0、引言
小型復擺顎式破碎機廣泛應用在礦山、冶金、水泥、建筑材料、交通等行業，市場需求量大，制造企業多，產品的成本和質量是破碎機企業在市場競爭中取勝的兩個關鍵因素。
我們通過對原有的PEF-250復擺顎式破碎機進行改進設計．在設計中對顎式破碎機的幾個關鍵零件進行了價值分析(VA)，使每臺顎式破碎機的重量減少了820公斤．生產成本節約4000元左右，而顎式破碎機的各項技術指標均優于原機。其每次處理物料量增加了33%．單位銅耗減少28%．單位電耗下降40%．為本企業破碎機產品在市場中取勝創造了良好的條件，也為社會取得了較好的經濟效益。
1、選擇對象，明確目標
PEF-250顎式破碎機中鑄鋼、鑄鐵件占總機重量的90%左右，其成本構成大致與各零件的重量成正比。將各零件按重量由大到小進行排列，就可基本確定零件成本分析的主次排列關系。
考慮到機架、動顎、肘板調整座及肘板對破碎機的運動及動力參數影響極大，其結構參數的選擇直接影響到破碎機的技術性能即破碎機的功能，因此，確定機架、動顎、齒板、飛輪、肘板調整座和肘板為VA的重點對象。此外破碎機的電機選取直接影響破碎機的能耗．電機功率也作為VA的一個對象。開展VA活動的最終目的是在破碎機的各項技術指標者有所提高的前提下．最大限度地減輕破碎機的重量。降低制造成本，從而獲得功能提高，成本下降，達到使破碎機價值提高的效果。
2、情報資料收集
2.1科研資料的收集
收集并綜合國內外各種顎式破碎機的專業科技資料表明，小型常規顎式破碎機的發展有以下幾種趨勢：
(1)降低動顎懸掛點高度；
(2)采用高深破碎腔及曲線型破碎腔斷面；
(3)采用小的破碎腔齒角；
(4)適當提高破碎偏心軸轉速；
(5)動顎運動機構優化設計，改善動顎的運動特性：
(6)排料口的調整，由用楔鐵調整改為用加墊板式的調整。
根據所收集的科研資料與企業原有PEF-250破碎機結構的比較可見，原先的破碎機具有較大的改進潛力。
2.2用戶訪問和市場調查
通過對幾個省市水泥、建材、礦山等行業的用戶使用的眾多廠家制造的破碎機產品進行使用情況調查．我們對破碎機的處理量、易損件壽命、主要零件的強度要求及電耗等情況進行了具體的分析比較，對某些產品的獨創優點和許多產品的通病，給予了特別的關注，為設計工作積累了第一手的素材。
對市場的調查表明，小型顎式破碎機的市場動需求量仍然很大。用戶對該類機的普遍要求，一是處理量大，二是價格便宜．這和我們改進設計的既定目的是一致的。因此，運用VA的方法對改進破碎機是大有可為的。
2.3確定價值分析的數值目標
(1)成本目標：根據從多種途徑收集到的情報，以同類型破碎機的較輕機重(考慮到破碎機的通用性要求廣．能破碎各種石料)2.9噸作為所設計破碎機的目標機重，使機重減小820公斤，并使設備的機加工費用基本保持不變或略有降低，從而使每臺生產成本節約4000元左右。
(2)性能參數目標（使用目標）：
①、處理能力提高30%；
②、破碎單位石料的電耗降低40%；
③、破碎單位石料的金屬損耗減小25%;
④、使用、操作較老式機更方便、可靠。
3、功能分析及方案創造
3.1功能定義
對確定為破碎機應用VA的重點對象：機架、動顎、齒板、飛輪、肘板調整座、肘板及電機進行功能定義，如表2。
3.2功能分析
由于破碎機各零件的成本大致與零件的重量成正比．對零件成本的分析可轉為對零件重量的分析。將破碎機的目標機重按比例分解為零件的重量．則確定了各分析對象的目標重量，從而也確定了各零件重量減輕的期望值，見表3。
