CN101259441B - 重型液压颚式破碎机的四连杆机构 - Google Patents

Abstract

一种重型液压颚式破碎机的四连杆机构是由偏心轴偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a连线、偏心轴的转动中心或传动圆中心O与肘板在滑动导架一侧支承点b的连线、肘板的两个支承点a、b的连线和偏心轴的转动中心O和偏心轴偏心圆中心O₁的连线构成的，可使动颚绕着偏心轴的转动中心和与肘板在动颚一侧支承点a运动，同时在动颚的进料口入点A和出料口落点B的运动轨迹是椭圆形的，其在入点A的y轴方向和x轴方向和落点B的y′轴方向和x′轴方向之间的摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0。本发明的重型液压颚式破碎机四连杆机构的优化设计可提供大的破碎力和增加机器使用寿命，而具有结构合理、操作可靠和使用方便等特点。

Description

重型液压颚式破碎机的四连杆机构

技术领域

本发明涉及一种颚式破碎机，尤其涉及一种具有高破碎比的超大型、液压控制的重型液压颚式破碎机的四连杆机构。

背景技术

现有的颚式破碎机通常由机架、固定颚板、活动颚板、动颚、偏心轴、肘板和调整座组成并在电动机驱动下进行工作，其破碎力为200吨，而且无论在国内或国外破碎物料的破碎比都不超过1∶5。为适应矿山和冶金等工业的发展，要求破碎物料的尺寸增大，例如需要破碎直径在1000～1300mm的物料-钢渣，破碎物质中含有非破碎物，破碎比要达到1∶10，破碎力也成倍增加。这使得现有颚式破碎机的结构不能适应新的生产要求，因此有必要认真考虑破碎过程中动颚的受力情况，使动颚经受得住的强大冲击力和尽可能减少诸如破碎腔的受力部件的磨损和损坏等，所以必须对破碎机的动颚的运动机构进行分析和设计以满足生产的需要。

发明内容

本发明的目的是为了适应大尺寸的破碎物料而提供一种重型液压颚式破碎机及其操作方法。

实现上述目的的技术方案是：一种重型液压颚式破碎机的四连杆机构，所述重型液压颚式破碎机包括由前墙、后墙和两侧墙构成的机架、两对导轨部件、框形的液压缸安装箱架、偏心轴、通过偏心轴可转动地架设在两侧墙上的动颚、固动齿板、活东齿板、滑动导架、回退连接器肘板组件、两主液压缸、两辅助液压缸、电机传动装置、调整装置以及电器控制系统，其中，四连杆机构是由偏心轴的偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a的连线、偏心轴的转动中心或传动圆中心O与肘板在滑动导架一侧支承点b的连线、肘板的两个支承点a、b的连线、以及偏心轴的转动中心O与偏心轴的偏心圆中心O₁的连线构成的，其中，所述滑动导架，它包括一短的具有与导轨相匹配的两侧的活动板、一长的可移动地垂直安装在活动板上的第一支座、一长的并与第一支座间隔地固定在活动板上的第二支座、一固定在第二支座的后肘板座以及安装在第一支座后的调整部件；所述第一支座的长度方向具有间隔的两个孔，所述滑动导架可通过活动板架设在两侧墙的上下导轨间，此外，所述活动板的下侧设有一带有两个敞开的孔的座圈支承；

所述回退连接器，它安置在主液压缸和滑动导架之间，其前后端分别与主液压缸的活塞杆和滑动导架的调整部件相连接而其侧端通过连接件与上下导轨连接；

所述肘板组件包括一肘板和前后肘板垫、肘板在动颚后下部的后肘板座和滑动导架中的前肘板座中各自安放有前后肘板垫以保持动颚和滑动导架的连接并形成支承点a、b，可使动颚绕着偏心轴的转动中心O和与肘板在动颚一侧支承点a一起以椭圆形轨迹转动和使肘板可绕滑动导架一侧的支承点b摆动。

如以上所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其中，动颚在绕偏心轴的转动中心时，动颚的进料口入点A和出料口落点B的运动轨迹是椭圆形的，其在入点A的y轴方向和x轴方向和落点B的y′轴方向和x′轴方向之间的摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0。

