2破碎機物料梯形截面棱柱體實際上，由于在動顎空轉(zhuǎn)行程的初期，物料由于彈性變形仍處于壓緊狀態(tài)，不能立即落下。因此，偏心軸的轉(zhuǎn)速應比上式算出的值低20%～30%左右（適用于大型破碎機）。偏心軸的轉(zhuǎn)速還可以用下述經(jīng)驗公式確定：對于進料口的寬度B1.2m，綜上所述，圓整后取偏心軸的轉(zhuǎn)數(shù)：n=250r/min?！?.2.5顎式破碎機的生產(chǎn)能力是指在單位時間內(nèi)能破碎物料的數(shù)量，也稱為產(chǎn)量或生產(chǎn)率。顎式破碎機的生產(chǎn)能力是以動顎擺動一次，從破碎腔中排出的一個松散的棱柱體的物料為計算依據(jù)。動顎每擺動一次，排出的棱柱體斷面積為：棱柱體的長度即為破碎腔的長度L，故棱柱體的體積為：若動顎每分鐘擺動n次，則破碎機的生產(chǎn)能力為：式中，Q——破碎機的生產(chǎn)能力，t/h；——松散系數(shù)，取=0.25～0.6，對于中小型破碎機可取較高的值（=0.5～0.66），取=0.55；——破碎物料的密度，。查《建材通用機械與設(shè)備》表2-2，由于所需要破碎的物料為水泥。查得=1.4t/h。第3章主要零部件結(jié)構(gòu)尺寸的計算與選擇§3.1電動機功率的計算與選擇§3.1.1當給礦口寬度為B、長度為L、排礦口最小寬度為e，則根據(jù)圖3－1可求得動顎每次工作行程內(nèi)破碎物料的體積：式中，V——動顎在每次工作行程內(nèi)破碎物料的的體積，；C——充滿系數(shù)，因破碎礦石不是全部充滿破碎腔，而是有一定的空隙；K——粒度特性系數(shù)。圖3－1確定顎式破碎機的功率圖若原礦未經(jīng)預先篩分，則其中小于排礦口寬度的礦粒就直接通過破碎腔。為此，考慮粒度特性系數(shù)。當破碎前將原礦中小于排礦口寬度的細粒物料篩出時，可取K=1。1)如果原礦的粒度特性曲線為直線可取，是原礦中的最大礦塊，則。2）假如原礦的粒度特性曲線為凹形可取：，即K=0.4-0.5。當K=0.7～1之間時，C=0.2～0.3，且K與C的乘積一般為0.2～0.25．取C=0.25。根據(jù)式和式則可求得顎式破碎機電動機功率的計算公式：式中，N——電動機的功率，KW；——物料抗壓強度，Mpa；E——物料彈性模數(shù)，Mpa；——破碎機的傳動系數(shù)，=0.75取C=0.25~0.85。從上式可以看出，破碎機的功率消耗與轉(zhuǎn)速、規(guī)格尺寸、鉗角、被破碎物料的物理機械性能和粒度的特性有關(guān)。實際上，顎式破碎機的破碎過程是非常復雜的，有些因素尚未完全反映出來，有的因素（如礦石的和E）也是很難準確的選取。所以，上式只能初步計算破碎機的功率使用，以便進一不用實驗的方法來修正?！?.1.2對于復雜擺動式顎式破碎機的電動機功率可用下式來計算：式中，N——固定顎板的計算高度，m；L——破碎機進料口的寬度，m；H——破碎機的進料口高度，m；r——偏心軸的偏心距，m；n——偏心軸的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。參考顎式破碎機的產(chǎn)品參數(shù)表，電動機的功率為30KW，所以取選功率為30KW的電動機能夠滿足計算要求。正常V帶傳動的傳動比i=2～4。所以，電動機的轉(zhuǎn)數(shù)：查《機械設(shè)計手冊》選擇Y系列封閉式三相異步電動機。（一般異步電動機）同步轉(zhuǎn)速在600～1200r/min之間的的轉(zhuǎn)速有750r/min和1000r/min。在設(shè)計中優(yōu)先選用的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。由《機械設(shè)計手冊》查得電動機的型號：Y225M－6電機型號其主要參數(shù)如下：表3.1電動機主要參數(shù)表功率轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)30KW980r/min90.2%0.85電動機伸出軸直徑（D）電動機伸出軸長度（L）55mm110mm§3.2皮帶及帶輪的設(shè)計1.計算功率用窄V帶傳動，電動機型號為：Y225M－6型；功率P=30KW，此部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)速n=980r/min；傳動比i=3.2；每天工作12h。查《機械設(shè)計》由表8－6查得：=1.6；=P=1.6×30=48KW。2.選用窄V帶帶型根據(jù)、n由《機械設(shè)計》圖8－9確定選用SPB型。