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PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机的研制
发布时间：2013-06-16 08:09 来源：未知
1、概述
在矿山生产中，运输矿石的费用占矿石总生产费用的30%，采用普通的胶带输送机运输，可使运输费用降低80%~90%。但普通胶带输送机无法输送未经破碎的大块度、高硬度、棱角锋利的原矿，将新型低矮移动方便的破碎机用于硬岩矿山的地下甚至工作面初碎，对提高矿山的开采强度和作业效率，甚至实现地下高效连续出矿的理想都是至关重要的一步。
近30年来，为了大幅度降低矿石的提升运输费用，很多矿山己将矿石粗碎工序移到井下进行，但传统粗碎破碎机及其机组结构笨重、体积庞大，需要开挖大型破碎硐室。而在地下矿山特别是在某些地质构造复杂、断层纵横交错的矿山，开凿高大硐室投资大、工效低、操作困难、安全性差，此时，能满足地下矿山需要的低矮破碎设备就显得尤为重要。
近年来，北京矿冶研究总院新研制成功的外动颚匀摆颚式破碎机外形低矮，比同型号传统颚破低20%，喂料高度低，破碎系统的高度降低1/3左右，大大减少了硐室的开凿量。这种破碎机破碎能力大，衬板磨损低，能量消耗低，是地下初碎的理想选择。但目前该系列破碎机最大型号为PEWA750×1060，最大入料粒度630 mm，破碎机处理能力在72~150m3/h，不能满足大中型地下矿山的要求，研制更大型
号的低矮式外动颚匀摆颚式破碎机成为矿山，特别是
地下及空间受限制的矿山的迫切需要。
2、研究思路及技术关键
2.1地下破碎对设备的要求
地下开采的工艺条件对地下初碎设备提出了苛刻的要求。
工作空间：由于地下初碎设备安装在集中破碎硐室或接近工作面，硐室尺寸越小、高度越低越经济。这使设备尺寸受到严格控制，要求设备高度尽量低，结构紧凑。
工作对象：地下金属矿山中破碎的多为坚硬物料�？笱矣捕认凳齠达到15~20。矿石破碎所需的破碎力大，衬板磨损严重。因此，要求设备要有高的强度和刚度，耐冲击，耐磨损。
工作环境：地下空间狭窄，环境复杂，要求设备简单可靠，便于操作和维修。
设备性能：要节能高效，生产能力高、设备功耗低，衬板寿命长。
2.2 目前地下初碎设备存在的问题
目前地下矿山可选择的初碎设备有两大类：旋回破碎机和颚式破碎机。
(1)旋回破碎机生产能力高，破碎的块度大，但整机重量重，外形尺寸大，高度高，相应所需的井筒尺寸、巷道断面都要大、地下破碎硐室的高度高，硐室开凿量大。因此仅在颚式破碎机不能满足生产能力或破碎块度要求的少数大型地下矿山选用。
(2)颚式破碎机结构简单、工作可靠、制造维修容易、适应性强、成本低廉，一直是破碎领域中应用最广的破碎设备，也是地下矿山首选的初碎设备�？裳≡竦尿κ狡扑榛辛街掷嘈停杭虬谑津κ狡扑榛�、复摆式颚式破碎机。前者结构复杂，设备高度高、整机重量重，处理能力比较低。后者结构简单、运动可靠、重量轻。生产能力比简摆颚式破碎机高30%左右。但颚板的使用寿命短、能耗大、偏心距大、振动噪音大、运转平稳性差。
2.3关键技术及研究思路
由于传统的颚式破碎机自身固有的缺点，在其基础上改进也不能满足工艺对设备的要求。要突破传统破碎机的设计思路，从机械设计的根本出发，研制新型的破碎设备。
(1)从粉碎机构学的研究入手，改变传统颚破的机构设计。
(2)应用先进的计算机技术，创立粉碎机械的新型机构设计，获得动颚理想运动轨迹。
(3)采用研究开发的机构设计软件优化机构尺寸参数，获得设备的优良性能。
3、新型外动颚低矮破碎机的研制
3.1机构原理设计
新型外动颚匀摆颚式破碎机改变了100多年来传统颚式破碎机的机构原理。设计新颖：传统复摆颚式破碎机是一曲柄连杆机构，其连杆就是动颚。而外动颚匀摆硬岩破碎机的连杆是活动边板，而动颚仅是连杆上一点的延伸（见图1）。
3.2 PEWA90120机构设计参数
由于外动颚匀摆颚式破碎机理论研究的深入与成功，为PEWA90120新型外动颚低矮破碎机的开发提供了基础，采用现代设计法从改变机构设计入手，研制新一代样机，利用自主开发的“PW系列机构设计”专用软件，分别通过改变偏心距E、肘板长L、肘板座与偏心轴悬挂点的水平距离B、动颚在连接垂线上部的距离b、肘板与水平方向夹角co、动腭衬板与水平方向左侧夹角θ共50多组数据的计算分析获得大量数据，最终确定的机构参数获得了最理想的动颚运动轨迹，为PEWA90120破碎机的结构设计确定了机构几何参数和运动参数。
