礦山破碎機結(jié)構(gòu)設計要點分析

劉仕期

摘要：礦山破碎機是一種用于破碎的專用機械，適用于冶煉廠、礦山礦石、化學工業(yè)企業(yè)制造物料等的破碎。由于各種物料的破碎與分類需求不一樣，礦山破碎機也有著多種類型，而且每種類型都有其獨特的結(jié)構(gòu)特點。為此，在設計破碎機時，應依據(jù)礦山破碎機的實際需要改善與調(diào)整結(jié)構(gòu)。基于此，本文主要對礦山破碎機的主要結(jié)構(gòu)及其適用范圍進行了介紹，然后重點分析了礦山破碎機的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，希望能為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：礦山破碎機；結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化與改進

一、礦山破碎機概況

礦山破碎機的主要用途是破碎物料。它是基于兩種或多種混合力，包括沖擊力、擠壓力、剪切力等將物料破碎，將大塊的物料多次破碎，最終達到生產(chǎn)需求。礦山破碎機的設備類型是基于破碎機的結(jié)構(gòu)及工作原理的差異而產(chǎn)生的，包括顎式破碎機、圓錐式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機等，不同類型的破碎機在實際應用過程中，對于物料的原始重量、濕度、抗壓強度及硬度都有不同的要求。

礦山破碎機普遍應用于開礦地址選擇、礦石碎裂等領(lǐng)域，其他行業(yè)如建筑材料、水利、冶金等，對該機械的需求數(shù)量也在逐步增多。深入剖析破碎機的構(gòu)造，且對一些結(jié)構(gòu)加以調(diào)整與優(yōu)化，有利于整體掌握礦山破碎機的實際構(gòu)造，為破碎機的改進、機械的優(yōu)化創(chuàng)造條件。

二、礦山破碎機的主要結(jié)構(gòu)及應用類型

（一）主要結(jié)構(gòu)

不同類型的破碎機在破碎物料時采用的力是不同的，但破碎機的結(jié)構(gòu)有很多相似之處。一般來說，破碎機都具有齒板、轉(zhuǎn)子、篩孔環(huán)、篩網(wǎng)孔徑、傳動系統(tǒng)、破碎機外部的殼體等重要結(jié)構(gòu)，顎式破碎機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

在對破碎機的結(jié)構(gòu)進行設計和研究時，需要將破碎機的重點結(jié)構(gòu)進行分析和研究，一般由外到內(nèi)有殼體、支架、傳動裝置、破碎核心主體、篩分部分等。在對破碎機的具體結(jié)構(gòu)進行研究的過程中，需要圍繞破碎機的整體設計到核心結(jié)構(gòu)的設計，再到易磨損部分的設計。

（二）不同類型礦山破碎機的應用

礦山破碎機的應用范疇的確認大多以破碎機的種類為依據(jù)。礦山破碎機的應用范圍十分廣泛，不僅適合礦山礦石，還適合其他行業(yè)。對于各類礦山破碎機的實際運用范圍與未來的發(fā)展趨勢，下面對四種破碎機進行詳細論述：

第一，反擊式破碎機。這是運用范圍很廣的一種破碎機，大多被應用于道路施工、能源、礦山、交通等方面。其抗壓性能突出，破碎后的物料可以達到較高的破碎比，所得的物料比較齊整，大多為立方體狀態(tài)，同時還可對物料破碎的粒徑進行調(diào)整，對長10～15cm的物料進行破碎處理。

第二，顎式破碎機是能將物料破碎到較小粒徑的一種機械，其可以對物料實施一級破碎，適合大體積和小體積物料的破碎。對于大體積物料，通常可破碎到厘米級，而對于小體積物料，則能破碎到毫米級。這種破碎機構(gòu)造簡易，工作強度突出，而且成本低。

第三，圓錐式破碎機破碎強度大，破碎效率十分突出，能夠在短時間內(nèi)對大量物料進行破碎處理。其在破碎方面的優(yōu)點體現(xiàn)在適合中等及以上礦石和硬度較大的巖石。與其他類型的破碎機相比，其在硅酸工業(yè)、化學工業(yè)中應用廣泛。

第四，沖擊式破碎機依托物料對物料進行破碎，也就是說，用硬度很高的物料對待破碎物料進行摩擦，進而實現(xiàn)破碎目的。該方法通常適合各類硬度很大的礦石，可對這些物料進行中細破碎，因此，在道路建造、建筑材料破碎、礦物破碎等方面應用廣泛，同時也是大規(guī)模建筑、筑路單位不可或缺的施工機械。

