【正文】 礦石的破碎和破碎方法 （ a） 壓碎 （ b） 劈裂 （ c）折斷 （ d） 磨碎 （ e）沖擊破碎 4）磨碎 礦石與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間受一定壓力和剪切力時(shí)，礦石內(nèi)的剪切力達(dá)到其剪切強(qiáng)度時(shí)，礦石即被粉碎（圖 23d） 5) 沖擊破碎 礦石受高速回轉(zhuǎn)機(jī)件的沖擊力作用而破碎（圖 23d） 。由于破碎力是瞬間作用 的，所以破碎效率高，破碎比大，能量消耗小，但錘頭磨損嚴(yán)重。 實(shí)際上任何一種破碎機(jī)都不是以某一種形式進(jìn)行破碎的，一般都是兩種和兩種以上的形式聯(lián)合進(jìn)行破碎。由于顎式破碎機(jī)的破碎工作表面是兩塊相互交錯(cuò)布置的齒形襯板，因此其破碎作業(yè)兼有前四種破碎形式，當(dāng)破碎機(jī)兩工作面沿表面方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移加大而加強(qiáng)磨碎作業(yè)時(shí)，由于磨碎的效率低、能量消耗大、機(jī)件磨損嚴(yán)重，將會(huì)降低破碎機(jī)的破碎效果。 礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的，礦石分堅(jiān)硬礦石、中等堅(jiān)硬礦石和軟礦石。也可以分為粘性礦石和脆 性礦石。礦石的抗壓強(qiáng)度最大，抗彎強(qiáng)度次之、抗拉強(qiáng)度最小。對(duì)堅(jiān)硬礦石采用壓碎，劈裂和折斷的破碎方法為宜；對(duì)粘性礦石采用壓碎和磨碎方法為宜；對(duì)脆性礦石和軟礦石采用劈裂和沖擊破碎的方法為宜。簡擺顎式破碎機(jī)可用于破碎各種性能的礦石，對(duì)于堅(jiān)硬礦石有更高的效果。 表四 礦石的物理力學(xué)性能 礦石性質(zhì) 礦石名稱 抗壓強(qiáng)度 /MPa 普氏硬度系數(shù) 軟礦石 煤 方鉛礦 菱鐵礦 無煙煤 閃鋅礦 疏松石灰石 2 4 7 約 9 約 10 10 2 4 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 軟至中硬礦石 致密石灰石 褐鐵礦 磁鐵礦 50 100 約 82 6 10 中硬礦石 花崗巖 純褐鐵礦 正長巖 大理石 致密砂巖 120 150 125 125 156 50 150 約 160 12 15 硬礦石 半假象赤鐵礦 輝綠巖 閃長巖 片麻巖 158 180 200 200 172 220 15 18 極硬礦石 石英巖 閃長巖 斑巖 銅礦石 鈦磁鐵礦 玄武巖 花閃長英巖 198 18 180 218 153 280 150 280 234 200 300 350 18 20 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 第三章 工作原理和構(gòu)造 工作原理 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 皮帶和皮帶輪，通過偏心軸使動(dòng)顎上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)顎上升時(shí)肘板與動(dòng)顎間夾角變大，從而推動(dòng)動(dòng)顎板向固定顎板接近，與其同時(shí)物料被壓碎或劈碎，達(dá)到破碎的目的；當(dāng)動(dòng)顎下行時(shí)，肘板與動(dòng)顎夾角變小，動(dòng)顎板在拉桿，彈簧的作用下，離開固定顎板，此時(shí)已破碎物料從破碎腔下口排出。隨著電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而破碎機(jī)動(dòng)顎作周期運(yùn)動(dòng)壓碎和排泄物料，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。 顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板，一是固定顎板（定顎），垂直（或上端略外傾）固定在機(jī)體前壁上，另一是活動(dòng)顎板（動(dòng)顎），位置傾斜，與固定顎板形成上大小的破碎腔（工作腔）?；顒?dòng)顎板對(duì)著固定顎板作 周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 分開 ，時(shí)而靠近。分開時(shí)，物料進(jìn)入破碎腔，成品從下部卸出；靠近時(shí)，使裝在兩塊顎板之間的到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。 