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中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第94頁
1概述
1.1破碎
把大塊物料變小的過程稱為破碎。一般是施加外力,克服物料間的內(nèi)聚力,而使物料破碎。
破碎在選礦、化工、建筑材料等工業(yè)部門占有重要地位。目前在選礦廠中破碎磨礦的生產(chǎn)費(fèi)用占全部選礦費(fèi)用的40﹪以上。而破碎磨礦的投資占選礦廠總投資的60﹪左右。因此提高破碎生產(chǎn)率、降低破碎功率消耗有著重大的意義。
根據(jù)破碎原料及產(chǎn)物粒度的不同,可大致將破碎作業(yè)分為五個(gè)階段,即:
1) 粗碎;2)中碎;3)細(xì)碎;4)粗磨;5)細(xì)磨
每經(jīng)過一次破碎,物料都有一定程度的縮小。破碎前物料最大塊直與破碎后物料最大塊直徑之比,稱為破碎比。即
式中: ——破碎原料中最大塊直徑 mm。
——破碎產(chǎn)物中最大塊直徑 mm。
通常所說的破碎比是指平均破碎比,既破碎前后物料顆粒的平均比值及粒度變化程度,并能近似的反映出物料的作業(yè)情況。為簡易的表示和比較各種粉碎機(jī)械這一主要特征,也可用破碎機(jī)的最大進(jìn)料口寬度與最大出料口寬度的比值作為該破碎機(jī)的破碎比,并稱其為公稱破碎比。破碎機(jī)的破碎比一般在3~30之間,一般都比公稱破碎比低。
破碎比和單位電耗是破碎機(jī)械工作中的基本技術(shù)指標(biāo)。單位電耗用以判別破碎機(jī)械的動(dòng)力消耗是否經(jīng)濟(jì),破碎比用以破碎過程的特征和質(zhì)量。因此選用破碎機(jī),并鑒定破碎機(jī)的使用工作效率應(yīng)同時(shí)考慮其破碎比和單位電耗。
1.2破碎的目的
(1)制備工業(yè)用碎石
大塊石料經(jīng)破碎篩分后,可得到各種不同要求粒度的碎石。這種碎石
可制備成混凝土。它們在建筑、水電等行業(yè)中廣泛應(yīng)用,鐵路路基建造中也需要大量的碎石。
(2)使礦石中的有用礦物分離
礦石中有單金屬礦和多金屬礦,而且原礦多為品味較低的礦石。將原礦破碎后,可以使有用金屬與礦石中的脈石和有害雜質(zhì)分離,作為選礦的原料,除去雜質(zhì)而得到高品位的精礦。
(3)為磨礦提供原料
磨礦工藝所需粒度不大于1~5mm的原料,是由破碎產(chǎn)品提供的。例如在煉焦廠、燒結(jié)廠、制團(tuán)廠、粉末冶金、水泥等部門中,都是由破碎工藝提供原料,通過磨碎使產(chǎn)品達(dá)到要求的粒度和粉末狀態(tài)。
1.3破碎的方法
粉碎機(jī)械雖然類型繁多,但按施力方法不同,對物料粉碎有擠壓、彎曲、沖擊、剪切和研磨等方法。而在破碎機(jī)械中,施力情況很復(fù)雜,往往是幾種施力同時(shí)存在,當(dāng)然在某一種破碎機(jī)械中也只有一種或兩種主要施力。
由于物料形狀是不規(guī)則的,而且物料的物性不同,所以采用的破碎方法也不同,利用機(jī)械力破碎物料按施加外力不同有如下幾種方法。
1. 壓碎 將物料置于兩塊工作面之間,施加壓力后物料因壓應(yīng)力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度而破碎。這種方法一般應(yīng)用于破碎大塊物料,如圖1—2(a)(c )
F F F
F F F
(a) (b) (c)
F F F F
F
(d) (e) (f) (g)
圖 1 物料的粉碎方法
2.劈碎 將物料置于一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作平面之間,當(dāng)帶尖棱的工作面對物料擠壓時(shí),物料將沿壓力作用線的方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉應(yīng)力達(dá)到或超過物料拉伸強(qiáng)度極限。物料的拉伸強(qiáng)度極限比抗壓強(qiáng)度極限小的多,其工作原理見圖 1—1 (b)。
3. 折碎 物料受彎曲應(yīng)力作用而破碎。被破碎物料承受集中載荷作用的二支點(diǎn)簡支梁或多支點(diǎn)梁,當(dāng)物料的彎曲應(yīng)力達(dá)到物料的彎曲強(qiáng)度時(shí),即被折斷而破碎,其工作原理見圖 1—1 (d) (e)。
4. 沖擊破碎 物料受沖擊力作用而破碎。見圖1—1(F)它的破碎力是在瞬間作用的,具有破碎效率高、破碎比大、能量消耗小。
5.磨碎 物料與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間受一定的壓力和剪力作用后,其剪切力達(dá)到物料的剪切強(qiáng)度極限,物料便破碎,或物料彼此之間的剪切、磨削作用而使物料破碎,見圖1—1(g)。
目前通用破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證滿足上述的破碎方式。每一種破碎機(jī)都應(yīng)具有上述的一種或多種破碎方式。隨著現(xiàn)代化工藝的發(fā)展和技術(shù)要求的提高,破碎物料有可能需要多種破碎方式的結(jié)合。
1.4 破碎機(jī)的選型
目前選礦工業(yè)上應(yīng)用的破碎方法主要是利用機(jī)械力的作用。在現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展中,破碎機(jī)械也在不斷的發(fā)展和改進(jìn)。這些改進(jìn)主要包括下列方面:減少機(jī)器零件本身的重量、制造成本和外型尺寸;減少功耗、提高單位生產(chǎn)率;改善產(chǎn)物的粒度組成;減少機(jī)器的磨損及檢修費(fèi)用等。同時(shí)也考慮到如何適應(yīng)被破碎物料的不同硬度及其塊度等。
現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中的破碎設(shè)備種類繁多,按照使用的粒度范圍可將破碎機(jī)械分為兩類:破碎機(jī)和磨碎機(jī)。破碎機(jī)一般處理較粗的物料,所得的產(chǎn)品是粗粒(一般在3毫米以上),其結(jié)構(gòu)上的特征是破碎部件之間有一定的間隙,不互相接觸。一般又可分為粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)碎機(jī)。磨礦機(jī)所處理的物料較細(xì),產(chǎn)品是細(xì)粒(可達(dá)0.06毫米或更細(xì)),其破碎特點(diǎn)是部件相互接觸。所采用的破碎介質(zhì)是球、棒、礫石或礦塊等。這一分類并不是很嚴(yán)格的。
目前通用的破碎機(jī)分類原則是根據(jù)破碎方法、機(jī)械的構(gòu)造特征來劃分的,圖1—3是各種主要類型破碎機(jī)示意圖。
1 2 1 2 3
圓錐式破碎機(jī)示意圖(a) 顎式破碎機(jī)破碎示意圖(b) 錘式破碎機(jī)破碎示意圖(c)
(a)1—?jiǎng)渝F 2—定錐 (b) 1—固定顎 2—?jiǎng)宇€閉合時(shí) 3—?jiǎng)宇€開啟時(shí)
輥式破碎機(jī)破碎示意圖(d)
圖 2 常用破碎機(jī)原理示意圖
1、 圓錐式破碎機(jī)(如圖1—2a)
圓錐式破碎機(jī)的主要破碎部件是定錐和動(dòng)錐,定錐主要有調(diào)整套和定錐襯板組成。襯板連同吊鉤一起用高錳鋼鑄成,用V型螺栓懸掛在調(diào)整套的筋上,它們之間澆鑄鋅合金,使之緊密結(jié)合,接料漏斗用螺釘固定在調(diào)整套上,調(diào)整套和支撐套用螺紋聯(lián)接,而支撐套又用彈簧螺桿壓緊在機(jī)架上。
動(dòng)錐主要有動(dòng)錐體、主軸、動(dòng)錐襯板和分配盤組成,動(dòng)錐體壓裝在主軸上,動(dòng)錐襯板為高錳鋼鑄件,壓套和錐頭壓在動(dòng)錐體上,動(dòng)錐體和襯板間澆注鋅合金,使之緊貼,主軸頭上安裝分配盤,主軸下部成錐型,插入偏心襯套的錐型孔內(nèi),當(dāng)偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),就帶動(dòng)動(dòng)錐做偏旋運(yùn)動(dòng),為了保證動(dòng)錐偏旋運(yùn)動(dòng),動(dòng)錐體下部加工成球面,并支撐在碗型軸承上。碗型軸承由碗型軸瓦和軸承座組成,軸承架用方銷固定在機(jī)架套筒上,動(dòng)錐所受的全部力量都有機(jī)架承受。
