反击式破碎机关键技术参数的确定
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球磨机增加充填率，加快转速与主轴承的节能改 造应同时实施。
相互提供条件：实施增加充填率和加快转速改 造，就要求缩小进出料口，进出料端盖轴颈就可相应 缩小。使用较小规格的滚动轴承制造施工更为方便 些。采用滚动轴承，从根本上解决了滑动轴承发热问
题。如表 １，转速由 n１ ＝ ２ ７ ． ８ ｒ／ ｍ ｉ ｎ 加快到 n ２ ＝ ３７ ｒ／ ｍ ｉ ｎ，实际充填率由 η１ ＝ ３５％ 增加到 η２ ＝ ６６．９％， 其摩擦阻力负荷由 １０．１ ｋＷ 增加为 １８．４ ｋＷ，也就是 说，巴氏合金主轴瓦的摩擦发热量增加了 ８３％，合金 轴 瓦 很 可 能 因“ 发 烧 ”而 无 法 安 全 运 转 。
算算与与确确定定．． 矿矿山山机机械械，，２２０００３０（３７（）７ ） ２２ 李李本本仁仁．． 反反击击式式破破碎碎机机的的发发展展． ．矿矿山山机机械械，２，０２０１０（０１１０（）１ ０ ） ３３ 潘潘建建平平．． 反反击击式式破破碎碎机机使使用用中易中出易现出的现问的题问和题改和进改． 进矿．山矿机山机
械械，，１１９９９９７７（７（７）□）□ （收（稿收日稿期日：期２：０ ０２５０－０１５０－－１１０４－） １ ４ ）
５５７７
Mining & Processing Equipment
共创更大的节能经济效益：将 φ １．５ ｍ×３ ｍ 普 通球磨机滑动主轴承改为滚动轴承，并实施加快转 速和增加充填率的改造。由表 １，处理量由 ３．８ ｔ／ ｈ 增加到 ８．８ ｔ／ ｈ，用电单耗由 ２２．１ ｋＷ·ｈ／ ｔ下降到 ５ ｋＷ·ｈ／ ｔ，节电 ７０％ 以上。
综上所述，节能球磨机较普通球磨机节电 １ ０ ％ 以上，随充填率增加和转速加快而节能效果更佳，且 启动灵活方便。但有些节能球磨机，配用电机偏小， 在实际充填率较少的工况下运转，存在“处理量少， 并不节能”的现象。今后，在增加充填率，加快转速 的节能改造中，同时进行滚动替代滑动主轴承的球磨 机节能改造，增产节能效果更佳。
２ 主要零部件结构参数
２．１ 转子直径与长度的确定
转子应有较大的转动惯量，以增强物料的破碎效
１ 反击式破碎机的工作原理
反击式破碎机利用高速冲击作用破碎物料，其工
作过程如图 ２ 所示。当物料由入料口进入板锤的作用
区时受到板锤的高速冲击而遭到第一次破碎；强大的
冲击力将物料抛射到反击板上再次被破碎；被反击板
析如图 ３ 所示。
M =
M
2 u
+
M
2 t
=
7 2352 + 2772 = 7 240
Ｎ·ｍ
σｃａ ＝ M／ W ＝ M／ ０．１ d13 ＝ ７ ２４０／ ０．１／ ０．１５３
＝ ２１５ ＭＰａ ＜ ［σ－１］ ＝ ２４５ ＭＰａ
式中 d１ —— 支承轴径，ｍｍ 可见，轴的强度满足设计要求。
V＝
ð 4
（
D12
－d ２） L
＋ ４V１ ＝ ９４ ９２４ ２００ ｍｍ３
式中
P１ ＝ρVｇ ＝ ７ ４５０ Ｎ P２ ＝ ９ ５５０ N／ nr
n —— 转子转速，n ＝ １ ２７４ ｒ／ ｍｉｎ
r —— 转子的外端半径，r ＝ ０．３ ｍ
N —— 电机功率，N＝３７ ｋＷ
D１ —— 转子圆柱部分直径，D１ ＝ ４００ ｍｍ d —— 转子内径，d ＝ ２２０ ｍｍ
弹回的物料又落到板锤的作用区而继续重复上述过
破
