破碎机的发展.docx

1、破碎机的发展破碎机的最新发展粉碎(包括破碎和磨碎 ) 是当代飞 速发展的经济社会必不可少的一个 工业环节。在各种金属、 非金属、化工矿物原料及建筑材 料的加工过程中， 粉碎作业要消耗巨大的能 量，而且又是个低效作业。 物料粉碎过程中， 由 于作业中产生发声、 发热、振动和摩擦等作 用，使能源大量消耗。 因而多 年来界内人士一直在研究如何达到节能、 高效地完成破碎和磨 碎过程。从 理论研究到创新设备 ( 包括改造旧有的设备 ) 直至改变生产工艺流程。目前破碎 理论、工艺和设备的研究主要着重于： (1) 研究在破碎中节 能、高效的理论，也力求找出新 理论突破人们已熟知的破碎三大理论； (2) 研究

2、新的非机械力的高能或多力场联合作用的破 碎设备，目前还没见有工 业化的设备，只是研究阶段； (3) 改进现有设备，这方面经常是根 据用户 自己需要来进行，而不见市场上大规模生产或研制新设备。对于上述诸问题，由于 国外矿山自 80 年代以来发展缓慢使得这方面 进展不大。国外新设备较少， 国内由于国营大型 矿山投入极少，也没有什 么发展，而中小矿山由于各地原料的需求不等，近几年得到一定的 发展。1 破碎理论物料破碎是一个历史悠久的话题。早在 20世纪 50年代艾利斯查尔 默斯公司就开始大规模研究破碎工作， 60 年代得出具有重大意义的结论。 随着研究的深入， 人们熟知了高功率的破碎作业 1，可以用

3、来改善能源效 率和降低生产成本。 B HBergstrom 在研究单颗粒破碎时发现，在空气 中一次破碎的碎片撞击金属板时 明显地产生二次破碎， 一次破碎的碎片具 有的动能占全部破碎能量的 45。如能充分利用二 次 破碎能量，则可提 高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击更有希望 破碎物料。我国胡景昆和徐小荷研究颗粒的粉碎时得出结论，静压粉碎效 率为100%单次冲 击效率在35%-40%左右。为了节约能量，提高粉碎效 率，应多用静压粉碎，少用冲击粉 碎。 Schonert 研究表明，如果使大批 脆性物料颗粒受到50MPa以 上的压力，就能够由“料层粉碎”节约出可观 的能量。目前

4、“料层粉碎的理论”已为粉碎界 的公认，根据料层粉碎理论 研制的新设备有美国诺德伯格公司的旋盘圆锥破碎机、 俄 罗斯的惯性圆锥 破碎机等 2。多碎少磨的原则指导研制以料层粉碎原理的新型 破碎机是当前主要 方向。 1996 年第四届全国粉体工程学术会议上邓跃红、张智铁发表了物 料粉碎分形行为的研究 一文3，作者认为破碎理论的研究应归结为 3个 大的方 面：强度理论的研究、破碎效果的评价、 破碎功耗的研究。 长期以 来，粉碎理论的研究主要 停留在经验应用和统计推测上， 人们了解粉碎的 规律尚不明确、 不系统。人们期待新理论的 出现会给破碎领域带来一次变 革。1982 年 BMandelrot 提出分

5、形理论应用在岩 石 理论研究方面，而 作者把它应用在破碎理论上。经过研究，作者成功地运用了分形理论推导 了强度与缺陷分布分维数之间关系，建立了粉碎颗粒粒度分布模型，找到 了分维数、分布 指数与破碎概率之间的关系，用颗粒表面分维数 DS将3个功耗理论统一起来。为了 优化颚式破碎机工作， 马少健和陈炳辰利用实验室小型复摆颚式 破碎机，分别进行单颗粒给料、 窄粒级给料和混合粒级给料的破碎试验 4 研究结果是： (1) 影响颚式破碎 机产物粒度特性的因素除物料自身硬度以 外，还与包括给料粒度大小、 组成、排矿口尺寸以 及破碎腔内物料的松散 状态有关； (2) 在颚破机破碎物料时，无论是料层破碎还是单颗