(l)機架：機架是顎式破碎機中最重要的零件，它的的重量占整機重量的39qe左右．因此把提高機架的價值重點放在減輕機重，降低制造成本方面。
(2)動顎：動顎是產生破碎沖程的關鍵零件，其結構設計對已確定的結構設計．人為改變重量的可能性較小。因此把動顎的價值的提高重點放在改善運動特性，即提高功能方面。
(3)齒板：由固定齒板和活動齒板形成的破碎腔縱向斷面對物料的下落狀況及齒板的磨損具有重要影響，價值分析的重點是改善破碎腔的斷面的形狀，其次才是設法減輕齒板的重量。
(4)飛輪：價值提高的可能途徑只有減輕重量，降低制造成本。
(5)肘板調整座：據我們掌握的信息，肘板調整的形式有幾種方案。原機采用的楔塊一螺桿調整座，零件較多，重量較大，且活動楔塊對機架后壁的磨損大．影響機架的使用壽命，螺桿的定位鎖緊性差．排料口在強烈的破碎振動力下經常變化，排料粒度不均勻。因此可選擇其它的排料口調整方案取代之。
(6)肘板：肘板的參數主要是長度．而該參數對破碎機的技術性能和主機的總體結構都有一定的影響，因而需通過綜合分析來確定，肘板的重量大小對成本影響很小。
3.3方案創造
根據功能分析中明確的各分析對象提高價值的途徑，對各零（部）件采取以下改進措施：
(1)機架：機架的寬度受破碎機給料口寬度的限制，變化不能很大：機架的長度受動顎、肘板調整座和肘板等零件結構的限制，不能隨意改變；而降低機架上動顎懸掛點高度．在保證破碎腔深度略有增加的前提下降低機架給料口平面的高度，既可使機架的強度變化不大．機構運動狀況有較好的改善，又可使機架重量有較大的減輕。通過最終設計，新機架在和原機架強度基本同等的條件下，重量減輕380公斤。
(2)動顎：通過對動顎運動曲柄——連桿——搖桿機構各尺寸參數進行優化設計．獲得了較好的運動特性。新設計機與原機動顎運動參數比較見表4。動顎水平行程增大，提高了動顎的破碎能力和排料能力，即提高了破碎機的處理量：動顎運動特性系數——垂直行程與水平行程之比的減小，減小了破碎單位物料所需磨損的齒板金屬。
按照新確定的動顎參數設計出的動顎。由于動顎懸掛點位置降低使動顎長度減小，考慮到動顎寬度的適當減小對動顎抗彎強度影響不大，而使用中大多數是動顎寬度方向的中部承受破碎力，活動齒板的厚度使動顎邊部受較大破碎力時能將受力均勻地分布作用于動顎的整個受力面上：因此，為減小動顎重量，將原先等于破碎腔寬度的動顎寬度減小40毫米，使動顎的重量比原先共減小了50公斤。
(3)齒板：將固定齒板面兩頭的斜角減小，使破碎腔進料口處的最大嚙角小于物料的滑動角，大大減小了進料口處的物料反跳現象：將整個破碎腔的平均嚙角19.5°減小到17°增大了進料與排料速度，減小了齒板的磨損。這兩項措施的直接效果就是提高了處理量，減少了金屬損耗。
齒板的最終失效狀態是齒面基本磨平。分析失效后的齒板發現．原先齒板的剩余厚度過大，造成了材料的浪費，而齒板的總厚度因結構所限不能減薄．因而采用齒板底面加深掏空深度的辦法．既不影響齒板的使用壽命，又減小了齒板的重量，新齒板比老齒板減輕重量共60公斤。
(4)電機功率：經過用戶調查我們發現，目前顎式破碎機所配電動機的功率比實際所耗功率大．普遍存在不滿負荷工作，而顎式破碎機均為空負荷負起動，不需要有過大的功率儲備。將原來的22kW的電動機改為18.5kW。
