锤式破碎机基础认识

  但事实上，一套锤头的各只锤头不可能是会呈等差分布规律的，所以在现实情况下，按上述方案配 置的锤头就并不全是平衡的，上述方案配置的锤头就并不全是最佳的，在实际应用中还要对配锤方案进行 调整。 3．GXP1212 型高效细碎机锤头的配置 由 GXP1212 型高效细碎机运行一段时间后锤头剩余质量表， 可以计算出磨损后锤头的轴向偏心矩 M2= （66.3-66.8）×2.5（65.9-70.9）×1.5（64.7-63.9）×0.5=-8.35 分布圆及其简化图如下图所示，根据分布圆就可以作出方案的评价。

  M 2 ， M 1 的值均很大，这说明该破碎机锤头的配置状况会产生很大的不平衡力，也必然会产生破

  碎机的大幅度振动。 显然， M 2 ， M 1 的值越大，不平衡力矩越大，这当然是我们不希望出现的。因此，不但更换锤头 时要注意用科学的办法来进行配置，锤头运行了一个时期以后，其原有的平衡状况也会随着锤头的磨损的不 均匀而破坏，这时更要作好锤头的重新配置工作。 4.结论 1．由上图的最简分布圆可知，在正三角形最右侧的母线kg，即可基本实现平衡的要求。 显然，M 径、M 轴的值减小了，按该方案重新配锤后，破碎机运作情况得到明显的改善，设备振动已基本消 除，产量已有较大提高。锤式破碎机的配锤对于确保破碎机的正常运行起着很重要的作用，一定要引起广 大企业的重视。 2．本文所提供的配锤图表是基于每组 3 只锤头的和偶组数模型，对其他结构类型的锤式破碎 机，须根据本文所提供的方法作出变通处理。 3．本文提供的配锤思路是一种基于静态平衡的理想状况，真实的情况将更复杂，有待于进一步探 讨。

  ①．根据所获得数据不难发现，最大破碎力与平均破碎力的比值并不呈线性变化。由数理统计原理可 知，比值落在区间[ū-3s，ū3s]的概率为 99.7%，置信度为 1-ɑ=95%。 ②．因为ū-3s=2.045，ū3s=3.128 根据概率论的观点，得到实验公式 F1 max =（2.045～3.128） F ，

  再根据牛顿的恢复系数定义以及冲量定理，能得出，最大破碎力 F1 max = S 1 / S 2 × F2 max

  ⑵ 单颗粒物料破碎时最大破碎力的实验研究 为了测出单颗粒物料破碎时的最大破碎力，对单排锤式破碎机，在其转子轴中部对称地粘贴了 4 个电 阻应变片，并通过导线组成全桥测试电路。 根据上述测试方法，就能够获得，单颗粒物料破碎时，转子轴上的弯曲应变曲线。并根据实测分析， 曲线上的应力最大值就是锤头对销轴的最大反冲击力所引起的线应变。 另外，根据电测原理和转子轴上的受力特点，能够获得转子轴上测试处的弯矩 M ，当然需涉及到一 些相关的物理量： Wn ， d ， B ， L ， E 。 Wn ── 转子轴测试处的抗弯截面膜量 转子轴测试处的直径 实验模型中两圆盘间的距离 转子轴上二轴承间的距离 转子轴材料的弹性膜量

  这是解决关于提高锤头耐磨性，延长其常规使用的寿命问题的最主要、最根本的方式。下面主要介绍以下 这种：改性高锰钢板锤和锤头的研制。 锤式破碎机的核心部件是板锤和锤头，其安全性、可靠性、耐磨性和常规使用的寿命等性能，直接影响破 碎机的安全生产、正常运行及生产所带来的成本。有一个例子，曾有一个工厂所用的破碎机是

  ⑴ 锤式破碎机对物料的破碎过程建立的力学模型 为便于研究，其碰撞过程要做以下几点假设： ①．在破碎过程中，物料与锤头的碰撞是弹性正碰撞。 ②．在碰撞前，锤头与转子同速转动。 ③．在碰转前，物料水平速度是零。 ④．在碰撞处，忽略摩擦力和风阻等影响。 依据这一些假设和碰撞理论，可以列一系列方程。需要的物理量有 M i ， M ，V i ，V 。它们 分别表示的意思是：

