顎式破碎機在現代礦山(shān)開發、冶金和建築製(zhì)砂製石等行業中廣泛使用的一種破碎(suì)設備。顎式破碎機的(de)破碎機理是靠動顎相對於定顎的相對擠壓運動來破碎物料,因此使(shǐ)用過程中顎板屬於顎式破碎機的易損件,顎板的磨損是很普遍的現象。根據專業廠(chǎng)商的統計數據顯示,生產20萬t石英材料要消(xiāo)耗98kg的固定齒板260塊,120kg的活動齒板88塊,可見齒板磨損(sǔn)失效問題的嚴重性。目前廣泛(fàn)使用的顎板也就是齒板(bǎn)材料為水韌處理(lǐ)的高錳鋼,使用中由於擠壓造(zào)成加工(gōng)硬化,其(qí)硬度可以由200Hv達到650Hv,在有一定程度磨損齒板齒麵上可以看(kàn)到齒板表(biǎo)麵由(yóu)於擠壓形成的凹凸不平,以及由物料的切削形成(chéng)的(de)劃痕(hén)。可見顎板的磨損主要是由於物料的擠壓以及物(wù)料與顎板之間相對(duì)滑動造(zào)成(chéng)。影響顎板(bǎn)磨損的主要因素有:物料(liào)特性(xìng)、顎(è)式破碎(suì)機運行(háng)參(cān)數、顎板的材料。目前,對於顎板磨損的(de)研究大多數從微觀材料學的角度進行。下麵以動顎運(yùn)動分析為基礎,結合物料在破碎腔內的流動分析(xī)\物料破碎特性,從(cóng)宏觀角度對顎板的磨損進行分析。
顎式破碎機機構為曲(qǔ)柄搖杆機構,見圖1。AB為偏心軸偏心距,OC為肘板,動(dòng)顎BC在AB帶動下做複雜擺動,物料在兩(liǎng)顎(è)板間擠壓破碎(suì)。下麵以PE400x600破碎機機構參數(見表1)為依據進(jìn)行計算,圖2,圖3,圖4,圖5,圖6為origin7.0軟件對計算結果(guǒ)處理得出的圖形。圖(tú)2為BC杆上從C到刀(dāo)點的十等分點的運動軌跡。很(hěn)顯然,月點軌跡是以A點(diǎn)為圓心,偏心距為半徑的圓,C點軌跡是以0為圓心;OC為半徑的(de)一段圓弧。圖3為圖2上5點(diǎn)的放大軌(guǐ)跡。由圖4為(wéi)5點水平位移和豎直位移(yí)相對甲角的軌跡圖,結合圖3、圖4可以看出,從/4點開始,BC段為擠壓行程,豎直方向先向上後(hòu)向下運動。圖5為動顎板BC上從C到B的各點周期(qī)運動的水平行程和豎(shù)直行程(chéng)。圖6為從C到B各點擠(jǐ)壓(yā)行程中向上運動和向—F運動的行程。
顎式破碎機物料在破碎腔內流動是一個看似(sì)簡(jiǎn)單卻很複雜的(de)過程。
理想狀態下,物料經過一係列的破碎粒度減小到要求標(biāo)準,從排料口排 出。由上述分析可知,動顎(è)在擠(jǐ)壓行程中豎直(zhí)方向有運動,因此,物料與顎板(bǎn)之間必然存在相對滑(huá)動。從運動分析圖中可以(yǐ)發現(xiàn),在動顎的擠壓(yā)行程中,動顎在垂直方向先向上然後向下運動。下麵分別對物料破碎時-上(shàng)述兩種(zhǒng)情況進行受力運動分析。由於物料自身重力相比較其他力較小,可以忽略。圖7,圖8為物料破碎時受力分析圖。動顎向上運動時:這說(shuō)明假設符合實(shí)際情(qíng)況。由此說明,在動顎向上運動的時候(hòu),物料和定顎板首先發生相對滑動,且較物料與動顎板相對容易發生滑動。同樣方法,在動顎向下運動的時候,物料和(hé)動顎板首先發生相對滑動,且(qiě)較物料與定顎板(bǎn)相對容(róng)易發生滑動。
很(hěn)顯然,物料在顎式破碎機中的破碎大多數情況下是點接觸擠壓引(yǐn)起的劈裂破碎,在這種情況下破碎是由於物料內部拉應力作用下內部裂紋擴(kuò)張引發物料破碎,見圖9。圖10為花(huā)崗石在Allis-Chalmers高能(néng)破碎測試係統下(xià)進行的破碎實驗數(shù)據(jù)圖。其(qí)中擠壓行程(STROKE)欄中(zhōng)1個單位對(duì)應10.16mm,破碎力(FORCE)欄中(zhōng)1個單位對應15.57kN破碎速度(dù)相當於破(pò)碎機偏心(xīn)軸轉速228r/s。破碎力從峰值迅速下降說(shuō)明物料已經破碎。從圖(tú)直0中可以看出,物料的破碎過程很迅速,大約需重us,對應行程很小。考慮實(shí)驗試件為平均直徑47.492mm,長25.668mm的圓柱體,實際中破碎的物料為不規則形狀,其破碎前擠壓接觸部分粉碎(suì)發生(shēng)要更為(wéi)嚴重,需要更多(duō)的擠壓行(háng)程,其破碎過程(chéng)中豎直行程更多,而(ér)且物料的有效破(pò)碎(suì)行程,也就是物料劈(pī)裂所需行程和物料的體積有關,是隨著體積增大而加大的(de)。從圖6中可以看出,破碎腔內上部破碎時動顎有較多的向下行程,而在下部由於向上運動的破碎行程很大,可以認為在破碎行程中動顎向下(xià)運動(dòng)時物料基本上已經完成破碎。這(zhè)也可從使用過(guò)的顎板得到證明(míng),在定顎板磨損嚴重的(de)中下部有(yǒu)明顯的相對劃痕,而動顎板則(zé)幾乎沒有看到劃痕。
在複擺顎式破碎機使用過程中,特別是在有較大破碎比時,物料的堵塞也相對(duì)嚴重,出現物料破碎困難或者無法破碎。在這種情況下物料在顎板擠壓下的滑動增加,加劇顎板的磨損,同時由於磨損產生,使得齧角進一步加大(dà),堵塞更加(jiā)嚴重,形成(chéng)惡性循環。
從以上分析可以看出,動顎板的磨損主要是由於物料與顎板的擠(jǐ)壓而形成,而對於定顎板物料與顎板的相對滑動(dòng)也是造(zào)成磨損的主要原因。從使用者角度看,影響破碎機顎板磨(mó)損的因素有很(hěn)多,對於特定物料來說(shuō),確定顎板磨損(sǔn)分布還需要進(jìn)一步(bù)對破碎時顎板(bǎn)受力的分布進(jìn)行分析,如果能有效預測顎(è)板磨損分布,將為破(pò)碎機的設計和選擇提供依據。