其工作示意圖（非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)） 見圖 31，動(dòng)顎 4 懸掛在心軸 2上，可以左 右擺動(dòng)，偏心軸 3旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿 5作上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng)從而推動(dòng)顎動(dòng)顎作左右往復(fù)擺動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)破碎和卸料，此種破碎機(jī)采用曲柄雙連桿 機(jī)構(gòu)，雖然動(dòng)顎上受有很在的破碎反力，而 其偏心軸和連桿卻受力不大，所以工業(yè)上多 制成大型和中型機(jī)，用來破碎堅(jiān)硬的物料 。 此外，這種破碎機(jī)工作時(shí)，動(dòng)顎上每點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)軌跡都是以心軸的距離，上端圓弧小，上 圖 31 1— 定顎 2— 心軸 端圓弧大，破碎效率低，其破碎比 I 一般為 3— 偏心軸 4— 動(dòng)顎 3 6。 5— 連桿 6— 推力板 簡擺顎工破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：偏心軸等傳動(dòng)件受力較小；由于動(dòng)顎垂直位移較小，加工時(shí)物料較少有過度破碎的現(xiàn)象；動(dòng)顎板的磨損較小。 其缺點(diǎn)是：動(dòng) 顎擺幅上下不大，一般而論上部進(jìn)料口的水平位移垂直位移只有下部出料口的 12左右，不利于對(duì)已裝入物料塊的夾持與破碎，也不能對(duì)下部分供料，造成破碎腔下部盛料不足，降低了生產(chǎn)率。此外，由于下端擺幅大，卸出的物料塊粒大小不均勻，成品質(zhì)量欠佳。 腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 破碎腔是由固定在機(jī)架上的固定破碎板 動(dòng)腭上的活動(dòng)破碎板 4 以及機(jī)架兩側(cè)壁上的兩塊側(cè)面襯板 3 為成的上下的巨型截柱體而構(gòu)成的。被破碎物料喂入破碎腔后，通過動(dòng)腭的運(yùn)動(dòng)，是破 碎腔容積周期改變而完成物料的破碎與排料。 破碎機(jī)有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)偏心軸 9 上的帶輪 8，再通過曲柄 9 的轉(zhuǎn)動(dòng)，使破碎機(jī)中的動(dòng)腭 5 相對(duì)定腭板 2周期性地靠攏與分開。腭式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)除滿足運(yùn)轉(zhuǎn)、潤滑、安裝、檢修等常規(guī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還必須考慮由其具體的運(yùn)轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)帶來的特殊結(jié)構(gòu)要求。由于破碎載荷為周期突加載荷，因此必須考慮運(yùn)轉(zhuǎn)中的速度波動(dòng)調(diào)節(jié)，以使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)并能合理利用原動(dòng)技能量。在破碎過程中，破碎腔內(nèi)可能落入非破碎物料，因此必須考慮機(jī)器的過載保護(hù)。當(dāng)要求改變產(chǎn)品的粒度中，應(yīng)考慮料口的調(diào)整裝置。當(dāng)肋板與其 支撐墊鍵的鎖合裝置等。腭式破碎機(jī)的破碎腔是由固定腭板和可動(dòng)腭板 5構(gòu)成。固定和可動(dòng)腭都有錳鋼制成的破碎板 2和 4。破碎板用螺栓和槭固定于定腭和動(dòng)腭上。為了提高破碎效果，兩破碎板的表面都帶有縱向波紋，而且是凸凹相對(duì)。這樣，對(duì)礦石除有壓碎作用外，還有彎曲作用。破碎機(jī)工作空間的兩側(cè)上也有錳鋼襯板 3。由于破碎板的磨損不是均勻的，特別是靠近派排礦口的下部磨損最大，因此，往往把破碎板制成上下相對(duì)的，以便下部磨損后，將其倒置而重復(fù)使用。大型破碎機(jī)的破碎板是由許多塊組合而成，各塊都可以相換，這樣就可以延長破碎板的使用期限。 