0、引言
顎式破碎機(jī)在礦物原料生產(chǎn)中，占有十分重要的地位，其發(fā)展已有上百年歷史。它在礦山、建材和基建部門主要用作粗碎機(jī)和中碎機(jī)，用于抗壓強(qiáng)度不超過320 MPa的各種物料的中碎、粗碎作業(yè)，具有破碎比大、產(chǎn)量高、產(chǎn)品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修簡便和運(yùn)營費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。顎頭是顎式破碎機(jī)中擠壓、破碎材料的主要部件，因此對其強(qiáng)度、硬度、耐擠壓和耐沖擊性能要求較高。目前的顎式破碎機(jī)顎頭在材料選用、形狀構(gòu)造上存在一些缺陷，影響了顎式破碎機(jī)的整體性能及使用壽命。針對這一問題，對產(chǎn)品進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，不斷改進(jìn)完善其性能，研發(fā)出了新型顎頭和由新型顎頭裝配生產(chǎn)的適合高原、山區(qū)材質(zhì)特點(diǎn)的新型PE系列顎式破碎機(jī)，提高了機(jī)械性能，延長了使用壽命。
1、技術(shù)原理
顎式破碎機(jī)的破碎機(jī)構(gòu)由固定顎板和活動(dòng)顎板組成，當(dāng)兩顎板靠近時(shí)物料即被破碎，當(dāng)兩顎板離開時(shí)小于排料口的料塊由底部排出，其破碎動(dòng)作是間歇進(jìn)行的。
本項(xiàng)目研制的顎式破碎機(jī)破碎方式為曲動(dòng)擠壓型，其技術(shù)原理如圖1所示。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶和偏心輪，通過偏心軸使動(dòng)顎板上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)顎板上升時(shí)，襯板與動(dòng)顎板之間的夾角y變大，推動(dòng)動(dòng)顎板與定顎板接近，使裝在兩塊顎板之間的物料受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎；當(dāng)動(dòng)顎板下行時(shí)，y角變小，動(dòng)顎板在拉桿和彈簧的作用下，離開定顎板，使動(dòng)顎板與定顎板之間的開口增大，此時(shí)已破碎物料從破碎腔下口排出。隨著電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而破碎機(jī)動(dòng)顎作周期運(yùn)動(dòng)壓碎和排泄物料，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
2、研究內(nèi)容
本項(xiàng)目研制的新型顎頭和由新型顎頭裝配生產(chǎn)的新型PE系列顎式破碎機(jī)，是基于擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的一種破碎機(jī)顎頭(ZL 200820096694. 3)等專利技術(shù)研發(fā)而成，其主要研究內(nèi)容如下：
a．實(shí)型（消失模）鑄造關(guān)鍵技術(shù)。采用消失模鑄造技術(shù)制造顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎、偏心軸、顎板、襯板和定顎等主要零部件，解決其磨損較快問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
b．新型顎頭的設(shè)計(jì)，制造及裝配技術(shù)。對動(dòng)顎、定顎的襯板齒型、齒條布置、齒板尺寸、材質(zhì)及制作工藝、工裝等均進(jìn)行了研究改進(jìn)。
c．裝配新型顎頭的新型PE系列顎式破碎機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)、制造及裝配技術(shù)。確保新型PE系列顎式破碎機(jī)整體性能的安全、穩(wěn)定和高效。
d．相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的修訂及操作規(guī)程的制定完善。
3、創(chuàng)新成果
3.1結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
本項(xiàng)目研制的新型顎頭與改進(jìn)前顎頭結(jié)構(gòu)對比如圖2所示。
a．傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)顎頭的材質(zhì)是Q235，而項(xiàng)目產(chǎn)品顎頭的材質(zhì)是ZGMn13，提高了顎頭的強(qiáng)度、耐磨性與沖擊韌性。Q235（20#鋼）與ZGMn13的化學(xué)成份與機(jī)械性能比較如表1所示。
