【正文】 增大等，這些要求使得破碎機的發(fā)展更快，技術也更加先進。 首先煤炭科學研究總院唐山分院開發(fā)了 2PL 系列強力破碎機。該破碎 機 在技術上的進步主要是取消了原雙輥破碎機的退讓彈簧保險裝置，將雙破碎輥固定，破碎齒使用新的技術和材料來防止難碎硬物 損壞破碎齒，從而可較嚴格控制碎后產(chǎn)品中的過大顆粒。 針對單齒輥破碎機存在效率低、結(jié)構(gòu)復雜、受力不均勻等特點開發(fā)了新一代的 Ф 915單齒輥破碎機。這種破碎機有兩種結(jié)構(gòu)形式：第一種結(jié)構(gòu)形式（圖 ）。主要是將原來調(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)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)螺母用于調(diào)整彈簧的彈性力。安裝彈簧的拉桿插在機體的支座上，支座孔沿垂直方向為長方孔，用此調(diào)整產(chǎn)品的粒度。這種結(jié)構(gòu)降低了機體高度，縮短了拉桿長度，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。 第二種結(jié)構(gòu)（圖） 是利用顎式破碎機的楔形調(diào)整機構(gòu)和雙輥破碎機的主動輥軸相結(jié)合，吸收了兩者的優(yōu)點，如 :進料口大；破碎輥表面可裝有不同尺寸的破碎齒板；顎板上鑲有可更換的耐磨襯板 。出料口大小可通過推力板上的長方形螺孔調(diào)整。該機與同規(guī)格的顎式或雙齒輥破碎機相比，破碎能力明顯增大，效率可提高 30%。同時，由于有預碎和破碎兩個區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動而被強制排出機體外，所以更適用于處理含水分較大的煤。 2. 機架 3. 彈簧 4. 拉桿 5. 螺母 圖 915單齒輥破碎機示意圖 (第 1種結(jié)構(gòu) ) 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 3 頁 2. 顎板 3. 調(diào)整機構(gòu) 4. 機架 圖 915單齒輥破碎機示意圖 (第 2種結(jié)構(gòu) ) 1994 年平頂山選煤設計院和鄭州長城冶金設備廠研究開發(fā)出了 FP500 系列分級破碎機。該系列破碎機采用單電機驅(qū)動，液力耦合器過載保護，其傳動系統(tǒng)是電機驅(qū)動液力耦合器并帶動一對錐齒輪，改變轉(zhuǎn)動方向并驅(qū)動主動破碎輥轉(zhuǎn)動，主動破碎輥通過另一端的一組直齒輪驅(qū)動被動輥轉(zhuǎn)動。破碎齒呈螺旋形布置，入料中的小顆粒很容易通過破碎輥之間的間隙排出，大塊則利用齒的剪切和拉伸力來進行破碎，改善了傳統(tǒng)破碎機中物料不受控制一律破碎的情況。 90 年代中期，山東萊蕪煤礦機械廠引進德國技術，開發(fā)生產(chǎn)了 2PGL 系列雙齒輥強力高效破碎機。該系列破碎機采用雙電機、雙液力耦合器、雙套齒輪箱直聯(lián)式驅(qū)動，一側(cè)壁和一破碎輥用手動液壓系統(tǒng)可移動，用來調(diào)整齒輥間的間距，從而控制排料粒度該機有液力耦合器過載保護，和電控過載保護可有效防止難碎硬物損壞破碎齒。整機結(jié)構(gòu)緊湊，機體高度低，沖擊負荷小。 同期，煤炭科學研究總院唐山分院相繼開發(fā)了 2PLF 系列分級破碎機、 2FJP600 系列強力分級破碎機、 4PGG 系列強力破碎機和 DP系列單齒輥破碎機。 2PLF 系列分級破碎機在傳動形 式上采用三角帶大帶輪傳動，傳動結(jié)構(gòu)簡單、故障率低，由于大帶輪有蓄能作用，故所需的電機功率比直聯(lián)式傳動的小。