圓錐破碎機(jī)的工作原理是對物料施加擠壓力,使物料在兩個(gè)圓錐之間同時(shí)受到剪切應(yīng)力和彎曲力的作用而被破壞。物料破碎后自由卸料。其生產(chǎn)能力大,動(dòng)力消耗低。圓錐破碎機(jī)按用途可分為粗碎、中細(xì)碎兩種。用作粗碎的圓錐破碎機(jī)又稱為旋回破碎機(jī),因?yàn)樵摍C(jī)需處理尺寸較大的料塊,所以進(jìn)口要求寬大。其動(dòng)錐是正置的,而定錐是倒置的。用作中細(xì)碎的圓錐破碎機(jī)有兩種。常規(guī)型圓錐破碎機(jī),又稱為菌型圓錐破碎機(jī),其處理的物料為經(jīng)過粗碎的,故進(jìn)料口不需很大,但要求加大卸料范圍,以提高生產(chǎn)能力。對破碎后的產(chǎn)品要求具有比較均勻的粒度,所以定錐和動(dòng)錐都是正置的。
2、顎式破碎機(jī)(如圖 1—2b)
顎式破碎機(jī)定顎動(dòng)顎上都裝有襯板,襯板上有齒牙,有助于破碎物料。襯板的作用是防止定顎、動(dòng)顎受到磨損。心軸的兩端有軸承支撐,其上安裝有連桿。連桿的連桿頭與桿身分開制造。電動(dòng)機(jī)通過V帶帶動(dòng)帶輪及偏心軸。在連桿下端的凹槽中,裝有推力板支座,前推力板和后推力板分別支撐在支座上,上方有楔鐵壓緊。
在后推力板和后支座之間,有一組墊板,用來調(diào)整排料口寬度。增加墊板厚度,使推力板和動(dòng)顎向左方偏移,排料口減小。反之,減小墊板厚度,排料口將增大。
為了防止破碎機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致破碎機(jī)損壞,在零件設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),將后推力板制成最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié),過負(fù)荷時(shí)使它首先折斷,以保護(hù)軸承及機(jī)器其它部分不受損壞,通常后推力板由鑄鐵制成,并在中間鉆孔或切槽來減小其斷面尺寸,過載時(shí)它們首先折斷。這種保險(xiǎn)裝置的缺點(diǎn)是出現(xiàn)事故后處理較為復(fù)雜,停車時(shí)間長。
顎式破碎機(jī)是靠可動(dòng)顎板周期的壓向固定的顎板,將夾于其中的物料破碎。它具有結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,工作可靠,維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門。
顎式破碎機(jī)通過動(dòng)顎繞固定軸心周期的擺動(dòng),使其靠近或離開固定顎,造成礦石受擠壓、破裂、彎曲而破碎。破碎后礦料從排料口排出。
按顎式破碎機(jī)動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)軌跡,可分為簡單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)和復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)。簡單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)主要用于粗碎,復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)用于中、細(xì)碎。
3、沖擊式破碎機(jī) ( 如圖 1—2C)
錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)都屬于沖擊式破碎機(jī)。錘式破碎機(jī)中物料受高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊和物料本身以高速向固定襯板沖擊而使物料破碎。反擊式破碎機(jī)中其物料受高速運(yùn)動(dòng)的板錘的打擊使物料向反擊板高速?zèng)_擊,以及物料之間的相互撞擊而粉碎。沖擊式破碎機(jī)都有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,上面裝有沖擊錘,當(dāng)物料進(jìn)入破碎機(jī)后,被高速旋轉(zhuǎn)的錘子擊碎或從高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子獲得能量,高速拋向破碎機(jī)壁。兩者都是沖擊破碎,所不同的是反擊式破碎機(jī)中,物料受到更多次的反復(fù)沖擊而破碎,具有高頻沖擊的特點(diǎn)。兩種破碎機(jī)的破碎比都很大,適合于破碎軟性物料。
(4)輥式破碎機(jī) (如圖 1—2d)
物料落到兩個(gè)相互平行而旋轉(zhuǎn)方向相反的輥?zhàn)娱g,物料在輥?zhàn)颖砻娴哪Σ亮ψ饔孟?,被扯進(jìn)輥?zhàn)又g,受到輥?zhàn)拥臄D壓而破碎。
輥式破碎機(jī)的特點(diǎn)是:生產(chǎn)能力低,要求將物料均勻連續(xù)的喂到輥?zhàn)拥娜L上,則輥?zhàn)幽p不均,且所得產(chǎn)品粒度也不易均勻。需要經(jīng)常修理,對于光面輥式破碎機(jī),喂入料塊的尺寸要比輥?zhàn)拥某叽缧〉亩?。故不能破碎大塊物料,也不宜破碎堅(jiān)硬物料,通常作中硬或松軟物料的中、細(xì)碎。齒面輥式破碎機(jī)雖然可以鉗進(jìn)較大塊的物料,但也限于中碎時(shí)使用,而且物料的抗壓強(qiáng)度不能超過60.8MPa,否則齒棱很易折斷。
按輥?zhàn)拥臄?shù)目,輥式破碎機(jī)可分為單輥、雙輥、三輥和四輥四種形式;按輥面形狀,可分為光面、槽面和齒面輥式破碎機(jī)三種。
5、磨機(jī)
物料經(jīng)過破碎機(jī)破碎后的物料粒度在8~20mm之間,為了達(dá)到生產(chǎn)工藝所需要的細(xì)度要求,破碎后的物料還必須經(jīng)過粉磨機(jī)械磨細(xì)。粉磨也是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的重要過程。
在選礦、建材、水泥、煤炭、化工、電力、輕工和冶金等工業(yè)部門中,都需要磨碎作業(yè),球磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、氣流磨機(jī)和其他磨機(jī)是這些工業(yè)部門中的重要設(shè)備之一。而球磨機(jī)的應(yīng)用特為廣泛,這類粉磨機(jī)的主要部件都是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的筒體,筒體內(nèi)裝有磨碎介質(zhì),由于球磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠、維修管理簡單、能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、對物料適應(yīng)性強(qiáng)、破碎比大和生產(chǎn)能力大,所以能滿足現(xiàn)代化大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需要。但球磨機(jī)的缺點(diǎn)比較明顯,其工作效率低、體形笨重、研磨體和襯板的消耗量大、操作時(shí)噪聲大,因而選用粉磨機(jī)械時(shí)要綜合考慮物料的物性、物料磨碎的要求、操作條件、生產(chǎn)環(huán)境、機(jī)械能耗、工作效率和基建投資等多種因素,進(jìn)行比較、篩選后才能決定。由于每一種粉磨機(jī)械都有其局限性和缺點(diǎn),在選用設(shè)備時(shí)必須按上述要求進(jìn)行比較,選取最合理的粉磨機(jī)械。
磨機(jī)可分為:
(1)球磨機(jī) 物料在一回轉(zhuǎn)的并裝有研磨體的筒體內(nèi)。筒體在回轉(zhuǎn)過程中將研磨體和物料提升到一定高度后拋落下來,研磨體對物料有較大的沖擊和研磨,致使物料粉碎。
(2)無介質(zhì)磨機(jī) 物料進(jìn)入磨機(jī)后,有提升板把物料提升到一定高度,然后自由下落,產(chǎn)生沖擊作用,物料間的相互摩擦產(chǎn)生磨剝作用。同時(shí)物料因粒、塊大小的不同,大型物料和楔形襯板撞擊,由于楔形襯板的反擊作用,防止物料產(chǎn)生軸向大小塊的偏析,同時(shí)大塊物料也能得到均勻分布。自排料端沿下面返回的粗料,也同新加進(jìn)磨機(jī)的物料一樣,均勻的落于筒體底部的中心,然后向兩邊擴(kuò)散。大塊和細(xì)料物料在筒體底部沿軸向運(yùn)動(dòng)的方向正好相反,于是產(chǎn)生粉磨作用,使物料粉碎磨細(xì)。無介質(zhì)磨機(jī)又稱為自磨機(jī)。
(3)盤磨機(jī) 從結(jié)構(gòu)上可分為圓盤固定型和圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)型兩種。物料由加料口均勻加入,由于離心力的作用,物料在盤磨的邊緣,在彈簧力或離心力和磨體本身產(chǎn)生的重力的作用下,將物料擠壓和研磨,使物料粉碎磨細(xì)。
(4) 震動(dòng)磨機(jī) 利用轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生高頻率的震動(dòng),使介質(zhì)和物料相互碰擊而完成破碎作用;
