碎屑机的设计与应用

碎屑机的设计与应用

李正明

珠海启世机械设备股份有限公司广东珠海519085

【摘要】本文主要阐述了碎屑机设计和制造方面的特点，运行过程中的原理和技术指标，提供相对简单且容易操作的方式，只在给碎屑机及其生产线设计和应用方面提供一定的参考和帮助，进而推动其发展。

【关键词】碎屑机；设计；应用

机械加工在我国工业和农机以及国防多种行业设备生产和发展方面得到了大力的应用，但是机械加工过程中产生的钢屑综合使用产生一系列的问题，对于环保保护，推动经济发展当中也发挥着更加重要的功能。因为每个行业对于钢屑使用途径不一样，并且对于钢屑回收和使用方面也提出了各种各样的要求，对其进行加工的设施也相对较多，存在不同的特性。我国属于生产钢屑比较多的国家，早在五十年代到六十年代的时候，没有对于铁屑进行加工使用，而是随意的堆放，导致污染十分严重。而在七十年代的时候回收使用当作炼铁的原料，某厂在86年的时候逐渐设计研究制造出SP型号的碎屑机，将切碎的钢屑和炉料共同用到电炉冶炼制造铸件，这样不仅能够减少铸件成本方面的花费，还能够有效减少污染。目前，在国外部分比较先进的国家，正在使用这一系列的破碎设备，将相对较薄的壳状物料切碎，给回收使用提供方便。因此，下面将进一步分析碎屑机及其生产线的设计和应用。

一、SP型号碎屑机的特性

早在八十年代的时候，有些厂家针对冶炼提出的需求，设计研究出一台切刀非横式排序的碎屑机，对于成团地钢屑进行加工。但是这种型号的碎屑机切刀排列的顺序缺乏合理性，并且不具备良好的耐磨性，时常出现卡料的情况，效率不高，维修性能不是很好，并且人工操作劳动力度较大，针对这些存在的问题，再次研究设计了双轴剪切式的碎屑机，解决了之前SP型号碎屑机存在的问题和不足之处。SP型号碎屑机存在的主要问题

（1）破碎机结构问题。破碎机结构是一种三叶片式刀具安装结构，这种结构使刀具安装后刀具安装平面跟旋转轴心在同一平面内，使刀具在垃圾破碎机形成的是一种平刮式垃圾破碎方式，不容易破碎，同时垃圾破碎机在更换刀具时，需要拆开整个机壳，笨重庞大的机壳给破碎机的维护带来不便；

（2）碎屑机切刀断裂、刃口崩裂和刀口钝化问题。在实际生产中，破碎机因刀具断裂、刃口崩裂和刀具磨损而导致破碎机生产效率低下甚至生产停顿。在实地调研中发现，碎屑机切刀因刃口崩裂和刀具磨损的情况严重，碎屑机切刀通常在连续使用2－8小时后就需要对刀具进行更换，每次刀具更换的时间需要0.5－1小时，如此频繁的换刀导致了垃圾煤的生产效率的大大降低，增加了刀具的制造成本，因而刀具问题是本研究的关键问题。

二、双轴剪切式碎屑机工作的原理

从九十年代到现在，我们总结一些先进国家成功技术，同时结合一些具体的经验。珠海启世机械设备股份有限公司研发生产的双轴剪切式碎屑机设备引进了法国OMSAR，德国Mercoder等公司先进的剪切机技术，同时结合国内市场经过多年的实践和改进，再根据客户的实际需求实行成套的解决方案而研制开发出的一种新型金属剪切机。双轴剪切式碎屑机典型应用于不落轮镟床，大型车床加工，加工中心，柔性生产线等数控设备，该碎屑机的物料在粉碎腔内可得到充分而有效的细碎，产量高、能耗低、效率高、出料均匀，使用该设备时低噪音、操作简单、维护方便等特点。它的工作原理示意如下图：

不落轮镟床，大型车床等机械床加工通常产生的屑均是刨花形状的团屑，之后堆放和转运起来均比较麻烦，因此，加工的金属铁屑之后处理和回收属于当前工厂面临的主要问题，亟待我们解决。

加工的金属铁屑之后处理通常要碎屑，碎屑机能够直接安装到自动排屑机械设备的上面进行使用，这样不仅能够减少人工处理屑花费的时间，减少劳动力，并且还可以减少占用的空间，铁屑被切碎之后堆放和转运都更加方便。不一样的机床型号现场配置的方法也不一样，因此，应该根据具体的情况去选择相应的碎屑机。下面具体总结一下双轴剪切式碎屑机：

加工效率较快或者是容量较大的时候，应该依照所提出的条件去进行设计和制造。

（一）双轴剪切式碎屑机和重点构成部件

这个设备重点是下列多个部件构成的，下面举例进行说明。

切碎系统，切刀，这里包含大切刀和小切刀以及垫圈还有挡板等。

传动系统，这里主要包含主传动轴和从动轴以及大齿轮和小齿轮，还有连轴仪器等。

速度改变系统，主要包含减缓速度的及其和大带轮与小带轮等，在电气控制方面，使用PLC自动控制系统。双轴剪切式这一系列的设备，因为其设计比较先进，并且性能方面有着较强的优势，获得了很多用户的一致好评。

