石料生產(chǎn)線用大型顎破機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

顎式破碎機(jī)（簡稱顎破）是電機(jī)帶動(dòng)帶輪和與之固聯(lián)的偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)顎作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，利用動(dòng)、定顎之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)礦石的破碎。顎破具有破碎比大、成品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)行成本低、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以是目前使用最廣泛的破碎機(jī)。隨著露天開采的增多和大型挖掘機(jī)、大型自卸汽車的使用，尤其是“少磨多破”工藝的提出，顎破朝著大型化（給料口寬度大于600mm）、高生產(chǎn)率方向發(fā)展，出現(xiàn)了PE1800×2100的超大型顎破。這種大型顎破具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、成本、低能耗的特點(diǎn)。筆者以常用的PE750×1050為例，探討在滿足其可靠、穩(wěn)定運(yùn)行、壽命的工況下，大型顎破如何優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，以方便快捷的在現(xiàn)場(chǎng)安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)和節(jié)能而提出了幾種結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案。

1、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

大型顎破尺寸大、質(zhì)量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、沖擊振動(dòng)大，如PE750×1050的外形尺寸2700×2400×3000mm，重約30t，所以對(duì)大型顎破的設(shè)計(jì)更應(yīng)該考慮其操作和維護(hù)的方便，筆者提出大型顎破的設(shè)計(jì)應(yīng)從以下機(jī)電控制等幾方面考慮，使其操作方便、更加人性化。

1.1、軸承自動(dòng)加油潤滑和自動(dòng)測(cè)溫裝置設(shè)計(jì)

中小型顎破一般采用脂潤滑或者手動(dòng)加油潤滑。脂潤滑一般3~6個(gè)月更換一次，更換時(shí)需清洗滾動(dòng)軸承；手動(dòng)潤滑用油槍給油，一般間隔3~5天給油。鑒于大型顎破體積大、重量大、脂潤滑和加油潤滑都比較困難，筆者采用自動(dòng)加油多點(diǎn)潤滑系統(tǒng)。該系統(tǒng)由油泵、油路管和控制系統(tǒng)組成，按照顎破軸承、肘頭等潤滑部位的實(shí)際需求自動(dòng)供油。這套系統(tǒng)方便實(shí)用，省去了人工加油的不方便和麻煩。

顎破正常工作時(shí)，軸承的溫度（不超過30℃）不能過高，否則影響其壽命。中小型顎破一般用手感覺軸承的溫度是否過高，而大型顎破的軸承位置偏高，人不適合接近，且手感覺的不確定性等因素。為此，筆者設(shè)計(jì)了自動(dòng)測(cè)溫裝置，安裝在大型顎破的軸承內(nèi)。當(dāng)軸承溫度過高，機(jī)器能自動(dòng)加油、報(bào)警、停機(jī)等，達(dá)到保護(hù)軸承和大型顎破的目的。

1.2、電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整的應(yīng)用

顎破是一種間歇工作的機(jī)器，作業(yè)工況及其惡劣，且大型顎破的來料不均勻性非常明顯。顎破在工作行程破碎物料而空行程只是勻性非常明顯。顎破在工作行程破碎物料而空行程只是克服機(jī)構(gòu)中的有害阻力，所以造成機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)速度波動(dòng)性很大及電機(jī)的負(fù)荷不均勻，尖峰負(fù)荷通常為平均負(fù)荷的3倍以上。為使大型顎破工作平衡，轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，電機(jī)負(fù)荷均勻，節(jié)約電能，筆者選擇變頻電機(jī)。變頻電機(jī)是專用變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變頻器的總稱，是一種交流調(diào)速方式。當(dāng)大型顎破的負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)的軸轉(zhuǎn)速能自動(dòng)隨之變化。電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速與扭矩，以適應(yīng)負(fù)載的需求變化，還能節(jié)約30~40%的電耗。

