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1、概述
    現(xiàn)有的工業(yè)化破碎機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為：顎式破碎機(jī)、新型顎式破碎機(jī)、顎輥破碎機(jī)、振動顎式破碎機(jī)、振動式破碎機(jī)、立軸破碎機(jī)、回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)、高壓輥式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、水力離心破碎機(jī)、齒輥式破碎機(jī)等14類．按破碎后對產(chǎn)品的粒度要求可分為；粗碎、中碎、細(xì)碎和精細(xì)破碎。在我國的選煤廠，齒輥式破碎機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉等特點(diǎn)得到了較廣泛的應(yīng)用。齒輥式破碎機(jī)按照破碎輥的數(shù)目分為：單齒輥破碎機(jī)，雙齒輥破碎機(jī)和多齒輥（三輥、四輥和六輥）破碎機(jī)。其中單齒輥、雙齒輥和四齒輥破碎機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用得最廣泛。單輥破碎機(jī)的齒輥較長，主要用作粗碎，雙齒輥破碎機(jī)和四齒輥破碎機(jī)的齒輥較短，主要用作中碎和細(xì)碎。
2、1990年以前的齒輥式破碎機(jī)
    90年代前，齒輥式破碎機(jī)的技術(shù)存在不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品粒度，碎后產(chǎn)品過粉碎量大，機(jī)體受到的沖擊載荷較大，破碎齒易壞，整體噪聲大，維修量大等缺點(diǎn)。如為了防止入料中的雜木、鐵器、矸石、巖石等硬物料損壞破碎齒，在單齒輥破碎機(jī)的破碎板下端裝有拉力彈簧，在雙齒輥破碎機(jī)一破碎輥的兩端裝有壓縮彈簧，目的是當(dāng)大塊物料或堅(jiān)硬物料落到破碎腔不能被破碎時，破碎板或齒輥受力增大，從而壓縮彈簧增大破碎腔的排料間隙，以便排出硬物，然后借彈簧的恢復(fù)力使可動破碎板或齒輥回到原來的位置。如此便不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度。
    1987年原兗州煤礦設(shè)計(jì)院在消化吸收美國雷克斯諾德( REXNORD)公司生產(chǎn)的岡拉克36DAM型(GLmdlach36DAM)破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的4POC．380/350×1000型齒輥式破碎機(jī)，是當(dāng)時技術(shù)上較為先進(jìn)的破碎機(jī)。該型破碎機(jī)在技術(shù)上的一個突出特點(diǎn)是采用“Nitroil”控制系統(tǒng)．該系統(tǒng)可以獨(dú)立地調(diào)整上段齒輥的間矩來控制下段的給料粒度，也可單獨(dú)調(diào)整下段齒輥的間距以控制產(chǎn)品粒度，這樣，可根據(jù)破碎工藝要求靈活地調(diào)整破碎程序．同時，該型破碎機(jī)把調(diào)整齒輥間距裝置和保險(xiǎn)裝置做成一個系統(tǒng)，采用液壓—氣動系統(tǒng)：油缸的活塞桿與可動齒輥相連，在有活塞桿的油缸腔內(nèi)，泵入一定可變量的液壓油，同時在油缸的無活塞桿的腔內(nèi)泵入一定壓力的氣體，形成空氣柱彈簧。這樣可以根據(jù)泵入油量的多少改變活塞的位置，從而確定齒輥間的距離+達(dá)到控制產(chǎn)品粒度的目的。當(dāng)硬物或不可破碎物進(jìn)入破碎機(jī)后，由于破碎力增大，可動齒輥壓縮空氣柱使硬物通過，隨后又可使動齒輥復(fù)位．同樣也存在不能嚴(yán)格的控制產(chǎn)品粒度的問題。
3、1990年以后的齒輥式破碎機(jī)
    進(jìn)入90年代后，隨著我國改革開放力度的加大，煤的銷售市場也發(fā)生了較大的變化，人們對選煤技術(shù)及設(shè)備提出了更高的要求。其中包括對煤碎后產(chǎn)品中降低細(xì)顆粒含量、產(chǎn)品粒度的均勻性、減少過限粒度、增大處理能力等，從而推動了破碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
    首先煤炭科學(xué)研究總院唐山分院開發(fā)了2PL系列強(qiáng)力破碎機(jī)。該破碎機(jī)在技術(shù)上的進(jìn)步主要是取消了原雙輥破碎機(jī)的退讓彈簧保險(xiǎn)裝置，將雙破碎輥固定，破碎齒使用新的技術(shù)和材料來防止難碎硬物損壞破碎齒，從而可較嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品中的過大顆粒。
    華北工學(xué)院針對單齒輥破碎機(jī)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均勻等特點(diǎn)，開發(fā)了新一代的中915單齒輥破碎機(jī)。這種破碎機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式：第一種結(jié)構(gòu)形式。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(jī)體的支座上，支座孔沿垂直方向?yàn)殚L方孔，用此調(diào)整產(chǎn)品的粒度。這種結(jié)構(gòu)降低了機(jī)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)是利用顎式破碎機(jī)的楔形調(diào)整機(jī)構(gòu)和雙輥破碎機(jī)的主動輥軸相結(jié)合，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，如；進(jìn)科口大；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(jī)與同規(guī)格的顎式或雙齒輥破碎機(jī)相比，破碎能力明顯增大，效率可提高30%。同時，由于有預(yù)碎和破碎兩個區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動而被強(qiáng)制排出機(jī)體外，所以更適用于處理含水分較大的煤。
