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工程機(jī)械：沖擊式破碎機(jī)的原理及應(yīng)用
鄭州鑫海機(jī)械制造有限公司的技術(shù)人員介紹，沖擊式破碎機(jī)在沖擊過(guò)程中對(duì)物料所具有的選擇性破碎能力使其比其他型式的破碎機(jī)具有更多的立方形破碎產(chǎn)品含量，同時(shí)又具有破碎比大的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化了破碎流程，因而在破碎行業(yè)中得到了迅速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各相關(guān)行業(yè)。
一、沖擊式破碎機(jī)工作原理
所謂沖擊破碎是指物體在自由狀態(tài)下受打擊力，并沿其自然裂隙、層理面、節(jié)理面等薄弱部分進(jìn)行選擇性破碎而破碎(如圖3所示)。它有別于錘擊破碎中物體在有約束的狀態(tài)下受打擊力，如圖4所示，更與其他剪切、濟(jì)壓、研磨破碎不同，因而在破碎過(guò)程中能耗最低，并由于其選擇性破碎的能力起到單體分離有用礦物和獲得更多立方形產(chǎn)品的作用。
應(yīng)用沖擊原理的沖擊式破碎機(jī)，是利用高速轉(zhuǎn)的錘頭對(duì)給人破碎腔的物料進(jìn)行高速?zèng)_擊，使物料發(fā)生沖擊破碎、并使沖擊后的料塊被高速?zèng)_向反擊板，物料在受到再次沖擊破碎后，又從反擊板彈回錘頭打擊區(qū)重復(fù)進(jìn)行上述破碎過(guò)程，同時(shí)物料在錘頭和反擊板之間的往返中，相互之間還存在碰撞沖擊作用。當(dāng)破碎后的物料粒度小于錘頭與反擊板之間縫隙時(shí)，就從機(jī)內(nèi)下部排出即為破碎后產(chǎn)品。
對(duì)于不同粒級(jí)的物料其破碎能量是不同的，越是小的物料由于內(nèi)部缺陷的逐步減少，其破碎所需的能量就越大。按照能量與線速度的關(guān)系公式:A=mra。
隨著采掘能力的提高，采掘后料塊尺寸不斷增大，而單轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)合理性等原因限制了給料粒度的增加，因此發(fā)展了雙轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)。為了提高第二個(gè)轉(zhuǎn)子的作用又發(fā)展了有高差設(shè)置的雙轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)，按錘頭磨損及能耗與轉(zhuǎn)子線速度的關(guān)系，第一個(gè)以較低的速度對(duì)物料進(jìn)行粗碎，而第二個(gè)轉(zhuǎn)子以較高的速度對(duì)物料進(jìn)行中細(xì)碎，提高了破碎比。
立式?jīng)_擊式破碎機(jī)是在對(duì)物料進(jìn)行細(xì)碎方面使用的沖擊式破碎機(jī)的代表。我們知道，錘頭的磨損是與錘頭回轉(zhuǎn)線速度的提高呈非線性增長(zhǎng)的，而細(xì)碎時(shí)錘頭的線速度很高，相對(duì)質(zhì)量較輕的物料不能進(jìn)入高速回轉(zhuǎn)錘頭的有效打擊區(qū)(正好處于最高線速度范圍內(nèi))，導(dǎo)致破碎效果下降及錘頭的磨損加劇。立式?jīng)_擊式破碎機(jī)采用的中心給料方式，給入后的物料起始速度接近為零，逐漸加速后從轉(zhuǎn)子體內(nèi)拋射出去進(jìn)行沖擊破碎，改善了沖擊破碎效果并降低了易損件的磨耗。這種破碎機(jī)又演化為機(jī)械式和自襯式兩大類。
