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工程機械：沖擊式破碎機的原理及應用
鄭州鑫海機械制造有限公司的技術人員介紹，沖擊式破碎機在沖擊過程中對物料所具有的選擇性破碎能力使其比其他型式的破碎機具有更多的立方形破碎產品含量，同時又具有破碎比大的特點，簡化了破碎流程，因而在破碎行業中得到了迅速的發展，被廣泛應用于各相關行業。
一、沖擊式破碎機工作原理
所謂沖擊破碎是指物體在自由狀態下受打擊力，并沿其自然裂隙、層理面、節理面等薄弱部分進行選擇性破碎而破碎(如圖3所示)。它有別于錘擊破碎中物體在有約束的狀態下受打擊力，如圖4所示，更與其他剪切、濟壓、研磨破碎不同，因而在破碎過程中能耗最低，并由于其選擇性破碎的能力起到單體分離有用礦物和獲得更多立方形產品的作用。
應用沖擊原理的沖擊式破碎機，是利用高速轉的錘頭對給人破碎腔的物料進行高速沖擊，使物料發生沖擊破碎、并使沖擊后的料塊被高速沖向反擊板，物料在受到再次沖擊破碎后，又從反擊板彈回錘頭打擊區重復進行上述破碎過程，同時物料在錘頭和反擊板之間的往返中，相互之間還存在碰撞沖擊作用。當破碎后的物料粒度小于錘頭與反擊板之間縫隙時，就從機內下部排出即為破碎后產品。
對于不同粒級的物料其破碎能量是不同的，越是小的物料由于內部缺陷的逐步減少，其破碎所需的能量就越大。按照能量與線速度的關系公式:A=mra。
隨著采掘能力的提高，采掘后料塊尺寸不斷增大，而單轉子沖擊式破碎機由于自身結構合理性等原因限制了給料粒度的增加，因此發展了雙轉子沖擊式破碎機。為了提高第二個轉子的作用又發展了有高差設置的雙轉子沖擊式破碎機，按錘頭磨損及能耗與轉子線速度的關系，第一個以較低的速度對物料進行粗碎，而第二個轉子以較高的速度對物料進行中細碎，提高了破碎比。
立式沖擊式破碎機是在對物料進行細碎方面使用的沖擊式破碎機的代表。我們知道，錘頭的磨損是與錘頭回轉線速度的提高呈非線性增長的，而細碎時錘頭的線速度很高，相對質量較輕的物料不能進入高速回轉錘頭的有效打擊區(正好處于最高線速度范圍內)，導致破碎效果下降及錘頭的磨損加劇。立式沖擊式破碎機采用的中心給料方式，給入后的物料起始速度接近為零，逐漸加速后從轉子體內拋射出去進行沖擊破碎，改善了沖擊破碎效果并降低了易損件的磨耗。這種破碎機又演化為機械式和自襯式兩大類。
二、沖擊式破碎機應用
如上所述，沖擊式破碎機在實際使用中存在出料不均勻，而且容易“跑大塊”的情況，沖擊錘式破碎機則可使這些問題迎刃而解。
物料從進料口喂人機內，進入錘頭工作區中，受到高速回轉錘頭的沖擊而破碎，同時，物料又以高速撞擊在反擊板上進一步被破碎，并從反擊板彈回到錘頭工作區中，繼續重復上述破碎過程，最終進入錘擊區(錘頭與蓖條之間的工作區)，在蓖條上進一步受到錘頭的錘擊和研磨作用。實踐證明，物料不是在轉子一次循環中得到充分破碎的，而是要經過多次循環才得到充分破碎。大塊物料可能在沖擊過程中沒有得到充分破碎。則可通過反擊板與錘盤之間的輥壓作用得到破碎，這個作用已被實際實驗所證實(在沒有蓖條的情況下，其最大產品粒度不超過錘盤與反擊板的間隙大小)。
三、沖擊錘式破碎機的結構型式
沖擊錘式破碎機主要由機體、轉子、蓖條體和傳動裝置四大部分組成。下面對這四大部分分別作一簡述。
3.1 機體
機體的主要功能是支承轉子和蓖條體實現對物料的破碎且保證有足夠大的破碎腔使物料得以充分破碎。另外，為了防止物料對機體內壁的磨損，在機體易磨損的內壁上均鋪有襯板。反擊板應能開啟至適當位置(小規格機器反擊板的啟閉由吊車來完成，大規格的機器則通過液壓系統來完成)，便于更換反擊襯板和其他襯板。打開檢修蓋后可以更換錘頭。此外，打開檢修門可將蓖條體移出更換蓖條。打開觀察門可以檢查錘頭與蓖條的間隙大小及錘頭的磨損情況。
3.2 傳動裝置
它的功能是馭動靜轉矩子、加速轉矩大的轉子。通常采用三角帶傳動方式:繞線電機~皮帶輪，轉子。這種傳動方式能在較小啟動電流下獲得較高的起動轉矩，吸收破碎機工作時產生的振動，有一定的承載能力和過載能力。皮帶輪均采用脹套連接，便于裝卸，有過載保護作用.此外，轉子上的大皮帶輪兼起飛輪作用，保證錘盤與反擊板間的輥壓作用。
3.3 轉子
轉子是本機的主要破碎工具，一般的結構型式和錘頭的排列形式。
3.4 蓖條體
蓖條體是物料承受錘擊的承載體，同時又是物料排出的產品粒度的約束體。它有蓖板和蓖條兩種結構，后者的透嘎拭饗愿哂誶罷擼?瞎惴旱乇徊捎謾?
