【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 引 言 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 在 鋼鐵、化工領(lǐng)域 內(nèi)作為 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 。德國(guó)地質(zhì)學(xué)家李?；舴覐?8611872 年曾七次到中國(guó)旅行考察，走遍了粵、湘、鄂、川、陜、晉、甘、豫、蘇、浙、院、贛、魯、冀等 14 個(gè)省 ,稱(chēng)中國(guó)為“世界第一石炭國(guó)”。中國(guó)是世界上發(fā)現(xiàn)、利用和開(kāi)采煤炭最早的國(guó)家。中國(guó)是世界第一產(chǎn)煤大國(guó)，也是煤炭消費(fèi)的大國(guó)。 1996 年中國(guó)煤炭探明可采儲(chǔ)量居世界第三位， 全行業(yè)年煤炭開(kāi)采量達(dá)到近 10 億噸。煤炭行業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 煤炭的生產(chǎn)量和消費(fèi)量占據(jù)世界首位。煤炭資源作為中國(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)生煙塵和二氧化硫排放量分別占 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 %的城市二氧化硫年平均濃度超過(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)。二氧化硫排放量的持續(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。大氣中的二氧化硫的主要來(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，而去除硫的基礎(chǔ)設(shè)備就是將硫及其伴生物從煤中的解離開(kāi)來(lái)也就是說(shuō)要將煤要充分破碎，破碎煤就需要破碎機(jī)，這是選擇本設(shè)計(jì)選題的目的之一。再就是需要新的選煤技術(shù)及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。 全套圖紙，加 153893706 近幾年來(lái)，選煤廠廣泛采用的各式破碎機(jī)，由于結(jié)構(gòu)與機(jī)理等原因，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)含煤矸石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均勻，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(mǎn)足目前市場(chǎng)的需要?；诂F(xiàn)狀，在國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)技術(shù)尚未滿(mǎn)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)，如山西的安太堡、安家?guī)X煤礦、神華集團(tuán)的神木礦區(qū)、大柳塔選煤廠、石圪臺(tái)選煤廠、上灣選煤廠、永城煤電集團(tuán)、晉城無(wú)煙 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 煤礦業(yè)集團(tuán)等等。然而國(guó)外破碎機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)同類(lèi)價(jià)格的 68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)約外匯至少有 1億美元。因此，無(wú)論從環(huán)保的角度、社會(huì)效益的角度、還是直接的經(jīng)濟(jì)效益，研究新型的破碎機(jī)，具有較重大的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)的意義就在于此。 1 破碎機(jī)概述 破碎 的目的 固體物料在外力的作用下克服物料的內(nèi)聚力．使大顆粒破碎成小顆粒的過(guò)程稱(chēng)為粉碎。 物料粉碎由破碎機(jī)和粉磨機(jī)來(lái)完成，粉碎的目的有如下： (1) 均化 隨著粉碎的進(jìn)行，物料的總表面積不斷增加。因此大顆粒物料碎裂成細(xì)粉狀態(tài)，這樣才可能使幾種不同固體物料（主要是化學(xué)成分不同）的混合，得到良好的均勻效果。 (2) 選礦（解離） 隨著礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，原礦品位日趨降低，為了取得原礦中的有效成分，需要大量礦石經(jīng)過(guò)選礦加工后才能利用，而且人選礦石中難選礦石愈來(lái)愈多。礦石中有用成分同雜質(zhì)緊密地結(jié)合在一起，為使礦石中 有效成分解離。只有將其充分破碎。經(jīng)過(guò)選礦才能將有用成分同雜質(zhì)分開(kāi)，并剝除雜質(zhì)，得到較純凈的精礦。 由于工業(yè)的發(fā)展，要求礦石綜合回收的元素越來(lái)越多，對(duì)礦石的粉碎要求也更具體，對(duì)粉碎機(jī)械的要求也更高。 (3) 粒度分布 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于具體的生產(chǎn)工藝要求，對(duì)固體原料有較嚴(yán)格的粒度要求，粉碎機(jī)械必須滿(mǎn)足其產(chǎn)品粒度。 (4) 使物料的比表面積增加 比表面是單位質(zhì)量或體積的物料的表面積，物料的粒度越小。其比表面積越大，增加物料的比表面積可使物料同周?chē)橘|(zhì)的接觸面積增大，從而反應(yīng)速度加快。例如．催化劑的接觸反應(yīng)， 固體燃料的燃燒與氣，物料的溶解，吸附與干燥，以及在化工上利用粉末顆粒流化床的大接觸面積來(lái)強(qiáng)化傳質(zhì)與傳熱等。 