(5) 離心磨機(jī) 利用高速回轉(zhuǎn)部件和介質(zhì)產(chǎn)生的離心力完成破碎作用;
(6) 氣流磨 利用蒸汽、空氣或其他氣體以一定壓力噴入機(jī)體內(nèi),產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的渦流。機(jī)體內(nèi)的物料顆粒隨氣流高速旋轉(zhuǎn),并在旋轉(zhuǎn)過程中,顆粒與顆粒之間發(fā)生碰撞、沖擊和研磨,使物料粉碎磨細(xì)。
目前在選礦和選煤廠中,一般采用的破碎機(jī)大致是:粗碎采用顎式破碎和粗碎圓錐破碎機(jī)。中碎采用標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)或?qū)仚C(jī),細(xì)碎采用短頭圓錐破碎機(jī),磨碎采用球磨機(jī)或棒磨機(jī),對于脆性物料,常采用錘式破碎機(jī)。今年來無介質(zhì)磨機(jī)逐漸用于干式破碎,沖擊作用的破碎也在推廣。
1.5鄂式破碎機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展
1.5.1鄂式破碎機(jī)的原理和類型
鄂式破碎機(jī)經(jīng)100多年的實(shí)踐和不斷改進(jìn),其結(jié)構(gòu)已日趨完善。我國自50年的摸索和研究,設(shè)計(jì)資料更加完善,設(shè)計(jì)方法也更加先進(jìn),結(jié)構(gòu)更加合理,產(chǎn)品性能更加優(yōu)良。由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造容易、維修方便等其它破碎機(jī)無法替代的優(yōu)點(diǎn),至今仍廣泛應(yīng)用于工業(yè)各部門,而且我國生產(chǎn)的破碎機(jī)還遠(yuǎn)銷世界各地。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國目前每年生產(chǎn)各型號(hào)鄂式破碎機(jī)約萬臺(tái)。
鄂式破碎機(jī)的破碎作業(yè)是在兩塊鄂板間進(jìn)行的,其中一塊鄂板固定在機(jī)架上稱為定鄂板,另一塊裝在運(yùn)動(dòng)的動(dòng)鄂體上稱為動(dòng)鄂板,起表面一般為齒形。當(dāng)動(dòng)鄂板周期性地靠近與遠(yuǎn)離定鄂板時(shí),完成破碎與排礦作業(yè)。由動(dòng)鄂、定鄂以及機(jī)架側(cè)壁的護(hù)板構(gòu)成破碎空間,因此鄂式破碎機(jī)的進(jìn)料口與排料口均為長方形。破碎機(jī)的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度為900mm,長度為1200mm的破碎機(jī)表示為 900×1200 鄂式破碎機(jī)。我國制定的復(fù)擺鄂式破碎機(jī)標(biāo)準(zhǔn)審批稿中,用漢語拼音字頭P(破)、E(鄂)及B×L。前蘇聯(lián)國標(biāo)中的B、L(單位為mm)來表示其規(guī)格,即PE-B×L。前蘇聯(lián)國標(biāo)中的B、L單位為 dm ,如進(jìn)料口為900mm×1200mm 的復(fù)擺鄂式破碎機(jī),我國規(guī)格記為 PE-900×1200。
鄂式破碎機(jī)按運(yùn)動(dòng)形式分為兩種基本形式—簡擺鄂式破碎機(jī)和復(fù)擺鄂式破碎機(jī)。
簡擺鄂式破碎機(jī)是因?yàn)閯?dòng)鄂繞機(jī)架上的固定支座作簡單的圓弧擺動(dòng)而得名。復(fù)擺鄂式破碎機(jī)是因?yàn)槠鋭?dòng)鄂在其它機(jī)件下作復(fù)雜的一般平面運(yùn)動(dòng)而得名,因此動(dòng)鄂上的點(diǎn)的軌跡一般為封閉曲線。簡擺大都制成大型和中型的,其破碎比=3~6。復(fù)擺一般制成中型和小型鄂式破碎機(jī)的,其破碎比可達(dá)=4~10。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和要求,復(fù)擺鄂式破碎機(jī)已向大型化發(fā)展,并有逐步代替簡擺鄂式破碎機(jī)的趨勢。
1.5.2 鄂式破碎機(jī)的構(gòu)造
1、簡單擺動(dòng)鄂式破碎機(jī)
如下圖所示,所有零件都安裝在機(jī)架1上,它的上部裝有兩對互相平行的軸承,在第一對軸承中安裝軸6,動(dòng)鄂板5固定在該軸上,并利用軸6及其軸承懸掛在機(jī)架上,因此軸6稱為動(dòng)鄂懸掛軸(心軸)。在第二對軸承中裝有偏心軸9和安放在軸上的連桿7,在偏心軸兩端分別固定著飛輪和皮帶輪8。連桿下端有凹槽,推力板7的端部伸入此凹槽內(nèi)。左推力板的另一端支承在動(dòng)鄂板的下部,而右推力板的另一端支承在機(jī)架后壁相連的特殊擋板上。借助于拉桿11和支持在機(jī)架后壁凸緣上的圓柱形彈簧10的拉力,動(dòng)鄂板的下端經(jīng)常向機(jī)架后壁的方向拉緊,使動(dòng)鄂板張開時(shí)推力板不至于掉下來。圖 3 900×1200井下簡單擺動(dòng)鄂式破碎機(jī)
1—機(jī)架 2、4—破碎板 3—側(cè)面襯板 5—?jiǎng)佣? 6—心軸 7—連桿 8—帶輪 9—偏心軸 10—彈簧 11—拉桿 12—楔鐵 13—后推力板 14—襯板座 15—前推板
按規(guī)格大小可把鄂式破碎機(jī)分為大型、中型、和小型三類。進(jìn)料口寬度大于600mm者稱為大型;進(jìn)料口寬度為300~600mm者稱為中型;小于300mm者為小型。
動(dòng)鄂的擺動(dòng)是借曲柄雙搖桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。曲柄雙搖桿機(jī)構(gòu)由偏心軸5、連桿6、前推力板(前肘板)15和后推力板(后肘板)15和后推力板(后肘板)13組成。偏心軸放在機(jī)架側(cè)壁上的主軸承中,連桿(上連桿頭)則裝在偏心軸的偏心的偏心部分上,前推力板的另一端支承在動(dòng)鄂后壁下端的肘板座上,而后推力板的另一端則支承在機(jī)架后壁的楔鐵12 中的肘板座上。當(dāng)偏心軸通過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)鄂繞心軸擺動(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),推力板于水平線所成的傾斜角通常為~。
鄂式破碎機(jī)有工作行程和空轉(zhuǎn)行程,所以電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷極不均衡。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。
破碎機(jī)的全部軸承都采用鑄有巴氏合金的滑動(dòng)軸承。隨著滾動(dòng)軸承制造技術(shù)水平的提高,今后將在大型破碎機(jī)上采用滾動(dòng)軸承。主軸承和連桿頭的軸瓦過熱時(shí)可用循環(huán)水冷卻。
破碎機(jī)的摩擦部件用稀油和干油潤滑。偏心軸和連桿頭的軸承采用齒輪油泵壓入稀油,進(jìn)行集中循環(huán)潤滑。動(dòng)鄂軸承和肘板座的支承墊采用手動(dòng)干油潤滑槍定期壓入干油潤滑。
這種簡擺鄂式破碎機(jī)起動(dòng)時(shí),消耗的功率大,排礦口的調(diào)節(jié)是用人力,破碎機(jī)采用機(jī)械保險(xiǎn)裝置,更換保險(xiǎn)零件—推力板時(shí)操作困難。為了克服上述缺點(diǎn),我國又生產(chǎn)了900×1200液壓簡擺鄂式破碎機(jī),它的結(jié)構(gòu)如下圖所示。液壓簡擺鄂式破碎機(jī)的特點(diǎn)是采用了液壓連桿結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)分段起動(dòng),降低了起動(dòng)功率,機(jī)器的超負(fù)荷保險(xiǎn)裝置也是利用液壓連桿裝置,排礦口的間隙采用液壓調(diào)整,機(jī)器的體積小,重量輕。
