颚式破碎机双气动过载保护装置及控制系统的设

摘　要：颚式破碎机具有适应性强、结构简单等优势，是目前应用规模最大的破碎设备之一。但是颚式破碎机的工作负荷具有非常大的波动性，特别是工作峰值负荷通常是正常工作状态的3倍至4倍左右，因此，颚式破碎机的电气保护装置设计必须要可靠、稳定且反应灵敏。本文根据颚式破碎机的工作负荷特设计一款双气动过载保护装置及其控制系统，实践显示该保护装置具有良好的实际运行效果。

关键词：颚式破碎机；双气动过载保护装置；控制系统；系统设计

1. 前言
　　颚式破碎机在诸多领域（例如建材行业、化工行业、冶金行业、桥梁工程、筑路工程以及矿山工程等）当中获得了广泛应用，目前已经成为这些领域当中不可或缺的破碎设备。影响颚式破碎机的因素较多，但是过载问题的影响最为常见、程度最深。例如，待破碎物料强度超过300 MPa，如果颚式破碎机没有采取适当的保护措施，则设备的正常运行便无法获得保障。同时，颚式破碎机的工作负荷具有非常大的波动性，例如，其工作峰值负荷通常是正常工作状态的3倍至4倍左右。另外，在操作实践当中，经常会碰到这样的问题，即非破碎物进入到到破碎腔当中，钻头、斗齿等会被突然卡住，导致颚式破碎机瞬间严重过载，此时若是没有安全可靠的过载保护装置，破碎机的各种主要部件出现破损便不可避免。当前，颚式破碎机常用的过载保护装置主要包括以下几种：液压保险装置、飞轮转矩保险装置、断肘板保护装置、肘板轴承、液压气动保险装置等等。本文所设计的颚式破碎机双气动过载保护装置以气胎离合器作为核心，不仅可以实现分阶段软启动，更能够发挥过载保护功能。
2. 颚式破碎机的常用过载保护装置分析
      2.1 肘板折断式过载保护装置
　　该过载保护装置主要是在肘板的上面设定一个强度低、容易诊断的点，一旦颚式破碎机发生了过载问题，该“点”便会由于应力急剧上升至其承受极限值而“被迫”折断，破碎机的动力传递因为肘板的断裂而自动切断，进而避免破碎机的关键部件出现损伤。但是肘板一般均为铸铁材质，无法精确地计算和控制它的机械波能动性，更无法对其折断点进行准确地定量控制，所以有时会发生过载而无法保护的问题。并且一旦肘板破裂，则需要停机进行必要的清理和换装，作业流程会因此而中断。
      2.2 飞轮限矩保护装置
　　该保护装置主要由液压摩擦离合器、弹簧摩擦离合器、安全销等装置构成，目前在简摆式颚式破碎机上面获得了较多的应用。摩擦离合器的主要功能是确保力矩始终保持在正常的范围内。一旦破碎机过载，便会达到临界转矩，飞轮便会在轴上进行自由地滑动，避免力矩传递超过允许值。但是，温度等外界条件会限制该保护装置的工作可靠性，并且一旦过载，后续的清障、维修等工作比较繁琐。
3. 双气动过载保护装置及控制系统
      3.1 基本原理与结构
　　本文所设计的颚式破碎机双气动过载保护装置以气胎离合器作为核心，不仅可以实现分阶段软启动，更能够发挥过载保护功能。具体见上图。其基本原理是，皮带轮借助于滑动轴承套于偏心轴上面，同时，光轮借助于平键套于偏心轴上面；利用螺丝将气胎离合器罩壳固于皮带轮右端面，气胎离合器的压缩空气的接入由回转供气接头完成。
　　借助于气胎离合器，颚式破碎机能够方便地实现三段式的软启动。当破碎机开始起动时，气胎内不充气，在闸瓦复位弹簧的作用下，闸瓦脱离光轮，电动机仅驱动皮带轮在偏心轴上空转，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，向飞轮端离合器气胎内充气，使偏心轴和飞轮同步转动，破碎机完成第三阶段起动，并进入正常工作状态。
　　气胎离合器力矩传递的大小可以通过调节离合器气胎内部压缩空气的压力值来实现。在正常的工作过程中，一旦破碎机因为各种原因出现了过载问题，相应地，气胎离合器的工作负载必然会提高，一旦负载超过允许值，光轮与离合器的闸瓦之间便会产生滑转现象，能够过载的进一步深化发挥一定的限制作用。同时，颚式破碎机控制系统当中的继电器进行过流保护动作，气胎接收到气控系统的放气指令之后便会立刻放气，而后离合器脱开，电动机的控制回路自动断开，最终破碎机工作停止，达到了过载保护的预期目标。另外，添加了风冷散热系统来延长离合器闸瓦的使用寿命。颚式破碎机的摩擦热量会通过散热通风管带走，散热风力主要来源于鼓风机。
      3.2 压气控制系统分析
　　压气控制系统的安全阀压力和减压阀压力均需进行合理设置，一般前者小于0.8 MPa，后者大于0.65 MPa，且前者大于后者。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。压力继电器的作用是保证破碎机电动机起动时，皮带离合器气胎和光轮离合器气胎内没有压缩空气，即保证电动机空载起动。
4. 结束语
　　本文所研究的颚式破碎机双气动过载保护装置以气胎离合器作为核心，经过实践检验具有以下优点：首先，实现闸瓦摩擦片磨损补偿的自动化，离合器扭矩传递可以保持恒定；其次，气胎离合器可以有效缓冲吸振，并且分离迅速；最后，该保护装置结构简单，有利于后续维护的开展。

参考文献：
[1]石延平，臧勇. 颚式破碎机双气动过载保护装置及其控制系统设计[J]. 液压与气动，2011，（10）：142-143.
[2]宋建蓉，吴军. 颚式破碎机运动特性研究[J]. 机械制造与自动化，2009，（03）：25-26.
[3]赵亮培. 颚式破碎机的液压过载保护研究[J]. 液压与气动，2008，（01）：69-71.