3.確定帶輪基準直徑由《機械設(shè)計》表8－3和表8－7取主動輪基準直徑。所以，從動輪直徑：驗算帶輪速度：。所以，帶的速度合適。4.確定窄V帶的基準長度和傳動中心距據(jù)初步確定中心距計算所需的基準長度：由《機械設(shè)計》表8－2選擇帶的基準長度5.驗算主動輪上的包角因此主動輪上的包角合適。6.計算窄V帶的根數(shù)Z由n=970r/min，，i=3.2，查《機械設(shè)計》表8－5c和8－5d得：，；查《機械設(shè)計》表8－8得：；查《機械設(shè)計》表8－2得：。取Z=6根。7.計算預緊力由《機械設(shè)計》表8－4得q=0.12kg/m故：8.計算作用在軸上的壓軸力9.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計基準寬度：11.0mm；準線上槽深：2.75mm；準線下槽深：8.7mm；間距：；一槽對稱面至端面的距離：mm；小輪緣厚：6mm；輪寬：B=（Z-1）e+2f=5×19+2×14。5=124mm；徑：；槽角：。圖3－2帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計§3.3初定偏心軸的直徑及跨距材料：偏心軸的材料選用45號鋼。參數(shù)：許用扭應力，A=126－103。步計算直徑（與大帶輪配合處）：軸功率：式中，——電動機的功率，KW；——皮帶傳遞的功率，KW。軸轉(zhuǎn)速n=300r/min因為軸上有鍵槽，軸徑應增加3～7%。因破碎機工作時的沖擊載荷很大，又有強烈的振動，故取直徑d=100mm此偏心軸選用一般階梯長軸。按軸在機架上的安裝情況和結(jié)構(gòu)要求，機架軸頸處取130mm為了使零件能夠很好的軸向固定，在機架上的軸承與皮帶之間加裝圓螺母。其作用是：與軸肩、軸環(huán)配合使用，作軸上零件的雙向固定，適用于兩零件端面距離不太大，使用套筒不方便時。選用螺母M100×2GB812－76材料：45號鋼，全部淬火HRC35－45或采用調(diào)質(zhì)HRC24－30也可不熱處理，但需要表面氧化。根據(jù)階梯軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，與動顎固定的軸承處軸頸取150mm。動顎寬度為400mm，兩端分別留有1mm的余隙，考慮到軸上需要安裝的密封零件及軸承透蓋，初定軸的跨距如圖3-3所示。圖3－3初定軸的直徑和跨度§3.4軸承的選擇及驗算§3.4.1因為軸承承受的徑向力較大，軸向力較小，所以選用雙列向心球面滾子軸承。軸承承受的徑向載荷P=8376N，考慮到主軸與動顎的自重所受的徑向力約為13000N，裝軸承處的軸頸為130mm，運轉(zhuǎn)時有強大的沖擊，預期計算壽命。1）求比值因為，承受的軸向載荷很小。所以，，取X=1。2）初步計算當量動載荷查《機械設(shè)計》表13-6，，取3）起軸承應有的基本額定動載荷值式中，——為指數(shù)，對于球軸承=3，對于滾子軸承=10/3。4）軸承的選取根據(jù)手冊結(jié)合初定的軸的直徑選取C=49500kg的113622軸承BG286-64主要尺寸：d=130mm，D=280mm，B=93mm，r=5mm；安裝尺寸：156mm，253mm，3mm。該軸承采用油脂潤滑。5）驗算軸承的壽命經(jīng)驗算軸承的壽命足夠?！?.4.2軸徑d=150mm因為軸承承受的徑向力較大，軸向力較小，所以選用雙列向心球面滾子軸承。主軸與動顎的自重所受的徑向力約為13000N，裝軸承處的軸頸為150mm，運轉(zhuǎn)時有強大的沖擊，預期計算壽命。1）求比值因為，承受的軸向載荷很小。所以，，取X=1。2）初步計算當量動載荷查《機械設(shè)計》表13-6，，取3）起軸承應有的基本額定動載荷值式中，——為指數(shù)，對于球軸承=3，對于滾子軸承=10/3。4）軸承的選取根據(jù)手冊結(jié)合初定的軸的直徑選取C=65600kg的113620軸承BG286－64。主要尺寸：d=150mm，D=320mm，B=108mm，r==5mm；安裝尺寸：177mm，291mm，3mm。該軸承采用油脂潤滑5）驗算軸承的壽命經(jīng)驗算軸承的壽命足夠?！?.5平鍵的選擇及校核鍵是一種標準零件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞扭矩有的還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑移的導向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。