石料生產(chǎn)線用大型顎破機的改進設(shè)計

顎式破碎機（簡稱顎破）是電機帶動帶輪和與之固聯(lián)的偏心軸轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動動顎作平面復雜運動，利用動、定顎之間的相對運動實現(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、運行成本低、使用維修方便等優(yōu)點，所以是目前使用最廣泛的破碎機。隨著露天開采的增多和大型挖掘機、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。筆者以常用的PE750×1050為例，探討在滿足其可靠、穩(wěn)定運行、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)場安裝、使用、維護、保養(yǎng)和節(jié)能而提出了幾種結(jié)構(gòu)改進設(shè)計的方案。

1、機電一體化設(shè)計的應(yīng)用

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

1.1、軸承自動加油潤滑和自動測溫裝置設(shè)計

中小型顎破一般采用脂潤滑或者手動加油潤滑。脂潤滑一般3~6個月更換一次，更換時需清洗滾動軸承；手動潤滑用油槍給油，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，筆者采用自動加油多點潤滑系統(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際需求自動供油。這套系統(tǒng)方便實用，省去了人工加油的不方便和麻煩。

顎破正常工作時，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)計了自動測溫裝置，安裝在大型顎破的軸承內(nèi)。當軸承溫度過高，機器能自動加油、報警、停機等，達到保護軸承和大型顎破的目的。

1.2、電動機變頻調(diào)整的應(yīng)用

顎破是一種間歇工作的機器，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構(gòu)中的有害阻力，所以造成機器轉(zhuǎn)動速度波動性很大及電機的負荷不均勻，尖峰負荷通常為平均負荷的3倍以上。為使大型顎破工作平衡，轉(zhuǎn)速波動小，電機負荷均勻，節(jié)約電能，筆者選擇變頻電機。變頻電機是專用變頻感應(yīng)電動機和變頻器的總稱，是一種交流調(diào)速方式。當大型顎破的負載增加時，電機的軸轉(zhuǎn)速能自動隨之變化。電機在變頻器的驅(qū)動下實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速與扭矩，以適應(yīng)負載的需求變化，還能節(jié)約30~40%的電耗。

1.3、液力偶合器傳動裝置的設(shè)計

大型顎破的傳動一般是電機的直接負載，因而起動時間較長、造成電機的過熱甚至燒毀。如采用容量較大電動機啟動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時，用吊車或提升機驅(qū)動飛輪，使其偏心轉(zhuǎn)到偏心軸的上方，方可啟動。這種啟動方式非常麻煩，筆者采用液力偶合器啟動大型顎破。

大型顎破采用液力偶合器啟動，可縮短電動機啟動時間，改善起動性能，減少啟動平均電流，提高電機啟動能力，從而保護電機對電網(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油泵電機和顎破電機。采用液力偶合器傳動，先啟動油泵電機，隔一定的時間再啟動顎破電機，逐漸將大型顎破電機依次啟動完畢，整個啟動過程平穩(wěn)有序無振動。這樣解決了兩電機驅(qū)動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，自動測溫，自動加油，故障報警等有機結(jié)合在一起，形成了簡單的機電一體化，減少現(xiàn)場巡檢員的不便和誤差，預防和防止設(shè)備事故的發(fā)生。

2、軸承裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計

顎破有動顎體和機架兩對軸承。動顎軸承外圈與動顎體內(nèi)孔設(shè)計為過渡配合，軸承內(nèi)圈與偏心軸頸采用過盈配合，動顎軸承裝配時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），軸承一般選用型號為23176/W33，采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計使用安裝、拆卸非常不方便，筆者將其設(shè)計為退卻錐套連接形式，即在動顎體和動顎軸承之間設(shè)計一個退卻外錐套。裝卸軸承時，松緊退卻外錐套上的螺釘可擰緊和拆除外錐套，動顎軸承也可以很方便、輕松固定在動顎體上適當位置或拆除。

顎破兩對軸承內(nèi)圈與偏心軸頸配合通常采用以下兩種方式：①兩對軸承全部采用調(diào)心滾子軸承的結(jié)構(gòu)形式；②動顎體軸承采用調(diào)心滾子軸承；機架軸承為內(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，這兩種工采用壓力機壓入、專用拆卸器或預熱法拆卸的方法。對大型顎破拆裝情況下，第一種結(jié)構(gòu)形式要破壞一對軸承方能完成拆卸，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，對動顎軸承的內(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設(shè)計

顎破軸承（動顎體軸承和機架軸承）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、組合機架的設(shè)計

顎破機架是整個破碎機零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受具大的沖擊載荷，它的機重占整機很大比例（對鑄造機架為50%左右，對焊接機架為30%左右），而且加工制造工作量也較大。機架的強度和剛度，對整機性能和主要零件壽命均有很大影響。

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

4.1、嵌銷和螺栓的組合：機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顎式破碎機機架。它的剛性比嵌銷連接的組合機架好，加工、裝配和安裝也比較方便。1500×2100破碎機采用焊接組合機架。

4.3、組合式機架：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)壁用高強度螺栓和承載銷連接組合在一起，形成一個方形機架。這種四大塊連接的機架在現(xiàn)場安裝，這樣便于大型顎破的運輸和安裝。

5、分體式顎板的設(shè)計

顎式破碎機的固定顎板、活動顎板一般為整體式結(jié)構(gòu)。以PE750×1050為例，固定活動顎板單塊重量1400~1600kg，大型顎破的顎板單塊重量基本超過了1000kg，對其翻面、拆裝相當不方便。為適應(yīng)方便快捷的作業(yè)需求，將大型顎破的固定顎板、活動顎板設(shè)計為兩件分體上下結(jié)構(gòu)或上中下三塊。這種改進設(shè)計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、活動顎板的對換作用，使固定、活動顎板的使用壽命提高一倍。另外為了方便現(xiàn)場吊裝顎式破碎機零部件，在顎式破碎機的固定顎板、活動顎板、機架合適的位置要考慮設(shè)計適宜吊裝的結(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)計也應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場物料的條件在設(shè)計上加以考慮。

6、結(jié)論

大型顎破的安裝、維護非常不方便，載荷變化也比較大，且作業(yè)環(huán)境條件惡劣。筆者從提高機器可靠性、適宜拆、裝等幾方面有針對性的進行了以上改進設(shè)計，不僅使顎式破碎機裝配、維修簡便，而且可行、簡單實用，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)計的PE750×1050、PE1000×1200型式的大型顎式破碎機已有數(shù)臺在石料生產(chǎn)線生產(chǎn)中使用達2年多的時間，用戶反映良好，帶來了很好的經(jīng)濟效益。

相關(guān)設(shè)備：顎式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機。