摘要：曲柄搖桿機構在工業、農業的各種機械中隨處可見。顎式破碎機則是運用曲柄搖桿機構的機種之一。顎式破碎機的誕生已有140多年的歷史，問世以來一直運用一套曲柄搖桿機構。因此，現有技術復擺顎式破碎機存在動顎下部呈“減力”狀態和整機“半程作功”的先天性弊端。其力學結構決定了顎式破碎機屬典型的“粗破”設備。
本發明從曲柄搖桿機構與顎式破碎機的相互關系入手，通過增設一套獨立的曲柄搖桿機構，運用“小角增力”和“層壓破碎”原理，將動顎下部的“減力”狀態變為“增力”效應，改變了力學結構，大大提高了破碎比。既大幅度提高了產量，又使“粗破”設備干出了“細活”。
關鍵詞：單曲柄搖桿機構、減力狀態、雙曲柄搖桿機構、增力效應、層壓破碎、“粗破”干“細活”。
顎式砂粉破碎機
簡介
顎式砂粉破碎機是本公司研發的新一代礦機專利產品之一，本產品開創了“粗破機型破碎細料”的先河，已攻克9項相關技術難題，并先后申報國家和國際專利34項（已授權23項）。代表性專利：ZL:201210274244.X
現有技術復擺顎式破碎機，只運用一套曲柄搖桿機構，結構簡單，制造容易，成本較低。但是，它有一個先天性的弊端：破碎機運轉時，動顎下部呈“減力”狀態，耗功；其功能僅以排放物料為主，使破碎沖程與排放行程形成矛盾。其破碎腔結構和“單顆粒破碎”機理也無法滿足破細料的要求。因此，顎式破碎機成為典型的“粗破”設備，破細料很難。
本“顎式砂粉破碎機”的創新設計在于讓“粗破”機型實現“細碎”功能。
腔型創新+機型創新+機理更新=顎式沙粉破碎機。
它通過對破碎腔型的“階梯式結構”設計和增設一套曲柄搖桿機構，運用“小角增力”的原理，將動顎下部的“減力”狀態變為“增力”效應，大大提高了破碎比，實現了“層壓破碎”機理，使顎式破碎機直接將大塊物料一次性破碎成“砂”甚至“粉”，提高了破碎效率。
傳統的錘式、輥式、沖擊式和圓錐式等具有制砂功能的破碎機，有一個共同特點，就是都只能進30--50mm以下的原料，須在制砂機前面設置顎式破碎機作粗破工藝流程；本新型產品使“原需3～4級破碎”的流程由“單機一次性破碎”完成，讓“粗破”干出了“細活”。極大地簡化了采礦生產線流程，減少了功耗，提高了生產效率。
“顎式砂粉破碎機”的成功研發，是破碎機技術領域的重大技術革命！
一、顎式破碎機的現狀分析
顎式破碎機，俗稱顎破，是由活動顎板和固定顎板組成破碎副，模擬動物的兩顎運動完成破碎作業的破碎機。它廣泛應用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化工等行業中各種礦石與大塊物料的粗級和中等粒度破碎。
顎式破碎機的問世，訖今已有140多年的歷史。早先應用的是“懸掛搖擺機構”顎式破碎機，其運動軌跡非常簡單，故稱“簡擺式”顎式破碎機。該機型結構不甚合理，整機笨重，破碎效率低下，經濟性差。
現在廣泛使用的是“復擺式”顎式破碎機。該機型結構簡單，重量輕，運動軌跡比較復雜。破碎時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“簡擺式”顎式破碎機優越得多。所以，“復擺式” 顎式破碎機投入使用后，很快就淘汰了原先使用的“簡擺式” 顎式破碎機。