§3.5.1電動機伸出軸頸d=55mm。選用普通C型平鍵，結(jié)合與帶輪的配合長度，取鍵長L=100mm。查《機械設(shè)計》表6－1得鍵的主要尺寸：b×h=16mm×10mm。鍵槽的主要尺寸如表3.2：表3.2鍵槽的主要尺寸btr1664.30.4鍵的工作長度：。鍵的工作高度：。軸傳遞的扭矩：。連接的比壓：鍵的材料為45號鋼，帶輪為鑄鐵，查《機械設(shè)計》表8－8得：。經(jīng)校核鍵的強度滿足要求?！?.5.2軸頸與帶輪（飛輪）配合處直徑d=100mm。選用普通C型平鍵，結(jié)合與帶輪的配合長度，取鍵長L=100mm。查《機械設(shè)計》表6－1得鍵的主要尺寸：b×h=28mm×16mm。鍵槽的主要尺寸如表3.3：表3.3鍵槽的主要尺寸btr28106.40.6鍵的工作長度：；鍵的工作高度：；軸傳遞的扭矩：。鍵連接的比壓：鍵的材料為45號鋼，帶輪為鑄鐵，查《機械設(shè)計》表8－8得：。經(jīng)校核鍵的強度滿足要求?！?.6其他構(gòu)件尺寸的確定圖3－4顎式破碎機簡圖1）破碎腔的高度在鉗角一定的情況破碎腔的高度由所需要的破碎比確定。通常，破碎腔的高度：。為了獲得較高的生產(chǎn)率，將H取的大些。取。2）動顎軸承中心距給礦口平面的高度h為了保證在破碎腔的上部產(chǎn)生足夠的破碎力來破碎大塊物料，在給礦口處，動顎必須有一定的擺動行程。為此動顎的軸承中心距給礦口平面的高度：。根據(jù)實驗，當生產(chǎn)率達到最大值時，動顎懸掛點的合適高度為：；對于復雜擺動顎式破碎機為，L為動顎的長度。對于復雜擺動顎式破碎機。式中，L——動顎的長度。3）偏心距r對連桿長度l的比值在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄作等速回轉(zhuǎn)時，搖桿來回擺動的速度不同，具有急回運動的特征。連桿越短，即的值越大，則這種現(xiàn)象就越顯著。曲柄（偏心軸）的轉(zhuǎn)數(shù)是根據(jù)礦石在破碎腔中自由下落的時間而定的。因此，連桿的長度不宜過短。對于中小型破碎機：，，，取。，取。4）推力板長度K當動顎的擺動行程s和偏心距r確定后，在選取推力板時，對于簡擺式破碎機，當曲柄偏心位置為最高時，兩個推力板的內(nèi)端點略低于兩個外端點的連線。即使角（推力板與連桿之間的夾角）近于。推力板長度與偏心距的關(guān)系為：。式中，、——推力板的最小、最大值，m；r——偏心距，m。復擺式顎式破碎機的推力板也可按上述公式選取，通常傳動角。根據(jù)機構(gòu)的整體尺寸選取K=280mm。第4章主要零部件的形狀與結(jié)構(gòu)§4.1破碎腔的形狀破碎腔的形狀是決定生產(chǎn)率、動力消耗和襯板磨損等破碎機性能的重要因素。破碎腔的形狀有直線型和曲線型兩種。如圖4-1所示，圖中實線表示顎板閉合時的位置，虛線表示顎板后退最遠位置。（a）直線型破碎腔（b）曲線型破碎腔圖4－1破碎腔形狀示意圖圖中的許多水平線，表示物料在陸續(xù)向下運動時所占據(jù)的區(qū)域。處在水平面1上的物料，當動顎擺動到虛線位置時，便下落到水平面2上。兩水平面1和2間的的垂直距離，就是破碎機在空轉(zhuǎn)行程使料塊下落的距離。在顎板下一次的工作形成中，水平面2處的物料則被壓碎。到空轉(zhuǎn)行程時，料塊便落到水平面3上，依次類推，料塊逐漸被破碎而粒度逐漸減小，最后通過排礦口排出去。由圖4－1（a）可以看到，在直線型破碎腔中，個連續(xù)的水平面間形成的梯度斷面的體積向下依次遞減。物料的空隙也逐漸減小，而動顎的擺動行程和壓碎力卻逐漸增大，物料到排礦口附近的排料速度就減慢。于是在排礦口附近幾容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，這是造成機器過載和襯板下端磨損的主要原因。圖4－1（b）表示曲線型破碎腔，它是將固定顎板改成曲線型，曲線是按破碎腔的嚙角從上向下逐漸減小的原則而設(shè)計的。在曲線型破碎腔中，各連續(xù)的水平面間形成的梯度斷面的體積，從破碎腔的中部往下是逐漸增加的，因而物料間的空隙增大，有利于排料。由于堵塞點上移，故在排礦口附近不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。§4.2動顎及齒板結(jié)構(gòu)分析圖4－2動顎結(jié)構(gòu)剖視圖動顎是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件，要求有足夠的強度和剛度，其結(jié)構(gòu)應該堅固耐用。