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工程机械：冲击式破碎机的原理及应用
郑州鑫海机械制造有限公司的技术人员介绍，冲击式破碎机在冲击过程中对物料所具有的选择性破碎能力使其比其他型式的破碎机具有更多的立方形破碎产品含量，同时又具有破碎比大的特点，简化了破碎流程，因而在破碎行业中得到了迅速的发展，被广泛应用于各相关行业。
一、冲击式破碎机工作原理
所谓冲击破碎是指物体在自由状态下受打击力，并沿其自然裂隙、层理面、节理面等薄弱部分进行选择性破碎而破碎(如图3所示)。它有别于锤击破碎中物体在有约束的状态下受打击力，如图4所示，更与其他剪切、济压、研磨破碎不同，因而在破碎过程中能耗最低，并由于其选择性破碎的能力起到单体分离有用矿物和获得更多立方形产品的作用。
应用冲击原理的冲击式破碎机，是利用高速转的锤头对给人破碎腔的物料进行高速冲击，使物料发生冲击破碎、并使冲击后的料块被高速冲向反击板，物料在受到再次冲击破碎后，又从反击板弹回锤头打击区重复进行上述破碎过程，同时物料在锤头和反击板之间的往返中，相互之间还存在碰撞冲击作用。当破碎后的物料粒度小于锤头与反击板之间缝隙时，就从机内下部排出即为破碎后产品。
对于不同粒级的物料其破碎能量是不同的，越是小的物料由于内部缺陷的逐步减少，其破碎所需的能量就越大。按照能量与线速度的关系公式:A=mra。
随着采掘能力的提高，采掘后料块尺寸不断增大，而单转子冲击式破碎机由于自身结构合理性等原因限制了给料粒度的增加，因此发展了双转子冲击式破碎机。为了提高第二个转子的作用又发展了有高差设置的双转子冲击式破碎机，按锤头磨损及能耗与转子线速度的关系，第一个以较低的速度对物料进行粗碎，而第二个转子以较高的速度对物料进行中细碎，提高了破碎比。
立式冲击式破碎机是在对物料进行细碎方面使用的冲击式破碎机的代表。我们知道，锤头的磨损是与锤头回转线速度的提高呈非线性增长的，而细碎时锤头的线速度很高，相对质量较轻的物料不能进入高速回转锤头的有效打击区(正好处于最高线速度范围内)，导致破碎效果下降及锤头的磨损加剧。立式冲击式破碎机采用的中心给料方式，给入后的物料起始速度接近为零，逐渐加速后从转子体内抛射出去进行冲击破碎，改善了冲击破碎效果并降低了易损件的磨耗。这种破碎机又演化为机械式和自衬式两大类。
二、冲击式破碎机应用
如上所述，冲击式破碎机在实际使用中存在出料不均匀，而且容易“跑大块”的情况，冲击锤式破碎机则可使这些问题迎刃而解。
物料从进料口喂人机内，进入锤头工作区中，受到高速回转锤头的冲击而破碎，同时，物料又以高速撞击在反击板上进一步被破碎，并从反击板弹回到锤头工作区中，继续重复上述破碎过程，最终进入锤击区(锤头与蓖条之间的工作区)，在蓖条上进一步受到锤头的锤击和研磨作用。实践证明，物料不是在转子一次循环中得到充分破碎的，而是要经过多次循环才得到充分破碎。大块物料可能在冲击过程中没有得到充分破碎。则可通过反击板与锤盘之间的辊压作用得到破碎，这个作用已被实际实验所证实(在没有蓖条的情况下，其最大产品粒度不超过锤盘与反击板的间隙大小)。
三、冲击锤式破碎机的结构型式
冲击锤式破碎机主要由机体、转子、蓖条体和传动装置四大部分组成。下面对这四大部分分别作一简述。
3.1 机体
机体的主要功能是支承转子和蓖条体实现对物料的破碎且保证有足够大的破碎腔使物料得以充分破碎。另外，为了防止物料对机体内壁的磨损，在机体易磨损的内壁上均铺有衬板。反击板应能开启至适当位置(小规格机器反击板的启闭由吊车来完成，大规格的机器则通过液压系统来完成)，便于更换反击衬板和其他衬板。打开检修盖后可以更换锤头。此外，打开检修门可将蓖条体移出更换蓖条。打开观察门可以检查锤头与蓖条的间隙大小及锤头的磨损情况。
3.2 传动装置
它的功能是驭动静转矩子、加速转矩大的转子。通常采用三角带传动方式:绕线电机~皮带轮，转子。这种传动方式能在较小启动电流下获得较高的起动转矩，吸收破碎机工作时产生的振动，有一定的承载能力和过载能力。皮带轮均采用胀套连接，便于装卸，有过载保护作用.此外，转子上的大皮带轮兼起飞轮作用，保证锤盘与反击板间的辊压作用。
3.3 转子
转子是本机的主要破碎工具，一般的结构型式和锤头的排列形式。
3.4 蓖条体
蓖条体是物料承受锤击的承载体，同时又是物料排出的产品粒度的约束体。它有蓖板和蓖条两种结构，后者的透嘎拭飨愿哂谇罢撸?瞎惴旱乇徊捎谩?
