顎式破碎機(jī)齒板失效機(jī)制及控制策略

徐 挺 樓黎霞 陳萬(wàn)貴

（1.浙江礦山機(jī)械有限公司 浙江·義烏 322000；2.衢州學(xué)院 浙江·衢州 324000）

1 顎式破碎機(jī)齒板失效機(jī)制

從實(shí)際上來看，顎式破碎機(jī)齒板的磨損以高應(yīng)力短程的鑿削磨損為主，針對(duì)齒板殘?bào)w的磨損面進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，顎式破碎機(jī)齒板失效機(jī)制主要為以下幾點(diǎn)：（1）受到物料數(shù)次擠壓的影響，齒板的擠壓突出部分或是亞表層已經(jīng)出現(xiàn)微裂紋，且裂紋能夠沿齒板薄弱處持續(xù)擴(kuò)展，進(jìn)而致使表層的材料不斷脫落，并不斷形成磨屑；（2）物料對(duì)齒板進(jìn)行擠壓，導(dǎo)致齒板表面材料出現(xiàn)局部翻起或是被壓碎的情況，且翻起或是被壓碎的部分能夠隨物料脫落，并共同被破碎成為磨屑；（3）物料相對(duì)齒板短程滑動(dòng)，對(duì)齒板產(chǎn)生了切削作用，并形成磨屑[1]。

根據(jù)上文可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致顎式破碎機(jī)齒板失效的主要原因在于材料硬度及韌性，其中硬度能夠大幅度影響物料的壓坑大小以及深度，材料的硬度越高，物料被壓入到齒板之中的深度就越淺，齒板表層能夠產(chǎn)生的變形幅度也就更小，且物料短程滑動(dòng)過程中，能夠切削的材料也就更少，反之亦然；材料的韌性則能夠?qū)ζ淇箶嗔涯芰M(jìn)行體現(xiàn)，材料的韌性越好，物料擠壓過程中出現(xiàn)脆性斷裂的可能性就越小，由此，齒板材料在發(fā)生變形疲勞和形成磨屑的過程，將大幅度延長(zhǎng)[2]。

2 顎式破碎機(jī)齒板失效控制策略

2.1 齒板結(jié)構(gòu)

在顎式破碎機(jī)之中，磨損主要由磨料磨損形成，特別是鑿削磨損較為顯著，且在礦石長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)烈、反復(fù)的接觸作用之下，齒板易出現(xiàn)疲勞磨損情況，同時(shí)，礦石表面的水分也能夠?qū)е慢X板被腐蝕，也就導(dǎo)致齒板的磨損情況加劇。在顎式破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，主要采用壓應(yīng)力和切應(yīng)力作業(yè)，特別是擠壓應(yīng)力能夠起到較大作用，同時(shí)由切應(yīng)力作為輔助。并且根據(jù)圖1可以了解到，在齒板的不同區(qū)域，針對(duì)礦石的作用方式和作用力各不相同，磨損機(jī)理也就各不相同，同時(shí)礦石含水量，破碎機(jī)嚙角等各個(gè)方面對(duì)于齒板各區(qū)域能夠產(chǎn)生的作用力各不相同，所以齒板磨損規(guī)律不同[3]。

圖1：齒板示意圖

在該齒板上，H區(qū)域?yàn)榈V石用料的接觸區(qū)域，該部位能夠受到較大沖擊，同時(shí)加工硬化的效果較好，且具有表面硬度高和耐磨性高的特點(diǎn)，減小嚙角則能夠促使H區(qū)域的礦石切向力增加，同時(shí)切削磨損程度增加。而破碎腔充填率發(fā)生變化，則基本不會(huì)對(duì)H區(qū)域磨損能力產(chǎn)生不利影響。所以，對(duì)于齒板來說，應(yīng)針對(duì)其中的H區(qū)域應(yīng)用硬化材料，保障其韌性較強(qiáng)，以避免大幅度的沖擊導(dǎo)致其出現(xiàn)脆性斷裂，同時(shí)還可在較短的時(shí)間內(nèi)使其表面硬度得到提升，也就可以提升其抗切削的能力。

齒板的M區(qū)域以及ML區(qū)域?yàn)榈V石的破碎區(qū)，顎式破碎機(jī)運(yùn)行過程中，礦石即主要在以上區(qū)域被破碎，此過程中齒板能夠受到較大的壓應(yīng)力以及切應(yīng)力，從而出現(xiàn)表面塑性變形的情況，進(jìn)而還能夠出現(xiàn)凹坑、劃痕以及材料流失等情況，且齒板能夠在礦石的反復(fù)作用之下出現(xiàn)疲勞磨損情況，表面將有大塊的片狀脫落，使嚙角增加，礦石發(fā)生打滑的可能性更大，所以M、ML兩個(gè)區(qū)域?qū)τ诘V石產(chǎn)生的擠壓力相對(duì)較小，滑動(dòng)剪切的作用更強(qiáng)，齒板受切削的作用也就加劇，使切削磨損愈加嚴(yán)重。同時(shí)，破碎腔填充率增加，ML區(qū)域的切向受力和法向受力程度均有所增加，但是幅度不大，但是與礦石的受力接觸面積增加，同時(shí)齒板的磨損更加嚴(yán)重。所以，在M區(qū)域中主要為法向受力，同時(shí)還會(huì)受到礦石強(qiáng)烈沖擊產(chǎn)生的擠壓，所以對(duì)齒板材料進(jìn)行選擇時(shí)，既需要考慮其硬度，也需要考慮韌性。但是，ML區(qū)域中雖主要為法向受力，但是其中仍能夠呈現(xiàn)出較為顯著的切向受力，所以進(jìn)行材料選擇工作時(shí)，應(yīng)注意主要提升其硬度，韌性則次之?；诖耍琀板應(yīng)具有較好的加工硬化性能，M板應(yīng)具有較高的硬度和韌性，ML板應(yīng)首先保障高度，同時(shí)兼顧韌性，L板則主要考慮硬度。

