礦山破碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

邱前進(jìn) 尹計(jì)修

（功力機(jī)器有限公司，山東 淄博 255130）

礦山破碎機(jī)在礦山選礦，礦石破碎等方面應(yīng)用廣泛。其他領(lǐng)域如冶金、水利以及建材等行業(yè)對于礦山破碎機(jī)的需求量也在逐漸增長。對于破碎機(jī)的重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，并對其中部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，能夠深入地了解礦山破碎機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，為之后的破碎機(jī)的優(yōu)化以及設(shè)備改進(jìn)奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)破碎機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展。

1 礦山破碎機(jī)的介紹

礦山破碎機(jī)的主要用途是實(shí)現(xiàn)物料的破碎。它是基于兩種或多種混合力，包括沖擊力、擠壓力以及剪切力等來將物料進(jìn)行破碎，將大塊的物料多次破碎，最終達(dá)到生產(chǎn)或者其他粒度需求。礦山破碎機(jī)的設(shè)備類型主要是基于破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作原理的差異而產(chǎn)生多種類型的破碎機(jī)類型，包括顎式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)以及反擊式破碎機(jī)等，不同類型的破碎機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用過程中對于物料的原始重量，濕度、抗壓強(qiáng)度以及物料硬度都有著不同的要求。在礦山破碎機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過程中也應(yīng)注意對于其中部分核心結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)，防止落灰以及零部件的老化以及松動等情況而影響到礦山破碎機(jī)的正常應(yīng)用。在礦山破碎機(jī)的設(shè)計(jì)方面需要基于現(xiàn)有的破碎機(jī)類型來進(jìn)行破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及分析。

2 礦山破碎機(jī)的適用范圍及應(yīng)用前景

礦山破碎機(jī)的適用范圍主要是基于破碎機(jī)的類型而確定。礦山破碎機(jī)基于其用途，在應(yīng)用的領(lǐng)域方面也不只局限于礦山礦石方面，在其他需要進(jìn)行破碎的行業(yè)領(lǐng)域也發(fā)揮著不可替代的作用。具體來說，對于不同類型的礦山破碎機(jī)有著不同的適用范圍以及應(yīng)用前景，具體介紹四種常見類型的破碎機(jī)。

顎式破碎機(jī)是一種可以實(shí)現(xiàn)物料精細(xì)破碎的一類破碎設(shè)備類型，主要是對物料進(jìn)行一級破碎，適用于大塊兒物料以及小塊兒物料。對大塊物料的破碎一般可以達(dá)到個(gè)位數(shù)厘米級別，而對于小塊物料的破碎可以達(dá)到毫米級別。相對而言，顎式破碎機(jī)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工作強(qiáng)度大，更為經(jīng)濟(jì)的一種破碎機(jī)選擇。

沖擊式破碎機(jī)是利用物料來破碎物料，即它利用堅(jiān)硬的物料來撞擊堅(jiān)硬的物料，從而物料的破碎。主要的應(yīng)用范圍是各種堅(jiān)硬的礦石，如石英砂、含鐵礦石，珍珠巖等礦山石料的破碎，一般是實(shí)現(xiàn)這些物料的中細(xì)破碎，在礦物破碎、建筑物料破碎以及道路建設(shè)等領(lǐng)域的重要設(shè)備，也是大型的建筑以及筑路工廠的實(shí)用的生產(chǎn)設(shè)備。

圓錐式破碎機(jī)是具有很大破碎力度，工作效率極高，處理量大的一種破碎機(jī)類型。它在破碎物料方面的優(yōu)勢是適用于中等及以上各種礦山礦石以及較為堅(jiān)硬的巖石的破碎。相對于其他破碎機(jī)，這一類型的破碎機(jī)在化學(xué)以及硅酸工業(yè)以及相應(yīng)的工廠中有著廣泛的應(yīng)用。

反擊式破碎機(jī)，這是一種應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛的一種破碎機(jī)類型，主要適用于交通、礦山、水泥、能源以及道路建設(shè)（包括鐵路、公路等） 等領(lǐng)域。它對于物料具有極強(qiáng)的抗壓性能，破碎后的物料能夠得到較大的破碎比，得到的物料也較為規(guī)整，呈現(xiàn)立方體的形態(tài)特征，對于破碎物料的粒度大小的調(diào)節(jié)也較為容易，能夠處理10 ～15cm長度的物料。

3 礦山破碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu)介紹

不同類型的破碎機(jī)在使物料破碎所采用的具體力是不盡相同的，但破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)有很多相似之處，且有著很多相同的結(jié)構(gòu)。一般來說，破碎機(jī)都具有齒板、轉(zhuǎn)子、篩孔環(huán)、篩網(wǎng)孔徑、傳動系統(tǒng)以及破碎機(jī)外部的殼體等重要結(jié)構(gòu)，顎式破碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 顎式破碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

