价值分析(VA)在颚式破碎机改进设计中的应用

添加人：admin 发布时间：2017/6/20 14:29:54 来源：中国破碎机网

　　小型复摆颚式破碎机广泛应用在矿山、冶金、水泥、建筑材料、交通等行业，市场需求量大，制造企业多，产品的成本和质量是破碎机企业在市场竞争中取胜的两个关键因素。
　　我们通过对原有的PEF-250复摆颚式破碎机进行改进设计，在设计中对颚式破碎机的几个关键零件进行了价值分析（VA），使每台颚式破碎机的重量减少了820公斤，生产成本节约4000元左右，而颚式破碎机的各项技术指标均优于原机。其每次处理物料量增加了33%，单位铜耗减少28%，单位电耗下降40%，为本企业破碎机产品在市场中取胜创造了良好的条件，也为社会取得了较好的经济效益。
　　PEF-250颚式破碎机中铸钢、铸铁件占总机重量的90%左右，其成本构成大致与各零件的重量成正比。
　　将各零件按重量由大到小进行排列，就可基本确定零件成本分析的主次排列关系，见表1.考虑到机架、动颚、肘板调整座及肘板对破碎机的运动及动力参数影响极大，其结构参数的选择直接表1PEF-250颚式破碎机零件（部件）重量零件名称重量（公斤）成本分析顺序价值分析顺序机架飞轮动颚齿板肘板调整座轴承盖轴承（外购）偏心轴边护板肘板其余刀影响到破碎机的技术性能即破碎机的功能，因此，确定机架、动颚、齿板、飞轮、肘板调整座和肘板为VA的重点对象。此外破碎机的电机选取直接影响破碎机的能耗，电机功率也作为VA的一个对象。开展VA活动的最终目的是在破碎机的各项技术指标者有所提高的前提下，最大限度地减轻破碎机的重量。降低制造成本，从而获得功能提高，成本下降，达到使破碎机价值提高的效果。
　　收集并综合国内外各种颚式破碎机的专业科技资料表明，小型常规颚式破碎机的发展有以下几种趋势：降低动颚悬挂点高度；采用高深破碎腔及曲线型破碎腔断面；采用小的破碎腔齿角；适当提高破碎偏心轴转速；动颚运动机构优化设计，改善动颚的运动特性；排料口的调整，由用楔铁调整改为用加垫板式的调整。
　　根据所收集的科研资料与企业原有PEF-250破碎机结构的比较可见，原先的破碎机具有较大的改进潜力。
　　2.2用户访问和市场调查通过对几个省市水泥、建材、矿山等行业的用户使用的众多厂家制造的破碎机产品进行使用情况调查，我们对破碎机的处理量、易损件寿命、主要零件的强度要求及电耗等情况进行了具体的分析比较，对某些产品的独创优点和许多产品的通病，给予了特别的关注，为设计工作积累了第一手的素材。
　　对市场的调查表明，小型颚式破碎机的市场动需求量仍然很大。用户对该类机的普遍要求，一是处理量大，二是价格便宜，这和我们改进设计的既定目的是一致的。因此，运用VA的方法对改进破碎机是大有可为的。
　　2.3确定价值分析的数值目标成本目标：根据从多种途径收集到的情报，以同类型破碎机的较轻机重（考虑到破碎机的通用性要求广，能破碎各种石料）2.9吨作为所设计破碎机的目标机重，使机重减小820公斤，并使设备的机加工费用基本保持不变或略有降低，从而使每台生产成本节约4000元左右。
　　性能参数目标（使用目标）：3功能分析及方案创造对确定为破碎机应用VA的重点对象：机架、动颚、齿板、飞轮、肘板调整座、肘板及电机进行功能定义，如表2.由于破碎机各零件的成本大致与零件的重量成正表2破碎机零件、部件功能定义零件名称功能定义动颚形成破碎腔，产生破碎冲程，承受破碎力。
　　齿板保护机架、动颚，承受物料磨损，形成破碎腔纵向断面。
　　飞轮储存电机能量，平衡动颚惯性。
　　肘板调整座支承肘板，调整动颚排料口。
　　肘板作为动颚运动的摇杆，自损保护件。
　　电动机提供破碎物料的动力比，对零件成本的分析可转为对零件重量的分析。将破碎机的目标机重按比例分解为零件的重量，则确定了各分析对象的目标重量，从而也确定了各零件重量减轻的期望值，见表3.表3零件重量减轻期望值的计算分析表（单位：公斤）零件名称实际重量Ws目标重量Wm重量减轻期望值AW=Ws-Wm降低成本的顺序机架飞轮动颚齿板肘板座轴承盖偏心轴边护板肘板其余机架：机架是颚式破碎机中最重要的零件，它的的重量占整机重量的39%左右，因此把提高机架的价值重点放在减轻机重，降低制造成本方面。
　　动颚：动颚是产生破碎冲程的关键零件，其结构设计对已确定的结构设计，人为改变重量的可能性较小。因此把动颚的价值的提高重点放在改善运动特性，即提高功能方面。
　　齿板：由固定齿板和活动齿板形成的破碎腔纵向断面对物料的下落状况及齿板的磨损具有重要影响，价值分析的重点是改善破碎腔的断面的形状，其次才是设法减轻齿板的重量。