6、粒破 碎， 给料粒度增大，产物粒度变小。因此，生产中应根据给料粒度选择适宜规 格的颚式破碎 机和调节排料矿口尺寸； (3) 料层破碎较单颗粒破碎更能降 低破碎产物粒度。因此生产中应尽量维持破碎机的破碎腔内适宜的料层， 以减小破碎产物粒度。2 破碎机械2.1 颚式破碎机 19 世纪 40年代，北美的采金热潮对颚式破碎机发 展有很大的 促进作用。 19世纪中叶，多种类型的颚式破碎机研制出来并 获得了广泛的应用。上个世纪末 ，全世界已有 70 多种不同结构的颚式破 碎机取得了专利权。 1858年埃里布雷克(El . Blake)取得专利权，制造双肘板颚式破碎机 (图 1)，现在 最常用的颚式破碎机是

7、布雷克的颚式 破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机 (图2)。颚式 破碎机最大的弱点 之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。图 1 布雷克颚式破碎机图 2 单肘颚式破碎机80 年代以来， 我国颚式破碎机的研制与改进取得了一定成果。 如我国 破碎专家王宏勋教授和 他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念， 开发GXPE系列深腔颚式破碎机，当时 在国内引起一定的轰动。该机与同 种规格破碎机相比，在相同工况条件下，处理能力可提高 20%-25%,齿板寿命可提高12倍。该机采用负支撑零悬挂，具有双曲面腔型。第二代GXPE25区400负支撑在第一代的基础上进行了全面改进，增大 了破碎比，降低

8、了产品粒度，最大给料粒度为220mm小时产量为516t， 排料口调整范围为 10 40mm， 给料抗压强度小于 300MPa。PEY4060液压保险颚式破碎机，以液缸为过载保护装置，正支撑、正 悬挂、深破碎腔。该 机最大给料粒度为340mm排料调整在30100mm之 间，生产能力为 1040th。北京矿冶研究总院林运亮等 人与上海多灵沃森机械设备有限公司 合作开发了 PED低矮可拆式颚式破碎机。该机是一种适于井下作业特殊条 件下的新型颚式破碎机。 机械本身高度低， 动颚位置低， 固定颚位于 动颚 和偏心轴之间。多灵沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验，设计了目前国内最大的120

9、0X1500复摆颚式破碎机。表1是上海多灵沃 森公司的PEX系列颚式破碎机性能表。表1上海多灵-沃森机械设备有限公司 PEX系列颚式破碎机性能规?150X750150X 900150X 1200忤7250X 900250X1000250X1200200X 1000给长粒度/150/口m150150150250250250250200尺宽寸宽度/600阶m7509001200750900100012001000排料口 7/ 20 m104010 40104015 7 040 801550 15701550V 10生 产能力/ 3/15 t /h)83512 4013451305 0 901652

10、 167220601250电机功7.5率/153030 37223722 3037374522W1机器 质量 /t1.03.05.598.154.56.915.3 6.78.85.22.2 新型颚式破碎机图3为一种新型 颚式破碎机结构简图，其工作原理是：物料由进料斗 落入机内，经分离机构将物料分散到四 周下料。电动机经三角皮带带动偏 心轴，使动颚上下运动而压碎物料，达到一定粒度后进入 回转腔。物料在回转腔内受到转子及定颚的研磨而破碎，破碎的物料从下料斗排出。该机 通 过松紧螺栓和加减垫片可调整进出料粒度。采用圆周给料，给料范围比 颚破机大，下料速度 快而不堵塞。与同等规格的颚破机相比，其生产能

