0、引言
小型復(fù)擺
顎式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用在礦山、冶金、水泥、建筑材料、交通等行業(yè)，市場(chǎng)需求量大，制造企業(yè)多，產(chǎn)品的成本和質(zhì)量是破碎機(jī)企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的兩個(gè)關(guān)鍵因素。
我們通過(guò)對(duì)原有的PEF-250復(fù)擺顎式破碎機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)．在設(shè)計(jì)中對(duì)顎式破碎機(jī)的幾個(gè)關(guān)鍵零件進(jìn)行了價(jià)值分析(VA)，使每臺(tái)顎式破碎機(jī)的重量減少了820公斤．生產(chǎn)成本節(jié)約4000元左右，而顎式破碎機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于原機(jī)。其每次處理物料量增加了33%．單位銅耗減少28%．單位電耗下降40%．為本企業(yè)破碎機(jī)產(chǎn)品在市場(chǎng)中取勝創(chuàng)造了良好的條件，也為社會(huì)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1、選擇對(duì)象，明確目標(biāo)
PEF-250顎式破碎機(jī)中鑄鋼、鑄鐵件占總機(jī)重量的90%左右，其成本構(gòu)成大致與各零件的重量成正比。將各零件按重量由大到小進(jìn)行排列，就可基本確定零件成本分析的主次排列關(guān)系。
考慮到機(jī)架、動(dòng)顎、肘板調(diào)整座及肘板對(duì)破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)影響極大，其結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇直接影響到破碎機(jī)的技術(shù)性能即破碎機(jī)的功能，因此，確定機(jī)架、動(dòng)顎、齒板、飛輪、肘板調(diào)整座和肘板為VA的重點(diǎn)對(duì)象。此外破碎機(jī)的電機(jī)選取直接影響破碎機(jī)的能耗．電機(jī)功率也作為VA的一個(gè)對(duì)象。開(kāi)展VA活動(dòng)的最終目的是在破碎機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)者有所提高的前提下．最大限度地減輕破碎機(jī)的重量。降低制造成本，從而獲得功能提高，成本下降，達(dá)到使破碎機(jī)價(jià)值提高的效果。
2、情報(bào)資料收集
2.1科研資料的收集
收集并綜合國(guó)內(nèi)外各種顎式破碎機(jī)的專業(yè)科技資料表明，小型常規(guī)顎式破碎機(jī)的發(fā)展有以下幾種趨勢(shì)：
(1)降低動(dòng)顎懸掛點(diǎn)高度；
(2)采用高深破碎腔及曲線型破碎腔斷面；
(3)采用小的破碎腔齒角；
(4)適當(dāng)提高破碎偏心軸轉(zhuǎn)速；
(5)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)特性：
(6)排料口的調(diào)整，由用楔鐵調(diào)整改為用加墊板式的調(diào)整。
根據(jù)所收集的科研資料與企業(yè)原有PEF-250破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的比較可見(jiàn)，原先的破碎機(jī)具有較大的改進(jìn)潛力。
2.2用戶訪問(wèn)和市場(chǎng)調(diào)查
通過(guò)對(duì)幾個(gè)省市水泥、建材、礦山等行業(yè)的用戶使用的眾多廠家制造的破碎機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行使用情況調(diào)查．我們對(duì)破碎機(jī)的處理量、易損件壽命、主要零件的強(qiáng)度要求及電耗等情況進(jìn)行了具體的分析比較，對(duì)某些產(chǎn)品的獨(dú)創(chuàng)優(yōu)點(diǎn)和許多產(chǎn)品的通病，給予了特別的關(guān)注，為設(shè)計(jì)工作積累了第一手的素材。
對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查表明，小型顎式破碎機(jī)的市場(chǎng)動(dòng)需求量仍然很大。用戶對(duì)該類機(jī)的普遍要求，一是處理量大，二是價(jià)格便宜．這和我們改進(jìn)設(shè)計(jì)的既定目的是一致的。因此，運(yùn)用VA的方法對(duì)改進(jìn)破碎機(jī)是大有可為的。
2.3確定價(jià)值分析的數(shù)值目標(biāo)
