新型细碎颚式破碎机结构见图1,其曲柄摇杆机构的所有工艺参数、结构参数和设计参数都进行了计算机优化设计。因此,从几何学角度使有关参数获得最佳值,从机器动力学角度使有关动力学参数获得最佳组合。例如,降低了动颚悬挂高度使机器重心降低,既确保了机器运转的平稳性,又使提高偏心轴转速成为可能。根据优化结果,采用小偏心距r,并精确计算和设计好平衡块的大小和方位,减少了该机器离心惯性力和冲击振动,使它的运转噪音有所降低(约降低5. 9%),该机器重量比国内同类型机器减少了约6%-9%,
1.1破碎颚板的设计
其颚板的设计主要根据“固定容积”原理,即动颚每摆动1次,破碎腔横断面上各水平面上物料降落的梯形断面面积相同,即物料降落的容积相同。这样,机器产量在排料口为定值时可保持恒定,且保持卸料口不被堵塞。根据这一原理,推导出破碎颚板表面曲线的理论曲线方程式。据此最终确定的破碎腔型如图2所示,即将定颚板做成“直线一修正高斯曲线”型,而动颚板设计成直线型。
因为复摆颚式破碎机固定颚板比活动颚板的下部磨损剧烈,因此将固定颚板下部做成高斯曲线形,加厚它的底部,既符合“固定容积”原理,又从结构上改善了颚板的磨损。
固定颚板上部设计成直线段,是为了保证刚投入破碎腔内的物料处于设计的啮角范围内(180≤d≤22°),不致于被“挤”出破碎腔,使机器可正常运行。在固定颚板中部即直线和修正高斯曲线间的过渡段,则采用“外旋轮线一外摆线”作为固定颚板的理论曲线,这样就确保了物料从直线到修正高斯曲线段的滑落(或滚落)时间t具有极小值,不会产生滞留或堵塞现象,提高了破碎效率。而物料在修正高斯曲线段时,啮角开始由大变小,到曲线顶点变为零,物料排出变慢;由于破碎腔上部有较多矿石重压,两侧又有侧护板,导致物料在这一区域内受到一定程度的“层压粉碎”;而“层压粉碎”纯压力的破碎效果5倍于剪切力,因而使破碎效率得以显著提高。物料进入修正高斯曲线下部,啮角由零变为负值,这样就使物料不但不会堵塞,反而与直线形动颚板构成一段较长的“平行区”(有效长度为30~60mm),使物料进一步受到平行挤压的“层压粉碎”,细化和均整了物料;此外,这一“平行区”亦可延续因啮角负值绝对值增大而加速排料的趋势,使破碎腔上、下处理能力实现平衡,排料连续而均匀。由于物料受到2次“层压粉碎”作用,所以破碎效率高,排料粒度小,一般可提高产量20%。
同时,由于采用了较深的破碎腔,其有效深度比一般破碎腔深度大5%~10%。上述改进使颚板的磨损减少,卸料连续均匀性好,没有以往的堵塞现象。
1.2参数优选
1.2.1偏心距r的优化
复摆式颚式破碎机为曲柄摇杆机构,连杆即为动颚,因而具有平面复摆特性,故称其为复杂摆型颚式破碎机,其机构运动简图见图3。
研究表明,曲柄摇杆机构的连杆的运动曲线近似于椭圆,在给料口处椭圆度较小,在排料口处椭圆度较大,中部椭圆度最小。因此各点的行程特性值m(垂直行程h与水平行程s之比)也不一样(上小下大,中间最小)。
机器的偏心距r的大小对生产率、功率、机器的性能参数等有很大的影响。增大偏心距可增大动颚的水平行程,改善复摆机的行程特性,但会导致机器功率增大,不符合节能原则。因此,对偏心距的优化就十分必要。偏心距优化的约束条件有动颚行程特性值m、钳角a,动颚板下端水平行程s,动颚长度l。
m=h/s。m值越大,则破碎颚板对矿石的破碎效果越好,颚板本身磨损也越强烈,而且m值大是复摆机的固有特性,为此,采用降低动颚悬挂高度h的方式来改善它的行程特性。另外,在结构上采取增大水平行程s,这对改变行程特性m更为明显。但最根本的方法是选用合适的偏心距r。
目前国内PE型颚式破碎机的行程比取值为m:2.4 -3.4,国外一般取m:1.5-2.5。由于本机器作细碎用,已碎物料在破碎腔平行区至少要经过2次层压破碎才能达到粒度要求,所以本机器行程特性值m应取得小些:为2.1 -2.5。
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