颚式破碎机齿板失效机制及控制策略

徐 挺 楼黎霞 陈万贵

（1.浙江矿山机械有限公司 浙江·义乌 322000；2.衢州学院 浙江·衢州 324000）

1 颚式破碎机齿板失效机制

从实际上来看，颚式破碎机齿板的磨损以高应力短程的凿削磨损为主，针对齿板残体的磨损面进行分析，可以发现，颚式破碎机齿板失效机制主要为以下几点：（1）受到物料数次挤压的影响，齿板的挤压突出部分或是亚表层已经出现微裂纹，且裂纹能够沿齿板薄弱处持续扩展，进而致使表层的材料不断脱落，并不断形成磨屑；（2）物料对齿板进行挤压，导致齿板表面材料出现局部翻起或是被压碎的情况，且翻起或是被压碎的部分能够随物料脱落，并共同被破碎成为磨屑；（3）物料相对齿板短程滑动，对齿板产生了切削作用，并形成磨屑[1]。

根据上文可以发现，导致颚式破碎机齿板失效的主要原因在于材料硬度及韧性，其中硬度能够大幅度影响物料的压坑大小以及深度，材料的硬度越高，物料被压入到齿板之中的深度就越浅，齿板表层能够产生的变形幅度也就更小，且物料短程滑动过程中，能够切削的材料也就更少，反之亦然；材料的韧性则能够对其抗断裂能力进行体现，材料的韧性越好，物料挤压过程中出现脆性断裂的可能性就越小，由此，齿板材料在发生变形疲劳和形成磨屑的过程，将大幅度延长[2]。

2 颚式破碎机齿板失效控制策略

2.1 齿板结构

在颚式破碎机之中，磨损主要由磨料磨损形成，特别是凿削磨损较为显著，且在矿石长时间强烈、反复的接触作用之下，齿板易出现疲劳磨损情况，同时，矿石表面的水分也能够导致齿板被腐蚀，也就导致齿板的磨损情况加剧。在颚式破碎机运转过程中，主要采用压应力和切应力作业，特别是挤压应力能够起到较大作用，同时由切应力作为辅助。并且根据图1可以了解到，在齿板的不同区域，针对矿石的作用方式和作用力各不相同，磨损机理也就各不相同，同时矿石含水量，破碎机啮角等各个方面对于齿板各区域能够产生的作用力各不相同，所以齿板磨损规律不同[3]。

图1：齿板示意图

在该齿板上，H区域为矿石用料的接触区域，该部位能够受到较大冲击，同时加工硬化的效果较好，且具有表面硬度高和耐磨性高的特点，减小啮角则能够促使H区域的矿石切向力增加，同时切削磨损程度增加。而破碎腔充填率发生变化，则基本不会对H区域磨损能力产生不利影响。所以，对于齿板来说，应针对其中的H区域应用硬化材料，保障其韧性较强，以避免大幅度的冲击导致其出现脆性断裂，同时还可在较短的时间内使其表面硬度得到提升，也就可以提升其抗切削的能力。

齿板的M区域以及ML区域为矿石的破碎区，颚式破碎机运行过程中，矿石即主要在以上区域被破碎，此过程中齿板能够受到较大的压应力以及切应力，从而出现表面塑性变形的情况，进而还能够出现凹坑、划痕以及材料流失等情况，且齿板能够在矿石的反复作用之下出现疲劳磨损情况，表面将有大块的片状脱落，使啮角增加，矿石发生打滑的可能性更大，所以M、ML两个区域对于矿石产生的挤压力相对较小，滑动剪切的作用更强，齿板受切削的作用也就加剧，使切削磨损愈加严重。同时，破碎腔填充率增加，ML区域的切向受力和法向受力程度均有所增加，但是幅度不大，但是与矿石的受力接触面积增加，同时齿板的磨损更加严重。所以，在M区域中主要为法向受力，同时还会受到矿石强烈冲击产生的挤压，所以对齿板材料进行选择时，既需要考虑其硬度，也需要考虑韧性。但是，ML区域中虽主要为法向受力，但是其中仍能够呈现出较为显著的切向受力，所以进行材料选择工作时，应注意主要提升其硬度，韧性则次之。基于此，H板应具有较好的加工硬化性能，M板应具有较高的硬度和韧性，ML板应首先保障高度，同时兼顾韧性，L板则主要考虑硬度。

