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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第73頁(yè)
第一章 緒論
1.1煤用破碎機(jī)的國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀
破碎是當(dāng)代飛速發(fā)展的工業(yè)礦物加工領(lǐng)域中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，破碎機(jī)就是礦山機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛的一種設(shè)備。在各種金屬、非金屬、化工、建材、電力等工業(yè)部門占有非常重要的地位。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，在選礦廠，破碎與磨碎作業(yè)的生產(chǎn)費(fèi)用占全部選礦費(fèi)用的40%以上，設(shè)備投資占總投資的60%左右。從能源與環(huán)保角度講，破碎作業(yè)要消耗巨大的能量，物料破碎過(guò)程中由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、振動(dòng)、摩擦、粉塵等，使能源大量消耗，作業(yè)環(huán)境嚴(yán)重污染。因而多年來(lái)國(guó)內(nèi)外的界內(nèi)人士一直在研究如何達(dá)到節(jié)能、高效地完成破碎過(guò)程，從理論研究到新產(chǎn)品研制 (包括改造舊的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程，以求達(dá)到節(jié)約投資、低耗能、少污染、高效率、過(guò)粉碎量小、產(chǎn)品粒度均勻并滿足與之相配套的新設(shè)備、新技術(shù)系統(tǒng)的工藝要求。
煤礦是破碎機(jī)應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，露天煤礦的原煤破碎和選煤廠入廠原料的預(yù)處理都離不開(kāi)破碎設(shè)備。由于煤炭屬中硬巖石并具脆性以及破碎技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，所采用的破碎設(shè)備包括:鄂式破碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)式破碎機(jī)、錘式和環(huán)錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、選擇性破碎機(jī)、齒輥式破碎機(jī)等。最近 10多年來(lái)，破碎技術(shù)取得了較重大的進(jìn)展，隨著人們對(duì)破碎過(guò)程認(rèn)識(shí)的不斷深入，新的破碎方法和破碎設(shè)備不斷涌現(xiàn)，各國(guó)不斷把新工藝、新技術(shù)、新材料用于自己的破碎機(jī)工業(yè)，產(chǎn)品可靠性不斷提高，在產(chǎn)品的耐磨損、減少過(guò)粉碎量、嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度等方面都取得了有效的進(jìn)展。特別是煤用齒輥式破碎機(jī)以其制造簡(jiǎn)單、維修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能還是工業(yè)應(yīng)用都成為煤用破碎機(jī)的佼佼者。1858年埃里·布雷克(EL·Blake)取得專利權(quán)，制造雙肘板鄂式破碎機(jī)。19世紀(jì)40年代，北美的采金熱潮對(duì)鄂式破碎機(jī)的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用，19世紀(jì)中葉，多種類型的鄂式破碎機(jī)研制出來(lái)并獲得廣泛的應(yīng)用，上個(gè)世紀(jì)末，全世界己有70多種不同結(jié)構(gòu)的鄂式破碎機(jī)取得專利權(quán)。并由此引發(fā)了對(duì)破碎理論的較深入研究，但一直未形成規(guī)模。直到20世紀(jì)50年代，艾利斯一查爾默斯公司才開(kāi)始大規(guī)模研究破碎工作。60年代得出重大意義的結(jié)論。隨著研究的深入，人們知悉了高功率破碎作業(yè)可以用來(lái)改善能源效率和降低成本岡?，F(xiàn)代最常用的鄂式破碎機(jī)是布雷克的鄂式破碎機(jī)和更近代制造的單肘板鄂式破碎機(jī)。鄂式破碎機(jī)的最大弱點(diǎn)就是它們?cè)谝粋€(gè)工作循環(huán)內(nèi)只有一半時(shí)間工作。B " H * Bergstrom在研究單顆粒破碎機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時(shí)明顯產(chǎn)生二次破碎，一次破碎的碎片具有的功能占全部破碎能量的45%，如能充分利用二次破碎能量，則可提高
破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負(fù)荷比短時(shí)間的強(qiáng)大沖擊更有希望破碎物料。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料顆粒受到50Mpa以上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量。目前的“料層粉碎的理論”己為粉碎界所公認(rèn)，根據(jù)料層理論研制的新設(shè)備有美國(guó)諾德伯格公司的旋盤圓錐破碎機(jī)、俄羅斯的慣性圓錐破碎機(jī)等等。
1982年B·Mandelrot提出分形理論應(yīng)用在巖石理論研究方面。進(jìn)入80年代以來(lái)，我國(guó)對(duì)破碎理論和破碎機(jī)的研究才有較重要的關(guān)注并取得了較大的成果。如我國(guó)的破碎機(jī)專家王宏勛教授提出了“動(dòng)態(tài)嚙角”的概念，開(kāi)發(fā)了GXPE系列深腔鄂式破碎機(jī)，當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)引起一定的轟動(dòng)。該機(jī)與同種規(guī)格破碎機(jī)相比，在相同的工況條件下，處理能力可提高20%-25%,齒板壽命可提高1-2倍。北京礦冶研究總院林運(yùn)亮等人與上海多靈一沃森機(jī)械設(shè)備有限公司合作開(kāi)發(fā)了PED低矮可拆式鄂式破碎機(jī)，該機(jī)是一種適用于井下作業(yè)特殊條件下的新型鄂式破碎機(jī)。設(shè)備本身高度低，動(dòng)鄂位置低，固定鄂位于動(dòng)鄂和偏心軸之間。多靈一沃森機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)最大的 1200 x 1500復(fù)擺鄂式破碎機(jī)。1996年第四屆全國(guó)粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)議上鄧躍紅、張智鐵發(fā)表了 《物料粉碎分形行為的研究》，作者認(rèn)為破碎理論的研究應(yīng)歸結(jié)為三大方面:強(qiáng)度理論的研究，破碎效果的評(píng)價(jià)，破碎功耗的研究。長(zhǎng)期以來(lái)，粉碎理論的研究主要停留在經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)推測(cè)上，人們了解粉碎的規(guī)律尚不明確、不系統(tǒng)，人們期待新理論的出現(xiàn)會(huì)給破碎領(lǐng)域帶來(lái)一次革命。
回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)最初見(jiàn)于60年代的聯(lián)邦德國(guó)，由于國(guó)外大型礦山要求大型機(jī)械，而剛剛問(wèn)世的回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)沒(méi)有得到發(fā)展。80年代初期，由于中小型礦山的迅速發(fā)展，我國(guó)有些研究工作者開(kāi)始對(duì)回轉(zhuǎn)破碎機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的研制。眾所周知，破碎設(shè)備的好壞主要取決于破碎腔的設(shè)計(jì)，破碎腔能夠體現(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)能力、功耗、鋼耗及破碎產(chǎn)品質(zhì)量等重要性能指標(biāo)等?；剞D(zhuǎn)式破碎機(jī)具有變嚙角、高密度破碎、依次漸進(jìn)破碎、高頻破碎和強(qiáng)制排料等優(yōu)點(diǎn)。
旋盤圓錐破碎機(jī)、慣性圓錐破碎機(jī)因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、造價(jià)高、碎后產(chǎn)品的過(guò)粉碎量大等問(wèn)題基本己退出煤炭破碎的行業(yè)，但在有色金屬礦山行業(yè)且得到了較廣泛的應(yīng)用。但近年來(lái)，巴馬克公司的“石打石”沖擊式破碎機(jī)，JCI的新型圓錐破碎機(jī)，德國(guó)的KRUPP公司，美國(guó)的MCLANAHAN公司又有新產(chǎn)品問(wèn)世。
錘式破碎機(jī)自問(wèn)世以來(lái)就因其結(jié)構(gòu)使其的應(yīng)用受到了限制。過(guò)粉碎量較大，蓖板易堵塞、對(duì)入料的水分要求較嚴(yán)格，對(duì)入料上限要求小，出料下限又達(dá)不到精細(xì)破碎的要求等。目前錘式破碎機(jī)應(yīng)用較多的是電力行業(yè)和建筑石料、水泥行業(yè)，煤炭行業(yè)應(yīng)用較少。
