通過對立軸沖擊制砂機破碎原理的研究，對部分技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析和優(yōu)化。使石料的沖擊速度提高了32.34%，大大提高了設(shè)備的破碎效果，提升了整機的處理能力。

立軸沖擊制砂機改進(jìn)設(shè)計，技術(shù)參數(shù)沖擊速度

現(xiàn)代混凝土需要高品質(zhì)的骨料，傳統(tǒng)的圓錐破碎機和細(xì)碎顎式破碎機既無法提供立方顆粒含量較高的骨料（＞80%），而且處理能力也較低。沖擊式破碎機能解決這個問題。但臥式?jīng)_擊式破碎機因機器的磨損損耗較高受到制約。是在加工硬石料時更顯突出。因而立軸沖擊制砂機（整形機）成為骨料加工行業(yè)，尤其是機制砂生產(chǎn)的主力設(shè)備，其研究與改進(jìn)也成為砂石骨料加工機械設(shè)備企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的熱點。

立軸沖擊制砂機的工作原理不是通常的擠壓破碎，其過程是石料從上端給入，由錐面將石料分布于葉輪腔內(nèi)底部。石料在旋轉(zhuǎn)中被加速，同時向葉輪外緣出口通道運動。后以較高的速度由拋料頭拋離。而石料利用自身的動能，與渦流腔壁的砧板沖撞。導(dǎo)致石料沿自身的薄弱部位（節(jié)點、紋理、裂紋等）產(chǎn)生分裂，松散而破碎。它具有沖擊能利用、易損件磨損少、成品中粉末含量低的特點。

立軸沖擊制砂機機主要由上蓋、機身、機架、轉(zhuǎn)子、電機及傳動幾部分組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中上蓋為進(jìn)料部件，電機通過皮帶傳遞動力，機架與地基固定，支撐整個機器。機身上部與上蓋連接，下部與機架固定。自身既是轉(zhuǎn)子部件的機座，又與轉(zhuǎn)子中的葉輪組成渦流工作腔。轉(zhuǎn)子是重要的工作部件，主要由主軸和葉輪兩部分組成。石料將通過它布料、加速、拋射、沖擊腔壁、相互碰撞而破碎整形。立軸沖擊制砂機改進(jìn)設(shè)計的思路是電機功率、轉(zhuǎn)速不變。機架、機身上蓋等以焊接為主的構(gòu)件基本不變，著重于轉(zhuǎn)子部件的改進(jìn)。其中葉輪內(nèi)部的零件布置等進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化；主軸部分則要提高強度，使整機的性能和性有較大的提升。

如前所述，立軸沖擊式整形機是利用石料的動能沖擊破碎，動能大小為：1/2mv²,其中m為石料的質(zhì)量，它受到整機的石料進(jìn)出通道大小，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡水平等因素的制約。進(jìn)料規(guī)格限定在的范圍之內(nèi)。這樣破碎的關(guān)鍵參數(shù)就在于石料的沖擊速度。這是一個合成矢量。它決定于拋射時徑向分量和切向分量的大小。徑向分量就是石料在葉輪腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時沿導(dǎo)料板安置角方向速度（VREL）的一個分量（Vτ），而切向分量是一個疊加值，疊加的方式?jīng)Q定于導(dǎo)料板安置方式（有前置、后置和徑向三類），本機采用前置方式。疊加值之一是轉(zhuǎn)子的線速度Va，在轉(zhuǎn)速的前提下取決于拋射點的半徑Ra大小。疊加值之二是速度VREL的切向分量Vu的大小。VREL決定于轉(zhuǎn)速ω，拋射點半徑Ra和布料錐底部半徑Ri。而切向和徑向分量的分解與導(dǎo)料板的安置角φ相關(guān)，有關(guān)速度的分解與合成參見圖2。

在轉(zhuǎn)速、葉輪直徑、布料錐大小不變的前提下，著眼于盡可能增大拋射點的半徑Ra，適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)料安置角φ，提出了改進(jìn)方案。新舊方案拋料頭的布置見圖2。

新舊方案的參數(shù)變化，導(dǎo)致了石料沖擊速度VRES和拋射角β的不同。為獲得佳的碰撞破碎效果，布置在機身腔壁的砧板的安置角α相應(yīng)作調(diào)整。兩個方案相關(guān)參數(shù)的計算過程見表1。

計算結(jié)果顯示，通過調(diào)整拋料頭、護(hù)板、底板、安裝立板零件的尺寸及其相互組合的位置關(guān)系，石料的沖擊速度提高了32.34%，提升了整機的處理能力。

在相關(guān)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的同時，還對該機型中若干零件進(jìn)行了一系列的改進(jìn)設(shè)計，例對主要受力零件主軸和軸承進(jìn)行了強化，同時為與較大規(guī)格產(chǎn)品的零件通用打下基礎(chǔ)；增設(shè)了稀油循環(huán)潤滑系統(tǒng)，了軸承的潤滑效果；為便于維修保養(yǎng)，增設(shè)了液壓開啟裝置。改進(jìn)后的機型經(jīng)四川、湖北、江西、安徽、江蘇等地使用證明，設(shè)備的工作效率和性都提高，受到用戶的普遍。

針對部分用戶對機制砂的需要，我們通過變換撞擊砧板等零件實施以“石打石”為主的破碎整形到“石打石”和“石打鐵”兼顧的整形、制砂的功能轉(zhuǎn)換。開發(fā)了同一機型規(guī)格，通過少量零件更換，形成了制砂機和整形機兩種功能產(chǎn)品。

在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步研制了以葉輪直徑大小為規(guī)格主參數(shù)的系列產(chǎn)品，目前已形成PL900、PL1100、PL1300三種規(guī)格，各有兩種功能共6個型號的立軸沖擊制砂機系列產(chǎn)品，的滿足了市場和用戶需求。