关于水泥机械设备的设计与应用探讨

摘要：水泥机械设备的种类有很多，主要设备有破碎设备、粉磨设备、烘干及烧成设备、冷却设备、包装设备、输送设备等。本文先对水泥机械设备的设计重点进行阐述，然后以颚式破碎机为例，对水泥机械设备的设计关键点进行具体分析，最后探讨了水泥机械设备的应用。

关键词：水泥机械设备；设计；应用

一、水泥机械设备的设计

所谓结构决定功能，结构的设计是所有机械设备设计的核心，如何设计使结构科学合理是机械设计的难点。不同的设备虽然结构不同，但是鉴于它们都是为生产服务，因此结构设计时的原则或者关键点是一致的。结构设计时，应把握的原则是：各种结构参数设计选取要科学，能满足生产要求；工作参数选取要科学，最大程度的满足低能耗的要求；整体设备美观大方。

1 结构参数的选取

结构参数是指各种部件的尺寸、形状，部件与部件的连接和夹角等等。在设计时应充分考虑实际因素，选择合适的尺寸，设计最佳的形状，连接处科学合理。这样才能保证设备的正常高效的运行。

2 工作参数的选择

工作参数是指各个部件在工作时的运行参数以及整个设备的生产能力和功率。在选取时，应把握的原则是：各个部件的运行参数尽量满足最大生产要求，与此同时能耗消耗少。

3 整体设备美观大方、自然环保

每个设备对于设计者来讲就是一件艺术品，应该尽量符合审美的要求，设计出的设备不仅要求生产效率高、能耗低，而且整体看来美观大方。一般大型设备工作时噪音很大，严重影响了工作人员的身体健康，因此设计时应考虑消音的设计。

二、颚式破碎机的设计

水泥生产过程中有原料的破碎步骤，因此破碎机是必不可少的水泥机械设备之一，接下来以颚式破碎机的设计为例进行阐述。

1 颚式破碎机的结构

颚式破碎机主要有两种类型：简单摆动颚式破碎机、复杂摆动颚式破碎机。以简单摆动颚式粉碎机为例，结合图示介绍一下颚式破碎机的结构。

工作原理大致是：活动颚带动偏心轴运动，偏心轴回转时带动连杆作上下运动，此时推动推力板作用，迫使活动颚板绕着悬挂轴作周期运动，当动颚接近固定颚板时，位于颚板之间的物料因挤压等作用而破碎。

2 颚式破碎机的设计

1 结构参数的设计选取：

1.1 给矿口、排矿口尺寸的选择

给矿口的宽度与最大给矿粒度有关。一般情况下，给矿口宽度B=（1.1―1.25）Dmax；排矿口宽度e=dmax-s=(1/5―1/10)B。

其中，L――给矿口长度，m；

B――给矿口宽度，m；

Dmax――最大给矿粒度，m；

e――排矿口最小宽度，m；

dmax――最大排矿粒度，m；

s――动颚的摆动行程（排矿口处的水平行程），m；

给矿口和排矿口的宽度直接关系着破碎的生产效率，根据实际情况，选择合适的给矿和排矿口宽度是颚式破碎机的重要设计点。

1.2 钳角的确定

钳角是指破碎机中动颚和固定颚板之间的夹角。钳角的设计是为了保证物料不会从破碎机中跳出，也不会向上滑动，确保物料在破碎机生产时的巨大震动时不至于挤出。钳角的设计关键在于使物料块和颚板之间产生的摩擦力要足够大，以阻止物料的挤出。

多数情况下，钳角取值在17―24度之间。钳角增大，破碎比增大，但生产能力降低；钳角减小，生产能力增加但破碎比减小，设计时应根据实际情况选取合适的钳角。

1.3 动鄂摆动行程的确定

动颚摆动行程是颚式破碎机最关键的结构参数，设计时需慎重。动颚摆动行程是按物料破碎时需达到的压缩量来确定的，当然，这是在不考虑设备的变形等因素的条件下计算的，实际选取时摆动行程往往偏大。根据实验结果，破碎腔上部的动颚摆动行程需大于0.01Dmax，其中Dmax是指最大给矿粒度。通常，大型破碎机的摆动行程s在25―45mm之间，小型破碎机在12―15mm之间。

1.4 偏心轴的偏心距的确定

在动颚摆动行程确定之后，偏心距才可确定，通常是根据画机构图的方法确定其尺寸。一般情况下，简单摆动颚式破碎机的动颚摆动行程与偏心轴的偏心距近似相等；复杂颚式破碎机的偏心距r=s/1.33。

1.5 各种构件尺寸的选择

1.5.1 破碎腔高度的选择

破碎腔高度的选择是由实际所要求的破碎比决定的。一般情况下，破碎腔高度H=（2.25―2.5）B。

1.5.2 动颚轴承的中心与给矿口平面之间的距离

动颚轴承的中心与给矿口平面的高度h一般这样确定：简单摆动颚式破碎机中0.2L≤h≤(0.37-0.47)L；复杂摆动颚式破碎机中h≤0.1L（L是动颚长度）。

1.5.3 偏心距与连杆长度的比值

曲柄摇杆结构中，容易出现这种情况：曲柄虽作等速的往复回转，但摇杆来回摆动的速度却不同。连杆越短，即偏心距与连杆长度的比值λ越大，这种现象越显著，因此连杆长度不应过短。对于大型破碎机来说：λ处于1/30-1/60之间，l=（0.3―0.5）L；中小型破碎机：λ=1/65-1/85之间，l=（0.85―0.9）L（L是动颚长度）。

1.5.4 推力板长度

推力板长度与偏心距有关，因此在偏心距确定后，可根据公式确定推力板的长度，公式如下：Kmin=16.5r，Kmax=25r（Kmin是推力板长度的最小值，Kmax为最大值，r为偏心距）。

1.6 破碎腔的形状

破碎腔的形状直接关系着生产率、能源消耗以及磨损情况，因此设计时应当重视。

一般来说，破碎腔的形状有两种：直线型破碎腔、曲线型破碎腔。直线型破碎腔在排矿口容易发生堵塞现象，造成设备的过载或衬板下端的磨损。曲线型不易堵塞，因而破碎腔的形状逐步向曲线型发展。

2 工作参数的选取

2.1 偏心轴转数的选取

颚式破碎机中，偏心轴转速决定动颚的摆动次数，在一定范围内，转数增加则生产能力增加，但是当超过这个范围后，生产能力不再增加甚至还下降，这是功率消耗量迅速增加。因此，在确定转数时，应找到这个范围。

根据经验，偏心轴的转数n=310-145B（当进料口宽度B≤1.2m时），n=160-42B（当B>1.2m时）。

2.2 生产能力的计算

设计时生产能力的高低是一项重要指标，颚式破碎机的生产能力Q以单位时间内破碎物料的量来衡量。

公式如下：

Q=60nVμρ=30nLs（2e+s）μρ/tanα

其中：Q――破碎机生产能力，t/h；

μ――松散系数，大型破碎机取μ在0.26-0.6之间，中小型破碎机取0.5-0.6之间；

ρ――破碎物料的密度，t/m3；

三、水泥机械设备的应用前景

随着我国建筑等行业的迅速发展，水泥的用量和质量要求都在不断提高。如何生产出更多高质量的水泥关键在于机械设备的设计和使用，但是目前水泥机械设备仍然存在着许多问题，比如耗能多，噪音大等，因此，不断改进优化设备是目前水泥机械设计者的研究热点，相信我国水泥机械设备设计一定会更科学，更环保，届时，水泥机械设备的应用也会更广泛。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。