從破碎運輸發(fā)展趨勢看，采選融合化正在成為當前地下礦山采選技術(shù)發(fā)展趨勢。近30年來，為了大幅度降低礦石的提升及運輸費用，很多礦山己將礦石粗碎工序從選廠移到井下，因此井下破碎硐室及破碎設備是很多井下礦山（有色、黑色等）不可缺少的。由于已有一百多年歷史的傳統(tǒng)粗碎破碎機及其機組的結(jié)構(gòu)已落后、高度大，因此所需硐室空間大，特別是在某些地質(zhì)構(gòu)造復雜、斷層縱橫交錯、難以開鑿較大硐室以及井下空間受到嚴格限制的場合，低矮的破碎設備就顯得尤為重要。
    安徽銅都銅業(yè)股份有限公司安慶銅礦為了穩(wěn)定礦山生產(chǎn)、保持礦山規(guī)模、延長礦山壽命，決定進行“- 580m以下深部開拓工程”重大基本建設。在深部開拓工程中，已有1臺傳統(tǒng)復擺顎式破碎機PEF90120，需新增置1臺。北京礦冶研究總院研制的外動顎低矮型顎式破碎機是井下初碎設備的理想選擇，但已有型號不能滿足安慶銅礦破碎塊度和生產(chǎn)能力的要求，為此，安慶銅礦委托北京礦冶研究總院研制首臺最大型號的“PEWA90120新型外動顎低矮顎式破碎機”。
1、工作原理及性能參數(shù)
1.1工作原理
    PEWA90120新型外動顎低矮破碎機的結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。
    該機由傳動部1（電動機、三角皮帶）、機架部2、動顎部3、調(diào)整部4、可調(diào)顎部5、拉緊部6及潤滑系統(tǒng)等組成（見圖1）。電動機經(jīng)三角皮帶通過皮帶輪驅(qū)動偏心軸，通過邊板將偏心軸的偏心轉(zhuǎn)動傳到外側(cè)的動顎上，變成動顎的周期性擺動，使落入動顎與可調(diào)顎組成的破碎腔中的物料受到擠壓、劈裂和彎曲的作用而被破碎，經(jīng)破碎后的物料由排料口排出。
1.2技術(shù)性能參數(shù)
    該機的主要技術(shù)參數(shù)：最大給料塊度≤750mm，進料口尺寸為900mm×1200mm，排料口調(diào)整范圍150～250mm，破碎能力90～340m3/h，外形尺寸L×B×H為3790mm×3126mm×2250mm，質(zhì)量約50t，電機功率110kW，允許破碎物料的抗壓強度≤300MPa。
2、生產(chǎn)應用實踐
    該機于2001年9月在安慶銅礦安裝調(diào)試。為綜合檢驗該設備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，檢測該設備的各項性能指標，科學評價該機是否符合設計要求和生產(chǎn)要求，于2001年10～11月進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗。
2.1機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的現(xiàn)場綜合檢測
    為了全面反映機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)，試驗中對如下幾項指標進行檢測：①破碎機的啟動、停車時間的測定；②電動機電流、電壓的測定；③軸承溫度的測定；④破碎機運轉(zhuǎn)過程中各部件強度、剛度、振動和噪音的測試。
    在現(xiàn)場工業(yè)試驗過程中，通過對上述幾項指標的綜合檢驗，破碎機在正確操作和維護的條件下，運轉(zhuǎn)狀態(tài)正常、穩(wěn)定。破碎機的啟動時間平均6s.停車時間平均58.3s;電動機的負載電流為136A、電壓379V、實際功率77.6kW，均符合設計要求；破碎機運轉(zhuǎn)過程中各部件的強度、剛度、振動、噪音以及動顎、機架上4個軸承溫度等各項指標均屬正常范圍。
2.2生產(chǎn)能力及破碎粒度測定
    被破碎的礦主要是銅礦石，屬硬巖，進料塊度均在750mm以下。經(jīng)現(xiàn)場工業(yè)試驗，破碎系統(tǒng)在正常運轉(zhuǎn)條件下，該機的處理能力完全滿足設計要求和正常生產(chǎn)要求。排礦口尺寸為150mm時，排礦粒度- 190mm，破碎機的生產(chǎn)能力平均為670t/h，最低584.5t/h、最高766.7t/h。