動顎一般采用鑄造結(jié)構(gòu)，也可采用焊接結(jié)構(gòu)，但由于其結(jié)構(gòu)復雜，因此對焊接工藝的要求較高?，F(xiàn)尚未有使用的。按結(jié)構(gòu)特點，可把動顎分成箱型結(jié)構(gòu)和非箱型加筋結(jié)構(gòu)兩種。1）箱型結(jié)構(gòu)動顎為了鑄造工藝的需要及減輕動顎的重量，可在箱型梁壁及加筋隔板上開孔。若干個齒板通過長螺栓和斜鐵塊固定在動顎上。由于下部齒板通過磨損較快，因此，齒板做成分體式，以便使具有對稱形狀的上、下齒板對換后能繼續(xù)使用。如圖4－2所示，安裝齒板的動顎前部為平板結(jié)構(gòu)，其后部有若干條加筋板已增加動顎的強度與剛度。其橫截面呈E型，故稱E型結(jié)構(gòu)。這種動顎的缺點是當破碎力作用于動顎使其彎曲時，由于動顎剖面德中形層卡靠近動顎前部安裝齒板的一方，時的動顎后不得加筋板表面承受較大的拉應力，容易使加筋板開裂。2）非箱型加筋結(jié)構(gòu)對于型號較小的復擺顎式破碎機，其動顎一般做成非箱型加筋結(jié)構(gòu)，以便有效的減輕動顎的重量。此次設(shè)計及選用此種型號的動顎。動顎上齒板又是通過螺栓、斜鐵與動顎相連。按其橫截面形狀有“E”型與反“E”型兩種。另一種動顎的橫截面呈反“E”型。即動顎后部為平板結(jié)構(gòu)，前部為加筋板。齒板安裝在動顎加筋板的加工面上。該動顎剖面的中性層靠近動顎后部平板一邊，因此當動顎手彎曲作用時，其后部平板表面的拉應力值將大大減少。與“E”型結(jié)構(gòu)相比，相等的動顎材料得到更充分的利用。當動顎采用零懸掛或負懸掛時，由于動顎齒板的上端部已位于動顎軸承外，且不得不采用在動顎的頂部用粗大的長螺栓、斜鐵將齒板與動顎相接起來，因此給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來較大困難。因為動顎較大的垂直行程產(chǎn)生的齒板與物料間的磨擦，使得齒板在動顎支承平面上產(chǎn)生滑動趨勢，因此將會對固定螺栓產(chǎn)生較大的拉力。3）齒板的結(jié)構(gòu)齒板（也叫襯板），是破碎機種直接與礦石接觸的零件，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它對破碎機的生產(chǎn)率比能耗產(chǎn)品粒度組成和粒形以及破碎力等都有影響，特別對后三項影響較顯著。齒板承受很大的沖擊擠壓力，因此磨損得非常厲害。為了延長它的使用壽命，可從兩方面考慮：一是從材質(zhì)上找到高耐磨性能材料；二是合理確定齒板的結(jié)構(gòu)形狀和幾何尺寸。此次設(shè)計的破碎機的齒板采用ZGMn135。其特點是：在沖擊負荷作用下，具有表面硬化性，形成即硬又耐磨的表面，同時仍能保持其內(nèi)層金屬原有的韌性，故它是破碎機上用的最普通的一種耐磨材料。齒板橫截面結(jié)構(gòu)性裝有平滑表面和齒形表面兩種。后者又分三角形和梯形表面。對平滑表面的襯板試驗證明，在相同條件下與齒形襯板比較，生產(chǎn)率提高40%左右，壽命提高50%左右，但破碎力約增加15%，又不能控制破碎產(chǎn)品粒度，而且增加功率消耗。因此，對破碎層狀物料，要求產(chǎn)品粒度較高的條件下，不宜采用平滑襯板，對于破碎腐蝕性很強的極堅硬物料，為延長襯板壽命，也可采用平滑襯板。此次涉及主要是為了控制產(chǎn)品粒度，因而采用齒形襯板。為了保證產(chǎn)品粒度和形狀，通常還是采用三角形或梯形襯板。如圖4－3所示。此次設(shè)計采用三角形。（a）三角形(b)梯形圖4－3襯板齒形§4.3肘板（推力板）破碎機的肘板是結(jié)構(gòu)最簡單的零部件，但其作用卻非常重要。通常有三作用：一是傳遞動力，其傳遞的動力有時比破碎力還大；二是起保險件作用，當破碎腔落入非破碎物料（如鐵桿，折斷的鏟齒）時，肘板先行斷裂破壞，從而保護機器其他零件不發(fā)生破壞；三是調(diào)整排料口大小。在機器工作時，肘板與其支承的襯板間不能得到很好的潤滑，加上粉塵落入，所以肘板與其襯墊之間實際上是一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣，對肘板的高負荷壓力，導致肘板與肘板襯墊很快磨損，使用壽命很低。因此肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計應考慮該機件的重要作用也應考慮其工作環(huán)境。肘板按結(jié)構(gòu)組成由組裝式和整體式兩種方案，組裝式有一個肘板體與兩個肘板頭連接后組裝而成的。這樣就可以只更換易磨損報廢的肘板頭以節(jié)省易耗件金屬。