【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)現(xiàn)并修復被磨損的零部件，這是提高機器作業(yè)的重要措施。 復擺 顎 式破碎機的現(xiàn)狀 顎式破碎機是由美國人布雷克發(fā)明的。自第一臺顎式破碎機問世以來，至今已有 140 余年的歷史。在此過程中，其結(jié)構(gòu)得到不斷地完善。由于顎式破碎機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、使用維修方便等優(yōu)點，所以在冶金、礦山、建材、化工、煤炭等行業(yè)使用非常廣泛。為了改善顎式破碎機性能和提高工作效率，國內(nèi)外曾研 制過各種異型顎式破碎機。早年，德國和前蘇聯(lián)都曾研制過液壓驅(qū)動的顎式破碎機。其特點是提高動顎擺動次數(shù)借以增加產(chǎn)量，同時能實現(xiàn)液壓調(diào)整排料口、液壓過載保護以及能負荷啟動。原西德制造過沖擊式顎式破碎機，而原蘇聯(lián)也制造了振動顎式破碎機（也叫慣性顎式破碎機）。它們都靠動顎振動沖擊破碎物料，借以提高破碎機性能。前者國內(nèi)曾經(jīng)試制過，由于某些原因沒能繼續(xù)研制。原東德曾制造過一種簡擺雙腔顎式破碎機，美國生產(chǎn)過復擺雙腔顎式破碎機。國內(nèi)北京某設(shè)計院以及湖南某大學都曾與工廠合作研制了雙腔顎式破碎機。其特點是使間歇工作變成連續(xù)工作， 借以提高破碎機工作效率。 安徽某設(shè)計院曾發(fā)明一種雙腔雙動顎復擺顎式破碎機。它除了提高工作效率，同時又能降低破碎機負荷，使機重減輕很 多。 原蘇聯(lián)早年曾制造一種雙動顎顎式破碎機。國內(nèi)遼寧某學院與礦山合作開發(fā)了雙動顎顎式破碎機。這種破碎機就是將原來兩個破碎機去掉前墻對置后而成。為了兩動顎同步運轉(zhuǎn)，在偏心軸一端增設(shè)一對開式齒輪。由于它的結(jié)構(gòu)太復雜，近年又研制一種單軸倒懸掛的雙動顎破碎機。國內(nèi)上海某學院曾研制過此種xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 顎式破碎機。這兩種破碎機的特點，其動顎同步運轉(zhuǎn)，使破碎機強制排料。這樣，靠提高轉(zhuǎn)數(shù) 增 加破碎機產(chǎn)量同時由于物 料與動顎沒有相對運動，減少襯板磨損延長使用壽命。近來又研制了單動顎倒懸掛顎式破碎機。 早年，美國、英國、德國相繼生產(chǎn)了 Kunkan 簡擺顎式破碎機。該機特點是，動顎懸掛高度很高并且前傾。連桿下行為工作行程、主軸承為半圓滑動顎軸承。山東招遠黃金機械廠曾引進了這種破碎機，并在此基礎(chǔ)上研制了 34 顎式破碎機。 國外制造過一種肘板向上放置的顎式破碎機。國內(nèi)有幾家設(shè)計院和制造廠生產(chǎn)了這種破碎機。它的特點是靠增大傳動角改善動顎運動特性，提高破碎機性能。在國內(nèi)該機有叫負支承、上斜式、上推式和上置式破碎機。筆者認為叫 大傳動角（包括傾斜式）破碎機更合適。 美國鷹破碎機公司制造一種傾斜式顎式破碎機。其傳動角大約 70 度以上。它的最大特點是低矮，最適于井下或移動式破碎機上工作。北京礦冶研究總院與某廠合作生產(chǎn)了幾個規(guī)格的這種破碎機，其中最大為 900?1200 顎式破碎機 。 國內(nèi)山西某煤礦引進德國 WB8/26 顎式破碎機。該機置于皮帶機上方，借助曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動動顎壓碎煤塊。實踐證明使用效果較好。 以上各項異型破碎機的研制都取得了一定的效果并對國內(nèi)破碎機行業(yè)的發(fā)展起到了一定的 推動和促進作用。但是，都沒能得到大面積推廣使用。國內(nèi)絕大多數(shù)制造廠生產(chǎn)的和現(xiàn)場使用的都還是傳統(tǒng)復擺顎式破碎機。就近兩年國外機械設(shè)備展覽會上展出的顎式破碎機來看，也都是傳統(tǒng)顎式破碎機，沒有異型顎式破碎機出現(xiàn)。 