【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種破碎機(jī)。它的特點(diǎn)是靠增大傳動(dòng)角改善動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性，提高破碎機(jī)性能。在國(guó)內(nèi)該機(jī)有叫負(fù)支 承、上斜式、上推式和上置式破碎機(jī)。筆者認(rèn)為叫大傳動(dòng)角（包括傾斜式）破碎機(jī)更合適。 美國(guó)鷹破碎機(jī)公司制造一種傾斜式顎式破碎機(jī)。其傳動(dòng)角大約 70 度以上。它的最大特點(diǎn)是低矮，最適于井下或移動(dòng)式破碎機(jī)上工作。北京礦冶研究總院與某廠合作生產(chǎn)了幾個(gè)規(guī)格的這種破碎機(jī)，其中最大為 900?1200 顎式破碎機(jī) 。 國(guó)內(nèi)山西某煤礦引進(jìn)德國(guó) WB8/26 顎式破碎機(jī)。該機(jī)置于皮帶機(jī)上方，借助曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)顎壓碎煤塊。實(shí)踐證明使用效果較好。 以上各項(xiàng)異型破碎機(jī)的研制 都取得了一定的效果并對(duì)國(guó)內(nèi)破碎機(jī)行業(yè)的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)和促進(jìn)作用。但是，都沒(méi)能得到大面積推廣使用。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)制造廠生產(chǎn)的和現(xiàn)場(chǎng)使用的都還是傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)。就近兩年國(guó)外機(jī)械設(shè)備展覽會(huì)上展出的顎式破碎機(jī)來(lái)看，也都是傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)，沒(méi)有異型顎式破碎機(jī)出現(xiàn)。 國(guó)內(nèi)各廠家所制造的顎式破碎機(jī)技術(shù)水平相差很懸殊，有少數(shù)廠家的產(chǎn)品基本接近世界先進(jìn)水平，而大多數(shù)廠家的產(chǎn)品與世界先進(jìn)水平相比差距較大。 綜上所述，改善國(guó)內(nèi)顎式破碎機(jī)落后的狀況，全面提高顎式破碎機(jī)技術(shù)水平，趕上世界先進(jìn)水平，創(chuàng)造世界品牌的顎式破碎機(jī)是當(dāng)務(wù) 之急。 保證顎式破碎機(jī)最佳性能的根本因素是動(dòng)顎有最佳的運(yùn)動(dòng)特性。這個(gè)特性又是借助機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所得到的。因此，顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證破碎機(jī)有最佳性能的根本方法。 上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)上建）開(kāi)發(fā)了顎式破碎機(jī) 軟件，借助其中機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)各種規(guī)格的破碎機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了最佳的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性。實(shí)踐結(jié)果表明，破碎機(jī)性能有顯著提高。該廠山寶牌顎式破碎機(jī)銷(xiāo)往歐美各大洲以及東南亞各國(guó)，產(chǎn)品基本上達(dá)到世界先進(jìn)水平。目前，計(jì)算機(jī)在國(guó)內(nèi)各 廠 家已基本普及，但顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)尚未得到廣泛應(yīng)用。我相信 ，在上建實(shí)踐結(jié)果的拉動(dòng)下，各廠家會(huì)積極采用破碎機(jī)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的好辦法。 國(guó)內(nèi)顎式破碎機(jī)的機(jī)重普遍高于國(guó)外同規(guī)格的破碎機(jī)。減輕機(jī)重也是一個(gè)重要課題 。 顎式破碎機(jī)機(jī)架占整機(jī)重量很大比例（鑄造機(jī)架占 50%、焊接機(jī)架占 30%）。國(guó)外顎式破碎機(jī)都是焊接機(jī)架，甚至動(dòng)顎也采用焊接結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)前幾年掀起一股用鑄造機(jī)架代替焊接機(jī)架的勢(shì)頭，這無(wú)疑是一種倒退行為。此外，鑄鋼是一種高能耗的工藝過(guò)程，從節(jié)約能源的角度也應(yīng)大力發(fā)展焊接機(jī)架。顎式破碎機(jī)采用焊目 錄 XI 接機(jī)架 才 是 長(zhǎng)遠(yuǎn) 發(fā)展 的正確 方向。 另外， 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也是使機(jī)重增加的重要原因。 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先應(yīng)以受力為依據(jù)，在滿足強(qiáng)度、剛度的條件下，力求減輕重量。機(jī)架前壁載荷主要是由橫向筋板所承受。一般情況下，破碎機(jī)都不需要加縱向筋板 2，如圖 1 所示。