如以上所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其中，所述偏心轴偏心圆中心与肘板在动颚一侧支承点连线与肘板的称为传动角的夹角β是48～50度。

如以上所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其中，所述肘板的两个支承点的连线为肘板的长度，所述偏心轴的转动中心与偏心轴的偏心圆中心之间的距离为偏心距。

如以上所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其中，所述偏心轴偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a的垂直距离是2770～2780mm。

如以上所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其中，所述肘板的长度为1500～1600mm，所述偏心轴的传动圆的直径为466～474mm，偏心距为31～32.50mm。

由上可见，本发明的重型液压颚式破碎机的四连杆机构是由偏心轴偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a连线、偏心轴的转动中心或传动圆中心O与肘板在滑动导架一侧支承点b的连线、肘板的两个支承点a、b的连线和偏心轴的转动中心O和偏心轴偏心圆中心O₁的连线构成的，可使动颚绕着偏心轴的转动中心和与肘板在动颚一侧支承点运动，同时在动颚的进料口入点A和出料口落点B的运动轨迹是椭圆形的，其在入点A的y轴方向和x轴方向和落点B的y′轴方向和x′轴方向之间的摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0。这是一仿真优化设计，在此摩擦力和作用力的比值范围内，可使摩擦力减小，作用力或产品力增加，也就是偏心距选择得不是太大，让摩擦力下降。四连杆机构的优化设计为本发明的重型液压颚式破碎机提供1200T的破碎力，可增加机器的使用寿命，而具有结构合理、操作可靠和使用方便等特点。

附图的简要说明

图1是本发明的重型液压颚式破碎机的主视剖视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的侧视图；

图4a和图4b是重型液压颚式破碎机的机架和局部剖视图和在去除一侧墙后的侧视图，

图5a、图5b和图5c分别是重型液压颚式破碎机的动颚的主视图、左右侧视剖视图；

图6是重型液压颚式破碎机的滑动导架的宽度方向的剖视图；

图7是动颚的腔型结构之一，表示具有过渡腔型结构的闭边排料口为70mm时的上下破碎腔的啮角尺寸；

图8是另一种动颚的腔型结构，表示具有直腔型结构的闭边排料口为74mm时的上下破碎腔的啮角尺寸；

图9a、图9b和图9c分别是图7的动颚的工作时给料口和排料的位置图和它们的运动轨迹图；

图10是在PEY1500X1800过渡型腔型中动颚X和Y坐标轴方向运动的时间、行程和啮关系的分析图；

图11a、图11b和图11c分别是图8的动颚的工作时给料口和排料的位置图和它们的运动轨迹图；

图12是在在PEY1500X1800直型腔型中动颚X和Y坐标轴方向运动的时间、行程和啮关系的分析图；

具体实施例的描述

请参阅图1～图3，图中示出了本发明的重型液压颚式破碎机，它包括机架40、动颚50、偏心轴60、固定齿板70、活动齿板80、滑动导架90、肘板组件100、回退连接器200、两主液压缸33、两辅助液压缸19、两个传感器30、34、调整装置300、电机传动装置400以及电器控制系统，其中，机架40包括前墙41、后墙(图中未画出)、两侧墙42、43，在机架的两侧墙42、43上设有相对布置的一对轴座孔44，在两侧墙后部的相对内侧倾斜地设置两对导轨部件45，并且在该导轨部件45后两侧墙上以与导轨部件45相同的倾斜角度架设一框形的液压缸安装箱架46。

本发明的四连杆机构是由偏心轴偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a连线、偏心轴的转动中心或传动圆中心O与肘板在滑动导架一侧支承点b的连线、肘板的两个支承点a、b的连线和偏心轴的转动中心O和偏心轴偏心圆中心O₁的连线构成的，

其中，所述偏心轴60为优质高强度锻钢。动颚50可通过偏心轴60、键和四套球面滚子轴承61、62可转动地架设在两侧墙42、43上。偏心轴的转动中心或传动圆中心O和偏心轴的偏心圆中心为O₁之间的距离为偏心距。在知道以下尺寸后，例如偏心轴60的偏心圆中心O₁与肘板在动颚一侧支承点a的垂直距离是2770～2780mm，肘板101的长度为1500～1600mm，以及可选择偏心轴的偏心距，较佳，偏心轴的传动圆直径为472mm，偏心距为31.4mm，可根据上述数据作出四连杆机构并可计算出在进料口A和排料口B的运动轨迹。

