單段錘式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于水泥、陶瓷、玻璃、人工砂石、煤炭、非金屬礦山和新型綠色建材等行業(yè)。 大塊物料進(jìn)入破碎腔內(nèi),堆放在機(jī)內(nèi)特設(shè)的中間托架上,錘頭在中間托架的間隙中運(yùn)行,將大塊物料連續(xù)擊碎而墜落,墜落的小塊經(jīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的錘頭進(jìn)一步打擊而細(xì)碎,最后經(jīng)弧形篦板均整合格后卸出。
技術(shù)參數(shù)
1.DPC系列技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
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轉(zhuǎn)子尺寸(mm*mm)
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處理能力(t/h)
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錘頭數(shù)量
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進(jìn)料口 (mm)
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入料粒度(mm)
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出料粒度 (mm)
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配套功率 (kw)
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設(shè)備重量(t)
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DPC 1412
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Φ1420*1194
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80-150
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28
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1290*1320
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500*500*800
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90%≤25
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200
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25
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DPC 1616
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Φ1650*1630
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150-220
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32
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1500*1785
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800*800*900
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90%≤25
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355
|
43
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DPC 1818
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Φ1850*1730
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240-400
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40
|
1755*1780
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800*800*1000
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90%≤25
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560
|
67.5
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DPC 2018
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Φ2018*1802
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350-450
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40
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2040*1860
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1000*1000*1000
