適用于礦山井下作業(yè)外動(dòng)顎低矮顎式破碎機研制

1、外動(dòng)顎低矮顎式破碎機設備簡(jiǎn)介

PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機是一種適用于地下破碎的新型破碎設備，它結構低矮、整個(gè)機組可拆、結構緊湊，便于搬運、吊裝，特別適用于空間受到限制的場(chǎng)合。與同規格的傳統鄂式破碎機相比，生產(chǎn)能力提高21.82%，襯板壽命至少提高3倍，整機高度降低25.6%，噸礦石消耗的功率可降低30%。

在礦山生產(chǎn)中，運輸礦石的費用占礦石總生產(chǎn)費用的30%，采用普通的膠帶輸送機運輸，可使運輸費用降低80%一90%。但普通膠帶輸送機無(wú)法輸送未經(jīng)破碎的大塊度、高硬度、棱角鋒利的原礦，將新型低矮移動(dòng)方便的破碎機用于硬巖礦山的地下甚至工作面初碎，對提高礦山的開(kāi)采強度和作業(yè)效率，甚至實(shí)現地下高效連續出礦的理想都是至關(guān)重要的一步。

近30年來(lái)，為了大幅度降低礦石的提升運輸費用，很多礦山己將礦石粗碎工序移到井下進(jìn)行，但傳統粗碎破碎機及其機組結構笨重、體積龐大，需要開(kāi)挖人型破碎酮室。而在地下礦山特別是在某些地質(zhì)構造復雜、斷層縱橫交錯的礦山，開(kāi)鑿高大炯室投資人、工效低、操作困難、安全性差，此時(shí)，能滿(mǎn)足地下礦山需要的低矮破碎設備就顯得尤為重要。

近年來(lái)，北京礦冶研究總院新研制成功的外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機外形低矮，比同型號傳統顎破低20%，喂料高度低，破碎系統的高度降低1/3左右，大大減少了通室的開(kāi)鑿量。這種破碎機破碎能力大，襯板磨損低，能量消耗低，是地下初碎的理想選擇。但目前該系列破碎機較人型號為PEWA750 x 1060，較大入料粒度630 mm，破碎機處理能力在72一150m3/h，不能滿(mǎn)足大中型地卜礦山的要求，研制更大型號的低矮式外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機成為礦山，特別是地下及空間受限制的礦山的迫切需要。

2、外動(dòng)顎低矮顎式破碎機研究思路及技術(shù)關(guān)鍵

（1）地下破碎對設備的要求

地下開(kāi)采的工藝條件對地下初碎設備提出了苛刻刻的要求。工作空間:由于地下初碎設備安裝在集中破碎峒室或接近工作面，峒室尺寸越小、高度越低越經(jīng)濟。這使設備尺寸受到嚴格控制，要求設備高度盡較低，結構緊湊。

工作對象:地下金屬礦山中破碎的多為堅硬物料。礦巖硬度系數f達到15一20。礦石破碎所需的破碎力大，襯板磨損嚴重。因此，要求設備要有高的強度和剛度，耐沖擊，耐磨損。工作環(huán)境:地下空間狹窄，環(huán)境復雜，要求設備簡(jiǎn)單可靠，便于操作和維修。設備性能:要節能高效，生產(chǎn)能力高、設備功耗低，襯板壽命長(cháng)。

（2）目前地下初碎設備存在的問(wèn)題

目前地下礦山可選擇的初碎設備有兩大類(lèi):旋回破碎機和顎式破碎機。

(1)旋回破碎機生產(chǎn)能力高，破碎的塊度大，但整機重量重，外形尺寸大，高度高，相應所需的井筒尺寸、巷道斷面都要大、地下破碎用室的高度高，峒室開(kāi)鑿較人大。因此僅在顎式破碎機不能滿(mǎn)足生產(chǎn)能力或破碎塊度要求的少數大型地下礦山選用。

(2)顎式破碎機結構簡(jiǎn)單、工作可靠、制造維修容易、適應性強、成本低廉，一直是破碎領(lǐng)域中應用較廣的破碎設備，也是地下礦山首選的初碎設備?？蛇x擇的顎式破碎機有兩種類(lèi)型:簡(jiǎn)擺式顎式破碎機、復擺式顎式破碎機。前者結構復雜，設備高度高、整機重量重，處理能力比較低。后者結構簡(jiǎn)單、運動(dòng)可靠、重量輕。生產(chǎn)能力比簡(jiǎn)擺額式破碎機高30%左右。但顎板的使用壽命短、能耗大、偏心距大、振動(dòng)噪音大、運轉平穩性差。

