多锤头破碎

多锤头破碎（精选5篇）

多锤头破碎 篇1

近年来社会主义经济的迅速发展也推动了交通量的提升, 相应的给水泥砼路面修复等相关问题造成较大困难, 利用碎石化修复技术可以有效解决这部分问题。而这一过程中, 需要使用性能良好的机械多锤头破碎机, 这就要求对其工作装置和设计方案进行研究。

1 机械多锤头破碎机工作装置分析

机械多锤头破碎机主要包含了动力系统、转向系统、液压系统、底盘装置以及破碎工作装置等五个组成部分。按照种类划分, 机械多锤头破碎机应属于轮胎自行式设备, 因而在旧水泥砼路面的破碎等相关方面工作效率上具有严格要求。机械多锤头破碎机破碎的旧水泥砼粒, 其直径及大小主要由控制落锤高度来实现, 通常范围在8-40cm以内, 以上细下粗为主要形态。

机械多锤头破碎机能够适应不同种类的砼路面破碎工作需求, 一次性破碎宽度能够达到4m。此外由于该设备配备有帷幕, 还能够在进行破碎工作的同时, 有效避免碎片颗粒的外飞, 在保障交通不受影响的情况下, 进行半幅施工。在具有较为紧密的施工方案情况下, 道路的破碎、碾压以及加铺等一系列工作可以一次性完成, 最大程度上减少了因施工导致的交通管制时间, 避免了给正常交通道路带来的各种不便。

2 机械多锤头破碎机的设计方案分析

2.1 机械多锤头破碎机的设计理念

机械多锤头破碎机主要由锤头架、油缸以及锤头等多个工作装置组成。锤头一般又有粗短形和细长形两类形式, 不管锤头使用的是哪一种形式, 工作锤头架都需要具有足够的稳固性和简单性, 应当尽量确保锤头架各个部分的支撑杆相互连接的紧密型, 从而构成较为稳定牢固的整体。通过上述设计, 能够确保油缸在工作过程中, 带动锤头有序化进行上下循环运动, 使得机械的破碎力最大化。本次设计方案主要以粗短形锤头为例。

2.2 机械多锤头破碎机的具体设计方案

2.2.1 常规设计方案

1) 锤头架的设计

锤头架主要由水平设置的主支撑、横支撑以及竖向设置的竖支撑等多个部分组成。一般各支撑之间的连接需要进行固定, 从而确保锤头架整体较为稳固。

在主支撑上, 一般会额外设置固定板从而确保油缸的稳固性, 安装相应的导轨以促进锤头升降稳定。此外锤头的锤身上, 相应会设置配合导轨的凹槽。

重型锤头一般会分为两排, 以对为单位, 将其安装与破碎机的尾部, 前后排的锤头应该保持错开式的布置格式, 从而确保破碎工作能够在全宽范围内连续性进行。机械前后的每对重锤都应该配备相应的独立化液压提升系统, 从而保障破碎机运行过程中的动力充足。此外, 这种布置还能够按照工作需要, 自行调整重锤提升的高度, 从而在对旧水泥砼路面进行破碎的工作中, 确保重锤下落时保持相应的规律性, 并合理运用动能的转换, 将原有动能转化为冲击能, 实现对路面的有效破碎。

2) 油缸的设计

在设计油缸时, 应该在油缸两边主支撑上, 同样设置相应导轨, 从而引导锤头的有序化升降。油缸应满足至少两个锤头的升降需求, 带动锤头灵活升降。

在原有锤架的基础上, 锤架内部应设置多个油缸, 每个油缸均带动两个锤头进行升降。锤架的主支撑又分为上、中、下各三个部分, 每部分还需要有多个额外横支撑与竖支撑发挥固定连接的作用, 在主、横、竖三部分支撑共同构成的锤架内部总共设置6个油缸。

锤架又包含了前排与后排两个部分, 分别在前排与后排锤架内各设置三个工作油缸。应在锤架两侧的两部分翼锤架处设置锤架板块, 锤架与翼锤架两部分的连接可以进行拆卸。翼锤架同样包含了翼锤主支撑、横支撑和竖支撑三个部分, 每个翼锤架内部同样需要斜向设置油缸并加以固定, 油缸两侧同样设置翼锤导轨, 为翼锤升降提供导向作用。油缸的固定板包含了平板与竖板两个部分。

3) 锤头的设计

多锤头破碎机工作装置由主、横、竖三部分支撑共同构成, 锤头和油缸均被设置在锤架内, 故多个不同支撑构成的锤架, 也同样包含了多个油缸和锤头共同组成的结构, 并需要进行同时应用, 这种情况下, 也增大了路面破碎工作时的力量。

在充分把握阀块作用力的前提下, 应该确保多个锤头之间的连续不断化升降, 且升降均不同步, 该情况下的破碎效果, 远优于单锤头或少量锤头情况下的破碎效果。此外, 应当在主支撑上配备相应的引导锤头升降的导轨, 锤头本身也应该有对应凹槽, 从而确保在升降过程中保持垂直, 达到更良好的破碎效果。

