淺析顎式破碎機的工作原理及結構

樂偉偉

在顎式破碎機機構的運動學及動力學研究分析過程中，需要對機構各個構件的質量及轉動慣量進行分析計算，特別是曲柄的質量及轉動慣量。本章主要對曲柄的質量及轉動慣量進行探討，提出了具體解決方法。其中包括飛輪、主軸、偏心裝置（偏心套和主軸）、連桿及肘板的質量及轉動慣量。然后分別根據假設情況對穎式破碎機機構的各個構件的長度、質量及轉動慣量等結果列表對比，為穎式破碎機機構的運動學及動力學分析奠定了基礎。

1顎式破碎機的工作原理

在圖1中，顎式破碎機的動顎5懸掛在偏心軸13上，推力桿4的一端支撐著動領下部；同時另一端支撐著楔形調整機構的楔鐵7，該楔鐵與機架12的后壁相連。在偏心軸13兩端分別裝有飛輪9和皮帶輪14（同時起飛輪作用），其中飛輪輪緣上的配重一部分用來平衡連桿在運動工程中所產生的慣性力。排料口的大小可通過調節楔鐵1上的螺栓來得到所需的尺寸。

顎式破碎機在工作時，帶輪14被電動機10帶動之后，才能使偏心軸13開始轉動，從而帶動動穎5和動顎板6一起進行周期性的運動，其中利用螺栓將動顆板6固定于動顎的上面，而定顎板7則被固定在定領的上面。破碎腔則是由動顎與定顎再加上左右兩邊的側板一起組成的空間而形成。對于顎式破碎機而言，破碎物料的過程是在破碎腔內進行，主要依靠動顎板的運動。當動顎5和動顎板6整體向上運動時，推力板4和動顎板6之間的夾角將逐漸變大，推動著動顎板6和定顎板7慢慢地靠近，兩顎板之間對物料進行擠壓，從而將物料進行破碎。當動顎5和動顎板6整體向下運動時，推力板4與動顎板6的夾角逐漸變小，動顎板6與定顎板7間的距離漸漸變大，破碎后的物料由排料口排出。在整個破碎過程中，動顎作平面運動且動顎板上各個點的軌跡應該是封閉形式的。

顎式破碎機的工作原理是借助于動顎周期地靠近或離開定顆，使進入破碎腔中物料受到擠月、劈裂和彎曲作用而破碎。破碎后的物料靠自重從排礦口排出。其特點為只有一個襯板，動顎運動的軌跡為一些同下絡微傾斜的橢圓，動顎上部的水平行程較大，可以滿足企業對破碎物料而要求的產量。動顎在同下運動的過程中，有利于礦料快速的排出。在各方面因素相當的條件下，其生產率比簡擺顎式破碎機提高了30%左右。然而，由于動顎在垂直方向上的行程較大，加重了顎板的磨損程度和出現了物料過度粉碎的現象。

2顎式破碎機的結構組成

顎式破碎機主要由動領、襯板、推力板、定顎板、邊護板、機架、偏心軸和彈簧拉桿等組成的。其工作部分是兩塊顎板，一是定顎板簡稱定顎，垂直固定在機體內壁上，另一是動顎板簡稱動顎其結構組成見圖1.

其主要部件的相關術語如下：

（1）機架：主要是舊前壁、后壁、軸承座以及兩個側壁所組成的三維框架結構，用來支撐主軸、動顎、定顎以及破碎時所承受的反力。由于機架的結構強度與剛度對整機的性能及主要零件的住月壽命都有著相當大的影響，所以結構上分為整體鑄成的機架和組合裝配的機架。對于中小型的顎式破碎機而言，大都采用整體鑄成的機架，雖然它的整體剛性比較好但制造過程卻較復雜。本文所研究的顎式破碎機屬于小型顆式破碎機，采用厚鋼板焊接制成，同時為考慮其剛度問題則在機架的外部增加了一些加強筋。

