不同的破碎機(jī)設(shè)備,有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),工作原理不同,破碎機(jī)的腔型力學(xué)分析也不能一概而論。
輥腔型的力學(xué)分析
輥對(duì)輥腔型由兩個(gè)相向且同步旋轉(zhuǎn)的輥輪(浮動(dòng)輥和固定輥)對(duì)兩輥輪輥縫間的物料實(shí)施高壓連續(xù)擠壓破碎。由輥壓機(jī)的工況可知,輥壓機(jī)的動(dòng)態(tài)特性主要由浮動(dòng)輥決定。本質(zhì)上,輥對(duì)輥腔型中輥?zhàn)拥膭?dòng)力學(xué)分析和板對(duì)輥相似。
板腔型的力學(xué)分析
板對(duì)板腔型由一個(gè)定板和一個(gè)動(dòng)板組成,其中,動(dòng)顎(動(dòng)板)是做平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。在破碎物料時(shí),動(dòng)鄂不停地往復(fù)運(yùn)動(dòng),在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,其曲柄、動(dòng)鄂和肘板都具有一定的加速度,加上動(dòng)鄂又是這種破碎機(jī)的大運(yùn)動(dòng)部件,因此,在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,必定會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力。
這種慣性力不僅會(huì)在機(jī)器各運(yùn)動(dòng)副中引起一種動(dòng)壓力,以增加運(yùn)動(dòng)副中的磨損,影響機(jī)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度,降低破碎機(jī)的效率,而且這種慣性力的大小和方向是呈周期性變化的,這里動(dòng)鄂自重為 m動(dòng)g,慣性力 F動(dòng)g,和慣性力矩 M動(dòng)g;其動(dòng)鄂上作用有破碎力 F,物料摩擦力 f,此力相對(duì)比較小,可以省略。
活動(dòng)齒板的平面運(yùn)動(dòng)使破碎腔橫斷面形狀發(fā)生變化而產(chǎn)生壓縮行程,施加破碎力,使物料破碎。根據(jù)作用力與反作用力大小相等,方向相反。破碎力等于活動(dòng)齒板上的力,活動(dòng)齒板的平面運(yùn)動(dòng)使上端點(diǎn)與下端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是不同步的,在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向相反。
在實(shí)際破碎工況中,往往是兩種或多種受力狀態(tài)同時(shí)作用,我們知道顎式破碎機(jī)由于齒板的作用,使物料處于拉應(yīng)力狀態(tài),所以把拉應(yīng)力作為主要破碎應(yīng)力。顎式破碎機(jī)在工作行程時(shí),動(dòng)鄂的上、下端并非平移壓碎物料,而是動(dòng)鄂的某一部分發(fā)生破碎行為,而另一部分不發(fā)生破碎行為。
錘擊破碎腔型的力學(xué)分析
錘式破碎機(jī)啟動(dòng)后,電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn),物料進(jìn)入破碎機(jī)腔中,受高速回轉(zhuǎn)的錘頭沖擊、剪切、撕裂,成功被破碎。由此可見(jiàn),錘式破碎機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是錘頭,錘頭與錘體通過(guò)螺紋剛性聯(lián)接。此處我們將錘頭與錘體、軸、軸承、鍵作為一個(gè)整體(將此整體稱(chēng)為錘軸),對(duì)錘擊破碎腔型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析研究。
從動(dòng)力學(xué)角度看,錘式破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型錘軸可以簡(jiǎn)化為一個(gè)自由度的單圓盤(pán)雙鉸支系統(tǒng)。該系統(tǒng)只有一個(gè)繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,用轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ一個(gè)參數(shù),其幾何位置就可以確定。由此確定了作用在錘式破碎機(jī)錘軸上的載荷,主要有摩擦載荷、慣性載荷、阻尼載荷以及工作負(fù)載載荷。
沖擊載荷特性的分析:錘軸破碎物料過(guò)程中有很大的沖擊力,該沖擊力作用在錘軸的錘頭上,產(chǎn)生負(fù)載力矩。沖擊力是矩形脈沖形式的,負(fù)載力矩也是矩形脈沖形式的。設(shè)錘式破碎機(jī)的錘軸的轉(zhuǎn)速為n,則沖擊力或負(fù)載力矩的頻率fk=2n/60或周期T=60/(2n)。由于沖擊碰撞的時(shí)間極短,沖擊力或負(fù)載力矩的作用時(shí)間也很短,可以認(rèn)為是純脈沖形式的負(fù)載。
建立動(dòng)力學(xué)方程:可以將錘軸簡(jiǎn)化為單自由度的雙鉸圓盤(pán),由于系統(tǒng)中阻尼與負(fù)載力矩相比,可忽略不計(jì),采用時(shí)域分析法。在此沒(méi)有將電機(jī)和減速器組成的動(dòng)力部分的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩計(jì)算在內(nèi),在對(duì)錘式破碎機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí),只需要將動(dòng)力轉(zhuǎn)矩疊加在系統(tǒng)的響應(yīng)中即可。