根據用戶的實際需求和自然砂的成砂原理,對現有各種制砂機的結構和制砂原理進行了多次力學模擬分析,吸取各種機型的優點,最終優化出具有多角度反擊破碎、錘式破碎、翻滾摩擦的節能混合式制砂機,作為開發研制的目標機型。
2.1轉子的設計
經反復模擬試驗和計算,選定了較佳的轉子圓周線速度為66~69m/s,設定轉子直徑為1.6m、長度為1.2m,轉速為830~900r/min,配套電動機為315~400kW。為便于維修,將轉子的支承軸承設計在機腔外,兼顧調心軸承的承載能力和速度極限,最終選擇更加合理的23238進口軸承。
吸收錘式破碎機風阻小的優點,采用板錘錯位轉子,板錘分為A組和B組:A組板錘為2個沿著轉子主軸方向并排的短板錘,2個短板錘之間留有縫隙;B組板錘為單獨的一個長板錘,板錘的兩端留有縫隙,這樣便于通風,減小風阻。鑒于板錘的兩端是打擊破碎的部位,中間只起安裝和聯接作用,將板錘設計成“工”字形,增加打擊摩擦部位的質量,減少中間非工作部位的質量,從而提高板錘整體利用率,減少鑄造能耗。
為使轉子運轉平穩,在轉子的另一端增設飛輪,充分利用帶輪、飛輪的快速轉動優勢,在帶輪、飛輪上設計加強肋板、對流通風口,使帶輪、飛輪具有“扇風”功能,這樣能降低軸承溫度3~5°C。制作轉子架要求數控下料,保證內外輪廓同心。焊接時嚴格按照焊接工藝,確保焊接質量,盡可能減少焊接中的變形。
2.2反擊架的設計
為了更好地實現多角度反擊式破碎、錘式破碎、翻滾摩擦的制砂理念,設計上下左右2組4件反擊架(見圖2),使制砂機左右對稱,現場安裝更加靈活。
主軸可以正反轉,當一側的板錘磨損后,另一側可以編繼續工作,使板錘磨損更加均勻。石料進入制砂機胃后,分別進入第1、2破碎腔,多次重復破碎,石料翟逐漸變小。上反擊架呈反“C”字形,主要起反擊破華碎作用,在反擊架下面加設呈倒“八”字形的耐磨破碎條,上反擊架與轉子掃過的軌跡相距較遠,由上到下逐漸變小至40~60mm,適于進料粒度更大的破碎,通用性更廣;下反擊架則由上到下逐漸變小至10~20mm,主要起錘式破碎作用,呈倒“八”字形的耐磨破碎條則與繼續下行的砂粒碰撞、摩擦,使砂粒形狀近似呈立方體。
將反擊襯板的反擊面設計成鋸齒狀,一方面加大反擊襯板的撞擊面積,另一方面有利于砂石料垂直地撞擊反擊襯板,使砂石料多種角度沖擊,增加相互碰撞的次數,不但能提高成砂效率,還能改善成品砂粒的形狀,使砂的連續級配更加合理[11]。隨著板錘、反擊襯板的磨損,產量會降低,這時就必須及時調節反擊架的開口度。采用浮動調節裝置,調節行程大,反擊架避讓工作所需的外力基本不變,進而保持破碎力恒定,即使有較大的、不可破碎的異物(如鐵塊)進入機腔撞向反擊架時,反擊架受到的壓力變大,再次壓縮彈簧,使排料口變大,可排出異物。正是因為調節行程大,板錘的利用率高達65%,降低了制砂成本,減少了停機更換板錘時間,進而提高了生產效率。
2.3增設均衡送料器
針對板錘磨損不均勻勻問題,增設了均衡送料器,將石料均勻地送入破碎腔,使板錘整個工作面都在工作,從而提高了破碎效率和板錘的利用率;另一方面,為避免鐵塊等不可破碎物進入機腔內損壞主機,均衡送料器的進料斗配有鐵塊格柵,將安全隱患排除在機外。
2.4完善智能控制系統
鑒于成套制砂設備人工操作,難以滿足主機滿負荷工作,經與有關單位共同合作,研制出完善的智能控制系統,連鎖控制生產線所有設備,進行自動開關機、定時關機、緊急關機、遙控關機;當主機超負荷或進入不可破碎物迫使主機停機時,自動緊急關機,停止給料,確保系統設備的安全運行。通過視頻監控技術以及互聯網技術進行視頻監控和遠程監控。在智能控制系統控制下,電動機的啟動電流只有額定電流的60%~80%,而不是額定電流的5~8倍,有利于節約投資成本。
3現場應用效果
該新型制砂機首先用于重慶巨成石場,該石場原先使用8臺立軸沖擊式制砂機制砂,總功率為2000kW,主軸軸承受到砂粉的入侵,需經常停機維修,產量受影響,交貨不及時,客戶意見大。新研制的制砂機左右對稱、安裝靈活,在不改變現有基礎和輸送帶的情況下,只需在現有基礎上架上幾條25號槽鋼,即可將制砂機替換掉原立軸沖擊式制砂機。先期投入2臺套,試用后效果超過預期,用戶非常滿意,又追加2臺套,徹底淘汰了原立軸沖擊式制砂機,4臺套制砂機總功率為1800kW,產量比原先增加近1倍。
 

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