安徽铜都铜业股份有限公司安庆铜矿为了稳定矿山生产、保持矿山规模、延长矿山寿命，决定进行“- 580m以下深部开拓工程”重大基本建设。在深部开拓工程中，已有1台传统复摆颚式破碎机PEF90120，需新增置1台。北京矿冶研究总院研制的外动颚低矮型颚式破碎机是井下初碎设备的理想选择，但已有型号不能满足安庆铜矿破碎块度和生产能力的要求，为此，安庆铜矿委托北京矿冶研究总院研制首台最大型号的“PEWA90120新型外动颚低矮颚式破碎机”。
1、工作原理及性能参数
1.1工作原理
PEWA90120新型外动颚低矮破碎机的结构简图见图1。
该机由传动部1（电动机、三角皮带）、机架部2、动颚部3、调整部4、可调颚部5、拉紧部6及润滑系统等组成（见图1）。电动机经三角皮带通过皮带轮驱动偏心轴，通过边板将偏心轴的偏心转动传到外侧的动颚上，变成动颚的周期性摆动，使落入动颚与可调颚组成的破碎腔中的物料受到挤压、劈裂和弯曲的作用而被破碎，经破碎后的物料由排料口排出。
1.2技术性能参数
该机的主要技术参数：最大给料块度≤750mm，进料口尺寸为900mm×1200mm，排料口调整范围150～250mm，破碎能力90～340m3/h，外形尺寸L×B×H为3790mm×3126mm×2250mm，质量约50t，电机功率110kW，允许破碎物料的抗压强度≤300MPa。
2、生产应用实践
该机于2001年9月在安庆铜矿安装调试。为综合检验该设备的运转状态，检测该设备的各项性能指标，科学评价该机是否符合设计要求和生产要求，于2001年10～11月进行了现场工业试验。
2.1机器运转状态的现场综合检测
为了全面反映机器运转状态，试验中对如下几项指标进行检测：①破碎机的启动、停车时间的测定；②电动机电流、电压的测定；③轴承温度的测定；④破碎机运转过程中各部件强度、刚度、振动和噪音的测试。
在现场工业试验过程中，通过对上述几项指标的综合检验，破碎机在正确操作和维护的条件下，运转状态正常、稳定。破碎机的启动时间平均6s.停车时间平均58.3s;电动机的负载电流为136A、电压379V、实际功率77.6kW，均符合设计要求；破碎机运转过程中各部件的强度、刚度、振动、噪音以及动颚、机架上4个轴承温度等各项指标均属正常范围。
2.2生产能力及破碎粒度测定
被破碎的矿主要是铜矿石，属硬岩，进料块度均在750mm以下。经现场工业试验，破碎系统在正常运转条件下，该机的处理能力完全满足设计要求和正常生产要求。排矿口尺寸为150mm时，排矿粒度- 190mm，破碎机的生产能力平均为670t/h，最低584.5t/h、最高766.7t/h。
该设备2001年10月井下工业试验成功后即转入生产，至今设备运转良好，各项性能指标达设计要求。生产实践表明，该机性能优良，操作维修方便，运行可靠，成本低；出矿80多万吨，设备开动率达97%。
3、性能优点及技术性能指标
工业试验及生产应用实践表明：PEWA90120外动颚低矮破碎机具有显著的优点。
3.1 外形低矮
新型机的外动颚及负悬挂的结构设计，皮带轮及飞轮不在设备的上部，而在中部两侧，这大大降低了设备的整体高度。新机型由于破碎腔的倾斜布置，大大降低了喂料的高度。与喂料机械水平布置而不是传统的阶梯布置的工艺系统相比，大大地减少了硐室的开凿量。
安庆铜矿同一硐室安装两台同规格、不同型号的PEWA90120外动颚低矮破碎机和PEF90120复摆颚式破碎机整机，新型低矮破碎机高度降低25.6%、喂料高度降低43.2%，这降低了破碎作业所需空间高度。硐室高度下降1.6m，硐室开凿量减少620.4m3。如用振动出矿机加低矮破碎机组成机组，并水平布置，硐室的高度和开凿量还将大大降低。
3.2动颚运动轨迹理想
动颚板上各点行程及其特征值决定了破碎机性能的好坏。
动颚理想轨迹的特征是：从破碎物料角度考虑，要求动颚运动轨迹是破碎方向（近似水平方向）的行程要大；从减少颚板磨损角度考虑，要求动颚运动轨迹是磨损方向（近似垂直方向）的行程要小，因此行程比（垂直行程与水平行程之比）小；从给料、排料角度考虑，动颚运动轨迹应有助于给料、排料，同时，水平行程从给料口向排料口逐渐减小。这样设计，能获得理想的动颚运动轨迹。
新型外动颚匀摆颚式破碎机，从根本改变机构原理入手，使动颚与连杆分离，连杆的运动特性已经不再约束动颚的运动特性。只要改变机构参数，就可以很灵活地调整动颚运动轨迹，这种新颖的机构原理彻底改变了传统颚式破碎机动颚运动轨迹，由此合理地设计机构参数，可获得传统颚式破碎机不能获得的理想动颚运动特性。