破碎機(jī)分兩段起動(dòng)。首先起動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓泵電動(dòng)機(jī),然后使電磁換向閥的左側(cè)電磁鐵通電,將閥心推向右端,接通油路Ⅰ,于是壓力油推開組合閥中的止回閥,使連桿液壓缸的下油室和上油室相通。這時(shí)再起動(dòng)主電動(dòng)機(jī),偏心軸帶動(dòng)連桿液壓缸做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),但連桿活塞和動(dòng)鄂不動(dòng)作。主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,立即使電磁換向閥換向,切斷油路Ⅰ,組合閥內(nèi)的止回閥也自動(dòng)復(fù)位關(guān)閉,切斷了連桿液壓缸的下油室與上油室的通路。當(dāng)電磁換向閥的閥心移向左端時(shí),則接通油路Ⅱ,向連桿液壓缸的下油室充滿壓力油,使液壓缸與活塞形成一個(gè)整體—連桿,此時(shí),偏心軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就經(jīng)連桿而使動(dòng)鄂作往復(fù)運(yùn)動(dòng),破碎機(jī)達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)就使換向閥的電磁鐵斷電,關(guān)閉液壓泵電動(dòng)機(jī),停止液壓系統(tǒng)的工作。起動(dòng)過程完成后,破碎機(jī)就開始正常工作。
下圖為液壓簡擺鄂式破碎機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖:
圖 4 1200×1500分段起動(dòng)簡擺鄂式破碎機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖
1—壓力繼電器 2—電磁換向閥 3—溢流閥 4—壓力表
5—截止閥 6—止回閥 7—單級葉片泵 8—油箱
當(dāng)破碎機(jī)進(jìn)入非破碎物時(shí),作用在連桿活塞上的拉力增大,油缸下油室的油壓也隨著增大,若增大到超過組合閥內(nèi)的高壓液流閥規(guī)定的壓力時(shí),油缸下油室的壓力油就通過高壓液流閥流到油缸上油室,使連桿油缸與活塞分開,動(dòng)鄂板就停止擺動(dòng),從而起到保險(xiǎn)作用。如非破碎物自動(dòng)排出,破碎機(jī)可繼續(xù)工作,但須啟動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)向連桿油缸下油室補(bǔ)充油量。如非破碎物不能自動(dòng)排出,則應(yīng)立即停車,進(jìn)行處理。
卸料口的調(diào)整采用液壓方法進(jìn)行。調(diào)整卸料口時(shí),應(yīng)在連桿油缸充滿油的情況下進(jìn)行,以便測得準(zhǔn)確的卸料口大小。調(diào)整時(shí),首先放松拉緊彈簧的螺母,打開截止閥(平時(shí)是常閉的),啟動(dòng)液壓系統(tǒng)的油泵電動(dòng)機(jī),向位于機(jī)架后部的兩個(gè)水平油缸內(nèi)充油,柱塞即推動(dòng)楔鐵往前移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)到所需的位置時(shí)就關(guān)閉截止閥,調(diào)整墊片的厚度。調(diào)整后打開截止閥,靠破碎機(jī)的動(dòng)鄂、推力板和連桿的向后壓力將油缸內(nèi)油壓回郵箱,并將拉緊彈簧重新壓縮到一定的位置后關(guān)閉截止閥。
1.5.2復(fù)雜擺動(dòng)鄂式破碎機(jī)
復(fù)雜擺動(dòng)式和簡單擺動(dòng)式基本相同,都由機(jī)架、動(dòng)鄂板等組成,不同處是動(dòng)鄂板懸掛軸也是偏心軸,由此連桿也隨之取消,推力板也只有一塊。其不同之處是復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的動(dòng)鄂懸掛軸不是固定不變動(dòng)的,其懸掛軸同時(shí)也是曲柄,且只有一個(gè)肘板,故又稱為單肘板鄂式破碎機(jī)。因此復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡擺鄂式破碎機(jī)簡單。
圖 5 復(fù)擺鄂式破碎機(jī)
1—楔鐵 2—彈簧拉桿 3—調(diào)整座 4—推力板 5—?jiǎng)佣? 6—?jiǎng)佣醢? 7—固定鄂板 8—邊護(hù)板 9—飛輪 10—電動(dòng)機(jī) 11—小帶輪 12—機(jī)架 13—偏心軸 14—帶輪
如上圖為復(fù)擺鄂式破碎機(jī)。電動(dòng)機(jī)通過10通過小帶輪及V帶,將運(yùn)動(dòng)傳給大帶輪14,從而帶動(dòng)偏心軸13轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)鄂5上部內(nèi)孔兩端的雙列球面滾子軸承支承在偏心軸上。偏心軸外側(cè)軸頸裝有支座主軸承,主軸承外圈與機(jī)架12上的鏜孔相配合,并用螺栓固定在機(jī)架上。在偏心軸兩外端部分分別裝有大帶輪14與飛輪9,以調(diào)整破碎機(jī)工作時(shí)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。動(dòng)鄂的下部由推力板4支撐,推力板(即肘板)的另一端支承在與機(jī)架12的后壁相連的楔鐵調(diào)整機(jī)構(gòu)3上。可以在由機(jī)架側(cè)壁上兩凸臺(tái)構(gòu)成的滑道中滑動(dòng)。當(dāng)需要調(diào)整排料口尺寸時(shí),只要調(diào)整楔鐵上的螺栓,使楔鐵上下移動(dòng),帶動(dòng)調(diào)整座在滑道中前后移動(dòng)即可完成。
推力板4的兩端頭為同心圓弧的圓柱面,且中部較兩端薄些。其兩端頭圓弧與動(dòng)鄂5和調(diào)整座3上的“Ⅱ”型襯墊接觸,在破碎機(jī)工作時(shí),兩者間為純滾動(dòng),以提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械效率并延長零件的使用壽命。
由于推力板與肘板襯墊間為非幾何鎖合,而是靠動(dòng)鄂的重量實(shí)現(xiàn)重力鎖合,因此在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于動(dòng)鄂產(chǎn)生的慣性載荷,會(huì)使推力板與其襯墊周期分離而產(chǎn)生沖擊響聲,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇屏Π鍙钠鋬啥艘r墊中脫落。因此在動(dòng)鄂下端襯墊始終保持貼合狀態(tài)。
按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可把復(fù)擺鄂式破碎機(jī)分為三類型,即正懸掛(h>0),零懸掛(h=0)和負(fù)懸掛(h<0)三種類型。懸掛高度h是從定鄂上端水平面量至曲柄支承軸承中心(又稱懸掛點(diǎn))間的距離。由于一定的型號(hào)的破碎機(jī)的進(jìn)料口、排料口尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以較大的懸掛高度將會(huì)得到較長的動(dòng)鄂及較高的機(jī)架尺寸,而且也改變了實(shí)際參與破碎的動(dòng)鄂各點(diǎn)距懸掛點(diǎn)的距離,從而影響各點(diǎn)的軌跡性能。因此不同懸掛點(diǎn)高度的復(fù)擺鄂式破碎機(jī),將對破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)性能產(chǎn)生較大的影響。如上圖所示,我國生產(chǎn)的鄂式破碎機(jī)大多為正懸掛式。由于降低懸掛高度除可降低機(jī)器的整體高度減輕機(jī)重外,隨著懸掛高度的降低,還可改善動(dòng)鄂上部的軌跡性能以提高機(jī)器的性能,因此,建議采用較小的懸掛高度為宜。應(yīng)該注意,當(dāng)采用負(fù)懸掛結(jié)構(gòu),且采用很低的懸掛高度時(shí),除使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上帶來很多困難外,必須考慮當(dāng)單塊礦石在進(jìn)料口破碎時(shí),發(fā)生動(dòng)鄂傾翻(此時(shí)肘板與其襯墊脫開)的可能性。可見低懸掛復(fù)擺鄂式破碎機(jī)代表該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向。
1.5.3 兩種鄂式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)比較
以上兩種基本類型的破碎機(jī)在工程中得到廣泛應(yīng)用。兩者的結(jié)構(gòu)及性能各有下列優(yōu)缺點(diǎn)。
1)由于復(fù)擺鄂式破碎機(jī)將簡擺鄂式破碎機(jī)的連桿與動(dòng)鄂合而為一且只有一個(gè)肘板,所以其結(jié)構(gòu)更加簡單。具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)可靠、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
