PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)是一種適用于地下破碎的新型破碎設(shè)備,它結(jié)構(gòu)低矮、整個(gè)機(jī)組可拆、結(jié)構(gòu)緊湊,便于搬運(yùn)、吊裝,特別適用于空間受到限制的場(chǎng)合。與同規(guī)格的傳統(tǒng)鄂式破碎機(jī)相比,生產(chǎn)能力提高21.82%,襯板壽命至少提高3倍,整機(jī)高度降低25.6%,噸礦石消耗的功率可降低30%。
在礦山生產(chǎn)中,運(yùn)輸?shù)V石的費(fèi)用占礦石總生產(chǎn)費(fèi)用的30%,采用普通的膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸,可使運(yùn)輸費(fèi)用降低80%一90%。但普通膠帶輸送機(jī)無法輸送未經(jīng)破碎的大塊度、高硬度、棱角鋒利的原礦,將新型低矮移動(dòng)方便的破碎機(jī)用于硬巖礦山的地下甚至工作面初碎,對(duì)提高礦山的開采強(qiáng)度和作業(yè)效率,甚至實(shí)現(xiàn)地下高效連續(xù)出礦的理想都是至關(guān)重要的一步。
近30年來,為了大幅度降低礦石的提升運(yùn)輸費(fèi)用,很多礦山己將礦石粗碎工序移到井下進(jìn)行,但傳統(tǒng)粗碎破碎機(jī)及其機(jī)組結(jié)構(gòu)笨重、體積龐大,需要開挖人型破碎酮室。而在地下礦山特別是在某些地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層縱橫交錯(cuò)的礦山,開鑿高大炯室投資人、工效低、操作困難、安全性差,此時(shí),能滿足地下礦山需要的低矮破碎設(shè)備就顯得尤為重要。
近年來,北京礦冶研究總院新研制成功的外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)外形低矮,比同型號(hào)傳統(tǒng)顎破低20%,喂料高度低,破碎系統(tǒng)的高度降低1/3左右,大大減少了通室的開鑿量。這種破碎機(jī)破碎能力大,襯板磨損低,能量消耗低,是地下初碎的理想選擇。但目前該系列破碎機(jī)較人型號(hào)為PEWA750 x 1060,較大入料粒度630 mm,破碎機(jī)處理能力在72一150m3/h,不能滿足大中型地卜礦山的要求,研制更大型號(hào)的低矮式外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)成為礦山,特別是地下及空間受限制的礦山的迫切需要。
地下開采的工藝條件對(duì)地下初碎設(shè)備提出了苛刻刻的要求。工作空間:由于地下初碎設(shè)備安裝在集中破碎峒室或接近工作面,峒室尺寸越小、高度越低越經(jīng)濟(jì)。這使設(shè)備尺寸受到嚴(yán)格控制,要求設(shè)備高度盡較低,結(jié)構(gòu)緊湊。
工作對(duì)象:地下金屬礦山中破碎的多為堅(jiān)硬物料。礦巖硬度系數(shù)f達(dá)到15一20。礦石破碎所需的破碎力大,襯板磨損嚴(yán)重。因此,要求設(shè)備要有高的強(qiáng)度和剛度,耐沖擊,耐磨損。工作環(huán)境:地下空間狹窄,環(huán)境復(fù)雜,要求設(shè)備簡(jiǎn)單可靠,便于操作和維修。設(shè)備性能:要節(jié)能高效,生產(chǎn)能力高、設(shè)備功耗低,襯板壽命長(zhǎng)。
目前地下礦山可選擇的初碎設(shè)備有兩大類:旋回破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)。
(1)旋回破碎機(jī)生產(chǎn)能力高,破碎的塊度大,但整機(jī)重量重,外形尺寸大,高度高,相應(yīng)所需的井筒尺寸、巷道斷面都要大、地下破碎用室的高度高,峒室開鑿較人大。因此僅在顎式破碎機(jī)不能滿足生產(chǎn)能力或破碎塊度要求的少數(shù)大型地下礦山選用。
(2)顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造維修容易、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低廉,一直是破碎領(lǐng)域中應(yīng)用較廣的破碎設(shè)備,也是地下礦山首選的初碎設(shè)備。可選擇的顎式破碎機(jī)有兩種類型:簡(jiǎn)擺式顎式破碎機(jī)、復(fù)擺式顎式破碎機(jī)。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備高度高、整機(jī)重量重,處理能力比較低。后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)可靠、重量輕。生產(chǎn)能力比簡(jiǎn)擺額式破碎機(jī)高30%左右。但顎板的使用壽命短、能耗大、偏心距大、振動(dòng)噪音大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差。
由于傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)自身固有的缺點(diǎn),在其基礎(chǔ)上改進(jìn)也不能滿足工藝對(duì)設(shè)備的要求。要突破傳統(tǒng)破碎機(jī)的設(shè)計(jì)思路,從機(jī)械設(shè)計(jì)的根本出發(fā),研制新型的破碎設(shè)備。
(1)從粉碎機(jī)構(gòu)學(xué)的研究入手,改變傳統(tǒng)顎破的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2)應(yīng)用好的計(jì)算機(jī)技術(shù),創(chuàng)立粉碎機(jī)械的新型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),獲得動(dòng)顎理想運(yùn)動(dòng)軌跡。