現有技術“復擺式”顎式破碎機（如圖1所示），從力學角度看，都有一個共同的典型結構，即均運用了一套曲柄搖桿機構（單曲柄搖桿機構，其偏心驅動軸是曲柄，動顎是連桿，肘板是搖桿），其原理是將曲柄的360度旋轉運動通過連桿和搖桿轉變為左右搖擺運動。動顎一側與機架一側組成一個U型破碎腔，動顎上部直接靠偏心驅動軸獲得水平方向的破碎沖程，動顎下部靠動顎作圓周運動帶動肘板搖擺獲得水平方向的破碎沖程及排放物料行程，從而獲得破碎功能。這種機型的優點是結構簡單、制造容易、成本較低，由此成為應用最為廣泛的一種破碎機。
但是，現有技術“復擺式”顎式破碎機并非完美，它有一個先天性的弊端：破碎機運轉時，動顎下部呈“減力”狀態，以排放物料為主要目的。因此，由動顎往上拉力帶動肘板搖擺產生水平方向的破碎沖程與排放行程形成了矛盾，即要求破碎能力大時，排放物料能力接近于零；而要求排放物料能力大時，破碎力劇減。
現實中，人們為了追求破碎機有較高的產量，都將排放口調至最大，這雖然有利于提高產量，但此時的水平破碎力處于最大“減力”狀態，排放出的只能是相當于排放口尺寸的粗大物料，無法滿足破碎超細料應具更大破碎力的力學結構需求。此外，現有技術顎式破碎機破碎腔結構不能隨物料細度變化而改變；“單顆粒破碎”的破碎機理是制約均勻細碎的重要因素。
正因為如此，顎式破碎機成為典型的“粗破”設備。所謂粗，一是顎破本身結構“粗”而簡，易造、易用、易修；二是顎破產品出料“粗”而大，破細料很難。
總之，現有技術復擺顎式破碎機，動顎下部運動是物料排放的行程，而不是物料破碎的沖程，雖附帶有一點破碎功能，但由于“減力”作用的存在，損耗很大，這是其結構的力學原理所決定的。
顎式破碎機自誕生至今，盡管作了許許多多的改進和創新，也公布了許多發明和實用新型專利，但均未涉及到上述弊端。如專利ZL02130566.8，僅僅解決了零件磨損度和調整方便的問題，動顎下部的“減力”狀態并未得到解決。又如專利ZL200810043629，是用肘輥代替了肘板，雖然改變了結構形式和受力條件，但破碎力和排放能力的矛盾依然存在。
二、顎式砂粉破碎機的創新設計
雙曲柄搖桿機構顎式破碎機的設計，目的在于克服現有技術復擺顎式破碎機動顎下部存在“減力”狀態、致破碎沖程與排放行程相矛盾、只能破粗料的弊端，提供一種變“減力”為“增力”、具有大破碎比、能使“粗破”干“細活”的“顎式砂粉破碎機”。
?。ㄒ唬? 設計原理：
現有技術復擺顎式破碎機，只用一套曲柄搖桿機構，致動顎下部呈“減力”狀態、破碎沖程與排放行程形成矛盾，且破碎腔結構和破碎機理無法滿足破細料的要求。本設計從曲柄搖桿機構入手，通過增設一套曲柄搖桿機構，運用“小角增力”的原理和“層壓破碎”機理，將動顎下部的“減力”狀態變為“增力”效應，大大提高了破碎比，既大幅度提高了產量，又使“粗破”設備干出了“細活”。
?。ǘ┰O計方案：
2.如圖3所示，將破碎腔設計成“角度階梯結構”式，即組成每級角度階梯結構式；將破碎腔顎板的齒形也設計成“角度階梯結構”式，也組成每級角度階梯結構式；
3.如圖4所示，位于下端最后一級破碎腔的兩顎板工作面呈狹長型結構；
4.通過上述設計，實現“層壓破碎”機理。
?。ㄈ? 結構特征：
更多資料請點擊：論曲柄搖桿機構與顎式破碎機.doc
節選自《中國砂石協會2012年年會“砂石行業創新與發展論壇”論文集》
