1、 第一篇破碎機械 第二章鄂式破碎機第二章鄂式破碎機2.1 概述2.2 顎式破碎機的構造2.3 顎式破碎機結構參數及工作參數的 選擇與計算 2.1概述 2.1.1顎式破碎機的應用 顎式破碎機經過100多年的實踐和不斷地改進，其結構已日臻完善。它具有構造簡單、工作可靠、制造容易、維修方便等特點。所以，至今仍然是粗碎和中碎作業中最重要和使用最廣泛的一種破碎機械。 它不但在建材工業，也在冶金、煤炭、化工等工礦企業中被廣泛地采用著。顎式破碎機主要用來破碎應力不超過200MPa的脆性物料。如鐵礦石、金礦石、鉬礦石、銅礦石、石灰石和白云石等。在建材工業中它主要用來破碎石灰石、水泥熟料、石膏、砂巖等。 2.1

2、.2顎式破碎機的工作原理及類型 在顎式破碎機中，動顎板繞懸掛心軸對固定顎板作周期性擺動(如圖)當動顎靠近固定顎板時，則位于兩顎板間的礦石受壓碎、劈裂和彎曲作用而破碎。當動顎離開固定顎板時，已破碎的礦石在重力作用下，經排礦口排出，所以物料的破碎是在兩塊顎板之間進行的。 顎式破碎機通常是按動顎運動特性來進行分類，主要有：簡單擺動式、復雜擺動式、組合擺動式三類。近年來，液壓技術在顎式破碎機上得到應用，出現液壓式顎式破碎機。還有結構得到改進的細碎顎式破碎機。 （1） 簡單擺動顎式破碎機（圖2.1(a)） 該破碎機的活動顎1是固裝在可回轉的心軸5上，當偏心軸3回轉時，連桿2也隨著作上下運動，通過推力板4

3、的作用，迫使活動顎板繞著懸掛軸作往復擺動。活動顎上各點的運動軌跡都呈弧線，其擺動距離：水平行程是上端為0.5s、下端為s；垂直位移是上端為0.15s、下端為0.3s。 圖2.1顎式破碎機的動顎運動分析 (a) 簡擺顎式破碎機；(b) 復擺顎式破碎機 1活動顎；2連桿；3偏心軸；4推力板；5心軸 (2) 復雜擺動顎式破碎機（圖2.1(b)） 該機的活動顎1的頂部直接懸掛在偏心軸3上，其底部支撐在一端有固定鉸接的推力板4上。 當偏心軸轉動時，直接帶動了活動顎，活動顎上部的運動軌跡近似為圓形，底部因受推力板的約束，運動軌跡為圓弧形，中部為橢圓形。復雜擺動顎式破碎機動顎上部水平行程為下部的1.5倍，適

4、合上部壓碎大塊礦石。 它的垂直位移上部為2.5s、下部為3s。在破碎腔中礦石除受到顎板的擠壓和彎曲作用外，還有研磨揉搓作用。 復雜擺動顎式破碎機一般制成中、小型，破碎比可達到10，隨著工業的發展，復雜擺動顎式破碎機已向大型方向發展。 從分析復雜擺動顎式破碎機活動顎運動特點可知： 當顎板壓住物料時，活動顎板要部分地與物料一起作向下運動，從而加速了出料速度，提高了生產能力。實踐證明，相同規格復雜擺動顎式破碎機比簡單擺動顎式破碎機生產能力高20%30%。 活動顎上部的水平擺動量大于下部，所以大塊物料容易在上部得到破碎，整個顎板工作面受力較均勻，符合破碎原理，也有利生產能力的提高。 活動顎下端有很大的

5、向下垂直動力，這樣不但能促使排料，而且能將已破碎的物料反復地翻轉，并以立方體形狀塊粒卸出。 活動顎受到的巨大擠壓力，部分作用到偏心軸和軸承上。特別是大型復雜擺動顎式破碎機的作用力是很大的，這對破碎機結構和操作帶來不良的影響。 規格表示： 用進料口寬度B(mm)和長度 L(mm)來表示。例如：9001200顎式破碎機。 根據給礦口寬度在B與長度L的大小，顎式破碎機 可分為大、中、小型三類。給礦口寬度大于600mm者為大型；給礦口寬度在300600mm者為中型；給礦口寬度小于300mm者為小型。 2.2顎式破碎機的構造 2.2.1簡單擺動顎式破碎機。圖2.2 9001200簡單擺動顎式破碎機1機架