传统复摆颚式破碎机的机构是一曲柄摇杆机构，它的动颚就是连杆，因此动颚运动轨迹就是连杆的轨迹，近似视为椭圆。在破碎机给料口处，动颚的运动轨迹为椭圆度较小的椭圆，而在排料口处为椭圆度较大的椭圆。与简摆破碎机相比，动颚水平行程较大，而且从排料口向给料口逐渐加大，因此有利于物料破碎，动颚轨迹的运动方向有促进排料作用，因此复摆颚式破碎机比简摆破碎机生产率高；但是它的垂直行程较大，行程比大，颚板磨损较快，降低衬板使用寿命。
简摆颚式破碎机动颚上点的轨迹为绕动颚悬挂点转动的圆弧，其弧长沿进料口到排料口逐渐增大。进料口的水平行程小，但破碎腔中的物料给料块度大，不利于破碎大块，而排料口的水平行程大、垂直行程小，又是圆弧运动的轨迹，有阻碍排料作用，生产能力较低，因此简摆颚式破碎机动颚轨迹不理想。
图2和表1比较了PEF90120型传统复摆颚式破碎机与PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机的动颚运动轨迹。
图2和表1的数据表明，PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机比传统PEF90120颚式破碎机具有明显的优点。PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机的动颚运动轨迹分布规律是：破碎方向行程大，磨损方向行程小，行程比小，已获得了理想的动颚运动特性。
3.3衬板寿命长
颚式破碎机的工作原理：电动机通过传动装置将动力传递给动颚，同时通过偏心轴的偏心运动使动颚相对于静颚作往复摆动，使落入破碎腔的物料受到反复的挤压、劈裂和弯曲作用将物料破碎。在物料的破碎和排料的过程中，物料同时对动颚和静颚的颚板产生摩擦力，造成衬板的磨损。
影响颚式破碎机衬板耐磨性的因素主要有三个方面：
(1)被破碎物料的性质不是人能改变和选择的。
(2)颚板的材质是可以选择和改变的，但好的材料是以提高成本为代价的。随着材料科学和热处理工艺的发展，会研制出耐磨性能更好、价格更合理的材质供选择。选择的依据除技术性能外，主要考虑综合的经济指标。
(3)动颚运动的轨迹决定了被破物料在破碎与排料过程中与衬板之间的相对运动及受力状况。破碎机不同的结构设计、不同的结构参数及不同的腔形会得到不同的动颚轨迹。表1的数据表明，PE-WA90120外动颚低矮颚式破碎机的动颚运动轨迹磨损方向行程及行程比远远小于传统PEF90120颚式破碎机。
安庆铜矿的生产实践表明：传统PEF90120颚式破碎机衬板使用寿命为2个月，新型PEWA90120外动颚低矮颚式破碎机衬板使用寿命为6个月，衬板寿命延长3倍。
3.4生产能力高、能耗低
由于新机型动颚与静颚的位置与传统复摆颚式破碎机正好相反，动颚的往复运动为破碎机提供了可靠的进料保障，并促进排料，所以生产能力比传统颚式破碎机高。
从动颚运动轨迹分析，新型PEWA90120破碎机以较小的偏心距可获得比同规格传统颚式破碎机PEF90120大的动颚破碎行程，因此设备运行平稳，转速提高10%，生产能力提高。
安庆铜矿的生产数据表明，传统PEF90120颚式破碎机生产能力为550t/h(排矿粒度- 240mm)，新型PEWA90120破碎机的生产能力为670t/h(排矿粒度- 190mm)，生产能力增加21.8%。
新型PEWA90120破碎机小的磨损行程大大减
少了无用功，能耗低；单机比传统设备节能15%～30%，破碎系统节能1倍以上。
3.5 调整排放口方便及粉尘小
新型机由于采用了独特设计，可调颚由悬挂轴悬挂在机架上，下部通过肘板与机架相连，通过调整肘板，可调颚绕悬挂轴旋转，以改变排料口大小，控制排料粒度。依靠可调颚的自重便可轻松调整排放口的大小，使调整垫片不需要液压装置，降低了成本。调整好后，拉紧拉杆，使可调颚、肘板与肘板座紧密接触。新机型不用传统复摆颚式破碎机那样的偏心连杆套环装置，而是通过活动边板将偏心运动传到外侧的动颚上，破碎腔呈倾斜状态，所以粉尘不易四处飞扬，减少了粉尘污染，有利于环保。由于偏心距小，整机运转平稳，运转带来的噪音比传统复摆颚式破碎机要小得多。
4、结束语
北京矿冶研究总院于2000年10月至2001年6月完成设备研制及系统施工，2001年8～9月完成设备安装调试，新系统建成。2001年10～11月进行井下工业试验，全面达到课题任务书的要求。随即转入正常生产，经一年的生产考验，系统运转正常，设备性能优良，取得明显的经济效益。PE-WA90120新型外动颚破碎机的研制是成功的，应用效果是显著的。PEWA90120新型外动颚低矮破碎机所需硐室空间小，减少了硐室开挖量，缩短硐室的开凿工期，是节省投资的新型破碎设备，其产生的经济效益和社会效益将是非常显著的。若能大力推广应用，定能改变现有矿山的生产面貌。