國內(nèi)各廠家所制造的顎式破碎機技術(shù)水平相差懸殊，有少數(shù)廠家的產(chǎn)品基本接近世界先進水平，而大多數(shù)廠家的產(chǎn)品與世界先進水平相比差距較大。 綜上所述，改善國內(nèi)顎式破碎機落后的狀況，全面提高顎式破碎機技術(shù)水平，趕上世界先進水平，創(chuàng)造世界品牌的顎式破碎機是當務(wù)之急。 保證顎式破碎機最佳性能的根本因素是動顎有最佳的運 動特性。這個特性又是借助機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計所得到的。因此，顎式破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是保證破碎機有最佳性能的根本方法。 xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 上海建設(shè)路橋機械設(shè)備有限公司（簡稱上建）開發(fā)了顎式破碎機軟件，借助其中機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模塊對各種規(guī)格的破碎機進行優(yōu)化設(shè)計，得到了最佳的動顎運動特性。實踐結(jié)果表明，破碎機性能有顯著提高。該廠山寶牌顎式破碎機銷往歐美各大洲以及東南亞各國，產(chǎn)品基本上達到世界先進水平。目前，計算機在國內(nèi)各 廠 家已基本普及，但顎式破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計尚未得到廣泛應(yīng)用。 國內(nèi)顎式破碎機的機重普遍高于國外同規(guī)格的破碎機。減輕機重也是一個 重要課題 。 顎式破碎機機架占整機重量很大比例（鑄造機架占 50%、焊接機架占 30%）。國外顎式破碎機都是焊接機架，甚至動顎也采用焊接結(jié)構(gòu)。國內(nèi)前幾年掀起一股用鑄造機架代替焊接機架的勢頭，這無疑是一種倒退行為。此外，鑄鋼是一種高能耗的工藝過程，從節(jié)約能源的角度也應(yīng)大力發(fā)展焊接機架。顎式破碎機采用焊接機架 才 是 長遠 發(fā)展 的正確 方向。另外， 機架結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也是使機重增加的重要原因。機架結(jié)構(gòu)設(shè)計首先應(yīng)以受力為依據(jù)，在滿足強度、剛度的條件下，力求減輕重量。機架前壁載荷主要是由橫向筋板所承受。一般情況下，破碎機都不需要加 縱向筋板 2，如圖 11 所示。該機側(cè)壁加強筋布置不合理，數(shù)量又太多，致使它的機重達 )（同規(guī)格破碎機機重為 ）。當然，該機過重不完全是由這兩個因素所造成。側(cè)壁筋板位置和方向也應(yīng)根據(jù)受力情況而定。圖 12 所示為英國某公司生產(chǎn)的大傳動角（負支承）顎式破碎機機架簡圖。該機架側(cè)壁布置有 3 三根筋板，筋板 1 設(shè)置在主軸承側(cè)面，筋板 3設(shè)置在主軸承后下方，這兩塊筋之間用筋板 2 連接起來構(gòu)成一個 “A” 形框架。圖 13 所示為該機受力分析。 圖中軸承所受最大力 : 作用方向為 HA，正是圖 12 側(cè)壁 加強筋 1 的方向。從而說明圖 12 中側(cè)壁筋板布置完全符合受力的要求。 動顎也是破碎機重量較大的零件，而且結(jié)構(gòu)復雜 ， 顎結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)以動顎受力為依據(jù)，在滿足強度、剛要求的條件下，盡量減輕重量。根據(jù)動顎受力分析可 得 ，最大破碎力作用在動顎軸承偏上處，由此往上（頭部）受力越來越小。原 250?400,400?600 顎式破碎機 是 目前尚有多家生產(chǎn)動顎結(jié)構(gòu)剛好與其受力要求 相 反，即軸承附近處截面小，越向頭部截面越大，而且 相 差太懸殊。 結(jié)果導致動顎強度低而重量又很大。