2.2 颚式破碎机参数

颚式破碎机的啮角能够对齿板切向受力产生重要影响，使啮角增大，齿板H区域能够受到的矿石切向力减小，同时切削磨损程度低，且M与ML两个区域中的滑动摩擦作用力增加，能够提升齿板的受侵消作用，同时若啮角过大，还可能导致破碎腔下部矿石整体出现上拱情况，严重影响正常的排料工作，甚至可能引起破碎腔堵塞的情况，也就必然导致齿板磨损程度加剧。而如果缩小啮角，M与ml两个区域的切削磨损程度将会大幅度减弱，同时H区域的切削磨损程度增加。颚式破碎机在运行过程中主要采用M区域以及ML区域共同产生的挤压作用将矿石进行破碎处理，所以需要在能够保障矿石的破碎率以及整体生产效率的基础之上，应尽量缩减啮角，以促使破碎效果得到提升，同时也有利于对齿板起到保护作用。另外，还有利于避免出现矿石弹出破碎腔一类的不良情况，从而保障现场工作人员以及各项机械设备的安全。除以上之外，因为现场所应用的颚式破碎机需要采用对排矿口宽度进行调节的方式调节啮角，所以为了尽量缩减啮角，应在保障排料力度的情况下，尽量将排料口的宽度扩大[4]。

在颚式破碎机的充填率增加时，齿板ML区域以及L区域的切向受力以及反向受力均呈现出了增加趋势，但是增加幅度较小，而齿板和矿石之间接触的面积则得到了较为显著的增加，同时齿板磨损幅度更大。因为齿板磨损主要呈现出的是凿削磨损，其次为疲劳磨损，再次为腐蚀磨损，所以石板能够受到的切向力以及法向力均为导致其中出现磨损情况的重要原因。并且，破碎机具有越大的充填率，石板以及矿石滑动作用也就越显著，同时矿石的过粉碎现象更加明显，也就必然导致齿板发生更加强烈的磨损，进而还能够导致破碎效果受到影响，使石板整体处于无效磨损的状态。

另外，需要注意的是，也不可将颚式破碎机的充填率控制到过小的状态，以避免矿石针对颚式破碎机造成严重震动，并导致其整体运转的安全性受到影响。所以，应用颚式破碎机应将其充填率控制在能够保障矿石对设备产生的冲击振动尽量小的状态下。

2.3 生产工艺

齿板的材质以钢为主，水与钢进行接触，能够加剧在空气中的氧化情况，并导致齿板被腐蚀，进而引起材料翻起情况。在齿板表面脱落以后，新的金属将进一步在空气中暴露，并与水进一步发生反应，也就能够导致齿板磨损的进度加快。基于此，为了尽可能避免水分导致齿板出现磨损情况，则应促使矿石中的含水率尽量降低，以现场实际的除尘情况为基础，不仅需要针对爆破点和冲击锤二次破碎点将直接喷水作业取消，转而应用水雾的形式抑尘，以能够尽量降低用水量，同时还应在作业区域之中，尽量降低入料矿石的含水量，并主要采用干法进行爆破，以避免水分对齿板造成严重的影响[5]。

3 结语

根据上文可以了解到，颚式破碎机在当代的应用频率越来越高，且占据重要位置，所以必须针对其中的齿板失效情况予以充分重视，并根据齿板失效的主要原因提出合理的控制策略。例如对石板结构进行调整、对颚式破碎机参数进行调整以及对生产工艺进行改进等，首先需要将M板、H板、L板以及ML板共同构成组合式的齿板，且需根据不同部分的受力特征和相应的磨损规律，对材质进行合理选择。另外，为了对啮角进行有效调整，还需首先对排矿口宽度进行合理调整，以促使啮角可在合理范围内缩小，同时还需促使矿石对于颚式破碎机所产生的冲击震动尽量缩小，并注意保障正常生产。最后，在作业点还应将直接喷水的形式取消，而主要采用水雾抑尘的方式，以缩减用水量。