【文章內(nèi)容簡介】 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(fù)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(fù)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(xué)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(fù)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(fù)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(xué)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(fù)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(xué)院曾研制過此種顎式破碎機。 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(yuǎn)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(fù)支承、上斜式、上推式和上置式破碎機。筆者認(rèn)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 900x 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，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 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(fù)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)水平相差很懸殊，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(dāng)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。 我們與上海建設(shè)路橋機械設(shè)備有限公司（簡稱上建）合作開發(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(dá)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。我們相信，在上述實踐結(jié)果的 拉動下，各廠家會積極采用破碎機機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的好辦法。 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是發(fā)展方向。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)壁加強洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 筋布置不合理，數(shù)量又太多，致使它的機重達(dá) )（同規(guī)格破碎機機重為）。當(dāng)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(fù)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 11 某破碎機焊接機架 圖 12 大傳動破碎機機架 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(fù)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 ）受力越來越洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 小。原 250x 400， 400x 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，而且相差太懸殊。結(jié)果導(dǎo)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(dá)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?？傊?，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(dá)到世界一流水平。 國內(nèi)外復(fù)擺顎式破碎機的進展 19 世紀(jì) 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(jì)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(jì)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 午，埃里，布雷克 ()取得了制造雙肘板顎式破碎機的專利權(quán)?，F(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(jì) 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 1676mmx 2134mm,生產(chǎn)能力達(dá) 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(dá) 2021t/h。英國 Babbitless 公司生產(chǎn)的 BCS 系列洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 顎式破碎機，其生產(chǎn)能力可達(dá) 6000t/h。 20 世紀(jì) 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(xué)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(dāng)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 20%～ 30%，齒板壽命可提高 l~2 倍。該機采用負(fù)支撐零懸掛，具有雙曲面腔型。 第二代 GXPE250x 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 5— 16t／ ^，排料口調(diào)整范圍為 10~40mm，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 30～ 100 mm，生產(chǎn)能力為 10～ 40t/h。 多靈 — 沃森機械有限公司的 戌 吉華高級工程師集多年實踐經(jīng)驗，設(shè)計了目前國內(nèi)最大的 1200x 1500 復(fù)擺顎式破碎機。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 2 章 工作原理及構(gòu)造 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。如圖 21 所示，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(fù)雜運動，從而將礦石壓碎。 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(fù)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 23 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。 圖 21 復(fù)擺顎式破碎機機構(gòu)運動簡圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 推力板動鄂板偏心軸定鄂板 圖 22 復(fù)擺顎式破碎機結(jié)構(gòu)圖 圖 23 復(fù)擺顎式破碎機運動軌跡示意圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 顎式破碎機的結(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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 3 章 主要零部件的分析 動顎 動顎的結(jié)構(gòu) 動顎是支承齒板且直接參與破碎礦石的部件 ， 承受很大的沖擊載荷，因此要求他有足夠的強度和鋼度， 其結(jié)構(gòu) 應(yīng)該堅固耐用 ， 它又是破碎機中除機架外，最重要的零件，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，動顎的運動特性又是決定破碎機性能好壞的關(guān)鍵，所以動顎結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的。 動顎分箱型和非箱型。動顎一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動顎的重量， 本設(shè)計采用非箱型。 圖 31 動顎結(jié)構(gòu)剖視圖 動顎的工作過程 復(fù)擺顎式破碎機的結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖 21 可知 ,本機是以平面四桿機構(gòu)為工作機構(gòu) ,而以連桿為運動工作件的機械。圖 22 是動顎板上各點的運動軌跡 (連桿曲線 )。由圖 21 可知 ， A 點作圓周運動 ， B 點受推動板的約束為繞為 O2洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 點擺動的圓弧線 ,其余各點的軌跡為扁圓形 ,從上到下的扁圓形愈來愈扁平。上面的水平位移量約為 下部的 115 倍 ,垂直位移稍小于下部就整個顎板而言 ,垂直位移量約為水平位移 量的 2~3 倍 ,工作時 ,曲柄處于區(qū)是完全工作行程；處于區(qū)，上部靠前下部靠后 ,在區(qū)是空回行程 ；在區(qū)是上部靠后下部靠前。 動顎具有的這些運動特性決定了它的性能 ： (1)動顎的平面復(fù)雜運動 ，時而靠近固定的定顎板，時而離開，形成一個空間變 化的破碎室 (2)這種運動使料塊受到向下推動的力 ，圖 32 是料塊在顎板之間的受力情況。料塊在破碎室得到破碎 ，破碎后的料塊由排料口排除。 圖 32 物料在顎板之間的受力分析 齒板 齒板 是破碎機中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)品粒度組成和粒度以及破碎力等都會影響 ，特別對后三項影響比較明 顯。 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)有的破碎機上使用的齒板 ，一般是采用 ZGMn13。其特點是 ，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，同洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 時仍能保持其內(nèi)層金屬 原由的韌性 故 它是破碎機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)計采用三角形。如圖 33 所示 圖 33 齒板 a）三角形 b）梯形 肘板 破碎機的肋板是結(jié)構(gòu)最簡單的零件 ，但其作用卻非常的重要。通常有三個作用： 一是傳遞動力 ，其傳遞的動力有時甚至比破碎力還大；二是起保險件作用，當(dāng)破碎腔 落入非破碎物料時 肋板先行斷裂破壞，從而保護機器其它零件不