6、；2、4破碎板；3側面襯板；5活動顎板；6心軸；7連桿；8飛輪；9偏心軸；10彈簧；11拉桿；12楔鐵；13后推力板；14肘板座；15前推力板 機架1是破碎機的骨架，所有的零件都安裝在它的上面。破碎腔是由固定顎板和活動顎板5構成。固定顎和活動顎都襯有錳鋼制成的破碎板2和4，破碎板用螺栓和楔固定于顎板上。為了提高破碎效果，兩破碎板的表面都帶有縱向波紋，而且凸凹相對。這樣，對礦石除有壓碎作用外，還有彎曲作用。破碎機工作腔兩側壁上也裝有錳鋼襯板3。 由于破碎板的磨損是不均勻的，其下部磨損較大。為此，往往把破碎板制成上下對稱的，以便下部磨損后，將其倒置而重復使用。大型破碎機的破碎板是由許多塊組合而成，

7、各塊都可以互換，這樣就可延長破碎板的使用期限。 為了使破碎板與顎板緊密貼合，其間須襯有由可塑性材料制成的襯墊。襯墊用鋅合金或塑性大的鋁板制成。因為貼合不緊密會造成很大的局部過負荷，使破碎板損壞，緊固螺栓拉斷，甚至還會造成動顎的破裂。 活動顎板懸掛在心軸6上，心軸則支承在機架側壁上的滑動軸承中。活動顎板繞心軸對固定顎板作往復擺動。 活動顎板的擺動是借曲柄雙搖桿機構來實現的。曲柄雙搖桿機構由偏心軸9、連桿7、前推力板（前肘板）15和后推力板（后肘板）13組成。偏心軸裝在機架側壁上的主軸承中，連桿（上連桿頭）則裝在偏心軸的偏心部分上，前、后推力板的一端支承在下連桿頭兩側凹槽中的肘板座14上，前推力板

8、的另一端支承在動顎后壁下端的肘板座上，而后推力板的另一端則支承在機架后壁的楔鐵12中的肘板座上。 當偏心軸通過三角皮帶輪從電動機獲得旋轉運動后，就使連桿產生上下運動。連桿的上下運動又帶動推力板運動。由于推力板不斷改變傾斜角度，因而使動顎繞心軸擺動。連桿向上運動時進行破碎礦石。當連桿位于下部最低位置時，推力板與水平線所成的傾斜角通常為1012。 后推力板不僅是傳遞力的桿件，而且也是破碎機保險零件。當破碎機中落入不能破碎的物體而使機械超過正常負荷時，后推力板立即折斷，破碎機就停止工作，從而避免整個機器的損壞。 當連桿向下運動時，為使動顎、推力板和連桿之間互相保持經常接觸，因而采用以兩根拉桿11和兩

9、個彈簧10所組成的拉緊裝置。拉桿11鉸接于動顎下端的耳環上，其另一端用彈簧10支承在機架后壁的下端。當動顎向前擺動時，拉桿通過彈簧來平衡動顎和推力板所產生的慣性力。 顎式破碎機有工作行程和空轉行程，所以電動機的負荷極不均衡。為了減少這種負荷的不均衡性，在偏心軸的兩端裝有飛輪8和皮帶輪。皮帶輪同時也起飛輪作用。在空轉行程中， 飛輪把能量儲存下來，在工作行程中它再把能量釋放出來。 在機架后壁與楔鐵之間，裝一組具有一定尺寸的墊片。當改變墊片的厚度時，可以調整排礦口的寬度。 破碎機的軸承采用鑄有巴氏合金的滑動軸承。隨著滾動軸承制造技術水平的提高，今后將在大型破碎機上采用滾動軸承。主軸承和連桿頭的軸瓦過

