振動破碎機的設計分析

梁偉

1、太原理工大學2、山西漳電國電王坪發電有限公司

振動破碎機的設計分析

梁偉1，2

1、太原理工大學2、山西漳電國電王坪發電有限公司

雙腔振動破碎機是實現超細微粉碎的理想設備，本文介紹了振動破碎機的工作原理，并對其主要結構進行介紹，對關鍵技術的應用進行分析介紹，同時對振動破碎機的樣機進行分析，找到其存在的問題，并且針對問題提出相應的改進措施，以提高振動破碎機的應用效率，拓寬應用領域。

振動破碎機；設計分析；改進措施

當前，破碎機被廣泛應用于煤炭粉碎、冶金、公路、鐵路、化工等領域。尤其是在電廠燃料破碎的生產領域。在實際生產中，常采用破碎機和球磨機相結合的粉碎作業，而球磨機磨粉時的能量利用率僅為2%～3%，破碎機達到10%，可見在整個作業流程中，破碎作業的效能要遠高于磨粉作業，因此可采用“多破少磨”的新工藝，以提高產量同時減少能量損耗，而實現這一目標的關鍵在于研制出一種高性能的超細微振動破碎機。

1 振動破碎機的結構與工作原理

振動破碎機結構圖

振動破碎機的結構包括機體、動顎、定顎、電機、主軸、主振和減振彈簧。它與傳統的顎式破碎機的結構組成的最大不同之處在于傳統顎式破碎機只有一對動顎和定顎，這樣一來，設備在運行過程中就會具有空形程，但是振動破碎機有兩對動顎和定顎，兩個腔相繼作業，從而避免形成空形程，有效提升了工作效率。振動破碎機的動力來源于內部的電機，電機與主軸通過聯軸器相連，保證動力通過聯軸器傳遞給主軸，主軸裝有動顎和偏心塊，主軸的轉動帶動偏心塊產生激振力，同時帶動動顎運行。其中，偏心量是可以根據實際情況下對偏心力的要求而調整的。

2 振動破碎試驗

2.1 振動破碎機相關參數

振動破碎設備的總質量為450kg左右，固有頻率達到900r/min，振動破碎機工作時內部電機的轉速可達980r/min（該轉速為最大轉速，可設置轉速），通過調節偏心塊可調節激振力的大小，在使用隔振彈簧的情況下，當激振力為100%時，該振動破碎機的振幅是9mm。

2.2 實驗材料準備

用于振動破碎試驗的實驗材料是煤炭，平均直徑為30mm，堆密度是1.05～1.5g/cm3。

2.3 振動破碎機工作方式

振動試驗過程中敞開出料口，振動機破碎機腔中物料平衡，即振動破碎機連續進料、連續出料。間隔一定的時間會進行收樣采集。

2.4 振動破碎結果

本次試驗中，破碎物料為平均直徑為30mm的煤炭，破碎機設置偏心量是30%，保持設備的排料口敞開，尺寸是15mm，破碎機連續出料。結果發現雖然振動破碎機的生產效率低于傳統圓錐破碎機，只是后者生產效率的50%，但是振動破碎機的單位功耗和驅動功率卻比傳統破碎機要低得多，分別是后者的43%和22%，更加節能。

3 振動樣機試驗過程中存在的問題以及改善方法

3.1 存在兩腔產品粒度以及產量不平衡現象

從振動破碎機的結構來看，它的左右兩側結構沿中心直面對稱，兩腔的產品應完全一樣，但是試驗表明，左右兩腔的產品粒度和產量存在不一致現象。通過分析發現，會出現這樣的結果與設備的受力密切相關。偏心塊位于主軸上，隨其運動，同時工作腔中的2個顎板一起運動。但是由于振動粉碎機中有減振彈簧，使得兩個顎板的運動存在偏差，與主軸相連的顎板（即主動顎）位移量要大于另一顎板（即次動顎）。若主軸保持一定方向的運動，兩個腔室內主動顎對粉碎物料的作用力也并不相同。若主軸沿逆時針方向運動，左右腔室內的主動顎對物料的作用力的方向是不同的。右腔內主動顎阻礙了物料的向下運動，這樣一來影響了粉碎效率，同時也很容易出現過度粉碎現象。與此同時，左腔主動顎對物料有向下的作用力，這樣保證物料能夠下滑。產生的結果就是左腔的產能要大于右腔。

針對性改進措施：可將原本對稱的工作腔改進成為非對稱的；更改彈簧的懸掛位置，使得兩腔內產率一致。

3.2 產品效率

振動粉碎樣機與破磨工藝設備相比較，粉碎效率得到了有效的提升，振動粉碎機的產率雖然只是傳動圓錐破碎機的50%，但是它的能耗要遠低于傳統粉碎機。當然，受總體尺寸的影響，振動粉碎機的產率還有待提升。在應用于工業生產時，為提高破碎機生產率，可按比例調節電機功率以及工作腔的尺寸，以滿足工業化生產應用。

3.3 安全問題

在應用樣機進行試驗過程中，發現振動破碎機運行時的振動較大，很容易出現里面的物料四處飛濺的現象，這也為振動過程埋下了一定的安全隱患。所以，對振動破破碎機內的減振彈簧各個參數設計還需加強優化，從而將破碎機的振動降到最低幅度。另外，可在設備外層添加外殼，將其封閉起來，進一步減少安全隱患。

4 小結

本文介紹了振動破碎機的結構與工作原理，并且通過振動破碎試驗對振動破碎機提出了相關的改進建議。通過樣機的破碎實驗發現雙腔振動破碎機的破碎技術已趨向成熟，在水泥廠等已能夠成功應用，對物料的破碎能力大大提升，保證生產效率的同時，大大節省了能耗，提高了經濟效益。振動破碎機的發展潛力巨大，具有良好的應用前景。

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梁偉，男，1986年出生，山西省大同市人，本科，助理工程師，研究方向：碎煤機機械設計研究或改進。