二、沖擊式破碎機(jī)應(yīng)用
如上所述，沖擊式破碎機(jī)在實(shí)際使用中存在出料不均勻，而且容易“跑大塊”的情況，沖擊錘式破碎機(jī)則可使這些問(wèn)題迎刃而解。
物料從進(jìn)料口喂人機(jī)內(nèi)，進(jìn)入錘頭工作區(qū)中，受到高速回轉(zhuǎn)錘頭的沖擊而破碎，同時(shí)，物料又以高速撞擊在反擊板上進(jìn)一步被破碎，并從反擊板彈回到錘頭工作區(qū)中，繼續(xù)重復(fù)上述破碎過(guò)程，最終進(jìn)入錘擊區(qū)(錘頭與蓖條之間的工作區(qū))，在蓖條上進(jìn)一步受到錘頭的錘擊和研磨作用。實(shí)踐證明，物料不是在轉(zhuǎn)子一次循環(huán)中得到充分破碎的，而是要經(jīng)過(guò)多次循環(huán)才得到充分破碎。大塊物料可能在沖擊過(guò)程中沒(méi)有得到充分破碎。則可通過(guò)反擊板與錘盤之間的輥壓作用得到破碎，這個(gè)作用已被實(shí)際實(shí)驗(yàn)所證實(shí)(在沒(méi)有蓖條的情況下，其最大產(chǎn)品粒度不超過(guò)錘盤與反擊板的間隙大小)。
三、沖擊錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)型式
沖擊錘式破碎機(jī)主要由機(jī)體、轉(zhuǎn)子、蓖條體和傳動(dòng)裝置四大部分組成。下面對(duì)這四大部分分別作一簡(jiǎn)述。
3.1 機(jī)體
機(jī)體的主要功能是支承轉(zhuǎn)子和蓖條體實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎且保證有足夠大的破碎腔使物料得以充分破碎。另外，為了防止物料對(duì)機(jī)體內(nèi)壁的磨損，在機(jī)體易磨損的內(nèi)壁上均鋪有襯板。反擊板應(yīng)能開(kāi)啟至適當(dāng)位置(小規(guī)格機(jī)器反擊板的啟閉由吊車來(lái)完成，大規(guī)格的機(jī)器則通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)完成)，便于更換反擊襯板和其他襯板。打開(kāi)檢修蓋后可以更換錘頭。此外，打開(kāi)檢修門可將蓖條體移出更換蓖條。打開(kāi)觀察門可以檢查錘頭與蓖條的間隙大小及錘頭的磨損情況。
3.2 傳動(dòng)裝置
它的功能是馭動(dòng)靜轉(zhuǎn)矩子、加速轉(zhuǎn)矩大的轉(zhuǎn)子。通常采用三角帶傳動(dòng)方式:繞線電機(jī)~皮帶輪，轉(zhuǎn)子。這種傳動(dòng)方式能在較小啟動(dòng)電流下獲得較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，吸收破碎機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，有一定的承載能力和過(guò)載能力。皮帶輪均采用脹套連接，便于裝卸，有過(guò)載保護(hù)作用.此外，轉(zhuǎn)子上的大皮帶輪兼起飛輪作用，保證錘盤與反擊板間的輥壓作用。
3.3 轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子是本機(jī)的主要破碎工具，一般的結(jié)構(gòu)型式和錘頭的排列形式。
3.4 蓖條體
蓖條體是物料承受錘擊的承載體，同時(shí)又是物料排出的產(chǎn)品粒度的約束體。它有蓖板和蓖條兩種結(jié)構(gòu)，后者的透嘎拭饗愿哂誶罷擼?瞎惴旱乇徊捎謾?