|
90%≤25
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710
|
81
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DPC 2022
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Φ2018*2227
|
400-600
|
50
|
2228*2460
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1000*1000*1200
|
90%≤25
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800
|
110
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DLPC 2022-1
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Φ2018*2227
|
600-800
|
50
|
2228*2460
|
1000*1000*1500
|
90%≤25
|
800
|
120
|
DLPC 2022-2
|
Φ2018*2227
|
700-900
|
50
|
2228*2460
|
1000*1000*1500
|
90%≤25
|
800
|
130
|
2DPC 1818
|
Φ1850*1890
|
800 -1000
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40*2
|
2030*2080
|
1100*1100*1500
|
90%≤75
|
630*2
|
148
|
2DPC 2022
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Φ2018*2237
|
1200 -1500
|
50*2
|
2670*2460
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1000*1000*1500
|
90%≤75
|
800*2
|
145
|
2DPC 2325
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Φ2300*2508
|
1600 -2000
|
66*2
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3065*2666
|
1100*1100*1500
|
90%≤75
|
1125*2
|
204
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DSJ系列技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
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最大給料度(mm)
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生產(chǎn)能力(t/h)
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進(jìn)料含水量
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電機(jī)率(Kw)
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重量(t)
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DSJ2015
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≤100
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30-35
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≤15%
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220
|
40
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DSJ2515
|
≤100
|
40-50
|
≤15%
|
250
|
55
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DSJ2821
|
≤100
|
65-80
|
≤15%
|
450
|
78
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DSJ3026
|
≤100
|
110
|
≤15%
|
800
|
128
|
DSJ4325
|
≤100
|
150-160
|
≤15%
|
900
|
145
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2準(zhǔn)備工作
1根據(jù)適用場(chǎng)合和本機(jī)外形尺寸圖、基礎(chǔ)位置圖,進(jìn)行必要的工藝和土建設(shè)計(jì),動(dòng)載荷系數(shù)建議取3-4。
2 機(jī)器四周和上部均應(yīng)預(yù)留有足夠的檢修和喂料空間。
3 電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)與機(jī)器基礎(chǔ)同時(shí)澆筑。
4 準(zhǔn)備好必要的工器具和吊裝設(shè)施。
5 組織有關(guān)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)安裝規(guī)范。
3機(jī)器安裝
1 機(jī)器轉(zhuǎn)子在出廠前已經(jīng)過動(dòng)、靜平衡校正,用戶安裝時(shí)通常無須再做平衡試驗(yàn)。若需要換錘頭或轉(zhuǎn)子部件時(shí),徑向?qū)ΨQ偏差應(yīng)小于0.5kg。