程。同时一部分物料在锤头和反击板间的往返途中也 相互撞击而破碎。
１． 下机体 ２． 板锤 ３． 转子 ４． 反击板 ５． 活节螺栓 ６． 上机体
图 １ 反击式破碎机结构示意图
磨
５５６６
88888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888
３ 主要工作参数的确定
３．１ 转子的转速
转子的转速是反击式破碎机重要的工作参数之 一，它对破碎机的生产能力、产品粒度和破碎比的大 小起着决定性作用。试验表明，随着转子转速的提 高，其生产能力和破碎比都显著增加，产品粒度朝着 细的方向变化。但是随着转子速度的增加，功率消耗 也增加，板锤磨损也加快，对机器的制造精度的要求 也随之提高。粗碎时，常取转子圆周线速度为 V 粗 ＝１５～４０ ｍ／ ｓ，细碎时取 V 细 ＝ ４０～８０ ｍ／ ｓ。考虑到 该破碎机的处理能力和产品粒度，取转子圆周线速度 为 V ＝ ４０ ｍ／ ｓ。因转子最大直径 D ＝ ６００ ｍｍ，所以
Mining & Processing Equipment
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ４ 期
果。多数转子用铸钢制成整体结构，重量较大，可产
生足够的冲击力，且坚固耐用，便于安装板锤。
转子直径一般与入料尺寸有关。由经验公式
a ＝ ０．５４D － ６０ （１）
参考文献 １ 徐 灏． 机械设计手册． 第 ２ 卷、第 ４ 卷． 北京：机械工业
出版社，２０００． ２ 唐新民． 提高磨机处理能力和能源利用率的研究． 矿山机
械，２００３（１） ３ 夏菊芬． 冬瓜山铜选厂初步设计碎磨流程的选择计算． 有色
金属选矿部分，２００１（２）□ （收稿日期：２００６－０１－２３）
４ 结束语
ρ —— 转子材料密度，ρ ＝ ７．８５ ｇ／ ｃｍ３
代入数据得
P ２＝９ ５５０ N ／ nr ＝９ ５５０ ×３７／ １ ２７４ ／ ０．３ ＝ ９２４ Ｎ P ３＝µ P１r １rω ２／ ２rg ＝µP １r１（ π n／ ３０）２／ ２g ＝ µP１r１n２／ １ ８００ 式中 µ —— 轴承摩擦阻力系数，取 ０．０３
度 h 加上转子与反击板之间的间隙 C，物料的厚度等
破 于物料破碎后的粒度 a １。因此，转子每转一周，每
一板锤所拨动的物料体积为
V ＝（h ＋ C）La１ ＝ （９０＋６０）×７００×４０
磨
＝ ４２０ ０００ ｍｍ３
若转子上共有 Z ＝ ４ 个板锤，则破碎机的生产率
为
P ＝ ６０KZVnγ （３）
式中 n —— 转子转速，ｒ／ ｍｉｎ
K —— 修正系数，一般取 ０．１
γ —— 物料的容积密度，ｔ／ ｍ３，一般取 １．２
将相关数据代入式 （３） 得
P ＝ １５４ ｔ／ ｈ
若排料粒度 a １ ＝ ２０ ｍｍ ，则 P ＝ ７７ ｔ／ ｈ
V １ —— 转子凸出部分其中一块的体积，V １ ＝ ８ ４００ ０００ ｍｍ３
转子转速为
n =
60 ×1000V ðD
=1
274
ｒ／பைடு நூலகம்ｍｉｎ
３．２ 生产率
反击式破碎机的生产率与转子的转速有关。物料
被板锤拨动通过转子与反击板之间的间隙时，物料带
的宽度等于转子的长度 L ，物料的高度等于板锤的高
图 ３ 转子轴受力分析
图中 O１、O２ 点为转子和转子轴热压配合端点， S １、S ２ 为轴承支撑点。转子体积
３ 磨机主轴承节能降耗
