由偏心軸、動(dòng)顎和肋板等構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是顎式破碎機(jī)的主要工作裝置，不僅結(jié)構(gòu)特殊，而且受力復(fù)雜。破碎機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)件都具有一定的加速度，會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力，而且大小、方向呈周期性變化。運(yùn)動(dòng)件的慣性力會(huì)在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)載，是引起機(jī)座振動(dòng)，造成零件早期磨損的主要原因。因此，對(duì)破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的載荷特性進(jìn)行計(jì)算分析，了解各構(gòu)件的受力狀況和規(guī)律，對(duì)提高和改善破碎機(jī)工作性能和使用壽命具有重要意義。

以目前廣泛使用的復(fù)擺顎式破碎機(jī)為研究對(duì)象，在對(duì)其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力分析，建立機(jī)構(gòu)的動(dòng)能學(xué)模型和表征機(jī)構(gòu)動(dòng)能學(xué)特征的數(shù)學(xué)模型，求出各構(gòu)件在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的受力大小及變動(dòng)規(guī)律，為復(fù)擺顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)能學(xué)參數(shù)優(yōu)化提供載荷依據(jù)。

1、運(yùn)動(dòng)分析

復(fù)擺顎式破碎機(jī)的工作原理是，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，懸掛在偏心軸上的動(dòng)顎隨著偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)做周期性的上下擺動(dòng)。物料進(jìn)入由動(dòng)顎與定顎構(gòu)成的破碎腔后，動(dòng)顎上行時(shí)，肋板與動(dòng)顎間的夾角增大，從而推動(dòng)動(dòng)顎板向固定顎板靠攏，破碎腔橫截面寬度減小，破碎腔內(nèi)的物料被壓碎或劈碎，從而達(dá)到破碎的目的；動(dòng)顎下行時(shí)，肋板與動(dòng)顎間夾角減小，動(dòng)顎板遠(yuǎn)離固定顎板，已破碎物料從破碎腔下口排出。

根據(jù)機(jī)構(gòu)學(xué)原理，破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)。偏心軸偏心距、動(dòng)顎軸承中心到動(dòng)顎肋板襯墊中心距離、肋板長(zhǎng)度、偏心軸固定支座中心到肋板固定支承點(diǎn)距離，分別對(duì)應(yīng)于四桿機(jī)構(gòu)的曲柄、連桿、搖桿和機(jī)架。

2、機(jī)構(gòu)的動(dòng)能學(xué)分析

（1）機(jī)構(gòu)受力分析

破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在載荷工況下各構(gòu)件的受力分析是一個(gè)已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求質(zhì)點(diǎn)所受的力的問(wèn)題。達(dá)朗伯原理提供了研究非自由質(zhì)系動(dòng)能學(xué)的一個(gè)普遍方法，由動(dòng)能學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)椤办o力學(xué)”問(wèn)題，用靜力學(xué)研究平衡問(wèn)題的方法來(lái)解決動(dòng)能學(xué)問(wèn)題。運(yùn)用達(dá)朗伯原理，將慣性力、慣性力矩作為虛擬外力施加到構(gòu)件上，建立達(dá)朗伯平衡力系，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在外力及慣性力系作用下處于平衡。

注意到受力分析中沒(méi)有構(gòu)件重力和物料摩擦力的作用，這是因?yàn)槠扑闄C(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于高速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，重力、摩擦力等與慣性力相比很小，一般忽略不計(jì)。此外，肋板相對(duì)于主軸和動(dòng)顎的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量亦很小，其慣性力和慣性力矩與其他構(gòu)件相比亦可不予考慮。

（2）破碎力的計(jì)算

破碎力是破碎機(jī)的外載荷，是作用于破碎機(jī)破碎腔內(nèi)動(dòng)顎齒板上的分布載荷的合力，隨主軸轉(zhuǎn)角而變化。有研究表明，當(dāng)物料種類確定時(shí)，物料受壓縮時(shí)的壓縮比是決定破碎力的主要因素，單位面積的破碎力與壓縮比一般呈線性關(guān)系。

設(shè)想將破碎腔沿高度方向分成許多薄層，則總的破碎力等于所有薄層破碎力的總和。而物料的壓縮比是指物料被壓縮前后體積的變化率，等于被壓縮的體積與原體積的比。因?yàn)槠扑榍粚挾仁枪潭ǖ?，故每個(gè)薄層壓縮前后體積的變化可以近似等于其長(zhǎng)度的變化。

（3）慣性力的計(jì)算

慣性力是由于物體的慣性引起了對(duì)外界抵抗的反作用力。破碎機(jī)工作時(shí)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力主要為主軸和動(dòng)顎的慣性力和慣性力矩。

破碎機(jī)工作時(shí)主軸通常被視為在平衡力矩的作用下做等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故角速度為常量，角加速度為0，質(zhì)心處只有法向加速度。

3、分析得出結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能減少由于運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的慣性力引起的附加動(dòng)載對(duì)機(jī)械性能和壽命的影響，是破碎機(jī)設(shè)計(jì)研究的重要內(nèi)容。以復(fù)擺顎式破碎機(jī)為研究對(duì)象，在對(duì)其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)達(dá)朗伯原理對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析，建立在負(fù)載工況下的破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)能學(xué)數(shù)學(xué)模型，求解破碎機(jī)在負(fù)載工況下的載荷特性。

結(jié)果顯示，破碎機(jī)在負(fù)載工況下，機(jī)座所受作用力主要取決于破碎力，且大部分載荷作用于肋板端支座。機(jī)座上產(chǎn)生的振擺力和振擺力矩隨主軸轉(zhuǎn)角呈不同步周期性變化，這個(gè)結(jié)果對(duì)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)能學(xué)參數(shù)的優(yōu)化具有重要的理論參考價(jià)值。