11、力 大、产品粒度小、破碎比大，该机已正 式生产：句。1 飞轮 2 偏心轴 3 动颚 4 定颚（机体）5 转子6.齿轮箱 7.下料斗 8.联轴器 9.电机10.三角带11.皮带轮 12.进料斗图3新型颚式破碎机表2颚辊式破碎机技术特性项 目PEG15I0 250XQ 400 （移动式）颚辊破碎机PEG25X 400X 圖600 （移动式）颚辊破碎机附 注进料尺寸/ mm125210排料尺寸/ mm2829生产能力/ （t / h）26419质 量/kg不包括拖车组24005100包括拖车组287063004 -IV.参考 值外形 尺寸/ mm不包括拖车组1360X 1120X 16501785X

12、 2369X 26704 -IV.参考 值包括拖车组3150X 1650X 20004750X 2845X 29004 -IV.参考 值电 机型号Y160L- 6Y250M-8功率/ kW1530柴（汽）油机功率/ kW1530转速/ (r /mi n)150022002.3颚辊破碎机 将高效节能的颚式破碎机和对辊破碎机有机的结合在一起，研制出了颚辊破碎机：切，如图4所示。该设备采用单电机或柴（汽） 油机驱动。当 整机放在拖车上被牵引拖动时，便成为移动式颚辊破碎机（图 5）。颚辊破 碎机的工作原理是：电机或柴（汽）油机驱动下部对辊破碎机主 动辊部，主动辊部经过桥式齿 轮带动被动辊部反向运转。同

13、时，主动辊部 另一端经胶带传动带动上部颚式破碎机工作。通 过调整对辊破碎机的安全调整装置，调整两辊间的间隙，可得到最终要求的粒度。 PEG150X 250X400及PEG25（0 400X 600颚辊破碎机的规格及技术性能如表 1所示。颚辊 破碎机具有破碎比大（i = 1516）、高效节能、体积小、重量轻、驱动方 式多样 和移动灵活、可整机也可分开单独使用等特点。特别适于深山区中 小型矿山和建筑工地材料 的破碎，也可作为“移动式选厂”的配套破碎系 统。1 颚式破碎机 2 破碎物料 3 对辊破碎机4 减振弹簧图4颚辊破 碎机破碎原理图1 深腔曲线型颚式破碎机 2 对辊破碎机 3 驱动装置4.拖车

14、 5.传动装置图5 （移动式）颚辊破碎机结构图2.4大传动角颚辊破碎机一种大传动角颚辊破碎机克服了复摆颚辊破碎机 的抬矿、机体高、主轴承受力大等缺点，它具有如下优点：用较小的偏心距能得到较大的水 平行程，因而可降低能耗，动颚与给料口方向一致（图6），从而排出复摆颚辊 破碎机的抬矿 作用。肘板置于动颚给料口后部，使机器高度降低，适于井 下移动式破碎机上。图6大传动角新型颚式破碎机机构简图原上海建材工业学院利用“固定容积”原理，推导出有独特见解的修 正高斯曲线方 程，利用该方程设计出新一代的 PE净150X 750- A型细碎 颚式破碎机，该设备的破碎腔 为“直线-外旋轮线-修正高斯曲线”型高深

15、式破碎腔，如图7所示。该机与国内同类产品 相比，具有运转平稳、破碎 比大、产量高（提高20流右）、噪音小、运行费用低等特点。该 产品已获得的国家专利，主要用于水泥、选矿、冶金、陶瓷、化工等行业各种磨机 的预粉碎（细碎）8：。图72.5双动颚式破碎机：9：沈阳黄金学院与辽宁红透山机械厂联合研制的SEi 25型双动颚式破 碎机，其破碎比可达12,与同规格旧 型颚式破碎机对比，生产能力提高 60%- 100%,电耗降低30%50%。北京矿冶研究总 院也生产双动颚式破 碎机。2.6双腔颚式破碎机另一种双腔颚式破碎机具有两个破碎腔，可在双工作行程状态下运行， 不存在空行程的能量消耗，因而大大提高了处理矿