這兩種破碎機都是xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 在軸承偏上處被折斷而損壞。 動顎的加強筋布置方式，也應(yīng)按上述受力要求設(shè)計。已有的顎式破碎機加強筋橫向厚度從上到下厚度一樣。為符合受力條件，又滿足重量輕的要求，可采用變厚度加強筋。即靠上部（頭部）的加強筋厚度應(yīng)小，越往下厚度越大。就是說，改原來矩形加強筋為梯形加強筋，這樣會減輕動顎重量又保證有足夠的強度。動顎兩軸承之間部位的壁厚可適度減薄，借以減輕重量。 此外，應(yīng)加強機架、動顎有限元的研究，進行機架、動顎有限元優(yōu)化設(shè)計，達到機架、動顎重量輕又有高度的可靠性。 其它，還有破碎腔、破碎機動力平衡等等都可以借助計算機進行優(yōu)化設(shè)計。總之，應(yīng)采用現(xiàn)代的設(shè)計方法代替原有的常規(guī)設(shè)計方法。 再者，由于焊接、鑄造、熱處理工藝等因素也都會對破碎機產(chǎn)生影響。所以 ， 我們應(yīng)提高設(shè)計制造工藝等綜合水平以及采用液壓調(diào)整排料口和液壓保險，逐步使國產(chǎn)顎式破碎機達到世界一流水平。 圖 11 某破碎機焊接機架 圖 12 大傳動破碎機機架 xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 13 大傳動破碎機示力圖 圖中軸承所受最大力 : 作用方 向為 HA，正是圖 2 側(cè)壁加強筋 1 的方向。從而說明圖 2 中側(cè)壁筋板布置完全符合受力的要求。 動顎也是破碎機重量較大的零件，而且結(jié)構(gòu)復雜顎結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)以動顎受力為依據(jù)，在滿足強度、剛要求的條件下，盡量減輕重量。根據(jù)動顎受力分析可，最大破碎力作用在動顎軸承偏上處，由此往上（頭部）受力越來越小。原 250?400,400?600 顎式破碎機者目前尚有多家生產(chǎn)動顎結(jié)構(gòu)剛好與其受力要求反，即軸承附近處截面小，越向頭部截面越大，而 且差太懸殊。結(jié)果導致動顎強度低而重量又很大。這兩種破碎機都是在軸承偏上處被折斷而損壞。 動顎的加強筋布置方式，也應(yīng)按上述受力要求設(shè)計。已有的顎式破碎機加強筋橫向厚度從上到下厚度一樣。為符合受力條件，又滿足重量輕的要求，可采用變厚度加強筋。即靠上部（頭部）的加強筋厚度應(yīng)小，越往下厚度越大。就是說，改原來矩形加強筋為梯形加強筋，這樣會減輕動顎重量又保證有足夠的強度。動顎兩軸承之間部位的壁厚可適度減薄，借以減輕重量。 此外，應(yīng)加強機架、動顎有限元的研究，進行機架、動顎有限元優(yōu)化設(shè)計，達到機架、動顎重量輕又有 高度的可靠性。其它，還有破碎腔、破碎機動力平衡等等都可以借助計算機進行優(yōu)化設(shè)計。總之，應(yīng)采用現(xiàn)代的設(shè)計方法代替原有的常規(guī)設(shè)計方法。 再者，由于焊接、鑄造、熱處理工藝等因素也都會對破碎機產(chǎn)生影響。所以 ， 我們應(yīng)提高設(shè)計制造工藝等綜合水平以及采用液壓調(diào)整排料口和液xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 壓保險，逐步使國產(chǎn)顎式破碎機達到世界一流水平。 復擺顎式破碎機的 發(fā)展 19 世紀 40 年代 ,北美的采金熱潮對顎式破碎機發(fā)展有重大的促進作用。 19 世紀中葉 ,多種類型的顎式破碎機被研制出來 ,并獲得了廣泛的應(yīng)用。上個世紀末 ,全世界已有 70 多種不同結(jié) 構(gòu)的顎式破碎機取得了專利權(quán)。 1858 年 ,埃里 .布雷克 () 取得了制造雙肘板顎式破碎機的專利權(quán)。現(xiàn)在最常用的顎式破碎機是布雷克的顎式破碎機和更近代制造的單肘板顎式破碎機。顎式破碎機最大的弱點之一是它們在一個工作循環(huán)內(nèi)只有一半時間進行工作。 