反擊式破碎機(jī)適用于粗、中、細(xì)碎等中硬度脆性物料，如石灰石、白云巖、頁(yè)巖、砂巖、煤、石棉、石墨和巖鹽等。其工作原理是當(dāng)物料進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)板錘作用區(qū)時(shí)，受到板錘高速?zèng)_擊而破碎，同時(shí)被拋向安裝在轉(zhuǎn)子上方的反擊板進(jìn)行再次破碎，然后從反擊板彈到板錘作用區(qū)被重新破碎。這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直到物料全被破碎至所需粒度而排出機(jī)外。該型破碎機(jī)廣泛地應(yīng)用于建材、化工、煤炭等工業(yè)部門。其優(yōu)點(diǎn)是:破碎比大，一般為10-20,高的可達(dá)50-60，簡(jiǎn)化破碎流程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用和維修方便，以及能夠作選擇破碎等。但由于板錘的集中磨損，限制了在破碎堅(jiān)硬物料上的應(yīng)用。目前對(duì)我國(guó)生產(chǎn)研究反擊破碎機(jī)的廠家、研究機(jī)構(gòu)及成果報(bào)道較少，國(guó)外的如德國(guó)KHD公司對(duì)反擊式破碎機(jī)研究成果較多。
選擇性破碎機(jī)（也稱碎選機(jī)）具有分離破碎煤和選出研石的作用。在選煤廠曾得到普遍的推廣應(yīng)用。碎選機(jī)是根據(jù)煤和研石硬度的不同，即可碎性的差異而設(shè)計(jì)的。工作時(shí)，容易破碎的煤被擊碎后漏到篩下，而堅(jiān)硬的研石則由篩上排出。因此，當(dāng)煤和研石在硬度上相差懸殊，即可碎性的差異顯著。碎選機(jī)用于處理經(jīng)過(guò)預(yù)先篩分后的塊煤，也適用于原煤。它可同時(shí)進(jìn)行篩分、破碎、選出大塊殲石、金屬雜物和木塊等作業(yè)，達(dá)到一機(jī)多用的目的。用碎選機(jī)代替人工揀研，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的目的。對(duì)解放工人笨重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)效率具有重要的意義。碎選機(jī)在80年代的初期之前，我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)研究和應(yīng)用，到90年代初期曾有過(guò)此方面報(bào)道，但90年代中后期由于新的破碎技術(shù)的出現(xiàn)未見(jiàn)再有此方面的報(bào)道和成果。
齒輥式破碎機(jī)可以說(shuō)是一種古老的機(jī)械。由于具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、成果低廉等優(yōu)點(diǎn)，至今仍然被廣泛的應(yīng)用于大、中、小型廠礦，對(duì)脆性物料和韌性的中硬和軟礦石進(jìn)行細(xì)碎。如煤、焦炭、石灰石、泥頁(yè)巖、長(zhǎng)石、泥灰土等。齒輥式破碎機(jī)按照輥?zhàn)拥臄?shù)目可分為:單齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)和多齒輥（三輥、四輥和六輥）破碎機(jī)。單齒輥破碎機(jī)采用較長(zhǎng)的齒輥，主要用作粗碎，雙齒輥破碎機(jī)的齒輥一般較短，用于中碎，多齒輥破碎機(jī)主要用于細(xì)碎。
對(duì)于齒輥式破碎機(jī)，由于其上述的優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)自50年代以來(lái)，各方面對(duì)其一直比較關(guān)注，但50-70年代期間研究進(jìn)展不大，其主要代表成果是帶彈簧保險(xiǎn)裝置的單齒輥和雙齒輥破碎機(jī)，帶有彈簧保險(xiǎn)裝置的目的的是為了防止入料中的木、鐵、研石，巖石等硬物損壞破碎齒。當(dāng)大塊硬物落到破碎腔不能被破碎時(shí)，破碎板或齒輥受力增大，從而壓縮彈簧增大破碎腔的間隙，以使排出硬物，然后借彈簧的恢復(fù)力使可動(dòng)破碎板或齒輥回到原來(lái)的位置，由此便不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度。同時(shí)受當(dāng)時(shí)基礎(chǔ)材料工業(yè)、制造技術(shù)和相關(guān)配套技術(shù)的限制，當(dāng)時(shí)的破碎機(jī)存在破碎齒易損壞、碎后產(chǎn)品過(guò)粉量大、機(jī)體受到的沖擊載荷大、整體噪聲大、維修量大等缺點(diǎn)。改革開(kāi)放后，1987年原充州煤礦設(shè)計(jì)院 (現(xiàn)南京煤礦設(shè)計(jì)研究院)在消化吸收美國(guó)雷克斯諾德(REXNORD)公司生產(chǎn)的岡拉克36DAM型 CGundlach36DAM)破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的4PGC-380/350 X 1000型齒輥破碎機(jī)，是當(dāng)時(shí)技術(shù)上較先進(jìn)的破碎機(jī)。該型破碎機(jī)在技術(shù)上有兩個(gè)突出點(diǎn):一是將破碎齒由整體鑄造的齒板改為單一的齒板，便于了制造維修;另一個(gè)突出點(diǎn)是采用了“Nitroil”控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以獨(dú)立地調(diào)整上段齒輥的間距來(lái)控制下段的給料粒度。這樣，可根據(jù)破碎工藝要求靈活地調(diào)整破碎程序。同時(shí)，此型破碎機(jī)把調(diào)整齒輥間距裝置和保險(xiǎn)裝置做成一個(gè)系統(tǒng)，采用液壓—?dú)鈩?dòng)系統(tǒng):油缸的活塞桿與可動(dòng)齒輥相連，在有活塞桿的油缸腔內(nèi)，泵入一定可變量的液壓油，同時(shí)在油缸的無(wú)活塞桿的腔內(nèi)泵入一定壓力的氣體，形成空氣柱彈簧。這樣可以根據(jù)泵入油量的多少來(lái)改變活塞的位置，從而確定齒輥間的距離，達(dá)到控制產(chǎn)品
粒度的目的。當(dāng)硬物或不可碎物進(jìn)入破碎機(jī)后，由于破碎力增大，可動(dòng)齒輥壓縮空氣柱使硬物通過(guò)，隨后又可使動(dòng)齒輥復(fù)位.但同樣存在不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品粒度的問(wèn)題。進(jìn)入90年代后，隨著我國(guó)改革開(kāi)放力度的加大，煤的銷售市場(chǎng)也發(fā)生了較大的變化，人們對(duì)選煤技術(shù)及設(shè)備提出了更高的要求。其中包括對(duì)煤碎后產(chǎn)品中降低細(xì)顆粒的含量、產(chǎn)品粒度的均勻性、減少過(guò)限粒度、增大處理能力等。特別是具有分選效率高、處理能力大、適合于處理難選煤的重介質(zhì)選煤工藝的出現(xiàn)，由于其非常適合我國(guó)高硫、難選煤多的國(guó)情，已成為國(guó)內(nèi)重點(diǎn)推廣的主要選煤工藝方法。作為重介選的主洗設(shè)備重介質(zhì)旋流器對(duì)洗選的入料粒度有嚴(yán)格要求，一旦超限粒進(jìn)入旋流器極易造成系統(tǒng)堵塞，影響系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。由此方方面面，都對(duì)煤用破碎機(jī)提出了新的技術(shù)要求，從而也推動(dòng)了破碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。首先煤炭科學(xué)研究總院唐山分院在90年代初期開(kāi)發(fā)了2PL系列強(qiáng)力破碎機(jī)。該破碎機(jī)在技術(shù)上的進(jìn)步主要是取消了原雙齒輥破碎機(jī)的退讓彈簧保險(xiǎn)裝置，將雙破碎輥固定，破碎齒使用新的技術(shù)和材料來(lái)防止難碎硬物損失破碎齒，從而可較嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品中的過(guò)大顆粒。同時(shí)提出了強(qiáng)力破碎的的概念。華北工學(xué)院針對(duì)單齒輥破碎機(jī)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均勻特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了新一代的4)915單一齒輥破碎機(jī)。這種破碎機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式。第一種結(jié)構(gòu)形式主要是將原來(lái)調(diào)整破碎板位置的拉力彈簧改為推力彈簧，彈簧的彈性力為490KN，在彈簧的兩端分別裝有兩組螺母，外側(cè)的螺母用于調(diào)整破碎板位置，從而調(diào)整排料口間隙，內(nèi)側(cè)的螺母用于調(diào)整彈簧的彈性力。安裝彈簧的拉桿插在裝于機(jī)體的支座上，支座孔沿垂直方向?yàn)殚L(zhǎng)方孔，用此調(diào)整產(chǎn)品的粒度。這種結(jié)構(gòu)降低了機(jī)體高度，縮短了拉桿長(zhǎng)度，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。第二種結(jié)構(gòu)是利用顆式破碎機(jī)的楔形調(diào)整機(jī)構(gòu)和雙輥破碎機(jī)的主動(dòng)輥軸相結(jié)合，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，如:進(jìn)料口大，破碎輥表面可裝有不同尺寸的破碎齒板，領(lǐng)板上鑲有可更換的耐磨襯板，出料口大小可通過(guò)推力板上的長(zhǎng)方形螺孔調(diào)整。與同規(guī)格的顆式或雙齒輥破碎機(jī)相比，破碎能力明顯增大，效率可提高30%。同時(shí)，由于這種破碎機(jī)有預(yù)碎和破碎兩個(gè)區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動(dòng)而被強(qiáng)制排出機(jī)體外，所以更適用于處理含水份較大的煤。
