破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

鄭立遠(yuǎn)

摘 要：在金屬與非金屬礦山、砂石場(chǎng)等均需要使用到破碎機(jī)械與篩分機(jī)械。在砂石場(chǎng)以破碎和篩分設(shè)備為主，配備輸送和儲(chǔ)存設(shè)備以及電氣控制等，組成砂石生產(chǎn)線，破碎篩分聯(lián)合設(shè)備由此而來。破碎篩分聯(lián)合設(shè)備將開采的天然巖石，通過多級(jí)破碎和篩分獲得所需要的一定粒級(jí)、形狀和數(shù)量的砂石產(chǎn)品，滿足各種建設(shè)工程需要。鑒于此，本文圍繞破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)展開研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：破碎篩；分聯(lián)合設(shè)備；設(shè)計(jì)

0引言

現(xiàn)階段，從城市建筑、公路建設(shè)、鐵路道碴到水利工程等工程項(xiàng)目中，估計(jì)每年破碎篩分聯(lián)合設(shè)備新增超過200套。破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)范化對(duì)合理利用資源、降低能耗、提高砂石產(chǎn)品質(zhì)量、改善砂石場(chǎng)的環(huán)境等方面起到積極作用。對(duì)破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)展開探究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)前提

1.1 用戶條件

（1）砂石場(chǎng)地形條件。例如：原料的來源通道、設(shè)備及成品堆場(chǎng)、輸出道路等。（2）物料。包括物料種類、抗壓強(qiáng)度、含水量、含泥量以及堆比重等物理性能，和供料規(guī)格、供料輸送方式等。（3）產(chǎn)品。包括處理量、分級(jí)要求、顆粒形狀要求等。

1.2 設(shè)備特性

（1）設(shè)備的電氣拖動(dòng)性能及控制。（2）包括允許最大進(jìn)料、不同排料口時(shí)的處理能力和不同排料口時(shí)的排料粒度曲線等。

2 破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備選型設(shè)計(jì)

破碎篩分聯(lián)合設(shè)備主要有三種型式：固定式、半移動(dòng)式以及移動(dòng)式。移動(dòng)式破碎站按移動(dòng)方式又分為輪胎式和自行走式。這三種型式可以完全獨(dú)立采用，也可以混合使用。例如初破機(jī)組是移動(dòng)式，便于多個(gè)礦源進(jìn)料就近破碎，然后以帶式輸送機(jī)輸送到固定地點(diǎn)，而二、三破以及篩分機(jī)組采用固定式。一個(gè)砂石場(chǎng)究竟采用那種型式，應(yīng)根據(jù)砂石場(chǎng)運(yùn)行時(shí)設(shè)備移動(dòng)的頻繁程度來定。不需搬遷設(shè)備采用固定式，有可能幾年搬遷一次采用半移動(dòng)式，而一年之內(nèi)可能數(shù)次搬遷時(shí)以輪胎移動(dòng)式為主，而如移動(dòng)特別頻繁則可采用自行走式。

2.2 工藝流程設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)進(jìn)料和最終成品料需求都十分明確的條件下，實(shí)現(xiàn)破碎篩分的工藝路線可以是多方案的，不同方案所選擇設(shè)備會(huì)不相同，因而方案實(shí)施的初期投資費(fèi)用和今后運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)不同，設(shè)計(jì)者、投資者與運(yùn)行者必須充分討論，切合實(shí)際，權(quán)衡利弊確定較佳的工藝方案。工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)以分級(jí)破碎與篩分計(jì)算為依據(jù)。工藝流程設(shè)計(jì)確定主機(jī)設(shè)備的數(shù)量和選型，工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下面所述的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2.3 平面布置設(shè)計(jì)

（1）機(jī)械運(yùn)行與維修，電控的操作位置和聯(lián)絡(luò)方便。在平面布置設(shè)計(jì)完成后，初步確定所有設(shè)備，包括運(yùn)輸設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備以及電氣控制等；（2）在流暢的物料流動(dòng)條件下，盡可能少和短的帶式輸送機(jī)設(shè)置；（3）原料礦山與生產(chǎn)線進(jìn)料口的距離、進(jìn)料口場(chǎng)地和落差高度、設(shè)備布置場(chǎng)地、堆料場(chǎng)及料輸出方式；（4）滿足運(yùn)行和產(chǎn)品輸送的中間堆料場(chǎng)和成品料場(chǎng)設(shè)計(jì)，充分利用場(chǎng)地。

