安徽銅都銅業(yè)股份有限公司安慶銅礦為了穩(wěn)定礦山生產(chǎn)、保持礦山規(guī)模、延長礦山壽命，決定進(jìn)行“- 580m以下深部開拓工程”重大基本建設(shè)。在深部開拓工程中，已有1臺(tái)傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)PEF90120，需新增置1臺(tái)。北京礦冶研究總院研制的外動(dòng)顎低矮型顎式破碎機(jī)是井下初碎設(shè)備的理想選擇，但已有型號(hào)不能滿足安慶銅礦破碎塊度和生產(chǎn)能力的要求，為此，安慶銅礦委托北京礦冶研究總院研制首臺(tái)最大型號(hào)的“PEWA90120新型外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)”。
1、工作原理及性能參數(shù)
1.1工作原理
PEWA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。
該機(jī)由傳動(dòng)部1（電動(dòng)機(jī)、三角皮帶）、機(jī)架部2、動(dòng)顎部3、調(diào)整部4、可調(diào)顎部5、拉緊部6及潤滑系統(tǒng)等組成（見圖1）。電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角皮帶通過皮帶輪驅(qū)動(dòng)偏心軸，通過邊板將偏心軸的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)傳到外側(cè)的動(dòng)顎上，變成動(dòng)顎的周期性擺動(dòng)，使落入動(dòng)顎與可調(diào)顎組成的破碎腔中的物料受到擠壓、劈裂和彎曲的作用而被破碎，經(jīng)破碎后的物料由排料口排出。
1.2技術(shù)性能參數(shù)
該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：最大給料塊度≤750mm，進(jìn)料口尺寸為900mm×1200mm，排料口調(diào)整范圍150～250mm，破碎能力90～340m3/h，外形尺寸L×B×H為3790mm×3126mm×2250mm，質(zhì)量約50t，電機(jī)功率110kW，允許破碎物料的抗壓強(qiáng)度≤300MPa。
2、生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐
該機(jī)于2001年9月在安慶銅礦安裝調(diào)試。為綜合檢驗(yàn)該設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，檢測該設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)，科學(xué)評(píng)價(jià)該機(jī)是否符合設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)要求，于2001年10～11月進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)。
2.1機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的現(xiàn)場綜合檢測
為了全面反映機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，試驗(yàn)中對如下幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測：①破碎機(jī)的啟動(dòng)、停車時(shí)間的測定；②電動(dòng)機(jī)電流、電壓的測定；③軸承溫度的測定；④破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各部件強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)和噪音的測試。
在現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)過程中，通過對上述幾項(xiàng)指標(biāo)的綜合檢驗(yàn)，破碎機(jī)在正確操作和維護(hù)的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)正常、穩(wěn)定。破碎機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間平均6s.停車時(shí)間平均58.3s;電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流為136A、電壓379V、實(shí)際功率77.6kW，均符合設(shè)計(jì)要求；破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各部件的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)、噪音以及動(dòng)顎、機(jī)架上4個(gè)軸承溫度等各項(xiàng)指標(biāo)均屬正常范圍。
2.2生產(chǎn)能力及破碎粒度測定
被破碎的礦主要是銅礦石，屬硬巖，進(jìn)料塊度均在750mm以下。經(jīng)現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)，破碎系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，該機(jī)的處理能力完全滿足設(shè)計(jì)要求和正常生產(chǎn)要求。排礦口尺寸為150mm時(shí)，排礦粒度- 190mm，破碎機(jī)的生產(chǎn)能力平均為670t/h，最低584.5t/h、最高766.7t/h。
該設(shè)備2001年10月井下工業(yè)試驗(yàn)成功后即轉(zhuǎn)入生產(chǎn)，至今設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)設(shè)計(jì)要求。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該機(jī)性能優(yōu)良，操作維修方便，運(yùn)行可靠，成本低；出礦80多萬噸，設(shè)備開動(dòng)率達(dá)97%。