雙齒輥采用對轉(zhuǎn)方式，破碎齒采用子彈頭式，表面堆焊硬質(zhì)合金，強度大，破碎效率高并且磨損后便于修復， 2FJP600 系列強力分級破碎機的雙齒輥分別各自向兩側(cè)壁方向轉(zhuǎn)動，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，不但強度大，可破碎難碎硬物，而且破碎齒 “ 寧彎不折 ” 當難碎硬物卡彎破碎齒后，現(xiàn)場無需更換破碎板而可將破碎齒直接修復。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板，其有兩個作用： 切、拉伸破碎、不易產(chǎn)生過粉碎物； 條篩的作用，可通過不需破碎的物料，而對需破碎的大塊物料，可嚴格地控制碎后產(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)生的過粉碎。兩破碎輥有兩套獨立的驅(qū)動裝置，使兩破碎輥各自獨立工作，在實際破碎時，可根據(jù)入料量改變工作制度，即入料少時開單機，入料多時開雙機，用戶更加節(jié)能。每臺破碎機可配有 A 、 B 、 C三種齒型 ，每種齒型對應一種產(chǎn)品粒度，用戶可通過更換齒型來調(diào)整產(chǎn)品粒度而不需更換破碎機，實現(xiàn)一機多用減少用戶的重復投資。另外，由于該系列破碎機為強力破碎，工藝布置時不需要手選皮帶人工揀矸，原煤也不需要預先篩分而直接入破碎機，簡化了選煤工藝流程，降低了廠房高度，減少了選煤廠建設投資與生產(chǎn)費用。 4PGG 系列四齒輥破碎機和 DP 系列單齒輥破碎機是在 2FJP 系列基礎上派生而出的，除 4PGG 系列破碎機的機體采用積木式結(jié)構(gòu)，中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 4 頁 上下機體可組可分可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際來安裝，破碎比增大外，其它結(jié)構(gòu)和破碎原理與2FJP 系列基本相同。 MMD 型系列輪齒式破碎機是英國 MMD 礦山機械集團公司開發(fā)出的新一代破碎機， 3 ，有 500、 62 750、 1000、 1300 和 1500 共 6 個系列每個系列，有短箱型、標準箱型和長箱型 3種不同工作長度，以滿足不同處理能力的要求。每一種規(guī)格又配有不同類型的齒型、齒帽，以適應不同破碎產(chǎn)品粒度的要求。該機的工作原理是依靠沖擊剪切和沖擊拉伸的作用，使剪切力沿著物料的薄弱易碎部位產(chǎn)生巨大破碎力使其破碎。物料在兩個破碎齒之間以及與側(cè)壁的梳齒板之間，排出產(chǎn)品在破碎后受此間隙控制，不會產(chǎn)生過大顆粒，在給 料中已含有合格粒度的物料很快排出，不受破碎作用，有較好的粒度控制和篩分作用，產(chǎn)品粒度均勻。因此該機又稱 “ 篩分破碎機 ” ，主要用于粗破碎和第二段破碎作業(yè)。現(xiàn)已有多臺 MMD型破碎機在我國的煤礦和選煤廠使用。其特點是： （ 1） 高度小結(jié)構(gòu)緊湊； （ 2） 特殊的輪齒結(jié)構(gòu)使其適用于干礦濕礦泥礦和粘礦； （ 3） 碎后產(chǎn)品粒度均勻沒有過大顆粒過粉碎的產(chǎn)品少； （ 4） 處理量大最大可達 14 000t/h 破碎強度高可破碎抗壓強度達 300MPa 的物料； （ 5） 采用液力耦合器和電控雙重過載保護當過載或遇到難碎物料時破碎機停止轉(zhuǎn)動破碎輥反 轉(zhuǎn)排出難碎物料； （ 6） 維護維修簡便。 雙齒輥破碎機的工作原理及使用中的問題及改進 工作原理 兩個破碎輥在傳動裝置的驅(qū)動下相向轉(zhuǎn)動 ,固定輥支撐在固定軸承座上 ,移動輥支撐在移動軸承座 ,安全裝置 (彈簧保護裝置 )頂住移動軸承座 ,并用定位墊塊調(diào)節(jié)兩輥間隙 ,其最小距離也稱排料口寬度 ,用于控制破碎塊產(chǎn)品粒度。