请参阅图4和图6，滑动导架90包括一短的具有与导轨相匹配的两侧的活动板91、一长的可移动地垂直安装在活动板91上的第一支座92、一长的并与第一支承座间隔地固定在活动板上的第二支座93、一固定在第二支承座上的后肘板座96以及安装在第一支座后的调整部件94；所述第一支座的长度方向具有间隔的两个孔95，所述滑动导架90可通过活动板91架设在两侧墙的上下导轨45间。通常，调整部件94包括若干调整片941和一球面垫942，调整片941安装在球面垫942和第一支座92之间。另外，在活动板91的下侧设置一座圈支承97，该支承是用作调整装置的肘板的松紧的调节，详细情况将在下文的说明中叙述。

肘板组件100包括肘板101和前后肘板垫102、103，其中，肘板101是一个传动构件，肘板101与肘板垫102、103槽底部采用滚动接触方式，正常使用情况下很少磨损。前后肘板垫102、103为槽钢形截面件，在其槽底部具有圆弧面，它安装在前后肘板座57和96的槽中，以便保持动颚50和滑动导架90的连接，它们的连接点，也就是肘板101的支承点a、b，它们的连线就是肘板的长度，以使动颚50绕着偏心轴的转动中心O转动的同时还与肘板在动颚一侧支承点a一起运动和使肘板可绕滑动导架一侧的支承点b摆动，它们运动或转动轨迹是椭圆形的。

固定齿板70通过板螺栓和楔块紧固定在前墙上，活动齿板80固定在动颚50上并与固定齿板相对布置，活动齿板和固定齿板均为优质高锰钢铸件。固定齿板70和活动齿板80采取上、下各一块，齿形各不相同。为应对大颗粒进料粒度(＜1300mm)的咬入需要，上固定齿板701和上活动齿板801采用大圆弧齿形；为应对出成品粒度(0～130mm)的需要，下固定齿板702和下活动齿板802采用小圆弧齿形。因此上、下固定齿板和活动齿板是不能互换的。在一较佳实施例中，所述上固定齿板701和上活动齿板801的下部和所述下固定齿板702和下活动齿板802的上部，即它们的上下连接部位具有从上至下逐渐减小的从大圆弧齿形到小圆弧齿形平滑过渡连接的中间连接圆弧齿形703、803，并且该中间圆弧齿形具有直线减小或线性倾斜的过渡齿高。

两主液压缸33，并列地固定在滑动导架90后面的侧墙42、43之间的液压缸安装箱架46上。

回退连接器200系用于连接液压缸33与滑动导架90的部件，为一前端设有球形表面201，后端设有两个保持孔202，在周壁上设有连接螺钉孔203。回退连接器200安置在主液压缸和滑动导架之间，其前后端分别与主液压缸的活塞杆和滑动导架的调整部件94相连接并可通过螺钉可拆卸地固定于上下导轨45上。回退连接器200的球面形前部201与球面垫202的球面部配合，所述调整垫片941安置在球面垫942平面一侧和第一支座92之间。

两辅助液压缸19，并列地安装在滑动导架90中并其缸体和活塞杆分别通过螺钉或安装孔固定在后肘板座96和第一支座92上；

在工作中，当过铁时主液压缸后退，通过回退连接架使其移动，增加排料口尺寸，从而排除过铁。

滑动导架90的装配过程。肘板垫102、103通过楔块和螺栓安装在滑动导架的前端，调整垫片941置于后端，中间装有二只辅助液压缸19，整个滑动导架90部件安装在上、下导轨45之间。前后肘板座57和96上部具有长的槽。

