简介

      颚式破碎机（Jaw crusher），俗称颚破或老虎口，是一种工程和矿山应用中常用的破碎设备，其主要工作部件由定鄂齿板和动颚齿板组成。这两个齿板在机器运行过程中进行周期性的相对运动，以实现物料的压碎和破碎。当动颚齿板靠近定鄂齿板时，物料受到压碎作用；当两者分离时，物料由于自重而向下移动，从而从排料口排出。这一设计不仅实现了高效的破碎作用，还通过定鄂齿板的齿形结构增加了折断、劈裂和磨碎的附加作用。

颚式破碎机示意图

      与传统破碎机相比，颚式破碎机具有多方面的优势。首先，它能有效地减少在破碎过程中产生的粉尘。其次，由于其较大的口径，颚式破碎机能够处理直径达到1-1.2米的大型物料，从而解决了传统破碎机因破碎能力有限而导致的供需矛盾。随着社会经济快速发展和基础设施建设的扩大，如水利和铁路项目，石料需求逐年增加。这增加了颚式破碎机的市场需求，并推动了其向高性能、低能耗方向发展。现代颚式破碎机设计更注重满足不同应用场景和工艺要求下的多种用户需求。颚式破碎机的主要分类有：复摆颚式破碎机、双腔颚式破碎机、外动颚式破碎机、振动颚式破碎机。

      在十九世纪中期，工业革命正处于全盛时期，蒸汽机和电动机等动力机械得到了迅速的发展和广泛的应用。这一时期，不仅动力机械技术得到了飞速的进步，同时，多个工业领域，包括冶金、矿业、建筑和化工等，也对破碎机械有着日益增长的需求。在1806年，一个由蒸汽机驱动的辊式破碎机出现了，标志着破碎技术的重要进步。此项创新使得矿石和其他硬质材料的处理变得高效和简便。半个世纪后，1858年，由E.W. Blake设计和研发的第一台颚式破碎机也成功问世。且因颚式破碎机相较于传统破碎机的多方面优势，受到了广泛的关注和应用。1895年，美国的William发明了低能耗的冲击破碎机，这是颚式破碎机以外的另一重要发展​。20世纪80年代以来：颚式破碎机的生产效率得到了极大的提升，大型颚式破碎机每小时可以破碎800吨物料，其进料尺寸已达到大约1800毫米。

发展历程

背景

      在十九世纪中期，工业革命正处于全盛时期，蒸汽机和电动机等动力机械得到了迅速的发展和广泛的应用。这一时期，不仅动力机械技术得到了飞速的进步，同时，多个工业领域，包括冶金、矿业、建筑和化工等，也对破碎机械有着日益增长的需求。

E.W. Blake发明的颚式破碎机

简史

      在1806年，一个由蒸汽机驱动的辊式破碎机出现了，标志着破碎技术的重要进步。此项创新使得矿石和其他硬质材料的处理变得高效和简便。半个世纪后。

简摆颚式破碎机结构示意图

      1858年：美国的E.W. Blake（也称为Black）设计并制造了世界上第一台颚式破碎机，此项发明开启了颚式破碎机的发展历程​。并且因颚式破碎机相较于传统破碎机的多方面优势，受到了广泛的关注和应用。

      1878年：美国开发了连续动作循环的破碎机，其生产效率高于间歇动作的颚式破碎机​。

      1881年：Philetus W. Gates为旋回破碎机申请了专利，这是在Blake颚式破碎机发明后的重要发展。

      1895年：美国的William发明了低能耗的冲击破碎机，这是颚式破碎机以外的另一重要发展​。

      20世纪80至20年：颚式破碎机的生产效率得到了极大的提升，大型颚式破碎机每小时可以破碎800吨物料，其进料尺寸已达到大约1800毫米。

      此外，随着时间的推移，颚式破碎机的结构和设计也不断优化，例如颚板的运动轨迹、结构、形式和移动颚的支架方式等得到了改进，使得颚式破碎机更加适应不同的破碎需求，应用范围也逐渐扩大。