三、礦山破碎機的結(jié)構(gòu)設計要點

（一）破碎機的轉(zhuǎn)子設計及優(yōu)化

破碎機的核心部件之一便是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是破碎機實現(xiàn)破碎功能的主要構(gòu)件，其為破碎機的破碎提供了力與工具，保證破碎機對物料實現(xiàn)寬范圍大小粒度的破碎。轉(zhuǎn)子是由支撐板、刀片、鎖母和壓環(huán)組成的。支撐板可以起到對刀片的固定與支撐作用，鎖母的作用是固定轉(zhuǎn)子，壓環(huán)與支撐板相互配合固定刀片。在轉(zhuǎn)子設計方面，需要注重轉(zhuǎn)子組成部件的選材與設計，以及轉(zhuǎn)子整體結(jié)構(gòu)的設計。具體來說，對于刀片的設計，主要考慮刀片選材與制造工藝，確保刀片經(jīng)過熱處理，并具備足夠的硬度，延長刀片在物料破碎時的磨損時間，擁有較長的使用壽命。此外，還要注意刀片的布置問題，要求刀片在轉(zhuǎn)子邊緣均勻布置，并具備一定的安裝深度。對于鎖母的設計，要求鎖母材質(zhì)強度高，要保證在整體的轉(zhuǎn)動過程中，鎖母中的膠粒能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)設計的優(yōu)化，主要是基于轉(zhuǎn)子本身的工作屬性。一方面，考慮到轉(zhuǎn)子是一種高速旋轉(zhuǎn)部件，對其設計的平衡量精度要求較高。另一方面，轉(zhuǎn)子設備的設計不平衡，也會影設備主軸及軸承箱的工作性能和實際的使用壽命。因此，在設計的過程中，需要精準計算轉(zhuǎn)子的動平衡，要求轉(zhuǎn)子前、后面板的不平衡量在允許范圍內(nèi)。此外，轉(zhuǎn)子設計的機械性能參數(shù)也需要重點考慮，應以轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速模擬轉(zhuǎn)子的受力情況。為了有效保證破碎機的機械性能，需要根據(jù)需求，加強轉(zhuǎn)子支撐設備的強度，如加強轉(zhuǎn)子刀片支撐板及壓環(huán)強度的設計。

（二）破碎機的殼體設計及優(yōu)化

破碎機的殼體可對破碎機起到保護作用。一方面，防止外來腐蝕物質(zhì)腐蝕破碎機，阻擋外部潮濕空氣氧化設備；另一方面，可起到阻擋外部灰塵，避免破碎機內(nèi)部設備接觸過多灰塵導致設備老化。同時，對設備的操作人員也能起到一定的安全防護作用，防止物料在破碎過程中出現(xiàn)飛濺，造成安全事故。對破碎機殼體的設計，主要包括破碎機的前后面板、弧形擋板、安全門及底座。

在設計方面，首先要注意殼體材料的選擇，其次是殼體具體形狀的設計，應注重殼體厚度及質(zhì)量的把控。在殼體的設計中，安全門的設計是較為主要的。安全門的設計應關(guān)注安全鎖緊裝置，該裝置是為了防止破碎機的殼體出現(xiàn)一些特殊情況導致物料迸濺。具體的設計一般是通過手輪固定，啟動破碎機時，安全門上設置的鎖緊裝置便會自動通電，使破碎機的安全門無法打開，從而起到安全防護的作用。為了便于觀察破碎機內(nèi)部的工作情況，可以對殼體的設計進行優(yōu)化，如在殼體的弧殼上設計測溫裝置及測振裝置，實時觀察和記錄數(shù)據(jù)，相應的數(shù)據(jù)也可以直接傳至數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，專業(yè)的破碎機操作及觀測人員便可以隨時監(jiān)測破碎機腔內(nèi)的溫度及轉(zhuǎn)子振動情況，從而安全、高效地破碎物料。

（三）破碎機的齒板結(jié)構(gòu)設計及優(yōu)化

破碎機齒板是破碎機的重要組成部分，主要分為固定齒板和活動齒板，其主要作用是破碎物料。破碎齒板的設計主要圍繞破碎齒板的齒厚度、齒面形狀、齒板的材質(zhì)選擇、齒板的塑性形變等。破碎齒板的齒厚度基于破碎齒板的抗壓強度進行，厚度一般要達到機械零部件的設計標準，同時要求設計的厚度盡可能地降低齒板之間的慣性危害及重量壓力，齒板厚度的設計范圍一般為40～60mm。齒板的齒面形狀在一定程度上影響著齒板的使用效果。齒面形狀主要為弧形，弧形可以讓整個破碎區(qū)域的齒面高度增高，有利于提高破碎率。破碎機齒板要用堅固的材質(zhì)，如高錳鋼材質(zhì)，這類材質(zhì)還具有較好的延展性與材料承重能力，適合用于破碎機齒板的制造。

