石料生产线用大型颚破机的改进设计
颚式破碎机（简称颚破）是电机带动带轮和与之固联的偏心轴转动时，驱动动颚作平面复杂运动，利用动、定颚之间的相对运动实现矿石的破碎。颚破具有破碎比大、成品粒度均匀、结构简单、制造容易、运行成本低、使用维修方便等优点，所以是目前使用最广泛的破碎机。随着露天开采的增多和大型挖掘机、大型自卸汽车的使用，尤其是“少磨多破”工艺的提出，颚破朝着大型化（给料口宽度大于600mm）、高生产率方向发展，出现了PE1800×2100的超大型颚破。这种大型颚破具有优质、高产、成本、低能耗的特点。笔者以常用的PE750×1050为例，探讨在满足其可靠、稳定运行、寿命的工况下，大型颚破如何优化结构形式，以方便快捷的在现场安装、使用、维护、保养和节能而提出了几种结构改进设计的方案。
1、机电一体化设计的应用
大型颚破尺寸大、质量大、转动惯量大、冲击振动大，如PE750×1050的外形尺寸2700×2400×3000mm，重约30t，所以对大型颚破的设计更应该考虑其操作和维护的方便，笔者提出大型颚破的设计应从以下机电控制等几方面考虑，使其操作方便、更加人性化。
1.1、轴承自动加油润滑和自动测温装置设计
中小型颚破一般采用脂润滑或者手动加油润滑。脂润滑一般3~6个月更换一次，更换时需清洗滚动轴承；手动润滑用油枪给油，一般间隔3~5天给油。鉴于大型颚破体积大、重量大、脂润滑和加油润滑都比较困难，笔者采用自动加油多点润滑系统。该系统由油泵、油路管和控制系统组成，按照颚破轴承、肘头等润滑部位的实际需求自动供油。这套系统方便实用，省去了人工加油的不方便和麻烦。
颚破正常工作时，轴承的温度（不超过30℃）不能过高，否则影响其寿命。中小型颚破一般用手感觉轴承的温度是否过高，而大型颚破的轴承位置偏高，人不适合接近，且手感觉的不确定性等因素。为此，笔者设计了自动测温装置，安装在大型颚破的轴承内。当轴承温度过高，机器能自动加油、报警、停机等，达到保护轴承和大型颚破的目的。
1.2、电动机变频调整的应用
颚破是一种间歇工作的机器，作业工况及其恶劣，且大型颚破的来料不均匀性非常明显。颚破在工作行程破碎物料而空行程只是匀性非常明显。颚破在工作行程破碎物料而空行程只是克服机构中的有害阻力，所以造成机器转动速度波动性很大及电机的负荷不均匀，尖峰负荷通常为平均负荷的3倍以上。为使大型颚破工作平衡，转速波动小，电机负荷均匀，节约电能，笔者选择变频电机。变频电机是专用变频感应电动机和变频器的总称，是一种交流调速方式。当大型颚破的负载增加时，电机的轴转速能自动随之变化。电机在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化，还能节约30~40%的电耗。
1.3、液力偶合器传动装置的设计
大型颚破的传动一般是电机的直接负载，因而起动时间较长、造成电机的过热甚至烧毁。如采用容量较大电动机启动静摩擦力较大的大惯性颚破，则形成“大马拉小车”现象。目前大型颚破在启动时，用吊车或提升机驱动飞轮，使其偏心转到偏心轴的上方，方可启动。这种启动方式非常麻烦，笔者采用液力偶合器启动大型颚破。
大型颚破采用液力偶合器启动，可缩短电动机启动时间，改善起动性能，减少启动平均电流，提高电机启动能力，从而保护电机对电网的冲击，起到节能的效果。如大型颚破，采用油泵供油系统，液力偶合器还可以顺序启动油泵电机和颚破电机。采用液力偶合器传动，先启动油泵电机，隔一定的时间再启动颚破电机，逐渐将大型颚破电机依次启动完毕，整个启动过程平稳有序无振动。这样解决了两电机驱动大型颚破的先后顺序问题，并节约电能。
1.4、PLC控制装置的应用
采用PLC控制器将设备的启停，自动测温，自动加油，故障报警等有机结合在一起，形成了简单的机电一体化，减少现场巡检员的不便和误差，预防和防止设备事故的发生。
2、轴承装置结构的设计
