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顎式破碎機(jī)顎板磨損分析

  顎式破碎機(jī)是一種廣泛應(yīng)用在礦山、冶金和建筑等行業(yè)的破碎設(shè)備。由于顎式破碎機(jī)的破碎機(jī)理是依靠動(dòng)顎相對(duì)于定顎的擠壓運(yùn)動(dòng)來(lái)破碎物料，因此使用過(guò)程中顎板的磨損相當(dāng)嚴(yán)重。數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)20萬(wàn)，石英材料要消耗98Lg的固定齒板260塊，120kg的活動(dòng)齒板88塊，可見(jiàn)齒板磨損失效問(wèn)題的嚴(yán)重性。目前廣泛使用的顎板也就是齒板材料為水韌處理的高錳鋼，使用中由于擠壓造成加工硬化，其硬度可以由200Hv達(dá)到650Hv，在有一定程度磨損齒板齒面上可以看到齒板表面由于擠壓形成的凹凸不平，以及由物料的切削形成的劃痕?？梢?jiàn)顎板的磨損主要是由于物料的擠壓以及物料與顎板之間相對(duì)滑動(dòng)造成。影響顎板磨損的主要因素有：物料特性、顎式破碎機(jī)運(yùn)行參數(shù)、顎板的材料。目前，對(duì)于顎板磨損的研究大多數(shù)從微觀(guān)材料學(xué)的角度進(jìn)行。下面以動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)分析為基礎(chǔ)，結(jié)合物料在破碎腔內(nèi)的流動(dòng)分析、物料破碎特性，從宏觀(guān)角度對(duì)顎板的磨損進(jìn)行分析。
l  顎式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)分析

  顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖1。AB為偏心軸偏心距，OC為肘板，動(dòng)顎BC在AB帶動(dòng)下做復(fù)雜擺動(dòng)，物料在兩顎板間擠壓破碎。下面以PE400~600破碎機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)(見(jiàn)表1)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，圖2，圖3，圖4，圖5，圖6為orgin7.0軟件對(duì)計(jì)算結(jié)果處理得出的圖形。圖2為BC桿上從C到B點(diǎn)的十等分點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。很顯然，B點(diǎn)軌跡是以A點(diǎn)為圓心，偏心距為半徑的圓，C點(diǎn)軌跡是以O(shè)為圓心；OC為半徑的一段圓弧。圖3為圖2上5點(diǎn)的放大軌跡。由圖4為5點(diǎn)水平位移和豎直位移相對(duì)甲角的軌跡圖，結(jié)合圖3、圖4可以看出，從A點(diǎn)開(kāi)始，BC段為擠壓行程，豎直方向先向上后向下運(yùn)動(dòng)。圖5為動(dòng)顎板BC上從C到O的各點(diǎn)周期運(yùn)動(dòng)的水平行程和豎直行程。圖6為從C到B各點(diǎn)擠壓行程中向上運(yùn)動(dòng)和向下運(yùn)動(dòng)的行程。
2  物料流動(dòng)受力分析
  顎式破碎機(jī)物料在破碎腔內(nèi)流動(dòng)是一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻很復(fù)雜的過(guò)程。理想狀態(tài)下，物料經(jīng)過(guò)一系列的破碎粒度減小到要求標(biāo)準(zhǔn)，從排料口排出。由上述分析可知，動(dòng)顎在擠壓行程中豎直方向有運(yùn)動(dòng)，因此，物料與顎板之間必然存在相對(duì)滑動(dòng)。從運(yùn)動(dòng)分析圖中可以發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)顎的擠壓行程中，動(dòng)顎在垂直方向先向上然后向下運(yùn)動(dòng)。下面分別對(duì)物料破碎時(shí)上述兩種情況進(jìn)行受力運(yùn)動(dòng)分析。由于物料自身重力相比較其他力較小，可以忽略。圖7，圖8為物料破碎時(shí)受力分析圖。動(dòng)顎向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：
  這說(shuō)明假設(shè)符合實(shí)際情況。
  由此說(shuō)明，在動(dòng)顎向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，物料和定顎板首先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，且較物料與動(dòng)顎板相對(duì)容易發(fā)生滑動(dòng)。同樣方法，在動(dòng)顎向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，物料和動(dòng)顎板首先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，且較物料與定顎板相對(duì)容易發(fā)生滑動(dòng)。
3物料破碎分析

  很顯然，物料在顎式破碎機(jī)中的破碎大多數(shù)情況下是點(diǎn)接觸擠壓引起的劈裂破碎，在這種情況下破碎是由于物料內(nèi)部拉應(yīng)力作用下內(nèi)部裂紋擴(kuò)張引發(fā)物料破碎，見(jiàn)圖9。圖10為花崗石在Allis-Chalmers高能破碎測(cè)試系統(tǒng)下進(jìn)行的破碎實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。其中擠壓行程(STROKE)欄中1個(gè)單位對(duì)應(yīng)10.16mm，破碎力(FORCE)欄中1個(gè)單位對(duì)應(yīng)15.57kN，破碎速度相當(dāng)于破碎機(jī)偏心軸轉(zhuǎn)速228r／s。破碎力從峰值迅速下降說(shuō)明物料已經(jīng)破碎。從圖10中可以看出，物料的破碎過(guò)程很迅速，大約需1p3，對(duì)應(yīng)行程很小?？紤]實(shí)驗(yàn)試件為平均直徑47.492mm，長(zhǎng)25.668mm的圓柱體，實(shí)際中破碎的物料為不規(guī)則形狀，其破碎前擠壓接觸部分粉碎發(fā)生要更為嚴(yán)重，需要更多的擠壓行程，其破碎過(guò)程中豎直行程更多，而且物料的有效破碎行程，也就是物料劈裂所需行程和物料的體積有關(guān)，是隨著體積增大而加大的。從圖6中可以看出，破碎腔內(nèi)上部破碎時(shí)動(dòng)顎有較多的向下行程，而在下部由于向上運(yùn)動(dòng)的破碎行程很大，可以認(rèn)為在破碎行程中動(dòng)顎向下運(yùn)動(dòng)時(shí)物料基本上已經(jīng)完成破碎。這也可從使用過(guò)的顎板得到證明，在定顎板磨損嚴(yán)重的中下部有明顯的相對(duì)劃痕，而動(dòng)顎板則幾乎沒(méi)有看到劃痕。
4  堵塞分析
  在復(fù)擺顎式破碎機(jī)使用過(guò)程中，特別是在有較大破碎比時(shí)，物料的堵塞也相對(duì)嚴(yán)重，出現(xiàn)物料破碎困難或者無(wú)法破碎。在這種情況下物料在顎板擠壓下的滑動(dòng)增加，加劇顎板的磨損，同時(shí)由于磨損產(chǎn)生，使得嚙角進(jìn)一步加大，堵塞更加嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。
5  結(jié)語(yǔ)
  從以上分析可以看出，動(dòng)顎板的磨損主要是由于物料與顎板的擠壓而形成，而對(duì)于定顎板物料與顎板的相對(duì)滑動(dòng)也是造成磨損的主要原因。從使用者角度看，影響破碎機(jī)顎板磨損’的因素有很多，對(duì)于特定物料來(lái)說(shuō)，確定顎板磨損分布還需要進(jìn)一步對(duì)破碎時(shí)顎板受力的分布進(jìn)行分析，如果能有效預(yù)測(cè)顎板磨損分布，將為破碎機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇提供依據(jù)。