颚式破碎机控制系统设计及双气动过载保护装置特点

　　颚式破碎机广泛应用于选矿、建筑材料和化学工业等部门中。大型颚式破碎机运行中存在两个问题一是过载保护。由于颚式破碎机多用于粗碎场合，因此，颚式破碎机工作负荷波动性较大。正常工作时尖峰负荷往往是平均负荷的3～4倍，若破碎腔中落入非破碎物，如挖掘机的斗齿、钻机的钻头及其它非破碎物使设备被突然卡住时，运转系统的动能要在 0.2秒或更短的时间降为零。这严重受阻瞬间的动能所产生的驱动功率可达几十至几千瓦，比正常运转时电动机的驱动功率大得多。所以，对颚式破碎机尤其是大型颚式破碎机除在电气系统中设计保护控制环节外，机械系统也耍设计反应灵敏、工作可靠的保护装置，以迅速释放设备受阻功能。二是分段软起动。大型颚式破碎机属于典型大惯量设备。其特点主要是起动难，起动电流大。由于惯性阻力，电机起动功率远大于正常运转功率，起动电流是正常运转电流的7～8倍，对电网造成很大冲击。为了改善这类设备电机的起动特性，降低装机容量和节约能耗，通常要对这种设备进行软起动。
　　为解决上述两个问题，在破碎机上要安装反应灵敏、工作可靠的过载保护装置以及为降低起动功率的分段软起动装置。目前国内外所采用的过载保护装置有断肘板、飞轮转矩保险装置、液压保险装置、前壁弹簧、偏心凸轮和弹簧组成的肘板轴承等，其中前三种应用最多。本文根据颚式破碎机的结构，设计了一种以气胎离合器为核心，既可实现过载保护又能分段软起动的新型装置。

　　1 颚式破碎机的工作原理
　　如图1所示，物料的破碎是在两块颚板之间进行的。可动颚板绕悬挂心轴对固定颚板作周期性摆动。当动颚靠近固定颚板时，则位于两颚板问的矿石受压碎、劈裂和弯曲作用而破碎。当动颚离开固定颚板时，已破碎的矿石在重力作用下，经排矿口排出。目前，颚式破碎机应用最广泛的只有两种型式：动颚作简单摆动的曲柄双摇杆机构颚式破碎机图和动颚作复杂摆动的曲柄摇杆机构颚式破碎机。图1所示为复摆颚式破碎机。

　　2 基本结构与原理
    破碎机软起动及过载保护装置的基本结构如图2所示。皮带轮9通过滑动轴承l2空套在偏心轴14上，而光轮17通过平键套在偏心轴上。气胎离合器罩壳3由螺钉固定在皮带轮的右端面上，压缩空气通过回转供气接头1输入气胎离合器。

　　图3所示为气胎离合器结构。气胎4通过若干螺钉20固定在罩壳3上，闸瓦6也用螺钉19固定在气胎内圈，在闸瓦固定有摩擦材料18，扭矩棒7和复位弹簧5穿过闸瓦安装在气胎离合器罩壳两侧板上。

　　通过气胎离合器使破碎机实现三段起动。当破碎机开始起动时，气胎4内不充气，在闸瓦复位弹簧5的作用下，闸瓦脱离光轮17，电动机仅驱动皮带轮9在偏心轴14上空转，破碎机第一阶段起动完成。当电动机完成空载起动后，通过气压控制系统向离合器气胎内充气， 气胎压迫闸瓦抱紧光轮。此时，摩擦负载力矩由扭矩棒7传递。在摩擦力矩作用下，光轮和皮带轮一起转动，并带动偏心轴转动，从而使破碎机完成第二阶段的起动。此后，再通过气控系统，向飞轮端离合器16气胎内充气，使偏心轴和飞轮15同步转动，破碎机完成第三阶段起动，并进入正常工作状态。
　　调节离合器气胎内压缩空气的压力，可以限制离合器所能传递的扭矩。破碎机正常工作过程中，突然因破碎腔落入非破碎物而过载时，负载增大，当超过离合器的限定值时，离合器闸瓦与光轮间就会滑转，限制进一步过载。与此同时，控制系统中的过流继电器动作，并通过气控系统使气胎迅速放气，离合器脱开，并自动切断电动机控制回路，使破碎机停止， 实现了过载保护的目的。
　　为了延长闸瓦的使用寿命，采用了风冷散热。破碎机起动和工作中，由散热通风管不断通过离合器罩壳3上的通风孔8向离合器内吹风，带走摩擦产生的热量。散热风由系统中专用鼓风机提供。
　　3压气控制系统

　　该装置的气控系统如图4所示。图中安全阀5调定压力P一般小于0.8MPa，减压阀调定压力P；(通常大于0.65MPa)一般小于P。节流阀的作用在于控制压缩空气进入气胎离合器的速度。通过控制充气速度，可以控制破碎机起动加速度。充气时间越长，闸瓦与光轮相对打滑时间就越长，相互磨损所产生的热量就越多，从而对离合器造成损害。压力继电器1 7的作用是保证破碎机电动机起动时，皮带离合器气胎l6和光轮离合器气胎18内没有压缩空气，即保证电动机空载起动。该继电器与电动机控制电路连锁：当气胎8内压力低于0.02   MPa时，电路接通，可以起动电动机；高于0.04MPa时，电路断开，电动机无法起动。继电器6与电磁铁1DT、2DT控制电路相连：当回路中压气压力高于0.65MPa时，电路接通， 1DT、2DT通电，电磁阀11接通，电磁阀13处于上位，使皮带轮离合器充气结合；当皮带轮离合器气胎内压力达到调定压力Pi时，压力继电器12发讯，使2DT断电，3DT通电，电磁阀13换至下位，使飞轮离合器开始充气结合。当飞轮离合器气胎内压力达到0.65MPa时，压力继电器15发讯，使3DT断电，电磁阀13回到中位。系统工作中，由于泄漏，使皮带轮或飞轮离合器气胎压力降低时，压力继电器12或15发讯，电磁铁2DT或3DT通电， 电磁阀13将换至上位或下位，使相应气胎内获得压缩空气补充。当破碎机过载时，控制电路中过流继电器使电磁铁4DT和5DT都通电，电磁阀19和22接通，皮带轮和飞轮离合器气胎迅速通过快速放气阀21和22排气，使破碎机停机。
　　4 主要参数计算
　　5 结语
　　本文设计的双气动大型颚式破碎机的过载保护及分段软起动装置具有以下特点：(1)能够自动补偿闸瓦摩擦片的磨损，保证离合器传递恒定扭矩；(2)传递扭矩大；(3)气胎离合器结合平稳柔顺，分离迅速，并能缓冲吸振；(4)压缩空气对环境无污染，安全性能好；(5)气胎离合器结构简单，安装维护方便；(6)控制系统精度要求低，容易实现自动控制。