10、熱時可用循環水冷卻。 破碎機的摩擦部件用稀油和干油潤滑；偏心軸和連桿頭的軸承采用齒輪油泵壓入稀油進行集中循環潤滑；動顎軸承和肘板座的支承墊采用手動干油潤滑槍定期壓入干油潤滑。 這種結構的簡擺顎式破碎機啟動時，消耗的功率大，排礦口的調節是用人力，破碎機采用機械保險裝置，更換保險零件推力板時操作困難。為了克服上述缺點，我國又生產了9001200液壓簡擺顎式破碎機，它的結構如圖2.3所示 。 液壓簡擺顎式破碎機的特點是采用了液壓連桿結構，實現分段啟動，降低了啟動功率，機械的超負荷保險裝置也是利用液壓連桿結構。排礦口的間隙采用液壓調整，機械的體積小，重量輕。 9001200液壓簡擺顎式破碎機液壓連桿的

11、構造如圖2.5所示。它主要是由連桿頭、桿身（缸體）、活塞和肘板座組成，它們之間用螺栓連接在一起。 圖2.4 9001200液壓簡擺顎式破碎機的液壓系統及原理1上油室；2組合閥；3單向閥；4下油室；5連桿油缸；6連桿活塞7截止閥；8調整排礦口用油缸；9電磁換向閥；10溢流閥,11壓力表 12壓力表開關；13單向閥；14單級葉片泵；15油箱 圖2.5液壓連桿的結構1瓦蓋；2上瓦；3下瓦；4連桿油缸；5連桿活塞；6導桿；7組合閥 破碎機分兩段啟動（如右圖示）。首先啟動液壓系統的油泵電動機，然后使電磁換向閥9的左側電磁鐵通電，將閥芯推向右端，接通油路，于是壓力油推開組合閥2中的 單向閥，使連桿油缸的下

12、油室和上油室相通。這時再啟動主電動機，偏心軸帶動連桿油缸作上下往復運動，但連桿活塞和動顎不動作。 主電機啟動后，立即使電磁換向閥換向，切斷油路，組合閥中的單向閥自動復位關閉，切斷了連桿油缸的下油室與上油室的通路。當電磁換向閥的閥芯移向左端時，則接通油路，向連桿油缸的下油室充滿壓力油，使油缸與活塞形成一個整體連桿。此時，偏心軸的旋轉運動就經連桿而使動顎作往復運動，破碎機達到正常運轉。這時讓換向閥的電磁鐵斷電，關閉油泵電動機，停止液壓系統的工作，啟動過程完成后，破碎機就開始正常工作。 當破碎腔中進入非破碎物時，作用在連桿活塞上的拉力增大，油缸下油室的油壓也隨著增大，若增大到超過組合閥內的高壓溢流閥

13、規定壓力時，油缸下油室的壓力油就通過高壓溢流閥流到油缸上油室，使連桿油缸與活塞分開，動顎就停止擺動，從而起到保險作用。 2.2.2復雜擺動顎式破碎機 （見下頁圖）2.6為400600復雜擺動顎式破碎機，它的固定顎實際上就是機架15的前壁，它的動顎14通過滾動軸承懸掛在偏心軸13上，偏心軸又通過滾動軸承支承在機架上。推力板5一端支承在動顎下端凹槽內裝的肘板座4上，另一端則通過肘板座和調節座6、調節螺栓7支承在機架15的后壁上。在偏心軸的兩端裝有飛輪12和皮帶輪16，在飛輪的輪緣上有配重，用以部分地平衡連桿在運動時所產生的慣性力。 圖2.6400600復雜擺動顎式破碎機1固定顎；2側護板；3活動顎

14、板；4肘板座；5推力板；6調節座；7調節螺栓；8后斜面座；9彈簧；10拉桿；11電動機；12飛輪；13偏心軸；14動顎；15機架；16皮帶輪 機架15是單個整體的鑄鋼結構，它的前壁上裝有楔形螺栓緊固的固定顎1。動顎14為一整體鑄件，正面裝有活動顎襯板3，用螺栓通過楔塊緊固在動顎上。電動機通過三角皮帶傳遞動力帶動偏心軸使動顎運動，從而使破碎腔中礦石得到破碎。 排礦口的調整是借楔形調整機構來實現的。當用螺栓7使后斜面座向上移動，調節座6沿導板向前移動，這時，卸料口減小；同樣，把斜面座放下，卸料口便增大。 近年來，隨著露天開采比重的增加和大型挖掘機、大型自卸汽車的采用，露天礦運往破碎車間的礦石粒度達