1994年平頂山選煤設(shè)計(jì)院和鄭州長(zhǎng)城冶金設(shè)備廠研究開(kāi)發(fā)出了FP500系列分級(jí)破碎機(jī)，該系列破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，液力偶合器過(guò)載保護(hù)。其傳動(dòng)系統(tǒng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)液力偶合器并帶動(dòng)一對(duì)錐齒輪，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)破碎輥轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)破碎輥通過(guò)另一端的一組直齒輪驅(qū)動(dòng)被動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。破碎齒呈螺旋形布置，入料中的小顆粒很容易通過(guò)破碎輥之間的間隙排出，大塊則利用齒的剪切和拉伸力來(lái)進(jìn)行破碎，改善了傳統(tǒng)破碎機(jī)中物料不受控制一律破碎的情況。
九十年代中期，山東萊蕪煤礦機(jī)械廠通過(guò)從德國(guó)技術(shù)引進(jìn)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了2PGL系列雙齒輥強(qiáng)力高效破碎機(jī)。該系列破碎機(jī)采用雙電機(jī)、雙液力偶合器、雙套齒輪箱直聯(lián)式驅(qū)動(dòng)，一側(cè)壁和一破碎輥用手動(dòng)液壓系統(tǒng)可移動(dòng)，用來(lái)調(diào)整齒輥間的間距，從而控制排料粒度。破碎機(jī)有液力偶合器過(guò)載保護(hù)和電控過(guò)載保護(hù)，可有效的防止難碎硬物損壞破碎齒。整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)體高度低，沖擊負(fù)荷小。
同一時(shí)期，煤炭科學(xué)研究總院唐山分院相繼開(kāi)發(fā)了2PLF系列分級(jí)破碎機(jī)、2FJP600系列強(qiáng)力分級(jí)破碎機(jī)、4PGG系列強(qiáng)力破碎機(jī)和DP系列單齒輥破碎機(jī)，2PLF系列分級(jí)破碎機(jī)在傳動(dòng)形式上采用三角帶大帶輪傳動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低，由于大帶輪有蓄能作用，故所需的電機(jī)功率比直聯(lián)式傳動(dòng)的小。雙齒輥采用對(duì)轉(zhuǎn)方式，破碎齒采用子彈頭式或鷹嘴式，表面堆焊硬質(zhì)合金，強(qiáng)度大，破碎效率高并且磨損后便于修復(fù)。2FJP600系列強(qiáng)力分級(jí)破碎機(jī)的雙齒輥分別各自向兩側(cè)壁方向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輥上的破碎板采用拼裝式，破碎齒為在韌性較好的鑄基體上堆焊硬質(zhì)合金，不但強(qiáng)度大，可破碎難碎硬物，而且破碎齒 “寧彎不折”，當(dāng)難碎硬物卡彎破碎齒后，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需更換破碎板而可將破碎齒直接修復(fù)。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板，其有兩個(gè)作用:①使破碎過(guò)程完全為剪切、拉伸破碎，不易產(chǎn)生過(guò)粉碎物。②起棒條篩的作用，可通過(guò)不需破碎的物料，而對(duì)需破碎的大塊物料，可嚴(yán)格的控制碎后產(chǎn)品的粒度，使碎后物料的三維尺寸都能得到控制。兩齒輥分別向各自的側(cè)壁方向旋轉(zhuǎn)也可以保證入料中已經(jīng)達(dá)到要求粒度的物料不再二次破碎，從齒輥間的排料口和齒輥與梳齒板間的排料口直接排出，從而減少能量消耗和因擠壓破碎產(chǎn)生的過(guò)粉碎。兩破碎輥有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置使兩破碎輥各自獨(dú)立工作，在實(shí)際破碎時(shí)，可根據(jù)入料量改變工作制度，即入料少時(shí)開(kāi)單機(jī)，入料多時(shí)開(kāi)雙機(jī)，用戶更加節(jié)能。每臺(tái)破碎機(jī)可配有A, B, C三種齒型，每種齒型對(duì)應(yīng)一種產(chǎn)品粒度，用戶可通過(guò)更換齒型來(lái)調(diào)整產(chǎn)品粒度而不需更換破碎機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少用戶的重復(fù)投資。另外，由于該系列破碎機(jī)為強(qiáng)力破碎 工藝布置時(shí)不需要手選皮帶人工揀殲，原煤也不需要預(yù)先篩分而直接入破碎機(jī) 簡(jiǎn)化了選煤工藝流程，降低了廠房高度，減少了選煤廠建設(shè)投資與生產(chǎn)費(fèi)用。4PGG系列四齒輥破碎機(jī)和DP系列單齒輥破碎機(jī)是在2FJP系列基礎(chǔ)上派生而出的，除4PGG系列破碎機(jī)的機(jī)體采用積木式結(jié)構(gòu)，上下機(jī)體可組可分，可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來(lái)安裝，破碎比增大外其它結(jié)構(gòu)和破碎原理和2FJP系列基本相同。
北京礦冶研究總院研制出了PWZS256型篩分破碎機(jī)，該破碎機(jī)將破碎和篩分合為一個(gè)機(jī)體，最小排粒度可達(dá)3mm。特別是近年來(lái)，國(guó)際上破碎機(jī)新產(chǎn)品發(fā)展迅速。英國(guó)MMD礦山機(jī)械集團(tuán)公司開(kāi)發(fā)了500, 605, 750, 1000, 1300和1500共6個(gè)系列的分級(jí)破碎機(jī)，每個(gè)系列有短箱型、標(biāo)準(zhǔn)型和長(zhǎng)箱型3種不同工作長(zhǎng)度，以滿足不同的處理要求。1990年，由美國(guó)的FFE礦業(yè)基建設(shè)備公司和澳在利亞ABOH工程公司合資開(kāi)發(fā)的ABOH系列分級(jí)破碎機(jī)將破碎過(guò)程分為三段，而且可視入料粒度上限的不同而 選擇不同的齒輥軸間距。當(dāng)入料上限為 l000mm時(shí)，齒輥軸間距為1000mm左右，粗碎段將 l000mm的入料破碎到350mm，二段由350mm破碎至 100 mm，三段由100 mm破碎至50, 45, 35mm或用戶要求的粒度。與之類似的還有澳大利亞愛(ài)邦機(jī)械工程公司的齒輥型破碎機(jī)、美國(guó)MCLANHAN的DDC-Sizer型破碎機(jī)等。
綜上所述目前破碎機(jī)理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于:①研究在破碎
中節(jié)能、高效的理論，也力求找出新理論來(lái)突破人們已熟知的三大破碎理論;②研究新的非機(jī)械力的高能或多力場(chǎng)聯(lián)合作用的破碎設(shè)備，目前還未見(jiàn)有工業(yè)化的設(shè)備，只是研究階段，并且在煤炭行業(yè)未見(jiàn)有關(guān)報(bào)道。③改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根據(jù)用戶需要來(lái)進(jìn)行而不是市場(chǎng)上大規(guī)模生產(chǎn)。
1.2選題的目的和意義