    1994年平頂山選煤設(shè)計(jì)院和鄭州長城冶金設(shè)備廠研究開發(fā)出了FP500系列分級破碎機(jī)。該系列破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動，液力耦合器過載保護(hù)，其傳動系統(tǒng)是電機(jī)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(jìn)行破碎，改善了傳統(tǒng)破碎機(jī)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(jī)械廠引進(jìn)德國技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)了2POL系列雙齒輥強(qiáng)力高效破碎機(jī)。該系列破碎機(jī)采用取電機(jī)、雙液力耦合器、雙套齒輪轄直聯(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(jī)有液力耦合器過載保護(hù)和電控過載保護(hù)，可有效防止難碎硬物損壞破碎齒，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)體高度低，沖擊負(fù)荷小。
    同期，煤炭科學(xué)研究總院唐山分院相繼開發(fā)了2PLF系列分級破碎機(jī)、2FJP600系列強(qiáng)力分級破碎機(jī)、4PGG系列強(qiáng)力破碎機(jī)和DP系列單齒輥破碎機(jī)．2PLF系列分級破碎機(jī)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(jī)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(qiáng)度大，破碎效率高并且磨損后便于修復(fù)。2FJP600系列強(qiáng)力分緩破碎機(jī)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(qiáng)度大，可破碎難碎硬物，而且破碎齒“寧彎不折”，當(dāng)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(fù)。在兩側(cè)壁上分別裝有梳齒板，其有兩個作用：①使破碎過程完全為剪切、拉伸破碎，不易產(chǎn)生過粉碎物：②起棒條篩的作用，可通過不需破碎的物料，而對需破碎的大塊物料，可嚴(yán)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(dá)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捧料口直接排出，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(dú)立的驅(qū)動裝置，使兩破碎輥各自獨(dú)立工作，在實(shí)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(jī)，入料多時開雙機(jī)，用戶更加節(jié)能。每臺破碎機(jī)可配有A、B、C三種齒型，每種齒型對應(yīng)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(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少用戶的重復(fù)投資。另外，由于該系列破碎機(jī)為強(qiáng)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(yù)先篩分而直接入破碎機(jī)，簡化了選煤工藝流程，降低了廠房高度，減少了選煤廠建設(shè)投資與生產(chǎn)費(fèi)用。4PCrG系列四齒輥破碎機(jī)和DP系列單齒輥破碎機(jī)是在2FJP系列基礎(chǔ)上派生而出的，除4POG系列破碎機(jī)的機(jī)體采用積木式結(jié)構(gòu)，上下機(jī)體可組可分，可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際來安裝，破碎比增大外，其它結(jié)構(gòu)和破碎原理與2FfP系列基本相同。
4、國外先進(jìn)高效破碎機(jī)
4.1 MMD型高教破碎機(jī)
    MMD型系列輪齒式破碎機(jī)是英國MMD礦山機(jī)械集團(tuán)公司開發(fā)出的新一代破碎機(jī)[3]，有500、625、750、1000、1300和1500共6個系列，每個系列有短箱型、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)不同破碎產(chǎn)品粒度的要求。該機(jī)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(jī)又稱“篩分破碎機(jī)”，主要用于粗破碎和第二段破碎作業(yè)�，F(xiàn)已有多臺MMD型破碎機(jī)在我國的煤礦和選煤廠使用。其特點(diǎn)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(dá)14000t/h，破碎強(qiáng)度高，可破碎抗壓強(qiáng)度達(dá)300MPa的物料：
    (5)采用液力耦合器和電控雙重過載保護(hù)，當(dāng)過載或遇到難碎物料時，破碎機(jī)停止轉(zhuǎn)動，破碎輥反轉(zhuǎn)排出難碎物料；
    (6)維護(hù)、維修簡便。
4.2 ABOH型分級破碎機(jī)
    1998年，由美國的FFE礦業(yè)基建設(shè)備公司和澳大利亞ABOH工程公司合資開發(fā)的ABOH系列分級破碎機(jī)將破碎過程分為三段，而且可視入料粒度上限的不同而選擇不同的齒輥軸間距。如當(dāng)入料粒度上限為1000mm，則齒輥軸間距為1000mm左右，粗碎段將1000mm的入料破碎到350mm，二段由350mm破碎至100mm，三段由100mm破碎至50、45、38mm或用戶要求的粒度。粗碎和=段破碎時破碎輥內(nèi)向旋轉(zhuǎn)，三段破碎時破碎輥外向旋轉(zhuǎn)。
5、結(jié)語
    盡管自90年代煤用齒輥式破碎機(jī)在技術(shù)結(jié)構(gòu)、實(shí)際使用效果等方面較90年代以前有較大的進(jìn)步，但破碎理論仍未突破傳統(tǒng)的3大理論。人們?nèi)栽诓粩嗟孛�索和尋求一種新理論來代替或進(jìn)一步解釋3大理論，但目前尚未有突破性的進(jìn)展。
    目前我國生產(chǎn)齒輥式破碎機(jī)的廠家較多，產(chǎn)品品種也多，即使是同一種規(guī)格（以輥徑×輥長作為規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)）的產(chǎn)品，因制造廠家不同，破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，不但實(shí)際處理能力有差別，而且過粉碎量、過大顆粒量、功率消耗、維護(hù)成本等方面也有差別．由于用戶對各種破碎機(jī)了解不全面，不但選型困難，有時造成選型后投產(chǎn)時不能達(dá)到工藝要求，造成生產(chǎn)成本增大。
    山于大型破碎機(jī)的市場需求量相對較小，中、小型破碎機(jī)目前仍是我國研究、開發(fā)、生產(chǎn)的熱點(diǎn)。其中分級破碎機(jī)以其特有的工藝效果、所需較少的配套設(shè)備和較小的基建投資在市場上占據(jù)的份額將越來越大。