在對破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究時(shí)，需要將破碎機(jī)的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究，一般由外到內(nèi)，破碎機(jī)的外部是殼體，進(jìn)而是破碎機(jī)的主體部分包括破碎機(jī)的傳動裝置，破碎機(jī)的破碎核心主體部分，破碎機(jī)的篩分部分再到破碎機(jī)外的支架等。在對破碎機(jī)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的過程中，需要圍繞破碎機(jī)的整體設(shè)計(jì)再到破碎機(jī)的部分核心結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再加強(qiáng)對破碎機(jī)的易磨損部分的設(shè)計(jì)。

4 礦山破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化改進(jìn)

4.1 破碎機(jī)的殼體設(shè)計(jì)及優(yōu)化

破碎機(jī)的殼體對于破碎機(jī)來說起到安全保護(hù)作用，一方面，防止外來腐蝕物質(zhì)對破碎機(jī)的腐蝕，阻擋外部潮濕空氣對設(shè)備的氧化； 另一方面起到阻擋外部灰塵，避免破碎機(jī)內(nèi)部設(shè)備接觸過多灰塵使得設(shè)備老化。對于設(shè)備的操作人員也起到一定的安全防護(hù)作用，防止物料在破碎過程中出現(xiàn)飛濺，以至于出現(xiàn)造成安全事故。而對破碎機(jī)殼體的設(shè)計(jì)，主要包括破碎機(jī)的前后面板，弧形擋板，安全門以及底座的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)方面首先要注意殼體的材料的選擇，其次是殼體的具體形狀的設(shè)計(jì)，注重殼體厚度以及質(zhì)量的把控。在殼體的設(shè)計(jì)中，安全門的設(shè)計(jì)主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，安全門的設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)安全鎖緊裝置，此裝置是為了防止破碎機(jī)的殼體出現(xiàn)一些特殊情況而使得物料迸濺出來，具體的設(shè)計(jì)一般是用手輪進(jìn)行固定，這樣在破碎機(jī)啟動時(shí)，安全門上設(shè)置的鎖緊裝置便會自動通電工作，使得破碎機(jī)的安全門無法打開，起到安全防護(hù)的作用。為了便于觀測到破碎機(jī)的內(nèi)部正常工作情況，可以對殼體的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，如在殼體的弧殼上可以設(shè)計(jì)有測溫裝置以及測振裝置，這樣可以即時(shí)地觀察和記錄數(shù)據(jù)，而且相對應(yīng)的數(shù)據(jù)也可以直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制系統(tǒng)，專業(yè)的破碎機(jī)操作以及觀測人員便可以隨時(shí)監(jiān)測破碎機(jī)腔內(nèi)溫度情況以及轉(zhuǎn)子振動情況，從而實(shí)現(xiàn)安全高效的物料的破碎工作。

4.2 破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)及優(yōu)化

破碎機(jī)的核心部件之一便是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是破碎機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)破碎功能的主要構(gòu)件，其為破碎機(jī)的破碎提供力與破碎工具，保證了破碎機(jī)能夠?qū)ξ锪蠈?shí)現(xiàn)寬范圍大小粒度的破碎。而轉(zhuǎn)子本身是由支撐板、刀片以及鎖母和壓環(huán)所組成的。支撐板是起到對刀片的固定與支撐的作用，而鎖母的作用是固定轉(zhuǎn)子，壓環(huán)與支撐板相互配合來固定刀片。在轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)方面，需要注重轉(zhuǎn)子組成部件的選材與設(shè)計(jì)，也需要注重轉(zhuǎn)子整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體來說，對于刀片的設(shè)計(jì)，主要是考慮刀片選材與制造工藝，確保刀片是經(jīng)過熱處理，并且具備足夠的工作硬度，防止刀片在物料破碎時(shí)極易遭受磨損，能夠擁有較長的使用壽命。其次對于刀片需要注意在刀片的布置問題，要求刀片在轉(zhuǎn)子邊緣能夠均勻布置，并且具備一定的安裝深度。對于鎖母的設(shè)計(jì)，要求鎖母的材質(zhì)是強(qiáng)度較高，并且鎖母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要保證在整體的轉(zhuǎn)動過程中，鎖母中的膠粒能夠以一定的初速度飛向轉(zhuǎn)子邊緣的刀片。