中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家之一，煤炭的生產(chǎn)量和消費(fèi)量占世界首位。煤炭作為中國(guó)的主要能源及鋼鐵、化工領(lǐng)域的原料在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)有大的改變，因此煤炭在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位是舉足輕重的。然而，在中國(guó)的煤炭消耗中，煤炭的加工利用處于低水平階段，存在著高能耗、高污染、低效率的利用現(xiàn)狀，也產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問(wèn)題，如:燃煤產(chǎn)生煙塵和S02排放量分別占80%和90%，中國(guó)的大氣污染屬典型的煤煙型大氣污染。全國(guó)己有62.3%的城市S02年平均濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平均濃度超過(guò)國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。S02排放量的持續(xù)增加使中國(guó)酸雨覆蓋面積占國(guó)土面積的40%，酸雨污染給森林和農(nóng)作物造成的損失每年達(dá)數(shù)百億元。大氣中的S02的主要來(lái)源于高硫煤的使用，而中國(guó)的高硫煤約占總產(chǎn)量的10%,按每年 10億噸的產(chǎn)量算，每年約有1億噸的高硫煤，而去硫的最基礎(chǔ)設(shè)備就是將硫及其伴生物從煤中的解離— 也就是說(shuō)要將煤充分破碎，破碎煤就需要破碎機(jī)，這是選擇本題的目的之一。其二如前所述，新的選煤技術(shù)和工藝需要新型的破碎機(jī)，否則影響新的選煤工藝和方法的技術(shù)水平。其三多年來(lái)，選煤廠廣泛采用的各式破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)與機(jī)理的原因，破碎后的產(chǎn)品或者過(guò)粉碎嚴(yán)重，排料粒度不能有效的控制，同時(shí)伴有大量粉塵或者破碎機(jī)的破碎強(qiáng)度低，不能適應(yīng)含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均勻，容易超粒，不但使得后續(xù)的洗選難度加大，分選效果變差，同時(shí)難以滿足目前市場(chǎng)的需要。由此造成的損失每年數(shù)億人民幣。為解決此問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)技術(shù)尚未滿足國(guó)內(nèi)使用條件的技術(shù)下，目前大量從國(guó)外進(jìn)口破碎機(jī)，如山西的平塑、安家?guī)X煤礦、神華集團(tuán)的神木礦區(qū)、大柳塔選煤廠、貴州盤江集團(tuán)的老屋基選煤廠、永城煤電集團(tuán)、晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)等等 ，國(guó)外破碎機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)同類價(jià)格的6-8倍，如果研制的破碎機(jī)能替代進(jìn)口產(chǎn)品，每年可為國(guó)家節(jié)約外匯至少1億美元。因此，無(wú)論從環(huán)保的角度、社會(huì)效益的角度、直接經(jīng)濟(jì)效益的角度，還是解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的角度，研究新型的分級(jí)破碎機(jī)，具有較重大的現(xiàn)實(shí)意義。
1.3新型雙齒輥破碎機(jī)開(kāi)發(fā)的意義
半移動(dòng)式破碎站是我國(guó)露天礦山半連續(xù)開(kāi)采工藝的關(guān)鍵設(shè)備，也是我國(guó)露天礦山急需解決的大型設(shè)備。而新型雙齒輥破碎機(jī)是破碎站的關(guān)鍵設(shè)備。
在半連續(xù)開(kāi)采工藝中，半移式破碎站有機(jī)地將膠帶輸送系統(tǒng)與挖掘運(yùn)輸設(shè)備銜接起來(lái)，形成了單車——汽車——破碎站——膠帶機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)，既有效地利用了汽車運(yùn)輸?shù)撵`活性，縮短汽車運(yùn)距，又發(fā)揮了膠帶輸送適于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，降低系統(tǒng)的成本。這種工藝以其提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低開(kāi)采成本的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展，德國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)家破碎站的制造業(yè)發(fā)展很快，其中德國(guó)Krupp公司己經(jīng)生產(chǎn)了100余臺(tái)半移式破碎站，最大的小時(shí)生產(chǎn)能力達(dá)萬(wàn)噸。
我國(guó)的霍林河露天煤礦于1986年從德國(guó)AUBEMA公司引進(jìn)了一臺(tái)給料式半固定破碎站，在第一臺(tái)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其使用中存在的問(wèn)題，洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院、洛陽(yáng)礦山機(jī)器廠、沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)院合作，經(jīng)消化、吸收、創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)研制了第二臺(tái)破碎站，1992年投入使用，運(yùn)行狀態(tài)良好，該破碎站適用于破碎煤及中硬以下的物料(抗壓強(qiáng)度不大于85MPa)。
根據(jù)我國(guó)露天煤礦的發(fā)展要求，采用半移動(dòng)式破碎站不僅需要破碎煤，更需要破碎剝離物、要求破碎機(jī)具有破碎高抗壓強(qiáng)度物料(小于1 SOMPa )的能力。因此，研制開(kāi)發(fā)適用于破碎巖石的新型雙齒輥破碎機(jī)，滿足國(guó)內(nèi)礦山急需、替代進(jìn)口迫在眉睫，具有非常重要的意義。
1.4新型雙齒輥破碎機(jī)發(fā)展綜述
新型雙齒輥破碎機(jī)是英國(guó)MMD公司80年代末90年代初開(kāi)發(fā)的高效、節(jié)能破碎設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)上的獨(dú)有特點(diǎn)，迅速?gòu)V泛用于露天煤礦、金屬礦、非金屬礦、水泥廠、采石場(chǎng)、選煤廠等粗碎或中碎物料。
1.4.1露天礦破碎煤和巖石的破碎機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
對(duì)于露天礦破碎煤和巖石的破碎機(jī)型主要有顆式、旋回式、普通輥式、喂給式和MMD雙齒輥式。
顆式破碎機(jī)系間斷破碎，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品均存在設(shè)備自重大、功耗高、生產(chǎn)能力小的缺點(diǎn)，滿足不了生產(chǎn)能力大的要求。
旋回式破碎機(jī)是我國(guó)冶金礦山應(yīng)用廣泛的一種粗碎設(shè)備，具有連續(xù)破碎、生產(chǎn)效率高、能力大、破碎物料硬度高、使用可靠的特點(diǎn)，但設(shè)備重量大、高度高、要求基礎(chǔ)大、移動(dòng)相當(dāng)困難。
喂給式破碎機(jī)是消化國(guó)外技術(shù)而開(kāi)發(fā)的應(yīng)用較廣泛的一種破碎中硬以下物料的破碎機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、適于移動(dòng)式、半移動(dòng)式破碎站。但對(duì)中等以上硬度物料破碎適應(yīng)性差，破碎巖容易出現(xiàn)超限排料。
普通齒輥式破碎機(jī)應(yīng)用較多，輥徑大破碎齒小，破碎片小，過(guò)負(fù)荷能力差，破碎能力小。不適用于破碎巖石和大塊物料。
新型雙齒輥破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊，破碎物料機(jī)理合理，適應(yīng)性強(qiáng)等突出的優(yōu)點(diǎn)，在露天礦物料粗碎應(yīng)用中很有發(fā)展前途，是較為理想的露天礦巖石破碎機(jī)，其主要特點(diǎn)如下:
1)采用長(zhǎng)齒，小輥徑，螺旋布齒，多盤四齒結(jié)構(gòu)，通過(guò)剪切，彎曲，擠壓綜合作用破碎物料，比普通輥式破碎機(jī)破碎機(jī)理合理，破碎齒受力均勻，允許入料力度大，特別適于粗碎。
2)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，布置靈活，所占空間尺寸小，尤其是破碎高度小，能夠有效地降低整體布置高度，大大降低破碎站的造價(jià)。
4)破碎輥轉(zhuǎn)速低，磨損小，噪音低，灰塵小。
5)破碎機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，由于采用整體式結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)減速器直接連接到破碎機(jī)框架上，使得傳到基礎(chǔ)上的力大大減小，設(shè)備振動(dòng)小，有利于設(shè)在移動(dòng)。
6)采用特殊設(shè)計(jì)過(guò)載能力強(qiáng)的減速器，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，與普通輥式和喂給式破碎機(jī)相比，破碎物料的硬度大，同時(shí)由于長(zhǎng)齒的交叉布置得到相互梳理作用，也可破碎粘性物料。
MMD公司新型雙齒輥破碎機(jī)已形成中心距500, 625, 750, 1000, 1300mm系列產(chǎn)品，可以滿足不同生產(chǎn)能力的需要，同時(shí)具有不同的齒型結(jié)構(gòu)，可以滿足不同物料的破碎。
1.4.2新型雙齒輥破碎機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
1)進(jìn)一步完善產(chǎn)品系列規(guī)格，產(chǎn)品向大型化發(fā)展。
2)破碎齒新型耐磨材料及結(jié)構(gòu)研究，釋品向冶金礦山高硬度物料破碎領(lǐng)域推廣。
3)減速器潤(rùn)滑技術(shù)研究，研究減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用自潤(rùn)滑取消潤(rùn)滑站。
第二章 總體方案的確定
2.1設(shè)計(jì)要求
