反击式破碎机研发及其产量分析

曾庆水，洪 波，雷华良

（南昌矿山机械有限公司，江西 南昌 330004）

反击式破碎机是一种适用于破碎中等硬度低磨蚀性岩石的设备。主要用来对石灰石、煤、砂岩、水泥等物料进行粗碎、中碎及细碎。因反击式破碎机具有破碎比大、处理量高、产品粒形好和基础工程量小及一次性投资低等特点，在钢铁、建筑、冶金、水利水电、公路、铁路等行业中有着广泛的应用。本文从反击式破碎机工作原理入手，介绍了结构及工作参数计算过程，并通过一个实例计算，分析了其产量的影响因素。

1 工作原理

反击式破碎机结构，主要由转子体、前反击板、后反击板和机体。工作时，通过皮带传动带动转子体高速运转，落下物料受到板锤的冲击作用，抛向反击板再次冲击作用，同时在破碎腔中物料与物料相互的碰撞作用，进行选择性破碎。前、后反击板经一定时间一定长度的反复冲击路线使物料破碎，粒度小于反击板与板锤之间间隙时，最终从料口排出。

2 结构及工作参数计算

2.1 转子主要参数计算

转子体主要参数设计，包括转子直径D，转子长度L，板锤数量a，计算公式[2]：

式中dmax为最大给料粒度。经验公式（1）和（2），转子直径与石料粒度作线性处理，存在缺陷是，小直径转子时物料粒度过大，大转子时物料粒径偏小，设计时作为参考用[2]。本文采用表1规律进行选取转子体直径和长度。

板锤数量设计的原则是，入料块沿导料板下落至转子体本体表面时间，不超过相邻板锤相隔时间，这保证针物料不造成转子体磨损。通常转子直径小于1000mm，选三个板锤；转子直径1000mm～1500mm时可以选4或6个；转子直径为1500mm～2000mm，选6个～10个板锤。

2.2 入料口的尺寸及入料板位置

入料板卸料点α一般为30°～50°，α角越大则破碎机越高，整机重量越大，从经济角度宜取小值30°。入料板倾角β一般为45°～60°，选择时综合考虑破碎机高度及物料安息角。

观察表1，得入料口长度L1=L+30，入料口宽度B则建议采用插值法。

表1 公司生产的细碎系列反击破参数

2.3 破碎腔设计

目前，国内外反击板的形状，主要有折线形和圆弧形。由于渐开线制造困难，因此设计反击板多采用折形[1]。折线形是近似渐开线形状，从而保证物料与反击板正面打击，从而获得最佳破碎效果。而折形板又有二段式和三段式之分。本文只介绍三段式反击板设计方法。

图2 主要结构参数

图3 三段反击板设计

已 知 条 件：e2=30mm，e1=170mm，D=1500mm，α=30°，β=50°，并取θ1=18°，θ2=80°。本文通过逼近渐开线的方法设计三段反击板（图3），下面通过实例来阐述前后反击板设计过程：

①分别作直径为DA和DB的两圆，其中DA=D+2＊e2，DB=2＊e1。其中点D为入料板与OD的交点，OD与水平夹角为α；②过点D和B0，作直径为D的圆切线EB3、CB0，同时作图可得θ4=61°，θ3=97°；③作分别经过点A0和B0的两渐开线，基圆直径为D；④分为以Δ=50mm间距偏移渐开线A0A3和B0B4，形成渐开线簇；⑤将θ4分10等份时，则每份为6.1°，同时以E为起点，间隔角度6.1°逆时针圆周阵列EB3线11份；⑥将θ3分16等份时，则每份约为6.1°，同时以C为起点，间隔角度6.1°逆时针圆周阵列CB0线17份，顺时针阵列4份；⑦上述圆周阵列切线，分别与偏移形成的渐开线簇相交，则依次选取这些交点形成B0B1、B1B2、B2B3、A0A1、A1A2和A2A3，并使这些线段逼近渐开线，由此确定前后反击板位置。

其中步骤④偏移渐开线间距Δ值越小，同时⑤⑥阵列切线越多，则得到的渐开线与切线交点越多，则得到的反击板折线越逼近渐开线。

2.4 工作参数计算

，一般粗碎时的冲击速度为15m/s～40m/s，细碎时，速度V为40m/s～80m/s，在满足生产时防止过粉碎，速度尽量取小值。

2.4.2 生产率Q

反击式破碎机产量公式[2]：

式中：K1为修正系数；C为板锤个数；ρ为石料密度，单位t/m3；h为板锤伸出高度，单位m；a为板锤与反击板之间的间隙，单位m；d为排料衬厚度，约等于排料粒度，单位m；L为板锤宽度，单位m；n为转子转速，单位rpm。

2.4.3 电机功率

根据试验数据得出公式[2]：

式中：K0为比例系数，中等矿石取值为0.026；i为破碎比，计算得i=23.4。

3 实例计算及分析

3.1 实例计算

本文以反击式破碎机HS1523S设计为例，石料为石灰石，最大给料粒度700mm，成品粒度为30mm。计算结果如下：

①转子设计：根据表1规律，取转子体直径D=1500mm，转子体长度L=2300mm。选取4个板锤。②入料口及入料板设计：观察表1，得入料口长度L1=2330mm，插值法计算入料口宽度B=820mm。考虑设计经济性，取β=45°。③反击板设计，详见2.3小结，具体设计过程略。④转速计算：取V=40m/s。计算得n=510rpm。⑤产量计算：根据已生产其它型号反破的产量值进行反求，得K1为 0.25；C=4；ρ=1.5t/m^3；h=0.13m；a=0.03m；d=0.03m；L=2.3m；n=510rpm；代入式(3)，计算得产量Q=506.3t/h。⑥电机功率：取K0=0.026，i=23.4，计算得电机功率N=576.7KW。

3.2 实例产量分析

以破碎机HS1523S为例，取a=d=e2，h=0.13m，ρ为1.5t/m^3。从而公式(3)简化为Q=2637＊(0.13+e2)＊V＊e2。本文选取排料口e2和线速度V进行分析，分析结果如图4。

图4中以V=25m/s，e2=0.03m时，ln(Q)=2.5t/h为坐标原点，ln(Q)作y轴，速度V及排料口e2的变量增幅作x轴。由图可知，排料口的增大，产量增大。速度增大，产量增大。当速度V及排料口e2的变量增幅小于10%时，两者对产量影响都不大，当变量增幅大于10%时，排料口e2对产量影响明显比速度V大。

图4 各变量增幅对产量的影响

4 结语

本文介绍了反击式破碎机结构及工作参数计算过程，并提出一种三段反击板设计方法，同时对反击式破碎机产量的影响因素进行分析。分析结果显示，排料口和速度大小，与产量成正比。其中排料口对产量影响明显比速度大。计算过程及分析结果为反击式破碎机设计研究提供了一定的理论参考。