早在 １９６９ 年，铜陵有色金属公司凤凰山铜矿， 由瑞典进口的棒—砾磨系统设备，其 φ ２．９ ｍ ×３．９６ ｍ 棒磨机，进出料端主轴承分别采用 ２３９／ ８５０ 型和 ２３８／ １１８０ 型调心滚动轴承。φ ４５ ｍ×４．８ ｍ 砾磨机， 进出料端主轴承，都采用 ２３８／ １１８０ 型调心滚动轴 承，能做到长期安全经济运行，滚动轴承的使用寿命 １８ 年以上。２００３ 年铜陵有色铜都铜业冬瓜山铜矿由 美国进口的、４ ８５０ ｋＷ 电机拖动的 φ ２８ ｆｔ×１３ ｆｔ （１ ｆｔ ＝ ０．３０４ ８ ｍ） 半自磨机，采用摩擦阻力系数更小的 高静压油托轴承。
３００～７２０ ｍｍ，取 L ＝
７００ ｍｍ。
２．２ 转子轴的
强度计算
图２ 反击式破碎机工作原理
作用在转子轴上的力有转子质量 P１，转子外端的 圆周力 P２ 和板锤的不平衡力 P３，其合力为
P＝（P１＋P２＋P３）K （２） K 为冲击系数，这里取 K＝１．５，转子轴的受力分
r１ —— 轴承滚珠滚动面的半径，r１＝０．１１８ ｍ 代入数据可得
P ３＝０．０３ ×７ ４５０ ×０．１１８ ×１ ２７４ ２／ １ ８００ ＝２３ ７８１ Ｎ P ＝（ P１＋P ２＋P ３） K ＝４８ ２３３ Ｎ Mｕ ＝ ０．５Pl１ ＝ ７ ２３５ Ｎ·ｍ
M ｔ ＝ ９５５０ N ／ n ＝ ９ ５５０ ×３７／ １ ２７４ ＝ ２７７ Ｎ·ｍ 当量弯矩
式中 a —— 最大给料粒度，ｍｍ
D —— 转子直径，ｍｍ
将 a ＝ ３００ ｍｍ 代入式 （１） 得
D ＝ （a ＋ ６０）／ ０．５４ ≈ ６６７ ｍｍ
考虑到这是单转子
反击式破碎机，取 D ＝
６００ ｍｍ。根据转子长
度 L 与转子直径的关
系：L ／ D ＝ ０．５～１ ． ２ ，
则 L ＝ （０．５～１．２）D ＝
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ４ 期
论文编号：１００１－３９５４（２００６）０４－００５６－５７
反击式破碎机关键技术参数的确定
任小中 杨丙乾
河南科技大学机电工程系 河南洛阳 ４７１００３
反击式破碎机是一种破碎比大、破碎效率高的 破碎设备，广泛应用于建材、选矿、化工和 电力等工业部门，主要用来破碎中等硬度和脆性物 料。该破碎机主要由上、下机架、转子、板锤和反击 板等部分组成，如图 １ 所示。其中转子用键与主轴连 接，主轴两端用滚动轴承支承在下机架上，并用电机 带动高速旋转。转子上固定着由耐磨的高锰钢制作的 锤头，反击板一端通过悬挂轴铰接于机架上部，另一 端用活节螺栓吊挂在机架上。调节螺栓上的螺母位 置，可以改变反击板与转子间的间隙。反击板的这种 安装方式还能起到保护机器的作用。
（上接第 ５５ 页） 表 ２ 说明，滚动轴承的节能球磨机的 启动扭矩为普通球磨机的 ５０％ 左右。这与上述工业试 验相符。如节能球磨机配用启动扭矩小的 Ｙ 型电机， 在超负荷运转的情况下，启动也无问题。而配用启动 扭矩大的ＪＲ及同步电动机的普通球磨机，若要超负荷 运转，启动很困难。如在湘装钢球 １０ ｔ 装球率 h球 ＝ ４８％ 左右时，出现普通球磨机启动不起来的情形。
转子是反击式破碎机的关键零件，其结构参数和 工作参数的确定不仅影响到破碎机的结构尺寸，而且 也影响到破碎效果和工作效率等性能。因此在设计反 击式破碎机时，应综合考虑各种因素，正确选择转子 的结构尺寸和主要工作参数。