破碎物料抗壓強(qiáng)度：≤160MPa 入料粒度：≤1200mm
出料粒度：400—500mm 處理量：3500—4000t/h
參考功率：380—450KW 參考中心距
參考齒輥轉(zhuǎn)速：90—120r/min 齒輥直徑：800mm
齒數(shù)：每個(gè)齒環(huán)上為4個(gè)齒
2.2參數(shù)的選取
齒輥轉(zhuǎn)速：=94r/min =120r/min
入料粒度：mm 出料粒度：mm
齒輥直徑：mm 齒數(shù)：4
滾軸篩輥軸的轉(zhuǎn)速： r/min
滾軸篩輥軸的有效長(zhǎng)度： mm
破碎輥軸有效長(zhǎng)度： 1200mm
2.3方案確定
本論文設(shè)計(jì)的差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)具有以下特點(diǎn)：利用剪切原理以及分級(jí)方法對(duì)礦料進(jìn)行破碎，和國(guó)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(shí)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。差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)具有高處理能力、能耗低、產(chǎn)品粒度均勻、不過(guò)度破碎、設(shè)備體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效節(jié)能的破碎設(shè)備。
傳動(dòng)方案的確定：采用防爆電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，同時(shí)采用液力偶合器實(shí)施軟啟動(dòng)。
1.篩分機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案如下：
2.破碎機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案如下：
附圖 破碎機(jī)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖
第三章 差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)破碎機(jī)理的研究
3.1差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的用途、結(jié)構(gòu)組成及基本原理
3.1.1用途及基本原理
差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)是破碎站的關(guān)鍵設(shè)備。該機(jī)與料倉(cāng)、給料機(jī)、卸車平臺(tái)、排料機(jī)、機(jī)架組成破碎站系統(tǒng)，可用于破碎巖石、煤、石灰石、金屬礦石、焦炭、石膏等物料，廣泛應(yīng)用煤礦、金屬礦、非金屬礦及水泥建筑等行業(yè)物料的粗碎和中碎。
差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)由機(jī)架、滾軸篩分機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置、滾軸篩分裝置、機(jī)箱、襯板、破碎齒輥、顎板、破碎驅(qū)動(dòng)裝置、電機(jī)軟啟動(dòng)裝置等幾部分組成。當(dāng)?shù)V料進(jìn)入破碎機(jī)時(shí)，首先由滾軸篩分裝置對(duì)物料進(jìn)行篩分，符號(hào)要求的礦料直接由篩分機(jī)構(gòu)的間隙漏下，實(shí)現(xiàn)“一級(jí)”篩分；大塊的礦料由滾軸篩分裝置的滾軸滾入破碎腔，過(guò)大的礦料被顎板以及襯板擠壓，實(shí)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(shí)現(xiàn)“二級(jí)”篩分；較大的礦料受到兩齒輥剪切和拉伸的作用而破碎，并被強(qiáng)制排出。
滾軸篩的篩面由很多根平行排列的,其上交錯(cuò)地裝有篩盤的輥軸組成,滾軸通過(guò)齒輪傳動(dòng)而旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與物料流動(dòng)方向相同。為了使篩上的物料層松動(dòng)以便于透篩，篩盤形狀有偏心的和異形的。為防止物料卡住篩軸，裝有安全保險(xiǎn)裝置，滾軸篩全部為座式，本滾軸篩為右傳動(dòng)。
3.1.2結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)
1) 傳動(dòng)單元
傳動(dòng)單元是破碎機(jī)的動(dòng)力部分，且起到將電機(jī)的轉(zhuǎn)速到滿足設(shè)計(jì)要求的適宜的破碎轉(zhuǎn)速，其中液力偶合器能夠緩沖破碎時(shí)產(chǎn)生的超限沖擊力和扭振，具有過(guò)載保護(hù)作用，能夠帶動(dòng)負(fù)荷平穩(wěn)啟動(dòng)，改善啟動(dòng)特性，并在啟動(dòng)時(shí)減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流。
減速機(jī)為硬齒面，具有較大的過(guò)載能力和較長(zhǎng)的使用壽命，能夠正反轉(zhuǎn)使用。
2) 機(jī)架 焊接結(jié)構(gòu)件，為滾軸篩分機(jī)構(gòu)、破碎機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等部分的裝配平臺(tái)。
3) 滾軸篩分機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置 實(shí)現(xiàn)輥軸的運(yùn)動(dòng)，并且兩相鄰輥軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)。
4) 滾軸篩分裝置 由電機(jī)、減速器驅(qū)動(dòng)若干輥軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)V料進(jìn)入該部分時(shí)，滿足粒度要求的礦料首先由輥軸間的間隙漏下，不符合粒度要求的礦料將隨輥軸滾動(dòng)進(jìn)入破碎腔。該部分結(jié)構(gòu)具有“一級(jí)”篩分和驅(qū)動(dòng)礦料快速進(jìn)入破碎腔的作用。
5) 機(jī)箱 焊接結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部裝配破碎機(jī)構(gòu)，為滾軸篩分機(jī)構(gòu)和破碎機(jī)構(gòu)提供支撐。
6) 襯板 裝配于機(jī)箱前壁，與顎板一起實(shí)現(xiàn)大塊礦料的預(yù)破碎。
7) 破碎輥 破碎輥主要由滾軸、漲套、齒帽等組成。滾軸為合金材料，能夠在破碎時(shí)承受高抗壓強(qiáng)度物料時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。漲套在滾軸靠端部的位置，起著軸向固定齒環(huán)的作用，根據(jù)不同的處理能力，每根軸上放置不同數(shù)量的合金鋼齒環(huán)，根據(jù)入料粒度、碎后產(chǎn)品粒度的不同，每套齒環(huán)上有不同的齒座，用齒座來(lái)固定齒帽。
8) 齒輥軸 兩齒輥軸相向、不等速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)礦料的剪切和拉伸破碎，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(shí)現(xiàn)“二級(jí)”篩分，大塊礦料在兩齒輥輪齒間被夾注受到剪切和拉伸作用被進(jìn)一步破碎，并被強(qiáng)排漏下。
9) 齒環(huán) 裝配于兩齒輥軸上，每個(gè)齒環(huán)上包含若干破碎齒，齒套和齒牙可以更換。
10) 齒帽 由微合金化的高錳剛制成，具有高強(qiáng)度、高耐磨性、比普通的高錳剛更耐沖擊、耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。他用螺栓固定在齒環(huán)上（或焊接上）每個(gè)齒帽間都是獨(dú)立的。在使用過(guò)程中可以方便更換任一個(gè)齒。
11) 顎板 該結(jié)構(gòu)有四連桿結(jié)構(gòu)，連接于齒輥軸和機(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(shí)現(xiàn)預(yù)破碎。
12) 破碎齒輥軸驅(qū)動(dòng)裝置 該部分結(jié)構(gòu)由兩臺(tái)電機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)破碎齒輥軸的相向運(yùn)動(dòng)，提供破碎動(dòng)力。
13) 退讓機(jī)構(gòu) 通過(guò)該部分機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)顎板和襯板之間間隙調(diào)節(jié)。
14) 電機(jī)軟啟動(dòng)裝置 實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，減少振動(dòng)和沖擊，防止電機(jī)過(guò)載，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，減少悶車現(xiàn)象。
3.2差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的破碎機(jī)理