(3)采用研究開發(fā)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù),獲得設(shè)備的優(yōu)良性能。
新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)改變了100多年來傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)原理。設(shè)計(jì)新穎傳統(tǒng)復(fù)擺額式破碎機(jī)是一曲柄連桿機(jī)構(gòu),其連桿就是動(dòng)顎。而外動(dòng)顎勻擺硬巖破碎機(jī)的連桿是活動(dòng)邊板,而動(dòng)顎僅是連桿上一點(diǎn)的延伸(見圖1).
由于外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)理論研究的深入與成功,為PEWA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)的開發(fā)提供了基礎(chǔ),采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)法從改變機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)入手,研制新一代樣機(jī),利用自主開發(fā)的“PW系列機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”,專用軟件,分別通過改變偏心距E、肘板長(zhǎng)L、肘板座與偏心軸懸掛點(diǎn)的水平距離B、動(dòng)顎在連接垂線上部的距離b、肘板與水平方向夾角ψ、動(dòng)顎襯板與水平方向左側(cè)夾角Ø。共50多組數(shù)據(jù)的計(jì)算分析獲得大量數(shù)據(jù),較終確定的機(jī)構(gòu)參數(shù)獲得了較理想的動(dòng)領(lǐng)運(yùn)動(dòng)軌跡,為PEWA90120破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定了機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
由于PE WA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)完全不同,設(shè)備的結(jié)構(gòu)和外型都發(fā)生了很大變化,其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖見圖2。PE-WA90120破碎由傳動(dòng)部、機(jī)架部2、動(dòng)顎部3、調(diào)整部4、可調(diào)領(lǐng)部5、拉緊部6及潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成,電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角皮帶通過皮帶輪馭動(dòng)偏心軸,通過邊板將偏心軸的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)傳到外側(cè)的動(dòng)顎上。
(1)新機(jī)型不像傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)那樣采用偏心連桿套環(huán)裝置,而是通過活動(dòng)邊板將偏心運(yùn)動(dòng)傳到外側(cè)的動(dòng)顎上,破碎腔呈傾斜狀態(tài)。
(2)動(dòng)顎板和偏心軸位于破碎腔及靜顎兩側(cè),通過活動(dòng)側(cè)板將偏心運(yùn)動(dòng)傳遞給顎板。
(3)負(fù)懸掛機(jī)構(gòu)、皮帶輪及飛輪不在機(jī)器的上部而在設(shè)備中部?jī)蓚?cè)。
(4)靜顎由懸掛軸懸掛在機(jī)架上,下部通過襯板與機(jī)架相連,通過調(diào)0肘板,靜顎繞懸掛軸旋轉(zhuǎn)以改變排料口大小,控制排料粒度。
(5)機(jī)架為可拆卸式,焊接箱型結(jié)構(gòu),既減輕了重較,又提高了剛度,便于井下狹小空間運(yùn)輸安裝。
(1) 外形低矮。新型機(jī)破碎腔的傾斜布置及負(fù)懸掛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),大大降低了皮帶輪及飛輪的安裝高度,從而大大降低了設(shè)備的整體高度和喂料高度。與同規(guī)格破碎機(jī)外形尺寸的比較見表2。
新機(jī)型與喂料機(jī)械水平布置、而不是傳統(tǒng)的階梯布置,因此,大大減少了峒室的開鑿量。峒室高度降低1/2一2/3,開鑿量減少2/30
(2)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡理想。新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī),動(dòng)顎與連桿分離。連桿的運(yùn)動(dòng)特性,己經(jīng)不再約束動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)特性。這種新顎的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)徹底改變了傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)動(dòng)領(lǐng)運(yùn)動(dòng)軌跡,通過合理地設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)參數(shù),可以很靈活地調(diào)整動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡,獲得理想的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性。