為了使破碎板與動(dòng)腭和定腭緊密貼合，其間須襯有由可塑性材料制成的襯墊。襯墊用鋅合金或塑性大的鋁板制成。因?yàn)橘N合不緊密，會(huì)造成很大的局部過負(fù)荷，是破碎板損壞，緊固螺栓拉斷，甚至還會(huì)造成動(dòng)腭的破裂。 動(dòng)腭懸掛在心軸 6上，心軸則支撐在機(jī)架側(cè)壁上的滑動(dòng)軸承中。動(dòng)腭饒心軸對(duì)固定腭板作往返擺動(dòng)。 動(dòng)腭的擺動(dòng)是借曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。曲柄雙搖桿機(jī)構(gòu)由偏心軸 連桿 前推力板 15 和推力板 13 組成。偏心軸放在機(jī)架側(cè)壁上的主軸承中，連桿則裝在偏心軸的偏心部分上，前后推力板的一端支撐在連桿頭兩側(cè)凹槽中肋板座 14 上，前推力板的另一端支承在動(dòng)腭后壁下端的肋板座上，而后推力板的另一端則支承在機(jī)架后壁的鍥鐵 12中的肋板座上。當(dāng)偏心輪通過 V 帶輪從電動(dòng)機(jī)獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，就使連桿產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)。連桿的上下運(yùn)動(dòng)又帶動(dòng)推力板運(yùn)動(dòng)。由于推力板不斷改變傾斜角度，因而使動(dòng)腭饒心軸擺動(dòng)。連桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行破碎礦石。當(dāng)連桿位于下部最低位置時(shí)，推力板與水平線所成的傾斜角度為 10186。12186。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 后推力板不僅是傳遞力的桿件，而且也是破碎機(jī)的保險(xiǎn)零件。當(dāng)破碎機(jī)落入不能破碎的物體而是機(jī)器超過正常負(fù)荷時(shí)，后推力板立即折斷，破碎機(jī)就停止工作，從而避 免整個(gè)機(jī)器的損壞。 當(dāng)連桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使動(dòng)腭、推力板和連桿之間相互保持經(jīng)常接觸，因而采用以兩拉桿 11 和兩個(gè)彈簧 10所組成的拉緊裝置。拉桿 11 鉸接于動(dòng)腭下端的耳環(huán)上，其另一端用彈簧 10 支撐在機(jī)架后壁的下端。當(dāng)動(dòng)腭向前擺動(dòng)時(shí)，拉桿通過彈簧來動(dòng)腭平衡和推力板所產(chǎn)生的慣性力。 腭式破碎機(jī)有工作行程和空轉(zhuǎn)行程，所以電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷極不平衡。為了減少這種負(fù)荷的不均衡性，在偏心軸的兩端裝有飛輪 8和帶輪。帶輪同時(shí)也起飛輪作用。在空轉(zhuǎn)行程中，飛輪把能量儲(chǔ)存下來，在工作行程中再把能量釋放出來。 在機(jī)架后 壁與鍥鐵 12 之間，放一組具有一定尺寸的墊片。當(dāng)改變墊片的厚度時(shí)，可以調(diào)整排礦口的寬度。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 32 1 機(jī)架 4— 破碎板 3— 側(cè)面襯板 5— 動(dòng)顎 6— 心軸 7— 連桿 8— 帶輪 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 9— 偏心軸 10— 彈簧 11— 拉桿 12— 楔鐵 13— 后推力板 14— 襯板座 15— 前推力板 本圖僅做參考 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 第四章 主要零部件的結(jié)構(gòu)分析 連桿 連桿在工作中承受很大的拉力，故選用 ZG270500 鑄鋼材料。連桿結(jié)構(gòu)如圖 41所示。它由上、下兩部分組成，上部的軸承蓋 4 用 2 個(gè)大螺栓 3 固定在連桿下部，兩者中間鑲有耐磨軟合金的軸瓦，該軸瓦叫連桿軸承，它套在偏心軸上。大型破碎機(jī)連桿軸承用循環(huán)油潤滑，并設(shè)有水管，以便散去軸承的熱量。 當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿作上下運(yùn)動(dòng)，在改變方向時(shí)，必須克服慣性。