工作原理

      全世界各种类型的颚式破碎机约有百余种，其中也发展创新了很多异型颚式破碎机，这些机型有各自的特点和优缺点，它们的主要区别在于动颚结构的设计不同，进而导致动颚拥有不同的运动特性，如，运动轨迹、速度和加速度、行程长度，受力情况等。但工作原理基本相同，都是由以下基本原理进行物料的破碎：

      颚式破碎机中的破碎工作是一个动态和连续的过程，涉及多个组成部分和动态交互。该机的核心工作部分主要由两块颚板组成，其中一块是固定颚板，垂直固定在机体前壁上。另一块则是活动颚板，其位置倾斜，并与固定颚板构成大小不一的破碎腔。这两块颚板在电动机驱动的偏心轴作用下，通过皮带和皮带轮进行周期性的往复运动。在这一过程中，当活动颚板上升时，肘板和动颚之间的夹角逐渐变大。这种变化促使活动颚板逐渐推动至固定颚板的位置，导致夹在两颚板之间的物料受到挤压、弯折和劈裂的作用，从而达到破碎的效果。相反，当活动颚板下行时，肘板和动颚之间的夹角会进一步变小。此时，拉杆和弹簧的作用使活动颚板与固定颚板分离，已经被破碎的物料则在重力的作用下经由排料口排出，完成整个破碎过程。

单摆颚式破碎机工作流程

      图中(a)是颚板张到最大位置，即活动颚板离同定颚板最远的位置。此时，物料进入破碎腔；(b)是活动颚板逐步向固定颚板方向移动，导致物料受到挤压并因此产生裂纹，进而被破碎；(c)是活动颚板靠近固定颚板最近时的位置。该位置物料会被破碎成小块；(d)是活动颚板又张到最远位置，压碎的物料经重力作用而卸出破碎腔，新的物料又进入破碎腔，开始又一轮破碎，如此周而复始地完成破碎任务。

组成结构

基本组成

      颚式破碎机的组成部件由机架、进料斗、动颚总成、防护、调整机构、动力机构、润滑系统等组成，有的产品还配有液压系统。

颚式破碎机的组成部件示意图

机架

      按照结构进行划分，能够将颚式破碎机分为组合式机架（又称组装式机架）和整体机架。[整体机架主要由于在运输，安装以及制造等方面存在难度，因此无法应用在大型破碎机当中，大多数都是应用在中小型破碎机当中。该种结构形式在刚性方面显著优于组合式机架，但是在实际制作期间存在较大难度。因此组合式机架和整体机架都有与之相对应的应用场景及提升空间。

组合式机架

      由于在运输、安装、维修方面的便捷性，组合式机架被广泛应用于大型破碎机。其组合过程主要包括两种形式

组合式机架示意图

      第一种是通过使用架壁之间的螺栓和嵌销来进行组合。以1500×1200颚式破碎机机架为例，这种机架结构被分为两个主要部分：上架体和下架体。这两部分通过螺栓进行紧固连接，而在结合面上，使用键和销钉来承担剪力和提供额外的稳定性。除了作为连接元件外，这些销钉和键还在装配定位过程中发挥了重要作用。[6]但传统老款颚式破碎机机架一般采用螺栓将主机直接固定在底座上，由于动颚的周期性工作产生较大的冲击力，造成底座经常出现疲劳破坏，新款颚式破碎机通常需要采用减振安装设计，以吸收设备振动峰值，同时允许破碎机在垂直和纵向方向上产生小量的位移，从而降低对底座的冲击

      第二种方式是焊接组合式机架。以1200×900颚式破碎机机架为例，这种焊接组合方式在结构刚性方面相对于使用嵌销和螺栓的连接方式有着明显的优越性。因为焊接提供了更为紧密和持久的连接，这样的机架更加便于加工、装配以及折装。

整体机架

     整体机架在运输、安装和制造过程中面临一系列技术和操作的困难，这些因素限制了其在大型破碎机中的应用。因此，这种机架结构主要被用于中小型破碎机。尽管如此，整体机架在结构刚性方面具有明显的优势，相较于组合式机架，其提供了更高的稳定性和耐用性。然而，在实际制作期间存在较大难度。