2.2.2 利用Pro/E技术对设计方案进行优化

按照上述设计方案, 可以大致把多锤头破碎机的工作装置分为组焊件与组装件两个部分。利用Pro/E软件, 可以将所有部件以零件的形式展现, 充分把握各部件及零件作用和相互间的装配关系, 有效进行三维实体建模工作, 并按照相应要求进行模拟组装, 确定最终设计方案。

优化的大致步骤为先根据部件零件情况进行破碎机的二维画图及三维模型的构建, 以计算机模拟方式构建破碎机机构。再逐次往机构中加入驱动装置, 进一步进行机构的仿真实验, 充分分析实验结果, 最终确定破碎机模型等多方面方案。

3 结束语

在对原有机械多锤头破碎机工作装置的深入分析基础上, 对原有设计方案进行优化, 并利用Pro/E等计算机技术对方案进行模拟, 加以完善是完全可行的。因而破碎机设计的实际工作当中, 应该结合碎石施工需求, 因地制宜的确定科学全面的设计方案。

参考文献

[1]张景臣.多锤头破碎机碎石化机理研究与工作装置的运动仿真[D].长沙理工大学, 2009 (04) .

[2]王永顺.多锤头碎石化技术的应用研究[J].筑路机械与施工机械化, 2013 (11) .

[3]陈跃彬.虚拟样机技术在多锤头破碎机工作装置设计中的应用[D].长沙理工大学, 2011 (04) .

[4]游小平, 陈跃彬, 李自光.基于碎石化技术的多锤头破碎机研究[J].公路与汽运, 2011 (03)

多锤头破碎 篇2

关键词：多锤头破碎,高速公路,碾压

1 引言

在旧混凝土路面改造工程中, 对混凝土路面进行处治是施工中的关键工序, 这一工序是改造工程设计的重点和难点, 如果路面处治不合理, 将会导致反射裂缝的出现, 从而导致工程的失败[1]。在工程实际中, 应根据工程路面的破损情况, 路基条件等因素进行旧路面处治方法的选择。多锤头破碎技术是其中的一种常用施工方法。这种施工方法可以有效地将水泥混凝土破碎到合适的粒径范围, 具有自动化程度高、施工成本低、施工效率高等特点, 能够较好地解决反射裂缝问题, 因此, 在旧混凝土路面改造中广泛应用。

2 工程概况

本工程为某一混凝土公路改造施工建设项目。该合同段的全长一共为11.23km。根据工程的具体情况, 对该合同段旧混凝土路面进行改造所采用的施工方法为多锤头破碎和加工土工布的方式。

3 多锤头破碎技术施工工艺

3.1 施工准备

1) 在正式施工之前, 应先对旧水泥混凝土路面进行清理, (包括其上的沥青混凝土面层清除) 。

2) 将所有的填缝料清除, 其中包括填缝料、胀缝材料等。

3) 在施工现场标示出包括涵洞和桥梁等结构物的位置, 主要可以避免在施工中对这些结构物造成损坏[2]。

4) 在雨季进行施工时, 应确保排水系统的正常使用, 从而有效地将雨水排除干净, 避免对路面造成浸泡。

5) 按照交通导行方案对交通进行组织和管理, 以确保施工的安全。

6) 施工机械准备。表1 为本工程使用的主要施工机械设备。图1 为多锤头破碎机示意图。

3.2 主要施工工艺流程

本工程进行的具体施工工艺流程为:旧混凝土路面处理→试验路段施工→破碎稳固施工→Z型钢轮压路机压实施工→局部松散处理→光轮压路机压实→沥青下封层施工。

3.3 破碎施工方法

3.3.1 施工原理

多锤头破碎技术的主要工作原理为:采用多个锤头的自重交叉起落均匀冲击路面, 从而将旧混凝土路破碎成碎块。在多锤头破碎机施工过程中, 可以通过调整行车速度和锤头的落距应控制混凝土路面的破碎程度。路面破碎完成之后接着采用Z型压路机进行压实处理。多锤头破碎技术的实质是通过牺牲路面部分结构强度的基础来降低路面的差异沉降, 从而有效地解决反射裂缝问题, 确保基础坚实稳定。

重锤下落产生冲击力, 对路面产生破碎效果。冲击作用的能量传播到较大的深度范围内。通常情况下, 冲击力对路面板块所产生的能量是按照从近到远的顺序递减, 因此, 板块破碎之后的粒径在不同深度处尚存在一定的差异。在路面顶层, 由于破碎能量最强, 其板块往往会破碎成粒径在7.5cm以下的颗粒, 同时, 由于顶层与锤刃是直接进行接触的, 因此, 顶层部分破碎的颗粒是无法形成嵌锁结构的, 一般会在表面上形成松散层。而由于深度较深处破碎能量较小, 所产生的颗粒粒径一般在30cm左右, 颗粒较粗, 因此, 可以形成相互嵌锁的结构。

3.3.2 施工流程

1) 施工放样。在正式施工之前, 应先根据设计图纸要求在施工现场进行测量放样, 将基层的宽度确定出来。

2) 多锤头破碎。在进行多锤头破碎施工过程中, 应按照设计宽度进行[3]。破碎施工按照从路边向路中线的顺序进行。在两次破碎之间应确保有一定的破碎重叠宽度, 一般情况下重叠宽度应控制在10cm以上, 以有效地确保破碎交界处的混凝土得到充分的破碎处理。

