鑄造用20t鑄型振動(dòng)破碎機(jī)的研發(fā)和設(shè)計(jì)

吳 劍，嚴(yán)加孟，楊太平

（1.江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)室，江蘇 江陰 214400；2.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，江蘇 南京 210003）

1 振動(dòng)破碎機(jī)設(shè)計(jì)理念

在自硬砂工藝的鑄造生產(chǎn)中，利用振動(dòng)機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)舊砂的再生回用處理已日益普遍。隨著振動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)改良和制造水平的不斷發(fā)展，產(chǎn)品使用壽命的不斷提高，得到鑄造行業(yè)的越來(lái)越廣泛應(yīng)用。

在鑄造生產(chǎn)砂處理系統(tǒng)中，如果對(duì)落砂后的舊砂進(jìn)行充分的破碎、篩分而實(shí)現(xiàn)再生回用，則對(duì)降低成本、減少環(huán)境污染非常有利，是車(chē)間設(shè)計(jì)和技術(shù)改造的一個(gè)合理方案，對(duì)提高鑄造生產(chǎn)效益起著關(guān)鍵性作用。

本文對(duì)鑄造生產(chǎn)應(yīng)用的振動(dòng)機(jī)械——20t振動(dòng)破碎機(jī)進(jìn)行技術(shù)論述和探討。其目的是充分利用振動(dòng)機(jī)理和特性，發(fā)揮振動(dòng)機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，向環(huán)保型產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，為鑄造生產(chǎn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)和諧、環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)境理念。

20t振動(dòng)破碎機(jī)，可適用于鑄造生產(chǎn)上20t鑄型載重和滿足20t/h生產(chǎn)能力的舊砂破碎再生回用。研究、設(shè)計(jì)20t振動(dòng)破碎機(jī)以利于大型鑄件的生產(chǎn)、大生產(chǎn)能力的發(fā)展。

對(duì)于振動(dòng)破碎機(jī)的研究設(shè)計(jì)，主要對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了深入地理論驗(yàn)算和校核，如有效載荷的控制范圍、減振彈簧總剛度、最大激振力和振動(dòng)方向角等，以獲得最優(yōu)化、最合理的結(jié)果。

對(duì)于振動(dòng)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)改良，主要對(duì)振動(dòng)載體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。合理選用參數(shù)，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)制造和使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行分析研究，改進(jìn)制造工藝等，使設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步完善。

隨著熱處理工藝措施的改進(jìn)，對(duì)振動(dòng)載體焊接件加強(qiáng)了熱處理退火措施，使鋼結(jié)構(gòu)焊接形式的振動(dòng)載體在使用壽命上相應(yīng)得到提高。

振動(dòng)破碎機(jī)是以破碎功能為主（生產(chǎn)能力：t/h），落砂功能為輔（載重能力：t）的一種新型的、環(huán)保的、使用性能相對(duì)穩(wěn)定的多功能振動(dòng)破碎機(jī)。其性能和壽命均優(yōu)于其他類(lèi)型的破碎設(shè)備。在自硬砂鑄造工藝中，振動(dòng)破碎機(jī)是必不可少的專(zhuān)用設(shè)備。振動(dòng)破碎機(jī)的優(yōu)劣對(duì)舊砂的再生回用、破碎性能的優(yōu)劣、生產(chǎn)能力的匹配，起著關(guān)鍵作用。

振動(dòng)破碎機(jī)與其他同類(lèi)破碎機(jī)相比，性能上具有功率消耗低、激振力相對(duì)集中、振動(dòng)方向相對(duì)穩(wěn)定、隔振效果好、噪音低，對(duì)土建基礎(chǔ)沖擊小的特點(diǎn)。采用振動(dòng)電機(jī)激振的振動(dòng)破碎機(jī)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造難度。其結(jié)構(gòu)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)具有體積小、功能多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于檢修和維護(hù)保養(yǎng)的特點(diǎn)。