整体机架示意图

      从制造工艺的角度来看，整体机架可以进一步细分为两种主要类型：钻杆整体焊接式和整体铸造式。钻杆整体焊接式机架在制造加工方面相对更为简单，同时也具有较轻的机架重量。

进料斗

       进料斗位于机器的上部，是用于接收待破碎物料的部件。

动颚总成

      在颚式破碎机中，动颚总成是一个至关重要的组成部分，由动颚体、偏心轴、透盖、挡圈、轴承、皮带轮、飞轮等组成。动颚体通常由钢板焊接而成，经过热处理和退火以消除焊接应力，进一步通过打磨的焊缝来消除焊接产生的缺陷，从而提高动颚体的强度。动颚体正面装有活动颚板，上部通过偏心轴和轴承悬挂在机架上，下部则支撑在肘板上，并与肘板形成铰[jiǎo]链。偏心轴两端装有皮带轮和飞轮，降低电动机的额定功率，并确保机器工作时的转速不会波动太大。

      新款的颚式破碎机通常采用V型腔设计，这种设计可以增大肘板的倾角，从而增大物料的处理量和提高破碎效率。此外，动颚一般采用高强度铸钢件，轴承采用振动机械专用的调心滚子轴承，偏心轴则采用重型锻造偏心轴，轴承密封采用迷宫式密封形式（油脂润滑），轴承座则采用铸造轴承座。在颚式破碎机的创新发展过程中，一直围绕着“改善动颚运动特性”这一主线进行，如果机器具有良好的动颚运动特性，则产量会随之增加，能耗和钢耗也会相应降低。

调整机构

      在颚式破碎机中，调整机构起着至关重要的作用，尤其是在控制出料口大小方面。出料口的大小直接影响破碎效果和生产效率。具体来说，一个较小的出料口可能导致破碎效果更细致，但这通常会降低生产效率，因为机器需要更多时间来处理相同量的物料。相反，一个较大的出料口可能提高生产效率，因为更多的物料可以快速通过，但这可能会牺牲破碎效果的细致度。因此，调整机构的设计和操作方式对于平衡破碎效果和生产效率具有重要意义。

动力机构

      动力机构是颚式破碎机中的一个核心组件，通常由电动机，带轮，三角带组成，负责将电能转化为机械能，从而驱动破碎机的各个运动部件，包括动颚、偏心轴等，以完成破碎过程。动力机构的安装方式有两种：采用地脚螺栓将电机底座安装在基础上的独立安装和将电机底座与破碎机机架一体安装

分类

简摆颚式破碎机

      简摆颚式破碎机是一种传统的破碎机型号，主要由定颚、动颚、前推力肘板、后推力肘板、飞轮、偏心轴等核心组件构成。在这种设计中，动颚体与偏心轮是完全独立的，依赖于推力肘板将作用力有效地传递到动颚体上。动颚体顶端固定在悬挂轴中，实现围绕悬挂轴的往复摆动。这种设计的优点在于其动颚体的运动轨迹相对简单，能产生较大的破碎力，特别适用于大块、坚硬、难以破碎的物料。由于动颚体主要进行简单的摆动，大部分的机械行程都用于破碎，这意味着衬板的磨损较小，维修也相对容易。然而，这种设计有其局限性，包括整机的重量和体积较大，以及成本相对较高。

简摆颚式破碎机结构示意图

复摆颚式破碎机

      复摆颚式破碎机是对简摆颚式破碎机的一种改进和优化。在这种设计中，动颚体与连杆被合并为一个整体，偏心轴同时也作为动颚体的悬挂轴。这种集成设计简化了肘板的数量，从两个减少到一个。复摆颚式破碎机还可以根据动颚体偏心轴与入料口高度的相互位置关系，进一步细分为正悬挂、零悬挂和负悬挂；以及根据动颚体下端肘板的支撑方式不同，可分为正支撑、零支撑和负支撑。这些不同的配置方式使得复摆颚式破碎机在处理量、功耗、衬板磨损和动颚行程方面具有更高的灵活性和优化空间。