由于用在大型破碎機上的這種肘板較重，因此這種肘板都應設(shè)計起吊環(huán)。一般情況下復擺式顎式破碎機上使用的大都是整體式肘板，因為其重量和尺寸都比較小。此次設(shè)計也采用整體式肘板。按肘頭與肘墊（或稱肘板肘墊）的連接型式，可分為滾動型與滑動性兩種。如圖4－4所示：（a）滾動性（b）滑動性圖4－4肘頭與肘墊形式肘板和襯墊之間傳遞很大的擠壓力，并受周期性沖擊載荷。在反復沖擊擠壓作用下磨損較快，特別是圖4－3b所示的滑動型結(jié)構(gòu)更為嚴重。為提高傳動效率，減少磨損，延長其使用壽命，本次設(shè)計采用圖4－3a所示的滾動型結(jié)構(gòu)。肘板頭為圓柱面，襯墊為平面。由于肘板的兩端肘頭表面為統(tǒng)一圓柱表面，所以當肘板兩端的襯墊表面相互平行時，肘板受力將沿肘板圓柱面的同一直徑，并與襯墊表面的垂直方向傳遞。在機器運轉(zhuǎn)過程中，動顎的擺動角很小，使得肘板兩端支承的肘墊表面的平行度誤差也很小，因此肘板的傳力方向與肘墊垂直線方向的夾角很小（大大小于摩擦角），所以在機器運轉(zhuǎn)過程中，肘板與其肘墊之間可保持純滾動?！?.4調(diào)整裝置調(diào)整裝置供調(diào)整破碎機排料口大小用。隨著襯板的不斷磨損，排料口尺寸也不斷的變大，產(chǎn)品粒度也隨之變粗。為了保證產(chǎn)品粒度的要求，必須利用調(diào)整裝置，定期的調(diào)整排料口尺寸。此外，當要求得到不同的產(chǎn)品粒度時，也需要調(diào)整排料口大小。顎式破碎機的調(diào)整裝置歸納起來有以下幾種：墊片調(diào)整裝置、楔塊調(diào)整裝置、液壓調(diào)整裝置以及襯板調(diào)整?！?.4.1此種裝置是一種比較老式的。它分立式和臥式兩種。1.立式楔塊調(diào)整裝置它是借助后肘板座與機架后壁之間的兩個垂直放置的楔塊相對運動，來實現(xiàn)破碎機排料口的調(diào)整。轉(zhuǎn)動螺栓上的螺母，使調(diào)整楔塊沿著機架的后壁做上升或下降運動，推動調(diào)整座向前或向后移動，從而推動肘板活動顎，以達到調(diào)整排料口的目的。2.臥式楔塊調(diào)整裝置它是借助后肘板座與機架后壁之間的水平放置的楔塊相對運動，來實現(xiàn)破碎機排料口的調(diào)整。在機架后壁上有后肘座、楔鐵及有正反螺紋的軸構(gòu)成的調(diào)整機構(gòu)，和由電機與渦輪減速器所構(gòu)成的傳動裝置。軸的另一端有手柄。兩種調(diào)整方式的比較：臥式調(diào)整方便，在機器左右側(cè)均能調(diào)整，且調(diào)整過程楔塊不會歪斜。立式由于一個人不能同時擰動兩個螺栓，因此不保證兩個楔塊同步上升或下降，所以調(diào)整不方便，有時甚至卡住。楔鐵調(diào)整的優(yōu)點是：能實現(xiàn)無級調(diào)整，調(diào)整方便，不必停車，結(jié)構(gòu)簡單與制作方便。缺點：它的外形尺寸和重量都比較大，使機器尺寸增大，調(diào)整和費勁，所以用于中小型破碎機。大型顎式破碎機由于極少調(diào)整排料口，所以常用增減肘板座與后壁之間的點片厚度，或改換不同長度的肘板辦法調(diào)整排料口的尺寸?！?.4.2有利于螺栓頂推和利用液壓缸頂推兩種調(diào)整裝置。1.利用螺栓頂推調(diào)整利用螺栓頂推肘板座，取出墊片則排料口增大；反之，假如墊片則排料口減小。頂推肘板座之前，要適當放松拉緊彈簧，松開壓緊螺栓。這種方法適用于中小型破碎機。2.利用液壓缸頂推裝置它是借助液壓缸的柱塞，推動后肘座，然后增加或減少墊片的數(shù)量，使排礦口增大或減少。然后停止供油，并用螺栓將肘板與后壁壓緊。這兩種調(diào)整裝置比較，后者操作靈活，省力，方便，但結(jié)構(gòu)稍復雜些，所以最適合于大中型破碎機。液壓加墊片調(diào)整裝置裝在破碎機側(cè)壁。這種方式除能調(diào)整排料口外，同時又能使肘座壓緊在后壁上，不必附加壓緊螺栓。液壓調(diào)整和墊片調(diào)整，這里不再敘述。對楔鐵調(diào)整裝置和液壓調(diào)整裝置的分析比較，此次設(shè)計的是小型顎式破碎機，且排料口范圍不經(jīng)常調(diào)整，故采用墊片調(diào)整比較合適?！?.5保險裝置當破碎機落入非破碎物時，為防止機器的重要零部件發(fā)生破壞，通常裝有過載保護裝置。保險裝置有三種：液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。