CN103028460A - 振动颚式破碎机 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种振动颚式破碎机，包括一机架体、一固定颚衬板、一活动颚组件、一振动激振器机构、一非线性弹性支承组件和一液压式间隙调整保护机构。振动颚式破碎机能将活动颚组件的作动动力利用惯性振动力满足破碎矿石的需要，增大碎比值和生产量，降低能耗量。更使活动颚组件的运动轨迹由上往下有着不同的变化，因此对石块能起压碎、劈碎和辗碎作用。

Description

振动颚式破碎机

技术领域

本发明是关于一种破碎机，尤指一种振动颚式破碎机，其将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的机械，且广泛使用在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业。

背景技术

复摆颚式破碎机主要是由两块颚板(活动颚板和固定颚板)组成。活动颚板对固定颚板周期性的往复运动，时而靠近，时而分开，由此使装在二颚板间的石块受到挤压、劈裂和弯曲作用而破碎。由于结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点非常广泛地为工程界使用。

复摆颚式破碎机的活动颚，是直接悬挂在偏心轴上，受到偏向轴的直接驱动。活动颚的底部用一块推力板支撑在机架的后壁上。所以活动颚板一方面对定颚作往复摆动，可同时做上下摆动，活动颚上每一点的运动轨迹并不一样，颚板上各点的摆动轨迹是由顶部的接近圆形连续变化到下部的椭圆形，越到下部的椭圆形越扁，动颚的水平行程则由下往上越来越大的变化着，因此对石块不但能起压碎、劈碎，还能起辗碎作用。由于偏心轴的转向是逆时针方向，动颚上各点的运动方向都有利于促进排料，因此破碎效果好，破碎率较高、产品粒度均匀且多呈立方体而适合破碎中硬度石料。由于这类破碎机工作时，活动颚各点上的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动型颚式破碎机，简称复摆式颚式破碎机(颚破)。

目前传统复摆颚式破碎机的破碎方式都被局限于定颚和动颚所组合的工作表面形成的破碎腔中。

换言之破碎腔内由定颚和动颚所形成的封闭体积及体积改变的方式，是产生破碎过程的主要关键。

就现代破碎理论而言，物料破碎的过程中需要物料颗粒之间不断改变方位，以承受在破碎腔中交变的挤压、剪切应力。在等强度颗粒中，那些晶格缺陷与剪切力方向重合的颗粒被破碎。物料破碎室内相互推挤，若此刻向物料层施加定量的压力，可以使物料层适当地压实，并使物料承受多方位的挤压，由于物料颗粒之间相互作用，从而实现“料层粉碎”。所谓料层粉碎是基于物料颗粒越小，晶格缺陷越少，强度越大，因此强度大的小颗粒可破碎相邻的强度小的大颗粒。这样物料主要沿晶格间的区域破碎而不破碎晶体本身，破碎后的物料具有最低过粉碎，从而实现了物料的“选择性破碎”，可轻松破碎抗压强度介于200～360Mpa的物料。根据破碎理论，对于坚硬难破物料，利用频繁碰撞对物料施加巨大的冲击能量和冲击力，也能达到良好的破碎效果。

颚式破碎机是由美国人布雷克E.W.Blake发明的。自第一台颚式破碎机问世以来，至今已有140余年的历史。其机器结构已难满足现代破碎理论。历年来改良而发展出液压式、无磨削、冲击式、直接驱动式、双腔式和定颚、动颚协同振动颚式破碎机。综合其运动原理大致形成三大分类：

动颚复杂摆动运动轨迹、动颚简单摆动运动轨迹和动颚综合摆动运动轨迹。

上述各类颚式破碎机均具有下列缺点：

1.由于动颚的复杂摆动运动轨迹，使物料不仅受到挤压作用，还受到部分的磨剥作用，加剧了物料过粉碎现象，增加能量消耗，产生粉尘较大，颚板比较容易磨损。

2.动颚简单摆动运动轨迹，动颚上每点都以心轴为中心的圆弧靠近中心轴圆弧较小，远离中心轴圆弧较大。有破碎效率低、破碎比小于6的缺点。

3.动颚综合摆动运动承袭简单、复杂运动所产生的轨迹，现有复合动作的缺点：垂直行程大于水准行程，下端衬板消耗严重，一般甚少使用。

4.振动颚式破碎机为双动颚对称(垂直或水平)布置形式，在振动冲击工况下，振动颚式破碎机机件承受的振动、冲击最剧烈，消耗的能量也大。另外，强烈的振动冲击过程对弹簧、动颚动力摆和轴承设计要求较高，也是振动颚式破碎机开发中应当解决的重要问题。