15、1.52m。同時被采礦石的品位日益降低，要保持原有生產量就必須大大增加開采量和破碎量，因而就使破碎機朝著大型、高生產率的方向發展。目前，國外生產的簡擺顎式破碎機的最大規格是2100mm3000mm，復擺顎式破碎機的最大規格是1500mm2000mm。 2.3 顎式破碎機的結構參數及工作參數的選擇 和計算 為了保證顎式破碎機運動的可靠性和經濟性,在設計時必須正確地確定它的結構參數和工作參數,并以此作為計算零部件強度的基礎。2.3.1結構參數的選擇與計算2.3.1.1給礦口與排礦口的尺寸我國生產的顎式破碎機，給礦口長度： L=(1.251.6)B (2.1) 對大型破碎機:L=(1.251.5)B

16、 中、小型破碎機：L=(1.51.6)B 對小型破碎機，為了獲得較高的生產率，L/B值可以選大一 些，國外生產的小型破碎機就有L=(23.6)B的。 給礦口寬度： B=(1.11.25)Dmax (2.2) 最大給礦粒度:Dmax=(0.750.9)B(2.3)排礦口最小寬度可按下式選定： 對簡擺顎式破碎機： e=dmax-s=（1/51/70B (2.4a) 對復擺顎式破碎機： e=dmax-s=（1/51/10）B (2.4b) 式中：L給礦口長度,m； B給礦口寬度，m； Dmax最大給礦粒度，m; e排礦口最小寬度，m; dmax最大排礦粒度，m; s動顎的擺動行程(排礦口處的水平行程

17、)，m。 2.3.1.2鉗角 破碎機的動顎與固定顎板之間的夾角稱為鉗角。當破碎物料時，必須使物料塊既不向上滑動，也不從破碎機給礦口中跳出來。為此，鉗角圖2.7物料塊受力分析應該保證物料塊與顎板工作表面間產生足夠的摩擦力以阻止物料被擠出去。 為了確定角，應該分析當物料塊被顎板擠壓時作用在石塊上的力的情況。 假設物料的形狀為球形，當顎板壓緊物料時，作用在物料塊上的力（如下圖2.7所示）。P1和P2為顎板作用在物料塊上的壓碎力，其方向垂直于顎板表面 由壓碎力所引起的摩擦力fP1和fP2是平行于顎板表面的，f是顎板與物料之間的摩擦系數，破碎物料時平衡條件為： 向下垂直分力的總和大于或等于向上垂直分力的

18、總和： fP2+fP1cosP1sin (2.5) 水平分力的總和等于零: P2-P1cos-fP1sin=0 (2.6) 聯解式（2.5）和式（2.6）可得： tan2f1-f2令表示摩擦角，則f=tan。 故tan2tan1-tan2，即tantan2。 所以2 (2.7) 由公式（2.7 ）可知，為了使顎式破碎機正常地進行破碎工作，鉗角應該小于摩擦角的兩倍。不然，礦石就會向上跳出，而不被破碎。 一般情況下，顎板與物料（如石灰石）間的摩擦系數f0.2(或11)。因此，在生產實際中，顎式破碎機的鉗角多取為1724范圍內。對于復雜擺動顎式破碎機，鉗度為2022；簡單擺動顎式破碎機為2224。

19、正確地選擇鉗角對于提高破碎機的破碎效率具有很大意義。 減小鉗角，可使破碎機的生產能力增加，但會引起破碎比的減小。增大鉗角，雖可增大破碎比，但同時又減少生產能。因 此，選擇鉗角時，應該全面考慮。 2.3.1.3 動顎擺動行程s與偏心軸的偏心距r 動顎的擺動行程s是破碎機最重要的結構參數。在理論上，動顎的擺動行程應按物料達到破壞時所需之壓縮量來決定。然而，由于破碎板的變形，及其與機架間存在的間隙等因素的影響，實際選取的動顎擺動行程遠大于理論上求出的數值。 由于物料在破碎腔由上向下逐漸變小，所以只要動顎上部擺動行程能夠滿足破碎物料需求的壓縮量就可以。根據實驗，破碎腔的上部擺動行程應大于0.01Dma