2基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,方可進(jìn)行主機(jī)和電動(dòng)機(jī)的安裝。
3機(jī)器(下機(jī)體與轉(zhuǎn)子)安裝應(yīng)調(diào)水平,主軸水平誤差應(yīng)小于0.35mm/m,主、從動(dòng)皮帶輪軸向中心應(yīng)在同一平面內(nèi)。
4調(diào)整三角帶松緊適度。
5 檢查各部件是否有移位、變形;鎖緊所有螺栓;檢查密封是否良好。
6 檢查電控柜接線及緊固情況;檢查延時(shí)繼電器及過載保護(hù)器;選擇合適規(guī)格的保險(xiǎn)絲;上三角帶前接通電路,試驗(yàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。
7 檢查篦架定位及限位是否正確、排鐵機(jī)構(gòu)是否靈活,初始安裝使用本機(jī)時(shí),篦架軸應(yīng)處于調(diào)整最低極限位置。
8 人工盤動(dòng)轉(zhuǎn)子,檢查是否有摩擦、碰撞現(xiàn)象。
4研發(fā)與應(yīng)用
破碎機(jī)簡介
單段錘式破碎機(jī)用于破碎一般的脆性礦石,如石灰石、泥質(zhì)粉砂巖、頁巖、石膏和煤等,也適合破碎石灰石和粘土的混合料,具有全回轉(zhuǎn)大質(zhì)量錘頭、可調(diào)整破碎板、順向篦子、安全門等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。適應(yīng)了入料粒度大、破碎比大、一次入磨的工藝要求。
當(dāng)前,5000t/d甚至l0000t/d水泥熟料生產(chǎn)線逐漸普及,水泥生產(chǎn)設(shè)備大型化需求也隨之增多,其中石灰石破碎能力l 000 t/h以上、適應(yīng)立磨工藝系統(tǒng)要求的單段錘式破碎機(jī)具有相當(dāng)廣闊的市場(chǎng)需求。
單段錘式破碎機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)如下。進(jìn)料口尺寸:1805mm×2560mm;最大給料尺寸:≤l 000mm×l 250mm×1500mm(其中≥1 m3的大塊不得超過l0%);生產(chǎn)能力:l 000t/h;出料粒度:≤100 mm(占95%以上);電動(dòng)機(jī)功率:1000 kW;電動(dòng)機(jī)電壓:10000 V;機(jī)器外形尺寸(不包括附屬裝置):4900mm×4100mm×4200mm。
國內(nèi)各大水泥廠所選用的1000t/h級(jí)以上破碎機(jī)中,大部分是雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)。國產(chǎn)同類型單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)中,目前只有單段錘式破碎機(jī)的單機(jī)產(chǎn)量能夠穩(wěn)定達(dá)到這一數(shù)量級(jí)。
單段錘式破碎機(jī)與雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)相比,少一臺(tái)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng),少一只轉(zhuǎn)子,即主要優(yōu)勢(shì)在于破碎機(jī)本身的單機(jī)成本很低,且廣大用戶對(duì)單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)的使用更為熟悉。
通過緊密跟蹤單段錘式破碎機(jī)的使用狀況,并及時(shí)修正了各個(gè)環(huán)節(jié)的不足,定型后的單段錘式破碎機(jī),具有廣闊的市場(chǎng)前景。
工作原理
礦石存在不同的內(nèi)在缺陷,如層理,夾雜物、裂縫,特別是礦石在各個(gè)方向擴(kuò)展起來小至極細(xì)、大至肉眼可見的裂縫等導(dǎo)致礦石在各個(gè)方向上強(qiáng)度不同,利用劇烈的沖擊可以使礦石沿著最薄弱的脆弱點(diǎn)和脆弱面斷裂而破碎。但隨著破碎過程的進(jìn)行,礦石的粒度尺寸不斷減小,脆弱點(diǎn)和脆弱面也不斷減少,礦石的強(qiáng)度因而相應(yīng)地增加。礦石變得越來越堅(jiān)固,單位體積需要更高的沖擊能量才能破碎。
錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)都屬于沖擊式破碎機(jī),利用高速回轉(zhuǎn)的錘頭或板錘與礦石發(fā)生劇烈的撞擊,使礦石發(fā)生破碎的同時(shí),還獲得一定的運(yùn)動(dòng)速度,進(jìn)而與反擊板或襯板發(fā)生碰撞,或礦石彼此之間發(fā)生碰撞,多次碰撞后得到合格產(chǎn)品排出機(jī)外。
反擊式破碎機(jī)
反擊式破碎機(jī)的板錘與轉(zhuǎn)子之間為剛性連接,利用整個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能對(duì)礦石進(jìn)行沖擊,使礦石不僅遭到破碎,而且獲得較大速度和動(dòng)能,與反擊板或襯板發(fā)生的碰撞也更加劇烈。其轉(zhuǎn)子所具有的動(dòng)能的大小,必須達(dá)到這樣一個(gè)值,保證既可將礦石一擊而碎或一擊而撞開,又可確保轉(zhuǎn)子的速度波動(dòng)在傳動(dòng)系統(tǒng)允許的補(bǔ)償范圍以內(nèi),轉(zhuǎn)子損失一部分動(dòng)能后仍然能夠繼續(xù)正;剞D(zhuǎn),即系統(tǒng)的不平衡系數(shù)在傳動(dòng)系統(tǒng)的許可范圍內(nèi)?梢赃@樣認(rèn)為,反擊式破碎機(jī)的板錘在單次打擊礦石時(shí)具有較高的能量交換效率,其一次交換的能量大小與礦石的質(zhì)量大小近似成正比。正因?yàn)榉磽羰狡扑闄C(jī)單次交換的能量較高,并隨沖擊負(fù)載的變化而變化,單次交換的能量強(qiáng)度超過礦石的抗壓強(qiáng)度就可形成有效的破碎,因此它的主要優(yōu)勢(shì)就是能夠處理抗壓強(qiáng)度較高、結(jié)構(gòu)致密的礦石。但如果瞬態(tài)沖擊負(fù)載過大,則容易使板錘至電機(jī)的一系列零部件中的薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生損壞,或傳動(dòng)失效。反擊式破碎機(jī)的進(jìn)料粒度也因此不能過大,這是其相對(duì)明顯的弱點(diǎn)。
