第２２卷第４期 ２０１１年１２月 广西工学院学报 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵＡＮＧＸＩ ＵＮＩＶＥＲＳＨＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．２２ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１ｌ 文章编号１００４．６４１０（２０１ １）０４．００１８．０４ 复摆颚式破碎机颚板运动及磨损分析 罗红萍 ，陈晓云２ （１．广西工学院机械工程系，广西柳州５４５００６；２．广西柳州畜牧兽医学校，广西柳州５４５００３） 摘要：颚板是复摆颚式破碎机的主要工作构件。在破碎物料的过程中经受物料的严重磨损和激烈的冲击作用。颚板 的寿命成为工程上关注的问题．通过对颚式破碎机颚板的运动分析，并结合物料的流动受力分析，颚板表面的微观及 失效等磨损机理对颚式破碎机颚板的磨损进行了分析，从而得出了物料破碎时颚板磨损的原因，为提高颚板使用寿 命寻求理论依据． 关键词：复摆颚式破碎机；齿板；磨损 中图分类号：ＴＨ１２２ 文献标志码：Ａ ０引言 复摆颚式破碎机是一种广泛应用在矿山、冶金和建筑等行业的破碎设备．颚板是颚式破碎机的主要受 力零件，在破碎物料的过程中由于齿板不断地受物料挤压、研磨、冲击，齿面逐渐被磨损，导致出料颗粒不 断增大，严重地影响了产品的质量［１］．为了提高产品的质量和延长颚板使用寿命，同时节约成本，有必要对 地挤压造成加工硬化，经过一段时间后可以看到在齿板齿面的表面由于物料不断挤压形成的凹凸不平．以 及由物料的切削形成的划痕．由此可知颚板的齿面磨损主要是由于物料的不断挤压以及物料与颚板之间 原因进行分析［２－３］． 颚板的磨损原因进行分析．现在颚式破碎机上使用的颚板材料都是高锰钢，高锰钢材料在破碎时由于不断 相对滑动而形成．下面以颚板运动分析为基础，结合物料在破碎腔内的流动、受力分析，对动颚齿板的磨损 １动颚齿板上任意点的位移方程及运动轨迹图 本文以ＰＥ２５０ｘ４００型复摆颚式破碎机为例。如图１所示为该 颚式破碎机的曲柄摇杆机构运动图．图中曲柄ＯＡ＝Ｚ。＝１０ ｍｍ；连杆 ＡＢ＝１２＝６１３ ｍｍ；摇杆ＢＯ１＝／３＝２８５ ｍｍ；ＯＯ１．２４＝４７２ ｍｍ； Ａ０ｌ０ ， ｌ为曲柄ＯＡ的转角，在０ｏ－３６０。范围变化，ｎ１＝７４０ ｒ／ｍｉｎ，即∞１＝ ７４０ｘ２￣／６０＝７７．５ ｒａｄ／ｓ，ａｌ、 （为机架定位角度）如图１所示．动颚 板下部与偏心轴相连，上部悬挂在推力板上，偏心轴转动时，动颚 板不仅对定颚板作往复摆动，同时还沿定颚板有很大幅度的上下 运动．动颚板上任意点Ｓ的位移方程为［４］： ｘｓ＝ｌ￣ｃｏｓ０，＋ｈｓ ｓｉｎ（ ＋ ） Ｙｓ＝／ｌｓｉｎＯ１－／Ａｓ ＣＯＳ（ａ＋８－－￣ｏ） 图ｌ复摆颚式破碎机运动分析机构模型 （Ｉ） （２） 很显然，Ａ点轨迹是以Ｄ点为圆心，偏心距为半径的圆，曰点轨迹是以０，为圆心，Ｄ 为半径的一段 收稿日期：２０１１－ｌＯ一０５ 基金项目：广西教育厅科研基金项目（２００８０８ＬＸ３３２）资助． 作者简介：罗红萍，副教授，硕士，研究方向：机械动力学及结构优化， 广西工学院学报 第２２卷 ＿一ＳｌｎＯ￣＋ＣＯＳＯｌ ］．ｈ—．ｓｍＯｌ－－］．ｔＣＯＳＯｌ 那么 ＿一－／ｘ，＇ｃｏｓａ－ｃｏｓａ＜０与假设不符． ｓｍａ－－／ｚｅｏｓａ 假设物料首先和动颚板发生相对滑动，摩擦系数为 ，即／－ｔ＝ｆｌ／Ｎ。，则物料与定颚板之间的摩擦系数为： ，： ｓｌｎｏ￣＋］．￥ｃｏ８ｏｌ 则 ＝ 坠 ＞０与假设相符． ｓｍｏｅ＋ｐ￣ｏｓｏｅ 即动颚向下运动时物料先和动颚板发生相对滑动． 在动颚向上运动的时候，物料和定颚板首先发生相对滑动；在动颚向下运动的时候，物料和动颚板首 先发生相对滑动．从以上分析可以看出，物料在破碎腔中流动时动颚板的磨损主要是由于物料与颚板的挤 压而形成，而对于定颚板物料与颚板的相对滑动也是造成磨损的主要原因． ３颚板表面磨损失效分析 由上述分析可知颚板的磨损主要是高应力短程凿削磨损，对颚板残体磨损面的失效分析可得出颚板 磨损机理如下： １）由于物料多次挤压，在颚板的亚表层或挤 压突出部分的根部形成微裂纹。然后裂纹沿薄弱 处不断扩展相连，导致表层材料脱落，形成磨屑． 一 一 。以一— 图５亚表层处形成微裂纹导致材料脱落。形成磨屑示意图 其磨损过程见图５或图６． ２）物料挤压颚板造成颚板表面材料被局部压 碎或翻起。并使碎裂或翻起部分随破碎物料一起 脱落形成磨屑，具体磨损过程见图７． ３）物料相对颚板短程滑动，切削颚板形成磨 屑．如图８所示． ， 一 一 一一 图６挤压突出部分材料根部形成微裂纹导致材料脱落． 形成磨屑示意图 所以．颚式破碎机颚板的磨损可以用变形疲 一， 一 劳磨损ｍ。、脆性断裂磨损 和显微切削磨损 ， 表示： ０）－￣０１＋０）・— 图７物料挤压材料碎裂或翻起。并使破碎料 一起脱落形成磨屑示意图 由此可知控制颚板磨损的主要因素是材料的 硬度和韧性．材料的硬度决定了物料压坑的深度和 大小．材料硬度高，物料压入颚板的深度浅，颚板表 一 一 一 图８物料短程滑移切削颚板示意图 层材料的变形程度小，同时物料短程滑动切削材料量也少．