3.3结构设计及结构特点
由于PEWA90120新型外动颚低矮破碎机的机构设计与传统的颚式破碎机完全不同，设备的结构和外型都发生了很大变化，其设计简图见图2。PE-WA90120破碎机由传动部、机架部2、动颚部3、调整部4、可调颚部5、拉紧部6及润滑系统等组成，电动机经三角皮带通过皮带轮驱动偏心轴，通过边板将偏心轴的偏心转动传到外侧的动颚上。
新机型的结构特点是：
(1)新机型不像传统复摆颚式破碎机那样采用偏心连杆套环装置，而是通过活动边板将偏心运动传到外侧的动颚上，破碎腔呈倾斜状态。
(2)动颚板和偏心轴位于破碎腔及静颚两侧，通过活动侧板将偏心运动传递给颚板。
(3)负悬挂机构、皮带轮及飞轮不在机器的上部而在设备中部两侧。
(4)静颚由悬挂轴悬挂在机架上，下部通过衬板与机架相连，通过调整肘板，静颚绕悬挂轴旋转以改变排料口大小，控制排料粒度。
(5)机架为可拆卸式，焊接箱型结构，既减轻了重量，又提高了刚度，便于井下狭小空间运输安装。
3.4技术性能参数
PEWA90120破碎机主要技术参数见表1。
3.5性能优点
(1)外形低矮。新型机破碎腔的倾斜布置及负悬挂的结构设计，大大降低了皮带轮及飞轮的安装高度，从而大大降低了设备的整体高度和喂料高度。与同规格破碎机外形尺寸的比较见表2。
新机型与喂料机械水平布置、而不是传统的阶梯布置，因此，大大减少了硐室的开凿量。硐室高度降低1/2~ 2/3，开凿量减少2/3。
(2)动颚运动轨迹理想。新型外动颚匀摆颚式破碎机，动颚与连杆分离。连杆的运动特性，已经不再约束动颚的运动特性。这种新颖的机构设计彻底改变了传统颚式破碎机动颚运动轨迹，通过合理地设计机构参数，可以很灵活地调整动颚运动轨迹，获得理想的动颚运动特性。
动颚板上各点行程及其特征值决定破碎机性能的好坏。新型外动颚低矮颚式破碎机的行程比远远小于传统复摆颚破，动颚运动轨迹分布规律是：破碎方向行程大，利于物料破碎，磨损方向行程小，大大减少颚板磨损。
(3)衬板寿命长。动颚运动的轨迹决定了被破物料在破碎与排料过程中与衬板之间的相对运动及受力状况。破碎机不同的结构设计，不同的结构参数及不同的腔形会得到不同的动颚轨迹。PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机的动颚运动轨迹磨损方向行程及行程比远远小于传统PEF90120颚式破碎机，从而大大降低衬板磨损。
(4)生产能力高，能耗低。由于新机型动颚与静颚的位置与传统复摆颚式破碎机正好相反，动颚的往复运动为破碎机提供了可靠的进料保障，并促进排料，生产能力比传统颚式破碎机高。
从动颚运动轨迹分析，新型PEWA90120破碎机以较小的偏心距(18 mm)，可获得比同规格传统颚式破碎机PE F90120(偏心距20 mm)大的动颚破碎行程。因此设备运行平稳，转速提高10%，生产能力提高。
新型PEWA90120破碎机小的磨损行程大大减少了无用功，能耗低。
(5)粉尘少、噪音低。
4、工业生产试验
新型PEWA90120破碎机于2001年9月在安庆铜矿的- 616 m破碎硐室安装调试，10~11月进行了工业试验，与同硐室的同规格的PEF90120传统复摆颚式破碎机进行比较，综合检验该设备的运转状态，检测该设备的各项性能指标，进行生产能力及破碎粒度的测定。工业试验表明：PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机各项性能指标符合设计要求和生产要求，大大优于PEF90120传统复摆颚式破碎机。表
3、比较了两种破碎机的技术性能指标。
试验成功后即转入生产，至今碎矿70多万t，设备开动率达97%。生产实践也表明，该机性能优良、操作维修方便，运行可靠，成本低。
PEWA90120破碎机是一种大型复杂的新型破碎设备，为目前用于硬岩地下矿山最大型号的低矮型破碎机，它根本改变了传统复摆颚式破碎机以四连杆机构中的连杆做为动颚的传统设计，获得了传统颚破不能获得的动颚理想轨迹，利于破碎又能减轻颚板的磨损，因此从根本上改变了复摆颚式破碎机的性能。该机结构独特：低矮、整个机组可拆、结构紧凑，便于搬运、吊装，低矮的外形特别适用于空间受到限制的场合，能方便地在井下运输、安装及靠近工作面工作。与同规格的传统颚破相比，生产能力提高21. 82%，衬板寿命至少提高3倍，低矮型整机高度降低25.6%，吨矿石消耗的功率可降低30%。该机的研制填补了国内破碎设备的一项空白。