颚破有动颚体和机架两对轴承。动颚轴承外圈与动颚体内孔设计为过渡配合，轴承内圈与偏心轴颈采用过盈配合，动颚轴承装配时需要采用压入装配法或热装法。在大型颚破中，由于偏心轴尺寸大、重量大（PE750×1050偏心轴的最小直径约为260mm，重量约为1600kg），轴承一般选用型号为23176/W33，采用上述结构设计使用安装、拆卸非常不方便，笔者将其设计为退却锥套连接形式，即在动颚体和动颚轴承之间设计一个退却外锥套。装卸轴承时，松紧退却外锥套上的螺钉可拧紧和拆除外锥套，动颚轴承也可以很方便、轻松固定在动颚体上适当位置或拆除。
颚破两对轴承内圈与偏心轴颈配合通常采用以下两种方式：①两对轴承全部采用调心滚子轴承的结构形式；②动颚体轴承采用调心滚子轴承；机架轴承为内锥套与圆锥内孔调心滚子轴承结合的型式。在轴承装配、拆卸时，这两种工采用压力机压入、专用拆卸器或预热法拆卸的方法。对大型颚破拆装情况下，第一种结构形式要破坏一对轴承方能完成拆卸，第二种结合形式需专用工装才能完成轴承拆卸，非常不方便。改为如图1所示的轴承组合结构形式。这种组合结构形式，对动颚轴承的内圈和外圈均采用锥度紧固定位方式，轴承装配、拆卸不需专用工具，只需松紧螺钉就可完成，十分方便、快捷。
3、轴承密封装置的改进设计
颚破轴承（动颚体轴承和机架轴承）的密封结构通常采用迷宫型式密封，如图2所示。轴承的正常使用寿命为5年（24h/天作业），而一般密宫密封圈一到二年需更换。对于大型颚破，由于更换条件的限制，需密封圈和轴承的使用寿命基本等同的密封。而这种迷宫型式密封不能满足大型颚破作业的需求，现改为骨架密封结构形式，如图3所示。这种组合密封形式不会增加成本，并且结构减化，易损件数量减少，密封效果显著。
4、组合机架的设计
颚破机架是整个破碎机零部件的安装基础。它在工作中承受具大的冲击载荷，它的机重占整机很大比例（对铸造机架为50%左右，对焊接机架为30%左右），而且加工制造工作量也较大。机架的强度和刚度，对整机性能和主要零件寿命均有很大影响。
颚破机架有整体机架和组合机架两种。中小型颚破一般采用整体机架。整体机架制造、安装和运输都困难，笔者将大型颚破设计为组合机架。组合机架是用于大型破碎机，如有下优势。
4.1、嵌销和螺栓的组合：机架分上下两部分加工，上架体和下架体通过架壁间的螺栓连接。结合面间用键销钉来承受很大的剪力，键和销还起装配定位作用。
4.2、焊接组合式：如900×2100颚式破碎机机架。它的刚性比嵌销连接的组合机架好，加工、装配和安装也比较方便。1500×2100破碎机采用焊接组合机架。
4.3、组合式机架：前后、左右侧墙板分别制作、加工，是焊接的组合件。前墙、后墙分别与两块侧壁用高强度螺栓和承载销连接组合在一起，形成一个方形机架。这种四大块连接的机架在现场安装，这样便于大型颚破的运输和安装。
5、分体式颚板的设计
颚式破碎机的固定颚板、活动颚板一般为整体式结构。以PE750×1050为例，固定活动颚板单块重量1400~1600kg，大型颚破的颚板单块重量基本超过了1000kg，对其翻面、拆装相当不方便。为适应方便快捷的作业需求，将大型颚破的固定颚板、活动颚板设计为两件分体上下结构或上中下三块。这种改进设计一方面减轻了拆装的重量，便于方便操作，另一方面通过两件分体式固定、活动颚板的对换作用，使固定、活动颚板的使用寿命提高一倍。另外为了方便现场吊装颚式破碎机零部件，在颚式破碎机的固定颚板、活动颚板、机架合适的位置要考虑设计适宜吊装的结构。
大型颚破的颚板还要考虑热处理及表面硬化处理，以期充分提高使用寿命；颚板的齿型设计也应该根据现场物料的条件在设计上加以考虑。
6、结论
大型颚破的安装、维护非常不方便，载荷变化也比较大，且作业环境条件恶劣。笔者从提高机器可靠性、适宜拆、装等几方面有针对性的进行了以上改进设计，不仅使颚式破碎机装配、维修简便，而且可行、简单实用，提高了大型颚破设备的寿命和可靠性。
按照以上结构设计的PE750×1050、PE1000×1200型式的大型颚式破碎机已有数台在石料生产线生产中使用达2年多的时间，用户反映良好，带来了很好的经济效益。