（3）關(guān)鍵技術(shù)及研究思路

由于傳統的顎式破碎機自身固有的缺點(diǎn)，在其基礎上改進(jìn)也不能滿(mǎn)足工藝對設備的要求。要突破傳統破碎機的設計思路，從機械設計的根本出發(fā)，研制新型的破碎設備。

(1)從粉碎機構學(xué)的研究入手，改變傳統顎破的機構設計。

(2)應用好的計算機技術(shù)，創(chuàng )立粉碎機械的新型機構設計，獲得動(dòng)顎理想運動(dòng)軌跡。

(3)采用研究開(kāi)發(fā)的機構設計軟件優(yōu)化機構尺寸參數，獲得設備的優(yōu)良性能。

3、新型外動(dòng)顎低矮破碎機的研制機構原理設計

新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機改變了100多年來(lái)傳統顎式破碎機的機構原理。設計新穎傳統復擺額式破碎機是一曲柄連桿機構，其連桿就是動(dòng)顎。而外動(dòng)顎勻擺硬巖破碎機的連桿是活動(dòng)邊板，而動(dòng)顎僅是連桿上一點(diǎn)的延伸(見(jiàn)圖1).

 PEWA90120機構設計參數

 由于外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機理論研究的深入與成功，為PEWA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機的開(kāi)發(fā)提供了基礎，采用現代設計法從改變機構設計入手，研制新一代樣機，利用自主開(kāi)發(fā)的“PW系列機構設計”，專(zhuān)用軟件，分別通過(guò)改變偏心距E、肘板長(cháng)L、肘板座與偏心軸懸掛點(diǎn)的水平距離B、動(dòng)顎在連接垂線(xiàn)上部的距離b、肘板與水平方向夾角ψ、動(dòng)顎襯板與水平方向左側夾角Ø。共50多組數據的計算分析獲得大量數據，較終確定的機構參數獲得了較理想的動(dòng)領(lǐng)運動(dòng)軌跡，為PEWA90120破碎機的結構設計確定了機構幾何參數和運動(dòng)參數。

結構設計及結構特點(diǎn)

由于PE WA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機的機構設計與傳統的顎式破碎機完全不同，設備的結構和外型都發(fā)生了很大變化，其設計簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。PE-WA90120破碎由傳動(dòng)部、機架部2、動(dòng)顎部3、調整部4、可調領(lǐng)部5、拉緊部6及潤滑系統等組成，電動(dòng)機經(jīng)三角皮帶通過(guò)皮帶輪馭動(dòng)偏心軸，通過(guò)邊板將偏心軸的偏心轉動(dòng)傳到外側的動(dòng)顎上。

新機型的結構特點(diǎn)是:

(1)新機型不像傳統復擺顎式破碎機那樣采用偏心連桿套環(huán)裝置，而是通過(guò)活動(dòng)邊板將偏心運動(dòng)傳到外側的動(dòng)顎上，破碎腔呈傾斜狀態(tài)。

(2)動(dòng)顎板和偏心軸位于破碎腔及靜顎兩側，通過(guò)活動(dòng)側板將偏心運動(dòng)傳遞給顎板。

(3)負懸掛機構、皮帶輪及飛輪不在機器的上部而在設備中部?jì)蓚取?/p>

(4)靜顎由懸掛軸懸掛在機架上，下部通過(guò)襯板與機架相連，通過(guò)調0肘板，靜顎繞懸掛軸旋轉以改變排料口大小，控制排料粒度。

(5)機架為可拆卸式，焊接箱型結構，既減輕了重較，又提高了剛度，便于井下狹小空間運輸安裝。

技術(shù)性能參數PEWA90120破碎機主要技術(shù)參數見(jiàn)表1。

 

新型顎式破碎機性能優(yōu)點(diǎn)

(1) 外形低矮。新型機破碎腔的傾斜布置及負懸掛的結構設計，大大降低了皮帶輪及飛輪的安裝高度，從而大大降低了設備的整體高度和喂料高度。與同規格破碎機外形尺寸的比較見(jiàn)表2。