材料的韧性表示了其抵抗断裂的能力，材料的 韧性好，可以消除物料挤压过程中的脆性断裂，并使得颚板材料在变形疲劳形成磨屑前的变形过程大大增 加［ ． ４结论 综上所述，复摆颚式破碎机颚板的磨损主要是由于物料与颚板的挤压而形成，而对于定颚板物料与颚 板的相对滑动也是造成磨损的主要原因，同时颚板材料的硬度和韧性也是造成磨损的主要原因．总之，从 使用者角度看，影响破碎机颚板磨损的因素有很多，对于特定物料来说，确定颚板磨损分布还需要进一步 对破碎时颚板的受力进行分析［引，如果能有效预测颚板的磨损分布，将为提高颚板的使用寿命寻求理论基 础．为破碎机的设计和选择提供理论依据． 第４期 罗红萍等：复摆颚式破碎机颚板运动及磨损分析 ２１ 参考文献 ［１］李进．颚式破碎机齿板失效分析一磨损失效分析案例［Ｍ］．北京：机械工业出版杜，１９８５． ［２］程必国．ＺＧＭｎ１３颚式破碎机齿板磨损失效分析［Ｊ］．水利电力机械，１９８７（３）：３３．３８． ［３］郭少凡．颚式破碎机颚板的磨损失效分析［Ｊ］．机械工程材料，１９８８（６）：５６．５８． ［４］罗红萍．基于Ｍａｔｌａｂ的曲柄摇杆机构运动分析［Ｊ］．广西工学院学报，２００７，１８（１）：３１．３３． ［５］罗红萍．双腔颚式破碎机运动学特性研究［Ｊ］．矿山机械，２００６（１）：３０．３１． ［６］齐忠华．复摆颚式破碎机动颚齿板的运动轨迹及其对齿板寿命的影响［Ｊ］．选煤技术，２００６（３）：１８．１９． ［７］朱安贞．颚式破碎机颚板的材质及选择［Ｊ］．水利电力机械，２０００（２）：８－１１． ［８］傅彩明．基于确定性力学的破碎机齿板应力和应变有限元仿真研究［Ｊ］．湖南工程学院学报，２００５，１５（１）：３Ｏ．３２． Ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｒｕｓｈｉｎｇ Ｐｌａｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐｅｎｄｕｌｕｍ Ｊａｗ Ｃｒｕｓｈｅｒ ＬＵＯ Ｈｏｎｇ—ｐｉｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ－ｙｕｎ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５００６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｘｉ Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ ａｎｄ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｊａｗ ｃｒｕｓｈｅｒ ｓ ｍａｉｎ ｗｏｒｋ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｉｎ ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｔ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｓ ｓｅｖｅｒｅ ｗｅａｒ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｆｉｅｒｃｅ ｉｍｐａｃｔ．Ｌｉｆｏ ｏｆ ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃｅｒｎ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｕｓｒｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｏｆ ｊａｗ ｃｕｓｒｈｅｒ．Ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍａｔｅｉｒｌａ ｌｆｏｗ ａｎｄ ｗｅａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｃｒｏｓｔｕｃｔｒｕｒｅ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ， ｗｅａｒ ｏｆ ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｏｆ ｊａｗ ｃｒｕｓｈｅｒ ａｒｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｊａｗ ｐｌａｔｅ ｗｅａｒ ｗｈｅｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｒｕｓｈｅｄ ａｎｄ ｌｏｏｋｓ ｆｏｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｊａｗ ｃｒｕｓｈｅｒ；ｃｒｕｓｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ；ｗｅａｒ （责任编辑李彦青）
