侵入深度對錘式破碎機錘頭設(shè)計的影響

錘式破碎機是破碎中等硬度及以下巖石的常用破碎設(shè)備。當破碎的產(chǎn)品粒度為數(shù)毫米時行業(yè)內(nèi)稱其為錘式破碎機；從破碎產(chǎn)量來看，當超過100t/h時也稱為大型破碎機。破碎的方式集中體現(xiàn)在用高速旋轉(zhuǎn)的錘頭沖擊和破碎物料。錘頭的打擊速度以40m/s為界大多分為兩種：低于此速度稱為低速破碎機；高于此速度則稱為高速破碎機。沖擊速度的選擇與很多因素有關(guān)，主要是被破碎物料抗壓強度、裂隙特征、入料粒度大小、入料水分和破碎機工作模式等。

大型錘式破碎機的設(shè)計，特別是錘頭的設(shè)計對破碎效率、產(chǎn)量和磨損等都有顯著的影響。市場上錘頭設(shè)計有兩個方案：①設(shè)計成整體的，用于小型破碎機；②允許有少量相對轉(zhuǎn)動的錘頭和錘臂結(jié)構(gòu)，用于大型破碎機。錘頭采用單一鑄造還是復(fù)合鑄造，錘臂采用的合金種類，打擊錘的壽命和打擊中心等等都是目前研究的熱門課題。采用有限元和能量方法對錘頭的打擊過程和破碎機進行分析也是較好的動態(tài)分析方法。所有這些的研究目的是降低錘式破碎機的設(shè)計加工和生產(chǎn)操作成本，使破碎機長期穩(wěn)定可靠效率高運行。

1、錘式破碎機工作原理

錘式破碎機工作原理和其他錘式破碎機一樣相對簡單，動能經(jīng)由電動機、液力偶合器和皮帶傳動到錘式破碎機主軸，主軸帶動有秩序排列的一排排打擊錘（包括錘頭和錘臂）高速旋轉(zhuǎn)。從上部給入的物料落入破碎腔，在一定的下落速度下被高速旋轉(zhuǎn)的錘頭打擊，使其沿著物料的自然裂隙和層理面等脆弱部分破碎。隨后的破碎發(fā)生在錘頭和破碎墻之間，物料在二者之間被來回沖擊、擠壓和磨碎，其后被粉碎的物料即破碎產(chǎn)品從下部排出。為了便于錘頭、錘臂和破碎墻上反擊板的更換和檢查，采用液壓缸實現(xiàn)破碎機左右側(cè)箱體的開啟和閉鎖。

2、侵入深度的概念

大型錘式破碎機的給料往往是通過帶式輸送機和給料機來實現(xiàn)的，在給料設(shè)備上設(shè)計有特殊的擋板來實現(xiàn)均勻給料，以保證下部錘式破碎機沿整個破碎輥子寬度均勻破碎，由此必然產(chǎn)生一定的下落高度和下落速度。為了便于錘式破碎機錘頭的設(shè)計，引入侵入速度和侵入深度的概念。侵入速度即物料的下落速度；侵入深度是物料在相鄰兩個錘頭轉(zhuǎn)動時形成的時間空隙內(nèi)，從垂直位置下落侵入由錘頭最外端形成的破碎打擊圓圈的深度。

3、侵入深度對設(shè)計的影響

對于大量的脆性軟巖和煤炭的細碎，目前市場上常用的是撓性聯(lián)接打擊錘結(jié)構(gòu)形式。錘頭和錘臂由一銷軸聯(lián)接，允許錘頭和錘臂有少許的向后相對轉(zhuǎn)動。打擊大的礦塊時，產(chǎn)生的真正轉(zhuǎn)動是錘頭和錘臂一起的向后轉(zhuǎn)動，它是錘臂相對于輥子圓盤的轉(zhuǎn)動。

錘頭和錘臂采用不同的材料。錘頭的任務(wù)是打擊物料，必須保證其耐磨性，硬度自然也有相應(yīng)的要求，傳統(tǒng)的材料和工藝為錳鋼鑄造，目前有種趨勢是采用鉻鉬鋼鑄造；錘臂則主要是支撐錘頭，并保證破碎機的破碎直徑范圍，因而其材料的選擇更多地考慮到韌性和強度，大多采用優(yōu)質(zhì)鋼模鍛制造。二者材料不同，設(shè)計壽命也有區(qū)別，合理設(shè)計可顯著降低生產(chǎn)維護費用。

據(jù)上述分析可知，如果侵入深度與錘頭的高度相比太大，必然會造成物料未經(jīng)錘頭打擊而直接穿過由錘頭形成的破碎環(huán)，從而造成錘臂和輥子的不必要磨損。錘臂的少量磨損是不可避免的，它也是易損件之一，但是輥子的磨損則應(yīng)當避免，因為后者會造成昂貴的更換費用，這是設(shè)計者和用戶都不愿意看到的，也是現(xiàn)場操作管理者應(yīng)檢查的內(nèi)容之一。

因此，對于不論是整體錘頭，還是錘頭錘臂的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計過程中都要進行侵入深度和侵入速度的分析，還涉及到要破碎的物料特性，以及安裝現(xiàn)場的給料系統(tǒng)條件，是一個綜合的分析過程。從企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，磨損基本發(fā)生在錘頭部分，錘臂有少量輕微磨損，屬于正?，F(xiàn)象。

通過理論與實際相結(jié)合，對于錘式破碎機的設(shè)計和操作起到了一定的指導(dǎo)作用。由于破碎機所破碎物料的復(fù)雜性和破碎機結(jié)構(gòu)本身的多樣性，再加上現(xiàn)場應(yīng)用廠家的情況不同，要求生產(chǎn)廠家應(yīng)對大型錘式破碎機的錘頭錘臂的材質(zhì)選擇、幾何參數(shù)設(shè)計及動態(tài)應(yīng)力分析等做進一步的深入細致的設(shè)計研究工作。