1.3、液力偶合器傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

大型顎破的傳動(dòng)一般是電機(jī)的直接負(fù)載，因而起動(dòng)時(shí)間較長、造成電機(jī)的過熱甚至燒毀。如采用容量較大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)靜摩擦力較大的大慣性顎破，則形成“大馬拉小車”現(xiàn)象。目前大型顎破在啟動(dòng)時(shí)，用吊車或提升機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪，使其偏心轉(zhuǎn)到偏心軸的上方，方可啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式非常麻煩，筆者采用液力偶合器啟動(dòng)大型顎破。

大型顎破采用液力偶合器啟動(dòng)，可縮短電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，改善起動(dòng)性能，減少啟動(dòng)平均電流，提高電機(jī)啟動(dòng)能力，從而保護(hù)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，起到節(jié)能的效果。如大型顎破，采用油泵供油系統(tǒng)，液力偶合器還可以順序啟動(dòng)油泵電機(jī)和顎破電機(jī)。采用液力偶合器傳動(dòng)，先啟動(dòng)油泵電機(jī)，隔一定的時(shí)間再啟動(dòng)顎破電機(jī)，逐漸將大型顎破電機(jī)依次啟動(dòng)完畢，整個(gè)啟動(dòng)過程平穩(wěn)有序無振動(dòng)。這樣解決了兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)大型顎破的先后順序問題，并節(jié)約電能。

1.4、PLC控制裝置的應(yīng)用

采用PLC控制器將設(shè)備的啟停，自動(dòng)測(cè)溫，自動(dòng)加油，故障報(bào)警等有機(jī)結(jié)合在一起，形成了簡單的機(jī)電一體化，減少現(xiàn)場(chǎng)巡檢員的不便和誤差，預(yù)防和防止設(shè)備事故的發(fā)生。

2、軸承裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

顎破有動(dòng)顎體和機(jī)架兩對(duì)軸承。動(dòng)顎軸承外圈與動(dòng)顎體內(nèi)孔設(shè)計(jì)為過渡配合，軸承內(nèi)圈與偏心軸頸采用過盈配合，動(dòng)顎軸承裝配時(shí)需要采用壓入裝配法或熱裝法。在大型顎破中，由于偏心軸尺寸大、重量大（PE750×1050偏心軸的最小直徑約為260mm，重量約為1600kg），軸承一般選用型號(hào)為23176/W33，采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用安裝、拆卸非常不方便，筆者將其設(shè)計(jì)為退卻錐套連接形式，即在動(dòng)顎體和動(dòng)顎軸承之間設(shè)計(jì)一個(gè)退卻外錐套。裝卸軸承時(shí)，松緊退卻外錐套上的螺釘可擰緊和拆除外錐套，動(dòng)顎軸承也可以很方便、輕松固定在動(dòng)顎體上適當(dāng)位置或拆除。

顎破兩對(duì)軸承內(nèi)圈與偏心軸頸配合通常采用以下兩種方式：①兩對(duì)軸承全部采用調(diào)心滾子軸承的結(jié)構(gòu)形式；②動(dòng)顎體軸承采用調(diào)心滾子軸承；機(jī)架軸承為內(nèi)錐套與圓錐內(nèi)孔調(diào)心滾子軸承結(jié)合的型式。在軸承裝配、拆卸時(shí)，這兩種工采用壓力機(jī)壓入、專用拆卸器或預(yù)熱法拆卸的方法。對(duì)大型顎破拆裝情況下，第一種結(jié)構(gòu)形式要破壞一對(duì)軸承方能完成拆卸，第二種結(jié)合形式需專用工裝才能完成軸承拆卸，非常不方便。改為如圖1所示的軸承組合結(jié)構(gòu)形式。這種組合結(jié)構(gòu)形式，對(duì)動(dòng)顎軸承的內(nèi)圈和外圈均采用錐度緊固定位方式，軸承裝配、拆卸不需專用工具，只需松緊螺釘就可完成，十分方便、快捷。

3、軸承密封裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

顎破軸承（動(dòng)顎體軸承和機(jī)架軸承）的密封結(jié)構(gòu)通常采用迷宮型式密封，如圖2所示。軸承的正常使用壽命為5年（24h/天作業(yè)），而一般密宮密封圈一到二年需更換。對(duì)于大型顎破，由于更換條件的限制，需密封圈和軸承的使用壽命基本等同的密封。而這種迷宮型式密封不能滿足大型顎破作業(yè)的需求，現(xiàn)改為骨架密封結(jié)構(gòu)形式，如圖3所示。這種組合密封形式不會(huì)增加成本，并且結(jié)構(gòu)減化，易損件數(shù)量減少，密封效果顯著。