該機(jī)側(cè)壁加強(qiáng)筋布置不合理，數(shù)量又太多，致使它的機(jī)重達(dá) )（同規(guī)格破碎機(jī)機(jī)重為 ）。當(dāng)然，該機(jī)過(guò)重不完全是由這兩個(gè)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 2 所示為英國(guó)某公司生產(chǎn)的大傳動(dòng)角（負(fù)支承）顎式破碎機(jī)機(jī)架簡(jiǎn)圖。該機(jī)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(lái)構(gòu)成一個(gè) “A” 形框架。圖 3 所示為該機(jī)受力分析。 圖中軸承所受最大力 : 作用方向?yàn)? HA，正是圖 2 側(cè)壁加強(qiáng)筋 1 的方向。從而說(shuō)明圖 2 中側(cè)壁筋板布置完全符合受力的要求。 動(dòng)顎也是破碎機(jī)重量較大的零件，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜顎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)以動(dòng)顎受力為依據(jù)，在滿足強(qiáng)度、剛要求的條件下，盡量減輕重量。根據(jù)動(dòng)顎受力分析可，最大破 碎 力 作用 在 動(dòng)顎 軸 承偏 上 處， 由 此往 上 （頭 部 ）受 力 越來(lái) 越 小。 原 250?400,400? 600 顎式破碎機(jī) 是 目前尚有多家生產(chǎn)動(dòng)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(dǎo)致動(dòng)顎強(qiáng)度低而重量又很大。這兩種破碎機(jī)都是在軸承偏上處被折斷而損壞。 動(dòng)顎的加強(qiáng)筋布置方式，也應(yīng)按上述受力要求設(shè)計(jì)。已有的顎式破碎機(jī)加強(qiáng)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(qiáng)筋。即靠上部（頭部）的加強(qiáng)筋厚度應(yīng)小，越往下厚度越大。就是說(shuō)，改原來(lái)矩形加強(qiáng)筋為梯形加強(qiáng)筋，這樣會(huì)減輕動(dòng)顎重量又保證有足夠的強(qiáng)度。動(dòng)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(qiáng)機(jī)架、動(dòng)顎有限元的研究，進(jìn)行機(jī)架、動(dòng)顎有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到機(jī)架、動(dòng)顎重量輕又有高度的可靠性。其它，還有破碎腔、破碎機(jī)動(dòng)力平衡等等都可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？傊?，應(yīng)采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法代替原有的常規(guī)設(shè)計(jì)方法。 再者，由于焊接、鑄造、熱處理工藝等因素也都會(huì)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)生影響。所以 ，我們應(yīng)提高設(shè)計(jì)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(xiǎn)，逐步使國(guó)產(chǎn)顎式破碎機(jī)達(dá)到世界一流水平。 目 錄 XII 圖 1 某破碎機(jī)焊接機(jī)架 圖 2 大傳動(dòng)破碎機(jī)機(jī)架 圖 3 大傳動(dòng)破碎機(jī)示力圖 國(guó)內(nèi)外復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的進(jìn)展 19 世紀(jì) 40 年代 ,北美的采金熱潮對(duì)顎式破碎機(jī)發(fā)展有重大的促進(jìn)作用。 19 世紀(jì)中葉 ,多種類(lèi)型的顎式破碎機(jī)被研制出來(lái) ,并獲得了廣泛的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)末 ,全世界已有 70 多種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機(jī)取得了專(zhuān)利權(quán)。 1858 年 ,埃里 .布雷克 () 取得了制造雙肘板顎式破碎機(jī)的專(zhuān)利權(quán)?，F(xiàn)在最常用的顎式破碎機(jī)是布雷克的顎式破碎機(jī)和更近代制造的單肘板顎式破碎機(jī)。顎式破碎機(jī)最大的弱點(diǎn)之 一是它們?cè)谝粋€(gè)工作循環(huán)內(nèi)只有一半時(shí)間進(jìn)行工作。 20 世紀(jì) 80 年代中期 ,國(guó)外一些廠家已能生產(chǎn)各種大型顎式破碎機(jī)，例如美國(guó)Fuller Traylor 公司生產(chǎn)的重型顎式破碎機(jī)，規(guī)格為 1676mm?2134mm，生產(chǎn)能力達(dá)1200t/h；德國(guó) PWH 公司生產(chǎn)的最大雙肘板顎式破碎機(jī)的給料口為 2600mm?1800mm，生產(chǎn)能力達(dá) 2020t/h；英國(guó) Babbitless 公司生產(chǎn)的 BCS 系列顎式破碎機(jī)，其生產(chǎn)能力可達(dá) 6000t/h。 