適用於礦山井下作業外動顎低矮顎式破（pò）碎機研製

1、外動顎低矮顎式破碎機設備簡介

PEWA90120外（wài）動顎低矮顎式破碎機是一種適用於地下破碎的新型破碎設備，它結構低矮、整個機組可拆、結構緊湊，便於搬運、吊裝，特別適用於空間受到限製的場合。與（yǔ）同規格的傳統鄂式破碎機相比，生（shēng）產能力（lì）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（xiāo）耗的功率可降低30%。

在礦山生產中，運輸礦石（shí）的費用占礦石總生產費用的30%，采用普通的（de）膠帶輸送（sòng）機運輸，可使運輸費用（yòng）降低80%一90%。但（dàn）普通膠帶輸送機無法輸送未經破碎的大塊度、高硬度、棱角鋒利的原（yuán）礦，將新型低矮移動方便的破碎機用於硬岩礦山的地下甚至工作麵初碎，對提高礦山的開采強度和作業效率，甚至實現地下高效連續出礦的理想都是至關重要的一步（bù）。

近30年來，為了大幅度降低礦石的提升（shēng）運（yùn）輸（shū）費用，很多礦山（shān）己將礦石粗碎工序移到井下進行，但傳（chuán）統（tǒng）粗碎破（pò）碎機及其機組（zǔ）結構笨重、體積龐大，需要開（kāi）挖人型破碎（suì）酮室。而在地下礦山特別是在某（mǒu）些地質構造（zào）複雜、斷層縱（zòng）橫交錯的礦山，開（kāi）鑿高大（dà）炯室投資人（rén）、工效低、操作困難、安（ān）全性差，此時，能滿足地下礦山（shān）需要的低矮破碎設備就顯得尤為（wéi）重（chóng）要。

近年來，北京礦冶（yě）研（yán）究總院新研製成功的（de）外動（dòng）顎勻擺顎式破碎機外形低（dī）矮，比同型號傳統顎破低20%，喂料高度低，破（pò）碎係統的高度降低1/3左右，大大減少（shǎo）了通室的開鑿（záo）量。這種破碎機破碎（suì）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（gāi）係列破碎機較人型號為PEWA750 x 1060，較大入料粒度630 mm，破碎機（jī）處理能力在72一150m3/h，不能滿足大中型地卜礦（kuàng）山的要求，研製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（shòu）限製的礦山的迫切需要（yào）。

2、外動顎低矮顎式破碎機（jī）研究思路及技術關鍵

（1）地下破碎對設備的要求

地下開采的工藝條件（jiàn）對地下初碎設備提出了苛刻刻的（de）要求。工作（zuò）空間:由於地下初碎設備安裝在集中破碎峒室或接近工作麵，峒室尺寸越小、高度越低越經濟。這使設備尺寸受（shòu）到嚴格控製，要求（qiú）設備高度盡較低，結構緊（jǐn）湊。

工作對（duì）象:地下金屬礦山中破碎的多為堅硬物料。礦岩硬度係數f達到15一（yī）20。礦石破碎所（suǒ）需的破碎力大，襯板（bǎn）磨損嚴（yán）重。因此，要求設備要有高的強度（dù）和剛度，耐衝擊，耐（nài）磨損。工作環境:地下空間狹窄，環境複雜，要求設備簡單可靠，便於操作和維修。設備（bèi）性能:要（yào）節能高效（xiào），生產能力高、設備功耗低，襯板壽命長。

（2）目前地下初碎設備存在的問題

目前地下礦山（shān）可選擇的初碎設備有兩大類:旋回破碎機和顎式（shì）破（pò）碎機（jī）。

(1)旋回（huí）破碎機生產能力高，破碎的塊度大，但整機重量重，外（wài）形尺寸大，高度高，相應所需的井筒尺寸、巷道斷麵都要大（dà）、地下破碎用室的高度（dù）高，峒室開鑿較人（rén）大。因此僅在顎式破碎機不能滿足生產能（néng）力或破碎塊度要求的少數大型地下（xià）礦山選用（yòng）。