動(dòng)顎板上各點(diǎn)行程及其特征值決定破碎機(jī)性能的好壞。新型外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)的行程比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)復(fù)擺顎破,動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡分布規(guī)律是:破碎方向行程大,利于物料破碎,磨損方向行程小,大大減少領(lǐng)板磨損。
(3)襯板壽命長(zhǎng)。動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)的軌跡決定了被破物料在破碎與排料過程中與襯板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及受力狀況。破碎機(jī)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)及不同的腔形會(huì)得到不同的動(dòng)顎軌跡。PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)的動(dòng)顆運(yùn)動(dòng)軌跡磨損方向行程及行程比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小傳統(tǒng)PEF90120領(lǐng)式破碎機(jī),從而大大降低襯板磨損。
(4)生產(chǎn)能力高、能耗低。由于新機(jī)型動(dòng)W與靜顎的位置與傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)正好相反,動(dòng)顎的往復(fù)運(yùn)動(dòng)為破碎機(jī)提供了可靠的進(jìn)料保障,并促進(jìn)排料,生產(chǎn)能力比傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)高。從動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡分析,新型PE WA90120破碎機(jī)以較小的偏心距(18 mm),可獲得比同規(guī)格傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)PEF90120(偏心距20 mm)大的動(dòng)顎破碎行程。因此設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),轉(zhuǎn)速提高10%,生產(chǎn)能力提局。新型PE WA90120破碎機(jī)小的磨損行程大大減少了無用功,能耗低。
(5)粉塵少、噪音低。
新型PE WA90120破碎機(jī)于2001年9月在安慶銅礦的一616 m破碎峒室安裝調(diào)試,10一11月進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),與同峒室的同規(guī)格的PEF90120傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)進(jìn)行比較,綜合檢驗(yàn)該設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),檢測(cè)該設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo),進(jìn)行生產(chǎn)能力及破碎粒度的測(cè)定。工業(yè)試驗(yàn)表明:PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)要求,大大優(yōu)于PEF90120傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)。表3比較了兩種破碎機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)。
試驗(yàn)成功后即轉(zhuǎn)入生產(chǎn),至今碎礦70多萬t,設(shè)備開動(dòng)率達(dá)97%。生產(chǎn)實(shí)踐也表明,該機(jī)性能優(yōu)良、操作維修方便,運(yùn)行可靠,成本低。
PE WA90120破碎機(jī)是一種大型復(fù)雜的新型破碎設(shè)備,為目前用于硬巖地下礦山較大型號(hào)的低矮型破碎機(jī),它根本改變了傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)以四連桿機(jī)構(gòu)中的連桿做為動(dòng)顎的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),獲得了傳統(tǒng)顎破不能獲得的動(dòng)顎理想軌跡,利于破碎又能減輕N板的磨損,因此從根本上改變了復(fù)擺顎式破碎機(jī)的性能。該機(jī)結(jié)構(gòu)獨(dú)特:低矮、整個(gè)機(jī)組可拆、結(jié)構(gòu)緊湊,便于搬運(yùn)、吊裝,低矮的外形特別適用于空間受到限制的場(chǎng)合,能方便地在井下運(yùn)輸、安裝及靠近工作面工作。與同規(guī)格的傳統(tǒng)顎破相比,生產(chǎn)能力提高21.82%,襯板壽命至少提高3倍,低矮型整機(jī)高度降低25.6%,噸礦石消耗的功率可降低30%。該機(jī)的研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)破碎設(shè)備的一項(xiàng)空白。