立轴冲击制砂机技术参数分析及优化

通过对立轴冲击（jī）制砂机破碎原理的研究，对部分技术参数进行了分析和优化。使石料的冲击速度提高了32.34%，大大提高了设（shè）备（bèi）的破碎（suì）效果，提升（shēng）了整机的处理能力。

立轴冲击制砂机改进设计，技术参数冲击速度

现代混凝土需要高品质的骨料，传统的圆锥破碎机和细碎颚式破碎机既无法提供立方颗粒含量较高的骨料（＞80%），而且处理能力（lì）也较低（dī）。冲击式破（pò）碎（suì）机能解决（jué）这个问题。但卧式冲击式（shì）破碎机因机器的磨损损耗较高受（shòu）到制约。是在加工硬石料时更显突出。因而立轴冲击制（zhì）砂机（整形（xíng）机）成为骨料加工行业，尤其（qí）是机制砂生产（chǎn）的主力设备，其研究与改进也成为砂石骨料加工机械设备企业产（chǎn）品研发的热点。

立轴冲击制砂机的工作原理不（bú）是通常的挤压（yā）破碎，其过程（chéng）是石料从上端给入，由锥面将石料分布于叶轮腔内底部。石料在旋转中被加速，同时向叶轮外缘出口通道运动（dòng）。后以较高的速度由抛料头抛离。而石料利用自（zì）身的动能，与涡流腔壁的砧板冲撞。导致石料沿自身的薄弱部位（节点、纹理、裂纹等）产生分裂（liè），松散而破碎。它具有冲击能利用（yòng）、易损件磨损少、成品中粉末（mò）含量低的特点（diǎn）。

立轴（zhóu）冲击制砂机机主要由上盖、机身、机架、转子（zǐ）、电机及传动（dòng）几部分组成（chéng）。结构如图1所示。

其（qí）中上盖为进料部件，电机通过（guò）皮带传递动（dòng）力，机架与地基固定，支撑整个（gè）机器。机身上部与上盖连接，下部与（yǔ）机架（jià）固定。自身既是（shì）转子部件的机（jī）座，又与（yǔ）转子中的叶轮组成涡流工作腔。转子是重要（yào）的工作部件，主要由主轴和叶轮两部分组成。石料（liào）将通过它布料、加速、抛射、冲击腔壁、相互碰撞而破碎整形。立轴冲击制砂机改进设计的思路是电机功率、转速不变。机架（jià）、机（jī）身（shēn）上（shàng）盖等以焊接（jiē）为主的构件基本不变，着重于转子部件的改进。其（qí）中叶轮内部的零（líng）件布（bù）置等（děng）进行参（cān）数优化；主轴部（bù）分则要提高强度，使整机（jī）的性能和性有较大（dà）的提升。

如前所述，立轴冲击式整形机是利用石料的动能冲击破碎，动能大小为：1/2mv²,其中m为石料的质量，它受到（dào）整机的石料进出（chū）通道大小，旋转系统的平衡水平等因（yīn）素的制约。进料规格限定在的范围之（zhī）内。这样（yàng）破碎的（de）关键参数就在于石料的（de）冲击速度。这是（shì）一个合成矢量（liàng）。它决定于抛射时径向分量和（hé）切向分量的大小。径向分量就是石料在（zài）叶轮腔内旋转时（shí）沿导料板安置角方向速（sù）度（VREL）的一（yī）个分量（liàng）（Vτ），而切向分量是一（yī）个叠加值，叠加的方式决定于导料板安置方式（有前置（zhì）、后（hòu）置和径向三类），本机采用前置方（fāng）式。叠（dié）加值之一是转子的线速度Va，在转速的前提下取决于抛射点的半径（jìng）Ra大（dà）小。叠加值之二是速度VREL的切向分量Vu的大小。VREL决定于转速ω，抛射点半径Ra和（hé）布料锥（zhuī）底部（bù）半径Ri。而（ér）切向和径向分量的（de）分解与导料板的安置角φ相关，有关速度的分解与合成参见图（tú）2。

在转速、叶轮直径、布料锥大小（xiǎo）不变的前提（tí）下，着眼于（yú）尽可能增大抛射点的半径（jìng）Ra，适当调整导料安置角φ，提出了改进方案。新旧方案抛料头的布置见（jiàn）图2。

新旧方案的参数变化，导致了石料冲击速度VRES和抛射角β的不同。为获得佳的碰撞破碎效果，布置（zhì）在机身腔壁的砧板的安置角α相应作调整。两个方案相关参数的计算过程见（jiàn）表1。

计算结果显示，通过调（diào）整抛料头、护（hù）板、底板、安装立板零件的尺寸及其相互组合的位置关系，石料的冲击速（sù）度提高了32.34%，提升了整机的处理（lǐ）能力（lì）。

在相关参（cān）数优化设计的同时，还对该机型中若干零件进行了（le）一系（xì）列的改进设计，例对主要受力零件主（zhǔ）轴和轴（zhóu）承进行了强化，同时为与较大规格产品的零件通用打下基础（chǔ）；增（zēng）设了稀油循环润滑系统，了轴承的润滑效果；为便于（yú）维修保养，增设了液（yè）压开启装置。改进后的机型经四川、湖北（běi）、江西（xī）、安徽、江（jiāng）苏等地使用证明，设备（bèi）的工作效率和性都提高，受（shòu）到用户的普遍。

针对部分用户对机制砂的需要，我们通过变换撞（zhuàng）击砧板等零件实施以“石打石”为主的（de）破碎整形到“石打石”和“石（shí）打铁”兼顾的整形、制砂的（de）功能转换。开发了同（tóng）一机型规格，通过少量零件更换，形成（chéng）了制砂机和（hé）整形机（jī）两种功能产（chǎn）品。

在此基础上，我们进一步研制了以叶轮直径大小（xiǎo）为规（guī）格主（zhǔ）参（cān）数的系列（liè）产品，目前已形成PL900、PL1100、PL1300三种规格，各有两种功能共6个型（xíng）号（hào）的立（lì）轴冲击制砂机系列产品，的满足了市场和用户需求。