長期以來人們破碎物料采用擠壓方法，即通過對物料施加壓力使物料產生變形。當這一變形所吸收的能量足以克服物料原子間的結合力時便產生原子間的位移，從而達到破碎物料的目的。在此基礎上人們開發出顎式破碎機、旋回式破碎機、反擊式破碎機和錘式破碎機等破碎設備。這些傳統的破碎設備均采用擠壓作用實現物料破碎，機器笨重、效率較低、能耗較高，這些缺點限制了破碎機破碎能力的提高。隨著對材料性能研究的不斷深入以及測試手段的不斷完善，人們對材料性質和性能的認識更加深入。通過利用現代測試技術對礦料進行力學分析，發現礦料承受壓力破壞的能力遠遠大于其承受剪切破壞的能力，試驗表明大部分巖礦物料的抗壓強度與抗張、抗剪強度之比大致為10:1。在此理論基礎上，國內外研制了利用剪切原理破碎物料的齒輥式破碎機，例如英國的MMD公司和國內的鄭州長城冶金設備有限公司的產品等，破碎能力大幅度提高，但產品在實際應用過程中存在如下不足：
(1)國內外同類產品利用嚙合的輪齒實現礦料破碎，待破碎的礦料全部進入破碎腔，符合粒度要求的礦料也要通過嚙合輪齒強制排出，沒有達到真正意義的分級破碎。
(2)根據現場調查，由于沒有有效的分級機構，在大塊原煤夾雜小塊原煤連續流量大的情況下，會產生“擁堵”現象。當煤的濕度比較大的時候，大量濕煤粘貼在嚙合的輪齒之間，也會產生“擁堵”現象。
(3)國外產品利用提升功率以及傳動部件強度的方法實現破碎能力的提高，功率消耗大，成本高。
(4)國內同類產品的破碎結構和國外相似，存在同樣的問題，又由于傳動部件強度不足以及對關鍵部件結構、設計參數不夠優化，破碎能力較低。目前，國內還沒有適合于煤礦井下、破碎能力超過2500 t/h的破碎機。
基于以上原因，本文研制了一種新型高效齒輥式破碎機，該破碎機采用先進的“剪切原理”以及分級方法破碎物料，彌補了目前國內外同類產品的不足。
1、新型高效齒輥式破碎機的工作原理及結構
新型高效齒輥式破碎機由機架、螺旋推進機構驅動裝置、螺旋推進裝置、機箱、襯板、破碎齒棍、顎板、破碎驅動裝置、電機軟啟動裝置等幾部分組成。當礦料進入破碎機時，首先由螺旋推進裝置對礦料進行篩分，符合要求的礦料直接由推進機構的間隙漏下，實現“一級”篩分；大塊的礦料由螺旋推進裝置推入破碎腔，過大的礦料被顎板以及襯板擠壓，實現預破碎，滿足粒度要求的礦料由兩齒輥之間的間隙漏下，實現“二級”篩分，較大的礦料受到大小齒輥剪切和拉伸作用而破碎，并被強制排出。
(1)機架焊接結構件，為螺旋推進機構、破碎機構、驅動裝置等部分的裝配平臺。
(2)螺旋推進機構驅動裝置實現蝸桿的運動，并且兩相鄰蝸桿相向轉動。
(3)螺旋推進裝置 由電機、減速器驅動若干蝸桿旋轉運動，當礦料進入該部分時，滿足粒度要求的礦料首先由蝸桿間的空隙漏下，不符合粒度要求的大塊礦料將由蝸桿快速推動進入破碎腔。該部分結構具有“一級”篩分和推進礦料快速進入破碎腔的作用。
(4)機箱 焊接結構件，內部裝配破碎機構，為螺旋推進機構和破碎機構提供支撐。
(5)襯板裝配于機箱前壁，與顎板一起實現大塊礦料的預破碎。
(6)小齒輥 與大齒輥軸相向、不等速運動，實現礦料的剪切和拉伸破碎。
(7)大齒輥軸 由顎板預破碎后的礦料進入兩破碎齒輥區域，滿足粒度要求的礦料由兩破碎輥輪齒之間的間隙漏下，實現“二級”篩分，大塊礦料在兩齒輥輪齒間被夾住受到剪切和拉伸作用被進一步破碎，并被強排漏下。
(8)齒環裝配于兩齒輥軸上，每個齒環上包含若干破碎齒，齒套和齒牙可以更換。
(9)顎板該結構由四連桿機構組成，連接于大齒輥軸和機架上。大塊礦料進入破碎腔后，首先受到顎板和襯板之間的擠壓作用，實現預破碎。
(10)破碎齒輥軸驅動裝置該部分結構實現破碎齒輥軸的相向運動，提供破碎動力。
(11)退讓機構通過該部分機構調節，可以實現顎板和襯板之間間隙調節。
(12)電機軟啟動裝置實現電機軟啟動，減少振動和沖擊，防止電機過載，延長設備壽命，減少悶車現象。
2、新型高效齒輥式破碎機的技術特點
新型高效齒輥式破碎機與已有國內外同類產品的不同點，主要表現在以下幾個方面：
(1)利用螺旋推進結構，實現礦料的“一級”篩分和快速推進，大部分符合要求的礦料直接漏下，減少“堵塞”現象發生，提高破碎能力。
(2)利用顎板實現大塊礦料的預破碎，減少輪齒工作量，提高破碎效率。
(3)配備退讓機構，根據破碎要求，顎板和箱體襯板之間的距離可以調整。
(4)兩齒輥軸之間具有一定間隙，滿足要求的物料由間隙漏下，實現礦料的“二級”篩分，進一步提高破碎能力。
(5)兩齒輥軸差動運轉，具有更好的剪切和拉伸破碎效果。
(6)新型高效齒輥式破碎機具有2級篩分的能力，僅對不滿足粒度要求的礦料進行破碎，效率高，能耗低。
(7)整個機器的機構和運動特性，使其適合各種濕、干、粘、軟、硬礦料和巖石的破碎且不堵料，破碎能力可以達到5000t/h以上。
3、結語
本文研制的新型高效齒輥式破碎機利用剪切原理以及分級方法對礦料進行破碎，和國內外同類產品比較，能耗低、效率高，滿足高產高效礦井生產的需要，并已經在煤礦井下得到實際應用，取得良好的效果。由于該破碎機特有的工作機理和機構，使得該破碎機可以高效地破碎各種濕、干、粘、軟、硬礦石和巖石且不堵料，生產能力可以達到5000t/h以上，特別適合于煤礦高產、高效工作面的高效破碎。新型高效齒輥式破碎機具有高處理能力、能耗低、產品粒度均整、不過度破碎、設備體積小、重量輕、可靠性高等優點，是一種高效節能的破碎設備。
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