液壓保險裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠非破碎物能自然排出，動顎自動復位，不能停車，所以，液壓保險裝置得到廣泛應用，也是顎式破碎機發(fā)展的趨勢之一。但是它必須備有專用的液壓系統(tǒng)。相對液壓元件和零部件的液壓密封部位有較高的要求，否則容易出此現(xiàn)漏油現(xiàn)象。因此液壓保險裝置一般都用于大型的簡擺式顎式破碎機。中小型復擺顎式破碎機都以肘板為保險件。設(shè)計師提高它的許用應力，以便能在機器超載時首先發(fā)生破壞，借此達到保險的目的。因為肘板是機器中最簡單最便宜的零件，所以得到廣泛應用且經(jīng)濟有效，但當肘板斷裂后，機器將停車，應重新更換新肘板后方可工作。肘板保險間的另一個缺點是由于設(shè)計不當，常常在超載時它不破壞，或者沒有超載時它卻破壞了。以致影響生產(chǎn)。因此設(shè)計時出應正確確實由破碎力引起的肘板壓力，以便設(shè)計出超載破壞是的肘板面積外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應使其具有較高的超載破壞敏感度。肘板通常有如圖4－5所示的三種結(jié)構(gòu)：圖4－5肘板結(jié)構(gòu)中部較薄的變截面結(jié)構(gòu)；弧形結(jié)構(gòu)；S型結(jié)構(gòu)。其中圖a結(jié)構(gòu)在保證肘板的剛度和穩(wěn)定性的同時，提高其超載破壞敏感度。圖b、圖c兩種結(jié)構(gòu)是利用灰鑄鐵肘板抗彎性能差這一特點，選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸使肘板呈拉伸破壞，顯然提高了肘板破壞的敏感度。盡管如此，肘板是否斷裂主要取決于計算載荷的確定和載面尺寸計算是否正確。因此從加工制造方便性出發(fā)。圖5－5a所示結(jié)構(gòu)應用最多。因此，此次設(shè)計采用圖a所示的肘板。具體尺寸計算見后面?！?.6機架結(jié)構(gòu)破碎機機架是整個破碎機零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖擊載荷，其重量占整機重量很大比例（鑄造機架50%，對焊接機架30%左右），而且加工制造的工作量也較大。機架的剛度和強度，對整機性能和主要零部件的壽命均有很大的影響，因此，對破碎機機架的要求是：結(jié)構(gòu)簡單易制造，重量輕，且要求有足夠的強度和剛度。破碎機機架按結(jié)構(gòu)分，有整體機架和組合機架；按制造工藝分，有鑄造機架和焊接機架?！?.6.1由于其制造、安裝和運輸困難，故不宜用于大型破碎機，而多用于中、小型破碎機。它比組合機架剛性好，但制造較復雜。從制造工藝來看，它也分整體鑄造機架和焊接機架。如圖4－6所示為整體鑄造機架：圖4－6整體鑄造機架主視圖整體機架比焊接機架剛性好，但制造較困難，特別是單件、小批量生產(chǎn)。后者便于加工制造，重量較輕，但剛性較差。同時要求焊接工藝、焊接質(zhì)量都比較高，并焊接后要求退火，并焊接后要求退火。因此，根據(jù)實際生產(chǎn)和經(jīng)濟條件，此次設(shè)計采用整體鑄造機架。整體鑄造機架除用鑄造ZG270－500材料外，對小型破碎機硬度較低的物料時，也采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵和球墨鑄鐵。設(shè)計時，在保證正常工作條件下，力求減輕重量，制造時要求偏心軸軸承中心鏜孔，與動顎心軸軸承的中心孔有一定的平行度?！?.6.2大型破碎機機架很重，不僅制造困難，而且運輸也不方便，故將它制成組合機架。組合機架有兩種：一種是通過架壁間的嵌銷，分上下兩部分，上機架體和下機架體用螺栓聯(lián)接起來，結(jié)合面之間還用鍵、銷釘承受破碎物料時的強大剪力。鍵和銷釘還起裝配定位作用。這種機架裝配時要將螺栓加熱到300～400（度）后擰緊。另一種是用焊接組合，它的剛性比嵌銷連接的組合機架好，加工、裝配和拆裝也比較方便。第5章電器啟動與關(guān)閉顎式破碎機作為礦石生產(chǎn)線的粗破和中破設(shè)備之一，一般與傳輸機配套使用。共兩個傳輸機，一個為送料用，一個為輸料用。在破碎起始和結(jié)束的時候為了保障機器的保養(yǎng)和安全，這三者之間有一定的啟動和關(guān)閉次序。啟動：輸料機——顎式破碎機——給料機關(guān)閉：給料機——顎式破碎機——輸料機在輸料機啟動完成后，啟動顎式破碎機，待顎破運轉(zhuǎn)正常后，啟動送料機給料。而關(guān)閉的次序正好相反，先關(guān)閉給料機，待顎破內(nèi)物料完全排出后，關(guān)閉顎破，之后再關(guān)閉輸料機。