(1)成本目標(biāo)：根據(jù)從多種途徑收集到的情報(bào)，以同類型破碎機(jī)的較輕機(jī)重(考慮到破碎機(jī)的通用性要求廣．能破碎各種石料)2.9噸作為所設(shè)計(jì)破碎機(jī)的目標(biāo)機(jī)重，使機(jī)重減小820公斤，并使設(shè)備的機(jī)加工費(fèi)用基本保持不變或略有降低，從而使每臺(tái)生產(chǎn)成本節(jié)約4000元左右。
(2)性能參數(shù)目標(biāo)（使用目標(biāo)）：
①、處理能力提高30%；
②、破碎單位石料的電耗降低40%；
③、破碎單位石料的金屬損耗減小25%;
④、使用、操作較老式機(jī)更方便、可靠。
3、功能分析及方案創(chuàng)造
3.1功能定義
對(duì)確定為破碎機(jī)應(yīng)用VA的重點(diǎn)對(duì)象：機(jī)架、動(dòng)顎、齒板、飛輪、肘板調(diào)整座、肘板及電機(jī)進(jìn)行功能定義，如表2。
3.2功能分析
由于破碎機(jī)各零件的成本大致與零件的重量成正比．對(duì)零件成本的分析可轉(zhuǎn)為對(duì)零件重量的分析。將破碎機(jī)的目標(biāo)機(jī)重按比例分解為零件的重量．則確定了各分析對(duì)象的目標(biāo)重量，從而也確定了各零件重量減輕的期望值，見(jiàn)表3。
(l)機(jī)架：機(jī)架是顎式破碎機(jī)中最重要的零件，它的的重量占整機(jī)重量的39qe左右．因此把提高機(jī)架的價(jià)值重點(diǎn)放在減輕機(jī)重，降低制造成本方面。
(2)動(dòng)顎：動(dòng)顎是產(chǎn)生破碎沖程的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)已確定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．人為改變重量的可能性較小。因此把動(dòng)顎的價(jià)值的提高重點(diǎn)放在改善運(yùn)動(dòng)特性，即提高功能方面。
(3)齒板：由固定齒板和活動(dòng)齒板形成的破碎腔縱向斷面對(duì)物料的下落狀況及齒板的磨損具有重要影響，價(jià)值分析的重點(diǎn)是改善破碎腔的斷面的形狀，其次才是設(shè)法減輕齒板的重量。
(4)飛輪：價(jià)值提高的可能途徑只有減輕重量，降低制造成本。
(5)肘板調(diào)整座：據(jù)我們掌握的信息，肘板調(diào)整的形式有幾種方案。原機(jī)采用的楔塊一螺桿調(diào)整座，零件較多，重量較大，且活動(dòng)楔塊對(duì)機(jī)架后壁的磨損大．影響機(jī)架的使用壽命，螺桿的定位鎖緊性差．排料口在強(qiáng)烈的破碎振動(dòng)力下經(jīng)常變化，排料粒度不均勻。因此可選擇其它的排料口調(diào)整方案取代之。
(6)肘板：肘板的參數(shù)主要是長(zhǎng)度．而該參數(shù)對(duì)破碎機(jī)的技術(shù)性能和主機(jī)的總體結(jié)構(gòu)都有一定的影響，因而需通過(guò)綜合分析來(lái)確定，肘板的重量大小對(duì)成本影響很小。
3.3方案創(chuàng)造
根據(jù)功能分析中明確的各分析對(duì)象提高價(jià)值的途徑，對(duì)各零（部）件采取以下改進(jìn)措施：
(1)機(jī)架：機(jī)架的寬度受破碎機(jī)給料口寬度的限制，變化不能很大：機(jī)架的長(zhǎng)度受動(dòng)顎、肘板調(diào)整座和肘板等零件結(jié)構(gòu)的限制，不能隨意改變；而降低機(jī)架上動(dòng)顎懸掛點(diǎn)高度．在保證破碎腔深度略有增加的前提下降低機(jī)架給料口平面的高度，既可使機(jī)架的強(qiáng)度變化不大．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀況有較好的改善，又可使機(jī)架重量有較大的減輕。通過(guò)最終設(shè)計(jì)，新機(jī)架在和原機(jī)架強(qiáng)度基本同等的條件下，重量減輕380公斤。
(2)動(dòng)顎：通過(guò)對(duì)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)曲柄——連桿——搖桿機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)．獲得了較好的運(yùn)動(dòng)特性。新設(shè)計(jì)機(jī)與原機(jī)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)參數(shù)比較見(jiàn)表4。動(dòng)顎水平行程增大，提高了動(dòng)顎的破碎能力和排料能力，即提高了破碎機(jī)的處理量：動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)——垂直行程與水平行程之比的減小，減小了破碎單位物料所需磨損的齒板金屬。