3、性能優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)性能指標(biāo)
工業(yè)試驗(yàn)及生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐表明：PEWA90120外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
3.1 外形低矮
新型機(jī)的外動(dòng)顎及負(fù)懸掛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，皮帶輪及飛輪不在設(shè)備的上部，而在中部兩側(cè)，這大大降低了設(shè)備的整體高度。新機(jī)型由于破碎腔的傾斜布置，大大降低了喂料的高度。與喂料機(jī)械水平布置而不是傳統(tǒng)的階梯布置的工藝系統(tǒng)相比，大大地減少了硐室的開鑿量。
安慶銅礦同一硐室安裝兩臺(tái)同規(guī)格、不同型號(hào)的PEWA90120外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)和PEF90120復(fù)擺顎式破碎機(jī)整機(jī)，新型低矮破碎機(jī)高度降低25.6%、喂料高度降低43.2%，這降低了破碎作業(yè)所需空間高度。硐室高度下降1.6m，硐室開鑿量減少620.4m3。如用振動(dòng)出礦機(jī)加低矮破碎機(jī)組成機(jī)組，并水平布置，硐室的高度和開鑿量還將大大降低。
3.2動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡理想
動(dòng)顎板上各點(diǎn)行程及其特征值決定了破碎機(jī)性能的好壞。
動(dòng)顎理想軌跡的特征是：從破碎物料角度考慮，要求動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡是破碎方向（近似水平方向）的行程要大；從減少顎板磨損角度考慮，要求動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡是磨損方向（近似垂直方向）的行程要小，因此行程比（垂直行程與水平行程之比）小；從給料、排料角度考慮，動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)有助于給料、排料，同時(shí)，水平行程從給料口向排料口逐漸減小。這樣設(shè)計(jì)，能獲得理想的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡。
新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)，從根本改變機(jī)構(gòu)原理入手，使動(dòng)顎與連桿分離，連桿的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)不再約束動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)特性。只要改變機(jī)構(gòu)參數(shù)，就可以很靈活地調(diào)整動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡，這種新穎的機(jī)構(gòu)原理徹底改變了傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡，由此合理地設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)參數(shù)，可獲得傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)不能獲得的理想動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性。
傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)是一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，它的動(dòng)顎就是連桿，因此動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡就是連桿的軌跡，近似視為橢圓。在破碎機(jī)給料口處，動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓度較小的橢圓，而在排料口處為橢圓度較大的橢圓。與簡擺破碎機(jī)相比，動(dòng)顎水平行程較大，而且從排料口向給料口逐漸加大，因此有利于物料破碎，動(dòng)顎軌跡的運(yùn)動(dòng)方向有促進(jìn)排料作用，因此復(fù)擺顎式破碎機(jī)比簡擺破碎機(jī)生產(chǎn)率高；但是它的垂直行程較大，行程比大，顎板磨損較快，降低襯板使用壽命。
簡擺顎式破碎機(jī)動(dòng)顎上點(diǎn)的軌跡為繞動(dòng)顎懸掛點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓弧，其弧長沿進(jìn)料口到排料口逐漸增大。進(jìn)料口的水平行程小，但破碎腔中的物料給料塊度大，不利于破碎大塊，而排料口的水平行程大、垂直行程小，又是圓弧運(yùn)動(dòng)的軌跡，有阻礙排料作用，生產(chǎn)能力較低，因此簡擺顎式破碎機(jī)動(dòng)顎軌跡不理想。
圖2和表1比較了PEF90120型傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)與PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡。
圖2和表1的數(shù)據(jù)表明，PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)比傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機(jī)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡分布規(guī)律是：破碎方向行程大，磨損方向行程小，行程比小，已獲得了理想的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性。
3.3襯板壽命長
