礦山破碎機結構設計要點分析

劉仕期

摘要：礦山破碎機是一種用于破碎的專用機械，適用于冶煉廠、礦山礦石、化學工業企業制造物料等的破碎。由于各種物料的破碎與分類需求不一樣，礦山破碎機也有著多種類型，而且每種類型都有其獨特的結構特點。為此，在設計破碎機時，應依據礦山破碎機的實際需要改善與調整結構?；诖?，本文主要對礦山破碎機的主要結構及其適用范圍進行了介紹，然后重點分析了礦山破碎機的結構設計優化，希望能為相關人員提供參考。

關鍵詞：礦山破碎機；結構設計；優化與改進

一、礦山破碎機概況

礦山破碎機的主要用途是破碎物料。它是基于兩種或多種混合力，包括沖擊力、擠壓力、剪切力等將物料破碎，將大塊的物料多次破碎，最終達到生產需求。礦山破碎機的設備類型是基于破碎機的結構及工作原理的差異而產生的，包括顎式破碎機、圓錐式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機等，不同類型的破碎機在實際應用過程中，對于物料的原始重量、濕度、抗壓強度及硬度都有不同的要求。

礦山破碎機普遍應用于開礦地址選擇、礦石碎裂等領域，其他行業如建筑材料、水利、冶金等，對該機械的需求數量也在逐步增多。深入剖析破碎機的構造，且對一些結構加以調整與優化，有利于整體掌握礦山破碎機的實際構造，為破碎機的改進、機械的優化創造條件。

二、礦山破碎機的主要結構及應用類型

（一）主要結構

不同類型的破碎機在破碎物料時采用的力是不同的，但破碎機的結構有很多相似之處。一般來說，破碎機都具有齒板、轉子、篩孔環、篩網孔徑、傳動系統、破碎機外部的殼體等重要結構，顎式破碎機的內部結構見圖1。

在對破碎機的結構進行設計和研究時，需要將破碎機的重點結構進行分析和研究，一般由外到內有殼體、支架、傳動裝置、破碎核心主體、篩分部分等。在對破碎機的具體結構進行研究的過程中，需要圍繞破碎機的整體設計到核心結構的設計，再到易磨損部分的設計。

（二）不同類型礦山破碎機的應用

礦山破碎機的應用范疇的確認大多以破碎機的種類為依據。礦山破碎機的應用范圍十分廣泛，不僅適合礦山礦石，還適合其他行業。對于各類礦山破碎機的實際運用范圍與未來的發展趨勢，下面對四種破碎機進行詳細論述：

第一，反擊式破碎機。這是運用范圍很廣的一種破碎機，大多被應用于道路施工、能源、礦山、交通等方面。其抗壓性能突出，破碎后的物料可以達到較高的破碎比，所得的物料比較齊整，大多為立方體狀態，同時還可對物料破碎的粒徑進行調整，對長10～15cm的物料進行破碎處理。

第二，顎式破碎機是能將物料破碎到較小粒徑的一種機械，其可以對物料實施一級破碎，適合大體積和小體積物料的破碎。對于大體積物料，通常可破碎到厘米級，而對于小體積物料，則能破碎到毫米級。這種破碎機構造簡易，工作強度突出，而且成本低。

第三，圓錐式破碎機破碎強度大，破碎效率十分突出，能夠在短時間內對大量物料進行破碎處理。其在破碎方面的優點體現在適合中等及以上礦石和硬度較大的巖石。與其他類型的破碎機相比，其在硅酸工業、化學工業中應用廣泛。

第四，沖擊式破碎機依托物料對物料進行破碎，也就是說，用硬度很高的物料對待破碎物料進行摩擦，進而實現破碎目的。該方法通常適合各類硬度很大的礦石，可對這些物料進行中細破碎，因此，在道路建造、建筑材料破碎、礦物破碎等方面應用廣泛，同時也是大規模建筑、筑路單位不可或缺的施工機械。