其啟動關(guān)閉控制電路如圖5-1圖5-1控制電路結(jié)論歷時兩個多月的畢業(yè)設(shè)計將要結(jié)束了，從兩個月來緊張而有序的設(shè)計工作中，我感受很多。首先，此次設(shè)計所涉及的知識面廣，主要包括了大學幾年所學的基本基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識。是對幾年來知識的總結(jié)與提高，使初步用已有知識，接觸和開發(fā)新知識的途徑。也可以是大學總結(jié)的標志。因此，在設(shè)計中遇到了許多新問題，獲得了解決問題的新途徑新方法，增長了見識，充實了專業(yè)知識。其次，本次畢業(yè)設(shè)計鍛煉了我多思考多借鑒的學習方法。學知識不能盲目，對已有的技術(shù)我們可以拿來參考，少走彎路。節(jié)約了時間和精力，不失為一個好辦法。閉門造車行不通。另外，我還積累了茶手冊的好經(jīng)驗，在以后走出校門參加工作也是一個很好的基本技能。第三，通過電腦繪圖，使我初步掌握了電腦繪圖的基本技能和高級技巧。以能較熟練的繪圖和修改圖形。還提高了自學的能力，增長了見識，豐富了知識。第四，在本次設(shè)計中，指導老師的悉心指導，使我解決了許多難題，他們的敬業(yè)精神和崇高形象都給我留下了難以磨滅的心靈印記。最后，再次向關(guān)心和指導我的老師和技術(shù)人員表示深深的謝意！參考文獻[1]楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．第1版．北京：機械工業(yè)出版社，2001[2]符煒．實用切削加工手冊[M]．第1版．長沙：湖南科學技術(shù)出版社，2003[3]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會編．金屬切削手冊[M]．上海：上海科學技術(shù)出版社.2000[4]北京第一通用機械廠編.機械工人切削手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社.2001[5]中國標準出版社總編室編.中國國家標準匯編：205分冊[M]．北京：中國標準出版社，1996[6]殷揚澤.機械工業(yè)自動化[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1983[7]辛一行.現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊[M]．第1版.北京：機械工業(yè)出版社，1998[8]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1992[9]成大先.機械設(shè)計手冊[M]．北京化學工業(yè)出版社，1993[10]東北大學編.機械零件設(shè)計手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1994[11]機械加工技術(shù)手冊編寫組編.機械加工技術(shù)手冊[M]．北京：北京出版社，1989[12]盧慶熊，姚永璞主編.機械加工自動化[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1990[13]曾正明.實用工程材料結(jié)束手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001[14]楊可楨.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]．第4版.北京：高等教育出版社，1999[15]孫桓，陳作模主編.機械原理[M]．第5版.高等教育出版社，1995致謝外文資料譯文電沉積Co–Ni–Al2O3復合鍍層微觀結(jié)構(gòu)及高溫性能在金屬和合金中摻入第二相惰性陶瓷顆粒制備得到的復合鍍層能夠在很大程度上改善材料的表面硬度、強度、耐磨性、高溫耐受性、磁性和催化活性等表面機械特性以及其他物理、化學性能。因此,在材料表面鍍覆一層復合材料是一種經(jīng)濟而有效的材料表面改性手段。和傳統(tǒng)的制備復合鍍層的等離子噴涂、內(nèi)部氧化、表面注入、熱擠壓法等方法相比,復合電沉積法具有明顯的優(yōu)勢。這種方法不但可以通過調(diào)節(jié)電解參數(shù),精確地控制陶瓷顆粒在金屬基體中的含量和空間分布,而且材料制備過程中不涉及高溫高壓,不會改變金屬和粒子各自的性能。