参参 考考 文文 献献 １１ 王王宝宝良良，，王王定定保保，，曹曹学学民民． ．再再论论立式立反式击反式击破式碎破机碎转机速转的速计的计
相互提供条件：实施增加充填率和加快转速改 造，就要求缩小进出料口，进出料端盖轴颈就可相应 缩小。使用较小规格的滚动轴承制造施工更为方便 些。采用滚动轴承，从根本上解决了滑动轴承发热问
题。如表 １，转速由 n１ ＝ ２ ７ ． ８ ｒ／ ｍ ｉ ｎ 加快到 n ２ ＝ ３７ ｒ／ ｍ ｉ ｎ，实际充填率由 η１ ＝ ３５％ 增加到 η２ ＝ ６６．９％， 其摩擦阻力负荷由 １０．１ ｋＷ 增加为 １８．４ ｋＷ，也就是 说，巴氏合金主轴瓦的摩擦发热量增加了 ８３％，合金 轴 瓦 很 可 能 因“ 发 烧 ”而 无 法 安 全 运 转 。
算算与与确确定定．． 矿矿山山机机械械，，２２０００３０（３７（）７ ） ２２ 李李本本仁仁．． 反反击击式式破破碎碎机机的的发发展展． ．矿矿山山机机械械，２，０２０１０（０１１０（）１ ０ ） ３３ 潘潘建建平平．． 反反击击式式破破碎碎机机使使用用中易中出易现出的现问的题问和题改和进改． 进矿．山矿机山机
械械，，１１９９９９７７（７（７）□）□ （收（稿收日稿期日：期２：０ ０２５０－０１５０－－１１０４－） １ ４ ）
５５７７
Mining & Processing Equipment
共创更大的节能经济效益：将 φ １．５ ｍ×３ ｍ 普 通球磨机滑动主轴承改为滚动轴承，并实施加快转 速和增加充填率的改造。由表 １，处理量由 ３．８ ｔ／ ｈ 增加到 ８．８ ｔ／ ｈ，用电单耗由 ２２．１ ｋＷ·ｈ／ ｔ下降到 ５ ｋＷ·ｈ／ ｔ，节电 ７０％ 以上。
综上所述，节能球磨机较普通球磨机节电 １ ０ ％ 以上，随充填率增加和转速加快而节能效果更佳，且 启动灵活方便。但有些节能球磨机，配用电机偏小， 在实际充填率较少的工况下运转，存在“处理量少， 并不节能”的现象。今后，在增加充填率，加快转速 的节能改造中，同时进行滚动替代滑动主轴承的球磨 机节能改造，增产节能效果更佳。
２ 主要零部件结构参数
２．１ 转子直径与长度的确定
转子应有较大的转动惯量，以增强物料的破碎效
１ 反击式破碎机的工作原理
反击式破碎机利用高速冲击作用破碎物料，其工
作过程如图 ２ 所示。当物料由入料口进入板锤的作用
区时受到板锤的高速冲击而遭到第一次破碎；强大的
冲击力将物料抛射到反击板上再次被破碎；被反击板
析如图 ３ 所示。
M =
M
2 u
+
M
2 t
=
7 2352 + 2772 = 7 240
Ｎ·ｍ
σｃａ ＝ M／ W ＝ M／ ０．１ d13 ＝ ７ ２４０／ ０．１／ ０．１５３
＝ ２１５ ＭＰａ ＜ ［σ－１］ ＝ ２４５ ＭＰａ
式中 d１ —— 支承轴径，ｍｍ 可见，轴的强度满足设计要求。
V＝
ð 4
（
D12
－d ２） L
＋ ４V１ ＝ ９４ ９２４ ２００ ｍｍ３
式中
P１ ＝ρVｇ ＝ ７ ４５０ Ｎ P２ ＝ ９ ５５０ N／ nr
n —— 转子转速，n ＝ １ ２７４ ｒ／ ｍｉｎ
r —— 转子的外端半径，r ＝ ０．３ ｍ
N —— 电机功率，N＝３７ ｋＷ
D１ —— 转子圆柱部分直径，D１ ＝ ４００ ｍｍ d —— 转子内径，d ＝ ２２０ ｍｍ
弹回的物料又落到板锤的作用区而继续重复上述过
破
程。同时一部分物料在锤头和反击板间的往返途中也 相互撞击而破碎。