电机传动装置400包括电动机401、一飞轮402、一对槽轮403、404和三角皮带405，其中，电动机401安装在破碎机外水泥灌注后的钢架底座406上，如图3所示。一个槽轮403通过支承架408支承并通过联轴节407与电动机的输出轴连接，另一槽轮404和一个飞轮402分别安装在偏心轴的两端，所述三角皮带405围绕在两个槽轮403、404上。飞轮、槽轮由优质铸铁件制成，其重量和结构足够保证破碎机能平衡地工作。飞轮、槽轮在偏心轴60上的两端位置可以相互调配，并通过切向键联结。这样，本破碎机以电动机为动力，通过皮带轮，由三角皮带和槽轮403、404驱动偏心轴60，使动颚50按预定轨迹作往复运动，从而将进入由固定齿板70、活动齿板80和边护板组成的破碎腔内的物料予以破碎，并通过下部的排料口将成品物料排出。

调整装置300有两个，安装在动颚的两侧，每一个包括一拉杆部件301和一弹簧302，其中，拉杆部件301的一端铰接于动颚下端的耳环53、54上，另一端通过在滑动导架的下端的垫圈支承97、98的敞开的孔，弹簧302套装拉杆部件301上并通过其自由端上的螺纹可将的弹簧用垫圈和螺母压紧。拉杆部件301系用来保证破碎机整个机构紧密结合，并部分平衡在动颚50与肘板工作时产生的惯性力。破碎机工作时弹簧需要一定的预紧力，以防止肘板在工作时脱落，但不宜过大，只要能消除肘板101与动颚50、滑动导架90间冲击响声即可，否则将影响弹簧302的使用寿命，甚至使弹簧断裂。

在破碎机安装完成后，将需要对闭边排料口大小进行调整。闭边排料口大小的调整时，必须在主液压缸33回退到极限位置时方可进行。

首先拧下滑动导架与回退连接架的连接螺母，然后点动辅助液压缸前进，液压缸顶杆顶住球面垫，使滑动导架向前移动，以使滑动导架、垫片组与球面垫之间产生间隙，若取出调整垫片，达到增大排料口的需要。反之，放入调整垫片时，达到减小排料口的需要。在达到所需的闭边排料口尺寸后，点动辅助液压缸，使其后退至极限位置，再拧上滑动导架与回退连接架的连接螺母，排料口调整结束。

该破碎腔腔型可以采用固定齿板和活动齿板的中间有圆弧齿形直线减小或线性倾斜的过渡型腔型的或中间没有圆弧齿形的整个或两段直线连接的直型腔型。

请参阅图7和图8，对于排料口调整的调整范围：上固定齿板701和上活动齿板801在闭边排料口选定的最大位置70mm时它们相间位置的夹角α₁为23.09度，所述下固定齿板702和下活动齿板802在闭边排料口选定的最大位置70mm时它们相间位置的夹角α₂为23.09度。

所述固定齿板和活动齿板在动颚转动到距固定齿板最大位置时它们相间位置的平均夹角为α23～26度，而此时偏心轴60的偏心圆中心与肘板101在动颚50一侧支承点的连线和肘板的夹角β是49～50度。

请参阅图图9和图11，动颚在绕偏心轴的转动中心时，动颚的进料口入点A和出料口落点B的运动轨迹是椭圆形的，其在入点A的y轴方向和x轴方向和落点B的y′轴方向和x′轴方向之间的摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0。这是因为y轴方向的力是摩擦力，x轴方向的力是作用力或产品力，若摩擦力增加会使机器的磨损和损坏扩大，若作用力增加虽然有利于破碎，但太大会引起机器的振动和撞击。申请人通过仿真优化设计，使磨损处于可接受的合理的范围内，而作用力又可满足1300mm的物料-钢渣的1∶10的破碎需要。同时在摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0下，可确定的偏心轴的偏心距。在本发明的重型液压颚式破碎机的四连杆机构中，肘板的长度为1500～1600mm，所述偏心轴的传动圆的直径为466～474mm，偏心距为31～32.50mm，传动角为48～50，就可以作出在y轴方向的摩擦力和x轴方向的作用力关系图。

请参阅图10和图12，并结合图9和图11，在一个具体实施例中，颚式破碎机采用ADAMS虚拟产品开发软件对图1所示的PEY1500X1800过渡腔型的运动学性能进行分析，得到破碎机给/排料口水平行程、垂直行程和行程特性系数，如表1所示。