反击板的安置和反击衬板结构的设计主要根据冲击锤式破碎机的工作原理，保证反击板的撞击效果和反击板与锤盘间的辊压效果。国内外同类型机器中位于蓖条体上方的反击板都有外凸部分Q，宽度为K由于蓖条体支承板的上部边缘高于蓖条，与物料直接接触，易磨损。为减少磨损.在反击衬板上增加外凸部分Q，该部分正好与支承板上部边缘对齐，主要起保护作用.本公司设计的蓖条体结构由于与上述结构不同，因此本公司生产的反击衬板无外凸部分Q，从而简化了铸造工艺，降低了成本。
四、冲击锤式破碎机主要工作参数的确定
冲击锤式破碎机的主要工作参数包括线速度、产量和电动机功率。
4.1 线速度
冲击锤式破碎机的线速度是根据物料的性质、破碎比的要求、机器的结构等因素，并综合考虑锤头的磨损后选取的。
线速度的提高，加大了冲击速度，增加了对物料的打击机会，有助于获得较细的产品粒度，提高生产能力。但太高的线速度又阻碍了物料进入锤头有效打击区，使睡头对物料的作用更多地处于切bi!状态，增加了锤头的磨损，降低了能量的利用率。
降低线速度能减少锤头的磨损，但同时增加了物料与锤盘的接触机率，加大了锤盘的磨损。线速度的选取是一个综合考虑的过程。鉴于它还受到锤头和蓖条体间锤击与研磨、切削作用的限制，线速度在30^-40m/s间选取是比较合适的。
4.2 产量
影响产量的因素很多，诸如:对破碎比的要求、转速的选取、物料的物理特性、料粒度的分布、机器的结构形式等等。
4.3 电动机功率
功率的确定除了考虑物料性质、破碎比、处理能力等因素外，还应考虑启动阶段锤头不对称时转子体大的转动惯量对功率的影响。此外，取定的功率能满足锤头一次冲击破碎消耗完全部能量最后迅速恢复的要求。
五、冲击锤式破碎机基本结构参数的确定
5.1 转子体的直径和长度
转子体的直径与最大给料粒度有关。按照冲击原理，给料粒度的大小与冲击锤的质量成正比，并与锤头的有效打击高度(即锤头露出转子体的高度)密切相关。此外，考虑到在冲击锤式破碎机工作过程中还存在一定时辊压作用，必须具有足够的转动愤量，这就要求转子体的直径随着给料粒度的增大而增加。
通常，转子体的直径与最大给料粒度之比为2^-4，大型机偏小取。转子的长度是根据生产能力的大小取定的。
5.2 锤头
a.锤头的形状和锤头露出转子体的高度h。
设计时，锤头的工作面原则上应通过转子的旋转轴心，如图14所示，以实现锤头对物料的正面冲击。考虑到磨损的补偿或锤头重量的限制，可以稍有偏差。锤头端部圆弧面的设计应考虑引入咬合角a，如图14所示。本文推荐a为5一100。过大的咬合角使锤头提前磨损，降低了锤头的使用寿命。圆弧长度主要是根据不同锤头重量在强度上所要求的相应锤轴直径和悬挂臂厚而取定的。锤轴和悬挂臂的强度考核可按锤头在工作状态下处于平衡时的受力情况进行计算，并以锤头工作时的离心惯性力作为载荷进行验算。
锤头露出转子体的高度h也即锤头的有效打击高度。从冲击效果和生产能力角度希望h大，尤其对于大块物料，要实现理想冲击，h势必很大，理论上如果料块所受的冲击力正好通过料块的重心.则冲击效果最佳。考虑到结构设计的合理性以及消耗功率的增大，人的增加必须恰当。同时人不能过小，过小的h增加了锤头对物料的切削而增大的研磨作用，既影响了破碎机的处理能力又加剧了锤头的磨损。
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