发明内容

本发明人有鉴于传统颚碎机基本存在的缺点，改良其不足与缺失，进而提出一种振动颚式破碎机。

本发明振动颚式破碎机，主要改变观点维持既有动颚的复杂摆动运动轨迹再配合增加的单质体近共振***，产生动颚综合摆动运动改善动颚运动轨迹，更有别于其他振动颚式破碎机为双动颚对称(垂直或水平)布置形式，保有颚碎机的特点和增加单动颚近共振***振动，完成运动作动动力的改善。

为达上述目的，令前述振动颚式破碎机包含：

一机架体，是呈为中空，其后端上形成一机架，且前端上形成一固定座，机架体另具有二相对侧板，在两侧板上设置有一轴承座，在轴承座上设置有一偏心轴；

一固定颚衬板，是固定于机架体的机架上；

一活动颚组件，是设置在偏心轴上，受到偏心轴的转动并而使活动颚摆动，且与固定颚衬板之间形成一破碎腔，且具有一活动颚以及一活动颚衬板，该活动颚以其上端穿套枢设在该偏心轴上，该活动颚衬板固定在活动颚上；

一振动激振器机构，是设置在活动颚组件上，可激发活动颚组件进行振动，且具有一底座、一传动轴以及复数不平衡块，该底座固定在活动颚且背对破碎腔，该传动轴以可转动方式横向设置在底座上，该复数不平衡块以偏心方式固定在传动轴上且不可相对传动轴转动；

至少一非线性弹性支承组件，是设置在活动颚与偏心轴之间；以及

一液压式间隙调整保护机构，是设置在机架体固定座与活动颚组件之间。

前述液压式间隙调整保护机构具有：一弹性推抵板，是枢设在活动颚下端，并使活动颚下端靠近固定颚衬板，以使得该破碎腔呈上阔下窄；一间隙调整座块，是枢设在弹性推抵板相对活动颚的一端上；一调整液压缸，是设置在该间隙调整座块上，且可进行伸缩以改变长度；以及一液压缸连接座，是设置在调整液压缸相对间隙调整座块的一端上，且与机架体的固定座枢接。

前述弹性推抵板上设置有至少一弹簧。

前述弹性推抵板上设置有复数并列的弹簧。

前述振动激振器机构振动频率比小于或是等于2。

前述该非线性弹性支承组件具有一内环、一外环以及复数板状簧，该内环套设于偏心轴上；该外环与活动颚上端连接且穿套在内环上；该复数板状簧设置在外环以及内环之间，并且提供径向弹力使得外环与内环在径向上相隔一距离。

前述非线性弹性支承组件的板状簧呈L形。

通过上述技术手段本发明具有下列优点：

1.因工作原理和结构特点，使振动颚式破碎机的生产能力提高。

2.因为振动颚式破碎机相关组件在组装和结构上的变更，在使用和制造上的优点如下：a.因构造上的改变，导致在颚式破碎机整体重量上减少将近2％。b.活动颚31使用非线性弹性支承组件50代替轴承，无需润滑***降低生产成本。c.液压式间隙调整保护机构60使用弹簧610等弹性元件增加缓冲与过载保护功能。

3.利用近共振非线性***原理，适当频率比时可降低能量消耗。

附图说明

图1是本发明正面视图。

图2是本发明省略一侧板的侧面视图。

图3是本发明机架体以及固定颚衬板的侧面视图。

图4是本发明活动颚组件与液压式间隙调整保护机构侧面视图。

图5是本发明活动颚组件运动结构分析示意图。

图6是本发明一振动激振器机构侧面视图。

图7是本发明液压式间隙调整保护机构放大侧面视图。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段。

请参照图1到图7，本发明振动颚式破碎机包含有：一机架体10、一固定颚衬板20、一活动颚组件30、一振动激振器机构40、至少一非线性弹性支承组件50以及一液压式间隙调整保护机构60。