錘式破碎機(jī)
錘式破碎機(jī)僅以鉸接在錘軸上的單個(gè)或數(shù)個(gè)錘頭對(duì)礦石進(jìn)行打擊,進(jìn)而使礦石破碎。礦石發(fā)生破碎的同時(shí),所獲得的速度和動(dòng)能較為有限,與反擊板或襯板之間的碰撞的劇烈程度也相對(duì)較低。如果礦石的抗壓強(qiáng)度較高而且塊度較大時(shí),錘頭本身的動(dòng)能不足以將礦石一擊而碎或一擊而撞開,錘頭能夠在鉸接軸上360°反方向回轉(zhuǎn),并在碰撞結(jié)束后再逐步向工作方向加速至正常速度。這種情況下,礦石則沿著錘盤滑動(dòng)、滾動(dòng),在幾十毫秒的時(shí)間間隔內(nèi)遭受下一排錘頭的打擊?梢,錘式破碎機(jī)單次撞擊交換的能量較低,最高不超過同時(shí)發(fā)生碰撞的錘頭的動(dòng)能總和。
又由于錘頭重新恢復(fù)至額定速度過程中的時(shí)間較長、加速度較小,即轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)錘頭的動(dòng)能補(bǔ)償是一個(gè)漸漸的過程,對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的速度沖擊較小。另外,礦石被一擊而碎或一擊而撞開與否,僅和同時(shí)發(fā)生撞擊的錘頭動(dòng)能之和相關(guān),而與整個(gè)轉(zhuǎn)子所具有的動(dòng)能大小無關(guān)。轉(zhuǎn)子動(dòng)能的大小僅需保證碰撞后的錘頭能夠及時(shí)恢復(fù)原有速度,即確保對(duì)錘頭動(dòng)能補(bǔ)償所產(chǎn)生的速度波動(dòng)在許可范圍內(nèi)。如果礦石的抗壓強(qiáng)度過高、性質(zhì)過于致密堅(jiān)韌,單次撞擊所交換的能量達(dá)不到礦石的破裂強(qiáng)度,則單次破碎效率將明顯下降。若多次打擊后礦石仍未發(fā)生疲勞破壞,則破碎機(jī)的整體破碎效率將明顯下降。
可見,錘式破碎機(jī)僅適于破碎中等強(qiáng)度的脆性礦石,這是它的局限之處;錘式破碎機(jī)對(duì)大塊脆性礦石又具有極大的適應(yīng)性,可通過多批次中等強(qiáng)度的打擊使大塊礦石沿薄弱面得以逐漸碎裂,這是其明顯的優(yōu)勢(shì)。
破碎機(jī)的研發(fā)和改進(jìn)
由于沖擊式破碎機(jī)的高速特性,一般情況下設(shè)計(jì)人員無法實(shí)際觀測(cè)到破碎機(jī)內(nèi)的詳細(xì)破碎過程。設(shè)計(jì)人員更多的是根據(jù)理想模型或已有經(jīng)驗(yàn)提出若干假設(shè)。并通過觀察監(jiān)測(cè)試驗(yàn)或生產(chǎn)中設(shè)備外部的振動(dòng)、聲響、溫度,或停機(jī)時(shí)觀察其內(nèi)部各零部件的磨損、沖擊痕跡、缺失甚至零部件的損壞,進(jìn)而得以印證,再加以改進(jìn)。
單段錘式破碎機(jī)的最初設(shè)計(jì),是在現(xiàn)有錘擊式破碎機(jī)型基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)放大設(shè)計(jì),并挖掘破碎機(jī)的最大潛力,但在最終成型前走了一些彎路。在有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,我們經(jīng)過細(xì)致的觀察、分析、總結(jié)以及深刻的反思,找到了相關(guān)不利影響因素,提出了新的設(shè)計(jì)理念,對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),并加強(qiáng)了對(duì)設(shè)備操作、維護(hù)人員的培訓(xùn),最終順利通過產(chǎn)品各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的考核驗(yàn)收,獲得了用戶的認(rèn)可。以下進(jìn)行具體分析,并對(duì)若干傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)進(jìn)行再探討和修正,其中不妥之處,懇請(qǐng)專家斧正。
落料點(diǎn)及起始破碎角
礦石落料點(diǎn)所處的轉(zhuǎn)子半徑與錘頭回轉(zhuǎn)方向上的轉(zhuǎn)子水平半徑之間的夾角(α)稱為起始破碎角。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)認(rèn)為,起始破碎角越大所形成的破碎腔其破碎效率越高。破碎腔的型式,文獻(xiàn)[1]按α角的大小進(jìn)行了分類:α<90°為承擊式;α=90°為平擊式;α>90°(最大l35°)為仰擊式(見圖l)。
錘式破碎機(jī)腔型型式
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,α值越大,破碎區(qū)間越大,打擊碰撞的機(jī)會(huì)越多,破碎效率越高。通過實(shí)踐,我們認(rèn)為,α角并非越大越好,過大的α角將帶來諸多不利影響,并導(dǎo)致極低的破碎效率。
