摘要：曲柄摇杆机构在工业、农业的各种机械中随处可见。颚式破碎机则是运用曲柄摇杆机构的机种之一。颚式破碎机的诞生已有140多年的历史，问世以来一直运用一套曲柄摇杆机构。因此，现有技术复摆颚式破碎机存在动颚下部呈“减力”状态和整机“半程作功”的先天性弊端。其力学结构决定了颚式破碎机属典型的“粗破”设备。

　　本发明从曲柄摇杆机构与颚式破碎机的相互关系入手，通过增设一套独立的曲柄摇杆机构，运用“小角增力”和“层压破碎”原理，将动颚下部的“减力”状态变为“增力”效应，改变了力学结构，大大提高了破碎比。既大幅度提高了产量，又使“粗破”设备干出了“细活”。

　　关键词：单曲柄摇杆机构、减力状态、双曲柄摇杆机构、增力效应、层压破碎、“粗破”干“细活”。

　　颚式砂粉破碎机

　　简介

　　颚式砂粉破碎机是本公司研发的新一代矿机专利产品之一，本产品开创了“粗破机型破碎细料”的先河，已攻克9项相关技术难题，并先后申报国家和国际专利34项（已授权23项）。代表性专利：ZL:201210274244.X

　　现有技术复摆颚式破碎机，只运用一套曲柄摇杆机构，结构简单，制造容易，成本较低。但是，它有一个先天性的弊端：破碎机运转时，动颚下部呈“减力”状态，耗功；其功能仅以排放物料为主，使破碎冲程与排放行程形成矛盾。其破碎腔结构和“单颗粒破碎”机理也无法满足破细料的要求。因此，颚式破碎机成为典型的“粗破”设备，破细料很难。

　　本“颚式砂粉破碎机”的创新设计在于让“粗破”机型实现“细碎”功能。

　　腔型创新+机型创新+机理更新=颚式沙粉破碎机。

　　它通过对破碎腔型的“阶梯式结构”设计和增设一套曲柄摇杆机构，运用“小角增力”的原理，将动颚下部的“减力”状态变为“增力”效应，大大提高了破碎比，实现了“层压破碎”机理，使颚式破碎机直接将大块物料一次性破碎成“砂”甚至“粉”，提高了破碎效率。

　　传统的锤式、辊式、冲击式和圆锥式等具有制砂功能的破碎机，有一个共同特点，就是都只能进30--50mm以下的原料，须在制砂机前面设置颚式破碎机作粗破工艺流程；本新型产品使“原需3～4级破碎”的流程由“单机一次性破碎”完成，让“粗破”干出了“细活”。极大地简化了采矿生产线流程，减少了功耗，提高了生产效率。

　　 “颚式砂粉破碎机”的成功研发，是破碎机技术领域的重大技术革命！

　　一、颚式破碎机的现状分析

　　颚式破碎机，俗称颚破，是由活动颚板和固定颚板组成破碎副，模拟动物的两颚运动完成破碎作业的破碎机。它广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业中各种矿石与大块物料的粗级和中等粒度破碎。

　　颚式破碎机的问世，讫今已有140多年的历史。早先应用的是“悬挂摇摆机构”颚式破碎机，其运动轨迹非常简单，故称“简摆式”颚式破碎机。该机型结构不甚合理，整机笨重，破碎效率低下，经济性差。

　　现在广泛使用的是“复摆式”颚式破碎机。该机型结构简单，重量轻，运动轨迹比较复杂。破碎时只需水平方向而不需上下方向的破碎力，且具有剪切破碎功能，故其性能比“简摆式”颚式破碎机优越得多。所以，“复摆式” 颚式破碎机投入使用后，很快就淘汰了原先使用的“简摆式” 颚式破碎机。