常作為第二強化相的惰性顆粒有Al2O3,ZrO2,SiC,SiO2等,而Al2O3顆粒具有成本低廉,化學穩(wěn)定性好,高溫硬度高等優(yōu)點。常用做高溫合金的Co2Ni合金,所形成的固溶體,具有良好的高溫強度和抗高溫氧化性能。但由于鈷的成本較高,低溫(200℃～600℃)的屈服強度較低,比重較鎳基合金約大10%。這些都在不同程度上影響了鈷基高溫合金的廣泛使用。因此,為了進一步提高鈷鎳合金的高溫性能,降低鈷含量來節(jié)約成本,本文中研究了在氨基磺酸鹽電解液中利用復合電沉積的方法制備Co-Ni-Al2O3復合鍍層。并研究了該復合鍍層的表面形貌和微觀晶體結(jié)構(gòu)以及它的高溫耐磨性、高溫抗氧化能力和熱物理性質(zhì)等高溫特性。1.實驗方法電沉積制備Co-Ni-Al2O3復合鍍層所用的氨基磺酸鹽電解液含有200g/l～300g/lCo(NH2SO3)2·4H2O,300g/l～350g/lNi(NH2SO3)2·4H2O,以及20ml/l甲酰胺。平均粒徑為0.5Lm的а-Al2O3顆粒加入到該電解液中,并使用超聲波分散以及加入陽離子表面活性劑來阻滯顆粒在電解液中的團聚。復合鍍層厚度為1.5mm～2.0mm。通過采用SEM,EDS,AFM和XRD等分析測試方法,研究了Co-Ni-Al2O3復合鍍層的表面微觀形貌、相組成和晶體結(jié)構(gòu)。維氏硬度測試采用AKASHI型硬度測試儀在100g載荷下測量。高溫耐磨性測試利用端面磨損機在300℃,載荷為20kg下,采用GCr15為摩擦副的條件下進行30min的磨損測試,用單位面積上的磨損量來表征復合鍍層的耐磨性。在700℃的空氣爐中進行高溫氧化實驗(周期性加熱),利用增重法測定隨時間的延長,樣品單位面積上的增重。熱膨脹系數(shù)采用NZSCH402C熱膨脹儀在50℃～400℃的溫度范圍內(nèi)測試。熱導率采用激光熱導儀進行測試,測試溫度范圍為150℃～400℃。2結(jié)果與討論2.1材料表面微觀形貌和結(jié)構(gòu)(a)Ni-16Co;(b)Ni-40Co;(c)Ni-78Co;(d)Ni-20Co-8.5vol.%Al2O3;(e)Ni-42Co-8.7vol.%AlO;(f)Ni-80Co-8.7vol.%Al2O3.圖1Co-Ni和Co-Ni-Al2O3鍍層的SEM照片圖1為Co-Ni鍍層和Co-Ni-Al2O3鍍層的SEM形貌照片。通過對比,從圖中發(fā)現(xiàn):Co-Ni鍍層的表面形貌比較規(guī)則,而Co-Ni-Al2O3復合鍍層的表面則呈現(xiàn)出微小結(jié)瘤狀的形貌,同時Al2O3顆粒均勻地分散在復合鍍層中。和純Co-Ni合金的晶粒尺寸相比,復合鍍層中Co-Ni的晶粒尺寸較小可能是加入的Al2O3粒子在陰極表面的吸附,增大了陰極極化,促進了細晶的生成。當Co-Ni鍍層和Co-Ni-Al2O3復合鍍層中隨著Co含量的增加,鍍層的晶粒變得細致,結(jié)構(gòu)變得更加均勻。當Co含量從16%增加到42%左右時,鈷鎳合金的晶粒尺寸逐漸減小,從顆粒狀結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維狀結(jié)晶,結(jié)構(gòu)的致密程度下降;當鈷含量高于78%時,鍍層的結(jié)構(gòu)變?yōu)楦泳o密、細致的顆粒狀結(jié)晶形貌。為了進一步研究Co-Ni-Al2O3復合鍍層的表面微觀結(jié)構(gòu),利用原子力顯微鏡對復合鍍層表面進行了分析和測量,結(jié)果如圖2所示。(a)Ni220Co28.5vol%Al2O3coating;(b)Ni280Co28.7vol%Al2O3coating.圖2Co-Ni-Al2O3復合鍍層的AFM分析從圖中看出復合鍍層表面為清晰可見的球狀生長形狀。同時鍍層中的鈷含量明顯地影響了復合鍍層的表面結(jié)構(gòu)。具有高鈷含量的Ni-80Co-8.7vol%Al2O3鍍層的表面較低鈷含量的Ni-20Co-8.5vol%Al2O3鍍層具有更加均勻、細致的表面微觀結(jié)構(gòu)。Ni-16Co;(b)Ni-40Co;(c)Ni-78Co;(d)Ni-20Co-8.5vol%Al2O3;(e)Ni-42Co-8.7vol%Al2O3;(f)Ni-80Co-8.7vol%Al2O3.圖3Co-Ni-Al2O3復合鍍層的衍射圖譜圖3為不同鈷含量時Co-Ni鍍層和Co-Ni-Al2O3復合鍍層的XRD圖譜。分析結(jié)果表明:無論Co-Ni鍍層和Co-Ni-Al2O3復合鍍層,鈷鎳合金均形成固溶體,并且衍射峰呈現(xiàn)出明顯的遞變規(guī)律:在低鈷含量區(qū),合金層的結(jié)構(gòu)是以鎳的面心立方(F