2)簡擺鄂式破碎機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)增力六桿機(jī)構(gòu)。特別是當(dāng)前后推力板的夾角趨于時(shí),可以產(chǎn)生很大的破碎力。因此在大型破碎機(jī)中一般采用這種結(jié)構(gòu),這是復(fù)擺鄂式破碎機(jī)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。
3)復(fù)擺鄂式破碎機(jī)動(dòng)鄂上各點(diǎn)的軌跡分布比較合理,其水平行程沿動(dòng)鄂鄂板面由下至上逐漸加大,正好滿足破碎大塊物料需加大壓縮量的要求,且排料時(shí)動(dòng)鄂下端點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),促進(jìn)排料以利提高生產(chǎn)能力。簡擺鄂式破碎機(jī)動(dòng)鄂鄂板面上各點(diǎn)軌跡分布,正好與復(fù)擺鄂式破碎機(jī)相反,欲加大上部水平行程以滿足破碎大塊物料之需要,則下部水平行程將更大,從而造成產(chǎn)品粒度更加不均勻。為消除該缺陷,也有把動(dòng)鄂懸掛點(diǎn)提高向前移動(dòng)至破碎腔嚙角平分線上,以減小上、下水平行程的巨大差異,但效果不大且加大了機(jī)構(gòu)的尺寸。因此復(fù)擺鄂式破碎機(jī)比簡擺鄂式破碎機(jī)的生存率高30%。
4)復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的動(dòng)鄂垂直行程大,加劇齒板與物料間的摩擦作用,這樣不但加快了破碎板的磨損,降低其使用壽命,使產(chǎn)品出現(xiàn)粉料,粒度更不均勻,而且使非生產(chǎn)性的能量消耗增加。因此,在復(fù)擺鄂式破碎機(jī)中采用滾動(dòng)軸承,且在肘板支承處采用高副純滾動(dòng)聯(lián)接,以提高破碎機(jī)的機(jī)械效率,降低其單位耗功。因此是否可設(shè)計(jì)制造出大型的復(fù)擺鄂式破碎機(jī),主要取決于是否可提供大型滾動(dòng)軸承產(chǎn)品。
1.5.4主要零部件的結(jié)構(gòu)分析
(1)連桿
只在簡擺破碎機(jī)才有連桿,復(fù)擺鄂式破碎機(jī)連桿與動(dòng)鄂為一體。連桿在工作中承受很大的拉力,故選用ZG270-500鑄鋼材料。它由上、下兩部分組成,上部分的軸承端蓋用大螺栓固定在連桿下部,兩者中間鑲有耐磨軟合金的軸瓦,該軸瓦叫做連桿軸承,它套在偏心軸上。大型破碎機(jī)連桿軸承用循環(huán)潤滑油潤滑,并設(shè)有冷卻水管,以便散去軸承的熱量。
(2)動(dòng)鄂及齒板
動(dòng)鄂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)鄂一般采用鑄造結(jié)構(gòu)。為了減輕動(dòng)鄂的重量,國外采用焊接結(jié)構(gòu),由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因此對焊接工藝的要求較高。國內(nèi)尚未見使用焊接結(jié)構(gòu)的動(dòng)鄂。
按結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可把動(dòng)鄂分成箱型結(jié)構(gòu)與非箱型加筋結(jié)構(gòu)兩種。
1)箱型結(jié)構(gòu)動(dòng)鄂 支承破碎板的動(dòng)鄂即為箱型結(jié)構(gòu)。為了鑄造工藝的需要及減輕動(dòng)鄂的重量,可在箱型梁壁及加筋隔板上開孔。若干個(gè)齒板通過長螺栓與斜鐵塊固定在動(dòng)鄂上。由于下部齒板磨損較快,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。
2)非箱型加筋結(jié)構(gòu)動(dòng)鄂 對于型號(hào)較小的復(fù)擺鄂式破碎機(jī),其動(dòng)鄂一般做成非箱型加筋結(jié)構(gòu),以便有效地減輕動(dòng)鄂的重量。它的上齒板也是通過螺栓、斜鐵與動(dòng)鄂相連。按其橫截面形狀又可分為“E”型與反“E”型兩種。
圖 6 動(dòng)鄂結(jié)構(gòu)剖視圖
當(dāng)安裝齒板的動(dòng)鄂前部為平板結(jié)構(gòu),其后部有若干條加肋板以增強(qiáng)動(dòng)鄂的強(qiáng)度與剛度,其橫截面呈E型結(jié)構(gòu)。這種動(dòng)鄂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是當(dāng)破碎力作用于動(dòng)鄂使其彎曲時(shí),由于動(dòng)鄂剖面的中性層靠近動(dòng)鄂前部安裝齒板的一方,使得動(dòng)鄂后部的加筋板表面承受較大的拉應(yīng)力,容易使加筋板開裂;當(dāng)動(dòng)鄂的橫截面呈反“E”型,即動(dòng)鄂后部為平板結(jié)構(gòu),前部為加筋板。齒板安裝在動(dòng)鄂加筋板的加工而上。該動(dòng)鄂剖面的中性層靠近動(dòng)鄂后部平板的一邊,因此,當(dāng)動(dòng)鄂受彎曲作用時(shí),其后部平板表面的拉應(yīng)力值將大大減小。與E型結(jié)構(gòu)相比,相等的動(dòng)鄂材料得到更充分的利用;當(dāng)采用零懸掛或負(fù)懸掛時(shí),由于動(dòng)鄂齒板的上端部已位于動(dòng)鄂軸承處,且不得不采用在動(dòng)鄂的頂部用粗大的長螺栓、斜鐵將齒板與動(dòng)鄂相接起來,因此給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來較大的困難。因?yàn)閯?dòng)鄂較大的垂直行程產(chǎn)生的齒板與物料間的磨搓,使得齒板在動(dòng)鄂支承平面上產(chǎn)生滑動(dòng)趨勢,因此將會(huì)對固定螺栓產(chǎn)生較大的拉力。實(shí)際工程中發(fā)生過聯(lián)接螺栓被拉斷的現(xiàn)象。如果巧妙的利用斜面連接原理,則可減小聯(lián)接螺栓的尺寸并保證其安全可靠。
3)齒板的結(jié)構(gòu) 齒板(也叫襯板),是破碎機(jī)中直接與礦石接觸的零件,結(jié)構(gòu)雖然簡單,但它對破碎機(jī)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(xiàng)影響較明顯。
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,可從兩方面來研究: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)形狀和幾何尺寸。
現(xiàn)有鄂式破碎機(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,形成既堅(jiān)硬又耐磨的表面,同時(shí)仍能保持其內(nèi)層金屬原有的韌性,故它是破碎機(jī)上用得著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,后來又分為三角形和梯形表面。
對平滑表面襯板的試驗(yàn)表明,在相同條件下與齒形襯板比較,生存率提高40%左右,壽命提高5%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(qiáng)的極堅(jiān)硬物料,為延長襯板壽命,也可采用平滑襯板。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。
圖 7 襯板齒形
a)三角形 b)梯形
(3)肘板(推力板)
破碎機(jī)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(如釬桿、折斷的鏟齒)時(shí),肘板先行斷裂破壞,從而保護(hù)機(jī)器其它零件不發(fā)生破壞;三是調(diào)整排料口大小,有的簡擺鄂式破碎機(jī)是通過更換不同長度尺寸的肘板來調(diào)整排料口大小的。
肘板按結(jié)構(gòu)組成分為組裝式和整體式兩種。簡擺鄂式破碎機(jī)使用的肘板為組裝式結(jié)構(gòu)。它是由一個(gè)肘板體與兩個(gè)肘板頭連接后組裝而成的。這樣就可以只更換易磨損報(bào)廢的肘板頭以節(jié)省易耗件金屬。由于用在大型破碎機(jī)上的這種肘板較重,因此這種肘板都應(yīng)設(shè)計(jì)起吊環(huán)。復(fù)擺鄂式破碎機(jī)上使用的為整體式肘板,因?yàn)槠渲亓亢统叽缍急容^小。
圖8 肘頭與肘墊形式
a)滾動(dòng)型 b)滑動(dòng)型