20、x(Dmax為最大給礦粒度）。 復雜擺動顎式破碎機的動顎擺動行程受到排礦口寬度的限制。因為，如果動顎下部的擺動行程大于排礦口最小寬度的0.30.4倍，將引起物料在破碎腔下部的過壓實現象，容易造成排礦口的堵塞，使負荷急劇增大，所以動顎下部的擺動行程不得大于排礦口寬度的0.30.4倍。 實際上，動顎行程是根據經驗數據確定的。通常對于大型顎式破碎機:s=2545mm；中、小型破碎機：s=1215mm。動顎的擺動行程確定以后，偏心軸的偏心距r可以根據初步擬定的構件尺寸利用畫機構圖的方法來確定。通常，對于復雜擺動式顎式破碎機，s1.33r；對簡擺式顎式破碎機，sr。2.3.1.4主要構件尺寸的確定（如圖

21、所示）（1） 破碎腔高度H 在鉗角一定的情況下，破碎腔的高度由所要求的破碎比而定。通常，破碎腔的高度 H=(2.252.5)B。（2） 動顎軸承中心距給礦口平面的高度h 為了保證在破碎腔的上部產生足夠的破碎力來破碎大塊物料，在給礦口處，動顎必須有一定的擺動行程。為此，動顎的軸承中心距給礦口平面的高度：對簡擺式顎式破碎機為 0.2Lh(0.370.47)L。 根據試驗，當生產率達到最大值時，動顎懸掛點的合適高度為 h=(0.370.4)L； 對于復擺式顎式破碎機為 h0.1L。 L為動顎的長度。 (3) 偏心距r對連桿長度l的比值 在曲柄搖桿機構中，當曲柄作等速回轉時，搖桿來回擺動的速度不同，具

22、有急回運動的特征。連桿愈短，即=rl值愈大，則這種現象就愈顯著。曲柄（偏心軸）的轉數是根據礦石在破碎腔中自由下落的時間而定。因此，連桿的長度不宜過短。通常，對于大型顎式破碎機：=130160，l=(0.30.5)L。對于中、小型顎式破碎機：=165185，l=(0.85.9)L。L為動顎長度。 (4) 推力板長度K 當動顎的擺動行程s和偏心距r確定后，在選取推力板長度時，對于簡擺式顎式破碎機，當曲柄偏心位置為最高時，兩個推力板的內端點略低于兩個外端點的連線。即使角（推力板與連桿之間的夾角）近于90，后推力板總在角度為513之間運動。推力板長度與偏心距的關系為： Kmin=16.5r，Kmax=

23、25r (2.8)式中：Kmin、Kmax推力板長度的最小、最大值，m； r偏心距，m。 兩個推力板長度應根據機械運動的要求來確定，二者必須一致。 復擺顎式破碎機的推力板長度也可參考公式（2.8）所列關系選取，通常=4550。2.3.1.5破碎腔的形狀破碎腔的形狀是決定生產率、動力消耗和襯板磨損等破碎機性能的重要因素。圖2.9破碎腔形狀示意圖(a) 直線型破碎腔；(b) 曲線型破碎腔破碎腔的形狀有直線型和曲線型兩種，如圖2.9所示。圖中實線表示顎板閉合時位置，虛線表示顎板后退最遠位置。 圖中的許多水平線，表示物料在陸續向下運動時所占據的區域。處在水平面1上的物料，當動顎擺動到虛線位置時，便下落

24、到水平面2上。兩水平面1和2間的垂直距離，就是破碎機在空轉行程時料塊落下的距離。在顎板下一次的工作行程中，水平面2處的料塊則被破碎。到空轉行程時，料塊便落到水平面3上，依此類推，料塊逐漸被破碎而粒度逐漸減小，最后通過排礦口排出去。 由圖2.9(a)可以看到，在直線型破碎腔中，各連續的水平面間形成的梯形斷面的體積向下依次遞減。物料間的空隙也逐漸減小，而動顎的擺動行程和壓碎力卻逐漸增大，物料到排礦口附近的排料速度就減慢，于是在排礦口附近就容易發生堵塞現象，這是造成機器過載和襯板下端磨損嚴重的主要原因。 圖2.9(b)表示曲線型破碎腔，它是將固定顎襯板改成曲線形，曲線是按破碎腔的鉗角從上向下逐漸減小