目 錄 XIII 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，我國(guó)顎式破碎機(jī)的研制工作與改進(jìn)工作取得了一定的成果。北京礦冶研究總院的破碎機(jī)專(zhuān)家王宏勛教授和他的學(xué)生丁培洪碩士引用了“動(dòng)態(tài)嚙角”的概念，開(kāi)發(fā)出 GXPE 系列深腔顎式破碎機(jī)，當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)引起了一定程度的轟動(dòng)。 該機(jī)與同種規(guī)格的破碎機(jī)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(jī)采用負(fù)支撐零懸掛，具有雙曲面腔型。 第二代 GXPE250?400 破 碎機(jī)在第一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改進(jìn)，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(qiáng)度小于 300MPa。 PEY4060 液壓保險(xiǎn)顎式破碎機(jī)，以液壓缸為過(guò)載保護(hù)裝置，正支撐、正懸掛、深破碎腔。該機(jī)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 。 多靈 — 沃森機(jī)械有限公司的戌吉 華高級(jí)工程師集多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)最大的 1200?1500 復(fù)擺顎式破碎機(jī)。 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 14 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 基本結(jié)構(gòu)： 鄂式破碎機(jī)的主體機(jī)構(gòu)由機(jī)架、偏心軸、動(dòng)鄂板、定鄂板、肘板共五個(gè)機(jī)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(dòng)螺釘、鎖緊裝置。 圖 4 復(fù)擺顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 工作原理 帶輪與偏心軸固聯(lián)成一整體，他是運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力輸 入構(gòu)件，即原動(dòng)件，其余構(gòu)件都是從動(dòng)件。當(dāng)帶輪和偏心軸 2 繞軸線 A 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使輸出構(gòu)件動(dòng)鄂 3 做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而將礦石壓碎。 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 15 顎式破碎機(jī)的工作原理如圖 7 所示，其由動(dòng)顎板、定顎板、偏心軸及推力板組成。動(dòng)顎板上部與偏心軸相連，下部由推力板支撐。偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板不僅對(duì)定顎板作往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)還沿定顎板有很大幅度的上下運(yùn)動(dòng)。動(dòng)顎板上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 軌跡如圖所示。動(dòng)顎板上部的運(yùn)動(dòng)軌跡接近圓形，越向下水平運(yùn)動(dòng)幅度越小，運(yùn)動(dòng)軌跡也越呈橢圓形。 推力板動(dòng)鄂板偏心軸定鄂板 圖 5 復(fù)擺鄂式破碎 機(jī)結(jié)構(gòu)圖 圖 6 復(fù)擺顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 16 圖 7 復(fù)擺鄂式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖 主要參數(shù) 破碎機(jī)的進(jìn)料最大粒度為 200mm（球狀） 要求的破碎后的礦石粒度 20mm 產(chǎn)量為 5t/h 動(dòng)鄂每分鐘擺動(dòng)次數(shù)為 60 鉗角 ? 破碎機(jī)的活動(dòng)鄂板與固定鄂板間的夾角 α 成為鉗角。 鉗角大小直接影響生產(chǎn)率和破碎腔高度。鉗角小能提高生產(chǎn)率，但在一定的破碎比條件下，又增加了破碎腔高度；鉗角大會(huì)使破碎 腔高度降低，但生產(chǎn)率也下降了。另外，鉗角最大也不能超出咬住物料的允許值，故一般鉗角取值為： ?? 1max tan2 ?? 式中： ? —— 齒板與物料間的摩擦系數(shù) 實(shí)際生產(chǎn)中為安全起見(jiàn)，復(fù)擺顎式破碎機(jī)的鉗角通常取理論值的 65%，即： ???? 22~ m a x?? 在本設(shè)計(jì)中我選擇鉗角為 ?22 。 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 17 動(dòng)顎水平行程 YS 動(dòng)顎水平行程對(duì)破碎機(jī)生產(chǎn)率影響較 大，排料口水平行程小會(huì)降低生產(chǎn)率；但也不能太大，否則在排料口的物料由于過(guò)多而使破碎力急劇增加，致使機(jī)件過(guò)載損壞，并且沒(méi)得到完全的破碎，破碎不充分達(dá)不到要求。因此，動(dòng)顎在排料口處的水平行程為： ? ? m ~ SS Y ? 