物料自兩輥上方的上料口加入 ,在輥與物料間的摩擦力作用下 ,物料被帶入兩輥之間 ,受擠壓破碎后自下部排除 ,破碎后的粒度一般在 60～ 120mm 內(nèi) ,見圖 所示。 圖 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 雙齒輥破碎機存在的問題 改造前 ,該設備破碎燒結(jié)塊時容易產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象 ,工作齒尖容易磨損 ,齒板使用壽命短。一些細小物料和粉塵從罩體與輥子主軸間的密封處泄漏到罩體外面 ,污染環(huán)境。因此 ,為提高工作效率 ,應減少工作齒磨損和破碎過程中的過粉現(xiàn)象 ,降低粉塵污染 ,解決機架滑道潤滑效果差等問題。 改進措施 傳統(tǒng)式破碎機機架多采用鑄鋼制造 ,鑄造工藝復雜 ,且易出現(xiàn)鑄造缺陷 ,影響機架強度 ,單件生產(chǎn)產(chǎn)品效率低 ,成本高 ,鑄鋼機架十分笨重。 改進后的機架采用計算機優(yōu)化設計后 ,用鋼板、型鋼焊接而成 ,制造方便。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的機架重量輕、強度高 ,結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、美觀大方 ,單件生產(chǎn)成本較鑄鋼件大大降低 ,但焊縫質(zhì)量要求高。 傳統(tǒng)式機架在滑道上開有縱橫油槽 ,潤滑脂通過油孔進入油槽 ,在滑道與移動軸承座之間形成一層潤滑油膜 ,使移動輥軸承座在滑道上滑動靈活。但由于破碎機工作環(huán)境十分惡劣 ,環(huán)境溫度高 ,灰塵大 ,滑道上的潤滑脂混雜大量灰塵 ,造成滑道表面磨損嚴重 ,潤滑效果降低 。另外由于環(huán)境溫度高、灰塵大 ,滑道上油槽內(nèi)的油脂容易干結(jié) ,堵塞進油孔 ,滑道上的潤滑脂得不到及 時補充 ,不能有效的形成潤滑油膜 ,起不到潤滑效果 ,導致移動輥軸承座在滑道上滑動不靈活甚至被卡死 ,破碎過硬物時移動輥不能及時被推開 ,破碎無法順利通過 ,有時被硬物卡住 ,造成設備損壞 ,甚至生產(chǎn)工段停產(chǎn)。改進后在機架滑道上鑲嵌 2 塊鎳鈦合金板 (可用黃銅板或不銹鋼板替代鎳鈦合金板 ),并在移動軸承座與滑道接觸面鑲嵌 2塊聚四氟乙烯板并磨光表面 ,見圖所示。另在移動輥軸承座兩側(cè)設有滑道防塵刮板裝置 ,這種結(jié)構(gòu)不必在滑道上開設縱橫油槽 ,使用時不需要經(jīng)常補充潤滑油脂 ,只需大修時在滑道上抹上一層即可。而罩體密封形式的改進 ,減少物料粉塵的 污染 ,有利于滑道潤滑 ,保證了移動軸、承座在滑道上滑動靈活 ,破碎較硬異物時能順利通過 ,過載時可起保護作用。 圖 (a)改進前 (b)改進后 圖 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 本設計的主要內(nèi)容 本設計的主要內(nèi)容是設計自動退讓式雙齒輥破碎機，我所做的主要工作有： ，然后確定總體傳動方案； ，包括電動機功率的確定及型號的選擇，減速器的設計，聯(lián)軸器的選擇等； 計算，包括齒輪箱的設計，破碎齒輥的設計，退讓裝置的設計計算等。 齒輥破碎機是一種傳統(tǒng)的破碎機，技術上相對比較成熟，但還是存在一些問題，比如容易產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，工作齒尖易磨損，齒板使用壽命短。