该机架体10是呈四方体配置，且为中空，其后端上形成一机架12，且前端11上形成一固定座13，机架体10另具有二相对侧板15，在两侧板15上分别设置有一轴承座14，在轴承座14上以可转动方式设置有一偏心轴16。偏心轴16上的一偏心区段160呈偏心状态，以致于偏心轴16转动时偏心区段160进行偏摆。

该固定颚衬板20是利用螺栓和弹性元件固定于机架体10的机架12上。

该活动颚组件30是设置在偏心轴16上，受到偏心轴16的转动并而使活动颚30摆动，与固定颚衬板20之间形成一破碎腔300，且具有一活动颚31、一活动颚护板32、一活动颚衬板33、一压块34、一紧固螺栓341、一弹性元件342。

该活动颚31以其上端穿套枢设在该偏心轴16上。

该活动颚护板33设置在活动颚31上且面向破碎腔300。

该活动颚衬板33固定在活动颚31上且面向破碎腔300。

该压块34设置在活动颚31上且面向破碎腔300。

该紧固螺栓341贯穿压块34以及活动颚31。

该弹性元件342穿套在紧固螺栓341上且位于活动颚31背对破碎腔300的一侧上，使紧固螺栓341将压块34迫紧于活动颚31上。

该振动激振器机构40设置在活动颚组件30上，可激发活动颚组件30进行振动，且具有一底座41、一传动轴42以及复数不平衡块43。

该底座41固定在活动颚31背对破碎腔300的一侧上。

该传动轴42以可转动方式横向设置在底座41上，且传动轴42一端上可固定一皮带轮421以供安装传动皮带而连结到一外部动力源。

该复数不平衡块43是以偏心方式固定在传动轴42上且不可相对传动轴42转动。各不平衡块43具有一框架431、一配重块432以及复数弹簧433。该框架431与配重块432是相互组装并且环绕固定于传动轴42上。该复数弹簧433设置在框架431以及配重块432之间，使配重块432可相对框架431沿着传动轴42的径向进行往复运动，当传动轴42转动时，不平衡块43产生惯性力，该惯性力经过底座41并且传递到活动颚组件30，使得活动颚组件30产生振动，加强振动颚式破碎机的破碎效果。

此外，振动激振器机构40的振动频率比

小于或是等于2。ω0为振动激振器机构40的固有频率，而ω则为工作频率。

该非线性弹性支承组件50是为环型结构，具有一内环51、一外环52以及复数板状簧53。

该内环51套设于偏心轴16上。

该外环52与该活动颚上端连接且穿套在内环51上。

该复数板状簧53可为大致上呈L形的弹性板体，设置在外环52以及内环51之间，并且提供径向弹力使得外环52与内环51在径向上相隔一均匀距离，达到缓冲保护作用具有圆周运动拘束性及防冲击的功能。

该液压式间隙调整保护机构60是设置在机架体10固定座13与活动颚组件30之间，且具有一弹性推抵板61、一间隙调整座块62、一调整液压缸63以及一液压缸连接座64。

该弹性推抵板61是枢设在活动颚31下端，利用弹性推抵板61使活动颚31下端靠近固定颚衬板20，形成该上阔下窄的破碎腔30，进行物料的破碎。弹性推抵板61上可设置有至少一弹簧610以使弹性推抵板61本身能够伸展与压缩，藉此提供活动颚组件30缓冲与过载保护效果，避免活动颚组件30被过大或是过于坚硬的物料所卡死与损害。此外，弹性推抵板61可具有复数并列的弹簧610。

该间隙调整座块62枢设在弹性推抵板61相对活动颚31的一端上。

该调整液压缸63设置在该间隙调整座块62上，且可进行伸缩以改变长度。

该液压缸连接座64设置在调整液压缸63相对间隙调整座块62的一端上，且与机架体10的固定座13枢接。

以下将说明本发明的动作原理说明：

振动机械一般由激振器、工作机体、阻尼器和弹性元件所组成，激振器是振动机械成败的关键所在，激振器可产生单向的或多向的，简谐的或非简谐的激励力。若就单轴惯性振动机械只在x-y平面上简单运动的***而言，作用于振动质体上的力包括机体惯性力、阻尼力、弹性力和激振力，在振动的每一个瞬间，总合力为零(力平衡原则)，因此x-y平面上质心点在x、y轴方向运动平衡方程式，可写成