(5)飛輪：因電機功率減小，飛輪在動顎退行程中所能儲存的能量減小，同時動顎和活動齒板重量減輕。通過計算，動顎進行較平穩破碎所需的飛輪慣性可減小，飛輪重量可減輕200公斤。
(6)肘板調整座：將原楔塊——螺桿機構改為肘板座后插入墊片法調整排料口．雖然操作程序較以前稍多一點，但可靠性大大提高．排料粒度穩定．機架后壁基本不生產磨損，整個機構的重量也較前減輕了120公斤。由于調整機構的長度方向尺寸較小，使破碎機機架的長度也縮短．
(7)肘板：肘板的長度對動顎的下部水平行程有少量的影響，肘板增長，下部水平行程略增，但機架的長度也將增大，機重猛增：肘板過短，則擺角過大，肘板磨損激烈。通過機重、生產率及肘板壽命等因素的綜合平衡，確定肘板長度為250毫米較佳．肘板與肘板墊之間也由原來的滑動接觸改為滾動接觸．以提高使用壽命。
(8)對軸承蓋、偏心輪和護邊板也進行了合理的設計，盡量在滿足使用要求的前提下減輕零件重量，取得了共減輕重量40公斤的效果。
4、經濟效益評價
4.1制造經濟效益
按照新方案設計制造的顎式破碎機．其重量2870公斤．比原機減輕820公斤．合計降低成本4000元左右。以每年生產100臺計算，可降低成本40萬元。扣除鑄鐵的模具更新費約2萬元，第一年就可為企業增利38萬元。隨著生產生產批量的增加，經濟效益將顯著提高。
4.2用戶經濟效益
通過第一臺新設計的顎式破碎機的生產使用實踐測出，新機的處理能力比原機提高33%,破碎單位物料的金屬（齒板等）消耗減小28q，破碎單位物料的電耗降低40%左右。按每年破碎物料5萬立方米計算，則一年可為用戶節約備件費5000元左右，節電40000度。同時，生產能力的提高節約了開機時間，更換齒板次數的減少也提高了勞動生產率，破碎機機架的壽命大大提高，這一切都包含了經濟效益的提高。
小型復擺顎式破碎機廣泛應用在礦山、冶金、水泥、建筑材料、交通等行業，市場需求量大，制造企業多，產品的成本和質量是破碎機企業在市場競爭中取勝的兩個關鍵因素。
我們通過對原有的PEF-250復擺顎式破碎機進行改進設計．在設計中對顎式破碎機的幾個關鍵零件進行了價值分析(VA)，使每臺顎式破碎機的重量減少了820公斤．生產成本節約4000元左右，而顎式破碎機的各項技術指標均優于原機。其每次處理物料量增加了33%．單位銅耗減少28%．單位電耗下降40%．為本企業破碎機產品在市場中取勝創造了良好的條件，也為社會取得了較好的經濟效益。
1、選擇對象，明確目標
PEF-250顎式破碎機中鑄鋼、鑄鐵件占總機重量的90%左右，其成本構成大致與各零件的重量成正比。將各零件按重量由大到小進行排列，就可基本確定零件成本分析的主次排列關系。
考慮到機架、動顎、肘板調整座及肘板對破碎機的運動及動力參數影響極大，其結構參數的選擇直接影響到破碎機的技術性能即破碎機的功能，因此，確定機架、動顎、齒板、飛輪、肘板調整座和肘板為VA的重點對象。此外破碎機的電機選取直接影響破碎機的能耗．電機功率也作為VA的一個對象。開展VA活動的最終目的是在破碎機的各項技術指標者有所提高的前提下．最大限度地減輕破碎機的重量。降低制造成本，從而獲得功能提高，成本下降，達到使破碎機價值提高的效果。
2、情報資料收集
2.1科研資料的收集
收集并綜合國內外各種顎式破碎機的專業科技資料表明，小型常規顎式破碎機的發展有以下幾種趨勢：
(1)降低動顎懸掛點高度；
(2)采用高深破碎腔及曲線型破碎腔斷面；
(3)采用小的破碎腔齒角；
(4)適當提高破碎偏心軸轉速；