式中： minS —— 最小排料口尺寸 mmS Y ??? 傳動(dòng)角 ? 傳動(dòng)角大小影響著機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，在推力板長(zhǎng)度一定的情況下，加大傳動(dòng)角會(huì)提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效 率，但必須要求偏心距增大才能保證行程的要求，這就導(dǎo)致動(dòng)顎襯板上部水平行程的偏大，物料的過(guò)粉碎引起排料口的堵塞，使功耗增加。同時(shí)，也將使定顎襯板下部加速磨損。故傳動(dòng)角取： ??? 55~45? 在此設(shè)計(jì)中我選擇 ??50? 。 偏心距 E 偏心距對(duì)破碎機(jī)生產(chǎn)率和傳動(dòng)功率都有影響。在其它條件相同的情況下，增大偏心距可使動(dòng)顎行程增加而提高生產(chǎn)率，但也因此增加功率消耗。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，偏心距是由動(dòng)顎行程通過(guò)畫(huà)機(jī)構(gòu)圖來(lái)初步確定的。在這個(gè)破碎機(jī)的設(shè)計(jì)中我 根據(jù)機(jī)構(gòu)圖選擇了 mm20 。 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的選擇要根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，首先要滿足的就是所需功率要求。根據(jù)設(shè)計(jì)目的，復(fù)擺鄂式破碎機(jī)是為了破碎中等硬度的各類(lèi)礦石或巖石。進(jìn)料塊的最大尺寸 750mm，要壓碎這種礦石或巖石，用壓力測(cè)試機(jī)可以測(cè)試出來(lái)用 力可以壓碎 750mm的礦石或巖石。 根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)量的目的 150～ 300 噸 /時(shí)，而礦石假比重為 1600kg/m3，所以動(dòng)鄂的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為 223 轉(zhuǎn) /分。 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 18 電動(dòng)機(jī)的容量 復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的需要的功率 N 與很多因素有關(guān)，例如：規(guī)格（ LB? ）、偏心軸轉(zhuǎn)速 n 、嚙角 a 、動(dòng)鄂下端水平行程 s 、偏心距 r 、以及破碎機(jī)的物理機(jī)械性能、粒度特征、破碎齒板表面形狀和齒形參數(shù)等，都會(huì)影響功率消耗。迄今，一些功率計(jì)算公式大多屬于經(jīng)驗(yàn)公式的范疇。 我們用應(yīng)用最廣泛的維雅德 ? ?Vianl 公式： m LDN a ? 式中： aN 為鄂式破碎機(jī)主電機(jī)功率（安裝功率） kW? ； L 為破碎機(jī)進(jìn)料口長(zhǎng)度cm? ；為最大給料粒度 cm? 。 所以， kWN a 0 2751 2 00 1 1 ???? 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) JR 中型繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)主要 用于驅(qū)動(dòng)各種不同的機(jī)械，如卷?yè)P(yáng)機(jī)、壓縮機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械和其它設(shè)備，并可供煤礦、機(jī)械、工業(yè)、發(fā)電機(jī)及工礦企業(yè)原動(dòng)機(jī)之用。所以非常適合作為破碎機(jī)的原動(dòng)力。 在滿足額定功率的情況下還要考慮其它的方面，如果選擇 8126??JR 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)的話，它的額定電壓只是 V380 ，不用升壓，只用接三相電即可，并且轉(zhuǎn)速也符合標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格也便宜，其它的方面也都比較合適所以選用 8126??JR 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。 表 1 電動(dòng) 機(jī)的參數(shù) 型號(hào) 額定功率（ kw） 額定電壓（ v） 額定電流（ A） 額定轉(zhuǎn)速（ r/min） 轉(zhuǎn)子 最大轉(zhuǎn)矩 價(jià)格 重量 電 壓（ V） 電 流（ A） 額定轉(zhuǎn)矩 JR1256 10 3000 28 975 164 437 7400 1450 JR1154 10 3000 27 1465 205 314 6200 1180 JR1268 10 380 21 730 244 292 5100 1550 JR1278 10 3000 730 250 287 7800 1620 2 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 19 V 帶的傳動(dòng) 1 、 有 以 上 已 知條 件 可 知 ： kwP 110? ，轉(zhuǎn)速 min/7301 rn ? ，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速min/2252 rn ? ，每天的工