在破碎施工过程中, 一般情况下应将锤头的间距控制在60cm以内, 而锤头的高度则应控制在0.6~1.2m之间, 这样, 可以有效地确保破碎的强度。表2 所列为多锤头破碎施工的控制指标。破碎施工完成之后, 应及时对混凝土路面的破碎效果进行检查, 确保满足相关要求, 如果无法满足要求, 则应对路面局部位置进行重新破碎处理, 直至满足相关要求为止。

3) 破碎后碾压。当路面破碎施工完成之后, 接着则应采用Z型钢轮压路机对路面进行振动压实处理。一般情况下, 压路机往返压实的次数应控制在3 次以上。压路机的最小质量应控制在20t以上。如果所采用的压路机最小质量无法满足要求, 则可以适当的增加压实遍数, 以此满足压实度的要求。

当重型钢轮压路机压实施工完成之后, 接着即采用光轮压路机进行振动压实。一般情况下, 光轮压路机往返压实的次数应控制在3 次以上。压路机的最小质量应控制在20t以上。光轮压路机的压实施工应确保混凝土路面满足稳定要求。

在碾压施工中, 应确保1/3 以上轮宽重叠。在直线段进行碾压施工时, 应按照从路边到路中线的顺序进行施工, 在弯道段进行施工时, 则应按照从内侧向外侧的顺序进行施工。碾压施工应严格确保满足压实度的要求, 避免出现漏压的问题。

4) 养护。通常情况下, 混凝土路面破碎施工完成之后, 按照要求应封闭交通, 只有局部区域必须开发横穿交通。如果破碎材料在交通车轮的作用下, 出现松散等问题时, 应及时按照压路机对其进行重新的压实处理, 以确保满足压实度的要求。

3.4 特殊路段的处理

1) 软弱基层路的处理。首先, 对旧混凝土路面的表面进行彻底的清理, 接着按照深度的要求进行开挖, 直至达到稳定性满足要求的深度处, 并采用级配碎石换填至破碎混凝土板底[4]。然后, 采用混凝土回填压实至破碎混凝土板顶。

2) 局部路面需要进行补强的处理。加铺1 层级配碎石或对面板采用加筋的方式, 具体措施应根据工程情况进行确定。

4 施工注意事项

1) 对于混凝土路面破碎路段和不破碎路段的交界处, 应进行全深度的切割, 这样可以有效地避免不破碎路段受到破碎路段施工的影响。

2) 在施工过程中, 应设置遮尘板, 以避免碎石出现飞溅而影响人员安全。

3) 破碎施工过程中会产生较大的噪声, 施工人员应配置噪声防护装置。

4) 对于旧混凝土路面中存在的钢筋、传力杆等部件应保留在混凝土中, 但对于暴露出来的部件应对其进行切割处理, 并将其运输到施工现场之外。

5) 碾压混凝土铺筑之前, 应先对胀缝填料等材料进行清理, 之后可以根据工程的具体情况以回填部分级配碎石。

6) 混凝土破碎施工和碾压混凝土基层摊铺施工两个工序之间的间隔时间应控制在3d以内。

7) 混凝土路面破碎完成之后, 应及时根据交通导行方案封闭交通。

5 结语

针对旧混凝土路面改建工程, 采取多锤头破碎技术进行旧路面破损是较为有效方法之一, 其以有效的将水泥混凝土破碎到合适的粒径范围。从本工程实施效果表明, 多锤头破碎施工技术方法具有自动化程度高、施工成本低、施工效率高等特点, 能够较好地解决反射裂缝问题, 可在同类旧混凝土路面改造中推广应用。

参考文献

[1]杨锡武, 李万伟, 黄启帆.旧水泥路面多锤头破碎技术及其应用[J].公路工程, 2009 (2) :36-38.

[2]杨井泉.多锤头破碎技术在改造水泥混凝土路面中的应用[J].黑龙江交通科技, 2011 (4) :56.

[3]张铁军.混凝土路面多锤头碎石化技术应用研究[J].工程建设与设计, 2009 (4) :127-130.

锤式破碎机锤头的修复使用经验 篇3

1 堆焊修复过程

据资料[1]介绍，锤头所受冲击力为轻至中等时，可以用高铬合金铸铁堆焊进行“预硬化”，待堆焊层磨去后高锰钢锤头表面已硬化，从而提高耐磨性。从经济角度考虑，我们采用了此种堆焊方式，用高铬铸铁耐磨焊条堆焊，该焊条具有高硬度硬质相、无冲击时耐磨性优良的特点。但在实际使用中，堆焊层却迅速脱落，不适于该破碎机的工况。

后来又采用辊压机辊子硬层堆焊专用耐磨焊条，在严格的专业指导及焊接操作下，也仅使用6d，堆焊层就全部消失。分析失败的原因就在于堆焊合金虽然耐磨性良好，但质地脆、不耐冲击。