反擊板的安置和反擊襯板結構的設計主要根據沖擊錘式破碎機的工作原理，保證反擊板的撞擊效果和反擊板與錘盤間的輥壓效果。國內外同類型機器中位于蓖條體上方的反擊板都有外凸部分Q，寬度為K由于蓖條體支承板的上部邊緣高于蓖條，與物料直接接觸，易磨損。為減少磨損.在反擊襯板上增加外凸部分Q，該部分正好與支承板上部邊緣對齊，主要起保護作用.本公司設計的蓖條體結構由于與上述結構不同，因此本公司生產的反擊襯板無外凸部分Q，從而簡化了鑄造工藝，降低了成本。
四、沖擊錘式破碎機主要工作參數的確定
沖擊錘式破碎機的主要工作參數包括線速度、產量和電動機功率。
4.1 線速度
沖擊錘式破碎機的線速度是根據物料的性質、破碎比的要求、機器的結構等因素，并綜合考慮錘頭的磨損后選取的。
線速度的提高，加大了沖擊速度，增加了對物料的打擊機會，有助于獲得較細的產品粒度，提高生產能力。但太高的線速度又阻礙了物料進入錘頭有效打擊區，使睡頭對物料的作用更多地處于切bi!狀態，增加了錘頭的磨損，降低了能量的利用率。
降低線速度能減少錘頭的磨損，但同時增加了物料與錘盤的接觸機率，加大了錘盤的磨損。線速度的選取是一個綜合考慮的過程。鑒于它還受到錘頭和蓖條體間錘擊與研磨、切削作用的限制，線速度在30^-40m/s間選取是比較合適的。
4.2 產量
影響產量的因素很多，諸如:對破碎比的要求、轉速的選取、物料的物理特性、料粒度的分布、機器的結構形式等等。
4.3 電動機功率
功率的確定除了考慮物料性質、破碎比、處理能力等因素外，還應考慮啟動階段錘頭不對稱時轉子體大的轉動慣量對功率的影響。此外，取定的功率能滿足錘頭一次沖擊破碎消耗完全部能量最后迅速恢復的要求。
五、沖擊錘式破碎機基本結構參數的確定
5.1 轉子體的直徑和長度
轉子體的直徑與最大給料粒度有關。按照沖擊原理，給料粒度的大小與沖擊錘的質量成正比，并與錘頭的有效打擊高度(即錘頭露出轉子體的高度)密切相關。此外，考慮到在沖擊錘式破碎機工作過程中還存在一定時輥壓作用，必須具有足夠的轉動憤量，這就要求轉子體的直徑隨著給料粒度的增大而增加。
通常，轉子體的直徑與最大給料粒度之比為2^-4，大型機偏小取。轉子的長度是根據生產能力的大小取定的。
5.2 錘頭
a.錘頭的形狀和錘頭露出轉子體的高度h。
設計時，錘頭的工作面原則上應通過轉子的旋轉軸心，如圖14所示，以實現錘頭對物料的正面沖擊。考慮到磨損的補償或錘頭重量的限制，可以稍有偏差。錘頭端部圓弧面的設計應考慮引入咬合角a，如圖14所示。本文推薦a為5一100。過大的咬合角使錘頭提前磨損，降低了錘頭的使用壽命。圓弧長度主要是根據不同錘頭重量在強度上所要求的相應錘軸直徑和懸掛臂厚而取定的。錘軸和懸掛臂的強度考核可按錘頭在工作狀態下處于平衡時的受力情況進行計算，并以錘頭工作時的離心慣性力作為載荷進行驗算。
錘頭露出轉子體的高度h也即錘頭的有效打擊高度。從沖擊效果和生產能力角度希望h大，尤其對于大塊物料，要實現理想沖擊，h勢必很大，理論上如果料塊所受的沖擊力正好通過料塊的重心.則沖擊效果最佳。考慮到結構設計的合理性以及消耗功率的增大，人的增加必須恰當。同時人不能過小，過小的h增加了錘頭對物料的切削而增大的研磨作用，既影響了破碎機的處理能力又加劇了錘頭的磨損。
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