為了減少其慣性，減少振動(dòng)，減少無用功的消耗，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能減輕連桿的重量， 所以連桿的斷面常制成“工”字、“十”形或箱型。連桿不見重量約占整機(jī)重的 8%13%。本設(shè)計(jì)中采用的連桿是兩個(gè)“工”字形。 圖 41 本圖為標(biāo)準(zhǔn)圖（非本設(shè)計(jì)圖）僅做參考 動(dòng)腭 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 動(dòng)腭是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該堅(jiān)固耐用，動(dòng)腭分箱型和非箱型。動(dòng)腭一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動(dòng)腭的重量，本設(shè)計(jì)采用非箱型。 如圖 42 所示，安裝齒板的動(dòng)腭前部為平板結(jié)構(gòu)，其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動(dòng)腭的強(qiáng)度與剛度，其橫截面呈 E型。 圖 42 本圖僅作參考 齒板的結(jié)構(gòu) 齒板，是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)率、比能耗、產(chǎn)品粒度組成和粒度以及破碎力等都會(huì)影響，特別對(duì)后三項(xiàng)影響比較明顯。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 齒板承受很大的沖擊力，因此磨損得非常厲害。為了延長它的使用壽命，可以從兩方面研究：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)形狀和集合尺寸。 現(xiàn)有的破碎機(jī)上使用的齒板，一般是采用 ZGMn13。其特點(diǎn)是：在沖擊負(fù)荷作用下，具有表面硬化性，形成又硬又耐磨的 表面，同時(shí)仍能保持其內(nèi)層金屬原由的韌性，故它是破碎機(jī)上用得最普遍的一種耐磨材料。 齒板橫斷面結(jié)構(gòu)形狀有平滑表面和齒形表面兩種，后者又分三角形和梯形表面。本設(shè)計(jì)采用三角形。如圖 43所示 圖 43 肘板 破碎機(jī)的肋板是結(jié)構(gòu)最簡單的零件，但其作用卻非常的重要。通常有三個(gè)作用；一是傳遞動(dòng)力，其傳遞的動(dòng)力有時(shí)甚至比 破碎力還大；二是起保險(xiǎn)件作用，當(dāng)破碎腔落入非破碎物料時(shí)，肋板先行斷裂破壞，從而保護(hù)機(jī)器其它零件不發(fā)生破壞；三是調(diào)南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 整排料口大小。 在機(jī)器工作時(shí)，肋板與其支承的襯板間不能得到很好的潤滑，加上粉塵落入，所以肋板與其襯墊之間實(shí)際上一種干摩擦和磨粒磨損狀態(tài)。這樣，對(duì)肋板的高負(fù)荷壓力，導(dǎo)致肋板與肋板墊很快磨損，使用壽命很低。因此肋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮該機(jī)件的重要作用也要考慮其工作環(huán)境。 按肘頭與肘墊的連接型式，可分為滾動(dòng)型與滑動(dòng)型兩種，如圖 1所示。肘板與襯墊之間傳遞很大的擠壓力，并受周期性沖擊載荷。在反復(fù)沖擊擠 壓作用下磨損教快，特別是圖 1所示的滑動(dòng)型更為嚴(yán)重。為提高傳動(dòng)效率，減少磨損，延長其使用壽命，可采用圖 1所示的滾動(dòng)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同一圓柱表面，所以當(dāng)肘板兩端的襯墊表面相互平行時(shí)，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(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，動(dòng)腭的擺動(dòng)角很小，使得肘板兩端支撐的肘墊表面的夾角很小，所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，肘板與其肘墊之間可以保持純滾動(dòng)。 (a) (b) 圖 44 肘頭與肘墊形式