在臺(tái)泥英德一期工程用破碎機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,按照傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)要求,板喂機(jī)頭輪中心與轉(zhuǎn)子中心水平距離較大,并且利用加長板喂機(jī)頭部的鏈幕擋住礦石,使落料點(diǎn)偏離轉(zhuǎn)子中心較遠(yuǎn),以獲得較大的α角,如圖2(a)所示。但實(shí)際生產(chǎn)效果并沒有達(dá)到預(yù)期效果。生產(chǎn)過程中,破碎機(jī)入料口正下的受料區(qū)域沉悶聲響明顯偏大,正面豎直布置的襯板磨損痕跡明顯,該區(qū)域襯板螺栓剛預(yù)緊不久就極易松脫,破碎機(jī)返料嚴(yán)重,正上方較薄的頭罩頂部受返料打擊變形較大,產(chǎn)生很大的噪聲,電機(jī)電流的波動(dòng)較大。我們分析,α角過大已經(jīng)直接對(duì)破碎進(jìn)程產(chǎn)生了不利影響,具體分析如下。
⑴ α角過大影響了順暢料流的形成。高速回轉(zhuǎn)的錘頭的作用有二個(gè),首先是它的撞擊破碎作用,其次是使礦石獲得一定的運(yùn)動(dòng)速度。錘頭充分的撞擊破碎作用是提高破碎效率的最直接因素;撞擊后礦石運(yùn)動(dòng)速度的大小、方向則確定了料流的形成。顯然,只有礦石獲得錘頭及時(shí)、有效的破碎作用的同時(shí),礦石碎裂后的總體運(yùn)動(dòng)又方向正確、大小合適,才能確保破碎強(qiáng)度在各個(gè)破碎區(qū)間合理分布,進(jìn)而獲得順暢的料流及較高的生產(chǎn)效率。
由于α角過大,受到打擊的礦石運(yùn)動(dòng)速度在豎直方向的分量較大,在水平方向的分量卻很小,很不利于破碎后的礦石及時(shí)向破碎板和排料篦子方向移動(dòng),礦石向上運(yùn)動(dòng)碰撞到進(jìn)機(jī)料流后又落到原來的落料點(diǎn)附近,再次下落遭受反復(fù)多余的打擊。極端地講,如果α等于l80°,則礦石根本不能排出破碎機(jī),生產(chǎn)效率為零;另外那些向上高速運(yùn)動(dòng)卻又未與進(jìn)機(jī)料流發(fā)生碰撞的礦石就形成劇烈返料,對(duì)破碎機(jī)上游設(shè)備及非標(biāo)產(chǎn)生很大沖擊。礦石在這一區(qū)域的總體運(yùn)動(dòng)形態(tài)類似于沸騰的狀態(tài),結(jié)果產(chǎn)生過破碎,錘頭的磨損也必然嚴(yán)重,而產(chǎn)量并沒有大的提高。
⑵ α角過大對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了更大的額外豎直沖擊。根據(jù)理論力學(xué)對(duì)鉸接支座的反碰撞沖量分析可知,僅當(dāng)?shù)V石與錘頭的碰撞沖量作用于錘頭對(duì)稱平面內(nèi)的撞擊中心,且垂直于鉸接點(diǎn)與質(zhì)心的連線時(shí),在鉸接錘軸處不引起碰撞沖量,從而對(duì)轉(zhuǎn)子主軸和軸承的瞬時(shí)沖擊亦為零。
顯然,由于破碎機(jī)腔型的結(jié)構(gòu)及尺寸的限制,礦石的自由落體運(yùn)動(dòng)對(duì)錘頭的碰撞沖量并不能符合上述對(duì)轉(zhuǎn)子主軸和軸承的瞬時(shí)沖擊為零的條件,因而將在錘軸處產(chǎn)生豎直向下的碰撞沖量,該沖量直接將作用于轉(zhuǎn)子剛性部分。又根據(jù)動(dòng)量矩定理:
M=I×L=JΔω,即:Δω=(I×L)/J
式中:M為沖量矩;I為轉(zhuǎn)子在錘軸處所受沖量;L為轉(zhuǎn)子中心與沖量I的水平距離;J為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,△ω為轉(zhuǎn)子角速度變化量。在錘軸處碰撞沖量I的作用下,轉(zhuǎn)子所受沖量矩M的大小,與轉(zhuǎn)子中心和沖量I的水平距離三成正比。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為定值,故轉(zhuǎn)子角速度變化量△ω與L成正比。α角越大,轉(zhuǎn)子中心與沖量I的水平距離L值越大,這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大,電機(jī)電流也會(huì)有很大波動(dòng),破碎機(jī)工作狀態(tài)不穩(wěn)定。
基于這些分析,我們將鏈幕的長度由原來超過板喂機(jī)頭輪中心線以下0.5~0.8m減短至不超過該頭輪中心線,減少礦石水平方向的阻力,α角稍小,如圖2(b)所示。經(jīng)仔細(xì)觀察正面豎直布置的襯板磨損情況,以及辨聽破碎機(jī)內(nèi)的聲響大小、發(fā)生區(qū)域,我們認(rèn)為使用效果有了明顯的改善。
另外,我們?cè)陉兾鲌虬厥沂扑橄到y(tǒng)上的一些使用經(jīng)驗(yàn)也可以進(jìn)一步佐證α角過大的危害。在該系統(tǒng)中,板喂機(jī)頭輪與破碎機(jī)中心的水平距離較小,將形成較小的α角。為了使礦石的落料點(diǎn)遠(yuǎn)離破碎機(jī)中心、滿足傳統(tǒng)思路較大α角的要求,板喂機(jī)上方的鏈幕采用了單位質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通鏈條的輪船錨鏈,借此壓迫礦石。由于錨鏈對(duì)礦石的阻力很大,下落時(shí)基本上是沿著豎直滑落。此時(shí)的α角應(yīng)該是最大的了。但實(shí)際使用出現(xiàn)了以下不利影響:
①破碎機(jī)受料區(qū)域的破碎聲響極大;
②正面豎直布置的襯板沖刷磨損異常,30mm厚的襯板在一個(gè)月內(nèi)僅余不足10 mm,幾乎磨穿:
③錘頭磨損嚴(yán)重,且工作面與非工作面磨損程度相差無幾,而一般情況下錘頭非工作面幾乎不磨損;
④出料粒度過細(xì)。
經(jīng)過重新調(diào)整鏈幕的規(guī)格和位置后,α角得以降低,問題均順利得以解決,破碎機(jī)圓滿通過考核。生產(chǎn)運(yùn)行中,由于進(jìn)機(jī)礦石的粒徑組成從幾毫米到1.5m都有,小顆粒的下落過程基本為自由落體形態(tài),而大塊礦石則受設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸的影響,因此實(shí)際α角并沒有一個(gè)精準(zhǔn)的數(shù)值,而是在一定區(qū)間內(nèi)變化,只能從統(tǒng)計(jì)角度確定理論落料點(diǎn)。
