顎式破碎機齒板失效機制及控制策略

徐 挺 樓黎霞 陳萬貴

（1.浙江礦山機械有限公司 浙江·義烏 322000；2.衢州學院 浙江·衢州 324000）

1 顎式破碎機齒板失效機制

從實際上來看，顎式破碎機齒板的磨損以高應力短程的鑿削磨損為主，針對齒板殘體的磨損面進行分析，可以發現，顎式破碎機齒板失效機制主要為以下幾點：（1）受到物料數次擠壓的影響，齒板的擠壓突出部分或是亞表層已經出現微裂紋，且裂紋能夠沿齒板薄弱處持續擴展，進而致使表層的材料不斷脫落，并不斷形成磨屑；（2）物料對齒板進行擠壓，導致齒板表面材料出現局部翻起或是被壓碎的情況，且翻起或是被壓碎的部分能夠隨物料脫落，并共同被破碎成為磨屑；（3）物料相對齒板短程滑動，對齒板產生了切削作用，并形成磨屑[1]。

根據上文可以發現，導致顎式破碎機齒板失效的主要原因在于材料硬度及韌性，其中硬度能夠大幅度影響物料的壓坑大小以及深度，材料的硬度越高，物料被壓入到齒板之中的深度就越淺，齒板表層能夠產生的變形幅度也就更小，且物料短程滑動過程中，能夠切削的材料也就更少，反之亦然；材料的韌性則能夠對其抗斷裂能力進行體現，材料的韌性越好，物料擠壓過程中出現脆性斷裂的可能性就越小，由此，齒板材料在發生變形疲勞和形成磨屑的過程，將大幅度延長[2]。

2 顎式破碎機齒板失效控制策略

2.1 齒板結構

在顎式破碎機之中，磨損主要由磨料磨損形成，特別是鑿削磨損較為顯著，且在礦石長時間強烈、反復的接觸作用之下，齒板易出現疲勞磨損情況，同時，礦石表面的水分也能夠導致齒板被腐蝕，也就導致齒板的磨損情況加劇。在顎式破碎機運轉過程中，主要采用壓應力和切應力作業，特別是擠壓應力能夠起到較大作用，同時由切應力作為輔助。并且根據圖1可以了解到，在齒板的不同區域，針對礦石的作用方式和作用力各不相同，磨損機理也就各不相同，同時礦石含水量，破碎機嚙角等各個方面對于齒板各區域能夠產生的作用力各不相同，所以齒板磨損規律不同[3]。

圖1：齒板示意圖

在該齒板上，H區域為礦石用料的接觸區域，該部位能夠受到較大沖擊，同時加工硬化的效果較好，且具有表面硬度高和耐磨性高的特點，減小嚙角則能夠促使H區域的礦石切向力增加，同時切削磨損程度增加。而破碎腔充填率發生變化，則基本不會對H區域磨損能力產生不利影響。所以，對于齒板來說，應針對其中的H區域應用硬化材料，保障其韌性較強，以避免大幅度的沖擊導致其出現脆性斷裂，同時還可在較短的時間內使其表面硬度得到提升，也就可以提升其抗切削的能力。

齒板的M區域以及ML區域為礦石的破碎區，顎式破碎機運行過程中，礦石即主要在以上區域被破碎，此過程中齒板能夠受到較大的壓應力以及切應力，從而出現表面塑性變形的情況，進而還能夠出現凹坑、劃痕以及材料流失等情況，且齒板能夠在礦石的反復作用之下出現疲勞磨損情況，表面將有大塊的片狀脫落，使嚙角增加，礦石發生打滑的可能性更大，所以M、ML兩個區域對于礦石產生的擠壓力相對較小，滑動剪切的作用更強，齒板受切削的作用也就加劇，使切削磨損愈加嚴重。同時，破碎腔填充率增加，ML區域的切向受力和法向受力程度均有所增加，但是幅度不大，但是與礦石的受力接觸面積增加，同時齒板的磨損更加嚴重。所以，在M區域中主要為法向受力，同時還會受到礦石強烈沖擊產生的擠壓，所以對齒板材料進行選擇時，既需要考慮其硬度，也需要考慮韌性。但是，ML區域中雖主要為法向受力，但是其中仍能夠呈現出較為顯著的切向受力，所以進行材料選擇工作時，應注意主要提升其硬度，韌性則次之。基于此，H板應具有較好的加工硬化性能，M板應具有較高的硬度和韌性，ML板應首先保障高度，同時兼顧韌性，L板則主要考慮硬度。