3 破碎篩分聯(lián)合設(shè)備的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1 初破機(jī)組

（1）當(dāng)前，初破機(jī)主要選用三種機(jī)型：顎式、反擊式和旋回式破碎機(jī)。顎式破碎機(jī)的簡(jiǎn)擺式，曾經(jīng)在初破階段大量采用，由于其自重大，投資大，近 20 年來，被大規(guī)格的復(fù)擺顎式所取代，除特殊場(chǎng)合已很少采用。旋回式破碎機(jī)與簡(jiǎn)擺顎式處境相仿，在大型礦山尚使用頗多，砂石場(chǎng)已很少選用。反擊式破碎機(jī)作為初破，僅適用于中軟巖石的處理，例如石灰石，因而其使用范圍受到局限。

（2）初破機(jī)前是否設(shè)置給料機(jī)或棒條篩，依生產(chǎn)線規(guī)模而定，通常處理量在50t/h以下小型砂石場(chǎng)可節(jié)省投資，不設(shè)給料機(jī)。在50～100t/h之間規(guī)模則可設(shè)可不設(shè)。而100t/h以上規(guī)模，則應(yīng)設(shè)置給料機(jī)，理由如下：①往往卡車供料的大小是不均勻的，時(shí)大時(shí)小，當(dāng)大塊進(jìn)料較多時(shí)，顎破機(jī)負(fù)荷大，破碎速度緩慢，反之則快，給料機(jī)可以調(diào)整給料速度，使顎破機(jī)在負(fù)荷大時(shí)給料少些，在破碎速度快時(shí)給料多些，也有利于平均處理能力的提高；②由于顎式破碎機(jī)等均不允許滿腔起動(dòng)，而給料機(jī)可以帶載荷起動(dòng)，由給料機(jī)在前道工序控制給料，一旦非正常停機(jī)，可減少顎破機(jī)存料，容易恢復(fù)；③給料機(jī)將間歇式的自卸卡車、裝載機(jī)的供料變?yōu)橄蝾€破機(jī)連續(xù)供料，減少顎破機(jī)負(fù)載的波動(dòng)，有利于延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。

（3）慣性振動(dòng)給料機(jī)通常水平安裝，所需落差高度小于棒條篩，故適宜在初破機(jī)組中使用，這種雙偏心、慣性振動(dòng)方式的給料機(jī)可以允許較大的料塊，且?guī)в锌烧{(diào)節(jié)間隙的篩條，此處篩條間隙可按后續(xù)破碎機(jī)的最大排料粒級(jí)相對(duì)應(yīng)來設(shè)定。讓進(jìn)料中小于初破排料粒級(jí)的部分小料在給料機(jī)中先篩分離，不必通過初破機(jī)，此時(shí)可以允許使用較小規(guī)格的初破機(jī)，或者使初破機(jī)在較小處理量下工作。給料機(jī)的選型，不僅其處理能力應(yīng)符合系統(tǒng)要求，而且其最大允許進(jìn)料也應(yīng)滿足進(jìn)料中大顆粒所占比例的要求。

3.2 二破機(jī)組和三破機(jī)組

（1）圓錐式破碎機(jī)是目前國內(nèi)外砂石場(chǎng)中使用最廣泛的二次破碎設(shè)備，其不同規(guī)格和同一規(guī)格的不同腔形可以滿足各種不同的處理工況要求，較好地貼近工藝流程的需求，而且它運(yùn)行平穩(wěn)，易損件使用壽命長(zhǎng)。圓錐破的弱點(diǎn)有二條：一是操作相對(duì)復(fù)雜，不管哪種圓錐破都具備液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)來調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和冷卻軸承的發(fā)熱；二是在破碎某些物料時(shí)，由于巖石自身的裂紋各向異性頗大，造成其排料的針片狀百分比含量較高。