根據(jù)我們總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),宜使α角在100°~ll5°范圍。如此,礦石既能在足夠長的破碎區(qū)間受到打擊,撞擊后礦石的運(yùn)動(dòng)速度在水平方向上的分量又有利于礦石及時(shí)向破碎板和排料篦子方向移動(dòng)。當(dāng)然,在生產(chǎn)中仍然有必要根據(jù)實(shí)際效果對(duì)鏈幕的位置稍加調(diào)整。
礦石探入錘頭打擊區(qū)深度控制及錘盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在轉(zhuǎn)子圓周方向上有數(shù)排錘頭,每個(gè)錘頭還有一定的寬度。相鄰兩排錘頭之間,以及錘頭頂端至錘盤外緣之間所形成的區(qū)域?yàn)殄N頭打擊區(qū),礦石只有進(jìn)入該區(qū)域才能被錘頭有效撞擊破碎。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)認(rèn)為,應(yīng)盡可能使礦石探入錘頭打擊區(qū),并將錘盤設(shè)計(jì)成帶豁口狀。通過分析,我們認(rèn)為,礦石探入錘頭打擊區(qū)的深度要適當(dāng),過深將錯(cuò)誤地導(dǎo)致錘盤參與破碎,錘盤的豁口設(shè)計(jì)是完全沒有必要的。
傳統(tǒng)思路認(rèn)為應(yīng)使礦石沿半徑方向盡可能探入打擊區(qū),在錘盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還要盡可能擴(kuò)大打擊區(qū)的深度。根據(jù)這一思路,甚至將整圓錘盤的外圓沿特定角度切除一部分,形成每個(gè)錘頭的前方均有一個(gè)很深的豁口,以容納探入的礦石,其外形如圖3所示。這樣設(shè)計(jì)的預(yù)期是,錘頭擊打大塊礦石的部位便可更接近礦石中心,一擊而未能碎裂的大塊礦石可以被托在豁口部位繼續(xù)接受錘頭有效打擊。
但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看,這樣的設(shè)計(jì)并未達(dá)到所設(shè)想的效果,反而產(chǎn)生一系列副作用。
⑴錘盤承受了過大的沖擊作用,豁口的迎料面發(fā)生嚴(yán)重的磨損,其磨損程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他部位,且有明顯的塑性變形或蹦口。在錘盤有豁口的情況下,當(dāng)錘頭不足以一擊而碎大塊礦石而反轉(zhuǎn)縮入錘盤,或者錘頭未能及時(shí)展開成輻射狀時(shí),迎擊面還將立刻撞向大塊礦石,充當(dāng)了類似反擊破碎機(jī)板錘的作用,與礦石之間發(fā)生了剛性撞擊,這就無意中引入了反擊式破碎機(jī)的破碎原理。如前所述,這種剛性撞擊交換的能量巨大,對(duì)礦石的破碎有較高效率,但剛性打擊件所承受的沖擊同樣巨大。錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)適宜于多批次中等強(qiáng)度撞擊。錘盤豁口的迎料面不足以承受這樣大的撞擊,迎料面的金屬組織發(fā)生塑性變形,進(jìn)而硬化剝落而很快磨損。
⑵多個(gè)錘盤沿錘盤與橫撐之間的焊接界面開裂。與反擊式破碎機(jī)整體大剛性轉(zhuǎn)子不同的是,錘式破碎機(jī)的錘盤是分片型式的,并以橫撐結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)錘盤軸向剛度,但由于結(jié)構(gòu)空間的限制,橫撐與錘盤的聯(lián)接孔消弱了錘盤的局部強(qiáng)度。錘盤豁口的迎料面承受多次大沖擊時(shí),錘盤與橫撐的焊接接口部位形成大的應(yīng)力集中,逐漸出現(xiàn)裂紋并擴(kuò)展,最后導(dǎo)致錘盤沿此處嚴(yán)重開裂。
⑶個(gè)別錘軸發(fā)生斷裂。如前所述,當(dāng)?shù)V石與錘頭的碰撞滿足一定理想條件時(shí),錘頭和錘軸之間的碰撞沖量為零,錘軸、錘盤、主軸、軸承等的使用壽命受碰撞的影響最小,這是錘式破碎機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)。也就是說,應(yīng)當(dāng)盡可能使破碎作用所需的碰撞發(fā)生在錘頭撞擊中心附近的區(qū)域。根據(jù)計(jì)算,錘頭的理論撞擊中心比較偏靠于錘頭外端部。如果碰撞都發(fā)生在該處,礦石伸入太少,每次打擊的破碎效率可能較低,達(dá)不到產(chǎn)量要求。因此,礦石還是需要探入打擊區(qū)適宜深度,碰撞將偏離撞擊中心。此時(shí)錘軸的強(qiáng)度需要滿足長期承受一定大小的碰撞沖量的要求。但如果礦石過于探入打擊區(qū)乃至伸入錘盤外圓以內(nèi),大量的撞擊將遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離撞擊中心。甚至撞擊到與錘軸鉸接的錘頭部位。撞擊點(diǎn)越偏離撞擊中心,在鉸接點(diǎn)引起的碰撞沖量越大,錘軸越容易斷裂。同時(shí),由于豁口迎料面的存在,錘盤在巨大的沖擊作用下,也可能在圓周方向發(fā)生一定變形,進(jìn)而導(dǎo)致個(gè)別錘軸受力不均而斷裂。
基于以上分析,我們?cè)谝韵聝蓚(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn),盡可能避免錘盤直接參與破碎作用。
⑴提高錘頭回轉(zhuǎn)速度。通過合理提高錘頭的回轉(zhuǎn)速度,使圓周方向上兩排錘頭之間打擊礦石的時(shí)間間隔減少到合適值,以保證礦石探入打擊區(qū)的合適深度。根據(jù)動(dòng)量定理,可以認(rèn)為,礦石經(jīng)受第一次錘頭打擊后,探入打擊區(qū)的部分被錘頭鑿削而與主體部分分開,并以較大的水平速度向前做拋物線運(yùn)動(dòng),剩余主體部分由于質(zhì)量較大將以較小的水平速度在該排錘頭轉(zhuǎn)過而下一排錘頭未趕到之前的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng),合適的時(shí)間間隔將使得礦 石下落到足夠深的區(qū)域而又尚未接觸錘盤外緣時(shí),便遭到后續(xù)錘頭的有效撞擊。