從表1可知，ZGMn13含錳11%以上，韌性較好；并且因其具有冷作硬化的特點(diǎn)，在壓力作用下零件表面不斷被強(qiáng)化，在工作中不斷磨損又不斷強(qiáng)化，直到磨損至不能使用才報(bào)廢，所以其抗疲勞、抗沖擊和耐用度等性能均有很大提高。
b．將顎頭后背上部（C處）輔助面尺寸由原來的465mm改變?yōu)楝F(xiàn)在的296 mm，使得工藝流程簡單明快化，同時(shí)減少了耗材，節(jié)約了成本。
c．將顎頭后背下部（D處）尺寸由原來的350mm改變?yōu)楝F(xiàn)在的200 mm，減少了夾角深度，為澆鑄制造提供了方便。
d．將螺栓固定方式由以前的斜孔改為現(xiàn)在的直孔（B處），增大了壓緊螺栓的受力面，從而提高了齒板的壓緊力，使其在使用時(shí)不會(huì)松動(dòng)，提高了抗沖擊能力和生產(chǎn)定額。
e．增加頭部受撞擊部位的位體積厚度（A處），有效避免了頭部受撞擊而引起的傳動(dòng)軸變形，致使機(jī)械設(shè)備被損壞的現(xiàn)象發(fā)生。
f．顎頭受擠壓面積的高度（E處）比以前減少了164 mm(即1 268-1 104)，在相同齒板下，齒板會(huì)被壓得更緊，提高了抗擠壓強(qiáng)度和抗沖擊能力，因此減少了修機(jī)時(shí)間，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。
g．項(xiàng)目產(chǎn)品的主要零部件（如固定顎板、活動(dòng)顎板、大皮帶輪、飛輪、側(cè)護(hù)板和襯板等）均以GB5630-85高錳鋼l#配方為基礎(chǔ)，另外添加配置了新的元素，提高了抗拉強(qiáng)度、耐疲勞性和抗沖擊性等機(jī)械性能。
從表2可知，項(xiàng)目產(chǎn)品顎板的使用壽命是傳統(tǒng)產(chǎn)品顎板的3倍。
3.2工藝創(chuàng)新
本項(xiàng)目產(chǎn)品的主要零部件都是采用先進(jìn)的消失模鑄造工藝一次鑄造成型的。該工藝是將泡塑模型粘結(jié)組合成模型簇，涂、刷特制耐火涂層并烘干后，埋在特制砂箱中振動(dòng)造型，在一定條件下澆注金屬液，使模型氣化消失，金屬液占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成所需鑄件。使用該工藝生產(chǎn)的鑄件無飛邊毛刺。
3.3創(chuàng)新成果
a．由于改進(jìn)了設(shè)計(jì)、采用了新技術(shù)，在提高工效和質(zhì)量的同時(shí)，也降低了原材料消耗，平均每臺(tái)可以節(jié)約原材料750 kg，按現(xiàn)行市場價(jià)位計(jì)算每臺(tái)節(jié)約原材料費(fèi)用5 000多元。
b．項(xiàng)目產(chǎn)品顎板與傳統(tǒng)產(chǎn)品顎板加工工藝對比如表3所示。
由表3可知，項(xiàng)目產(chǎn)品加工工藝與傳統(tǒng)產(chǎn)品加工工藝相比平均提高功效20倍。
c．由于項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，使得裝配新型顎頭的PE系列顎式破碎機(jī)的整機(jī)性能比傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)有了很大的提高，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)出品的質(zhì)量。以400×700和500×800型號為例，其新舊機(jī)型技術(shù)性能指標(biāo)對比如表4所示。
4、結(jié)束語
通過在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝等方面的技術(shù)創(chuàng)新，使得由新型顎頭裝配生產(chǎn)的PE系列顎式破碎機(jī)整機(jī)性能比傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)有了很大的提高。以PE - 500×800顎式破碎機(jī)為例，它與同類型的顎式破碎機(jī)相比，電機(jī)功率減少20 kW，單位電耗下降27%;在破碎比相同的情況下，每小時(shí)多處理物料量20 m3，增加了29%;每臺(tái)顎式破碎機(jī)的重量平均減少750 kg，生產(chǎn)成本節(jié)約5 000元；據(jù)使用現(xiàn)場測算，破碎時(shí)的粉塵減少了30%。
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