　　飞轮：价值提高的可能途径只有减轻重量，降低制造成本。
　　肘板调整座：据我们掌握的信息，肘板调整的形式有几种方案。原机采用的楔块一螺杆调整座，零件较多，重量较大，且活动楔块对机架后壁的磨损大，影响机架的使用寿命，螺杆的定位锁紧性差，排料口在强烈的破碎振动力下经常变化，排料粒度不均匀。因此可选择其它的排料口调整方案取代之。
　　肘板：肘板的参数主要是长度，而该参数对破碎机的技术性能和主机的总体结构都有一定的影响，因而需通过综合分析来确定，肘板的重量大小对成本影响很小。
　　根据功能分析中明确的各分析对象提高价值的途径，对各零（部）件采取以下改进措施：机架：机架的宽度受破碎机给料口宽度的限制，变化不能很大；机架的长度受动颚、肘板调整座和肘板等零件结构的限制，不能随意改变；而降低机架上动颚悬挂点高度，在保证破碎腔深度略有增加的前提下降低机架给料口平面的高度，既可使机架的强度变化不大，机构运动状况有较好的改善，又可使机架重量有较大的减轻。通过最终设计，新机架在和原机架强度基本同等的条件下，重量减轻380公斤。
　　动颚：通过对动颚运动曲柄连杆摇杆机构各尺寸参数进行优化设计，获得了较好的运动特性。新设计机与原机动颚运动参数比较见表4.动颚水平行程增大，提高了动颚的破碎能力和排料能力，即提高了破碎机的处理量；动颚运动特性系数垂直行程与水平行程之比的减小，减小了破碎单位物料所需磨损的齿板金属。
　　表4新旧机型动颚运动特性（当排料口宽度为40毫米）比较机型上部中部下部水平垂直水平垂直水平垂直按照新确定的动颚参数设计出的动颚。由于动颚悬挂点位置降低使动颚长度减小，考虑到动颚宽度的适当减小对动颚抗弯强度影响不大，而使用中大多数是动颚宽度方向的中部承受破碎力，活动齿板的厚度使动颚边部受较大破碎力时能将受力均匀地分布作用于动颚的整个受力面上；因此，为减小动颚重量，将原先等于破碎腔宽度的动颚宽度减小40毫米，使动颚的重量比原先共减小了50公斤。
　　齿板：将固定齿板面两头的斜角减小，使破碎腔进料口处的最大啮角小于物料的滑动角，大大减小了进料口处的物料反跳现象；将整个破碎腔的平均啮角19.5减小到17°，增大了进料与排料速度，减小了齿板的磨损。这两项措施的直接效果就是提高了处理量，减少了金属损耗。
　　齿板的最终失效状态是齿面基本磨平。分析失效后的齿板发现，原先齿板的剩余厚度过大，造成了材料的浪费，而齿板的总厚度因结构所限不能减薄，因而采用齿板底面加深掏空深度的办法，既不影响齿板的使用寿命，又减小了齿板的重量，新齿板比老齿板减轻重量共60公斤。
　　电机功率：经过用户调查我们发现，目前颚式破碎机所配电动机的功率比实际所耗功率大，普遍存在不满负荷工作，而颚式破碎机均为空负荷负起动，不需要有过大的功率储备。将原来的22kW的电动机改为18.5kW.飞轮：因电机功率减小，飞轮在动颚退行程中所能储存的能量减小，同时动颚和活动齿板重量减轻。
　　通过计算，动颚进行较平稳破碎所需的飞轮惯性可减小，飞轮重量可减轻200公斤。
　　肘板调整座：将原楔块螺杆机构改为肘板座后插人垫片法调整排料口，虽然操作程序较以前稍多一点，但可靠性大大提高，排料粒度稳定，机架后壁基本不生产磨损，整个机构的重量也较前减轻了120公斤。由于调整机构的长度方向尺寸较小，使破碎机机架的长度也缩短。
　　肘板：肘板的长度对动颚的下部水平行程有少量的影响，肘板增长，下部水平行程略增，但机架的长度也将增大，机重猛增；肘板过短，则摆角过大，肘板磨损激烈。通过机重、生产率及肘板寿命等因素的综合平衡，确定肘板长度为250毫米较佳，肘板与肘板垫之间也由原来的滑动接触改为滚动接触，以提高使用寿命。
　　对轴承盖、偏心轮和护边板也进行了合理的设计，尽量在满足使用要求的前提下减轻零件重量，取得了共减轻重量40公斤的效果。
　　按照新方案设计制造的颚式破碎机，其重量2 870公斤，比原机减轻820公斤，合计降低成本4000元左右。以每年生产100台计算，可降低成本40万元。扣除铸铁的模具更新费约2万元，第一年就可为企业增利38万元。随着生产生产批量的增加，经济效益将显著提高。
　　通过第一台新设计的颚式破碎机的生产使用实践测出，新机的处理能力比原机提高33%，破碎单位物料的金属（齿板等）消耗减小28%，破碎单位物料的电耗降低40%左右。按每年破碎物料5万立方米计算，则一年可为用户节约备件费5000元左右，节电40000度。同时，生产能力的提高节约了开机时间，更换齿板次数的减少也提高了劳动生产率，破碎机机架的寿命大大提高，这一切都包含了经济效益的提高。