(5)動顎運動機構優化設計，改善動顎的運動特性：
(6)排料口的調整，由用楔鐵調整改為用加墊板式的調整。
根據所收集的科研資料與企業原有PEF-250破碎機結構的比較可見，原先的破碎機具有較大的改進潛力。
2.2用戶訪問和市場調查
通過對幾個省市水泥、建材、礦山等行業的用戶使用的眾多廠家制造的破碎機產品進行使用情況調查．我們對破碎機的處理量、易損件壽命、主要零件的強度要求及電耗等情況進行了具體的分析比較，對某些產品的獨創優點和許多產品的通病，給予了特別的關注，為設計工作積累了第一手的素材。
對市場的調查表明，小型顎式破碎機的市場動需求量仍然很大。用戶對該類機的普遍要求，一是處理量大，二是價格便宜．這和我們改進設計的既定目的是一致的。因此，運用VA的方法對改進破碎機是大有可為的。
2.3確定價值分析的數值目標
(1)成本目標：根據從多種途徑收集到的情報，以同類型破碎機的較輕機重(考慮到破碎機的通用性要求廣．能破碎各種石料)2.9噸作為所設計破碎機的目標機重，使機重減小820公斤，并使設備的機加工費用基本保持不變或略有降低，從而使每臺生產成本節約4000元左右。
(2)性能參數目標（使用目標）：
①、處理能力提高30%；
②、破碎單位石料的電耗降低40%；
③、破碎單位石料的金屬損耗減小25%;
④、使用、操作較老式機更方便、可靠。
3、功能分析及方案創造
3.1功能定義
對確定為破碎機應用VA的重點對象：機架、動顎、齒板、飛輪、肘板調整座、肘板及電機進行功能定義，如表2。
3.2功能分析
由于破碎機各零件的成本大致與零件的重量成正比．對零件成本的分析可轉為對零件重量的分析。將破碎機的目標機重按比例分解為零件的重量．則確定了各分析對象的目標重量，從而也確定了各零件重量減輕的期望值，見表3。
(l)機架：機架是顎式破碎機中最重要的零件，它的的重量占整機重量的39qe左右．因此把提高機架的價值重點放在減輕機重，降低制造成本方面。
(2)動顎：動顎是產生破碎沖程的關鍵零件，其結構設計對已確定的結構設計．人為改變重量的可能性較小。因此把動顎的價值的提高重點放在改善運動特性，即提高功能方面。
(3)齒板：由固定齒板和活動齒板形成的破碎腔縱向斷面對物料的下落狀況及齒板的磨損具有重要影響，價值分析的重點是改善破碎腔的斷面的形狀，其次才是設法減輕齒板的重量。
(4)飛輪：價值提高的可能途徑只有減輕重量，降低制造成本。
(5)肘板調整座：據我們掌握的信息，肘板調整的形式有幾種方案。原機采用的楔塊一螺桿調整座，零件較多，重量較大，且活動楔塊對機架后壁的磨損大．影響機架的使用壽命，螺桿的定位鎖緊性差．排料口在強烈的破碎振動力下經常變化，排料粒度不均勻。因此可選擇其它的排料口調整方案取代之。
(6)肘板：肘板的參數主要是長度．而該參數對破碎機的技術性能和主機的總體結構都有一定的影響，因而需通過綜合分析來確定，肘板的重量大小對成本影響很小。
3.3方案創造
根據功能分析中明確的各分析對象提高價值的途徑，對各零（部）件采取以下改進措施：
(1)機架：機架的寬度受破碎機給料口寬度的限制，變化不能很大：機架的長度受動顎、肘板調整座和肘板等零件結構的限制，不能隨意改變；而降低機架上動顎懸掛點高度．在保證破碎腔深度略有增加的前提下降低機架給料口平面的高度，既可使機架的強度變化不大．機構運動狀況有較好的改善，又可使機架重量有較大的減輕。通過最終設計，新機架在和原機架強度基本同等的條件下，重量減輕380公斤。