2.2 顎式破碎機(jī)參數(shù)

顎式破碎機(jī)的嚙角能夠?qū)X板切向受力產(chǎn)生重要影響，使嚙角增大，齒板H區(qū)域能夠受到的礦石切向力減小，同時(shí)切削磨損程度低，且M與ML兩個(gè)區(qū)域中的滑動(dòng)摩擦作用力增加，能夠提升齒板的受侵消作用，同時(shí)若嚙角過大，還可能導(dǎo)致破碎腔下部礦石整體出現(xiàn)上拱情況，嚴(yán)重影響正常的排料工作，甚至可能引起破碎腔堵塞的情況，也就必然導(dǎo)致齒板磨損程度加劇。而如果縮小嚙角，M與ml兩個(gè)區(qū)域的切削磨損程度將會(huì)大幅度減弱，同時(shí)H區(qū)域的切削磨損程度增加。顎式破碎機(jī)在運(yùn)行過程中主要采用M區(qū)域以及ML區(qū)域共同產(chǎn)生的擠壓作用將礦石進(jìn)行破碎處理，所以需要在能夠保障礦石的破碎率以及整體生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)之上，應(yīng)盡量縮減嚙角，以促使破碎效果得到提升，同時(shí)也有利于對(duì)齒板起到保護(hù)作用。另外，還有利于避免出現(xiàn)礦石彈出破碎腔一類的不良情況，從而保障現(xiàn)場(chǎng)工作人員以及各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的安全。除以上之外，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)所應(yīng)用的顎式破碎機(jī)需要采用對(duì)排礦口寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)嚙角，所以為了盡量縮減嚙角，應(yīng)在保障排料力度的情況下，盡量將排料口的寬度擴(kuò)大[4]。

在顎式破碎機(jī)的充填率增加時(shí)，齒板ML區(qū)域以及L區(qū)域的切向受力以及反向受力均呈現(xiàn)出了增加趨勢(shì)，但是增加幅度較小，而齒板和礦石之間接觸的面積則得到了較為顯著的增加，同時(shí)齒板磨損幅度更大。因?yàn)辇X板磨損主要呈現(xiàn)出的是鑿削磨損，其次為疲勞磨損，再次為腐蝕磨損，所以石板能夠受到的切向力以及法向力均為導(dǎo)致其中出現(xiàn)磨損情況的重要原因。并且，破碎機(jī)具有越大的充填率，石板以及礦石滑動(dòng)作用也就越顯著，同時(shí)礦石的過粉碎現(xiàn)象更加明顯，也就必然導(dǎo)致齒板發(fā)生更加強(qiáng)烈的磨損，進(jìn)而還能夠?qū)е缕扑樾Ч艿接绊?，使石板整體處于無(wú)效磨損的狀態(tài)。

另外，需要注意的是，也不可將顎式破碎機(jī)的充填率控制到過小的狀態(tài)，以避免礦石針對(duì)顎式破碎機(jī)造成嚴(yán)重震動(dòng)，并導(dǎo)致其整體運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性受到影響。所以，應(yīng)用顎式破碎機(jī)應(yīng)將其充填率控制在能夠保障礦石對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)盡量小的狀態(tài)下。

2.3 生產(chǎn)工藝

齒板的材質(zhì)以鋼為主，水與鋼進(jìn)行接觸，能夠加劇在空氣中的氧化情況，并導(dǎo)致齒板被腐蝕，進(jìn)而引起材料翻起情況。在齒板表面脫落以后，新的金屬將進(jìn)一步在空氣中暴露，并與水進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，也就能夠?qū)е慢X板磨損的進(jìn)度加快?；诖?，為了盡可能避免水分導(dǎo)致齒板出現(xiàn)磨損情況，則應(yīng)促使礦石中的含水率盡量降低，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的除塵情況為基礎(chǔ)，不僅需要針對(duì)爆破點(diǎn)和沖擊錘二次破碎點(diǎn)將直接噴水作業(yè)取消，轉(zhuǎn)而應(yīng)用水霧的形式抑塵，以能夠盡量降低用水量，同時(shí)還應(yīng)在作業(yè)區(qū)域之中，盡量降低入料礦石的含水量，并主要采用干法進(jìn)行爆破，以避免水分對(duì)齒板造成嚴(yán)重的影響[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文可以了解到，顎式破碎機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用頻率越來越高，且占據(jù)重要位置，所以必須針對(duì)其中的齒板失效情況予以充分重視，并根據(jù)齒板失效的主要原因提出合理的控制策略。例如對(duì)石板結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、對(duì)顎式破碎機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以及對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)等，首先需要將M板、H板、L板以及ML板共同構(gòu)成組合式的齒板，且需根據(jù)不同部分的受力特征和相應(yīng)的磨損規(guī)律，對(duì)材質(zhì)進(jìn)行合理選擇。另外，為了對(duì)嚙角進(jìn)行有效調(diào)整，還需首先對(duì)排礦口寬度進(jìn)行合理調(diào)整，以促使嚙角可在合理范圍內(nèi)縮小，同時(shí)還需促使礦石對(duì)于顎式破碎機(jī)所產(chǎn)生的沖擊震動(dòng)盡量縮小，并注意保障正常生產(chǎn)。最后，在作業(yè)點(diǎn)還應(yīng)將直接噴水的形式取消，而主要采用水霧抑塵的方式，以縮減用水量。