反擊板的安置和反擊襯板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要根據(jù)沖擊錘式破碎機(jī)的工作原理，保證反擊板的撞擊效果和反擊板與錘盤間的輥壓效果。國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)器中位于蓖條體上方的反擊板都有外凸部分Q，寬度為K由于蓖條體支承板的上部邊緣高于蓖條，與物料直接接觸，易磨損。為減少磨損.在反擊襯板上增加外凸部分Q，該部分正好與支承板上部邊緣對(duì)齊，主要起保護(hù)作用.本公司設(shè)計(jì)的蓖條體結(jié)構(gòu)由于與上述結(jié)構(gòu)不同，因此本公司生產(chǎn)的反擊襯板無(wú)外凸部分Q，從而簡(jiǎn)化了鑄造工藝，降低了成本。
四、沖擊錘式破碎機(jī)主要工作參數(shù)的確定
沖擊錘式破碎機(jī)的主要工作參數(shù)包括線速度、產(chǎn)量和電動(dòng)機(jī)功率。
4.1 線速度
沖擊錘式破碎機(jī)的線速度是根據(jù)物料的性質(zhì)、破碎比的要求、機(jī)器的結(jié)構(gòu)等因素，并綜合考慮錘頭的磨損后選取的。
線速度的提高，加大了沖擊速度，增加了對(duì)物料的打擊機(jī)會(huì)，有助于獲得較細(xì)的產(chǎn)品粒度，提高生產(chǎn)能力。但太高的線速度又阻礙了物料進(jìn)入錘頭有效打擊區(qū)，使睡頭對(duì)物料的作用更多地處于切bi!狀態(tài)，增加了錘頭的磨損，降低了能量的利用率。
降低線速度能減少錘頭的磨損，但同時(shí)增加了物料與錘盤的接觸機(jī)率，加大了錘盤的磨損。線速度的選取是一個(gè)綜合考慮的過(guò)程。鑒于它還受到錘頭和蓖條體間錘擊與研磨、切削作用的限制，線速度在30^-40m/s間選取是比較合適的。
4.2 產(chǎn)量
影響產(chǎn)量的因素很多，諸如:對(duì)破碎比的要求、轉(zhuǎn)速的選取、物料的物理特性、料粒度的分布、機(jī)器的結(jié)構(gòu)形式等等。
4.3 電動(dòng)機(jī)功率
功率的確定除了考慮物料性質(zhì)、破碎比、處理能力等因素外，還應(yīng)考慮啟動(dòng)階段錘頭不對(duì)稱時(shí)轉(zhuǎn)子體大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)功率的影響。此外，取定的功率能滿足錘頭一次沖擊破碎消耗完全部能量最后迅速恢復(fù)的要求。
五、沖擊錘式破碎機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
5.1 轉(zhuǎn)子體的直徑和長(zhǎng)度
轉(zhuǎn)子體的直徑與最大給料粒度有關(guān)。按照沖擊原理，給料粒度的大小與沖擊錘的質(zhì)量成正比，并與錘頭的有效打擊高度(即錘頭露出轉(zhuǎn)子體的高度)密切相關(guān)。此外，考慮到在沖擊錘式破碎機(jī)工作過(guò)程中還存在一定時(shí)輥壓作用，必須具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)憤量，這就要求轉(zhuǎn)子體的直徑隨著給料粒度的增大而增加。
通常，轉(zhuǎn)子體的直徑與最大給料粒度之比為2^-4，大型機(jī)偏小取。轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度是根據(jù)生產(chǎn)能力的大小取定的。
5.2 錘頭
a.錘頭的形狀和錘頭露出轉(zhuǎn)子體的高度h。
設(shè)計(jì)時(shí)，錘頭的工作面原則上應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心，如圖14所示，以實(shí)現(xiàn)錘頭對(duì)物料的正面沖擊。考慮到磨損的補(bǔ)償或錘頭重量的限制，可以稍有偏差。錘頭端部圓弧面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮引入咬合角a，如圖14所示。本文推薦a為5一100。過(guò)大的咬合角使錘頭提前磨損，降低了錘頭的使用壽命。圓弧長(zhǎng)度主要是根據(jù)不同錘頭重量在強(qiáng)度上所要求的相應(yīng)錘軸直徑和懸掛臂厚而取定的。錘軸和懸掛臂的強(qiáng)度考核可按錘頭在工作狀態(tài)下處于平衡時(shí)的受力情況進(jìn)行計(jì)算，并以錘頭工作時(shí)的離心慣性力作為載荷進(jìn)行驗(yàn)算。
錘頭露出轉(zhuǎn)子體的高度h也即錘頭的有效打擊高度。從沖擊效果和生產(chǎn)能力角度希望h大，尤其對(duì)于大塊物料，要實(shí)現(xiàn)理想沖擊，h勢(shì)必很大，理論上如果料塊所受的沖擊力正好通過(guò)料塊的重心.則沖擊效果最佳�？紤]到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及消耗功率的增大，人的增加必須恰當(dāng)。同時(shí)人不能過(guò)小，過(guò)小的h增加了錘頭對(duì)物料的切削而增大的研磨作用，既影響了破碎機(jī)的處理能力又加劇了錘頭的磨損。
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