4、組合機(jī)架的設(shè)計(jì)

顎破機(jī)架是整個(gè)破碎機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受具大的沖擊載荷，它的機(jī)重占整機(jī)很大比例（對(duì)鑄造機(jī)架為50%左右，對(duì)焊接機(jī)架為30%左右），而且加工制造工作量也較大。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度，對(duì)整機(jī)性能和主要零件壽命均有很大影響。

顎破機(jī)架有整體機(jī)架和組合機(jī)架兩種。中小型顎破一般采用整體機(jī)架。整體機(jī)架制造、安裝和運(yùn)輸都困難，筆者將大型顎破設(shè)計(jì)為組合機(jī)架。組合機(jī)架是用于大型破碎機(jī)，如有下優(yōu)勢(shì)。

4.1、嵌銷和螺栓的組合：機(jī)架分上下兩部分加工，上架體和下架體通過架壁間的螺栓連接。結(jié)合面間用鍵銷釘來承受很大的剪力，鍵和銷還起裝配定位作用。

4.2、焊接組合式：如900×2100顎式破碎機(jī)機(jī)架。它的剛性比嵌銷連接的組合機(jī)架好，加工、裝配和安裝也比較方便。1500×2100破碎機(jī)采用焊接組合機(jī)架。

4.3、組合式機(jī)架：前后、左右側(cè)墻板分別制作、加工，是焊接的組合件。前墻、后墻分別與兩塊側(cè)壁用高強(qiáng)度螺栓和承載銷連接組合在一起，形成一個(gè)方形機(jī)架。這種四大塊連接的機(jī)架在現(xiàn)場(chǎng)安裝，這樣便于大型顎破的運(yùn)輸和安裝。

5、分體式顎板的設(shè)計(jì)

顎式破碎機(jī)的固定顎板、活動(dòng)顎板一般為整體式結(jié)構(gòu)。以PE750×1050為例，固定活動(dòng)顎板單塊重量1400~1600kg，大型顎破的顎板單塊重量基本超過了1000kg，對(duì)其翻面、拆裝相當(dāng)不方便。為適應(yīng)方便快捷的作業(yè)需求，將大型顎破的固定顎板、活動(dòng)顎板設(shè)計(jì)為兩件分體上下結(jié)構(gòu)或上中下三塊。這種改進(jìn)設(shè)計(jì)一方面減輕了拆裝的重量，便于方便操作，另一方面通過兩件分體式固定、活動(dòng)顎板的對(duì)換作用，使固定、活動(dòng)顎板的使用壽命提高一倍。另外為了方便現(xiàn)場(chǎng)吊裝顎式破碎機(jī)零部件，在顎式破碎機(jī)的固定顎板、活動(dòng)顎板、機(jī)架合適的位置要考慮設(shè)計(jì)適宜吊裝的結(jié)構(gòu)。

大型顎破的顎板還要考慮熱處理及表面硬化處理，以期充分提高使用壽命；顎板的齒型設(shè)計(jì)也應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物料的條件在設(shè)計(jì)上加以考慮。

6、結(jié)論

大型顎破的安裝、維護(hù)非常不方便，載荷變化也比較大，且作業(yè)環(huán)境條件惡劣。筆者從提高機(jī)器可靠性、適宜拆、裝等幾方面有針對(duì)性的進(jìn)行了以上改進(jìn)設(shè)計(jì)，不僅使顎式破碎機(jī)裝配、維修簡便，而且可行、簡單實(shí)用，提高了大型顎破設(shè)備的壽命和可靠性。

按照以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的PE750×1050、PE1000×1200型式的大型顎式破碎機(jī)已有數(shù)臺(tái)在石料生產(chǎn)線生產(chǎn)中使用達(dá)2年多的時(shí)間，用戶反映良好，帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

相關(guān)設(shè)備：顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)。