16、量，单位功率大幅度降 低，金属消耗也明显下降：10：。1-固定颚板a ; 2-活动颚板 a； 3-动颚；4-偏心轴; 5-摇杆；6-活动颚板b ;7-固定颚板b ; I -破碎腔a; H-破碎腔b图8双腔颚式破碎机结构示意2.7振动颚式破碎机振动颚式破碎机是俄 罗斯MexaH金p研制的。该机利用不平衡振动 器产生的离心惯性力和高频振动实现破 碎。具有双动颚结构，两个振动器分别作用在两动颚上，转向相反并可实现自同步，使两动 颚绕扭力轴同步振动。通过扭力轴可以调整振幅从而控制产品粒度。适用于破碎铁合金、 金 属屑、砂轮和冶金炉渣等难碎物料，可破碎的物料抗压强度高达 500MPa 设备规格为 80X

17、 300、100X 300、100X 1400、200X 14 00、和 440X 1200 等。动颚摆频率为1324Hz,功率1574k W 破碎比可达420,现已有 数十台设备用于生产。结构见图 9：11：。表3双腔与单腔颚式破碎机的性能参数破碎机给料 口尺 寸 bXi/ mm最大给料 粒度/ mm排料口/ mm生产 能力/(n! hJ电 机 功 率 / kW单位功率/ (kW h m一3)金属单 耗/(t hm3 )机重/ kg双腔(2PE250X 400 单腔(PE250X400)250X400 250X400210 21040 20(开边)40 20 (开 边)16 7.518.51

18、8.51.16 1.160.28 0.4450030001-机座；2-颚板；3-不平衡振动器；4-扭力轴 图9振动颚式破碎机3单齿辊破碎机针对用于粉碎煤的单齿轮破碎机存在效率低、结构复杂、受力 不均匀等特点，华北工学院开发了新一代 915单齿辊破碎机这种破碎机 有两种结构型式：第一种结构型式如图 10所示，这种结构型式是将原来的拉 力弹簧改为推力 弹簧，弹簧弹力为490kN;拉杆铰接在颚板上，两端带有 M1O0X 4螺纹，分别装有两个旋 紧螺母；左端螺母用于调整颚板位置，即 出料口间隙，右端螺母用于调整弹簧弹力，拉杆插 在装于机体上的支座上， 支座孔为上下可调的长方形，用以调整产品的粒度。这种

19、结构降低 了机体高度，缩短了拉杆长度，使结构更为紧凑。第二种结构如图 11所示，这种结构型式是利用颚式破碎机的楔形调整机构和双辊破碎机的主动辊轴相 结合，吸收了两者的优点，如： 进料口大，辊子表面可装有不同尺寸的破碎齿板，颚板上镶有可更换的耐磨衬板，出料口大 小可通过推力板上的长方形螺孔调整。与同规格的颚式破碎机或双辊破碎机相比，这类设备 的破碎能力可增大几倍，效率可提高30%。现已调试出F915X 1000单齿辊破碎 机，生产能 力达140t/h,最大进料口尺寸为500mm出料粒度为50100mm 产品粒度比较均匀。同时，由于这种结构的破碎机有预碎和破碎两个区域， 破碎后的物料受齿辊拨动而被

20、强制 排出机体外，所以更适用于处理较粘的 潮湿物料：12：。图10单齿辊破碎机（I）图11单齿辊破碎机（U）4振动式破碎机随着振动 理论和实践的发展，各种利用振动力进行工作的机构设备得 到普遍应用。近年来有人研究利用惯性振动力对矿物进行破碎或粉磨的设 备，这类设备的优点如下： （1）破碎力为非刚性 力，运动件的止点由力的大小和破碎物料的性质决定，是可变的，因而，易损件的磨损对出料 粒度影响很小。更重要的是，当铁块等难破碎物入机时，不会对机器造成 损坏，若尺寸不 是很大，不用停车，难碎物可随机器的运转自动排出机外。（2）由于可以通过调整惯性力的大小，使设备获得足够的破碎力对物 料实施破碎，而基本