Jθ+C_Yθ+K_Yθ＝T_θ＝J₀θ+F_Y(t)-F_x(t)

式中m为活动颚组件30的质量体、m₀为不平衡块43的质量、F_Y(t)＝m₀rω²为通过活动颚组件30的质量中心沿Y轴方向的激振力、F_X(t)＝m₀rω²为通过活动颚组件30的质量中心沿X轴方向的激振力、C_Y为通过活动颚组件30的质量中心沿Y轴方向的阻尼力、C_X为通过活动颚组件30的质量中心沿X轴方向的阻尼力、K_Y为通过活动颚组件30的质量中心沿Y轴方向的弹性力、K_X为通过活动颚组件30的质量中心沿X轴方向的弹性力。

若阻尼力、弹性力忽略不计，则机架体10惯性力mω²A和不平衡块43惯性力m₀rω²互相平衡，则活动颚组件30运动平衡方程式，可写成(参考图5)：

(J+J₀)θ＝m₀rω²(Y_ecosωt-X_esinωt)

解析振幅和扭振角振幅结果，活动颚组件30的振幅 $A\≈\frac{m_{0}r}{m}A\≈\frac{m_{0}r}{m},$ $A_{\mathrm{\θX}}=\frac{m_{0}r{X}_e}{J},$ $A_{\mathrm{\θY}}=\frac{m_{0}r{Y}_e}{J}$

在活动颚组件30上任意一点P的运动方程式为：

Y_P＝Y₀-θL_PX＝(A_Y-A_θXL_PX)sinωt-A_θYL_PXcosωt

X_P＝X₀+θL_PY＝(A_X+A_θYL_PY)cosωt+A_θXL_PYsinωt

在经座标转换从X_V、Y_V轴系换成X、Y轴系(参考图5)则可求的动颚入料口端M₁、出料口端M₂位移。因激振惯性力不通过活动颚31质心，振动***的耦合效应会使动颚入料口端、出料口端位移在水平方向移动量增加行成椭圆轨迹，又因K₁＞＞K₂使出料口端的水平方向移动量大于入料口端，满足颚碎机动颚的水平行程则由下往上越来越大的实际需求。

在颚式破碎机活动颚31运动轨迹方面如图5中设OA为偏心轴16偏心距E、O₁B为活动颚31肘板长度T、OO₁为X′方向、OO₁为机架安装高度H、AB长度P、AB₂为活动颚31作用延伸线、B₁B₂为活动颚衬板33装于活动颚31长度N₂、AB₁长度N₂、M₁B₁长度N₁、M₂B₂长度N₄、AO₁为S、∠AOO₁＝θ、∠OO₁A＝φ、∠AO₁B＝ψ、∠ABO₁＝γ、∠YOY′＝θ₀、过A点作OO₁平行线与线段