最终选择了原厂锤头配用的堆焊焊条JHY-1C，其为弥撒硬化奥氏体基硬质合金堆焊焊条，有良好的韧性、抗裂性，因而抗冲击，同时有很高的耐磨性。

堆焊方法如下：

1）焊前准备工作

一次堆焊8～10个锤头，堆焊处严格清除氧化皮、油、锈和污渍等。焊前用显影探伤液检查锤体上有无裂纹。母体裂纹需用角磨机磨出坡口，用JHY-1A焊条补焊好后再行堆焊。

2）堆焊过渡层

为增大JHY-1C焊条的牢固度，先用JHY-1A焊条焊一层过渡层，焊机电流120～130A(最好用直流焊机)。8～10个锤头逐个焊接，不要连续施焊，要冷焊，不烫手。一般焊两层，距离堆焊层终了尺寸10mm，如锤头母体磨损较多，可视情况多焊几层。多层堆焊时，层间应清除焊渣，层间温度不应过高，防止过热造成热影响区脆化。用JHY-1A焊接时尽可能采用小线能量，并采用短弧、跳焊、短段焊接、断续焊等工艺措施。每焊一道焊缝，趁热时用手锤敲打，消除应力。

3）堆焊耐磨层

耐磨层用Φ5mm的JHY-1C焊条多层堆焊，电流220～260A，第一遍连续焊两层。锤面要分多块堆焊，先焊顶部，后焊两侧击打部位，顶部面积小焊3～4层，厚约8mm，两侧击打面面积大，焊4～5层，约8～10mm。堆焊结束后，尽量使其缓冷。在冬季堆焊时不宜在室外风口处。

2 效果和经验总结

1)采用JHY-1C焊条修复后的锤头堆焊层寿命与新品相当，可使用4个月，破碎石灰石20万t。一副新的堆焊锤头共28只，每只90kg，计2.52t，价格约为4.5～5万元。而修复一副锤头，用JHY-1A焊条约60kg, GHY-1C焊条约200kg，再加上堆焊的人工费约1.5万元，也可节省开支3～3.5万元。满负荷运转一年需3副锤头，可节约10万元。

2)辊压机用耐磨专用焊条不适于石灰石锤式破碎机。

3)以上3种焊条的价格，JHY居中，辊压机耐磨焊条最贵。

参考文献

多锤头破碎 篇4

锤式破碎机从发明至今已有100余年的历史, 目前种类很多, 按转子数量分有单转子和双转子, 单转子又分为可逆和不可逆的两种。单转子可逆式锤式破碎机的转子可以正反两个方向旋转, 其主要零部件都是对称布置的, 进料口在机器的正中上方。而单转子不可逆锤式破碎机的进料口偏于机器上方的一侧, 并设置有打击板, 图1就是一种不可逆锤式破碎机的结构示意图。

普通不可逆锤式破碎机利用锤头打击物料并将物料向下抛向打击板使物料被打击板二次打击, 物料从打击板滑落至筛箅上再经锤头的挤压磨碎, 破碎后粒度小的物料从筛箅缝隙中排出。该种破碎机的锤头是活动的, 锤头通过销轴悬挂在转子上, 转子带动锤头旋转使锤头获得能量, 锤头在打击料块后会消耗部分能量, 速度变慢并绕销轴向后倾斜, 一般设计时允许的锤头速度损失不超过50%～60%, 由此可见当一个锤头在经受料块的一次打击之后的瞬间再接受料块的二次打击时破碎效果就变差了。尽管其他锤头可能未参与打击, 转子本体仍在高速旋转, 但是这部分能量并不能在瞬间传递给已经损失能量的锤头。

1 反击型固定锤头锤式破碎机的特点

反击型固定锤头锤式破碎机主要由壳体、转子、反击板、筛箅、电动机等零部件组成 (见图2) 。该破碎机是在普通锤式破碎机的基础上, 吸取反击式破碎机优点, 在转子转动方向的侧上方设置反击板形成较大的反击腔, 由进料口下落的料块被锤头自下而上迎击, 受到冲击的物料被高速抛出撞击反击板, 反击板又将料块反射回来接受锤头的再次打击, 在此期间料块之间还会相互撞击, 料块经多次打击破碎变小落下, 再接受锤头和衬板及筛箅之间的挤压研磨, 碎裂变小的物料从下方筛箅空隙排出。由于在破碎过程中除了使用锤头破碎物料之外还利用反击板多次反击破碎物料, 所以与普通锤式破碎机相比可以用较小的能耗得到更好的破碎效果。

为了使经受多次打击物料的锤头不断地获得能量, 该破碎机的锤头固定在转子上。筛箅设计成可调结构, 在筛箅磨损后可以向中心调整, 同时调整筛箅与锤头的间隙从而控制排料的粒度。

反击型固定锤头锤式破碎机在破碎原理上充分结合了锤式破碎机和反击式破碎机的优点, 既有锤式破碎机的细碎、粒型好的功能, 又有反击式破碎机的节能高产的特点, 破碎后粒度≤5 mm的物料可以占到全部破碎物料的80%。

2 工作参数计算

2.1 生产率

假设锤头经过筛箅时所有尺寸小于箅缝宽度的物料都能排出, 不发生滞留堵塞, 那么物料通过箅缝的时间应小于 (或等于) 圆周上相邻两锤头相继扫过同一箅缝的时间, 则破碎机的生产率是

