立轴冲击式破碎机是一种新型、高效多段冲击破碎设备，可以在细碎与粗磨之间较宽的范围内使用。与传统的破碎设备相比，其具有结构简单、处理能力高、破碎比大、能耗低、磨损件少等一系列优点。因此，在大力提倡节能降耗，采取一切措施以提高企业整体效益的今天，该机型得到了采矿、建筑、公路、水泥等行业的普遍关注和广泛应用。为进一步提高其设计、制造品质，充分利用数字化设计分析、虚拟仿真等现代化手段，本文在介绍立轴冲击破碎机的结构特点、工作原理及关键部件设计应用的基础上，结合实际，以Simens NX6.0为辅助工具，完成了其数字化样机的构建。
1 立轴冲击式破碎机的结构及工作原理
立轴冲击式破碎机主要由机体、进料装置、转子部分（包括撒料盘和主轴装置）、破碎腔、润滑系统和电控部分等组成，其主体部分结构如图1所示。为便于维修与更换，转子部分被设计成一可整体拆卸的部件，主轴装置设置在机壳外，由主轴、上下两个轴承、空心轴套等通过法兰安装在机体上，减少了工作时粉尘和高温对轴承的影响，密封与润滑的难题也因此得到大大简化。
图1 立轴冲击式破碎机结构及数字化模型图
立轴冲击式破碎机是利用物料高速运动时的动能进行破碎的。其工作原理是：空心的撒料盘装于主轴上端，撒料盘上端面中间开有进料口，四周外壁上等距离的开有三个喷射口，撒料盘周围是由按一定规律排列的反击衬板构成的破碎腔。破碎机工作时，转子高速旋转，物料从转子顶部中心的进料口进入撒料盘后，在撒料盘内经由分料锥体因离心力的作用而加速，并向喷射口移动，当其从喷射口喷出撞击到周围的反击衬板时，可达到60～80m/s的线速度，物料在很强的冲击力作用下沿原有的自然裂纹实现破碎。破碎后的细粉失去动能从出料口排出，颗粒状物料被反弹回去，与喷射出来的部分物料再次撞击，实现料与料自行破碎。与此同时，转子的高速旋转在破碎腔内产生强劲的涡旋气流，并且不断地有气流随物料从喷射口喷出，在机壳上导流装置的引导下，又从转子的入料口进入撒料盘，形成机壳内部的循环气流。随着冲击破碎的不断进行，破碎机内的物料颗粒在强烈的气流中相互剧烈撞击、摩擦，使颗粒进一步细化。这样，一块物料在涡流破碎腔内受到两次至多次机率的撞击、摩擦和研磨破碎作用，经由下部出料口排出，再经循环筛分系统形成闭路。一般可通过调整转子的旋转速度来调整物料运动的速度，从而可以满足对不同矿石和不同产品粒度的破碎要求。
2 关键部件的设计及应用
2.1 转子部件的设计应用
如图2所示，转子部件是立轴冲击式破碎机的心脏，主要包括撒料盘、分料锥、锤头、主轴、轴套、安装法兰、皮带轮、润滑密封装置等，可由单电机或双电机通过皮带轮驱动主轴，上部轮毂通过键联接带动撒料盘一起绕着主轴中心线高速旋转，起到撒料并使物料获得动能的作用，其性能的好坏直接影响到破碎机的性能。
图2 转子部装图
撒料盘是一个中空的扁圆柱体，内有三个特殊设计的物料通道，起到过料及产生能量的作用。在运转过程中物料会有一层粘结在通道内壁上，对撒料盘形成保护衬垫作用，因此磨损甚少。破碎机工作时转子部分主要是喷射口锤头遭到物料的磨损，由于喷射口锤头数量少，重量轻，并且基本不受冲击载荷，考虑选用高硬度、高耐磨性的高铬锰钨合金作为锤头材料，经生产运行试验证明，其使用寿命与美国的15Cr3Mo合金锤头相当。由于立式冲击破碎机是高速运转的设备，为了设备能够正常平稳运行，转子必须进行动平衡试验。在实际生产中，破碎机正常工作三天后，应停机通过观察孔检查，查看喷射口锤头磨损情况，若其中一块或两块出现“V”字型时，应该将三个锤头全部更换，切不可只更换磨损的，不磨损或少磨损的保留再用。更换下来的磨损不多的锤头可以集中保管，进行再次选配，选配时要求保持三块之间的重量差距不超过50克。
物料离开撒料盘的运动情况如图3所示，图中，vc为物料随高速旋转的撤料盘的牵连速度（圆周速度），vr为物料沿着锤头边缘的相对速度，va为上述两个速度的合成，即物料离开撒料盘喷射口的绝对速度。
图3 撒料盘物料运动分析及三维模型图
由于主轴装置在多尘的条件下工作，首先上轴承处设计了迷宫，上下轴承处都设置了FB型内包骨架密封圈，这样的设计既可以防止灰尘、雨水进入主轴装置内，影响转动，同时也阻止了轴承座内润滑油的渗漏。针对主轴工作中高速旋转发热的特点，设计了稀油冷却润滑系统，选择32号机械油，先由进油泵抽油从上部进油口注入，冷却渗透到下部轴承处回油口，再由出油泵抽回冷却油箱。轴承虽然在高速旋转，但循环油的油温始终保持在低温，热油不断抽出，轴承不发热，提高轴承的转速和使用寿命。
2.2 机体及破碎腔的设计应用
如图1所示，机体由钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度，包括上壳体、中壳体和下壳体三部分。上壳体有进料口，下壳体两侧开有出料口，中壳体是冲击破碎腔。如图4所示为破碎腔反击衬板安装示意图，设计了上、中、下三排，每排16块，通过连接杆安装在下面板衬上，共48块反击衬板，材料选用高铬铸铁。反击衬板安装方向与转子出料方向垂直，不仅实现正撞击，破碎效果最佳，而且磨损量最小，使用寿命长。正常使用时仅在中间一层反击衬板一侧磨出一道沟槽，当沟槽达到一定深度时，对破碎效果会产生一定的影响，这时反击衬板调面或调层使用，每套反击衬板课调换6次，充分提高其利用率，延长其使用寿命。
图4 破碎腔反击衬板安装示意图
正常运转的破碎机，从撒料盘喷射出的物料应该喷射到边反击板单元组合的中间层，当物料打击点或高或低时都要分析原因：
(1)分料锥是否磨损过快过多；
(2)物料从料斗注入撒料盘时是否直射到分料锥中心，如果偏离中心，会改变物料流喷射方向；
(3)调换边反击衬板时，有没有完全清理底层的物料垫层；
(4)有没有按出厂时安装部位原位安装。
3 结束语
我国的立轴冲击式破碎机开发早，但发展不快，各厂产品类同，因此，目前与国际上先进水平差距仍然明显。目前利用计算机二维绘图设计已十分普及，缺少仿真分析，设计工作不仅较慢，而且或者冒险很大，或者十分保守，不能恰如其分。利用Simens NX6.0软件进行立轴冲击破碎机的机械三维设计，使设计者获得了一个良好的三维空间环境，布置设计不再需要进行艰难的空间构思与想象；同时避免了大量且繁琐的空间尺寸计算，代之以直接的观察和测量来保证整个设计的正确性，对于提高设计效率和设计水平具有重要的作用，同时也为产品后续的虚拟仿真、优化设计及生产制造打下了一定的基础。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：基于NX的立轴冲击式破碎机的设计及应用
相关文章
