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目前,國內(nèi)顎式破碎機(jī)類型很多,但得到廣泛使用的還是傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)。各制造廠的產(chǎn)品技術(shù)水平相差懸殊,有少數(shù)廠家的產(chǎn)品已接近世界精良水平,大多數(shù)廠家的產(chǎn)品差距很大。為縮短差距和趕上世界精良水平,發(fā)展和提高現(xiàn)有顎式破碎機(jī)技術(shù)水平是當(dāng)務(wù)之急。
顎式破碎機(jī)是由美國人K.W(布雷克(Blake)發(fā)明的。自前茅臺(tái)顎式破碎機(jī)問世以來,到今已有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(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn),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(jī)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(jī)。早年,德國和前蘇聯(lián)都曾研制過液壓驅(qū)動(dòng)的顎式破碎機(jī)。其特點(diǎn)是提高動(dòng)顎擺動(dòng)次數(shù)借以增加產(chǎn)量,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)液壓調(diào)整排料口、液壓過載保護(hù)以及能負(fù)荷啟動(dòng)。
原西德制造過沖擊式顎式破碎機(jī),而原蘇聯(lián)也制造了振動(dòng)顎式破碎機(jī)(也叫慣性顎式破碎機(jī))。它們都靠動(dòng)顎振動(dòng)沖擊破碎物料,借以提高破碎機(jī)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(jī),美國生產(chǎn)過復(fù)擺雙腔顎式破碎機(jī)。國內(nèi)北京某設(shè)計(jì)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(jī)。其特點(diǎn)是使間歇工作變成連續(xù)工作,借以提高破碎機(jī)工作效率。安徽某設(shè)計(jì)院曾發(fā)明一種雙腔雙動(dòng)顎復(fù)擺顎式破碎機(jī)。它除了提高工作效率,同時(shí)又能降低破碎機(jī)負(fù)荷,使機(jī)重減輕很多。
原蘇聯(lián)早年曾制造一種雙動(dòng)顎顎式破碎機(jī)。國內(nèi)遼寧某學(xué)院與礦山合作開發(fā)了雙動(dòng)顎顎式破碎機(jī)。這種破碎機(jī)就是將原來兩個(gè)破碎機(jī)去掉前墻對(duì)置后而成。為了兩動(dòng)顎同步運(yùn)轉(zhuǎn),在偏心軸一端增設(shè)一對(duì)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(dòng)顎破碎機(jī)。國內(nèi)上海某學(xué)院曾研制過此種顎式破碎機(jī)。這兩種破碎機(jī)的特點(diǎn),其動(dòng)顎同步運(yùn)轉(zhuǎn),使破碎機(jī)強(qiáng)制排料。這樣,靠提高轉(zhuǎn)數(shù)增加破碎機(jī)產(chǎn)量,同時(shí)由于物料與動(dòng)顎沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),減少襯板磨損延長使用壽命。近來又研制了單動(dòng)顎倒懸掛顎式破碎機(jī)。
早年,美國、英國、德國相繼生產(chǎn)了Kun-Ken簡擺顎式破碎機(jī)。該機(jī)特點(diǎn)是,動(dòng)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(dòng)顎軸承。山東招遠(yuǎn)黃金機(jī)械廠曾引進(jìn)了這種破碎機(jī),并在此基礎(chǔ)上研制了Jc顎式破碎機(jī)。
國外制造過一種肘板向上放置的顎式破碎機(jī)。國內(nèi)有幾家設(shè)計(jì)院和制造廠生產(chǎn)了這種破碎機(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°以上。它的較大特點(diǎn)是低矮,更適于井下或移動(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),其中較大為900X1200顎式破碎機(jī)。
國內(nèi)山西某煤礦引進(jìn)德國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(chǎng)使用的都還是傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)。就近兩年國外機(jī)械設(shè)備展覽會(huì)上展出的顎式破碎機(jī)來看,也都是傳統(tǒng)顎式破碎機(jī),沒有異型顎式破碎機(jī)出現(xiàn)。
國內(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)品基本接近世界精良水平,而大多數(shù)廠家的產(chǎn)品與世界精良水平相比差距較大。
綜上所述,改善國內(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,趕上世界精良水平,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)更好的性能的根本因素是動(dòng)顎有更好的的運(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)有更好的性能的根本方法。
我們與河南沃特機(jī)械設(shè)備有限公司(簡稱沃特)合作開發(fā)了顎式破碎機(jī)CAD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),得到了更好的的動(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)銷往歐美各大洲以及東南亞各國,產(chǎn)品基本上達(dá)到世界精良水平。目前,計(jì)算機(jī)在國內(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。我們相信,在沃特實(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。
國內(nèi)顎式破碎機(jī)的機(jī)重普遍高于國外同規(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%)。國外顎式破碎機(jī)都是焊接機(jī)架,可能動(dòng)顎也采用焊接結(jié)構(gòu)。國內(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(jī)架。顎式破碎機(jī)采用焊接機(jī)架是發(fā)展方向。
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1、2。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)7.5t(6同規(guī)格破碎機(jī)機(jī)重為5.5t)。當(dāng)然,該機(jī)過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。
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。顎式破碎機(jī)的動(dòng)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、剛度要求的條件下,盡量減輕重量。根據(jù)動(dòng)顎受力分析可知,較大破碎力作用在動(dòng)顎軸承偏上處,由此往上(頭部)受力越來越小。原200X400、400X600顎式破碎機(jī)(后者目前尚有多家生產(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,改原來矩形加強(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)。總之,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),逐步使國產(chǎn)顎式破碎機(jī)達(dá)到世界較好水平。