20 世紀 80 年代中期 ,國外一些廠家已能生產(chǎn)各種大型顎式破碎機，例如美國 Fuller Traylor 公 司 生 產(chǎn) 的 重 型 顎 式 破 碎 機 ， 規(guī) 格 為1676mm?2134mm，生產(chǎn)能力達 1200t/h；德國 PWH 公司生產(chǎn)的最大雙肘板顎式破碎機的給料口為 2600mm ? 1800mm，生產(chǎn)能力達 2020t/h；英國Babbitless 公司生產(chǎn)的 BCS 系列顎式破碎機，其生產(chǎn)能力可達 6000t/h。 20 世紀 80 年代以來，我國顎式破碎機的研制工作與改進工作取得了一定的成果。北京礦冶研究總院的破碎機專家王宏勛教授和他的學生丁培洪碩士引用了“動態(tài)嚙角”的概念，開發(fā)出 GXPE 系列深腔顎式破碎機，當時在國內(nèi)引起了一定程度的轟動。 該機與同種規(guī)格的破碎機相比，在相同 工況條件下，處理能力可提高%30~%20 ，齒板壽命可提高 2~1 倍。該機采用負支撐零懸掛，具有雙曲面腔型。 第二代 GXPE250?400 破碎機在第一代的基礎(chǔ)上進行了全面改進，增大了破碎比，降低了產(chǎn)品粒度 :最大給料粒度為 220mm，生產(chǎn)能力為 ht/16~5 ，排料口調(diào)整范圍為 mm40~10 ，給料抗壓強度小于 300MPa。 PEY4060 液壓保險顎式破碎機，以液壓缸為過載保護裝置，正支撐、正懸掛、深破碎腔。該機最大給料粒度為 340mm，排料口調(diào)整范圍為mm100~30 ，生產(chǎn)能力為 ht/40~10 。 xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 2 章 總體設(shè)計過程 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 基本結(jié)構(gòu) 顎式破碎機的主體機構(gòu)由機架、偏心軸、動顎板、定顎板、肘板共五個機構(gòu)組成。另有其他輔助零件，如固定齒板、襯板、擋罩、墊片、滑塊、推力板、止動螺釘、鎖緊裝置。 圖 21 復擺顎式破碎機結(jié)構(gòu)示意圖 工 作原理 帶輪與偏心軸固聯(lián)成一整體，它是運動和動力輸入構(gòu)件，即原動件，其余構(gòu)件都是從動件。當帶輪和偏心軸 2 繞軸線 A 轉(zhuǎn)動時，驅(qū)使輸出構(gòu)件動顎 3 做平面復雜運動，從而將礦石壓碎。 xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 顎式破碎機的工作原理如圖 22 所示，其由動顎板、定顎板、偏心軸及推力板組成。動顎板上部與偏心軸相連，下部由推力板支撐。偏心軸轉(zhuǎn)動時，動顎板不僅對定顎板作往復擺動，同時還沿定顎板有很大幅度的上下運動。動顎板上各點的運動 軌跡如圖 24 所示。動顎板上部的運動軌跡接近圓形，越向下水平運動幅度越小，運動軌跡也越呈橢圓形。 推力板動鄂板偏心軸定鄂板 圖 22 復擺顎式破碎機結(jié)構(gòu)圖 圖 23 復擺顎式破碎機機構(gòu)運動簡圖 xxx 理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 24 復擺顎式破碎機運動軌跡示意圖 主要參數(shù) 表 顎式破碎機的基本參數(shù) 型 號 主要參數(shù) 給礦口規(guī)格(mm） 寬度 X 長度 最大給礦粒度（ mm） 排礦口調(diào)整范圍 處理能力 （ t/h） 電機功率（ kw） 重 量 （ t） PEF150 250 150 250 125 10～ 40 1～ 4 PEF250 400 250 400 210 20～ 80 5～ 20 15 PEF400 600 400 600 350 40～ 160 17～ 115 30 PEF600 900 600 900 480 75～ 200 56～ 192 75 PEF900 1200 900 1200 650 150～180 140～ 200 110 PEF120