按肘頭與肘墊(或稱肘板襯墊)的連接型式,可分滾動(dòng)型與滑動(dòng)型兩種,如下圖所示。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較快,特別是圖1-21b所示的滑動(dòng)型結(jié)構(gòu)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1-21a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)鄂的擺動(dòng)角很小,使得肘板兩端支承的肘墊垂直線方向的夾角很?。ù蟠笮∮谄淠Σ两牵?,所以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,肘板與其肘墊之間可保持純滾動(dòng)。
(4)調(diào)整裝置
調(diào)整裝置供調(diào)整破碎機(jī)排料口大小使用。隨著襯板的不斷磨損,排料口尺寸也不斷地變大,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,定期地調(diào)整排料口尺寸。此外,當(dāng)要求得到不同的產(chǎn)品粒度時(shí),也需要調(diào)整排料口大小?,F(xiàn)有破碎機(jī)的調(diào)整裝置有多種多樣,歸納起來有墊片調(diào)整裝置、楔鐵調(diào)整裝置、液壓調(diào)整裝置以及襯板調(diào)整。
1)楔鐵調(diào)整裝置 楔鐵調(diào)整裝置是一種比較老式的。它分為立式和臥式兩種。
①立式楔鐵調(diào)整裝置(如下圖)。它是借助于后肘板座與機(jī)架后壁之間的兩個(gè)垂直放置的楔鐵作相對運(yùn)動(dòng),來實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)排料口的調(diào)整。轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓上的螺母,使調(diào)整楔鐵3沿著機(jī)架4的后壁作上升或下降運(yùn)動(dòng),推動(dòng)調(diào)整座2向前或向后移動(dòng),從而推動(dòng)肘板或動(dòng)鄂,以達(dá)到調(diào)整排料口的目的。
②臥式楔鐵調(diào)整裝置(如下圖)。它是借助后肘板座與機(jī)架后壁之間的水平放置的楔鐵作相對運(yùn)動(dòng),來實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)破碎機(jī)排料口的調(diào)整。在機(jī)架后壁上有后肘座1、楔鐵2及有正反螺紋的軸5構(gòu)成的調(diào)整機(jī)構(gòu),和由電動(dòng)機(jī)3與蝸輪減速器4所構(gòu)成的傳動(dòng)裝置。軸5另一端有手柄6。
兩種調(diào)整方式比較:臥式調(diào)整方便,在機(jī)器左右側(cè)都能調(diào)整,且調(diào)整過程楔鐵不會(huì)歪斜。立式由于一個(gè)人不能同時(shí)擰動(dòng)兩個(gè)螺栓,因此不能保證兩個(gè)楔鐵同步上升或下降,所以調(diào)整不方便,有時(shí)甚至卡住。
楔鐵調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)是:能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整、調(diào)整方便、不必停車、結(jié)構(gòu)簡單和制作方便。缺點(diǎn)是它的外形尺寸和重量都比較大,使機(jī)器尺寸增大,調(diào)整很費(fèi)勁,所以只能用于中、小型破碎機(jī)。大型鄂式破碎機(jī)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墊片厚度,或改換不同長度的肘板方法調(diào)整排料口尺寸。
圖 9 立式楔鐵調(diào)整裝置
1—肘板 2—調(diào)整座 3—調(diào)整楔鐵 4—機(jī)架
圖 10 臥式楔鐵調(diào)整裝置
1-后肘座 2—楔鐵 3—電動(dòng)機(jī) 4—減速器 5—軸 6—手柄
2)墊片調(diào)整裝置 有利用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,加入墊片則排料口減小。頂推肘板座之前,要適當(dāng)放松拉緊彈簧,松開壓緊墊板螺栓。這種方法適用于中、小型破碎機(jī)。
②利用液壓缸頂推調(diào)整。它是借助液壓缸的柱塞,推動(dòng)后肘座,然后增加或減少墊片的數(shù)量,使排礦口減小或增大。然后停止供油,并用螺栓將肘座與后壁壓緊。
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(fù)雜些,所以最適合于大中型破碎機(jī)。液壓加墊片調(diào)整裝置安裝在破碎機(jī)側(cè)壁。這種方式除能調(diào)整排料口外,同時(shí)又能使肘座壓緊在后壁上,不必附加壓緊螺栓。
3)液壓調(diào)整裝置 這里是指液壓調(diào)整兼液壓保險(xiǎn)裝置的破碎機(jī),它的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)是最復(fù)雜的。所以,一般以液壓缸加墊片調(diào)整裝置為最合適。
此外,也可用更換不同長度(用3~5個(gè),每兩個(gè)肘板之間相差5~10mm)的肘板,來調(diào)整排料口間隙。這種調(diào)整范圍大,調(diào)整困難,費(fèi)時(shí)間,一般不用。
通過調(diào)整裝置來改變調(diào)整座的位置,就可以改變排料口的大小。調(diào)整時(shí),調(diào)整座是在其滑座內(nèi)滑動(dòng)的?,F(xiàn)行采用的滑座有抽屜槽式和箱型梁式兩種結(jié)構(gòu)形式。如前面的復(fù)擺鄂式破碎機(jī)的圖所示,調(diào)整座滑座即為抽屜槽式結(jié)構(gòu)。調(diào)整座如同抽屜可在機(jī)架側(cè)墻上由上、下兩個(gè)凸臺(tái)構(gòu)成的抽屜槽中滑動(dòng)。由于破碎機(jī)橫向結(jié)構(gòu)和尺寸的限制,將凸臺(tái)設(shè)計(jì)成懸臂梁,其受力條件惡劣,工程應(yīng)用中曾發(fā)生過凸臺(tái)斷裂情況?;c后墻合二為一的結(jié)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠等優(yōu)點(diǎn)。
(5)保險(xiǎn)裝置
當(dāng)破碎機(jī)落入非破碎物料時(shí),為防止機(jī)器的重要零部件發(fā)生破壞,通常裝有過載保護(hù)裝置。保險(xiǎn)裝置有三種:液壓連桿、液壓摩擦離合器和肘板。液壓保險(xiǎn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、非破碎物能自動(dòng)排出,動(dòng)鄂自動(dòng)復(fù)位,不用停車。所以,液壓保險(xiǎn)裝置得到廣泛的應(yīng)用,也是鄂式破碎機(jī)發(fā)展的趨勢之一。但是它必須備有專用的液壓系統(tǒng),且對液壓元件和零部件的液壓密封部位有較高的要求,否則容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。因此液壓保險(xiǎn)裝置一般都用于大型的簡擺鄂式破碎機(jī)。中小型復(fù)擺鄂式破碎機(jī)都以肘板為保險(xiǎn)件。設(shè)計(jì)時(shí)故意提高它的許用應(yīng)力,以便能在機(jī)器超載時(shí)首先發(fā)生破壞,借此達(dá)到保險(xiǎn)的目的。因?yàn)橹獍迨菣C(jī)器中最簡單、最便宜的零件,所以得到了廣泛應(yīng)用且經(jīng)濟(jì)有效,但當(dāng)肘板斷裂后,機(jī)器將停車,應(yīng)重新更換新肘板后方可工作。
肘板保險(xiǎn)件的另一個(gè)缺點(diǎn)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng),常常在超載時(shí)它不破壞,或者沒有超載它卻破壞了,以致影響生產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)正確確定由破碎力引起的肘板的壓力,以便設(shè)計(jì)出超載破壞的肘板面積外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使其具有較高的超載破壞敏感度。肘板通常有下列三種結(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(shí),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性,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(jì)算載荷的確定和截面尺寸計(jì)算是否正確。因此從加工制造方便性出發(fā)。