夹角θ₂。以X′Y′为座标轴时根据运动定律可得活动颚31入料口端(上端)、出料口端(下端)的座标关是为：

动颚入料口端：Y′_M1＝Ecosθ+N₁cosθ₂-N₂sinθ₂，X′_M1＝Esinθ+N₁sinθ₂+N₂cosθ₂

动颚出料口端：Y′_M2＝Ecosθ+N₃cosθ₂-N₄sinθ₂，X′_M2＝Esinθ+N₃sinθ₂+N₄cosθ₂

实际活动颚31入料口端、出料口端位移为两种动作轨迹的总合，使得活动颚31出料口端的水平方向移动量比传统复摆式颚碎机大，提高工作效率。

一般振动机械都具有结构简单、成本小和能耗少的特点，当然也存在近共振频率时振幅不稳定、稳态振幅调整复杂的缺点。所以适当的振动频率比是本发明成败的主要关键。

通过上述技术手段本发明具有下列优点：

1.因工作原理和结构特点，使振动颚式破碎机的生产能力提高。

2.因为振动颚式破碎机相关组件在组装和结构上的变更，在使用和制造上的优点如下：

a.因构造上的改变，导致在颚式破碎机整体重量上减少将近2％。

b.活动颚31使用非线性弹性支承组件50代替轴承，无需润滑***降低生产成本。

c.液压式间隙调整保护机构60使用弹簧610等弹性元件增加缓冲与过载保护功能。

3.利用近共振非线性***原理，适当频率比时可降低能量消耗。

4.能在重负荷下起动。

本发明的主要观点是通过维持既有活动颚31的复杂摆动运动轨迹再配合单质体近共振***，产生活动颚31综合摆动运动改善活动颚31运动轨迹，更有别于其他传统振动颚式破碎机为双动颚对称(垂直或水平)布置形式，保有颚碎机的特点仅单活动颚近共振***振动，完成运动作动动力的改善。

此外，本发明改变活动颚31的传动关是，使活动颚31的摆动轨迹复杂化，能增加振动颚式破碎机的生产能力。

再者，本发明活动颚31使用非线性弹性支承组件50代替轴承，拘束活动颚31入料端产生过大的耦合效应，同时减缓活动颚31对偏心轴16的冲击，安装于活动颚31底端的弹性推力板61利用并列的压缩螺旋弹簧610，施以预力调整将螺旋弹簧610固定于两固定块中，除具备原本推力板作用外同时具有异物侵入破碎腔时的伸缩保护功能。振动激振器机构40如图6所示由该复数不平衡块43安装于传动轴42产生惯性力经由和活动颚31紧固的底座41带动活动颚组件30产生振动。

简言之，本发明振动颚式破碎机相较于传统的颚式破碎机具有以下优点：

1.振动破碎机总重量减轻。

2.出料端水平位移量增加，可减少物料过度磨耗。

3.入料端水平位移量增加，可增加生产能力。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种振动颚式破碎机，其特征在于，包含：

一机架体，是呈为中空，其后端上形成一机架，且前端上形成一固定座，机架体另具有二相对侧板，在两侧板上设置有一轴承座，在轴承座上设置有一偏心轴；

一固定颚衬板，是固定于机架体的机架上；

一活动颚组件，是设置在偏心轴上，受到偏心轴的转动并而使活动颚摆动，且与固定颚衬板之间形成一破碎腔，且具有一活动颚以及一活动颚衬板，该活动颚以其上端穿套枢设在该偏心轴上，该活动颚衬板固定在活动颚上；

一振动激振器机构，是设置在活动颚组件上，可激发活动颚组件进行振动，且具有一底座、一传动轴以及复数不平衡块，该底座固定在活动颚且背对破碎腔，该传动轴以可转动方式横向设置在底座上，该复数不平衡块以偏心方式固定在传动轴上且不可相对传动轴转动；

至少一非线性弹性支承组件，是设置在活动颚与偏心轴之间；以及

一液压式间隙调整保护机构，是设置在机架体固定座与活动颚组件之间。

2.根据权利要求1所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述液压式间隙调整保护机构具有：

一弹性推抵板，是枢设在活动颚下端，并使活动颚下端靠近固定颚衬板，以使得该破碎腔呈上阔下窄；

一间隙调整座块，是枢设在弹性推抵板相对活动颚的一端上；

一调整液压缸，是设置在该间隙调整座块上，且可进行伸缩以改变长度；以及

一液压缸连接座，是设置在调整液压缸相对间隙调整座块的一端上，且与机架体的固定座枢接。

3.根据权利要求2所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述弹性推抵板上设置有至少一弹簧。

4.根据权利要求2所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述弹性推抵板上设置有复数并列的弹簧。

5.根据权利要求1所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述振动激振器机构振动频率比小于或是等于2。

6.根据权利要求1所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述非线性弹性支承组件具有一内环、一外环以及复数板状簧，该内环套设于偏心轴上；该外环与活动颚上端连接且穿套在内环上；该复数板状簧设置在外环以及内环之间，并且提供径向弹力使得外环与内环在径向上相隔一距离。

7.根据权利要求6所述的振动颚式破碎机，其特征在于，所述非线性弹性支承组件的板状簧呈L形。

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