式中Q—小时产量, m3/h;

z—排料箅缝数目;

L—排料箅缝长度, m;

e—排料箅缝宽度, m;

d—成品粒度, m;

μ—物料松散以及排料不均匀系数, 一般取μ=0.015～0.07, 小型机取低值, 大型机取高值;

k—圆周方向的锤子排数;

n—转子转数, r/min。

用以上理论计算公式计算的结果比实际产量低很多, 例如某企业的PCX108锤式细碎机, Z=33, L=0.7 m, e=0.015 m, d=0.003 m, k=6, n=820 r/min, μ取0.03, 则计算的生产率只有Q≈9.2 m3/h, 实际中处理煤矸石每小时产量约为15.7 t, 处理页岩则每小时产量约为24 t。

实际中一般应用经验公式, 例如破碎煤矸石、页岩、软质松散的石灰石时的经验公式为:

式中Q—小时产量, m3/h;

k—系数, 取k=30～45大机型取高值;

L—转子长度, m;

D—转子直径 (锤头顶端转动的轨迹圆) , m;

Ρ—物料的堆积密度, t/m3。

按此经验公式计算前面的PCX108细碎机的生产率, 已知L=0.8 m, D=1 m, 取k=32, Ρ取煤矸石和页岩的平均密度值, 即Ρ≈2.15 t/m3 (煤矸石Ρ≈1.7 t/m3, 页岩Ρ≈2.6 t/m3) , 则计算的生产率为Q≈55 t/m3, 这样的结果与实际生产使用中的情况比较接近。

2.2 电机功率

电机功率一般经验公式为:

式中P—电机功率, kW;

K—系数, 取K=0.1～0.2大机型取高值;

L—转子长度, m;

D—转子直径, m;

n—转子转数, r/min。

按此公式计算上面PCX108破碎机的电机功率, 其中取K=0.13, 则电机功率为P≈85 kW。

2.3 转子转速

转子转速按转子的圆周线速度来计算:

式中n—转子速度, r/min;

v—转子圆周线速度, m/s;

D—转子直径, m。

转子线速度v (锤头速度) 是影响破碎效果的重要因素, 一般取v=35 m/s～75 m/s, 如果破碎的物料较脆并且粒度细小, 则速度可取大 (v=40 m/s～75 m/s) ;如果要求物料成品粒度中等, 则速度可取低些 (v=35 m/s～55 m/s) 。对大型破碎机v=20 m/s～40 m/s (转速n≈200 r/min～300 r/min) , 对中小型破碎机v=40 m/s～75 m/s (转速n≈750 r/min～1 500 r/min) 。转子转速高时机器的破碎比较大, 成品物料中的细料含量增加, 但是同时功率消耗也会增加, 锤头、衬板磨损会加快。在满足产品要求的情况下应取较低的转速。

对于前面提到的PCX108破碎机, 如果取v=43 m/s, 则计算其转子转速为n≈822 r/min。

3 主要结构设计

3.1 转子部分锤头和锤杆

转子部分由锤头、锤柄、锤架圆盘、主轴、轴承、大带轮 (或飞轮) 、销轴等主要零件装配而成 (见图3) 。组成转子的所有零件尺寸质量应严格控制, 以免装配成的转子部件在圆周方向产生较大的惯性不均匀即发生静不平衡。如果产生影响使用的静不平衡会使转子运转不稳定, 使主轴、轴承、机架等零部件受力变差, 引起振动。对于一般中小转子在装配后应做静平衡, 对于较大的转子还应做动平衡。

锤头是直接打击物料的零件, 极易磨损, 需要经常更换。锤头采用耐磨材料, 如高锰钢 (ZGMn13) 、高铬耐磨铸铁KmTBCr26、KmTBCr20、15Cr2MolC等、低合金钢40CrMnSiMoRe锤头等。高锰钢经水韧处理后具有加工硬化的特性, 其特点是在较大的挤压力或较大的冲击负荷下工作表面会发生加工硬化, 表面硬度会由HB200硬化到HB500左右, 具有良好的耐磨性。但是在处理较脆软的物料 (比如煤块) 时, 其对锤头的冲击力不足以使高锰钢锤头表面发生硬化, 高锰钢会像一般低硬度材料一样被磨损掉。采用高铬耐磨铸铁要进行热处理 (淬火和退火) , 使锤头不但有足够的硬度而且有较好的韧性, 这样锤头在耐磨的同时不至于开裂。

锤头的数量和质量的确定应考虑物料的特性、料块的大小和锤头的速度等因素, 一般破碎石灰石等大块和较坚硬物料时, 宜用数量少而质量大的锤子, 破碎小块和较脆的物料宜用数量多而质量小的锤子。一般取锤头质量为装入最大料块质量的1.5～2倍。为了在磨损后便于更换, 锤头用螺栓紧固在锤杆上。