⑵改為圓錘盤。當(dāng)然以上所有對(duì)礦石的下落點(diǎn)及下落過程的分析都是基于一種理想模型,實(shí)際上不可能每次實(shí)際碰撞都符合理想條件,破碎過程中的礦石之間還彼此干涉。經(jīng)過多次碰撞所形成的料流總體運(yùn)動(dòng)方向是沿著錘頭的回轉(zhuǎn)方向,但是礦石在運(yùn)動(dòng)的過程總有一些落到錘頭打擊區(qū)內(nèi)較深的區(qū)域,即使轉(zhuǎn)子速度已有所提高也是如此。因此,我們將錘盤直接改為整圓結(jié)構(gòu)。取消了帶有迎料面的豁口結(jié)構(gòu)。這樣礦石與錘盤發(fā)生正面碰撞的概率大大降低,碰撞的強(qiáng)度將大為降低,錘盤的塑性變形及應(yīng)力集中必將大為減少。礦石在錘盤上滾動(dòng)或滑動(dòng)產(chǎn)生的磨損可由錘盤外圓的耐磨堆焊層承受。另外圓錘盤又提高了材料的利用率。因?yàn),在利用零部件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能進(jìn)行工作的設(shè)備中,金屬材料盡可能分布在遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的區(qū)域時(shí),材料的利用率才最高。原有的錘盤豁口結(jié)構(gòu)在這一點(diǎn)上存在明顯不足。可見,圓錘盤既消除了豁口結(jié)構(gòu),又簡化了加工工藝,更增加了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,提高了轉(zhuǎn)子動(dòng)能富裕量,進(jìn)而降低系統(tǒng)速度波動(dòng)。
嘗試模擬印證
正如前文所述,我們難以對(duì)沖擊破碎的具體進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)、近距離的觀察,也就難以對(duì)某一具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用,我們將有可能對(duì)這一破碎過程進(jìn)行一定程度的模擬,進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)。
由于巖石破碎實(shí)際上是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,相關(guān)的力學(xué)理論還不成熟,因此對(duì)于邊界條件的選取具有很大的難度。我們僅利用相關(guān)軟件定性地分析了零部件的受力狀態(tài),以便在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中能夠準(zhǔn)確地關(guān)注到應(yīng)力集中發(fā)生的部位,并逐步嘗試相關(guān)定量分析。我們的模擬結(jié)果顯示圓錘盤比帶豁口錘盤顯然更有效地避免了應(yīng)力集中,與橫撐相聯(lián)接處的最大應(yīng)力僅為后者的30%左右。
破碎機(jī)的使用和維護(hù)
事實(shí)上,正確使用和維護(hù)對(duì)于破碎系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的。鑒于篇幅所限,以下僅對(duì)進(jìn)料粒度和破碎機(jī)間隙調(diào)整提出一些建議,供使用參考。
進(jìn)料粒度控制
要嚴(yán)格控制進(jìn)料粒度,并防止異物進(jìn)機(jī)。破碎機(jī)的基本運(yùn)轉(zhuǎn)條件極為惡劣,但符合設(shè)計(jì)要求的大塊礦石在破碎機(jī)內(nèi)一般經(jīng)過極短時(shí)間便可被破碎為較小塊,沖擊強(qiáng)度中等而短暫。對(duì)相關(guān)件所產(chǎn)生的不良影響較小,亦在設(shè)計(jì)考慮之內(nèi)。在正常破碎的情況下,破碎機(jī)內(nèi)料流順暢,適量大塊進(jìn)入也能在很短時(shí)間內(nèi)破碎,破碎聲響大而不沉悶,且轉(zhuǎn)瞬即逝,相應(yīng)瞬時(shí)電流可能很大,但亦可在極短時(shí)間內(nèi)迅速回落。而一旦入料粒度過大、大塊過多時(shí),破碎機(jī)錘頭、錘軸、錘盤將可能遭受持續(xù)、頻繁的過大沖擊,極易導(dǎo)致微細(xì)裂紋。雖然未必在當(dāng)時(shí)就產(chǎn)生宏觀上可見到的破壞,但裂紋在以后的生產(chǎn)中很容易延續(xù)擴(kuò)展,最后發(fā)生損壞。為保障設(shè)備壽命與穩(wěn)定運(yùn)行及產(chǎn)能要求,應(yīng)按使用說明書要求嚴(yán)格控制過大尺寸物料及其數(shù)量,并防止異物進(jìn)入設(shè)備。
單段錘式破碎機(jī)在生產(chǎn)初期,進(jìn)料粒度控制不夠嚴(yán)格,板喂機(jī)甚至曾因物料過大而卡料跳停。其中一次,喂入大量過大礦石,破碎機(jī)內(nèi)發(fā)出巨大的聲響并伴隨劇烈的振動(dòng),甚至在停止喂料后,異常振動(dòng)及沉悶聲響仍持續(xù)約6 min。事后檢查,從料坑內(nèi)清理出超標(biāo)大塊礦石一大礦車,最大的直徑達(dá)2.75 m。這種情況下,必定對(duì)破碎機(jī)零部件造成重大傷害。
在生產(chǎn)中,還應(yīng)當(dāng)避免各種異物進(jìn)入破碎機(jī)內(nèi)。雖然單段錘式破碎機(jī)的安全門在大部分情況下可以排出進(jìn)機(jī)異物,但仍然不能完全避免各種意外發(fā)生。如果鏟牙、鋼軌等較大尺寸異物混入,在這些異物被打斷或排出機(jī)外之前,破碎腔內(nèi)相對(duì)薄弱的零部件極有可能發(fā)生損壞。如果大樹根之類韌性很強(qiáng)并帶有纖維的異物夾雜在礦石中,這些異物并不能被破碎機(jī)及時(shí)破碎,但很容易纏繞或夾在破碎腔各零部件上,造成排料不暢,甚至卡堵、損毀傳動(dòng)帶等故障。