三、礦山破碎機的結構設計要點

（一）破碎機的轉子設計及優化

破碎機的核心部件之一便是轉子，轉子是破碎機實現破碎功能的主要構件，其為破碎機的破碎提供了力與工具，保證破碎機對物料實現寬范圍大小粒度的破碎。轉子是由支撐板、刀片、鎖母和壓環組成的。支撐板可以起到對刀片的固定與支撐作用，鎖母的作用是固定轉子，壓環與支撐板相互配合固定刀片。在轉子設計方面，需要注重轉子組成部件的選材與設計，以及轉子整體結構的設計。具體來說，對于刀片的設計，主要考慮刀片選材與制造工藝，確保刀片經過熱處理，并具備足夠的硬度，延長刀片在物料破碎時的磨損時間，擁有較長的使用壽命。此外，還要注意刀片的布置問題，要求刀片在轉子邊緣均勻布置，并具備一定的安裝深度。對于鎖母的設計，要求鎖母材質強度高，要保證在整體的轉動過程中，鎖母中的膠粒能以一定的初速度飛向轉子邊緣的刀片。

對于轉子結構設計的優化，主要是基于轉子本身的工作屬性。一方面，考慮到轉子是一種高速旋轉部件，對其設計的平衡量精度要求較高。另一方面，轉子設備的設計不平衡，也會影設備主軸及軸承箱的工作性能和實際的使用壽命。因此，在設計的過程中，需要精準計算轉子的動平衡，要求轉子前、后面板的不平衡量在允許范圍內。此外，轉子設計的機械性能參數也需要重點考慮，應以轉子的工作轉速模擬轉子的受力情況。為了有效保證破碎機的機械性能，需要根據需求，加強轉子支撐設備的強度，如加強轉子刀片支撐板及壓環強度的設計。

（二）破碎機的殼體設計及優化

破碎機的殼體可對破碎機起到保護作用。一方面，防止外來腐蝕物質腐蝕破碎機，阻擋外部潮濕空氣氧化設備；另一方面，可起到阻擋外部灰塵，避免破碎機內部設備接觸過多灰塵導致設備老化。同時，對設備的操作人員也能起到一定的安全防護作用，防止物料在破碎過程中出現飛濺，造成安全事故。對破碎機殼體的設計，主要包括破碎機的前后面板、弧形擋板、安全門及底座。

在設計方面，首先要注意殼體材料的選擇，其次是殼體具體形狀的設計，應注重殼體厚度及質量的把控。在殼體的設計中，安全門的設計是較為主要的。安全門的設計應關注安全鎖緊裝置，該裝置是為了防止破碎機的殼體出現一些特殊情況導致物料迸濺。具體的設計一般是通過手輪固定，啟動破碎機時，安全門上設置的鎖緊裝置便會自動通電，使破碎機的安全門無法打開，從而起到安全防護的作用。為了便于觀察破碎機內部的工作情況，可以對殼體的設計進行優化，如在殼體的弧殼上設計測溫裝置及測振裝置，實時觀察和記錄數據，相應的數據也可以直接傳至數據控制系統，專業的破碎機操作及觀測人員便可以隨時監測破碎機腔內的溫度及轉子振動情況，從而安全、高效地破碎物料。

（三）破碎機的齒板結構設計及優化

破碎機齒板是破碎機的重要組成部分，主要分為固定齒板和活動齒板，其主要作用是破碎物料。破碎齒板的設計主要圍繞破碎齒板的齒厚度、齒面形狀、齒板的材質選擇、齒板的塑性形變等。破碎齒板的齒厚度基于破碎齒板的抗壓強度進行，厚度一般要達到機械零部件的設計標準，同時要求設計的厚度盡可能地降低齒板之間的慣性危害及重量壓力，齒板厚度的設計范圍一般為40～60mm。齒板的齒面形狀在一定程度上影響著齒板的使用效果。齒面形狀主要為弧形，弧形可以讓整個破碎區域的齒面高度增高，有利于提高破碎率。破碎機齒板要用堅固的材質，如高錳鋼材質，這類材質還具有較好的延展性與材料承重能力，適合用于破碎機齒板的制造。