顎式破碎機(jī)的工作原理：電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞給動(dòng)顎，同時(shí)通過偏心軸的偏心運(yùn)動(dòng)使動(dòng)顎相對于靜顎作往復(fù)擺動(dòng)，使落入破碎腔的物料受到反復(fù)的擠壓、劈裂和彎曲作用將物料破碎。在物料的破碎和排料的過程中，物料同時(shí)對動(dòng)顎和靜顎的顎板產(chǎn)生摩擦力，造成襯板的磨損。
影響顎式破碎機(jī)襯板耐磨性的因素主要有三個(gè)方面：
(1)被破碎物料的性質(zhì)不是人能改變和選擇的。
(2)顎板的材質(zhì)是可以選擇和改變的，但好的材料是以提高成本為代價(jià)的。隨著材料科學(xué)和熱處理工藝的發(fā)展，會(huì)研制出耐磨性能更好、價(jià)格更合理的材質(zhì)供選擇。選擇的依據(jù)除技術(shù)性能外，主要考慮綜合的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(3)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)的軌跡決定了被破物料在破碎與排料過程中與襯板之間的相對運(yùn)動(dòng)及受力狀況。破碎機(jī)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)及不同的腔形會(huì)得到不同的動(dòng)顎軌跡。表1的數(shù)據(jù)表明，PE-WA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡磨損方向行程及行程比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機(jī)。
安慶銅礦的生產(chǎn)實(shí)踐表明：傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機(jī)襯板使用壽命為2個(gè)月，新型PEWA90120外動(dòng)顎低矮顎式破碎機(jī)襯板使用壽命為6個(gè)月，襯板壽命延長3倍。
3.4生產(chǎn)能力高、能耗低
由于新機(jī)型動(dòng)顎與靜顎的位置與傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)正好相反，動(dòng)顎的往復(fù)運(yùn)動(dòng)為破碎機(jī)提供了可靠的進(jìn)料保障，并促進(jìn)排料，所以生產(chǎn)能力比傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)高。
從動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)軌跡分析，新型PEWA90120破碎機(jī)以較小的偏心距可獲得比同規(guī)格傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)PEF90120大的動(dòng)顎破碎行程，因此設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速提高10%，生產(chǎn)能力提高。
安慶銅礦的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機(jī)生產(chǎn)能力為550t/h(排礦粒度- 240mm)，新型PEWA90120破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為670t/h(排礦粒度- 190mm)，生產(chǎn)能力增加21.8%。
新型PEWA90120破碎機(jī)小的磨損行程大大減
少了無用功，能耗低；單機(jī)比傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)能15%～30%，破碎系統(tǒng)節(jié)能1倍以上。
3.5 調(diào)整排放口方便及粉塵小
新型機(jī)由于采用了獨(dú)特設(shè)計(jì)，可調(diào)顎由懸掛軸懸掛在機(jī)架上，下部通過肘板與機(jī)架相連，通過調(diào)整肘板，可調(diào)顎繞懸掛軸旋轉(zhuǎn)，以改變排料口大小，控制排料粒度。依靠可調(diào)顎的自重便可輕松調(diào)整排放口的大小，使調(diào)整墊片不需要液壓裝置，降低了成本。調(diào)整好后，拉緊拉桿，使可調(diào)顎、肘板與肘板座緊密接觸。新機(jī)型不用傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)那樣的偏心連桿套環(huán)裝置，而是通過活動(dòng)邊板將偏心運(yùn)動(dòng)傳到外側(cè)的動(dòng)顎上，破碎腔呈傾斜狀態(tài)，所以粉塵不易四處飛揚(yáng)，減少了粉塵污染，有利于環(huán)保。由于偏心距小，整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的噪音比傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)要小得多。
4、結(jié)束語
北京礦冶研究總院于2000年10月至2001年6月完成設(shè)備研制及系統(tǒng)施工，2001年8～9月完成設(shè)備安裝調(diào)試，新系統(tǒng)建成。2001年10～11月進(jìn)行井下工業(yè)試驗(yàn)，全面達(dá)到課題任務(wù)書的要求。隨即轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，經(jīng)一年的生產(chǎn)考驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，設(shè)備性能優(yōu)良，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。PE-WA90120新型外動(dòng)顎破碎機(jī)的研制是成功的，應(yīng)用效果是顯著的。PEWA90120新型外動(dòng)顎低矮破碎機(jī)所需硐室空間小，減少了硐室開挖量，縮短硐室的開鑿工期，是節(jié)省投資的新型破碎設(shè)備，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是非常顯著的。若能大力推廣應(yīng)用，定能改變現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)面貌。