１． 下机体 ２． 板锤 ３． 转子 ４． 反击板 ５． 活节螺栓 ６． 上机体
图 １ 反击式破碎机结构示意图
磨
５５６６
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３ 主要工作参数的确定
３．１ 转子的转速
转子的转速是反击式破碎机重要的工作参数之 一，它对破碎机的生产能力、产品粒度和破碎比的大 小起着决定性作用。试验表明，随着转子转速的提 高，其生产能力和破碎比都显著增加，产品粒度朝着 细的方向变化。但是随着转子速度的增加，功率消耗 也增加，板锤磨损也加快，对机器的制造精度的要求 也随之提高。粗碎时，常取转子圆周线速度为 V 粗 ＝１５～４０ ｍ／ ｓ，细碎时取 V 细 ＝ ４０～８０ ｍ／ ｓ。考虑到 该破碎机的处理能力和产品粒度，取转子圆周线速度 为 V ＝ ４０ ｍ／ ｓ。因转子最大直径 D ＝ ６００ ｍｍ，所以
Mining & Processing Equipment
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ４ 期
果。多数转子用铸钢制成整体结构，重量较大，可产
生足够的冲击力，且坚固耐用，便于安装板锤。
转子直径一般与入料尺寸有关。由经验公式
a ＝ ０．５４D － ６０ （１）
参考文献 １ 徐 灏． 机械设计手册． 第 ２ 卷、第 ４ 卷． 北京：机械工业
出版社，２０００． ２ 唐新民． 提高磨机处理能力和能源利用率的研究． 矿山机
械，２００３（１） ３ 夏菊芬． 冬瓜山铜选厂初步设计碎磨流程的选择计算． 有色
金属选矿部分，２００１（２）□ （收稿日期：２００６－０１－２３）
４ 结束语
ρ —— 转子材料密度，ρ ＝ ７．８５ ｇ／ ｃｍ３
代入数据得
P ２＝９ ５５０ N ／ nr ＝９ ５５０ ×３７／ １ ２７４ ／ ０．３ ＝ ９２４ Ｎ P ３＝µ P１r １rω ２／ ２rg ＝µP １r１（ π n／ ３０）２／ ２g ＝ µP１r１n２／ １ ８００ 式中 µ —— 轴承摩擦阻力系数，取 ０．０３
度 h 加上转子与反击板之间的间隙 C，物料的厚度等
破 于物料破碎后的粒度 a １。因此，转子每转一周，每
一板锤所拨动的物料体积为
V ＝（h ＋ C）La１ ＝ （９０＋６０）×７００×４０
磨
＝ ４２０ ０００ ｍｍ３
若转子上共有 Z ＝ ４ 个板锤，则破碎机的生产率
为
P ＝ ６０KZVnγ （３）
式中 n —— 转子转速，ｒ／ ｍｉｎ
K —— 修正系数，一般取 ０．１
γ —— 物料的容积密度，ｔ／ ｍ３，一般取 １．２
将相关数据代入式 （３） 得
P ＝ １５４ ｔ／ ｈ
若排料粒度 a １ ＝ ２０ ｍｍ ，则 P ＝ ７７ ｔ／ ｈ
V １ —— 转子凸出部分其中一块的体积，V １ ＝ ８ ４００ ０００ ｍｍ３
转子转速为
n =
60 ×1000V ðD
=1
274
ｒ／பைடு நூலகம்ｍｉｎ
３．２ 生产率
反击式破碎机的生产率与转子的转速有关。物料
被板锤拨动通过转子与反击板之间的间隙时，物料带
的宽度等于转子的长度 L ，物料的高度等于板锤的高
图 ３ 转子轴受力分析
图中 O１、O２ 点为转子和转子轴热压配合端点， S １、S ２ 为轴承支撑点。转子体积
３ 磨机主轴承节能降耗