所以在參考傳統(tǒng)齒輥破碎機的基礎上，我也嘗試著對傳統(tǒng)破碎機的缺點和不足之處做了一些改進，比如，改變破碎輥的結(jié)構(gòu)型式和齒牙形狀，延長其使用壽命，在破碎機罩體與輥子主軸之間使用迷宮密封，降低粉塵污染。 2 總體設計 方案設計 方案一： 圖 此方案采用兩個同型號的三向異步電機分別帶動兩個輥子轉(zhuǎn)動 ，這種設計方案破碎效果很好，但造價相當昂貴，且在不需要調(diào)動破碎粒度的時候不需要采用兩個動力源。本課題設計的破碎機為礦用，需盡量體積??；而且此方案還有同步率的問題，故舍棄此方案。 方案二： 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 圖 此方案使用的是一臺三向異步電動機通過帶傳動帶動單級減速器，減速器大齒輪帶動主動輥子轉(zhuǎn)動，在主動輥子的另一端裝有和從動輥子完全相同的齒輪只起到傳動的作用，即一對同步齒輪。兩輥子同速相向轉(zhuǎn)動完成破碎任務。這種方案可以完成破碎，且具有噪聲小，平穩(wěn)性好，結(jié)構(gòu)簡單，高效率且整機占地空間小，適合礦用，故選 用此方案。 工作參數(shù)的確定 型號： 2PGC450 500 給料粒度：≤ 200mm 出料粒度：≤ 100mm 生產(chǎn)能力： 74t/h 破碎物料為煤，其真空密度ρ =（ ～ ） 10 179。kg/m 179。 (1)輥子中心距的確定 輥子直徑 ? 與給料粒度 d 、排料口寬度 e 、物料與輥面之間的摩擦系數(shù) f ，以及齒面類型等因素有關，對于光面輥子，其理論公式可以推到如下： 輥子直徑 ? 與給料粒度 d 之間的關系，主要取決于鉗角 ? 與摩擦角 0? ?；蚰Σ料禂?shù) f 之間的關系（見圖 ）。設給料為球形，通過物料與輥子的接觸點作切線，兩條切線之間出夾角為 ? （鉗角），輥子在物料上的正壓 力為 F 以及由它所引起的摩擦力 f F 。而料塊的重量較之作用力小得多，故可忽略不計。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 圖 輥式破碎機的鉗角 將 F 和 fF 分解為水平分力和垂直分力，只有在下列條件下，物料不至于在輥面上打滑，而被兩個相向運動的輥子卷入破碎腔： F2 ?2sin? 2fF 2cos? ?2tan? 0tan??f 或 02??? 式中 0? 為摩擦角，通常 f ≈ ， 0? ≈ 39。40160 ， ? ≈ 39。20330 由直角三角形關系可得出： 2cos? =dedec ?????????22 由于 e ? ，可以忽略，則為 d ≈2cos)2cos1(??? ? 以 ? ≈ 39。20330 代入，得出 d ≈ ?201 由上可知，光面雙輥式破碎機的輥子直徑約等于最大給料粒度的 20 倍。所以這種破碎機只能作為中、細碎設備。對與黏濕物料， f=,則 D≈ 10D0。但是，齒輥破碎機的D/D0 比值比光輥式破碎機要小，齒形 D/D0=2～ 6,槽形的 D/D0 =10～ 12。故齒輥破碎機可以對石灰石或煤進行粗碎。 齒輥破碎機的齒為兩輥之間相互交叉，且根據(jù)其他產(chǎn)品的實踐經(jīng)驗，由出料粒度確定齒輥間中心距 mma 580? 。 (2)給料粒度和輥子直徑 輥子直徑 D與給料粒度 d有關，它們之間 的關系，決定于安裝破碎齒的齒圈與被破碎物料之間的摩擦系數(shù)的大小。一般來說，齒面或槽面輥式破碎機轉(zhuǎn)子直徑和給料粒度的比值為 2～ 6。本設計的破碎機型號為 2PGC450 500，故取輥子直徑 D=450mm，輥子長度為L=500mm。 (3)輥子轉(zhuǎn)速 輥子最適合的轉(zhuǎn)速與輥圈表面特征，被破碎物料的硬度和尺寸大小有關，一般都是根中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計