所謂破碎，就是將物料分為更小部分的過(guò)程，也就是利用各種機(jī)械方法，克服物體顆粒的內(nèi)聚力，使其互相分離而形成具有新表面的較小粒度的過(guò)程。從各類破碎機(jī)的破碎機(jī)理來(lái)看，大致有壓碎、劈裂、折斷、磨碎、沖擊等等。
目前在工業(yè)生產(chǎn)上采用的破碎和磨碎方法，主要是借助機(jī)械力的作用，最常見(jiàn)的有:(1)擠壓破碎，是利用兩破碎工作面靠近時(shí)對(duì)物料施加壓力，使其破碎作用力逐漸加大。如輥式破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等。(2)劈裂破碎，是利用尖齒楔入物料時(shí)產(chǎn)生的劈力，力的作用較集中，使物料沿劈裂面破碎成兩塊，并在劈力作用點(diǎn)處產(chǎn)生局部破碎。如單、雙齒輥式破碎機(jī)。(3)折斷或彎曲破碎，在破碎工作面之間的物料，如同承受集中負(fù)荷兩支點(diǎn)(或多支點(diǎn))梁。除在作用點(diǎn)處受劈力之外，主要是使物料受彎曲力而破碎。(4)磨碎，它是破碎工作面在物料上相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)物料施加剪切力，這種力作用于物料的表面部分，因此適用于細(xì)物料的磨碎。(5)沖擊破碎，沖擊力瞬時(shí)作用于物料上，物料急劇粉碎。
物料破碎方法的選擇主要是根據(jù)物料的粒度、物理機(jī)械性質(zhì)，所要求的破碎比等因素，所選擇的破碎方法應(yīng)該是最經(jīng)濟(jì)的，破碎后的產(chǎn)品最符合下道工序所要求的粒度組成。在常規(guī)的破碎方法中，純粹的壓碎、磨碎、沖擊碎等一般不適宜選煤廠的煤炭破碎。劈裂是破碎機(jī)上具有刃型面的部位楔入物料中，于是被破碎的物料便出現(xiàn)了拉應(yīng)力，該拉應(yīng)力達(dá)到了物料的拉伸強(qiáng)度極限時(shí)，物料便被劈裂而破碎，如輥式破碎機(jī)的破碎。
眾所周知，大部分巖礦物料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其抗剪和抗拉強(qiáng)度。抗剪和抗拉強(qiáng)度低的原因是由于在剪切力和拉力的作用下，巖礦物料的內(nèi)部存在缺陷(節(jié)理和裂紋)易產(chǎn)生應(yīng)力集中而破裂。因此物料或是在相互垂直應(yīng)力下被拉裂，或是在剪切力的作用下產(chǎn)生滑移，或是在兩者共同作用下破碎。因此利用剪切和拉伸的力量來(lái)破碎物料具有更高的破碎效率。
由于煤炭一類物料的拉伸或剪切強(qiáng)度大大低于抗壓強(qiáng)度，所以劈裂和剪切的破碎方法能耗最低，且是靠低速剪切或拉伸來(lái)破碎，沖擊能量較小，一般來(lái)說(shuō)，破碎后的產(chǎn)品粒度較均勻，超粒與粉碎均較少，非常適合選煤廠煤炭的破碎。但目前國(guó)內(nèi)的老式輥式破碎機(jī)大多是50年代一70年代設(shè)計(jì)的，與國(guó)外的破碎機(jī)相比其傳動(dòng)形式落后，破碎強(qiáng)度低，不但超粒較多，而且都會(huì)經(jīng)受研磨或破碎，也就是說(shuō)，大量符合產(chǎn)品粒度要求的限下物料會(huì)遭受二次破碎，致使生成大量的過(guò)細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品。分級(jí)破碎機(jī)正是在接受國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上研制而成。其破碎機(jī)理的基礎(chǔ)是利用煤的自然節(jié)理將其 “劈開(kāi)”，是真正意義上的破碎，入料中限下粒級(jí)部分會(huì)像沙子通過(guò)手指縫一樣順暢地通過(guò)破碎齒間的間隙而不會(huì)遭受再破碎，所破碎的只是限上粒級(jí)入料，這不僅提高了設(shè)備的利用率，加大了處理能力，而且將過(guò)粉碎現(xiàn)象控制在最低限度。
現(xiàn)以雙齒輥破碎機(jī)的兩輥上對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)相位相同的一對(duì)齒為例，探討對(duì)物料進(jìn)行破碎的機(jī)理。
齒對(duì)物料的作用過(guò)程可分為三段，第一段是齒對(duì)大物料的沖剪撕拉破碎，在這一段，運(yùn)動(dòng)中的齒突遇大塊物料，靠交錯(cuò)的齒尖首先對(duì)物料進(jìn)行沖擊剪切，若大塊物料未被擊碎則進(jìn)一步進(jìn)行撕拉。破碎后的物料即被齒咬入，并進(jìn)行第二段破碎。若物料仍未被粉碎，則齒沿物料表面強(qiáng)行滑過(guò)，靠齒的螺旋布置，將物料進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，等待下一對(duì)齒的繼續(xù)作用，直到破碎至物料能被咬入為止。破碎機(jī)理示意圖如圖3.1所示：
圖3.1 破碎機(jī)理示意圖
經(jīng)第一段破碎后，物料己被初步破碎至粒度能被齒輥咬入的情況，但仍不能滿足要求，因而進(jìn)入第二段破碎。在第二段主要靠當(dāng)前一對(duì)齒的下棱和前一對(duì)齒的上棱的擠壓、剪切作用而破碎物料，這一破碎段從物料被咬入開(kāi)始，到前一對(duì)齒脫離咬合終止。表現(xiàn)為一對(duì)齒包容的截面由大變到最小的過(guò)程，這一過(guò)程是邊破碎邊排料的過(guò)程，粒度大的物料由于包容的體積逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎，破碎的物料被擠出，從齒側(cè)間隙漏下。
當(dāng)前一對(duì)齒開(kāi)始脫離咬合時(shí)，齒間包容的截面積開(kāi)始從最小逐步增大，經(jīng)第二段破碎物料，由于前對(duì)齒的分離而大量下漏排出，在排料過(guò)程中，個(gè)別粒度較大的物料將被破碎棒阻擋，當(dāng)齒運(yùn)動(dòng)到破碎棒附近時(shí)，進(jìn)一步將擱置于破碎棒與齒輥間的大塊物料劈碎，并將其強(qiáng)行排出。這就是第三段破碎。
到此，一對(duì)齒的破碎行程結(jié)束，每對(duì)環(huán)上有四對(duì)齒，因此在齒輥運(yùn)轉(zhuǎn)一周時(shí)，這樣的過(guò)程將進(jìn)行四次，循環(huán)往復(fù)，將給入的物料沖剪撕拉一咬入一擠壓剪切一劈碎后強(qiáng)制排出。
3.3差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)所采用的破碎理論
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的三大破碎理論的闡述，對(duì)差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的破碎機(jī)理的分析，可以總結(jié)出:差動(dòng)分級(jí)齒輥式分級(jí)破碎機(jī)適用于邦德的第三破碎理論— 即裂縫假說(shuō)的理論。這是因?yàn)?（1）差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的破碎機(jī)理主要是利用煤的自然節(jié)理將其 “劈開(kāi)”和剪切，“劈開(kāi)”自然是 “順縫”劈開(kāi)，適合裂縫假說(shuō)的理論。（2）裂縫假說(shuō)是介于面積假說(shuō)和體積假說(shuō)之間，考慮了“變形能”和“表面能”兩項(xiàng)，也是面積假說(shuō)和體積假說(shuō)的科學(xué)綜合，在目前沒(méi)有新的破碎理論的情況下，其更適用。（3）通過(guò)大量的實(shí)踐證明，裂縫說(shuō)所確定的功指數(shù)計(jì)算是指導(dǎo)設(shè)計(jì)最為行之有效的破碎理論。用其公式計(jì)算的破碎機(jī)安裝功率最接近生產(chǎn)實(shí)際。
但分級(jí)破碎機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中，可能遇到兩種情況:一種情況是入料全是限上顆粒，即入料全部是大于碎后要求粒度的顆粒，也就是人們常說(shuō)的全破碎。這種情況較少但有，在港口碼頭的煤炭裝船破碎時(shí)較常遇到。第二種情況是入料中有相當(dāng)一部分符合粒度要求的物料無(wú)需破碎而直接通過(guò)破碎機(jī)，并不是第三理論說(shuō)的80%。所以實(shí)際功耗與計(jì)算數(shù)值還有一定的出入，可根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。作者按自己的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為:選取功率時(shí)不要太保守，要留出安全系數(shù)。以防止入料系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
3.4齒形結(jié)構(gòu)、齒的布置形式及制造材料
3.4.1齒形結(jié)構(gòu)及其與產(chǎn)品粒度的關(guān)系
（1）齒形結(jié)構(gòu)
破碎齒的齒形結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：在滿足產(chǎn)品粒度要求的前提下生產(chǎn)出大粒度產(chǎn)品，最大限度的減小過(guò)粉碎，破碎齒磨損容易更換或修復(fù)，降低生產(chǎn)維修費(fèi)用。根據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)研資料和經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)室試驗(yàn)著重研究了子彈頭式和鷹嘴式兩種齒形結(jié)構(gòu)。
1）子彈頭式破碎齒