新機型與喂料機械水平布置、而不是傳統的階梯布置，因此，大大減少了峒室的開(kāi)鑿量。峒室高度降低1/2一2/3，開(kāi)鑿量減少2/30

(2)動(dòng)顎運動(dòng)軌跡理想。新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機，動(dòng)顎與連桿分離。連桿的運動(dòng)特性，己經(jīng)不再約束動(dòng)顎的運動(dòng)特性。這種新顎的機構設計徹底改變了傳統顎式破碎機動(dòng)領(lǐng)運動(dòng)軌跡，通過(guò)合理地設計機構參數，可以很靈活地調整動(dòng)顎運動(dòng)軌跡，獲得理想的動(dòng)顎運動(dòng)特性。

動(dòng)顎板上各點(diǎn)行程及其特征值決定破碎機性能的好壞。新型外動(dòng)顎低矮顎式破碎機的行程比遠遠小于傳統復擺顎破，動(dòng)顎運動(dòng)軌跡分布規律是:破碎方向行程大，利于物料破碎，磨損方向行程小，大大減少領(lǐng)板磨損。

(3)襯板壽命長(cháng)。動(dòng)顎運動(dòng)的軌跡決定了被破物料在破碎與排料過(guò)程中與襯板之間的相對運動(dòng)及受力狀況。破碎機不同的結構設計，不同的結構參數及不同的腔形會(huì )得到不同的動(dòng)顎軌跡。PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機的動(dòng)顆運動(dòng)軌跡磨損方向行程及行程比遠遠小傳統PEF90120領(lǐng)式破碎機，從而大大降低襯板磨損。

(4)生產(chǎn)能力高、能耗低。由于新機型動(dòng)W與靜顎的位置與傳統復擺顎式破碎機正好相反，動(dòng)顎的往復運動(dòng)為破碎機提供了可靠的進(jìn)料保障，并促進(jìn)排料，生產(chǎn)能力比傳統顎式破碎機高。從動(dòng)顎運動(dòng)軌跡分析，新型PE WA90120破碎機以較小的偏心距(18 mm)，可獲得比同規格傳統顎式破碎機PEF90120(偏心距20 mm)大的動(dòng)顎破碎行程。因此設備運行平穩，轉速提高10%，生產(chǎn)能力提局。新型PE WA90120破碎機小的磨損行程大大減少了無(wú)用功，能耗低。

   
(5)粉塵少、噪音低。

5、新型PE WA90120破碎機工業(yè)生產(chǎn)試驗

新型PE WA90120破碎機于2001年9月在安慶銅礦的一616 m破碎峒室安裝調試，10一11月進(jìn)行了工業(yè)試驗，與同峒室的同規格的PEF90120傳統復擺顎式破碎機進(jìn)行比較，綜合檢驗該設備的運轉狀態(tài)，檢測該設備的各項性能指標，進(jìn)行生產(chǎn)能力及破碎粒度的測定。工業(yè)試驗表明:PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機各項性能指標符合設計要求和生產(chǎn)要求，大大優(yōu)于PEF90120傳統復擺顎式破碎機。表3比較了兩種破碎機的技術(shù)性能指標。

試驗成功后即轉入生產(chǎn)，至今碎礦70多萬(wàn)t，設備開(kāi)動(dòng)率達97%。生產(chǎn)實(shí)踐也表明，該機性能優(yōu)良、操作維修方便，運行可靠，成本低。

PE WA90120破碎機是一種大型復雜的新型破碎設備，為目前用于硬巖地下礦山較大型號的低矮型破碎機，它根本改變了傳統復擺顎式破碎機以四連桿機構中的連桿做為動(dòng)顎的傳統設計，獲得了傳統顎破不能獲得的動(dòng)顎理想軌跡，利于破碎又能減輕N板的磨損，因此從根本上改變了復擺顎式破碎機的性能。該機結構獨特:低矮、整個(gè)機組可拆、結構緊湊，便于搬運、吊裝，低矮的外形特別適用于空間受到限制的場(chǎng)合，能方便地在井下運輸、安裝及靠近工作面工作。與同規格的傳統顎破相比，生產(chǎn)能力提高21.82%,襯板壽命至少提高3倍，低矮型整機高度降低25.6%，噸礦石消耗的功率可降低30%。該機的研制填補了國內破碎設備的一項空白。