對于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，主要是基于轉(zhuǎn)子本身的工作屬性而進(jìn)行。一方面考慮到轉(zhuǎn)子是一種高速旋轉(zhuǎn)的部件，所以對其設(shè)計(jì)的平衡量精度要求是較高的。而且考慮到轉(zhuǎn)子設(shè)備的設(shè)計(jì)不平衡也會影響到設(shè)備的主軸以及軸承箱工作性能以及實(shí)際的使用壽命，因此在設(shè)計(jì)的過程中，需要精準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)子的動平衡，要求轉(zhuǎn)子的前后面板的不平衡量在允許的不平衡量的范圍之內(nèi)。此外，轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)的機(jī)械性能參數(shù)也是需要重點(diǎn)考慮的，主要是以轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速來模擬轉(zhuǎn)子的受力情況，為了有效地保證破碎機(jī)的機(jī)械性能，需要切實(shí)地根據(jù)需求來加強(qiáng)轉(zhuǎn)子的支撐設(shè)備的強(qiáng)度，如對轉(zhuǎn)子刀片的支撐板以及壓環(huán)的強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)等。

4.3 破碎機(jī)的篩分部分的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

破碎機(jī)的篩分部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是指篩孔環(huán)以及篩網(wǎng)的設(shè)計(jì)。篩孔環(huán)的主要作用是對篩網(wǎng)進(jìn)行固定，一般是通過設(shè)計(jì)對應(yīng)的支撐桿以及其中對應(yīng)的緊固件來將篩網(wǎng)進(jìn)行固定。在篩孔環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要考慮篩孔環(huán)的型號以及實(shí)際的破碎機(jī)的篩分量等來確定篩孔環(huán)的材質(zhì)選用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及支撐桿的選材以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保篩孔環(huán)的強(qiáng)度以及保證篩網(wǎng)能夠牢固地被固定。對于篩網(wǎng)的設(shè)計(jì)來說，需要根據(jù)實(shí)際的破碎機(jī)設(shè)計(jì)要求來確定篩網(wǎng)的網(wǎng)孔數(shù)目以及篩網(wǎng)的開孔率，并且實(shí)際的篩孔網(wǎng)的開孔率以及篩網(wǎng)孔徑的設(shè)計(jì)要相互匹配，這樣一方面破碎機(jī)的破碎質(zhì)量以及篩分質(zhì)量將會在很大程度上得到提升； 另一方面，破碎機(jī)在完成破碎之后，破碎后的細(xì)料將會進(jìn)入到氣固分離裝置，從而進(jìn)行破碎后物料的篩分。

對于破碎機(jī)篩分部分的結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是對破碎機(jī)的篩分部分進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)，從而更加準(zhǔn)確地確定破碎機(jī)的產(chǎn)量以及破碎篩分精度，進(jìn)而確定篩網(wǎng)孔以及篩網(wǎng)開孔率的具體數(shù)目和實(shí)際百分比，能夠保證破碎機(jī)的產(chǎn)量以及破碎篩分精度達(dá)到最佳值。另一方面需要在篩分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，注重篩網(wǎng)的固定，一般是采用固定的篩板進(jìn)行篩網(wǎng)的固定，但篩板固定不牢固或者出現(xiàn)其他情況時(shí)容易影響破碎機(jī)篩分功能的發(fā)揮，則需要加固篩板的固定，一般是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用輔助擋板的方式來進(jìn)一步固定篩網(wǎng)的篩板。

4.4 破碎機(jī)的傳動裝置的設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化

破碎機(jī)的傳動系統(tǒng)是破碎機(jī)的動力傳送裝置，主要是由電機(jī)、傳送帶、軸承以及耦合器等器件所組成的。對于傳送帶以及其重要組成部分的皮帶主要是起到傳送的作用，對于這一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)傳動裝置的動力參數(shù)來選材和確定傳送帶的設(shè)置位置以及傳送帶的長度等具體問題。對于電機(jī)以及耦合器，一般來說，這兩者是相互配合和連接的一種結(jié)構(gòu)，耦合器與電機(jī)轉(zhuǎn)軸在同步旋轉(zhuǎn)的過程中，會通過這樣同步旋轉(zhuǎn)的一個(gè)力來帶動皮帶輪的傳動。軸承箱的設(shè)計(jì)，主要是考慮軸承箱內(nèi)部零件的潤滑以及冷卻，保證內(nèi)部件在適宜的溫度下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，還需要在其中設(shè)置相應(yīng)的測溫以及測振裝置，便于及時(shí)了解軸承箱內(nèi)部的情況。

在破碎機(jī)的傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方面，一方面需要圍繞傳動裝置的核心位置即電機(jī)以及耦合器進(jìn)行優(yōu)化，有研究表明耦合器與電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)直連的結(jié)構(gòu)能夠有效地確保電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有著較高的傳動效率，且能夠保證有著較低的安全故障發(fā)生率，則在設(shè)計(jì)電機(jī)這一部分的結(jié)構(gòu)時(shí)需要圍繞電機(jī)和耦合器這一整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化； 另一方面，軸承箱也是傳動裝置的重要組成部分，需要保證傳動的平穩(wěn)，降低振動動力的損失，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)的過程中可以考慮將傳動的支架設(shè)置成橡膠這一柔性的材料，降低無效振動的發(fā)生率，保證傳動裝置的動力能夠高效率地轉(zhuǎn)送到傳送帶，為破碎機(jī)的破碎裝置的正常工作提供保障。