(2)顎（è）式破碎機結（jié）構簡單、工作可靠、製造維修容易、適應性強（qiáng）、成本低廉，一直是破碎領域（yù）中應用（yòng）較廣的破碎設備，也是地下礦山首選（xuǎn）的初碎設備。可選擇的顎式破碎機有兩（liǎng）種類型:簡（jiǎn）擺式顎式破碎機、複（fù）擺式顎式破碎機。前者結構複雜，設備高（gāo）度高、整機重量重，處理能力比較低（dī）。後者結構簡單、運動可靠、重量輕。生產能力比簡擺額式破（pò）碎機高30%左右。但顎板的（de）使用壽命短、能（néng）耗大、偏心距大、振動噪音大、運轉平穩性差。

（3）關鍵技術及研究思路

由於傳統的（de）顎式破碎機自身固有的缺點，在其基礎上改進也不能滿足工（gōng）藝對設備的要求。要突破傳（chuán）統破碎（suì）機的設計思路，從（cóng）機械設計的根（gēn）本出發，研製新型的破碎設備。

(1)從粉碎機構學的研究入手，改變傳統顎破的機構設計。

(2)應用好的計算機技術，創立粉碎機械的（de）新型機構設計，獲得動顎理想運動軌（guǐ）跡。

(3)采用研（yán）究開發的（de）機構設計（jì）軟件優化機構尺寸參數，獲得設備的優良性能。

3、新型外（wài）動顎低矮破碎機的研製機構原理設計

新型外動顎勻擺顎式破碎機（jī）改變了100多（duō）年來傳統顎式破碎機的機構原（yuán）理。設計新穎（yǐng）傳統複擺額式破碎機是一曲柄（bǐng）連杆機構，其連杆就是動顎。而外動顎（è）勻擺硬（yìng）岩破碎機的連杆是活動邊板，而動顎僅是連杆上一點的延伸(見圖1).

 PEWA90120機（jī）構設計參數

 由（yóu）於外（wài）動（dòng）顎勻擺顎式（shì）破碎機理論研究的深入與（yǔ）成功，為PEWA90120新型外動顎低矮破碎機的開發（fā）提供了基礎，采用現代設計法從改變機構設計（jì）入手，研製新一（yī）代樣機，利用（yòng）自主開發的（de）“PW係列機（jī）構設（shè）計（jì）”，專用軟件，分別通過改變（biàn）偏心距E、肘板長L、肘板座與偏心軸懸掛點的水平距離B、動顎在連接垂線上部的距離b、肘板與水平方向夾角ψ、動顎（è）襯板與水平方向左側夾角Ø。共50多組（zǔ）數據的（de）計（jì）算分析獲得大量數據，較終確定的機構參數獲得了較（jiào）理想的動領運動（dòng）軌跡，為PEWA90120破碎機（jī）的結構設計確定了機構幾何參數和運動參數。

結構設計及結構（gòu）特點

由於PE WA90120新型外動（dòng）顎低矮破碎（suì）機的機構設（shè）計與傳統的顎式破碎機完全不同，設備的結構和外型都發生了很大（dà）變化（huà），其設計簡圖見圖2。PE-WA90120破碎由（yóu）傳動部、機架部2、動顎部（bù）3、調整部4、可調領部5、拉緊部6及潤滑係統等組成（chéng），電動機經（jīng）三角皮帶通過皮帶輪馭動偏心軸，通過邊板將偏心軸的偏心轉動（dòng）傳到外側的動顎上。

新機型的結構（gòu）特點是:

(1)新機型不像傳統（tǒng）複（fù）擺顎式破碎機那樣采用偏心連杆套環裝置，而是通過活動邊板將偏心運動傳到外側的動顎上，破（pò）碎腔呈傾斜狀態。

(2)動顎（è）板和偏心軸位於破碎腔及（jí）靜顎兩側，通過活動側板將偏心運動傳遞給（gěi）顎板。

(3)負懸掛機（jī）構、皮帶輪及（jí）飛輪不在機器的上部而在設備（bèi）中部兩側。

(4)靜顎（è）由懸掛軸懸掛在機架上，下部通過襯（chèn）板與機架（jià）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，控製排料粒度。

(5)機架為可拆卸式，焊接箱型（xíng）結構，既（jì）減輕了（le）重（chóng）較，又提高了剛度，便於井（jǐng）下狹小空間運（yùn）輸安裝。

技術性能參數PEWA90120破碎機主要技術參數見表1。

 

新型顎式（shì）破碎機性能優點

(1) 外形低矮。新型機破碎腔的傾斜布置及負懸掛的結（jié）構設計，大（dà）大降低了皮帶輪及飛輪的安（ān）裝高度，從（cóng）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（jī）外形尺寸的比較見表2。