2.2 顎式破碎機參數

顎式破碎機的嚙角能夠對齒板切向受力產生重要影響，使嚙角增大，齒板H區域能夠受到的礦石切向力減小，同時切削磨損程度低，且M與ML兩個區域中的滑動摩擦作用力增加，能夠提升齒板的受侵消作用，同時若嚙角過大，還可能導致破碎腔下部礦石整體出現上拱情況，嚴重影響正常的排料工作，甚至可能引起破碎腔堵塞的情況，也就必然導致齒板磨損程度加劇。而如果縮小嚙角，M與ml兩個區域的切削磨損程度將會大幅度減弱，同時H區域的切削磨損程度增加。顎式破碎機在運行過程中主要采用M區域以及ML區域共同產生的擠壓作用將礦石進行破碎處理，所以需要在能夠保障礦石的破碎率以及整體生產效率的基礎之上，應盡量縮減嚙角，以促使破碎效果得到提升，同時也有利于對齒板起到保護作用。另外，還有利于避免出現礦石彈出破碎腔一類的不良情況，從而保障現場工作人員以及各項機械設備的安全。除以上之外，因為現場所應用的顎式破碎機需要采用對排礦口寬度進行調節的方式調節嚙角，所以為了盡量縮減嚙角，應在保障排料力度的情況下，盡量將排料口的寬度擴大[4]。

在顎式破碎機的充填率增加時，齒板ML區域以及L區域的切向受力以及反向受力均呈現出了增加趨勢，但是增加幅度較小，而齒板和礦石之間接觸的面積則得到了較為顯著的增加，同時齒板磨損幅度更大。因為齒板磨損主要呈現出的是鑿削磨損，其次為疲勞磨損，再次為腐蝕磨損，所以石板能夠受到的切向力以及法向力均為導致其中出現磨損情況的重要原因。并且，破碎機具有越大的充填率，石板以及礦石滑動作用也就越顯著，同時礦石的過粉碎現象更加明顯，也就必然導致齒板發生更加強烈的磨損，進而還能夠導致破碎效果受到影響，使石板整體處于無效磨損的狀態。

另外，需要注意的是，也不可將顎式破碎機的充填率控制到過小的狀態，以避免礦石針對顎式破碎機造成嚴重震動，并導致其整體運轉的安全性受到影響。所以，應用顎式破碎機應將其充填率控制在能夠保障礦石對設備產生的沖擊振動盡量小的狀態下。

2.3 生產工藝

齒板的材質以鋼為主，水與鋼進行接觸，能夠加劇在空氣中的氧化情況，并導致齒板被腐蝕，進而引起材料翻起情況。在齒板表面脫落以后，新的金屬將進一步在空氣中暴露，并與水進一步發生反應，也就能夠導致齒板磨損的進度加快。基于此，為了盡可能避免水分導致齒板出現磨損情況，則應促使礦石中的含水率盡量降低，以現場實際的除塵情況為基礎，不僅需要針對爆破點和沖擊錘二次破碎點將直接噴水作業取消，轉而應用水霧的形式抑塵，以能夠盡量降低用水量，同時還應在作業區域之中，盡量降低入料礦石的含水量，并主要采用干法進行爆破，以避免水分對齒板造成嚴重的影響[5]。

3 結語

根據上文可以了解到，顎式破碎機在當代的應用頻率越來越高，且占據重要位置，所以必須針對其中的齒板失效情況予以充分重視，并根據齒板失效的主要原因提出合理的控制策略。例如對石板結構進行調整、對顎式破碎機參數進行調整以及對生產工藝進行改進等，首先需要將M板、H板、L板以及ML板共同構成組合式的齒板，且需根據不同部分的受力特征和相應的磨損規律，對材質進行合理選擇。另外，為了對嚙角進行有效調整，還需首先對排礦口寬度進行合理調整，以促使嚙角可在合理范圍內縮小，同時還需促使礦石對于顎式破碎機所產生的沖擊震動盡量縮小，并注意保障正常生產。最后，在作業點還應將直接噴水的形式取消，而主要采用水霧抑塵的方式，以縮減用水量。