（2）動顎：動顎的工作表面裝有顆板（破碎板），一般用ZG45， ZG35鑄成、上部由偏心軸支撐，下部由推力板支撐。其工作表面裝有用螺栓緊固的齒形破碎板，通常動顆的安裝傾斜角為15度-25度。

（3）破碎襯板：包括動顎板、定顎板及左右兩邊的側護板。在實際的生產過程中，顎式破碎機的破碎工作面主要是在動顎板以及定穎板的齒面上，襯板上的齒面直接與破碎的物料接觸，在破碎過程中承受著相當大的沖擊擠壓力，這樣就造成了襯板極易磨損甚至壞掉，是破碎機上的易損件。因而材料大多采用的是高錳鋼，其耐磨性比較好，但是機械加工的性能及焊接的性能較差，而且鑄造時易脆，但對其進行1000度～1050度的水淬處理后可得到較高的抗拉性、抗剪性、延展性及韌性，該材料得到廣泛的應用。對于中、小型的顎式破碎機而言，通常選擇白口鑄鐵來替代高錳鋼。為了將動顎板與動貼的更緊一些，可以在接觸表面填一些鉛或其他材料。由于襯板上破碎區的磨損程度不同且不均勻，如果襯板能夠能將上部和下部位置調換使用，這樣不僅能節省時間，而且還延長了襯板的使用壽命。因此可以設計成上下對稱型的襯板。

（4）偏心軸：帶輪與飛輪分別裝在偏心軸的兩端，同時又支撐動顎，承受巨大的彎扭力，起曲柄作用。

（5）推力板：是支撐動顎運動并將產生的破碎力傳遞到機架的后壁的元件，在推力板的末端處裝有調整裝置，在文中研究的顎式破碎機的推力板是以螺紋的方式來調節排料口的大小。推力板的一端和動顎鉸接，而另一端則與機架后端的調整裝置聯接。通常推力板可以以整體的形式用鑄鐵來鑄成，也可以分為兩部分來鑄成。分兩部分所鑄成的推力板可以使用螺釘或鉚釘來連接，組成組合式推力板。由于推力板制造起來比較簡單而且價格也便宜的特點，故研究人員會在設計時為了保護偏心軸、顎板等比較重要的零部件，通常會在推力板的中部加開了幾條槽或者一些小孔來降低它的受力強度，防止在破碎機工作過程中，設備出現超負荷運作的情況。這種情況會使巨大的破碎力在傳遞給推力板的過程中，導致推力板受力過大折斷或者組合式的推力板連接處的螺釘剪斷，使機器突然停止工作。

（6）飛輪：是一種存儲能量的元件，可以用動能的形式把能量儲存或釋放出來，破碎機上安裝的飛輪可使機器在高速和高強度的運轉下保證運動的平穩性，減少機器的振動。

（7）調節裝置：該裝置用于調節破碎機排料口處的大小，根據調節裝置對排料口尺寸進行定期的調整，從而來滿足物料破碎的粒度要求。針對所需要得到的物料顆粒大小要求的不同，相應的對排料口的大小也進行不同的情況的調整。通常調整裝置有許多種，其中有墊片式和楔塊式等。墊片調整裝置可以分為使用螺栓來頂推和使用液壓缸來頂推兩種形式。楔塊調節裝置分為垂直放置和水平放置兩種形式，即在后肘板座和機架的后壁處有兩塊垂直放置的楔塊相互運動后來調整破碎機的排料口的大小，隨著現在研究的不斷完善，水平放置的調整裝置已替換了垂直放置的楔塊調整裝置。

（8）支撐件：包含有用來支撐偏心軸的軸承和支撐動顎的軸承。對于大多數的中、小型顎式破碎機的軸承可采用滑動軸承和滾動軸承兩種。通常動顎的支撐件常采用滑動軸承，然而軸承的密封與潤滑也是工程機械應用中常考慮的問題。由于本文所研究的顎式破碎機的偏心裝置是由主軸和偏心套組成，在主軸和偏心套之間選擇一對滑動軸承來安裝。在兩端處采用密封圈與軸承套來解決密封問題，同時偏心套的頂部預留了加油孔用來潤滑。

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