對于破碎機的結構優化，可以圍繞齒板的形狀設計、破碎機材質的選用、塑性變形量的控制等。齒板形狀除了常規的弧形設計外，還需要根據弧形齒面確定弧形齒板的咬合程度，縮小相應的咬合角度，從而更加精確地控制物料的破碎粒度，在一定程度上減少齒板的過度磨損及負荷。選擇破碎機的材質時，需要考慮材質的延展性，同時還應注意優化其中添加的錳元素、碳元素及其他元素的比例，以有效降低金屬部件的磨損，在一定程度上提高齒板結構設計的韌性及耐磨程度。對破碎機齒板塑性變形量的控制，需要設計好齒板與其周圍護板之間的間隔，從而對齒板變形量、實際的變形幅度等進行有效的控制與調整，確保齒板在破碎機上正常使用。

（四）破碎機傳動裝置的設計及性能優化

破碎機的傳動系統是破碎機的動力傳送裝置，主要由電機、傳送帶、軸承、耦合器等部件組成。傳送帶主要起傳送作用，對于這部分結構的設計，需要根據傳動裝置的動力參數選材，并確定傳送帶的設置位置、長度。電機及耦合器是相互連接、相互配合的，耦合器與電機轉軸在同步旋轉的過程中，可通過同步旋轉產生的力帶動皮帶輪傳動。軸承箱的設計，需要考慮軸承箱內部零件潤滑及冷卻，以保證內部件在適宜的溫度下運轉。同時，還要在其中設置相應的測溫及測振裝置，以便及時了解軸承箱內部的情況。

在破碎機傳動裝置的結構設計優化方面，一方面，要圍繞傳動裝置的核心位置即電機及耦合器進行優化。研究表明，耦合器與電機實現直連可確保電機穩定運行，且運轉時具有較高的傳動效率。因此，在設計電機結構時，應圍繞電機和耦合器這一整體進行優化。另一方面，軸承箱也是傳動裝置的重要組成部分，應保證傳動的平穩，降低振動動力損失。在實際的結構式設計的過程中，可以考慮使用橡膠這一柔性的材料作為傳動支架，以降低無效振動的發生率，保證傳動裝置的動力高效率地轉送至傳送帶，為破碎機破碎裝置的正常工作提供保障。

（五）破碎機篩分部分的設計及結構優化

破碎機篩分部分的結構設計主要是指篩孔環及篩網的設計。篩孔環的作用是對篩網進行固定，一般通過設計對應的支撐桿及其中的緊固件固定篩網。篩孔環結構的設計，需要考慮篩孔環的型號、實際的破碎機篩分量等，確定篩孔環的材質，以確保篩孔環的強度，保證篩網固定牢固。篩網的設計，需要根據破碎機的設計要求，確定篩網的網孔數目及篩網的開孔率，實際的篩孔網開孔率及篩網孔徑的設計應相互匹配，從而提升破碎機的破碎質量及篩分質量。破碎機完成破碎后，破碎后的細料將進入氣固分離裝置，進行破碎后的物料篩分。

對于破碎機篩分部分的結構優化，主要通過對破碎機的篩分部分進行工業化試驗，從而更加準確地確定破碎機的產量及破碎篩分精度，進而確定篩網孔及篩網開孔率的具體數目和實際百分比，從而保證破碎機的產量及破碎篩分精度達到最佳值。此外，還要注重篩網的固定，一般采用固定的篩板進行篩網固定，但當篩板固定不牢固或出現其他情況時，容易影響破碎機的篩分功能。因此，需要加固篩板，而加固篩板一般采用輔助擋板的方式。

四、結束語

破碎機的結構設計影響著破碎機的應用及發展。因此，需要圍繞破碎機的類型、物料類型、物料破碎粒度等多個方面進行設計。在實際的結構優化過程中，應結合現有破碎機的結構設計及破碎機的實際需求進行，并注意破碎機的日常保養與維護。

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