（2）粗碎復(fù)擺顎破機(jī)極少用于二次破碎工序，而細(xì)碎復(fù)擺顎破機(jī)過去常見于中小型砂石場(chǎng)，由于處理能力小，且排料中針片狀料太多，已逐步被圓錐破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)取代。

（3）反擊式破碎機(jī)由于破碎比大，排料的針片狀顆粒少，近十多年來，已在砂石場(chǎng)特別是公路路面石料場(chǎng)大量使用，成為標(biāo)準(zhǔn)配置。反擊式破碎機(jī)有二個(gè)顯著弱點(diǎn)：其一，同樣處理能力、進(jìn)出料粒級(jí)相仿的條件下，其裝機(jī)容量將大于圓錐破和顎破機(jī)，因?yàn)樗饕捎脹_擊破碎方式，與圓錐破和顎破機(jī)的擠壓破碎方式不同，在高速回轉(zhuǎn)時(shí)，鼓風(fēng)效應(yīng)造成較大的無效能量損耗；其二是易損件的磨損較快，在同樣處理工況下耐磨件使用壽命往往比圓錐破和顎破機(jī)縮短3倍以上，造成運(yùn)行成本高，這也是由于破碎方式不同引起的。

3.3 預(yù)篩分機(jī)組和成品篩分機(jī)組

在分級(jí)破碎工藝上，前后級(jí)破碎工藝中間插入預(yù)篩分機(jī)具有兩個(gè)功能：一是可以減少后續(xù)破碎工藝的處理量。預(yù)篩分機(jī)把前道破碎后的排量中小于后續(xù)破碎排料粒級(jí)的物料分離出來，使之不參與后續(xù)的破碎，這時(shí)也會(huì)減少后續(xù)破碎排料中的細(xì)粒度比例；二是可以篩分獲得部分大規(guī)格的產(chǎn)品料。

3.4 清洗機(jī)組

砂石的清洗有二種做法：如果僅僅是控制成品料中的細(xì)粉，則可以在振動(dòng)篩上清洗，清洗后的水與小于下層篩網(wǎng)的細(xì)顆粒物料一起進(jìn)入砂石清洗機(jī)，將水和細(xì)粉與砂石分離，獲得需要的砂石。水和細(xì)粉通過沉降與脫水分離后回收循環(huán)使用，直接排放將造成環(huán)境污染。也可以在砂石清洗機(jī)內(nèi)清洗，此時(shí)要按成品料中細(xì)粉的量，控制砂石清洗機(jī)的轉(zhuǎn)速、溢流的水量來控制細(xì)粉的洗去和保存量。如果主要是清洗粘在砂石塊上的粘土，則料石在破碎到細(xì)粉之前必須采用碎石或巖石清洗機(jī)將粘在石塊上的粘土刮去，這樣才能保證后續(xù)破碎篩分后的砂石質(zhì)量。這種設(shè)備通常設(shè)置在振動(dòng)篩之前，先清洗后篩分。

4結(jié)語

現(xiàn)階段，國外已有多家公司專門為破碎篩分機(jī)械制造商提供聯(lián)合設(shè)備設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件。當(dāng)該公司的破碎篩分機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)性能資料輸入該軟件后，設(shè)計(jì)工程師可以將用戶的各種要求及設(shè)計(jì)者的選擇一步步在人機(jī)對(duì)話的窗口中輸入，借助該軟件得到依據(jù)該公司產(chǎn)品的分級(jí)破碎計(jì)算工藝流程圖和設(shè)備選型等設(shè)計(jì)文件。這種輔助設(shè)計(jì)軟件，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性，加快設(shè)計(jì)速度和減少設(shè)計(jì)工作量，受到普遍歡迎。由于每家公司產(chǎn)品性能不一樣，這種軟件也為某家公司專用，無法通用。但軟件編制所遵循的設(shè)計(jì)思想是一致的，主要內(nèi)容即上述所介紹。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫捷夫.多級(jí)破碎篩分機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2016，（07）：54-55.

[2]鮮仕君.碎石破碎篩分設(shè)備選型方案的綜合評(píng)價(jià)[J].建筑機(jī)械化，2017，43（1）：44.