复摆颚式破碎机结构示意图

 双腔颚式破碎机

      双腔颚式破碎机是一种更为先进和复杂的颚式破碎机设计，它分为简摆双腔颚式破碎机和复摆双腔颚式破碎机两种。这种设计的主要特点是偏心轴装置位于破碎机的下部，动颚机构被分为左右两个独立的工作面。这样的设计允许左右两个破碎腔在偏心轴旋转的过程中交替完成物料破碎任务。这不仅提高了破碎效率，还使得在动颚摆动的任意时刻，都存在着破碎行程与排料行程的运动过程。

双腔颚式破碎机结构示意图

外动颚式破碎机

      外动颚式破碎机是一种创新性的颚式破碎机设计，其主要特点是机体倾斜，从而有效地降低了整机的高度。这种设计特别适用于井下或其他空间受限的应用场合。在这种设计中，动颚体的连杆部件经过一系列的优化和演变，通过边板的连接，形成了一种倾斜布置的动颚体。这种结构不仅降低了设备的整体高度，还通过优化后的动颚运动轨迹，实现了更大的破碎比和更低的衬板磨损。

外动颚式破碎机结构示意图

振动颚式破碎机

      振动颚式破碎机是一种全新的颚式破碎机设计，最早由苏联选矿设计研究院提出。与传统的四连杆机构颚式破碎机不同，这种设计通过减振装置、弹性连接装置和偏心激振器组成的动力装置，实现了工作原理的根本性改变。这种设计允许动颚体的运动特性不再受到四连杆机构的限制，从而实现了一种全新的振动破碎方式。这种破碎方式特别适用于料层状态的物料，能够实现更高的破碎效率和更低的能耗。

振动颚式破碎机结构示意图

技术参数

性能指标

破碎比

      破碎比是颚式破碎机的一个关键参数，它影响了机器的容量、质量和能耗。高破碎比意味着较小的产品尺寸和更多的细料，同时也意味着较高的破碎力和能耗。相反，低破碎比意味着较大的产品尺寸。

颚板几何形状

      颚板的几何形状会影响流动应力和破碎过程中的变形行为，优化颚板设计可以提高破碎效果​。

压碎压力

      该参数表示颚式破碎机在单位面积上施加的力，压碎压力越大，破碎效率越高​。

破碎效率

      指颚式破碎机在破碎过程中的运行效率，高效的颚式破碎机能够在较短的时间内完成破碎任务，降低能耗。

颚式破碎机的容量

      为了计算颚式破碎机的容量，需要三个基本参数，这些参数是间隙尺寸 (G)、破碎机宽度 (W)和颚式破碎机的​闭合单设置 (CSS)。

影响因素

物料的硬度

      颚式破碎机可以破碎抗压强度不超过320兆帕的硬质物料，物料硬度越大，破碎起来越困难，而且对设备的两颚板等部件的磨损也越严重。随之，破碎的速度变慢、能力降低。

物料的组成

      物料的组成成分也影响颚式破碎机的生产能力，颚式破碎机物料里含的细粉越多，这些细粉越容易黏附，不利输送而影响破碎，对于细粉含量多的物料应提前过一次筛，将细粉尽量从物料中筛选出来，以免影响颚式破碎机的正常工作。

物料的细度

      破碎后物料的细度影响颚式破碎机的生产能力。排料细度要求高，即要求破碎机出来的物料越细，则破碎能力越小。如无特殊要求，一般将物料的细度设置为中细即可。

物料的黏度

      物料的粘度影响颚式破碎机的生产能力。物料的黏度越大，越容易黏附。黏度大的物料在颚式破碎机内会黏附在破碎腔的内壁上，如不能及时进行清理，将影响颚式破碎机的工作效率，严重时还可能影响颚式破碎机的正常工作。因此，在选择物料时，物料的黏度不宜太大。

物料地湿度

      物料的含水量影响颚式破碎机的生产能力。物料中含的水分较大时，物料在颚式破碎机内容易黏附，也容易在下料输送过程中造成堵塞，造成破碎能力减小。

发展趋势

研究现状

      关于颚式破碎机的改进和优化，国内外学界已经进行了大量的理论研究和实验工作。这些研究主要集中在运动学分析、动力学分析、有限元仿真分析、腔型优化、组合拆分设计、节能增效以及多学科交叉设计等多个领域。

