立軸沖擊制砂機技術參數分析及優化

通過對立軸沖擊制砂機破碎原理的研究，對部分技術參數進行了分析和優化。使石料的沖擊速度提高了32.34%，大大提高了設備的破碎效果，提升了整機的處理能力。

立軸沖擊制砂機改進設計，技術參數沖擊速度

現代混凝土需要高品質的骨料，傳統的圓錐破碎機和細碎顎式破碎機既無法提供立方顆粒含量較高的骨料（＞80%），而且處理能力也較低。沖擊式破碎機能解決這個問題。但臥式沖擊式破碎機因機器的磨損損耗較高受到制約。是在加工硬石料時更顯突出。因而立軸沖擊制砂機（整形機）成為骨料加工行業，尤其是機制砂生產的主力設備，其研究與改進也成為砂石骨料加工機械設備企業產品研發的熱點。

立軸沖擊制砂機的工作原理不是通常的擠壓破碎，其過程是石料從上端給入，由錐面將石料分布于葉輪腔內底部。石料在旋轉中被加速，同時向葉輪外緣出口通道運動。后以較高的速度由拋料頭拋離。而石料利用自身的動能，與渦流腔壁的砧板沖撞。導致石料沿自身的薄弱部位（節點、紋理、裂紋等）產生分裂，松散而破碎。它具有沖擊能利用、易損件磨損少、成品中粉末含量低的特點。

立軸沖擊制砂機機主要由上蓋、機身、機架、轉子、電機及傳動幾部分組成。結構如圖1所示。

其中上蓋為進料部件，電機通過皮帶傳遞動力，機架與地基固定，支撐整個機器。機身上部與上蓋連接，下部與機架固定。自身既是轉子部件的機座，又與轉子中的葉輪組成渦流工作腔。轉子是重要的工作部件，主要由主軸和葉輪兩部分組成。石料將通過它布料、加速、拋射、沖擊腔壁、相互碰撞而破碎整形。立軸沖擊制砂機改進設計的思路是電機功率、轉速不變。機架、機身上蓋等以焊接為主的構件基本不變，著重于轉子部件的改進。其中葉輪內部的零件布置等進行參數優化；主軸部分則要提高強度，使整機的性能和性有較大的提升。

如前所述，立軸沖擊式整形機是利用石料的動能沖擊破碎，動能大小為：1/2mv²,其中m為石料的質量，它受到整機的石料進出通道大小，旋轉系統的平衡水平等因素的制約。進料規格限定在的范圍之內。這樣破碎的關鍵參數就在于石料的沖擊速度。這是一個合成矢量。它決定于拋射時徑向分量和切向分量的大小。徑向分量就是石料在葉輪腔內旋轉時沿導料板安置角方向速度（VREL）的一個分量（Vτ），而切向分量是一個疊加值，疊加的方式決定于導料板安置方式（有前置、后置和徑向三類），本機采用前置方式。疊加值之一是轉子的線速度Va，在轉速的前提下取決于拋射點的半徑Ra大小。疊加值之二是速度VREL的切向分量Vu的大小。VREL決定于轉速ω，拋射點半徑Ra和布料錐底部半徑Ri。而切向和徑向分量的分解與導料板的安置角φ相關，有關速度的分解與合成參見圖2。

在轉速、葉輪直徑、布料錐大小不變的前提下，著眼于盡可能增大拋射點的半徑Ra，適當調整導料安置角φ，提出了改進方案。新舊方案拋料頭的布置見圖2。

新舊方案的參數變化，導致了石料沖擊速度VRES和拋射角β的不同。為獲得佳的碰撞破碎效果，布置在機身腔壁的砧板的安置角α相應作調整。兩個方案相關參數的計算過程見表1。

計算結果顯示，通過調整拋料頭、護板、底板、安裝立板零件的尺寸及其相互組合的位置關系，石料的沖擊速度提高了32.34%，提升了整機的處理能力。

在相關參數優化設計的同時，還對該機型中若干零件進行了一系列的改進設計，例對主要受力零件主軸和軸承進行了強化，同時為與較大規格產品的零件通用打下基礎；增設了稀油循環潤滑系統，了軸承的潤滑效果；為便于維修保養，增設了液壓開啟裝置。改進后的機型經四川、湖北、江西、安徽、江蘇等地使用證明，設備的工作效率和性都提高，受到用戶的普遍。

針對部分用戶對機制砂的需要，我們通過變換撞擊砧板等零件實施以“石打石”為主的破碎整形到“石打石”和“石打鐵”兼顧的整形、制砂的功能轉換。開發了同一機型規格，通過少量零件更換，形成了制砂機和整形機兩種功能產品。

在此基礎上，我們進一步研制了以葉輪直徑大小為規格主參數的系列產品，目前已形成PL900、PL1100、PL1300三種規格，各有兩種功能共6個型號的立軸沖擊制砂機系列產品，的滿足了市場和用戶需求。