锤杆固定在锤架 (转子体) 上, 其与锤架的联接方式也要便于拆卸和更换。锤杆的材料可选用碳钢45或55, 对外露部分可采取中频表面淬火, 以增加耐磨性。

3.2 机壳、衬板、反击板和筛箅

机壳采用钢板焊接而成, 沿转子水平中心线分成上下两部分, 用螺栓固定在一起, 还可以把上机壳沿转子的垂直中心线一分为二, 在图4所示的上下机壳之间设置转轴, 使非加料口一侧的上机壳在拆掉连接螺栓后可以绕转轴旋转打开, 这样在检修和更换锤头时更为方便, 图1中的件12 (油缸) 就是为了旋转打开这部分机壳而专门设计的。

衬板安装于机壳内壁, 衬板可采用高锰钢, 在易磨损部位应采用高铬耐磨铸铁件。为了检修及调整时便于观察, 在机壳 (包括衬板) 上开有观察窗, 机器工作时关闭观察窗, 观察窗内壁也有衬板, 保证观察窗关闭后机壳内壁的衬板基本连续。

反击板承受被锤头打出的物料在其上撞击破碎, 同时又要将碰撞后的物料重新弹回锤头, 再次破碎, 所以反击板不但要耐磨, 而且其形状和分布位置对破碎效果影响也极大。为了获得好的破碎效果, 锤头打出的料块应与打击板锤式碰撞, 所以理想的打击板应是渐开线形, 但渐开线难于制造, 折线或弧线结构简单也可以采用。图4中可调反击板将是所有反击板中负荷最重, 磨损最快的零件, 此零件需设计成可调和可退让的结构, 以便于磨损后的调整。

需要破碎的物料从进料口进入机器, 沿导料衬板 (图4件7) 滑下进入锤头打击区域, 导料角β越大, 物料下滑越快, 进料口处不易产生积料, 但是β越大则机器高度越大且反击腔区域越小, 反击效果就变差, 一般取β=35°～60°之间, 在不影响进料的情况下, β宜取偏小的值。

上图中导料卸载点和转子中心的连线与水平线的夹角α也是一个会影响机器高度和反击板分布方向的参数, 一般可取α=15°～35°之间。

筛箅是仅次于锤头的极易磨损件, 一般也采用耐磨铸件做成, 为了便于更换, 一般做成箅板和筛架组合的装配件, 箅板装载筛架上, 箅板采用耐磨铸件, 而筛架采用碳钢焊接而成, 这样只磨损更换箅板, 筛架则可使用比较长的时间。箅板磨损后会使锤头和箅板之间的间隙变大影响破碎和排料效果, 所以筛架可设计成可调结构, 在箅板磨损后进行调整可使箅板继续使用, 直至箅板变薄强度变差不能使用为止。筛箅缝隙的大小直接控制破碎后物料的粒度, 粗碎时可按1.5～2倍的成品物料粒度取值, 细碎时可按3～6倍成品物料粒度取值。

4 结语

锤式破碎机发展至今种类较多, 结构各异, 是一种应用广泛的破碎设备, 反击型固定锤头锤式破碎机只是其中之一, 虽然它集合了普通锤式破碎机和反击式破碎机的优点, 但同时也存直接参与破碎工作的零部件易磨损的缺点, 另外在设计中应注意在机构中设置过载保护装置, 以提高安全性和便于维护, 通过不断地改进和优化使反击型锤式破碎机性能更好。

参考文献

[1]郎宝贤, 郎世平著.破碎机[M].冶金工业出版社, 2008.

[2]非标准机械设备设计手册编辑委员会[M].非标准机械设备设计手册, 2002.

多锤头破碎 篇5

关键词：多锤头碎石化,反射裂缝防治,当量回弹模量

多锤头碎石化技术是水泥混凝土路面“白改黑”的成熟技术。笔者在一些碎石化工程中常发现某些细节问题被忽视:设计中未对碎石化后的路面提出强度要求;施工中未对原路面结构层中产生病害的路段加以处理就实施罩面。这些问题不解决,势必影响碎石化的施工质量以及路面结构设计。为此,以某水泥混凝土路面“白改黑”整治工程为例,围绕水泥混凝土路面多锤头碎石化技术的设计、施工要点展开讨论。

1 道路现状分析

该公路为三级公路,现状路面结构为22 cm水泥混凝土板+30 cm三渣基层+15 cm砾石砂。横断面为双向二车道布置。板块损坏调查见表1。

按照主点弯沉>0.2 mm、主点辅点差异弯沉>0.06 mm的标准判断水泥混凝土板板底脱空,结果有42.7%的板块存在脱空。通过现场取样调查发现,有些破碎板,系下基层破碎所致;有些破碎板,系板底脱空所致(基层完好)。因此,该段水泥混凝土路面已经不适合采用板块修复及脱空板块注浆的小修整治措施。为此采用多锤头碎石化技术实施“白改黑”。

2 路面维修设计

2.1 路面结构设计

利用原路面结构层实施“白改黑”,改建路面按照新建路面结构进行设计,以弯沉为路面结构设计的控制指标。2008年交通量统计及累积轴载见表2。

累积当量轴次按式(1)计算。

式中:Ne为设计年限内一车道的累积当量轴次,次/车道;t为设计年限,a,三级公路按8 a设计,2010年～2017年;N1为营运第一年双向日平均当量轴次,次/d,这里以2008年交通量为基础;γ为设计年限内交通量的平均增长率,%,取4%;η为车道系数,双向两车道沥青路面,η取0.7。