按照新確定的動(dòng)顎參數(shù)設(shè)計(jì)出的動(dòng)顎。由于動(dòng)顎懸掛點(diǎn)位置降低使動(dòng)顎長(zhǎng)度減小，考慮到動(dòng)顎寬度的適當(dāng)減小對(duì)動(dòng)顎抗彎強(qiáng)度影響不大，而使用中大多數(shù)是動(dòng)顎寬度方向的中部承受破碎力，活動(dòng)齒板的厚度使動(dòng)顎邊部受較大破碎力時(shí)能將受力均勻地分布作用于動(dòng)顎的整個(gè)受力面上：因此，為減小動(dòng)顎重量，將原先等于破碎腔寬度的動(dòng)顎寬度減小40毫米，使動(dòng)顎的重量比原先共減小了50公斤。
(3)齒板：將固定齒板面兩頭的斜角減小，使破碎腔進(jìn)料口處的最大嚙角小于物料的滑動(dòng)角，大大減小了進(jìn)料口處的物料反跳現(xiàn)象：將整個(gè)破碎腔的平均嚙角19.5°減小到17°增大了進(jìn)料與排料速度，減小了齒板的磨損。這兩項(xiàng)措施的直接效果就是提高了處理量，減少了金屬損耗。
齒板的最終失效狀態(tài)是齒面基本磨平。分析失效后的齒板發(fā)現(xiàn)．原先齒板的剩余厚度過(guò)大，造成了材料的浪費(fèi)，而齒板的總厚度因結(jié)構(gòu)所限不能減薄．因而采用齒板底面加深掏空深度的辦法．既不影響齒板的使用壽命，又減小了齒板的重量，新齒板比老齒板減輕重量共60公斤。
(4)電機(jī)功率：經(jīng)過(guò)用戶調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，目前顎式破碎機(jī)所配電動(dòng)機(jī)的功率比實(shí)際所耗功率大．普遍存在不滿負(fù)荷工作，而顎式破碎機(jī)均為空負(fù)荷負(fù)起動(dòng)，不需要有過(guò)大的功率儲(chǔ)備。將原來(lái)的22kW的電動(dòng)機(jī)改為18.5kW。
(5)飛輪：因電機(jī)功率減小，飛輪在動(dòng)顎退行程中所能儲(chǔ)存的能量減小，同時(shí)動(dòng)顎和活動(dòng)齒板重量減輕。通過(guò)計(jì)算，動(dòng)顎進(jìn)行較平穩(wěn)破碎所需的飛輪慣性可減小，飛輪重量可減輕200公斤。
(6)肘板調(diào)整座：將原楔塊——螺桿機(jī)構(gòu)改為肘板座后插入墊片法調(diào)整排料口．雖然操作程序較以前稍多一點(diǎn)，但可靠性大大提高．排料粒度穩(wěn)定．機(jī)架后壁基本不生產(chǎn)磨損，整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量也較前減輕了120公斤。由于調(diào)整機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度方向尺寸較小，使破碎機(jī)機(jī)架的長(zhǎng)度也縮短．
(7)肘板：肘板的長(zhǎng)度對(duì)動(dòng)顎的下部水平行程有少量的影響，肘板增長(zhǎng)，下部水平行程略增，但機(jī)架的長(zhǎng)度也將增大，機(jī)重猛增：肘板過(guò)短，則擺角過(guò)大，肘板磨損激烈。通過(guò)機(jī)重、生產(chǎn)率及肘板壽命等因素的綜合平衡，確定肘板長(zhǎng)度為250毫米較佳．肘板與肘板墊之間也由原來(lái)的滑動(dòng)接觸改為滾動(dòng)接觸．以提高使用壽命。
(8)對(duì)軸承蓋、偏心輪和護(hù)邊板也進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，盡量在滿足使用要求的前提下減輕零件重量，取得了共減輕重量40公斤的效果。
4、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)
4.1制造經(jīng)濟(jì)效益
按照新方案設(shè)計(jì)制造的顎式破碎機(jī)．其重量2870公斤．比原機(jī)減輕820公斤．合計(jì)降低成本4000元左右。以每年生產(chǎn)100臺(tái)計(jì)算，可降低成本40萬(wàn)元。扣除鑄鐵的模具更新費(fèi)約2萬(wàn)元，第一年就可為企業(yè)增利38萬(wàn)元。隨著生產(chǎn)生產(chǎn)批量的增加，經(jīng)濟(jì)效益將顯著提高。
4.2用戶經(jīng)濟(jì)效益
通過(guò)第一臺(tái)新設(shè)計(jì)的顎式破碎機(jī)的生產(chǎn)使用實(shí)踐測(cè)出，新機(jī)的處理能力比原機(jī)提高33%,破碎單位物料的金屬（齒板等）消耗減小28q，破碎單位物料的電耗降低40%左右。按每年破碎物料5萬(wàn)立方米計(jì)算，則一年可為用戶節(jié)約備件費(fèi)5000元左右，節(jié)電40000度。同時(shí)，生產(chǎn)能力的提高節(jié)約了開(kāi)機(jī)時(shí)間，更換齒板次數(shù)的減少也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，破碎機(jī)機(jī)架的壽命大大提高，這一切都包含了經(jīng)濟(jì)效益的提高。