齒體母體為40Cr，齒頭堆焊耐磨焊條，磨損后可堆焊修復(fù)，恢復(fù)生產(chǎn)快，維修費(fèi)低，設(shè)備適用壽命長(zhǎng)，適用于產(chǎn)品粒度35—80mm的破碎。
2）鷹嘴式破碎齒
次種破碎齒采用高錳鋼或低合金剛直接鑄造而成，破碎齒與齒盤通過(guò)螺栓連接，次種齒磨損后，更換方便，生產(chǎn)維修費(fèi)用低，適用于產(chǎn)品粒度大于80mm的破碎。其齒形圖如圖3.2所示。
（2）破碎齒齒形與產(chǎn)品粒度的關(guān)系
經(jīng)過(guò)理論分析后認(rèn)為：齒的外形尺寸包括齒寬、齒高不大于產(chǎn)品要求的粒度尺寸，應(yīng)等于或稍小于要求粒度尺寸。齒根部的寬度大致為齒高的4/5—1倍。齒厚度（即齒沿圓周向尺寸），根據(jù)破碎物料的強(qiáng)度而定，一般大于或稍大于齒高。在保證齒的強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減小該尺寸。因齒形過(guò)大會(huì)使產(chǎn)品粒度超限，失去分級(jí)作用，同時(shí)還影響破碎機(jī)的通過(guò)能力，而齒形過(guò)小不但會(huì)使齒的強(qiáng)度降低，而且會(huì)使過(guò)粉碎現(xiàn)象加劇，同時(shí)也不利于嚙入物料。
破碎物料的硬度、韌性也直接影響產(chǎn)品粒度，對(duì)于韌性高的物料，破碎齒的尺寸及破碎空間尺寸都應(yīng)相應(yīng)的減少。如破碎焦炭時(shí)，因其韌性較高，破碎空間就應(yīng)基本等于或稍大于破碎要求粒度，對(duì)于煤而言，因其韌性低，脆性較高，破碎空間應(yīng)稍大一些。同時(shí)，不同的煤其韌性、脆性也有很大區(qū)別，則應(yīng)針對(duì)不同的情況而定。對(duì)于硬度較高的物料，除破碎空間相應(yīng)減少外，齒根部的寬度應(yīng)相對(duì)增加，提高破碎齒的強(qiáng)度。
圖3.2 齒 形 圖
3.4.2齒的布置形式及其與產(chǎn)品粒度的關(guān)系
整機(jī)破碎齒布置的一個(gè)原則是：兩齒輥在做運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中形成的任何空間尺寸都應(yīng)得到相應(yīng)的控制。破碎輥齒的布置包括徑向（即圓周方向）布置、軸向布置、相鄰齒盤間齒的交錯(cuò)角度和齒的安裝傾角。
（1）圓周方向布置
破碎齒在圓周方向的布置直接決定著產(chǎn)品的粒度，破碎齒齒前空間尺寸基本等于破碎要求粒度的1.5倍。相鄰兩個(gè)齒間所能包含的空間尺寸大致為破碎粒度的1.2—1.6倍，兩齒頂弧長(zhǎng)為破碎粒度的2.2—2.5倍。這一經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，隨著具體破碎物料的韌性、硬度及破碎特性而定。如前所述，韌性強(qiáng)、硬度高的物料破碎空間相應(yīng)減少，韌性弱、硬度低的物料破碎空間相應(yīng)增加。
（2）軸向布置
相鄰兩排齒間的軸向距離大致為破碎粒度的2/3—3/4，韌性強(qiáng)、硬度高的物料距離取小值，韌性弱、硬度低的物料距離取大值。
（3）相鄰齒的交錯(cuò)布置角度
破碎齒沿軸線方向采用螺旋布置，相鄰齒盤沿圓周方向錯(cuò)開(kāi)一定角度。這樣布置，首先利于連續(xù)嚙入物料，整個(gè)破碎過(guò)程為一線性過(guò)程，不容易卡住物料，尤其是破碎齒形較大時(shí)，如不采用螺旋布置，均勻入物料，極易造成卡堵現(xiàn)象。其次，破碎機(jī)載荷均勻，所受沖擊小，有利于減少破碎功耗節(jié)約能源，提高設(shè)備使用壽命。第三，嚙入大塊物料時(shí)，輥齒如不能將其一次嚙入，便會(huì)在其表面強(qiáng)行滑過(guò)，靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn)，等待下一對(duì)齒的再次作用。
（4）齒的安裝傾角
破碎齒的安裝傾角是指破碎齒的中心線同破碎輥切線的夾角，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)所破物料的破碎性和粒度大小而定。
3.4.3制造破碎齒的材料
破碎齒是破碎機(jī)上的一個(gè)關(guān)鍵易損零件，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到破碎機(jī)的生產(chǎn)效率和使用壽命。英國(guó)MMD公司的雙齒輥破碎機(jī)的破碎齒有兩種材質(zhì)，一種為高錳鋼，一種為合金鋼。
（1）破碎齒生產(chǎn)工藝
破碎齒的生產(chǎn)工藝為：整體鑄造成型——退火、機(jī)加工—淬火—低溫回火。由于碳和合金元素含量低，在熱處理淬火時(shí)不會(huì)出現(xiàn)淬裂現(xiàn)象。故破碎齒有較好的韌性和耐磨性。
（2）兩種材料破碎齒的耐磨性比較
30CrMnSi和Mn13齒帽的磨損屬于磨料磨損，磨料對(duì)破碎齒的磨損與磨料的磨損性有關(guān)，這種性能取決于磨料與輥齒的相對(duì)硬度。試驗(yàn)表明，當(dāng)磨料硬度低于或高于材料硬度時(shí)，材料的磨損很小，屬軟磨料磨損。當(dāng)磨料硬度比材料硬度高許多時(shí)，材料的磨損就會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重，屬硬磨料磨損。在破碎煤的工況下，30CrMnSi破碎齒屬于軟磨料磨損，Mn13破碎齒屬于硬磨料磨損。由此可知，破碎煤時(shí)，30CrMnSi的耐磨性高于Mn13。
（3）結(jié)論
1）在破煤時(shí)，當(dāng)入料粒度不大時(shí)，且給料均勻充分時(shí)，破碎齒的破損方式主要是擦傷、犁溝，表層只發(fā)生微量的塑性變形，屬低沖擊、低應(yīng)力工況條件，齒帽或破碎齒應(yīng)采用低合金鋼。
2）在破碎硬度比煤大的物料時(shí)（如石頭、礦石等）或在露天煤礦的粗碎時(shí)，工況惡劣，破碎齒應(yīng)采用高錳鋼。
第四章 差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)
破碎機(jī)的工作環(huán)境惡劣，工作狀況不穩(wěn)定，不便維修。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)使整機(jī)在保證工藝性能指標(biāo)的前提下盡量提高使用壽命，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少故障點(diǎn)，最大限度的降低維修量。
整機(jī)結(jié)構(gòu)大致分為:電動(dòng)機(jī)、減速系統(tǒng)、滾軸篩分系統(tǒng)、破碎輥、動(dòng)顎、傳動(dòng)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、機(jī)體等。
4.1參數(shù)理論計(jì)算分析
4.1.1 4000噸差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)破碎能力的估算
Ｑ：破碎機(jī)的生產(chǎn)能力（T/h）
k1、k2：物料的填充系數(shù)，取值范圍0.4～0.6
V1：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)滾軸篩分機(jī)構(gòu)篩分的物料總體積（m3/h）
V2：將輥齒看作是物料時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)兩齒輥之間的物料的總體積（m3/h）
V3：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)兩輥之間的所有輥齒的體積（m3/h）
ρ：煤的密度T/m3
：滾軸篩輥軸的轉(zhuǎn)速（r/min）
：滾軸篩輥軸的直徑（m）
：滾軸篩輥軸的有效長(zhǎng)度（m）
：兩個(gè)相鄰輥軸之間的距離（m）
（m3/h）
v線：齒輥軸平均線速度（m/min）
a3： 齒輥軸之間距離（m）
l2： 齒輥軸有效長(zhǎng)度（m）
m
m：兩個(gè)齒輥軸上安裝的總齒數(shù)
：齒輥軸轉(zhuǎn)速（r/min）
V0：?jiǎn)蝹€(gè)齒的體積（m3）
m3
（噸）
4.1.2 4000噸差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)破碎功率的估算
對(duì)于功率的計(jì)算采用如下的近似理論計(jì)算方法。本方法是基于電機(jī)的功率應(yīng)與單位時(shí)間的破碎物料的功耗相同的原則，即認(rèn)為電機(jī)的功率應(yīng)如下求得：
Q：破碎機(jī)的生產(chǎn)能力t/h
W：?jiǎn)挝簧a(chǎn)量的功耗KW.h/t
η：破碎機(jī)的傳動(dòng)效率
目前有4種不同的理論計(jì)算方法可以確定單位生產(chǎn)量的功耗,即Rittinger法，Kick-Kirpichev法，Bond法和Holmes法，其中Rittinger法適用于細(xì)磨，Kick-Kirpichev法適用于粗碎，Bond法介于二者之間，Holmes法是對(duì)上述3種方法的統(tǒng)一。
m：Bond功指數(shù)，煤的Bond功指數(shù)為7.91KW.h/t
E：占排料粒度80%以上的組成部分的粒度尺寸（um）
A：占給料粒度80%以上的組成部分的粒度尺寸（um）
i：常指數(shù)，取0.45～0.5。
(KW)
4.1.3 4000噸差動(dòng)分級(jí)齒輥式破碎機(jī)破碎動(dòng)力源選擇