根据式(1)的计算,设计年限内累积交通轴载为5 288 924.4次。根据式(2)计算路面设计弯沉。

式中:Ld为改建后沥青路面的设计弯沉,0.01mm;Ac为公路等级系数,三级公路取1.2;As为面层类型系数,取1;Ab为路面结构类型系数,取1.3。

经多锤头破碎的水泥混凝土路面,材料性质类似于级配碎石,但整体联结紧密,模量较级配碎石高,但较稳定类材料低,保守起见取400 MPa。

碎石化的路面用作改建路面结构的基层,根据沥青路面设计规范,基层类型系数半刚性基层沥青路面取1.0,柔性基层沥青路面取1.6,“白改黑”后的路面结构基层介于半刚性基层与柔性基层之间,故而在弯沉计算中取值1.3。将数据代入式(2)得设计弯沉为42.3(0.01 mm)。

2.2 加铺结构设计

综合该路的交通状况和现状路面结构,将加铺结构定为两层式。比较AC-20C和AC-25C,考虑到下面层承受较大的弯拉应力,选择耐疲劳性能较好的AC-20C,最终加铺结构为4 cmAC-13C+8 cmAC-20C。

结构计算的各层模量取值见表3。二灰碎石基层模量取值1 300～1 700 MPa,但考虑到多锤头破碎对基层产生一定影响,以及随使用年限延长(通车已14 a)而导致模量的折减,按照规范值的70%取值。考虑到上海地下水位较高,路基回弹模量取25 MPa。多锤头碎石化碾压完毕后,路面往往会出现0～2 cm下沉,在结构计算时,水泥板碎石化后,厚度折减2 cm。

改建路面路表弯沉为36.3(0.01 mm),弯沉满足设计要求;沥青下面层顶面弯沉41.6(0.01 mm);碎石化基层顶面弯沉值为53.9(0.01 mm)。

碎石化层顶面弯沉很难通过贝克曼弯沉仪精确测量,为此通常采用碎石化后路面结构的当量回弹模量控制。根据设计的路面结构反算碎石化后结构层的当量回弹模量应≥300 MPa,按照容许弯沉反算求得的当量回弹模量应≥250 MPa。

对于强度不足路段采用翻挖补强进行处理。翻挖修补结构时,铺筑一层15～20 cm水泥稳定碎石或C20素混凝土。

2.3 纵断面拉坡设计

老路改造的纵断面拉坡设计,不仅要满足规范的竖曲线、纵坡等规定的标准要求,还需要考虑路面结构摊铺的最小厚度,路面补强厚度以及最小路拱要求,因此纵断面拉坡设计,需要反复调整。通常需要在原加铺结构的基础上考虑一定衬垫。

3 碎石化施工前的准备

为了保证水泥混凝土路面的破碎能成功实施,在碎石化前需搜集原有路面资料,以确定破碎实施的具体参数。

3.1 原有路面调查与评估

调查内容包括现有水泥混凝土路面结构、损坏状况、水泥混凝土路面是否有钢筋或荷载传递装置、路段内隐蔽构造物和设施(包括涵洞、地下水管、窨井、电缆、光缆、煤气管道等情况)、附近建筑物和上跨构造物的净空等。

对现有路况作出评价,确定实施破碎的具体范围,避免破碎对隐蔽构造物、设施以及附近建筑物造成损坏。

3.2 水泥混凝土碎石化前预处理

1)清除存在的HMA(沥青混合料)面层。当水泥路面存在部分修补沥青混合料时,直接破碎将会影响破碎效果,故施工前应清除干净;如有沥青薄层罩面,应将其铣刨掉。

2)特殊路段的处理。对桥梁、涵洞以及特殊的结构物做出标记。针对不同情况分别处理:当桥梁桥接坡为水泥混凝土路面时,在桥梁两端预留一块水泥板,不实施多锤头碎石化施工;埋深<1.5 m的涵洞,距离道路两侧8 m以内的房屋,5 m范围内的地下管线等,不宜采用多锤头碎石化施工,以免损坏构造物。该路为郊区道路,远离居民区,工程范围内未发现管线;桥接坡为沥青路面,因此,全线水泥路面可直接实施破碎。

3)修复破损基层。水泥混凝土板块碎裂并且存在沉陷和翻浆路段,说明水泥混凝土路面基层或路基存在病害,故实施碎石化前先挖除混凝土板,开挖其下结构层至有足够稳定性的深度。

换填材料应为满足规范和要求的破碎级配粒料。回填料应进行适当的摊铺和压实。开挖最小控制尺寸应不小于全车道宽和1.2 m,以保证压实设备的压实效果。

4 碎石化施工与质量控制

4.1 路面破碎要求

1)碎石化要求。在正式施工前需确定破碎机施工参数,并进行试验段试破碎,使之达到表4的要求。

控制板块破碎粒径大小的目的,主要是消除改建路面结构可能出现的反射裂缝问题。对于局部板厚较大、刚度大的情况,采用多锤头并不一定取得较好的破碎效果,往往将表面5 cm的板打得粉碎,而下面的板块却无法有效破碎。这种情况下,可以采用其他方式进行辅助破碎,例如冲击镐破碎。