轉(zhuǎn)子工作圓與破碎板、篦子板間距的調(diào)節(jié)
很多人對(duì)破碎機(jī)內(nèi)幾個(gè)重要的間隙值的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)。如:認(rèn)為破碎機(jī)轉(zhuǎn)子工作圓與破碎板、篦子板之間的間距,應(yīng)當(dāng)?shù)扔诔隽狭6鹊拇笮;認(rèn)為該間隙值越大,越不會(huì)產(chǎn)生過粉碎,同時(shí)破碎機(jī)的通過量也越大,等等。錘式破碎機(jī)的破碎主要發(fā)生在轉(zhuǎn)子上方的上破碎腔,礦石經(jīng)受錘頭強(qiáng)烈打擊、破碎板反擊作用使得絕大部分的礦石得以破碎,上破碎腔起到粗碎、中碎的作用;轉(zhuǎn)子工作圓與篦子板之間的下破碎腔,僅能將小塊礦石擠碎以及對(duì)礦石進(jìn)行顆粒均化,同時(shí)將合格礦石強(qiáng)制排出,下破碎腔僅起到細(xì)碎的作用。
有關(guān)文獻(xiàn)對(duì)具體的排料過程進(jìn)行了細(xì)致的論述和分類:當(dāng)排料篦子具有足夠的通過面積,同時(shí)進(jìn)入排料區(qū)的礦石中不合格粗粒少時(shí),礦粒主要是沿錘頭打擊力作用方向直接從篦縫空間中射出,或者射到篦條上再折射出篦縫,稱為暢通型排料;當(dāng)排料面積不足,進(jìn)入排料區(qū)礦石中不合格粗粒多,篦子區(qū)域內(nèi)有大量的積料,這時(shí)礦粒主要依靠推擠和重力作用從篦縫中排出,稱為擠滿型排料。
我們認(rèn)為,破碎機(jī)轉(zhuǎn)子工作圓與破碎板、篦子板之間的間距應(yīng)當(dāng)確保絕大部分的破碎過程在破碎上腔完成,使單段錘式破碎機(jī)處于暢通型排料,才能達(dá)到高破碎比、高產(chǎn)量的要求。
轉(zhuǎn)子工作圓與破碎板之間的間隙(圖2中的a值)決定了上下破碎腔的破碎強(qiáng)度的分布。若該值過大,將有過多礦石進(jìn)入下破碎腔,超過了下破碎腔的破碎能力,礦石對(duì)錘頭的運(yùn)轉(zhuǎn)將產(chǎn)生阻滯作用,致使錘頭不能在下一擊打周期內(nèi)恢復(fù)原狀,會(huì)進(jìn)一步降低破碎效率,破碎機(jī)產(chǎn)能自然下降。
轉(zhuǎn)子工作圓與篦子板之間的間隙(圖2中的b值)決定了破碎機(jī)排料效率,它的大小僅與篦子板的出料機(jī)制相關(guān),而與出料粒度的要求無關(guān)。若該值過大,錘頭掃不到的礦石顆粒必定相對(duì)較多、較大,礦石夾在篦子板的排料縫隙中而不能及時(shí)排出的幾率大大增加,排料過程變?yōu)閿D滿型排料,進(jìn)而在這一區(qū)間內(nèi)逐步形成料墊層,極大削弱了錘頭強(qiáng)制排料的功能。由此惡性循環(huán)而使得破碎效率更進(jìn)一步下降,最終造成破碎機(jī)產(chǎn)能下降、電機(jī)電流持續(xù)居高不下。合適的間隙值可以形成暢通型排料。將粒度合格的物料及時(shí)、順暢排出機(jī)外。
使用證明:改進(jìn)型單段錘式破碎機(jī)具有優(yōu)異的性能,得到了用戶的認(rèn)可,應(yīng)進(jìn)一步推廣使用,有廣闊的市場(chǎng)前景。它的成功應(yīng)用,使廣大用戶在在單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)向雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)過渡的這一區(qū)間內(nèi),又增加了一個(gè)可靠選項(xiàng),也使我院的裝備水平得到進(jìn)一步提高,必將有利于我院整體競(jìng)爭(zhēng)能力的提升。通過對(duì)單段錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)、使用、改進(jìn)的實(shí)踐,我們加深了對(duì)破碎這一復(fù)雜進(jìn)程的認(rèn)識(shí),設(shè)計(jì)理念得到了一次提升,這將有利于我們將來的裝備開發(fā)和技術(shù)進(jìn)步。
5安全操作四點(diǎn)
1、 破碎機(jī)要確保在空負(fù)荷的情況下啟動(dòng)。出料的皮帶輸送機(jī)需要和板式喂料機(jī)聯(lián)鎖,不能和破碎機(jī)聯(lián)鎖。如果皮帶輸送機(jī)出現(xiàn)故障,那么板喂機(jī)就馬上停機(jī),破碎機(jī)則繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn),待機(jī)體內(nèi)部物料的破碎工作結(jié)束才可以停機(jī)。
2、 破碎機(jī)在開機(jī)前都要檢查內(nèi)部和外部的旋轉(zhuǎn)部件的擋板螺栓、緊固螺栓、緊環(huán)螺栓是否出現(xiàn)松動(dòng),若有,則馬上維修,破碎機(jī)內(nèi)部的襯板螺栓必須每星期檢查一次。
3、 破碎機(jī)給料要均勻,不得讓金屬異物等進(jìn)入破碎機(jī),開機(jī)人員若看到電流表負(fù)荷過大或者異物撞擊的聲音,要馬上停機(jī),等破碎機(jī)完全停止后立即排除異物,檢查各轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否有損壞現(xiàn)象,確認(rèn)正常后才可繼續(xù)開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、 破碎機(jī)的維修和操作只有經(jīng)過優(yōu)秀的培訓(xùn),才能開始上崗。工作人員要充分掌握操作知識(shí),了解機(jī)器的原理和構(gòu)造,還要按照操作說明的規(guī)定,確保機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。