  与碰撞方向的夹角 锤头打击点到锤头质心的距离 锤头打击点到销轴轴心的距离

  另外，还需要有一些辅助的物理量： S 1 ， S 2 。它们分别表示的意思是：

  从上图的最简分布圆能够准确的看出，根据分布圆的简化规律，在在最左侧的母线kg，即可 基本实现平衡要求，我们把这个数记作 M 6 的值。

  组序确定后再排列每组的 3 只锤头。在 D 组的 3 只锤头首先按由重到轻的顺序排定的情况下，其余 各组可按“轻重相济”的原则排列。所谓“轻重相济” ，能够理解为“重中—轻，重轻—中，中轻—重”的 配锤法则。比如说，在排列 C 组时， D 组的 D1 锤为重锤， D3 组为中锤，则在 C 组的 C2 锤应是轻锤。 按此类推，排列如下表，并用轴向偏心矩 M 1 和径向偏心矩 M 2 来表征配锤方案的优劣。正确排列后可运 用方案的评价办法来进行计算与评定。 由于是按等差规律制作的锤头，所以上表的锤头号数就可当作该锤头重的代表值来进行计算和评 价，其评价效果和结论与事实是等效的。取每组的等差和、按组间距为 1，按轴中截面取矩计算 M 1 ：

  碰撞后，第 i 块物料的质量。 锤头的质量。 第 i 块物料碰撞后的分速度。 碰撞前锤头质心处的线速度。

  要求出碰撞前锤头质心处的线速度， V 的值， 即 还必须了解到以下的物理量：I O ， I C ， i ，V i ，a ，

  根据 GXP1212 型高效细碎机在某厂的运行一段时间后的锤头状况，如下表： 由表 5.2 可见，如果原来的个体差异忽略不记，则磨损量 W 从大到小的排序为： DCBAFE 。 一般地，物料由破碎机的进料溜子导入，总是中部的料多余边部，所以，锤头磨损量存在于中间组向 边上组递减的规律。这一规律在设计配锤方案时，必须予以考虑。 为了寻求一种适合大多数情况的锤头排列方案，不妨先假设 1 套按等差规律制作的锤头，并找出这套 锤头的最佳排列方案。将该机锤头按单只重进行排序，设以最重的为 1 号，依次至最轻的为 18 号。 在制作这个方案时，除了要运用磨损规律外，同时考虑到为减小偏心振动，每组锤头的各锤重量最 好要差不多。在组序的排列先后上，按磨损规律及沿回转轴的中截面两侧均匀分布的原则。一般，可以按

  式破碎机，试用过很多厂家提供的高锰钢板锤和锤头，但有的使用时出现掉块和断裂，有的工作表面出现 严重的犁沟和流变，只可以使用 1 到 3 个月。为此，该厂与一家有限公司合作，共同开发研制了一种改性高 锰钢板锤和锤头。并经过几年的使用证明，这种板锤和锤头能够有很大成效避免以上问题，常规使用的寿命和抗磨损能 力较以往所用的普通高锰钢产品提高了一倍以上。 ⑴ 高锰钢板锤和锤头的缺点 高锰钢板锤和锤头的铸态组织是奥氏体和碳化物，经过水韧处理后为单一的奥氏体组织，具有较高的 韧性，在强烈的冲击工况条件下，其表面能够产生加工硬化层，从而使其具备比较好的耐磨性。但因石灰石 硬度较低，在中低冲击应力下，高锰钢板锤和锤头表面不能形成足够的加工硬化层，因此其工作表面硬度 不够高，磨损较快。另外，高锰钢在三百度以下时，其内部组织的晶界周围会产生炭化物的重新析出，使 比较完整致密的机体被碳化物割裂开。这样，硬度低于碳化物的机体先被磨损，从而使碳化物凸现出来； 而凸现出来的碳化物被划伤、击碎或脱落，又失去了对机体的保护作用，使机体进一步磨损。如此循环往 复，致使高锰钢板锤和锤头被很快磨损，常规使用的寿命短。 ⑵ 改性高锰钢板锤和锤头材质元素的选择 高锰钢的耐磨性主要根据其工作表面的加工硬化能力。据此，我们在设计改性高锰钢板锤和锤头的 化学成分时，加入了铬（ C r ） 、钼（ M O ） 、钛（ Ti ） 、钒（ V ）和稀土元素，以降低奥氏体的稳定性， 使其机体上形成大量微小的第二相质点，阻止位错运动，从而，强化了基体；并且在奥氏体上弥散析出球 状炭化物，净化晶界，改善夹杂物的形态和分布，实现综合强化。从而使改性高锰钢板锤和锤头具有高韧 性、高强度和良好的抗磨损性能。 ①碳含量

