0、前言
長期以來人們破碎物料采用擠壓方法，即通過對物料施加壓力使物料產(chǎn)生變形。當(dāng)這一變形所吸收的能量足以克服物料原子間的結(jié)合力時便產(chǎn)生原子間的位移，從而達(dá)到破碎物料的目的。在此基礎(chǔ)上人們開發(fā)出
顎式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)、
反擊式破碎機(jī)和
錘式破碎機(jī)等破碎設(shè)備。這些傳統(tǒng)的破碎設(shè)備均采用擠壓作用實現(xiàn)物料破碎，機(jī)器笨重、效率較低、能耗較高，這些缺點限制了破碎機(jī)破碎能力的提高。隨著對材料性能研究的不斷深入以及測試手段的不斷完善，人們對材料性質(zhì)和性能的認(rèn)識更加深入。通過利用現(xiàn)代測試技術(shù)對礦料進(jìn)行力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)礦料承受壓力破壞的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其承受剪切破壞的能力，試驗表明大部分巖礦物料的抗壓強(qiáng)度與抗張、抗剪強(qiáng)度之比大致為10:1。在此理論基礎(chǔ)上，國內(nèi)外研制了利用剪切原理破碎物料的齒輥式破碎機(jī)，例如英國的MMD公司和國內(nèi)的鄭州長城冶金設(shè)備有限公司的產(chǎn)品等，破碎能力大幅度提高，但產(chǎn)品在實際應(yīng)用過程中存在如下不足：
(1)國內(nèi)外同類產(chǎn)品利用嚙合的輪齒實現(xiàn)礦料破碎，待破碎的礦料全部進(jìn)入破碎腔，符合粒度要求的礦料也要通過嚙合輪齒強(qiáng)制排出，沒有達(dá)到真正意義的分級破碎。
(2)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于沒有有效的分級機(jī)構(gòu)，在大塊原煤夾雜小塊原煤連續(xù)流量大的情況下，會產(chǎn)生“擁堵”現(xiàn)象。當(dāng)煤的濕度比較大的時候，大量濕煤粘貼在嚙合的輪齒之間，也會產(chǎn)生“擁堵”現(xiàn)象。
(3)國外產(chǎn)品利用提升功率以及傳動部件強(qiáng)度的方法實現(xiàn)破碎能力的提高，功率消耗大，成本高。
(4)國內(nèi)同類產(chǎn)品的破碎結(jié)構(gòu)和國外相似，存在同樣的問題，又由于傳動部件強(qiáng)度不足以及對關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)、設(shè)計參數(shù)不夠優(yōu)化，破碎能力較低。目前，國內(nèi)還沒有適合于煤礦井下、破碎能力超過2500 t/h的破碎機(jī)。
基于以上原因，本文研制了一種新型高效齒輥式破碎機(jī)，該破碎機(jī)采用先進(jìn)的“剪切原理”以及分級方法破碎物料，彌補(bǔ)了目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品的不足。
1、新型高效齒輥式破碎機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)
新型高效齒輥式破碎機(jī)由機(jī)架、螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置、螺旋推進(jìn)裝置、機(jī)箱、襯板、破碎齒棍、顎板、破碎驅(qū)動裝置、電機(jī)軟啟動裝置等幾部分組成。當(dāng)?shù)V料進(jìn)入破碎機(jī)時，首先由螺旋推進(jìn)裝置對礦料進(jìn)行篩分，符合要求的礦料直接由推進(jìn)機(jī)構(gòu)的間隙漏下，實現(xiàn)“一級”篩分；大塊的礦料由螺旋推進(jìn)裝置推入破碎腔，過大的礦料被顎板以及襯板擠壓，實現(xiàn)預(yù)破碎，滿足粒度要求的礦料由兩齒輥之間的間隙漏下，實現(xiàn)“二級”篩分，較大的礦料受到大小齒輥剪切和拉伸作用而破碎，并被強(qiáng)制排出。
(1)機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)件，為螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)、破碎機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置等部分的裝配平臺。
(2)螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置實現(xiàn)蝸桿的運動，并且兩相鄰蝸桿相向轉(zhuǎn)動。