(6)機(jī)架結(jié)構(gòu)
破碎機(jī)機(jī)架是整個(gè)破碎機(jī)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(jī)重量很大比例(對鑄造機(jī)架為50%左右,對焊接機(jī)架為30%左右),而且加工制造的工作量也較大。機(jī)架的剛度和強(qiáng)度,對整機(jī)性能和主要零部件的壽命均有很大的影響,因此,對破碎機(jī)機(jī)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(qiáng)度和剛度。破碎機(jī)機(jī)架按結(jié)構(gòu)分,有整體機(jī)架和組合機(jī)架;按制造工藝分,有鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架。
1)整體機(jī)架 由于其制造、安裝和運(yùn)輸困難,故不宜用于大型破碎機(jī),而多為中、小型破碎機(jī)所使用。它比組合機(jī)架剛性好,但制造較復(fù)雜。從制造工業(yè)來看,它也分整體鑄造機(jī)架和整體焊接機(jī)架。前者比后者剛性好,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(shí)要求焊接工藝、焊接質(zhì)量都比較高,并焊接后要求退火,但是隨著焊接技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外鄂式破碎機(jī)的焊接機(jī)架采用的越來越多,并且大型破碎機(jī)也采用焊接機(jī)架。設(shè)計(jì)時(shí),在保證正常工作的情況下,應(yīng)力求減輕重量。制造時(shí)要求偏心軸軸承中心鏜孔,與動(dòng)鄂心軸軸承的中心孔有一定的平行度。
2)組合機(jī)架 大型破碎機(jī)機(jī)架很重,不僅制造困難,而且運(yùn)輸也不方便,故將它制成組合機(jī)架。
2 鄂式破碎機(jī)的參數(shù)
經(jīng)過兩個(gè)多月的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí),對鄂式破碎機(jī)有了一定的認(rèn)識(shí);對鄂式破碎機(jī)的具體工作過程和在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用有了一定的掌握;對鄂式破碎機(jī)的維護(hù)和維修具體要求也有一定的掌握。
鄂式破碎機(jī)(以下簡稱破碎機(jī))的主參數(shù)即決定機(jī)器技術(shù)性能及與其密切相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)。破碎機(jī)的主參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、生產(chǎn)能力、破碎力、功耗等。其中生產(chǎn)能力、破碎力、功耗除與破碎物料的物理、力學(xué)性能以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)外,還與實(shí)地生產(chǎn)時(shí)的外部條件(如裝料塊度及裝料方式等)有關(guān),要作出精確的理論計(jì)算是比較困難的。因此,從設(shè)計(jì)的角度,下面的計(jì)算公式將是破碎機(jī)最優(yōu)設(shè)計(jì)時(shí)建立目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)約束的重要依據(jù)。本次對鄂式破碎機(jī)的具體設(shè)計(jì)如下:
已知條件:破碎能力為5~20 T/H ,最大入料尺寸為200mm,出料粒度為50~60mm.
2.1結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
(1)進(jìn)料口與卸料口
進(jìn)料口長度L為寬度B的1.25~1.6倍。對于大型破碎機(jī),取L=(1.25~1.6)B,中小型破碎機(jī)取L=(1.5~1.6)B。對于小型破碎機(jī),為了獲得較高的生產(chǎn)率和粉碎比,L/B值可以選大些,L/B=2.5~5。進(jìn)料口寬度B=(1.1~1.25)。是最大給料粒度,這是由破碎機(jī)嚙住物料的條件所決定的。(建材機(jī)械工程手冊)
進(jìn)料口寬度B=(1.1~1.25) =240 mm
中、小型破碎機(jī)L=(1.5~1.6)B =384 mm
卸料口最小寬度e可以按下式確定:
簡擺鄂式破碎機(jī): (~)B
復(fù)擺鄂式破碎機(jī):(~)B
e=(~)B
=46 mm
式中 — 最大卸料粒度;
S — 動(dòng)鄂板的擺動(dòng)行程(卸料口出的水平行程)。
(2)動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程S與偏心軸的偏心距r
在理論上,動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程S應(yīng)按物料達(dá)到破壞時(shí)所需壓縮量來決定。然而,由于破碎板的變形,及動(dòng)鄂板與固定鄂板之間存在的間隙等因素的影響,實(shí)際選取的動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論上求出的數(shù)值。
在簡擺鄂式破碎機(jī)中,動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程是破碎腔的上部行程小,下部行程大,物料大小是從破碎腔的上部逐漸向下逐漸減小的,所以只要?jiǎng)佣醢迳喜康臄[動(dòng)行程能夠滿足破碎物料所需的壓縮量就可以。根據(jù)實(shí)驗(yàn),破碎腔上部的動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程大于0.01Dmax,Dmax是最大進(jìn)料粒度。
在復(fù)擺鄂式破碎機(jī)中,動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程是破碎腔的上部行程大,下部行程小。根據(jù)實(shí)驗(yàn),它的動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程受卸料口寬度的限制,因?yàn)椋绻麆?dòng)鄂板下部行程增加到大于卸料口最小寬度的0.3~0.4倍時(shí),將引起物料在破碎腔下部的過壓實(shí)現(xiàn)象,容易造成卸料口堵塞,使負(fù)荷急劇增大,所以動(dòng)鄂板下部的擺動(dòng)行程不得大于卸料口寬度的0.3~0.4倍。
實(shí)際上,動(dòng)鄂板行程是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定的。通常,對于大型鄂式破碎機(jī),S=25~45mm,中小型鄂式破碎機(jī),S=12~15mm。因此,動(dòng)鄂擺動(dòng)行程S=14mm。
動(dòng)鄂板擺動(dòng)行程確定后,偏心軸的偏心距r可以根據(jù)初步擬定的構(gòu)件尺寸利用繪制機(jī)構(gòu)圖的方法來確定。通常,對于簡擺鄂式破碎機(jī),S≈r(2~2.2)r。對于復(fù)擺鄂式破碎機(jī)s=(2~2.2)r=2.1r,偏心軸偏心距r=6.7
(3)破碎腔的形狀
破碎腔的形狀是決定生產(chǎn)率、動(dòng)力消耗和襯板磨損等破碎機(jī)性能的重要因素。
破碎腔的形狀有直線型和曲線型兩種。直線型的破碎腔各連續(xù)的水平線間形成的梯形斷面面積,向下依次遞減,因而造成一種隨著物料降落而向下遞增的堵塞傾向。這種傾向在物料到達(dá)出料口時(shí)為最大,這是造成破碎機(jī)過載和襯板下端磨損嚴(yán)重的主要原因。直線型的破碎機(jī)生產(chǎn)率隨卸料區(qū)的加深而大大減少。采用曲線型時(shí),已破碎的物料在容積大的破碎區(qū)向下降落,這不僅使所有的大塊物料容易移動(dòng),而且也可以使細(xì)小的物料有可能從破碎區(qū)內(nèi)自由卸出,因而不易發(fā)生堵塞,襯板磨損減少,生存率大。同時(shí),動(dòng)鄂板和固定鄂板末端有一段平行帶,在較長期工作之后仍可保持平行,故破碎產(chǎn)品較均勻。但目前仍有不少破碎機(jī)采用直線型,因?yàn)樗谥圃旌托蘩頃r(shí)都較方便。
如下圖所示:圖1是常用的腔形,應(yīng)用最多,它的特點(diǎn)是定鄂豎直,動(dòng)鄂在定鄂的一側(cè),嚙角18°~24°。圖2動(dòng)鄂、定鄂在同一豎直面的兩側(cè),動(dòng)鄂與豎直面所成夾角為,定鄂與豎直面所成夾角為,嚙角=+=18°~24°。該形分三種情況,即<,=,>,當(dāng)=0時(shí),就是圖1的腔形。