  根据电学和物理学的公式，在单颗粒物料破碎时，逐次改变电机转速和分别加入砂岩、钢球、麻石、 石灰岩等不同物料进行了破碎实验，得出了一系列的数据。 ⑶ 数据处理和结论 从实验得出的一系列的数据，不难发现，最大破碎力与平均破碎力并不是呈线性变化，为了了解其变 化规律，利用计算机对这两个值的比值进行数据处理：包括均值、方差计算和正态性检验等，其结果十分 明显，是一个正态分布曲线图。根据图中的数理统计结果，可得如下结论：

  圆周上的母线分布及数量，可用阿拉伯数字来表示，此外还要有一个组间角。因此要表示一台锤式破碎机 的锤头分布状况，可用组数、每组个数、组间角来表述。而要表示某一位置的锤头，则可用组号加圆周分 布的母线序号表示，以 GXP 1212 型高效细碎机为例，该机锤头共六组，每组三只，组间角六十度。为了 便于理论分析，需作以下假设： ①．每只锤头为一理想的质点。 ②．各质点离主轴回转中心的距离为一定值。 ③．锤头按理想状况均匀分布。 2．配锤表的编制 ⑴锤头分布表 表 5.1 GXP1212 型高效细碎机的锤头分布表 A 1 A 2 B 3 A 4 B 5 A 6 C 6 C 4 D 5 E 6 B B 1 C 2 D 3 E 4 F 5 C D D 1 E 2 F 3 飞轮 E F F 1

  将表 5.3 中最后一列数依次填入，按母线数量均匀分布在圆上，即得分布圆及其简化图。

  按照力学原理，分布圆的简化其实很简单，只要在对称位置同减一数其平衡性质不变。分布圆的简

  化规律为： ①同一直径线 数同减其最小数，分布圆性质不变； ②同一个等边三角形内的三个数同减去其最小数，分布圆性质不变； ③相邻三数的，两边数分别加上中间数，在使中间数为 0，分布圆性质不变； （相邻两数的，可设边 上的数字为 0 来处理） 。 分布圆简化到只剩相间 2 个数或 1 个数（或全部为 0）为止，即得最简分布圆。如图 5-2，5-3，5-4。 分布圆的简化规律均来自于对称平衡规律。一般的说，各质点相对于回转中心对称布置，质量 相等，则系统就平衡，否则，不平衡。 规律中的“性质不变”指的是平衡性不变，这包括两重意思，一是原来是平衡的，简化后仍是 平衡的，反之，不平衡。二是指其量值上的不变。 规律中的“减”确切地说是同时减去一个数，当然这个数可以是正数，也可以是负数。 由最简分布圆能够准确的看出， M 2 =0，可见上面的表是一个完全平衡的配锤方案。

  锤式破碎机在使用中的运行不稳，振动大的原因是，除了个别的是由于主机制造质量、平衡校正质 量、安装质量、基础质量不佳所致外，绝大多数是由于板锤磨损后，原有的平衡状况被破坏，未用科学的 方法合理调配所致。就合理调配问题，一定要引起重视。 1．配锤模型的建立 一般锤式破碎机的锤头分布可以归纳为： 沿主轴轴线方向的组数用

  锤式破碎机具有破碎效率高、破碎能耗少等优点，它在矿山、建材、环保等行业中得到了广泛应用。 到目前为止，该机型的最大破碎力还没有一个理想的公式进行计算。国外有人根据碰撞理论和破碎力呈线 性变化的观点，提出了最大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎机实际破碎过程中，最大破碎力 与平均破碎力并不是呈线性变化，因而，有必要对该机型的最大破碎力做进一步的探讨。