    該設備2001年10月井下工業(yè)試驗成功后即轉(zhuǎn)入生產(chǎn)，至今設備運轉(zhuǎn)良好，各項性能指標達設計要求。生產(chǎn)實踐表明，該機性能優(yōu)良，操作維修方便，運行可靠，成本低；出礦80多萬噸，設備開動率達97%。
3、性能優(yōu)點及技術(shù)性能指標
    工業(yè)試驗及生產(chǎn)應用實踐表明：PEWA90120外動顎低矮破碎機具有顯著的優(yōu)點。
3.1  外形低矮
    新型機的外動顎及負懸掛的結(jié)構(gòu)設計，皮帶輪及飛輪不在設備的上部，而在中部兩側(cè)，這大大降低了設備的整體高度。新機型由于破碎腔的傾斜布置，大大降低了喂料的高度。與喂料機械水平布置而不是傳統(tǒng)的階梯布置的工藝系統(tǒng)相比，大大地減少了硐室的開鑿量。
    安慶銅礦同一硐室安裝兩臺同規(guī)格、不同型號的PEWA90120外動顎低矮破碎機和PEF90120復擺顎式破碎機整機，新型低矮破碎機高度降低25.6%、喂料高度降低43.2%，這降低了破碎作業(yè)所需空間高度。硐室高度下降1.6m，硐室開鑿量減少620.4m3。如用振動出礦機加低矮破碎機組成機組，并水平布置，硐室的高度和開鑿量還將大大降低。
3.2動顎運動軌跡理想
    動顎板上各點行程及其特征值決定了破碎機性能的好壞。
    動顎理想軌跡的特征是：從破碎物料角度考慮，要求動顎運動軌跡是破碎方向（近似水平方向）的行程要大；從減少顎板磨損角度考慮，要求動顎運動軌跡是磨損方向（近似垂直方向）的行程要小，因此行程比（垂直行程與水平行程之比）小；從給料、排料角度考慮，動顎運動軌跡應有助于給料、排料，同時，水平行程從給料口向排料口逐漸減小。這樣設計，能獲得理想的動顎運動軌跡。
    新型外動顎勻擺顎式破碎機，從根本改變機構(gòu)原理入手，使動顎與連桿分離，連桿的運動特性已經(jīng)不再約束動顎的運動特性。只要改變機構(gòu)參數(shù)，就可以很靈活地調(diào)整動顎運動軌跡，這種新穎的機構(gòu)原理徹底改變了傳統(tǒng)顎式破碎機動顎運動軌跡，由此合理地設計機構(gòu)參數(shù)，可獲得傳統(tǒng)顎式破碎機不能獲得的理想動顎運動特性。
    傳統(tǒng)復擺顎式破碎機的機構(gòu)是一曲柄搖桿機構(gòu)，它的動顎就是連桿，因此動顎運動軌跡就是連桿的軌跡，近似視為橢圓。在破碎機給料口處，動顎的運動軌跡為橢圓度較小的橢圓，而在排料口處為橢圓度較大的橢圓。與簡擺破碎機相比，動顎水平行程較大，而且從排料口向給料口逐漸加大，因此有利于物料破碎，動顎軌跡的運動方向有促進排料作用，因此復擺顎式破碎機比簡擺破碎機生產(chǎn)率高；但是它的垂直行程較大，行程比大，顎板磨損較快，降低襯板使用壽命。
    簡擺顎式破碎機動顎上點的軌跡為繞動顎懸掛點轉(zhuǎn)動的圓弧，其弧長沿進料口到排料口逐漸增大。進料口的水平行程小，但破碎腔中的物料給料塊度大，不利于破碎大塊，而排料口的水平行程大、垂直行程小，又是圓弧運動的軌跡，有阻礙排料作用，生產(chǎn)能力較低，因此簡擺顎式破碎機動顎軌跡不理想。
    圖2和表1比較了PEF90120型傳統(tǒng)復擺顎式破碎機與PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機的動顎運動軌跡。
    圖2和表1的數(shù)據(jù)表明，PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機比傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機具有明顯的優(yōu)點。PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機的動顎運動軌跡分布規(guī)律是：破碎方向行程大，磨損方向行程小，行程比小，已獲得了理想的動顎運動特性。
3.3襯板壽命長
顎式破碎機的工作原理：電動機通過傳動裝置將動力傳遞給動顎，同時通過偏心軸的偏心運動使動顎相對于靜顎作往復擺動，使落入破碎腔的物料受到反復的擠壓、劈裂和彎曲作用將物料破碎。在物料的破碎和排料的過程中，物料同時對動顎和靜顎的顎板產(chǎn)生摩擦力，造成襯板的磨損。
    影響顎式破碎機襯板耐磨性的因素主要有三個方面：
    (1)被破碎物料的性質(zhì)不是人能改變和選擇的。