　　现有技术“复摆式”颚式破碎机（如图1所示），从力学角度看，都有一个共同的典型结构，即均运用了一套曲柄摇杆机构（单曲柄摇杆机构，其偏心驱动轴是曲柄，动颚是连杆，肘板是摇杆），其原理是将曲柄的360度旋转运动通过连杆和摇杆转变为左右摇摆运动。动颚一侧与机架一侧组成一个U型破碎腔，动颚上部直接靠偏心驱动轴获得水平方向的破碎冲程，动颚下部靠动颚作圆周运动带动肘板摇摆获得水平方向的破碎冲程及排放物料行程，从而获得破碎功能。这种机型的优点是结构简单、制造容易、成本较低，由此成为应用最为广泛的一种破碎机。

　　但是，现有技术“复摆式”颚式破碎机并非完美，它有一个先天性的弊端：破碎机运转时，动颚下部呈“减力”状态，以排放物料为主要目的。因此，由动颚往上拉力带动肘板摇摆产生水平方向的破碎冲程与排放行程形成了矛盾，即要求破碎能力大时，排放物料能力接近于零；而要求排放物料能力大时，破碎力剧减。

　　现实中，人们为了追求破碎机有较高的产量，都将排放口调至最大，这虽然有利于提高产量，但此时的水平破碎力处于最大“减力”状态，排放出的只能是相当于排放口尺寸的粗大物料，无法满足破碎超细料应具更大破碎力的力学结构需求。此外，现有技术颚式破碎机破碎腔结构不能随物料细度变化而改变；“单颗粒破碎”的破碎机理是制约均匀细碎的重要因素。

　　正因为如此，颚式破碎机成为典型的“粗破”设备。所谓粗，一是颚破本身结构“粗”而简，易造、易用、易修；二是颚破产品出料“粗”而大，破细料很难。

　　总之，现有技术复摆颚式破碎机，动颚下部运动是物料排放的行程，而不是物料破碎的冲程，虽附带有一点破碎功能，但由于“减力”作用的存在，损耗很大，这是其结构的力学原理所决定的。

　　颚式破碎机自诞生至今，尽管作了许许多多的改进和创新，也公布了许多发明和实用新型专利，但均未涉及到上述弊端。如专利ZL02130566.8，仅仅解决了零件磨损度和调整方便的问题，动颚下部的“减力”状态并未得到解决。又如专利ZL200810043629，是用肘辊代替了肘板，虽然改变了结构形式和受力条件，但破碎力和排放能力的矛盾依然存在。

　　二、颚式砂粉破碎机的创新设计

　　双曲柄摇杆机构颚式破碎机的设计，目的在于克服现有技术复摆颚式破碎机动颚下部存在“减力”状态、致破碎冲程与排放行程相矛盾、只能破粗料的弊端，提供一种变“减力”为“增力”、具有大破碎比、能使“粗破”干“细活”的“颚式砂粉破碎机”。

　　（一） 设计原理：

　　现有技术复摆颚式破碎机，只用一套曲柄摇杆机构，致动颚下部呈“减力”状态、破碎冲程与排放行程形成矛盾，且破碎腔结构和破碎机理无法满足破细料的要求。本设计从曲柄摇杆机构入手，通过增设一套曲柄摇杆机构，运用“小角增力”的原理和“层压破碎”机理，将动颚下部的“减力”状态变为“增力”效应，大大提高了破碎比，既大幅度提高了产量，又使“粗破”设备干出了“细活”。

　　（二）设计方案：

　　2.如图3所示，将破碎腔设计成“角度阶梯结构”式，即组成每级角度阶梯结构式；将破碎腔颚板的齿形也设计成“角度阶梯结构”式，也组成每级角度阶梯结构式；

　　3.如图4所示，位于下端最后一级破碎腔的两颚板工作面呈狭长型结构；

　　4.通过上述设计，实现“层压破碎”机理。

　　（三） 结构特征：

　　更多资料请点击：论曲柄摇杆机构与颚式破碎机.doc

　　节选自《中国砂石协会2012年年会“砂石行业创新与发展论坛”论文集》