反擊式破碎機研發(fā)及其產(chǎn)量分析

曾慶水，洪 波，雷華良

（南昌礦山機械有限公司，江西 南昌 330004）

反擊式破碎機是一種適用于破碎中等硬度低磨蝕性巖石的設(shè)備。主要用來對石灰石、煤、砂巖、水泥等物料進行粗碎、中碎及細碎。因反擊式破碎機具有破碎比大、處理量高、產(chǎn)品粒形好和基礎(chǔ)工程量小及一次性投資低等特點，在鋼鐵、建筑、冶金、水利水電、公路、鐵路等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。本文從反擊式破碎機工作原理入手，介紹了結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)計算過程，并通過一個實例計算，分析了其產(chǎn)量的影響因素。

1 工作原理

反擊式破碎機結(jié)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)子體、前反擊板、后反擊板和機體。工作時，通過皮帶傳動帶動轉(zhuǎn)子體高速運轉(zhuǎn)，落下物料受到板錘的沖擊作用，拋向反擊板再次沖擊作用，同時在破碎腔中物料與物料相互的碰撞作用，進行選擇性破碎。前、后反擊板經(jīng)一定時間一定長度的反復(fù)沖擊路線使物料破碎，粒度小于反擊板與板錘之間間隙時，最終從料口排出。

2 結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)計算

2.1 轉(zhuǎn)子主要參數(shù)計算

轉(zhuǎn)子體主要參數(shù)設(shè)計，包括轉(zhuǎn)子直徑D，轉(zhuǎn)子長度L，板錘數(shù)量a，計算公式[2]：

式中dmax為最大給料粒度。經(jīng)驗公式（1）和（2），轉(zhuǎn)子直徑與石料粒度作線性處理，存在缺陷是，小直徑轉(zhuǎn)子時物料粒度過大，大轉(zhuǎn)子時物料粒徑偏小，設(shè)計時作為參考用[2]。本文采用表1規(guī)律進行選取轉(zhuǎn)子體直徑和長度。

板錘數(shù)量設(shè)計的原則是，入料塊沿導(dǎo)料板下落至轉(zhuǎn)子體本體表面時間，不超過相鄰板錘相隔時間，這保證針物料不造成轉(zhuǎn)子體磨損。通常轉(zhuǎn)子直徑小于1000mm，選三個板錘；轉(zhuǎn)子直徑1000mm～1500mm時可以選4或6個；轉(zhuǎn)子直徑為1500mm～2000mm，選6個～10個板錘。

2.2 入料口的尺寸及入料板位置

入料板卸料點α一般為30°～50°，α角越大則破碎機越高，整機重量越大，從經(jīng)濟角度宜取小值30°。入料板傾角β一般為45°～60°，選擇時綜合考慮破碎機高度及物料安息角。

觀察表1，得入料口長度L1=L+30，入料口寬度B則建議采用插值法。

表1 公司生產(chǎn)的細碎系列反擊破參數(shù)

2.3 破碎腔設(shè)計

目前，國內(nèi)外反擊板的形狀，主要有折線形和圓弧形。由于漸開線制造困難，因此設(shè)計反擊板多采用折形[1]。折線形是近似漸開線形狀，從而保證物料與反擊板正面打擊，從而獲得最佳破碎效果。而折形板又有二段式和三段式之分。本文只介紹三段式反擊板設(shè)計方法。

圖2 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖3 三段反擊板設(shè)計

已 知 條 件：e2=30mm，e1=170mm，D=1500mm，α=30°，β=50°，并取θ1=18°，θ2=80°。本文通過逼近漸開線的方法設(shè)計三段反擊板（圖3），下面通過實例來闡述前后反擊板設(shè)計過程：

