雙齒輥破碎機主要設(shè)計參數(shù)的研究

郭衛(wèi)衛(wèi)，李永康

（山西煤礦機械制造有限責(zé)任公司，山西 太原 030051）

隨著我國煤炭、冶金礦山向大型化發(fā)展，破碎在選礦工業(yè)中占據(jù)越來越重要的地位。目前破碎生產(chǎn)費用要占全部選礦費用的40%以上，因此，提高破碎生產(chǎn)率，降低破碎功率消耗有著重大意義。雙齒輥破碎機與傳動破碎機相比具有生產(chǎn)能力高、破碎功耗小的特點，此外還兼具結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、對物料的過粉碎率低等特點[1]。

1 雙齒輥破碎機破碎機理

雙齒輥破碎機的主要工作部件為兩個平行安裝的齒輥，每個齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的齒環(huán)，齒環(huán)上均布若干破碎齒，這些破碎齒在齒輥軸向是螺旋布置的。旋轉(zhuǎn)運動的齒輥遇到大塊物料，首先對其進(jìn)行沖擊剪切，接著進(jìn)行擠壓破碎。破碎齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn)，等待被破碎齒的繼續(xù)破碎，被粗碎后的物料由于包容體積逐漸變小，而被強行破碎，破碎后的物料從齒隙間漏下。旋轉(zhuǎn)的破碎齒形成格篩把合格粒度的物料排出，所以破碎后的物料粒度均整，不會產(chǎn)生過大粒度。此外，在給料中已含有合格粒度級的物料在機器中很快被排除，不受破碎作用，從而提高了破碎效率，解決了過粉碎率高的問題。雙齒輥破碎機工作原理如圖1所示。

圖1 雙齒輥破碎機工作原理圖

2 雙齒輥破碎機破碎能力計算[2]

雙齒輥破碎機具有強制排出特性，其處理能力近似等于其通過能力，生產(chǎn)能力計算方法是：破碎機的生產(chǎn)能力等于將輥齒看作物料時單位時間內(nèi)通過兩輥間的物料的總體積減去所有輥齒所占的體積。

式中：Q——破碎機的破碎能力，m3.h-1；

K——物料的填充系數(shù)（通常取0.4~0.6）；

V1——將輥齒看作是物料時單位時間內(nèi)通過兩齒棍之間物料的總體積，/m3.h-1；

V2——單位時間內(nèi)通過兩輥之間的所有輥齒的體積，m3.h-1。

圖2 V1計算簡圖

假定與輥齒接觸的物料以輥齒在該點的線速度運動，以圖2為數(shù)學(xué)模型，可求得：

式中：V3——將輥齒當(dāng)成物料時，單位時間內(nèi)通過AB區(qū)間的物料體積；

V4——將輥齒當(dāng)成物料時，單位時間內(nèi)通過BO區(qū)間的物料體積；

ω——角速度，rad.s-1；

l——輥軸有效長度，m；

a——輥軸中心距，m；

D1——輥齒大徑，D1=2（R+h），m；

R——輥軸半徑，m；

h——輥齒高度，m；

n——齒輥轉(zhuǎn)速，r.min-1；

m——兩齒輥上安裝的總齒數(shù)；

V0——單個齒的體積，m3。

3 雙齒輥破碎機功率計算[3]

破碎機功率計算一般是以破碎理論為依據(jù)，從理論上闡明物料粉碎過程的輸入功與破碎前后物料潛能變化之間的關(guān)系，從而明確輸入功的消耗量。

破碎功耗學(xué)說，目前公認(rèn)的有表面積學(xué)說，體積學(xué)說和裂縫學(xué)說。

實際計算發(fā)現(xiàn)以裂紋學(xué)說為依據(jù)的功指數(shù)計算法是指導(dǎo)設(shè)計的最行之有效的方法。

裂紋學(xué)說以“粉碎物料消耗的能量與物料產(chǎn)生的裂縫長度成正比，而裂縫又與物料徑粒的平方根成反比”為理論基礎(chǔ)，經(jīng)數(shù)學(xué)誘導(dǎo)，得出物料破碎所消耗的功W（J/kg）為:

式中：D0——給料質(zhì)量80%所通過的標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的徑粒，μm；

d——產(chǎn)品質(zhì)量80%所通過的標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的徑粒，μm；

W1——功指數(shù)，J/kg，可通過實驗求得。

破碎機裝機功率可通過下式計算：

式中，K為調(diào)整系數(shù)，中碎時K值取1。

雙齒輥破碎機在實際破碎過程中，滿足出料粒度要求的物料可不經(jīng)過破碎直接排除，所以實際消耗功率需要在計算值的基礎(chǔ)上考慮實際情況及通過經(jīng)驗作適當(dāng)調(diào)整。

4 結(jié)束語

雙齒輥破碎機是一種新型的節(jié)能、高效破碎機，其工作原理突破了傳統(tǒng)破碎理論，帶來系列綜合性能優(yōu)點。在介紹雙齒輥破碎機工作原理的基礎(chǔ)上，對該類破碎機的生產(chǎn)能力及裝機功率的計算做了一定的推導(dǎo)和介紹，這對實際設(shè)計該類破碎機有一定的指導(dǎo)作用。

[1]郎寶賢，郎世平.破碎機[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

[2]貢凱軍，何有鈞.MMD雙齒輥破碎機生產(chǎn)能力計算方法[J].金屬礦山，1997（5）：37-38.

[3]潘永泰，王兆申，1 200 t/h超大處理能力分級破碎設(shè)備的開發(fā)前景及研究[J].選煤技術(shù)，2001（6）:15-17.