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

(2)動顎運動（dòng）軌跡理想（xiǎng）。新型外動顎勻擺顎式破碎機，動顎與連杆分離。連杆的運動特（tè）性，己經不再約束動顎的運動特性。這種新顎的機構設計徹底改變了傳統顎式破碎（suì）機動領運動軌跡，通過合理地設計機構參數，可以很靈活（huó）地調整動顎運動軌跡，獲得理想（xiǎng）的（de）動顎運動特（tè）性。

動顎板上各點行程及其特征值決定破（pò）碎機性能的好壞。新型外動顎低矮顎式（shì）破（pò）碎機的行程比遠遠小於傳統複擺顎破，動顎運（yùn）動軌跡分布規律（lǜ）是:破碎方向（xiàng）行程大，利於物料破碎，磨損（sǔn）方向行程小，大大減少領板磨損。

(3)襯板壽命長。動顎運（yùn）動的軌跡（jì）決定了被破物（wù）料在破碎與排料過程中與襯板之間的相對運動及受力狀況。破碎機不同的結構（gòu）設計，不同（tóng）的結構參數及不（bú）同的腔形（xíng）會得到不同的動（dòng）顎軌跡。PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機的動顆運動軌跡磨損方（fāng）向行程及行程比遠遠（yuǎn）小傳統PEF90120領式破（pò）碎（suì）機，從（cóng）而大大降低襯板磨損。

(4)生產能力高、能耗低（dī）。由於新機型動W與靜顎的位置與傳統複擺（bǎi）顎式破碎機正（zhèng）好相反，動顎的往複運動（dòng）為破碎機提供了可（kě）靠的進料保障，並促進排料，生產能力比傳統顎式破碎機高（gāo）。從動（dòng）顎運動軌跡分析，新（xīn）型PE WA90120破（pò）碎機以較小的（de）偏心距(18 mm)，可獲得比（bǐ）同規格傳（chuán）統顎式破碎機PEF90120(偏心距（jù）20 mm)大的動（dòng）顎破碎行程。因此設備運行平（píng）穩，轉（zhuǎn）速提高10%，生產能力提局。新型（xíng）PE WA90120破碎機小的磨（mó）損行程（chéng）大大減少了無用功，能耗低。

   
(5)粉塵少、噪音低。

5、新型PE WA90120破碎機工業生產試驗

新型PE WA90120破碎機於2001年9月在安慶銅礦的一616 m破（pò）碎峒室安裝調試，10一11月進行（háng）了工業試驗，與同峒室的同規格的PEF90120傳統（tǒng）複擺顎式破碎機進行比較，綜合檢驗該設備的運轉狀（zhuàng）態，檢（jiǎn）測該設（shè）備的各項性能指標，進行生產能（néng）力及破（pò）碎粒度的測定。工業試（shì）驗表明:PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機各（gè）項性能指標符合設計要求和生（shēng）產要求（qiú），大大優於PEF90120傳統複擺顎式破碎機。表3比較了兩種破碎機的技術性能指標。

試驗成功後即轉入生產（chǎn），至今碎礦70多萬t，設（shè）備開動率達97%。生產實踐（jiàn）也表明，該機性能優良、操（cāo）作（zuò）維修方便，運行可靠，成（chéng）本低。

PE WA90120破碎機是一種大型複雜的新型破碎（suì）設備，為目前用於硬岩地下礦山較（jiào）大型號的低矮型（xíng）破碎機，它根本改變了傳統複擺顎式破（pò）碎機以四連杆機構中的連杆做為動顎的傳（chuán）統設計，獲得了傳統顎破（pò）不（bú）能獲得（dé）的動顎理想軌跡，利於破（pò）碎又能減輕N板的磨損，因此從根本上改變了複擺顎式破碎機的性能。該機結（jié）構獨特:低矮、整個機組可拆（chāi）、結構緊湊，便於搬運、吊裝，低矮的外形特別適用於空間受到限製的場合，能方便地在井下運輸、安裝（zhuāng）及靠近工作麵工作。與同規（guī）格的傳統顎破相比，生產能力提高21.82%,襯板壽命至少提高3倍，低矮（ǎi）型整機高度降低25.6%，噸礦石消耗的功率可降低30%。該機的研製填補了國內（nèi）破碎設備的一項空白。