(二)双轴剪切式碎屑机设计要考虑如下的主要特点

1.工作效率较高，双轴剪切式碎屑机设备的机架结构很坚固的，因此能具备很好的防振效果。双轴剪切式型碎屑当中的大切刀其工作齿在确保其具有一定强度的前提条件下，在其切刃后面产出角度为6度的后角，让刀齿具有较好的切入能力，针对先进国家切薄壳料切刀的技术，改进设计出新的切刀角度，有效强化了碎屑机的工作效率。

2.运行安全增加使用时间

双轴剪切式碎屑机设备的切刀是采用合金钢来进行经过硬化耐磨的热处理，更加易于更换和拆装。我们可以运用机械加工与热处理的新技术，在通过外表加强处理之后，增加其强度以及韧性，降低摩擦的系数，让切刀机械性能可以满足设计方面提出的要求。

3.最新的电气控制程序

在控制方面，使用PLC进行自动控制，确保碎屑机工作过程中的可靠性以及操作起来的简易型。达到对于熟料循环和切碎能力自动掌控作用。一旦工作过程中产生故障，可以在短时间内精确的找到产生故障的原因，从而及时的解决故障，保证随学籍持续工作，能够供给需要的钢屑。双轴剪切式碎屑机设备的电控系统采用PLC全自动的控制系统，操作起来既简便又十分安全，并且还能自动过载保护，一旦在运作过程中遇到硬物，电控系统会启动自动反转过载保护，设备会自动反转，这样的功能是可以有效地预防电机被烧毁，能够在各种恶劣的工况下对多种物料进行剪切。

4.双轴剪切式碎屑机上面的切刀的改进设计。

针对实际生产中碎屑机切刀崩裂、刀口钝化、刀具磨损等工程实际问题进行研究，找出刀具的失效机理和解决办法是本研究和设计的最终目的所在。碎屑机切刀存在的问题已经成为生产线正常运行的巨大障碍，因而通过理论计算并结合实际生产线，破碎机刀具在工作中主要承受剪切应力的作用，当刀具的剪切应力超过刀具所能承受的最大应力时，刀具即产生失效，如崩裂或刀口材料点状脱落等。经理论计算分析，这种结构的破碎机刀具所承受的工作应力已经超出了刀具的许用应力，因而导致了刀具的失效。研究刀具失效因素是保证破碎机正常运行的关键因素。设计，加工制造的不合理，对失效的刀具进行了材料性能测试，表面磁粉探伤检测结果表明，原有刀具的加工性能不合理，改进设计简述如下：

5.设计上合理选用材料，并制定相应的热处理工艺和参数

被碎屑的铁屑等物硬度大于刀具的硬度时，刀具就会被刮花磨损，刀口出现局部磨损，当刀具热处理硬度过高，刀口就容易出现局部裂纹时，在破碎机的强大振动作用下裂纹向刀具内部扩展，从而导致刀口块状脱离，甚至整刀断裂现象。所以双轴剪切式碎屑机上面的切刀的制造材料和制造工艺等格外重要。特别热处理后要参阅探伤和金相分析报告，避免以上问题产生。

6.碎屑机的使用寿命的设计

双轴剪切式碎屑机切刀正常使用寿命可达11520h以上（按每天2班制，平均每天工作16h计算，就是2年以上的使用寿命），目前我公司生产的碎屑机设备在客户处有的已使用3年多，客户反馈情况良好。我们从根本上已解决了以前切刀出现的各种问题，提高效率，节约大量的时间，直接和间接产生巨大的经济效益。

碎屑机对于机械加工废钢屑处理以及环境工程装备的改进发挥着无法替代的作用，研制和开发同时设计制造出了拥有大力推广使用价值的多个种类的碎屑机，还有生产线，同时将其广泛的使用到机械，冶金以及环境保护和废物利用等多个行业当中，让机械加工和总体利用以及环境工程设备具有一个更加快的发展以及提升的空间。

结束语：

通过本文对碎屑机的设计与应用方面进行的进一步阐述，使我们了解到机械加工在我国工业和农机以及国防多种行业设备生产和发展方面得到了大力的应用，但是机械加工过程中产生的钢屑综合使用产生一系列的问题，对于环保保护，推动经济发展当中也发挥着更加重要的功能。因为每个行业对于钢屑使用途径不一样，并且对于钢屑回收和使用方面也提出了各种各样的要求，对其进行加工的设施也相对较多，存在不同的特性。因此，必须要重视碎屑机的研发，不断改进碎屑机存在的不足，研制出更加高效和环保的碎屑机，对其回收利用，加快其发展的速度。因此，希望通过本文的阐述，能够给碎屑机研发和改进方面提供一定的参考和帮助。

参考文献：

[1]张新聚，常宏杰，侯书军，振动破碎机的设计与研究，煤矿机械[J]，2008.8，4-6.

[2]李海桂.报废汽车回收金属破碎机理及设备的研究[D].昆明理工大学，2014.

[3]刘剑雄.基于虚拟制造技术的报废汽车回收金属破碎过程研究[D].昆明理工大学，2013.

[4]王爱平，王成焘，叶炳玲，姜谋斌.报废汽车回收利用研究[J].中国物资再生，2012，07：15-24.

[5].统筹规划，不断进取开创金属回收机械新局面[J].金属再生，2015，02：25-27+15.