①分別作直徑為DA和DB的兩圓，其中DA=D+2＊e2，DB=2＊e1。其中點D為入料板與OD的交點，OD與水平夾角為α；②過點D和B0，作直徑為D的圓切線EB3、CB0，同時作圖可得θ4=61°，θ3=97°；③作分別經(jīng)過點A0和B0的兩漸開線，基圓直徑為D；④分為以Δ=50mm間距偏移漸開線A0A3和B0B4，形成漸開線簇；⑤將θ4分10等份時，則每份為6.1°，同時以E為起點，間隔角度6.1°逆時針圓周陣列EB3線11份；⑥將θ3分16等份時，則每份約為6.1°，同時以C為起點，間隔角度6.1°逆時針圓周陣列CB0線17份，順時針陣列4份；⑦上述圓周陣列切線，分別與偏移形成的漸開線簇相交，則依次選取這些交點形成B0B1、B1B2、B2B3、A0A1、A1A2和A2A3，并使這些線段逼近漸開線，由此確定前后反擊板位置。

其中步驟④偏移漸開線間距Δ值越小，同時⑤⑥陣列切線越多，則得到的漸開線與切線交點越多，則得到的反擊板折線越逼近漸開線。

2.4 工作參數(shù)計算

，一般粗碎時的沖擊速度為15m/s～40m/s，細碎時，速度V為40m/s～80m/s，在滿足生產(chǎn)時防止過粉碎，速度盡量取小值。

2.4.2 生產(chǎn)率Q

反擊式破碎機產(chǎn)量公式[2]：

式中：K1為修正系數(shù)；C為板錘個數(shù)；ρ為石料密度，單位t/m3；h為板錘伸出高度，單位m；a為板錘與反擊板之間的間隙，單位m；d為排料襯厚度，約等于排料粒度，單位m；L為板錘寬度，單位m；n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位rpm。

2.4.3 電機功率

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得出公式[2]：

式中：K0為比例系數(shù)，中等礦石取值為0.026；i為破碎比，計算得i=23.4。

3 實例計算及分析

3.1 實例計算

本文以反擊式破碎機HS1523S設(shè)計為例，石料為石灰石，最大給料粒度700mm，成品粒度為30mm。計算結(jié)果如下：

①轉(zhuǎn)子設(shè)計：根據(jù)表1規(guī)律，取轉(zhuǎn)子體直徑D=1500mm，轉(zhuǎn)子體長度L=2300mm。選取4個板錘。②入料口及入料板設(shè)計：觀察表1，得入料口長度L1=2330mm，插值法計算入料口寬度B=820mm。考慮設(shè)計經(jīng)濟性，取β=45°。③反擊板設(shè)計，詳見2.3小結(jié)，具體設(shè)計過程略。④轉(zhuǎn)速計算：取V=40m/s。計算得n=510rpm。⑤產(chǎn)量計算：根據(jù)已生產(chǎn)其它型號反破的產(chǎn)量值進行反求，得K1為 0.25；C=4；ρ=1.5t/m^3；h=0.13m；a=0.03m；d=0.03m；L=2.3m；n=510rpm；代入式(3)，計算得產(chǎn)量Q=506.3t/h。⑥電機功率：取K0=0.026，i=23.4，計算得電機功率N=576.7KW。

3.2 實例產(chǎn)量分析

以破碎機HS1523S為例，取a=d=e2，h=0.13m，ρ為1.5t/m^3。從而公式(3)簡化為Q=2637＊(0.13+e2)＊V＊e2。本文選取排料口e2和線速度V進行分析，分析結(jié)果如圖4。

圖4中以V=25m/s，e2=0.03m時，ln(Q)=2.5t/h為坐標(biāo)原點，ln(Q)作y軸，速度V及排料口e2的變量增幅作x軸。由圖可知，排料口的增大，產(chǎn)量增大。速度增大，產(chǎn)量增大。當(dāng)速度V及排料口e2的變量增幅小于10%時，兩者對產(chǎn)量影響都不大，當(dāng)變量增幅大于10%時，排料口e2對產(chǎn)量影響明顯比速度V大。

圖4 各變量增幅對產(chǎn)量的影響

4 結(jié)語

本文介紹了反擊式破碎機結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)計算過程，并提出一種三段反擊板設(shè)計方法，同時對反擊式破碎機產(chǎn)量的影響因素進行分析。分析結(jié)果顯示，排料口和速度大小，與產(chǎn)量成正比。其中排料口對產(chǎn)量影響明顯比速度大。計算過程及分析結(jié)果為反擊式破碎機設(shè)計研究提供了一定的理論參考。