表1

注：行程单位为：毫米产量单位：吨/时

在另一个具体实施例中，颚式破碎机采用ADAMS虚拟产品开发软件对图4所示的PEY1500X1800直腔型的运动学性能进行分析，得到破碎机给/排料口水平行程、垂直行程和行程特性系数，如表2所示。

表2

注：行程单位为：毫米产量单位：吨/时

以上两个实施例的各项数据分析比较

过渡腔型与直腔型机构结构参数如表3所示。

表3

注：行程单位为：毫米产量单位：吨/时

从表3可知，过渡腔型与直腔型给/排料口水平行程，垂直行程和行程特性系数基本相同，但过渡腔型啮角小于直腔型，故过渡腔型产量大些。一般来说散体矿石与衬板摩擦系数为0.25～0.3，故其摩擦角为28°～33°，所以直腔型啮角为25.17°可以满足有效咬住物料的要求。建议采用PEY1500X1800直腔型颚式破碎机，为进一步提高破碎机产量，可以适当增大破碎机转速和增加破碎腔高度。

Claims (6)

1.一种重型液压颚式破碎机的四连杆机构，所述重型液压颚式破碎机包括由前墙、后墙和两侧墙构成的机架、两对导轨部件、框形的液压缸安装箱架、偏心轴、通过偏心轴可转动地架设在两侧墙上的动颚、固定齿板、活动齿板、滑动导架、回退连接器、肘板组件、两主液压缸、两辅助液压缸、电机传动装置、调整装置以及电器控制系统，其特征在于，四连杆机构是由偏心轴的偏心圆中心(O₁)与肘板在动颚一侧支承点(a)的连线、偏心轴的转动中心或传动圆中心(O)与肘板在滑动导架一侧支承点(b)的连线、肘板的两个支承点(a、b)的连线、以及偏心轴的转动中心(O)与偏心轴的偏心圆中心(O₁)的连线构成的，其中，所述滑动导架，它包括一短的具有与导轨相匹配的两侧的活动板、一长的可移动地垂直安装在活动板上的第一支座、一长的并与第一支座间隔地固定在活动板上的第二支座、一固定在第二支座的后肘板座以及安装在第一支座后的调整部件；所述第一支座的长度方向具有间隔的两个孔，所述滑动导架可通过活动板架设在两侧墙的上下导轨间，此外，所述活动板的下侧设有一带有两个敞开的孔的座圈支承；

所述回退连接器，它安置在主液压缸和滑动导架之间，其前后端分别与主液压缸的活塞杆和滑动导架的调整部件相连接而其侧端通过连接件与上下导轨连接；

所述肘板组件包括一肘板和前后肘板垫、肘板在动颚后下部的前肘板座和滑动导架中的后肘板座中各自安放有前后肘板垫以保持动颚和滑动导架的连接并形成支承点(a、b)，可使动颚绕着偏心轴的转动中心(O)和与肘板在动颚一侧支承点(a)一起以椭圆形轨迹转动和使肘板可绕滑动导架一侧的支承点(b)摆动。

2.如权利要求1所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其特征在于，动颚在绕偏心轴的转动中心时，动颚的进料口入点(A)和出料口落点(B)的运动轨迹是椭圆形的，其在入点(A)的y轴方向和x轴方向和落点(B)的y′轴方向和x′轴方向之间的摩擦力和作用力的比值y(y′)/x(x′)范围为2.5～3.0。

3.如权利要求1所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其特征在于，所述偏心轴偏心圆中心与肘板在动颚一侧支承点连线与肘板的称为传动角的夹角(β)是48～50度。

4.如权利要求1所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其特征在于，所述肘板的两个支承点的连线为肘板的长度，所述偏心轴的转动中心与偏心轴的偏心圆中心之间的距离为偏心距。

5.如权利要求1所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其特征在于，所述偏心轴偏心圆中心(O₁)与肘板在动颚一侧支承点(a)的垂直距离是2770～2780mm。

6.如权利要求1所述的重型液压颚式破碎机的四连杆机构，其特征在于，所述肘板的长度为1500～1600mm，所述偏心轴的传动圆的直径为466～474mm，偏心距为31～32.50mm。

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