(2)動顎：通過對動顎運動曲柄——連桿——搖桿機構各尺寸參數進行優化設計．獲得了較好的運動特性。新設計機與原機動顎運動參數比較見表4。動顎水平行程增大，提高了動顎的破碎能力和排料能力，即提高了破碎機的處理量：動顎運動特性系數——垂直行程與水平行程之比的減小，減小了破碎單位物料所需磨損的齒板金屬。
按照新確定的動顎參數設計出的動顎。由于動顎懸掛點位置降低使動顎長度減小，考慮到動顎寬度的適當減小對動顎抗彎強度影響不大，而使用中大多數是動顎寬度方向的中部承受破碎力，活動齒板的厚度使動顎邊部受較大破碎力時能將受力均勻地分布作用于動顎的整個受力面上：因此，為減小動顎重量，將原先等于破碎腔寬度的動顎寬度減小40毫米，使動顎的重量比原先共減小了50公斤。
(3)齒板：將固定齒板面兩頭的斜角減小，使破碎腔進料口處的最大嚙角小于物料的滑動角，大大減小了進料口處的物料反跳現象：將整個破碎腔的平均嚙角19.5°減小到17°增大了進料與排料速度，減小了齒板的磨損。這兩項措施的直接效果就是提高了處理量，減少了金屬損耗。
齒板的最終失效狀態是齒面基本磨平。分析失效后的齒板發現．原先齒板的剩余厚度過大，造成了材料的浪費，而齒板的總厚度因結構所限不能減薄．因而采用齒板底面加深掏空深度的辦法．既不影響齒板的使用壽命，又減小了齒板的重量，新齒板比老齒板減輕重量共60公斤。
(4)電機功率：經過用戶調查我們發現，目前顎式破碎機所配電動機的功率比實際所耗功率大．普遍存在不滿負荷工作，而顎式破碎機均為空負荷負起動，不需要有過大的功率儲備。將原來的22kW的電動機改為18.5kW。
(5)飛輪：因電機功率減小，飛輪在動顎退行程中所能儲存的能量減小，同時動顎和活動齒板重量減輕。通過計算，動顎進行較平穩破碎所需的飛輪慣性可減小，飛輪重量可減輕200公斤。
(6)肘板調整座：將原楔塊——螺桿機構改為肘板座后插入墊片法調整排料口．雖然操作程序較以前稍多一點，但可靠性大大提高．排料粒度穩定．機架后壁基本不生產磨損，整個機構的重量也較前減輕了120公斤。由于調整機構的長度方向尺寸較小，使破碎機機架的長度也縮短．
(7)肘板：肘板的長度對動顎的下部水平行程有少量的影響，肘板增長，下部水平行程略增，但機架的長度也將增大，機重猛增：肘板過短，則擺角過大，肘板磨損激烈。通過機重、生產率及肘板壽命等因素的綜合平衡，確定肘板長度為250毫米較佳．肘板與肘板墊之間也由原來的滑動接觸改為滾動接觸．以提高使用壽命。
(8)對軸承蓋、偏心輪和護邊板也進行了合理的設計，盡量在滿足使用要求的前提下減輕零件重量，取得了共減輕重量40公斤的效果。
4、經濟效益評價
4.1制造經濟效益
按照新方案設計制造的顎式破碎機．其重量2870公斤．比原機減輕820公斤．合計降低成本4000元左右。以每年生產100臺計算，可降低成本40萬元。扣除鑄鐵的模具更新費約2萬元，第一年就可為企業增利38萬元。隨著生產生產批量的增加，經濟效益將顯著提高。
4.2用戶經濟效益
通過第一臺新設計的顎式破碎機的生產使用實踐測出，新機的處理能力比原機提高33%,破碎單位物料的金屬（齒板等）消耗減小28q，破碎單位物料的電耗降低40%左右。按每年破碎物料5萬立方米計算，則一年可為用戶節約備件費5000元左右，節電40000度。同時，生產能力的提高節約了開機時間，更換齒板次數的減少也提高了勞動生產率，破碎機機架的壽命大大提高，這一切都包含了經濟效益的提高。