25、的原則而設計的。在曲線型破碎腔中，各連續的水平面間形成的梯形斷面的體積，從破碎腔的中部往下是逐漸增加的，因而物料間的空隙增大，有利于排料。由于堵塞點上移，故在排礦口附近不易發生堵塞現象。 2.3.2工作參數的選擇與計算2.3.2.1偏心軸的轉數對于顎式破碎機，動顎的擺動次數由偏心軸的轉速決定。在一定范圍內，偏心軸轉速增加，破碎機的生產能力相應的增加。但是，當動顎擺動超過一定限度時，再增加轉速，生產能力增加十分緩慢，有時甚至還下降。而其功耗卻迅速上升，由于過高的偏心軸轉速使破碎好的物料來不及由卸料口排出，反而影響了生產能力的提高。 圖2.10顎式破碎機物料梯形截面棱柱體 為了求得偏心軸的轉速，可

26、作如下假說： 由于顎身較長擺動幅度又不大，故假定動顎作平移運動，鉗角不變； 動顎離開固定顎時，已破碎的物料呈梯形斷面的棱柱體靠自重自由落下。 由圖2.10知為了不妨礙物料排出，物料棱柱體落下時必須滿足的條件為：活動顎板在離開的時間t內，破碎物料必須落下的高度應為h；當偏心軸轉動一圈時，活動顎擺動兩次。設n為動顎每分鐘的擺動次數，則動顎一次單向擺動的時間為： t=1260n=30n (2.9)式中：t動顎一次單向擺動的時間，s; n動顎每分鐘的擺動次數，r/min。棱柱體在其自重作用下自由地通過排礦口的時間： 由于h=12gt21，則:t1=2hg 令t1=t，則可求得理論上生產能力最高的動顎的

27、擺動次數為：30n=2hg (2.10)式中：h破碎物料落下的高度，m；g重力加速度，m/s2。 由圖2.10知：h=stan式中s動顎下端的行程，m。把h值代入式（2.10）中，簡化得： n=66.5tans (2.11) 實際上，由于動顎板空轉行程初期，物料仍處于壓緊狀態，不能立即落下，因此，偏心軸轉速應比上式算出的值低30%左右。于是： n=47.0tans (2.12) 由于上式未考慮物料性質和破碎機類型等因素的影響，因此，只能用來粗略地確定破碎機的轉速。通常，破碎堅硬物料時，轉速應取小些；破碎脆性物料時，轉速可取大些；較大規格的破碎機，轉速應適當降低，以減小振動，節省動力消耗。偏心軸

28、的轉速還可用下述經驗公式確定：對于進料口寬度B1.2mn=310-145B (2.13)對于進料口寬度B1.2mn=160-42B (2.14)2.3.2.2生產能力 顎式破碎機的生產能力是指在單位時間內能破碎物料的數量，也稱為產量或生產率。顎式破碎機的生產能力是以動顎擺動一次，從破碎腔中排出一個松散的棱柱體的物料為計算依據。 根據圖2.10，動顎擺動一次，排出的棱柱體斷面積為:F=e+(e+s)2h=2e+s2stan棱柱體的長度即為破碎腔的長度L，故棱柱體的體積為：V=FL=Ls(2e+s)2tan若動顎每分鐘擺動n次，則破碎機的生產能力為： Q=60nV=30nLs(2e+s)tan (

29、2.15)式中：Q破碎機的生產能力，t/h；松散系數，取=0.250.6，對大型破碎機，當處理的物料硬度很高時，常取低值（如=0.3），對中、小型破碎機可取較高值（=0.50.6）；破碎物料的密度，t/m3(見表2.2)。 從公式（2.15）中看出，在一定范圍內，生產能力隨著轉數n的增高而增大，并且隨著鉗角的減小而增大。由于給礦粒度的增大和給礦的不均勻，所以公式 (2.15）是近似的。但可以用它來分析各種因素對破碎機生產能力的影響。 顎式破碎機的生產能力，除利用理論公式計算外，還常常采用經驗公式計算： Q=K1K2K3q0e (2.16)式中：K1物料易碎性系數，見表2.4; K2物料的密度修正系數，K2=1.6，