早在 １９６９ 年，铜陵有色金属公司凤凰山铜矿， 由瑞典进口的棒—砾磨系统设备，其 φ ２．９ ｍ ×３．９６ ｍ 棒磨机，进出料端主轴承分别采用 ２３９／ ８５０ 型和 ２３８／ １１８０ 型调心滚动轴承。φ ４５ ｍ×４．８ ｍ 砾磨机， 进出料端主轴承，都采用 ２３８／ １１８０ 型调心滚动轴 承，能做到长期安全经济运行，滚动轴承的使用寿命 １８ 年以上。２００３ 年铜陵有色铜都铜业冬瓜山铜矿由 美国进口的、４ ８５０ ｋＷ 电机拖动的 φ ２８ ｆｔ×１３ ｆｔ （１ ｆｔ ＝ ０．３０４ ８ ｍ） 半自磨机，采用摩擦阻力系数更小的 高静压油托轴承。
３００～７２０ ｍｍ，取 L ＝
７００ ｍｍ。
２．２ 转子轴的
强度计算
图２ 反击式破碎机工作原理
作用在转子轴上的力有转子质量 P１，转子外端的 圆周力 P２ 和板锤的不平衡力 P３，其合力为
P＝（P１＋P２＋P３）K （２） K 为冲击系数，这里取 K＝１．５，转子轴的受力分
r１ —— 轴承滚珠滚动面的半径，r１＝０．１１８ ｍ 代入数据可得
P ３＝０．０３ ×７ ４５０ ×０．１１８ ×１ ２７４ ２／ １ ８００ ＝２３ ７８１ Ｎ P ＝（ P１＋P ２＋P ３） K ＝４８ ２３３ Ｎ Mｕ ＝ ０．５Pl１ ＝ ７ ２３５ Ｎ·ｍ
M ｔ ＝ ９５５０ N ／ n ＝ ９ ５５０ ×３７／ １ ２７４ ＝ ２７７ Ｎ·ｍ 当量弯矩
式中 a —— 最大给料粒度，ｍｍ
D —— 转子直径，ｍｍ
将 a ＝ ３００ ｍｍ 代入式 （１） 得
D ＝ （a ＋ ６０）／ ０．５４ ≈ ６６７ ｍｍ
考虑到这是单转子
反击式破碎机，取 D ＝
６００ ｍｍ。根据转子长
度 L 与转子直径的关
系：L ／ D ＝ ０．５～１ ． ２ ，
则 L ＝ （０．５～１．２）D ＝
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ４ 期
论文编号：１００１－３９５４（２００６）０４－００５６－５７
反击式破碎机关键技术参数的确定
任小中 杨丙乾
河南科技大学机电工程系 河南洛阳 ４７１００３
反击式破碎机是一种破碎比大、破碎效率高的 破碎设备，广泛应用于建材、选矿、化工和 电力等工业部门，主要用来破碎中等硬度和脆性物 料。该破碎机主要由上、下机架、转子、板锤和反击 板等部分组成，如图 １ 所示。其中转子用键与主轴连 接，主轴两端用滚动轴承支承在下机架上，并用电机 带动高速旋转。转子上固定着由耐磨的高锰钢制作的 锤头，反击板一端通过悬挂轴铰接于机架上部，另一 端用活节螺栓吊挂在机架上。调节螺栓上的螺母位 置，可以改变反击板与转子间的间隙。反击板的这种 安装方式还能起到保护机器的作用。
（上接第 ５５ 页） 表 ２ 说明，滚动轴承的节能球磨机的 启动扭矩为普通球磨机的 ５０％ 左右。这与上述工业试 验相符。如节能球磨机配用启动扭矩小的 Ｙ 型电机， 在超负荷运转的情况下，启动也无问题。而配用启动 扭矩大的ＪＲ及同步电动机的普通球磨机，若要超负荷 运转，启动很困难。如在湘装钢球 １０ ｔ 装球率 h球 ＝ ４８％ 左右时，出现普通球磨机启动不起来的情形。
转子是反击式破碎机的关键零件，其结构参数和 工作参数的确定不仅影响到破碎机的结构尺寸，而且 也影响到破碎效果和工作效率等性能。因此在设计反 击式破碎机时，应综合考虑各种因素，正确选择转子 的结构尺寸和主要工作参数。
参参 考考 文文 献献 １１ 王王宝宝良良，，王王定定保保，，曹曹学学民民． ．再再论论立式立反式击反式击破式碎破机碎转机速转的速计的计