根據(jù)4000噸差動(dòng)分級(jí)輪齒式破碎機(jī)破碎功率的估算，在設(shè)計(jì)方案中，主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，我們選擇主運(yùn)動(dòng)電機(jī)總功率應(yīng)大于298KW。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選用防爆電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，因?yàn)榉辣姍C(jī)適用于有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中，如油庫(kù)、礦井中。采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，每個(gè)電機(jī)的功率應(yīng)選用160KW。
選型：
型號(hào)：YBC3-160 額定功率 ：160KW
工作電壓 1140V 額定轉(zhuǎn)速 ：1485 r/min
同步轉(zhuǎn)速1500r/min 額定電流 289.1 A
效率（%）：94.5 功率因數(shù)：0.89
滾軸篩分結(jié)構(gòu)由一臺(tái)防爆電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，選型如下：
型號(hào)：YBC 3-15 額定功率：15KW，
額定轉(zhuǎn)速：1460 r/min 同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min
額定電流：31.6 A 效率（%）：89.5
功率因數(shù)：0.81
4.1.4液力偶合器的選型
液力偶合器是利用液體動(dòng)能和勢(shì)能來(lái)傳遞動(dòng)力的一種液力傳動(dòng)設(shè)備。具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）無(wú)級(jí)調(diào)速。在電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定下可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，與傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié)相比可以大量節(jié)省電能。
（2）輕載或空載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和逐步啟動(dòng)大慣量負(fù)載，提高異步電機(jī)的啟動(dòng)能力。
（3）防護(hù)動(dòng)力過(guò)載。偶合器泵輪和渦輪之間沒(méi)有機(jī)械連接，轉(zhuǎn)矩是通過(guò)來(lái)傳遞的，是一種柔性和有滑差的傳動(dòng)。當(dāng)負(fù)載的阻力矩突然增大時(shí)，其滑差可以增大，甚至制動(dòng)，電機(jī)可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不致停車。
（4）均為多臺(tái)電機(jī)的負(fù)載分配。在多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，允許各臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有差別，使各臺(tái)電機(jī)的負(fù)載分配均勻。
（5）可隔離振動(dòng)，緩和沖擊。
（6）可方便實(shí)現(xiàn)離合。偶合器流道充油即接合，將油排空即行脫離。
（7）除軸承外無(wú)磨損件，工作可靠，壽命長(zhǎng)。因此，在冶金、發(fā)電、礦山、市政工程、化工、運(yùn)輸、紡織和輕工等部門中，等到了廣泛的應(yīng)用。
在本論文設(shè)計(jì)中，所選用的液力偶合器為限矩型液力偶合器。
限矩型液力偶合器是一種動(dòng)力式液力傳動(dòng)元件、由于它效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠帶動(dòng)負(fù)載平穩(wěn)起動(dòng)，改善起動(dòng)性能，提高起動(dòng)能力；具有過(guò)載保護(hù)作用；能隔離扭振和沖擊；在多臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)鏈中均衡各電機(jī)的負(fù)荷；并減小電網(wǎng)的沖擊電流；所以在礦山機(jī)械、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、食品、建筑、交通等部分得到了廣泛應(yīng)用。YOX型主要由主動(dòng)部分和被動(dòng)部分組成。主動(dòng)部分包括后輔室、前半聯(lián)軸節(jié)、后半聯(lián)軸節(jié)、彈性塊、泵輪和外殼。從動(dòng)部分主要包括軸和渦輪。主動(dòng)部分與原動(dòng)機(jī)聯(lián)接，被動(dòng)部分與工作機(jī)聯(lián)接。
（1）主運(yùn)動(dòng)電機(jī)采用兩臺(tái)液力耦合器實(shí)施軟啟動(dòng)。
選型：
型號(hào)：YOX560 傳遞功率120～270KW
輸入轉(zhuǎn)速：1500 r/min 過(guò)載系數(shù)T g=2～2.5
效率（%）：0.96 處理尺寸D=634mm, A=447mm
最大輸入孔徑及長(zhǎng)度（mm）：=100 =210mm
最大輸出孔徑及長(zhǎng)度（mm）： =100 =210mm
（2）滾軸篩分機(jī)構(gòu)采用彈性套柱銷聯(lián)軸器實(shí)施啟動(dòng)。
選型：
型號(hào)： TL6型 公稱轉(zhuǎn)矩Tn=250 Nm
許用轉(zhuǎn)速：3800 r/min 效率（%）：0.96
處理尺寸mm,45mm
輸入孔徑及長(zhǎng)度（mm）：=42 =112mm
輸出孔徑及長(zhǎng)度（mm）：=35 =82mm
4.1.5驅(qū)動(dòng)滾軸篩以及高破碎輥運(yùn)動(dòng)的減速系統(tǒng)的選型
根據(jù)工作要求，驅(qū)動(dòng)滾軸篩輥軸運(yùn)動(dòng)的減速系統(tǒng)選用三級(jí)圓錐—圓柱齒輪減速器，其型號(hào)為YKS型；驅(qū)動(dòng)高破碎輥運(yùn)動(dòng)的減速器應(yīng)選用二級(jí)錐—圓柱齒輪減速器，型號(hào)為YKL型。
4.2主傳動(dòng)中及驅(qū)動(dòng)低破碎輥運(yùn)動(dòng)減速系統(tǒng)的確定及設(shè)計(jì)
4.2.1減速器的選用
減速器作為閉式傳動(dòng)，其主要破壞形式是齒面疲勞，在齒面疲勞計(jì)算通過(guò)的情況下，齒輪彎曲破壞強(qiáng)度較為富余，常規(guī)可不進(jìn)行齒輪彎曲強(qiáng)度校核。由于在過(guò)載情況發(fā)生時(shí)，齒輥和減速器轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，所以在選用減速器時(shí)應(yīng)提高一個(gè)檔次，另外，減速器上的所有齒輪均應(yīng)采用硬齒面齒輪，在本論文設(shè)計(jì)中選用二級(jí)錐—圓柱齒輪減速器。
4.2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配
（1）總傳動(dòng)比
初定低破碎輥及帶顎板齒輥轉(zhuǎn)速為94r/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min。則總傳動(dòng)比等于:
（2）分配傳動(dòng)比
減速器為二級(jí)錐—圓柱齒輪減速器，為使大錐齒輪尺寸不致過(guò)大，高速級(jí)傳動(dòng)比按下式計(jì)算：
則:
（3）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算
①各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：
第1軸轉(zhuǎn)速 r/min
r/min
r/min
齒輥軸的轉(zhuǎn)速 r/min
②各軸功率計(jì)算：
第1軸功率 KW
KW
KW
齒輥軸的功率 KW
③各軸扭矩計(jì)算：
第1軸扭矩 Nm
Nm
Nm
齒輥軸的轉(zhuǎn)矩 Nm
4.2.3減速器的設(shè)計(jì)
a、高速級(jí)直齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
已知參數(shù)：KW r/min Nm
r/min
已知：兩錐齒輪軸交角，小齒輪懸臂布置，大齒輪兩端支承，長(zhǎng)期工作，閉式錐齒輪傳動(dòng)，先按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按接觸疲勞強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度校核計(jì)算。
i、接觸強(qiáng)度估算：
（1）選材料 大、小齒輪均采用20Cr經(jīng)滲碳，淬火，58～63HRC
（2）許用接觸應(yīng)力 由表4-26及表4-27、圖2-12
MPa
MPa
（3）載荷系數(shù) 由表4-26得
（4）齒數(shù)比 暫取
（5）齒寬系數(shù) 取
（6）估算大端分度圓直徑
mm
ii、主要幾何尺寸計(jì)算
（1）齒數(shù), 取， 圓整成整數(shù)
（2）實(shí)際齒數(shù)比
（3）分錐角
（4）大端模數(shù) 按標(biāo)準(zhǔn)取mm
（5）分度圓直徑
mm
mm
（6）變位系數(shù)
（7）齒寬中點(diǎn)分度圓直徑
mm
mm
（8）齒寬中點(diǎn)數(shù),mm
（9）外錐矩 mm
（10）齒寬 圓整為76mm
（11）大端齒頂高
, 因,故mm
（12）大端齒根高
, 因，故mm
（13）大端全齒高，
mm
（14）齒頂角,
（15）齒根角,
（16）頂錐角
（17）根錐角
（18）