對于破碎機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以圍繞齒板的形狀設計、破碎機材質(zhì)的選用、塑性變形量的控制等。齒板形狀除了常規(guī)的弧形設計外，還需要根據(jù)弧形齒面確定弧形齒板的咬合程度，縮小相應的咬合角度，從而更加精確地控制物料的破碎粒度，在一定程度上減少齒板的過度磨損及負荷。選擇破碎機的材質(zhì)時，需要考慮材質(zhì)的延展性，同時還應注意優(yōu)化其中添加的錳元素、碳元素及其他元素的比例，以有效降低金屬部件的磨損，在一定程度上提高齒板結(jié)構(gòu)設計的韌性及耐磨程度。對破碎機齒板塑性變形量的控制，需要設計好齒板與其周圍護板之間的間隔，從而對齒板變形量、實際的變形幅度等進行有效的控制與調(diào)整，確保齒板在破碎機上正常使用。

（四）破碎機傳動裝置的設計及性能優(yōu)化

破碎機的傳動系統(tǒng)是破碎機的動力傳送裝置，主要由電機、傳送帶、軸承、耦合器等部件組成。傳送帶主要起傳送作用，對于這部分結(jié)構(gòu)的設計，需要根據(jù)傳動裝置的動力參數(shù)選材，并確定傳送帶的設置位置、長度。電機及耦合器是相互連接、相互配合的，耦合器與電機轉(zhuǎn)軸在同步旋轉(zhuǎn)的過程中，可通過同步旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力帶動皮帶輪傳動。軸承箱的設計，需要考慮軸承箱內(nèi)部零件潤滑及冷卻，以保證內(nèi)部件在適宜的溫度下運轉(zhuǎn)。同時，還要在其中設置相應的測溫及測振裝置，以便及時了解軸承箱內(nèi)部的情況。

在破碎機傳動裝置的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方面，一方面，要圍繞傳動裝置的核心位置即電機及耦合器進行優(yōu)化。研究表明，耦合器與電機實現(xiàn)直連可確保電機穩(wěn)定運行，且運轉(zhuǎn)時具有較高的傳動效率。因此，在設計電機結(jié)構(gòu)時，應圍繞電機和耦合器這一整體進行優(yōu)化。另一方面，軸承箱也是傳動裝置的重要組成部分，應保證傳動的平穩(wěn)，降低振動動力損失。在實際的結(jié)構(gòu)式設計的過程中，可以考慮使用橡膠這一柔性的材料作為傳動支架，以降低無效振動的發(fā)生率，保證傳動裝置的動力高效率地轉(zhuǎn)送至傳送帶，為破碎機破碎裝置的正常工作提供保障。

（五）破碎機篩分部分的設計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

破碎機篩分部分的結(jié)構(gòu)設計主要是指篩孔環(huán)及篩網(wǎng)的設計。篩孔環(huán)的作用是對篩網(wǎng)進行固定，一般通過設計對應的支撐桿及其中的緊固件固定篩網(wǎng)。篩孔環(huán)結(jié)構(gòu)的設計，需要考慮篩孔環(huán)的型號、實際的破碎機篩分量等，確定篩孔環(huán)的材質(zhì)，以確保篩孔環(huán)的強度，保證篩網(wǎng)固定牢固。篩網(wǎng)的設計，需要根據(jù)破碎機的設計要求，確定篩網(wǎng)的網(wǎng)孔數(shù)目及篩網(wǎng)的開孔率，實際的篩孔網(wǎng)開孔率及篩網(wǎng)孔徑的設計應相互匹配，從而提升破碎機的破碎質(zhì)量及篩分質(zhì)量。破碎機完成破碎后，破碎后的細料將進入氣固分離裝置，進行破碎后的物料篩分。

對于破碎機篩分部分的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要通過對破碎機的篩分部分進行工業(yè)化試驗，從而更加準確地確定破碎機的產(chǎn)量及破碎篩分精度，進而確定篩網(wǎng)孔及篩網(wǎng)開孔率的具體數(shù)目和實際百分比，從而保證破碎機的產(chǎn)量及破碎篩分精度達到最佳值。此外，還要注重篩網(wǎng)的固定，一般采用固定的篩板進行篩網(wǎng)固定，但當篩板固定不牢固或出現(xiàn)其他情況時，容易影響破碎機的篩分功能。因此，需要加固篩板，而加固篩板一般采用輔助擋板的方式。

四、結(jié)束語

破碎機的結(jié)構(gòu)設計影響著破碎機的應用及發(fā)展。因此，需要圍繞破碎機的類型、物料類型、物料破碎粒度等多個方面進行設計。在實際的結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，應結(jié)合現(xiàn)有破碎機的結(jié)構(gòu)設計及破碎機的實際需求進行，并注意破碎機的日常保養(yǎng)與維護。

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