21、不提高物料与易损件的切向速度，因而特别适合对水 泥熟料、金矿石等磨琢性强和中硬以上物料的破碎。 （3）机器在共振点工作，装机功率仅相当同等产量其他机型的 1/21/5,可大幅度降低运转费用。 该机的结构示意图如图12所示。1 电机 2摆辊 3颚板 4 进料斗 5弹簧 6机架 7护罩图12 PBZ系列摆辊式振动破碎机结构示意图其工作原理如下：辊子2由摆杆通过底部铰支轴支 撑，并和4条一头 固定在机架6上的弹簧5组成振动系统。电机1通过V型皮带带动主轴上 的偏心块转动，从而给予系统惯性激振力使其产生振动。物料从进料斗 4 进入机内，受到振动的 辊子 2 的冲击挤压而破碎。该机可适用于110200M

22、P或普式硬度f = 1620的 硬矿石或烧结矿 的中细碎 13。5 立轴式破碎机立轴式破碎机由于构造简 单、耗能少、维修方便、 出料粒度又能满足 一定的需求，故有一定的需求市场。立轴式破碎 机可分为立轴锤式破碎机、 立轴反击式破碎机、 立轴复合式破碎机和立轴冲击式破碎机， 立 轴破碎机 的发明最初是受锤式破碎机的启示，把主轴竖起来安装，这样筒体就可以 制成圆形 ，四周安装衬板以保护筒体， 而筒体制作简单，因是圆形，其受 力情况很好，故先问世的是 立轴锤式破碎机， 后来其他几种都是在立轴锤 式破碎机基础上的衍生物。 立轴锤式破碎机 的工作原理是利用高速 回转转子上锤头 （板锤）的冲击、挤压等的产

23、生的冲击动能被迅速转变 为变形功，瞬间在物料内部产生应力波，并飞快地向四周传播，使物料在其内 部的缺陷、裂 纹和晶粒界面处产生很大的应力集中， 促使物料沿这些脆弱 面裂开而破碎。 主轴通过向心 调正滚动轴承安装在机体上，其轴向 力由球面滚珠推力轴承承受， 主轴上一般用键联接 若干排锤架， 锤架上装 有锤头。 立轴反击式一般只有两排锤， 中间有隔盘， 把破碎机分成上 下两 个破碎腔，即破碎腔和挤压破碎腔。筒体内壁装有斜形齿的反击板。块状 物料由进料口 进入第一破碎腔落到锤架上， 被高速旋转的转子加速， 使物 料获得足够的动能， 在离心力的 作用下，飞向周边，撞击在筒体的反击板 上，被冲击破碎及反

24、弹， 又被高速旋转的板锤撞击 粉碎。部分物料与高速 旋转的转子一起作回转运动， 在回转运动中， 物料相互碰撞， 挤压后 而被 进一步粉碎后自然下落到隔盘上，在落到第二排锤架上，再次发生上述冲 击、撞击、挤 压，作者认为该机是属通过式粉碎 14。1 大带轮 2盖 3反击板 4转子 5筒体6支座 7小带轮 8电机支架 9电机 10电机底座图13 PLF立轴反击式细破碎机结构示意图6 回转式破碎机6.1 回转式破碎机回转式破碎机最初见于 60 年代的联邦德国，由于国外大型矿山要求大 型机械，而刚刚问 世的回转破碎机没有得到发展。 80年代初期，由于中 小型矿山的迅速发展， 我国有些研究工 作者开始对

25、回转破碎机进行进一步 的研制。众所周知，破碎设备的好坏主要是取决于破碎 腔的设计，破碎腔能够 体现设备的生产能力、 功耗、钢耗及破碎产品质量等重要性能指标。 回转 式破碎机主要由回转辊、悬挂装置、保险装置、调整机构、拉紧装置、转 动系统及机架 组成，其破碎腔由固定凹面破碎板和破碎回转辊组成。 物料 的破碎是通过回转辊的偏心运转 来完成的，其破碎腔啮角具有静态和动态 变化功能。该机破碎腔的啮角是自上而下逐渐减小 的，这可有效地防止排 料口堵塞，使排料顺畅，并可实现高频破碎， 且破碎过程又是渐进的，因 此，破碎功率高、能量集中、磨损小。PH型回转式破碎机的破碎作用发生于破碎回转辊偏心位置附近，偏