运动学分析

      运动学分析主要关注物体间的相对运动，包括位移、速度和加速度随时间的变化关系。这一分析仅关注物体运动的几何性质，而不涉及运动的成因。在颚式破碎机中，特别是动颚的运动轨迹对破碎产品质量和衬板磨损有着至关重要的影响。随着计算机辅助设计技术的发展，运动学分析的计算精度得到了显著提高。

动力学分析

      动力学分析则更为全面，它研究物体运动变化与其受力之间的关系。通常，这一分析的步骤包括建立动力学模型、运动微分方程和数学模型，并通过数值分析来获取频率、振型等关键参数。这种分析能够揭示动态力的变化规律，对于设备运行的稳定性具有重要意义。

优化设计

      优化设计主要研究在各种约束条件下，如何从多个参数中选择最佳组合以达到最优目标。通过应用最优化方法，可以确保设备在特定条件下以最小的代价获得最佳的工作性能。随着现代仿真优化软件的快速发展，这一领域在工程实践中得到了广泛应用。

有限元仿真

      有限元仿真主要用于分析机械设备零部件的应力、强度、刚度、模态和振型等数值关系。这些分析结果有助于选取合适的安全系数，并进一步优化设备设计以提高性能。特别是对于振动设备，有限元分析能有效地降低振动的有害影响。

离散元分析

      离散元法是一种专门用于分析颗粒状离散物料的方法。它通过迭代的方式，求解不连续体的运动特性，并能模拟出颗粒物料的运动规律。这一方法在解决颗粒物料受力状态和相关设备研发方面提供了有效的工具。随着计算机技术的快速发展，离散元法已经在圆锥破碎机和磨机的开发设计中得到了广泛应用，并逐渐应用于颚式破碎机的改进和优化。

创新方向

现代设计计算方法的应用

      在工程领域，计算机辅助设计和分析软件（如Matlab、Ansys、Adams等）的出现标志着一个重要的转折点。这些软件不仅提供了强大的数值计算能力，还支持复杂的模拟和优化任务。在颚式破碎机的设计和制造过程中，这些现代计算方法正在逐渐取代传统的手工或半自动计算方法。具体而言，这些软件可以用于进行精细的力学分析、流体动力学研究，以及多体动力学模拟等。这些高级计算方法的应用，使得设计人员能够更准确地预测和优化颚式破碎机的性能，特别是动颚的运动特性和运动轨迹。

力求结构简单

      科技的快速发展和新型耐磨材料、轴承技术的进步为颚式破碎机的大型化提供了可能。在这一背景下，复摆颚式破碎机由于其结构相对简单，逐渐显示出在大型应用中替代简摆机的潜力。例如，新型的“单段颚式破碎机”采用了层压破碎原理，并在原有腔型的基础上进行了创新，实现了多功能和高效率。这种趋势表明，未来颚式破碎机的设计将更加注重结构的简化和优化，以适应不断变化的市场需求和技术条件。在所有现代设计计算方法的应用中，颚式破碎机机构优化设计是核心，因为机构优化的目标就是得到最佳的动颚运动特性。

颚式破碎机的高能化

      能效问题一直是颚式破碎机研究和应用中的一个核心话题。随着全球对可持续发展和环境保护意识的增强，降低设备能耗、提高能量利用效率成为了研究的重点。在这方面，多种高能效理论和方法，如表面积学说、体积学说和裂缝学说等，被用于指导颚式破碎机的设计和优化。这些理论和方法不仅有助于更准确地理解和描述物料破碎过程，还为设备参数优化提供了科学依据。

应用新技术、创新新机型

      进入21世纪，信息技术、传感技术、控制技术和电子科技等多个领域都取得了显著进展。这些技术的应用，特别是与新材料、新工艺、润滑和液压等机械技术的综合应用，为颚式破碎机的机电一体化和智能化提供了强有力的支持。例如，通过应用先进的传感和控制系统，颚式破碎机的操作和维护过程可以更加自动化和智能化，从而提高设备的运行效率和可靠性。