4.5 破碎機(jī)的齒板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

破碎機(jī)齒板是破碎機(jī)的重要組成部分，主要分為固定齒板和活動齒板，其主要作用是破碎物料。對破碎齒板的設(shè)計(jì)主要是圍繞破碎齒板的齒厚度，齒面的形狀，齒板的材質(zhì)選擇以及齒板的塑性形變的設(shè)計(jì)等。破碎齒板的齒厚度是基于破碎齒板的抗壓強(qiáng)度而設(shè)計(jì)，厚度一般需要達(dá)到機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要求設(shè)計(jì)的厚度能盡可能降低齒板之間的慣性危害以及重量壓力，一般對于齒板厚度的設(shè)計(jì)范圍為40 ～60mm。齒板的齒面形狀的設(shè)計(jì)在一定程度上影響著齒板的實(shí)際使用效果。一般設(shè)計(jì)的齒面形狀主要是弧形，弧形能夠使得整個(gè)破碎的區(qū)域的齒面高度增高有利于提高破碎率。在破碎機(jī)的齒板的選材方面，需要用到堅(jiān)固的材質(zhì)，如利用高錳鋼材質(zhì)，這類材質(zhì)還具有較好的延展性與材料承重能力，適合用于破碎機(jī)的齒板的制造。

對于破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要是圍繞齒板的形狀的設(shè)計(jì)、破碎機(jī)材質(zhì)的選用以及塑性變形量的控制等。對于齒板形狀的設(shè)計(jì)除了常規(guī)的弧形形狀的設(shè)計(jì)，還需要根據(jù)弧形齒面確定弧形齒板的咬合程度，縮小相應(yīng)的咬合角度，這樣可以更加精確地控制物料的破碎粒度，也在一定程度上減少了齒板的過度磨損以及負(fù)荷。對破碎機(jī)的材質(zhì)的選用的需要考慮材質(zhì)的延展性的同時(shí)還應(yīng)具體地址優(yōu)化其中所添加的錳元素、碳元素以及其他元素的比例，這樣可以有效地降低金屬部件的磨損，又在一定程度上提高了齒板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的韌性以及耐磨程度。破碎機(jī)齒板的塑性變形量的控制需要設(shè)計(jì)好齒板與齒板周圍護(hù)板之間的間隔，從而能夠?qū)X板變形量與實(shí)際的變形幅度等進(jìn)行有效的控制與調(diào)整，確保齒板在破碎機(jī)上的正常使用。

5 破碎機(jī)應(yīng)用方面的注意事項(xiàng)

在破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化方面，破碎機(jī)的應(yīng)用注意事項(xiàng)也是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面需要標(biāo)明的內(nèi)容。對于破碎機(jī)不同位置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要提供正確的使用方法以及保養(yǎng)措施。對破碎機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，一方面能夠有效地保證破碎機(jī)有著較高的工作效率，物料的破碎粒度也將分布得更均勻一些； 另一方面，破碎機(jī)在正常操作狀態(tài)進(jìn)行工作不容易出現(xiàn)故障，破碎機(jī)的使用壽命也會進(jìn)一步延長。而對破碎機(jī)的保養(yǎng)與維護(hù)的主要的注意內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 一是破碎機(jī)零部件的溫度以及破碎機(jī)整體的溫度，首先需要防止破碎機(jī)在低溫下進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，需要經(jīng)過正常的預(yù)溫與運(yùn)轉(zhuǎn)； 然后是防止破碎機(jī)在高溫下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)出現(xiàn)高溫預(yù)警時(shí)需要及時(shí)關(guān)掉破碎機(jī)進(jìn)行降溫冷卻，之后檢查是否出現(xiàn)故障。還有是注意對于破碎機(jī)的冷卻系統(tǒng)的工作狀況的檢查。二是防止破碎機(jī)的腐蝕，主要是保證破碎機(jī)所接觸的氧化物質(zhì)以及介質(zhì)之間不會腐蝕到破碎機(jī)的整體，避免破碎機(jī)處于濕度較高的環(huán)境中。三是防止破碎機(jī)落灰，使得破碎機(jī)的零部件被污染。

6 結(jié)語

破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響著破碎機(jī)的發(fā)展。對于破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要圍繞破碎機(jī)的類型以及所應(yīng)用的物料類型以及物料破碎粒度等進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并考慮到破碎機(jī)的實(shí)際需求來進(jìn)行有效優(yōu)化，并且在設(shè)計(jì)和優(yōu)化方面注意破碎機(jī)的保養(yǎng)與日常維護(hù)的重點(diǎn)內(nèi)容的表明。