    (2)顎板的材質(zhì)是可以選擇和改變的，但好的材料是以提高成本為代價的。隨著材料科學和熱處理工藝的發(fā)展，會研制出耐磨性能更好、價格更合理的材質(zhì)供選擇。選擇的依據(jù)除技術(shù)性能外，主要考慮綜合的經(jīng)濟指標。
    (3)動顎運動的軌跡決定了被破物料在破碎與排料過程中與襯板之間的相對運動及受力狀況。破碎機不同的結(jié)構(gòu)設計、不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)及不同的腔形會得到不同的動顎軌跡。表1的數(shù)據(jù)表明，PE-WA90120外動顎低矮顎式破碎機的動顎運動軌跡磨損方向行程及行程比遠遠小于傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機。
    安慶銅礦的生產(chǎn)實踐表明：傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機襯板使用壽命為2個月，新型PEWA90120外動顎低矮顎式破碎機襯板使用壽命為6個月，襯板壽命延長3倍。
3.4生產(chǎn)能力高、能耗低
    由于新機型動顎與靜顎的位置與傳統(tǒng)復擺顎式破碎機正好相反，動顎的往復運動為破碎機提供了可靠的進料保障，并促進排料，所以生產(chǎn)能力比傳統(tǒng)顎式破碎機高。
    從動顎運動軌跡分析，新型PEWA90120破碎機以較小的偏心距可獲得比同規(guī)格傳統(tǒng)顎式破碎機PEF90120大的動顎破碎行程，因此設備運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速提高10%，生產(chǎn)能力提高。
    安慶銅礦的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)PEF90120顎式破碎機生產(chǎn)能力為550t/h(排礦粒度- 240mm)，新型PEWA90120破碎機的生產(chǎn)能力為670t/h(排礦粒度- 190mm)，生產(chǎn)能力增加21.8%。
    新型PEWA90120破碎機小的磨損行程大大減
少了無用功，能耗低；單機比傳統(tǒng)設備節(jié)能15%～30%，破碎系統(tǒng)節(jié)能1倍以上。
3.5  調(diào)整排放口方便及粉塵小
    新型機由于采用了獨特設計，可調(diào)顎由懸掛軸懸掛在機架上，下部通過肘板與機架相連，通過調(diào)整肘板，可調(diào)顎繞懸掛軸旋轉(zhuǎn)，以改變排料口大小，控制排料粒度。依靠可調(diào)顎的自重便可輕松調(diào)整排放口的大小，使調(diào)整墊片不需要液壓裝置，降低了成本。調(diào)整好后，拉緊拉桿，使可調(diào)顎、肘板與肘板座緊密接觸。新機型不用傳統(tǒng)復擺顎式破碎機那樣的偏心連桿套環(huán)裝置，而是通過活動邊板將偏心運動傳到外側(cè)的動顎上，破碎腔呈傾斜狀態(tài)，所以粉塵不易四處飛揚，減少了粉塵污染，有利于環(huán)保。由于偏心距小，整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)帶來的噪音比傳統(tǒng)復擺顎式破碎機要小得多。
4、結(jié)束語
    北京礦冶研究總院于2000年10月至2001年6月完成設備研制及系統(tǒng)施工，2001年8～9月完成設備安裝調(diào)試，新系統(tǒng)建成。2001年10～11月進行井下工業(yè)試驗，全面達到課題任務書的要求。隨即轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，經(jīng)一年的生產(chǎn)考驗，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，設備性能優(yōu)良，取得明顯的經(jīng)濟效益。PE-WA90120新型外動顎破碎機的研制是成功的，應用效果是顯著的。PEWA90120新型外動顎低矮破碎機所需硐室空間小，減少了硐室開挖量，縮短硐室的開鑿工期，是節(jié)省投資的新型破碎設備，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益將是非常顯著的。若能大力推廣應用，定能改變現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)面貌。