各類(lèi)型破碎機(jī)簡(jiǎn)介 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 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 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178。布雷克 (EL178。 Blake)取得專(zhuān)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(lèi)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(zhuān)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(pán)圓錐破碎機(jī)、俄羅斯的慣性圓錐破碎機(jī)等等。 1982 年 B178。 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(zhuān)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 12 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(pán)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 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 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(mén)。其優(yōu)點(diǎn)是 :破碎比大，一般為 1020,高的可達(dá) 5060，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(chēng)碎選機(jī)）具有分離破碎煤和選出矸石的作用。在選煤廠曾得到 普遍的推廣應(yīng)用。碎選機(jī)是根據(jù)煤和矸石硬度的不同，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)硬的矸石則由篩上排出。因此，當(dāng)煤和矸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)代替人工揀矸，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)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。 齒輥破碎機(jī)的特點(diǎn)和分類(lèi) 常見(jiàn)的破碎機(jī)主要有鄂式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和齒輥破碎機(jī)等。齒輥破碎機(jī)是一種傳統(tǒng)的破碎機(jī)械，它的主要破碎作用是劈碎，同其它類(lèi)型的破碎機(jī)相比，這種破碎機(jī)的特點(diǎn)： (1) 破碎過(guò)程的能量消耗小； (2) 過(guò)粉碎（粉化）程度小，破碎的產(chǎn)物多呈立方體； (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維護(hù)與檢修方便；成本低廉。 基于以上優(yōu)點(diǎn)，齒輥破碎機(jī)在許多工業(yè)部門(mén)都有應(yīng)用，特別在選煤廠應(yīng)用得更多。 齒輥破碎機(jī)是破碎煙煤、無(wú)類(lèi)煤（含矸石量少）和 頁(yè)巖的主要設(shè)備，主要用于原煤的粗碎（產(chǎn)品粒度在 50mm以上）和中碎（產(chǎn)品粒度在 256mm）。 雙齒輥破碎機(jī)的工作機(jī)構(gòu)（圖 1）主要是轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)圓齒輥，旋轉(zhuǎn)的圓輥面上有齒、棱和槽。物料被齒面輥帶到破碎空間后，因受到兩齒輥的劈碎作用（主要破碎方法）而破碎，經(jīng)過(guò)破碎的物料經(jīng)下面排料口排出。 齒輥破碎機(jī)按齒輥數(shù)目可分為單齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)和多齒輥破碎機(jī)。生產(chǎn)中以單、雙齒輥破碎機(jī)應(yīng)用最多。在選煤廠中應(yīng)用的單齒輥破碎機(jī)都采用較長(zhǎng)的輥齒，故主要適用于粗碎；雙齒輥破碎機(jī)的輥齒一般較短，適用于中碎；四齒輥破碎機(jī)適用于中 碎。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 齒輥破碎機(jī)的工 作 原理 兩個(gè)破碎輥在傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下相向轉(zhuǎn)動(dòng)，固定輥支承在固定軸承上。移動(dòng)輥支承在移動(dòng)軸承上，安全裝置 (彈簧保護(hù)裝置或液壓缸保險(xiǎn)裝置 )頂住活動(dòng)軸承，并用定位墊塊調(diào)節(jié)兩輥的間隙，其最小距離也稱(chēng)排料口寬度，用以控制破碎塊產(chǎn)品粒度。物料自?xún)奢伾戏郊尤耄谳佔(zhàn)优c物料間摩擦力作用下，物料被帶入兩輥之間，受擠壓破碎后，自下部排出(見(jiàn)圖 )。破碎后的粒度一般控制為 50～ 120 mm。 圖 齒輥破碎機(jī)工作原理示意圖 傳統(tǒng) 雙齒輥破碎機(jī)的基本構(gòu)造 圖 。它 是由一對(duì)齒輥、兩對(duì)外嚙合齒輪、彈簧保險(xiǎn)裝置、機(jī)架及膠帶輪等部件所組成。機(jī)架 1是由型鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)件，固定齒輥 2安裝在機(jī)架的固定軸承 3上。可動(dòng)齒輥 4裝在可動(dòng)軸承 5上，可動(dòng)軸承可以在固定于機(jī)