根据用户的实际需求和自然砂的成砂原理,对现有各种制砂机的结构和制砂原理进行了多次力学模拟分析,吸取各种机型的优点,最终优化出具有多角度反击破碎、锤式破碎、翻滚摩擦的节能混合式制砂机,作为开发研制的目标机型。
2.1转子的设计
经反复模拟试验和计算,选定了较佳的转子圆周线速度为66~69m/s,设定转子直径为1.6m、长度为1.2m,转速为830~900r/min,配套电动机为315~400kW。为便于维修,将转子的支承轴承设计在机腔外,兼顾调心轴承的承载能力和速度极限,最终选择更加合理的23238进口轴承。
吸收锤式破碎机风阻小的优点,采用板锤错位转子,板锤分为A组和B组:A组板锤为2个沿着转子主轴方向并排的短板锤,2个短板锤之间留有缝隙;B组板锤为单独的一个长板锤,板锤的两端留有缝隙,这样便于通风,减小风阻。鉴于板锤的两端是打击破碎的部位,中间只起安装和联接作用,将板锤设计成“工”字形,增加打击摩擦部位的质量,减少中间非工作部位的质量,从而提高板锤整体利用率,减少铸造能耗。
为使转子运转平稳,在转子的另一端增设飞轮,充分利用带轮、飞轮的快速转动优势,在带轮、飞轮上设计加强肋板、对流通风口,使带轮、飞轮具有“扇风”功能,这样能降低轴承温度3~5°C。制作转子架要求数控下料,保证内外轮廓同心。焊接时严格按照焊接工艺,确保焊接质量,尽可能减少焊接中的变形。
2.2反击架的设计
为了更好地实现多角度反击式破碎、锤式破碎、翻滚摩擦的制砂理念,设计上下左右2组4件反击架(见图2),使制砂机左右对称,现场安装更加灵活。
主轴可以正反转,当一侧的板锤磨损后,另一侧可以编继续工作,使板锤磨损更加均匀。石料进入制砂机胃后,分别进入第1、2破碎腔,多次重复破碎,石料翟逐渐变小。上反击架呈反“C”字形,主要起反击破华碎作用,在反击架下面加设呈倒“八”字形的耐磨破碎条,上反击架与转子扫过的轨迹相距较远,由上到下逐渐变小至40~60mm,适于进料粒度更大的破碎,通用性更广;下反击架则由上到下逐渐变小至10~20mm,主要起锤式破碎作用,呈倒“八”字形的耐磨破碎条则与继续下行的砂粒碰撞、摩擦,使砂粒形状近似呈立方体。
将反击衬板的反击面设计成锯齿状,一方面加大反击衬板的撞击面积,另一方面有利于砂石料垂直地撞击反击衬板,使砂石料多种角度冲击,增加相互碰撞的次数,不但能提高成砂效率,还能改善成品砂粒的形状,使砂的连续级配更加合理[11]。随着板锤、反击衬板的磨损,产量会降低,这时就必须及时调节反击架的开口度。采用浮动调节装置,调节行程大,反击架避让工作所需的外力基本不变,进而保持破碎力恒定,即使有较大的、不可破碎的异物(如铁块)进入机腔撞向反击架时,反击架受到的压力变大,再次压缩弹簧,使排料口变大,可排出异物。正是因为调节行程大,板锤的利用率高达65%,降低了制砂成本,减少了停机更换板锤时间,进而提高了生产效率。
2.3增设均衡送料器
针对板锤磨损不均匀匀问题,增设了均衡送料器,将石料均匀地送入破碎腔,使板锤整个工作面都在工作,从而提高了破碎效率和板锤的利用率;另一方面,为避免铁块等不可破碎物进入机腔内损坏主机,均衡送料器的进料斗配有铁块格栅,将安全隐患排除在机外。
2.4完善智能控制系统
鉴于成套制砂设备人工操作,难以满足主机满负荷工作,经与有关单位共同合作,研制出完善的智能控制系统,连锁控制生产线所有设备,进行自动开关机、定时关机、紧急关机、遥控关机;当主机超负荷或进入不可破碎物迫使主机停机时,自动紧急关机,停止给料,确保系统设备的安全运行。通过视频监控技术以及互联网技术进行视频监控和远程监控。在智能控制系统控制下,电动机的启动电流只有额定电流的60%~80%,而不是额定电流的5~8倍,有利于节约投资成本。
3现场应用效果
该新型制砂机首先用于重庆巨成石场,该石场原先使用8台立轴冲击式制砂机制砂,总功率为2000kW,主轴轴承受到砂粉的入侵,需经常停机维修,产量受影响,交货不及时,客户意见大。新研制的制砂机左右对称、安装灵活,在不改变现有基础和输送带的情况下,只需在现有基础上架上几条25号槽钢,即可将制砂机替换掉原立轴冲击式制砂机。先期投入2台套,试用后效果超过预期,用户非常满意,又追加2台套,彻底淘汰了原立轴冲击式制砂机,4台套制砂机总功率为1800kW,产量比原先增加近1倍。
 

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