26、心轴的偏心转到破腔一侧时，破碎腔中的物料由上至下依次被 破碎。物料 的破碎主要靠挤压、劈裂、弯曲、磨削等作用。当偏心转离破碎腔时，已 被破碎 的合格物料由排料口排出。排料过程，一是靠重力自然排料，二是 靠“强制排料”何。破碎辊可相对于偏心轴自由回转，根据作用力矩的大小和方向，辊筒 有正转（与偏心轴旋转相同）、不转和反转3种状态，转速也有快慢之分， 这样可有效地使破碎辊面磨损 均匀。回转式破碎机具有变啮角、高密度破 碎、依次渐进破碎、高频破碎和强制排料等特点。6.2 双腔回转式破碎机为更好地发挥回转破碎机的作用，将PH破碎机的辅助破碎腔改成与 主破碎腔对称形式，这就是双腔回转破碎机。中南工业大学

27、张智铁教授的 回转破碎 机自称为变啮角回转颚式破碎机，认为是复摆颚式破碎机的变 形，以代替复摆颚式破碎机：。正式提出双腔回转式是北京市京海鹰矿山工程设备公司徐正一等人， 是对偏心回转辊式破碎机进一步发展，可用来取代现行的细碎或超细碎颚 式破碎机或中小规格圆锥破碎机：17, 18：。双腔回转式破碎机有以下优点：（1）破碎回转辊筒呈正 反摆转，使物 料的破碎更加有效；（2）对称副腔的增设，使破碎过程的空行程缩短，产量 约 增加30%40%,PSH系列双腔回转破碎机由于破碎辊采用了高强度耐 磨焊层，可以破碎抗压强度为600MPa以上的物料，对AI2Q含量为87. 5% 的耐火材料，可以很容易破碎。北

28、京市京海鹰矿山工程设备公司生产五鹰牌 PSH系列双腔回转破碎机 （图14、图15），与同规格的颚式破碎机相比，该机的生产能力比颚式破 碎机提高近1倍，能耗降低40%，钢耗降低50%以上，破碎产品粒度分布 均匀，颗粒 尺寸严格，粒形呈立方状，使其在矿山加工和建筑石料破碎等 方面展现出良好的应用前景。 另外，PSH回转式破碎机工作时振动小，可平稳工作，空载噪音与颚式破碎机相比降低 30%。表4技术性能对比项 目双腔回转破碎机弹簧圆锥破碎机细碎颚式破碎机超细旋盘破 碎机PSHAr1 100X700PSH一2 100X700PYB600PYD600PEX150X 75PEX150X 1200PPO60

29、0PPO90最100 8 100 3 65 1236 3120 10 120102030大25 3015 18 25 25 13 12 40 840 1530 340 3给45 30 5.525 30 5.540 30 +23 30+35 15 3 45 30 8.213 15料一一1.5 5.61.5 5.620 6 3.2一13 10粒12 8.338 12.5 7+ 0.96+ 0.960.31 0.1220 6 3.050 55度 8.33 0.1 / 2 0.03 0. mm0004 6 00 排 6 10 料 200 12.5 口 0.3 0.5 mm处 理 能 力 /(t/h)电 机 功 率 / kW机 体 质 量 / t 产 品 粒 度 / mm.5 0.130.04 0.0004 600 6 10 200 12.5 0.3 0.520 3.252.5 0.390.11 0.058 1504 0常温1520 0.5 0.88 4.5 1.71 0.580.14 0.058 1504 0常温1520 0.5 0.8 250 4 5常温4.20.33 0.11 250 4