(3)螺旋推進(jìn)裝置 由電機(jī)、減速器驅(qū)動若干蝸桿旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)?shù)V料進(jìn)入該部分時，滿足粒度要求的礦料首先由蝸桿間的空隙漏下，不符合粒度要求的大塊礦料將由蝸桿快速推動進(jìn)入破碎腔。該部分結(jié)構(gòu)具有“一級”篩分和推進(jìn)礦料快速進(jìn)入破碎腔的作用。
(4)機(jī)箱 焊接結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部裝配破碎機(jī)構(gòu)，為螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu)提供支撐。
(5)襯板裝配于機(jī)箱前壁，與顎板一起實現(xiàn)大塊礦料的預(yù)破碎。
(6)小齒輥 與大齒輥軸相向、不等速運動，實現(xiàn)礦料的剪切和拉伸破碎。
(7)大齒輥軸 由顎板預(yù)破碎后的礦料進(jìn)入兩破碎齒輥區(qū)域，滿足粒度要求的礦料由兩破碎輥輪齒之間的間隙漏下，實現(xiàn)“二級”篩分，大塊礦料在兩齒輥輪齒間被夾住受到剪切和拉伸作用被進(jìn)一步破碎，并被強(qiáng)排漏下。
(8)齒環(huán)裝配于兩齒輥軸上，每個齒環(huán)上包含若干破碎齒，齒套和齒牙可以更換。
(9)顎板該結(jié)構(gòu)由四連桿機(jī)構(gòu)組成，連接于大齒輥軸和機(jī)架上。大塊礦料進(jìn)入破碎腔后，首先受到顎板和襯板之間的擠壓作用，實現(xiàn)預(yù)破碎。
(10)破碎齒輥軸驅(qū)動裝置該部分結(jié)構(gòu)實現(xiàn)破碎齒輥軸的相向運動，提供破碎動力。
(11)退讓機(jī)構(gòu)通過該部分機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)顎板和襯板之間間隙調(diào)節(jié)。
(12)電機(jī)軟啟動裝置實現(xiàn)電機(jī)軟啟動，減少振動和沖擊，防止電機(jī)過載，延長設(shè)備壽命，減少悶車現(xiàn)象。
2、新型高效齒輥式破碎機(jī)的技術(shù)特點
新型高效齒輥式破碎機(jī)與已有國內(nèi)外同類產(chǎn)品的不同點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)利用螺旋推進(jìn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)礦料的“一級”篩分和快速推進(jìn)，大部分符合要求的礦料直接漏下，減少“堵塞”現(xiàn)象發(fā)生，提高破碎能力。
(2)利用顎板實現(xiàn)大塊礦料的預(yù)破碎，減少輪齒工作量，提高破碎效率。
(3)配備退讓機(jī)構(gòu)，根據(jù)破碎要求，顎板和箱體襯板之間的距離可以調(diào)整。
(4)兩齒輥軸之間具有一定間隙，滿足要求的物料由間隙漏下，實現(xiàn)礦料的“二級”篩分，進(jìn)一步提高破碎能力。
(5)兩齒輥軸差動運轉(zhuǎn)，具有更好的剪切和拉伸破碎效果。
(6)新型高效齒輥式破碎機(jī)具有2級篩分的能力，僅對不滿足粒度要求的礦料進(jìn)行破碎，效率高，能耗低。
(7)整個機(jī)器的機(jī)構(gòu)和運動特性，使其適合各種濕、干、粘、軟、硬礦料和巖石的破碎且不堵料，破碎能力可以達(dá)到5000t/h以上。
3、結(jié)語
本文研制的新型高效齒輥式破碎機(jī)利用剪切原理以及分級方法對礦料進(jìn)行破碎，和國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，能耗低、效率高，滿足高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)的需要，并已經(jīng)在煤礦井下得到實際應(yīng)用，取得良好的效果。由于該破碎機(jī)特有的工作機(jī)理和機(jī)構(gòu)，使得該破碎機(jī)可以高效地破碎各種濕、干、粘、軟、硬礦石和巖石且不堵料，生產(chǎn)能力可以達(dá)到5000t/h以上，特別適合于煤礦高產(chǎn)、高效工作面的高效破碎。新型高效齒輥式破碎機(jī)具有高處理能力、能耗低、產(chǎn)品粒度均整、不過度破碎、設(shè)備體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點，是一種高效節(jié)能的破碎設(shè)備。
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