2 技術(shù)特性與工作原理

振動(dòng)破碎機(jī)主要由振動(dòng)載體（包括落砂柵格框、破碎搓磨框、篩孔板和篩網(wǎng)板）、振動(dòng)電機(jī)、機(jī)座、減振彈簧和排渣管、檢修門(mén)、調(diào)量閘門(mén)等組成，如圖1所示。

圖1 振動(dòng)破碎機(jī)

二臺(tái)同極的振動(dòng)電機(jī)分別安裝在振動(dòng)載體的底部，并同水平夾角形成50°激振方向角，其電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橄嘞蛐D(zhuǎn)，使振動(dòng)落砂、破碎、篩分都以一定的振動(dòng)加速度作線性慣性振動(dòng)，并達(dá)到各自的功能效果。

振動(dòng)落砂工作時(shí)，振動(dòng)載體通過(guò)激振角的作用將激振沖擊力傳遞到鑄型、鑄型砂箱上，在柵格框內(nèi)實(shí)現(xiàn)破碎落砂。透過(guò)柵格孔下落的舊砂塊與鐵雜物在破碎框內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)搓磨、自磨破碎，小于6mm的舊砂通過(guò)破碎框上的篩孔板進(jìn)入再生區(qū)。在振動(dòng)力的作用下，使舊砂再次獲得搓磨再生，經(jīng)過(guò)篩分區(qū)將小于3mm的再生舊砂過(guò)篩排出，其他鐵雜物則從排渣管內(nèi)排出機(jī)體。搓磨再生的好壞同砂層厚度有一定關(guān)系。出砂端有一個(gè)調(diào)量閘門(mén)，用來(lái)調(diào)整砂層厚度。出砂量調(diào)小，可增加舊砂的內(nèi)搓磨時(shí)間，提高再生效果。如果出砂量大，排砂快搓磨時(shí)間短，生產(chǎn)能力較大，但對(duì)再生效果有影響。所以出砂量的大小，可以根據(jù)生產(chǎn)能力及工藝要求來(lái)確定。振動(dòng)破碎機(jī)篩分工作圖如圖2。

圖2 振動(dòng)破碎機(jī)篩分工作圖

3 相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

研究和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)鑄造生產(chǎn)要求的產(chǎn)品，合理選用設(shè)計(jì)參數(shù)是關(guān)鍵。也是研發(fā)多功能振動(dòng)破碎機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵。

我們結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)資料和國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，按振動(dòng)機(jī)械理論及鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)、工作環(huán)境等。選擇了振動(dòng)破碎機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，如最大有效載荷、彈簧總剛度、最大激振力、搓磨強(qiáng)度和振動(dòng)方向角等，對(duì)個(gè)別振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了修正和相應(yīng)的技術(shù)研究，并探討向大載荷能力的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。以滿足日趨發(fā)展的大型鑄造生產(chǎn)線要求。

振動(dòng)破碎機(jī)的振動(dòng)搓磨機(jī)理分析，可見(jiàn)2010第3期《鑄造設(shè)備與工藝》雜志第9頁(yè)，《舊砂再生中激振力對(duì)舊砂搓磨力度的理論分析》一文。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)鑄造生產(chǎn)應(yīng)用的考驗(yàn)，這種20t振動(dòng)破碎機(jī)的生產(chǎn)能力、破碎效果和使用狀態(tài)基本能滿足鑄造舊砂再生回用要求。

研究和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)鑄造實(shí)用振動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品（包括雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)、振動(dòng)緊實(shí)臺(tái)），是適應(yīng)和滿足現(xiàn)階段大規(guī)模的鑄造生產(chǎn)發(fā)展和中、大型鑄件的工藝要求。也是適應(yīng)“十二五”鑄造裝備發(fā)展規(guī)劃要求。所以振動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展，具有良好的市場(chǎng)前景。

［1］吳劍.鑄造振動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］孫耀天，吳劍.舊砂再生中激振力對(duì)舊砂搓磨力度的理論分析［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2010（3）：9-11.