应用领域

      颚式破碎机在多个工业领域中得到了广泛应用，特别是在采矿、冶金、建材、陶瓷和工程行业中，其主要的功能是对大质量的矿石和其他材料进行中小颗粒尺寸的破碎​​。

矿业

      颚式破碎机广泛用于矿山的初级破碎过程，能有效处理多种矿石，例如铁矿石、铜矿石等，将大块的原矿石破碎成较小的粒度以便进一步的加工和提炼。

建筑材料

      在建筑行业中，颚式破碎机主要应用于对各种建筑材料如花岗岩、玄武岩、石灰石、石英石、砂岩等的破碎，为后续的材料加工和利用打下基础​。

废弃物回收

      颚式破碎机也被广泛应用于废弃物回收领域，如混凝土和沥青回收，通过破碎将废弃的建筑材料转化为再生聚合物，实现资源的循环利用

公路和铁路建设

      在公路和铁路建设中，颚式破碎机用于生产所需的碎石和其他建筑聚合物，为基础设施的建设提供必要的材料支持​​。

冶金和化工行业

      在冶金和化工行业中，颚式破碎机用于对各种矿石和化学原料的初步破碎，为后续的冶炼和化学反应提供了基础​​。

水泥原料破碎

      颚式破碎机在水泥生产中用于原料的破碎，为水泥的生产提供初步处理​。

采石场

      在采石场，颚式破碎机是用于大型岩石和矿石的初级破碎，以便进一步的加工和销售​。

特点

优点

      颚式破碎机具有构造简单、重量轻、价格比较低、便于维修和运输、外型高度小、需要厂房高度小、工作可靠、调节排矿口方便破碎潮湿矿石及含粘土较多的矿石时不易堵塞等优点。

缺点

      破碎过程单一：不能实现多功能破碎，在工作过程中，如果待破碎的物料性质是多项的，传统的破碎工艺不能使他们完全解离，还容易出现物料过粉碎现象。这种过粉碎使有用成分减少，形成了破碎作业中的废品，造成资源上的浪费 。

      工艺水平落后：目前的颚式破碎机在技术工艺条件下实现超细粉碎很困难，需要经过多段作业才能实现粉碎，由于设备整体比较大，也比较笨重，在安装过程中需要占用很大的面积及空间，还要坚固的支撑基础。

      能源消耗大：在破碎抗压强度极限达到一定程度的时候，破碎设备将会消耗大量的能源但并不能达到理想的破碎效果，电耗、钢耗等能源消耗很大，不能有效地实现节能作用。

相关品牌

世界

克磊镘

      克磊镘[màn]有限公司隶属于维特根集团，维特根集团是工程机械行业的国际集团公司。它包括维特根、福格勒、悍马、克磊镘和边宁荷夫五大知名品牌，它们在德国设有主要工厂，并在巴西、印度和中国设有当地生产设施。全球客户支持由公司自己的55家销售和服务公司提供。其相关产品有，MC 110i EVO2颚式破碎机，MC 120i PRO颚式破碎机。

凯斯特集团

      凯斯特集团成立于1988年，是专业生产履带移动式破碎筛分设备的制造商，产品广泛应用于砂石骨料生产，建筑废弃物资源化利用，矿物加工及矿渣再生等。集团总部位于比利时，在捷克、意大利、中国和印度拥有五家全资工厂，在美国设立销售及服务培训中心，产品畅销100多个国家和地区。其相关产品有，履带移动颚式破碎设备B3，履带移动颚式破碎设备B4等。

中国

徐工集团

      徐州工程机械集团有限公司，始建于1989年，中国工程机械行业领先企业，业内规模大、产品品种齐全的企业集团，致力于起重机、装载机等工程机械产品的科研、生产和销售的大型企业。其相关产品有，徐工XGE系列颚式破碎机。

南昌矿机集团股份有限公司

      南昌矿机集团股份有限公司，是一家从事矿物和骨料加工技术研究、工程设计、产品开发、设备制造、工程总承包和生产运营的科技型企业。南昌矿机是中国破碎筛分设备和解决方案领导品牌，并积极开拓海外市场，并在南非、马来西亚、俄罗斯、澳大利亚、美国和秘鲁设立及筹备海外分公司，并在瑞典设有研发中心，终端用户遍布海内外的矿山、水电、核电、石料、建材、化工等行业，设备出口60多个国家和地区，服务多家全球500强企业。其相关产品有，JC系列颚式破碎机等。