【2017年整理】颚式破碎机颚板磨损因素的深入分析

颚式破碎机颚板磨损因素的深入分析颚式破碎机在现代矿山开发、冶金和建筑制砂制石等行业中广泛使用的一种破碎设备。颚式破碎机的破碎机理是靠动颚相对于定颚的相对挤压运动来破碎物料，因此使用过程中颚板属于颚式破碎机的易损件,颚板的磨损是很普遍的现象。根据专业厂商的统计数据显示，生产 20 万 t 石英材料要消耗 98kg 的固定齿板 260 块， 120kg 的活动齿板 88 块，可见齿板磨损失效问题的严重性。目前广泛使用的颚板也就是齿板材料为水韧处理的高锰钢，使用中由于挤压造成加工硬化，其硬度可以由 200Hv 达到 650Hv，在有一定程度磨损齿板齿面上可以看到齿板表面由于挤压形成的凹凸不平，以及由物料的切削形成的划痕。可见颚板的磨损主要是由于物料的挤压以及物料与颚板之间相对滑动造成。影响颚板磨损的主要因素有：物料特性、颚式破碎机运行参数、颚板的材料。目前，对于颚板磨损的研究大多数从微观材料学的角度进行。下面以动颚运动分析为基础，结合物料在破碎腔内的流动分析物料破碎特性，从宏观角度对颚板的磨损进行分析。1 颚式破碎机运动分析颚式破碎机机构为曲柄摇杆机构，见图 1。AB 为偏心轴偏心距，OC 为肘板，动颚 BC 在 AB 带动下做复杂摆动，物料在两颚板间挤压破碎。下面以 PE400x600 破碎机机构参数(见表 1)为依据进行计算，图 2，图 3，图 4，图 5，图 6 为 origin70 软件对计算结果处理得出的图形。图 2 为 BC杆上从 C 到刀点的十等分点的运动轨迹。很显然，月点轨迹是以 A 点为圆心，偏心距为半径的圆，C 点轨迹是以 0 为圆心；OC 为半径的一段圆弧。图 3 为图 2 上 5 点的放大轨迹。由图 4 为 5 点水平位移和竖直位移相对甲角的轨迹图，结合图 3、图 4 可以看出，从4 点开始，BC 段为挤压行程，竖直方向先向上后向下运动。图 5 为动颚板 BC 上从 C 到 B 的各点周期运动的水平行程和竖直行程。图 6 为从 C 到 B 各点挤压行程中向上运动和向F 运动的行程。2 物料流动受力分析 颚式破碎机物料在破碎腔内流动是一个看似简单却很复杂的过程。理想状态下，物料经过一系列的破碎粒度减小到要求标准，从排料口排 出。由上述分析可知，动颚在挤压行程中竖直方向有运动，因此，物料与颚板之间必然存在相对滑动。从运动分析图中可以发现，在动颚的挤压行程中，动颚在垂直方向先向上然后向下运动。下面分别对物料破碎时-上述两种情况进行受力运动分析。由于物料自身重力相比较其他力较小，可以忽略。图 7，图 8 为物料破碎时受力分析图。动颚向上运动时：这说明假设符合实际情况。由此说明，在动颚向上运动的时候，物料和定颚板首先发生相对滑动，且较物料与动颚板相对容易发生滑动。同样方法，在动颚向下运动的时候，物料和动颚板首先发生相对滑动，且较物料与定颚板相对容易发生滑动 o3 物料破碎分析很显然，物料在颚式破碎机中的破碎大多数情况下是点接触挤压引起的劈裂破碎，在这种情况下破碎是由于物料内部拉应力作用下内部裂纹扩张引发物料破碎，见图 9。图 10 为花岗石在 Allis-Chalmers 高能破碎测试系统下进行的破碎实验数据图。其中挤压行程(STROKE) 栏中 1 个单位对应10.16mm，破碎力(FORCE)栏中 1 个单位对应 1557kN 破碎速度相当于破碎机偏心轴转速228rs。破碎力从峰值迅速下降说明物料已经破碎。从图直 0 中可以看出，物料的破碎过程很迅速，大约需重 us，对应行程很小。考虑实验试件为平均直径 47492mm，长 25668mm 的圆柱体，实际中破碎的物料为不规则形状，其破碎前挤压接触部分粉碎发生要更为严重，需要更多的挤压行程，其破碎过程中竖直行程更多，而且物料的有效破碎行程，也就是物料劈裂所需行程和物料的体积有关，是随着体积增大而加大的。从图 6 中可以看出，破碎腔内上部破碎时动颚有较多的向下行程，而在下部由于向上运动的破碎行程很大，可以认为在破碎行程中动颚向下运动时物料基本上已经完成破碎。这也可从使用过的颚板得到证明，在定颚板磨损严重的中下部有明显的相对划痕，而动颚板则几乎没有看到划痕。4 堵塞分析在复摆颚式破碎机使用过程中，特别是在有较大破碎比时，物料的堵塞也相对严重，出现物料破碎困难或者无法破碎。在这种情况下物料在颚板挤压下的滑动增加，加剧颚板的磨损，同时由于磨损产生，使得啮角进一步加大，堵塞更加严重，形成恶性循环。5 结语从以上分析可以看出，动颚板的磨损主要是由于物料与颚板的挤压而形成，而对于定颚板物料与颚板的相对滑动也是造成磨损的主要原因。从使用者角度看，影响破碎机颚板磨损的因素有很多，对于特定物料来说，确定颚板磨损分布还需要进一步对破碎时颚板受力的分布进行分析，如果能有效预测颚板磨损分布，将为破碎机的设计和选择提供依据。