如破碎粒径满足要求,则确定破碎机施工速度、落锤高度等施工控制参数。根据路面水泥混凝土板块的实际情况,对于强度较小的板块,锤头高确定在90～110 cm,行走速度控制在110～130 m/h;对于强度较大的板块,锤头高确定在110～130 cm,行走速度控制在90～110 m/h(具体数值根据试验段情况确定)。

另一方面,盲目要求较小的破碎粒径易产生过度破碎的情况,导致粒径过小,破碎后的结构松散,甚至影响到三渣基层。针对这种情况,需通过碎石化后结构层当量回弹模量进行控制。

2)试坑检验与调整。正式破碎施工前,需进行试破碎,并开挖几处试坑,确保破碎达到规定的尺寸,记录不同的破碎情况对应的锤头高度和行走速度。在两个独立的位置开挖试坑。试坑不能选择在有横向接缝或工作缝的位置,路面破碎粒径应在全深度内检测。最终,试验段破碎结果应得到监理工程师的认可,确定的程序将用于试验区之外的路面破碎。施工单位需不断地监控破碎操作,并在施工过程中不断地进行微调,以确保破碎结果满足要求。

3)破碎搭接处理。因多锤头破碎机械与车道宽度存在着差异,在全宽度的破碎过程中,必然存在着相邻车道需搭接的现象。从破碎效果以及破碎机能耗的角度,应根据经验通常将搭接宽度定位为15 cm。

4)碾压。破碎完毕后,采用14 t Z型压路机振动压实1～2遍。这样不但可以将表面较大的颗粒进一步破碎和进一步扩展水泥混凝土的裂缝,并稳固下层块料,以增加结构强度,使嵌锁结构更密实,而且可以消除原水泥混凝土板的脱空。在填方路段实行低速强振。为了增强碾压效果,可以采用25 t轮胎压路机碾压一遍,使碎石化的颗粒嵌挤紧密。然后采用光轮振动压路机二次碾压,吨位≥16 t,本工程采用18 t压路机。碾压遍数最少3个来回,碾压速度≤1.83 m/s。碾压用水量根据现场试验确定。通过碾压为下道工序提供一个平整表面。

碾压是碎石化施工的重要环节,因水泥板块厚度超过20 cm,碾压务必采用重型压路机。经验表明,采用轻型压路机多次碾压并不能达到重型压路机的压实效果。

4.2 碎石化后的强度不足处理

对于旧水泥混凝土板破碎并产生沉陷,压路机碾压时出现弹簧现象的路段,以及碾压后路面强度达不到250 MPa的路段,需要进行补强处理。

强度不足的路段,应全深度翻挖,换填材料应为满足规范要求的级配碎石。深度从路基到原基层底部。剩余的部分,可采用与水泥稳定碎石或C20素混凝土回填。最小挖补尺寸为车道宽且长≥1.2 m,以便机械压实。

4.3 凹处回填

多锤头碎石化后,原路面标高会略有下降,沉降通常为0～2 cm。为确保面层的平整度,仅对于凹陷>5 cm的路段进行处理。

首先应确定凹处是否由路基或基层病害造成的。如果存在病害,应按补强方法进行处理。如果凹处强度足够,采用密级配碎石粒料回填,压实后在其上喷洒透层油。

4.4 破碎混凝土路面的养护

破碎的水泥混凝土路面一般不得开放交通(包括不必要的施工运输)。如果开放交通,应对因开放交通而引起的松散或不稳定进行重新压实。

做好碎石化基层的排水设施,结合天气情况做好施工组织安排,以确保碎石化基层施工避开雨天。当施工遭遇雨天,需要采用塑料布铺盖,确保碎石化基层不受雨水浸泡。如出现雨水浸泡,应进行翻挖换填处理。为防止雨水及交通车辆对碎石化路面造成的破坏,最好在12 h内进行下道工序施工。

4.5 透层、黏层、防裂问题的处理

碎石化后水泥混凝土面层碾压后,马上洒布乳化沥青透层油。乳化沥青用量为2.5～3.5 kg/m2。根据现场经验判断,多锤头碎石化路面透层油宜选择高限。为方便后续施工,可在施工前撒布0～5 mm石屑,用量为3 kg/m2。以上施工结束后,洒布黏层油,黏层油沥青用量为0.4～0.6 kg/m2。再施工沥青面层。

在碎石化后的水泥路面与沥青路面拼缝处骑缝铺设2 m宽聚酯玻纤布或玻璃纤维格栅,进行防裂处理。此外,对于板块接缝间存在明显弯沉差的地方,也应进行防裂处理。

4.6 施工交通组织和施工时间安排

为了不影响区域交通通行,通常老路改造期间不封闭交通。施工采取分段,半幅开放交通,半幅施工。为了避免多锤头破碎机施工扰民,正常的施工时间安排在6∶00～22∶00,其他时间禁止施工。

4.7 施工质量验收

碎石化路面施工质量验收标准主要有3类指标。

1)碎石化破碎粒径。通过开挖试坑判断,以表4中粒径要求验收。

2)路面结构强度。通过碎石化的路表当量回弹模量控制,以及改建后的路面顶面弯沉检验。