圖 11 常用破碎機(jī)腔形
圖 12 定鄂、動(dòng)鄂在同一豎直面兩側(cè)
2.2工作參數(shù)的確定
1)偏心軸的轉(zhuǎn)速
偏心軸轉(zhuǎn)一圈,動(dòng)鄂板往復(fù)擺動(dòng)一次,前半圈為破碎物料,后半圈為卸出物料。為了獲得最大的生產(chǎn)能力,破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速n應(yīng)該根據(jù)以下條件確定:當(dāng)動(dòng)鄂板后退時(shí),破碎后的物料應(yīng)在重力作用下全部卸出,然后動(dòng)鄂板立即返回破碎物料。轉(zhuǎn)速過高或過低都會(huì)使生產(chǎn)能力不能達(dá)到最大值。
如下圖所示,b為公稱排料口,為動(dòng)鄂下端點(diǎn)水平行程,為排料層的平均嚙角。為腔內(nèi)物料的壓縮破碎棱柱體,為排料棱柱體。破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速n是根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的排料時(shí)間內(nèi),壓縮破碎棱柱體的上層面()按自由落體至破碎腔外的高度h計(jì)算確定的。而該排料層高度h與下斷點(diǎn)水平行程及排料層嚙角有關(guān)。即排料層上層面()降至下層面(),正好把排料層的物料全部排出所需的時(shí)間來計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速。對于排料時(shí)間有不同的意見:一種認(rèn)為排料時(shí)間t應(yīng)考慮破碎機(jī)構(gòu)的急回特性,即排料時(shí)間與機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)有關(guān)。這一觀點(diǎn)未注意到動(dòng)鄂下端點(diǎn)排料起始點(diǎn)與終止點(diǎn)并不一定與機(jī)構(gòu)的兩極限位置相對應(yīng)。另一種認(rèn)為排料時(shí)間t應(yīng)按t=15/n計(jì)算,即排料時(shí)間對于主軸的四分之一轉(zhuǎn),這種假定與實(shí)際情況相差甚大。據(jù)了解認(rèn)為排料時(shí)間按主軸半徑計(jì)算比較符合實(shí)際情況。
圖 13 排料口處排料示意圖
排料時(shí)間t為
t=30/n (2-1)
排料層完全排出下落的高度h為
h=/tan (2-2)
由 h=g
(2-3) 令 g=9800mm/ (2-4)
將式(2-1)、(2-2)、(2-4)代人(2-3),得
式中 n——主軸轉(zhuǎn)速(r/min);
——?jiǎng)佣跸露它c(diǎn)水平行程(mm);
——排料層平均嚙角();
q——系數(shù),考慮在功耗允許的情況下轉(zhuǎn)速的增減系數(shù)。取q=0.95~1.05。高硬度礦石取小值。該式是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)型評價(jià)的重要公式之一。
偏心軸轉(zhuǎn)速也可以用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定:
B≤1200mm 時(shí) r/min
B>1200mm 時(shí) r/min
式中B為進(jìn)料口寬度(mm)
由于算得 B=240<1200 mm ,所以把B=240 代人 上式,得
=275.2 r/min
2)嚙角
鄂式破碎機(jī)動(dòng)鄂板與固定鄂板之間的夾角稱為嚙角。當(dāng)破碎物料時(shí),必須使物料既不向上滑動(dòng),也不從進(jìn)料口中跳出來。為此,夾角應(yīng)該保證物料與鄂板工作表面間產(chǎn)生足夠的摩擦力,以阻止物料塊被推出去。為了確定角,應(yīng)該分析當(dāng)物料被鄂板擠壓時(shí)作用在物料上的力。
設(shè)物料形狀為球形,其質(zhì)量為G,如下圖所示,由G產(chǎn)生的重力比物料的破碎力小很多,可以忽略不計(jì)。在鄂板與物料接觸處,鄂板對物料的破碎力為和,兩者均與鄂板垂直。由這兩個(gè)力所引起的摩擦力為和,其方向向下。其中f為物料與鄂板之間的摩擦系數(shù)。
物料不向上滑動(dòng)的條件是:
經(jīng)整理得:
如物料與鄂板之間的摩擦角為,則
即
因此,嚙角應(yīng)小于物料與鄂板之間的摩擦角的2倍。一般摩擦系數(shù)=0.25~0.3,則嚙角最大值為28°~34°。實(shí)際上,當(dāng)破碎機(jī)喂料粒度相差很大時(shí),雖然<2,仍有可能產(chǎn)生物料被擠出的情況,這是由于大塊物料楔塞在兩個(gè)小塊物料之間。所以,一般鄂式破碎機(jī)的嚙角=18°~22°。
減少嚙角,可使破碎機(jī)的生產(chǎn)率增加,但會(huì)導(dǎo)致粉碎比的減少;相反,增大嚙角,雖可增加粉碎比,但會(huì)降低生產(chǎn)率,同時(shí)落在破碎腔中的物料不易被夾牢,有被推出機(jī)外的危險(xiǎn)。
3)生產(chǎn)能力
破碎機(jī)的生產(chǎn)能力是指機(jī)器每小時(shí)所處理的物料的立方米數(shù)。由于生產(chǎn)能力不但與排料口尺寸有關(guān),而且與待破物料的強(qiáng)度、韌性、物料性能以及進(jìn)料的幾何尺寸和塊度分布有關(guān),因此為統(tǒng)一衡量機(jī)器生產(chǎn)能力的高低,標(biāo)準(zhǔn)中的生產(chǎn)能力,是機(jī)器在開邊公制公稱排料口下,每小時(shí)所處理的抗壓強(qiáng)度為250MPa、堆密度為1.6t/的花崗巖物料立方米數(shù),稱為公稱生產(chǎn)能力(/h)。參看下圖,在公稱排料口b時(shí),每一運(yùn)動(dòng)循環(huán)的排料行程下排出的物料棱柱體的體積與每小時(shí)轉(zhuǎn)速60n的乘積,即可得到公稱生產(chǎn)能力Q的計(jì)算公式為
式中 Q——生產(chǎn)能力();
n——主軸轉(zhuǎn)速(r/min);
L——破碎腔長度(m)
b——公稱排料口尺寸(m);
——?jiǎng)佣跸露它c(diǎn)水平行程(m);
——壓縮破碎棱柱體的填充度,中小型機(jī)在公稱排料口下一般取=0.65~0.75。
由于機(jī)器要求具有高生產(chǎn)能力,所以上公式將是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中建立目標(biāo)函數(shù)的重要依據(jù)。
鄂式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力除利用理論公式計(jì)算外,還常常采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
根據(jù)《建材機(jī)械工程手冊》,查表1.2-2、表1.2-3、表1.2-4及表1.2-5可得: , ,,
所以把前面所求 e=46 mm 代入上式公式
=18.4 t/h
2.3電動(dòng)機(jī)的選擇
機(jī)械總效率包括傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率和物料與鄂板間摩擦損耗的破碎效率。
通過查表可得:傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率=0.96,物料與鄂板間摩擦損耗的破碎效率=0.92
則 =0.96×0.92
=0.834
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,中小型鄂式破碎機(jī)(600×900毫米以下)
N=BL/50~BL/70
=18.4~13.2
根據(jù)我國生產(chǎn)鄂式破碎機(jī)的生產(chǎn)參數(shù),則取N=17.5kw
查表16-2得 選取電動(dòng)機(jī)為YB系列1000r/min ,電動(dòng)機(jī)具體牌號(hào)為Y180L1-6 15kw 滿載轉(zhuǎn)速為970r/min.
偏心軸功率為
=12.34kw
扭矩 T=9550/n=428.5
2.4飛輪幾何尺寸的確定
飛輪的作用是為了避免破碎大塊物料時(shí),減少電動(dòng)機(jī)的尖峰負(fù)荷,其主要作用是增加轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,其具體尺寸到是無關(guān)緊要的。
計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下:
軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量