1.1破碎機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史
破碎機(jī)械設(shè)備的發(fā)展是和人類的生存、生活和生產(chǎn)技術(shù)相應(yīng)進(jìn)步分不開(kāi)的，特別是由于食品加工、土木建筑、礦山開(kāi)采、選礦（煤）工藝的開(kāi)拓與發(fā)展。
最原始的破碎工具應(yīng)為石器時(shí)代的石槌、石臼、石碾和石磨等。伴隨著銅、鐵等金屬在人類生活中的出現(xiàn)，類就利用金屬錘子進(jìn)行沖擊鑿破石料。從此，沖擊破碎這一原理就一直被人類用于破碎巖石物料，至今仍在人類生產(chǎn)和生活中占有重要地位。
由于生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，涉及到采石和采礦工程的較粗物料的破碎，人工鑿巖破碎已不能適應(yīng)其需要，因而機(jī)械破碎得到了發(fā)展。這種發(fā)展始于上兩個(gè)世紀(jì)。作為工業(yè)革命的一部分，很可能最早是在英格蘭康沃爾( Cornwall)開(kāi)始的。
據(jù)歷史記載：考尼什（Cornish）型對(duì)輥式破碎機(jī)（圖1）是早在1806年在英國(guó)礦山使用的。盡管這種設(shè)備提供了大大超過(guò)手工破碎效益，但由于給人機(jī)器礦石料度受到嚴(yán)格限制，而沒(méi)有解決大塊物料的破碎難題。
19世紀(jì)40年代，在北美采金熱潮中，對(duì)于破碎機(jī)械的發(fā)展有很大進(jìn)展。19世紀(jì)中葉，研制丁許多類型顎式破碎機(jī)，并獲得了廣泛應(yīng)用。至今，全世界已有數(shù)百種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機(jī)取得了專利權(quán)。
大多數(shù)普通顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)都是根據(jù)1858年埃里-布菜克( El. Blake)的專利發(fā)明制造的。在原理概念上類似于圖2所示的雙肘板顎式破碎機(jī)。
今天在破碎作業(yè)最常用的顎式破碎機(jī)是布萊克型雙肘板顎式破碎機(jī)和更近代制造的單肘板顎式破碎機(jī)。
圖3為美國(guó)Allis - Chalmers公司A-l型雙肘板顎式破碎機(jī)。圖4為美國(guó)Nordberg公司c-系列型單肘板顎式破碎機(jī)。
1869年吉姆斯，盧特(James Rurter)獲得了第一個(gè)旋回破碎機(jī)專利權(quán)，但從未在工業(yè)上實(shí)施應(yīng)用。1878年查理·布朗( Chales Brown)第一個(gè)獲得了工業(yè)用旋回破碎機(jī)專利權(quán)（圖5）。
用于石料和煤炭破碎的單輥（單齒輥）破碎機(jī)．最早是A．托馬斯( A. Thomas)于1864年獲得了專利，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。
1895年F．威廉姆斯(F - Williams)獲得了沖擊作用（錘式）破碎機(jī)專利，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。
第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，為恢復(fù)城市，面對(duì)大量廢墟需破碎清除，德國(guó)人Handson于L942年發(fā)明了反擊式破碎機(jī)。由于它能適應(yīng)大塊物料的快速破碎，得到了極快的發(fā)展。但是由于磨損快，又限制了其適用范圍。其結(jié)構(gòu)如圖8所示。
為適應(yīng)外銷和進(jìn)一步加工，開(kāi)采后煤炭必須經(jīng)過(guò)破碎。煤炭的破碎有別于金屬礦山和水泥，既要求將其過(guò)大的塊煤破碎，而且要求不過(guò)度破碎，也就是已合格粒度不再被破碎，產(chǎn)生的粉末最少。過(guò)去，煤炭工業(yè)用粗破機(jī)，也一直沿用傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、單齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。后來(lái)，為適應(yīng)煤炭工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，在傳統(tǒng)破碎機(jī)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了演變型煤炭專用破碎機(jī)，如煤炭用單齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)、雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。
環(huán)錘式破碎機(jī)是20世紀(jì)30年代首先在美國(guó)出現(xiàn)的，它適用于煤炭的粗、中、細(xì)碎（圖9）。進(jìn)入20世紀(jì)40年代末期，大型露天開(kāi)采煤礦大量涌現(xiàn)，井下開(kāi)采規(guī)模增大，為了提高效益必須經(jīng)過(guò)粗破碎后再運(yùn)出采煤場(chǎng)。但是，可供選用的粗破機(jī)品種很少，而且機(jī)型多是金屬礦山和采石場(chǎng)的設(shè)備，不適應(yīng)煤炭破碎。因此，煤炭專用破碎機(jī)的開(kāi)發(fā)引起了煤炭工業(yè)工程專家的極大興趣，相繼出現(xiàn)了滾筒式碎煤機(jī)等。
井下切割式截煤機(jī)和巷道掘進(jìn)機(jī)的成功應(yīng)用，啟發(fā)了工程師的智慧，50年代初期發(fā)明了Lohberg型過(guò)道式碎煤機(jī)（圖l0）。這種破碎機(jī)可以看作是給料破碎機(jī)的前身。隨后不久，美國(guó)Stamler公司推出了Stamler型給料破碎機(jī)（圖11）。20世紀(jì)50年代初期還出現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)盤式破碎機(jī)(圖L2)。
最新發(fā)展的粗碎及中碎作業(yè)的破碎機(jī)，當(dāng)屬英國(guó)MMD公司于1978年Alan Potts及其同仁們經(jīng)過(guò)多年研究后推出的MMD型輪齒式破碎機(jī)了。輪齒式破碎機(jī)是綜合了所有碎煤破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)破碎機(jī)所存在的問(wèn)題，考慮到煤炭工業(yè)技術(shù)特點(diǎn)而發(fā)明的一種全新工作原理、全新結(jié)構(gòu)的高效節(jié)能型破碎機(jī)。
1.2傳統(tǒng)破碎機(jī)在破碎煤炭應(yīng)用中的問(wèn)題
顎式破碎機(jī)是利用動(dòng)顎板靠近或離開(kāi)定顎板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使物料在破碎腔中受到?jīng)_擊和擠壓作用而破碎或排出。其最大缺點(diǎn)是在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)只有一半時(shí)間進(jìn)行破碎，因而限制了生產(chǎn)能力，增加了無(wú)用動(dòng)力消耗。
旋回破碎機(jī)是借助于旋擺豎軸的偏心旋擺力對(duì)物料進(jìn)行沖擊擠壓作用而實(shí)現(xiàn)破碎。其最大缺點(diǎn)是設(shè)備高度高、占地面積和重量都很大，動(dòng)力消耗較高。
單齒輥和雙齒輥破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)也是靠高速?zèng)_擊和擠壓工作的。
靠沖擊和擠壓原理工作其必然結(jié)果是能耗較高。巖石力學(xué)表明：巖石的抗壓和抗沖擊強(qiáng)度一般對(duì)抗張和抗剪強(qiáng)度的5～10倍。
上述幾種類型破碎機(jī)的主要問(wèn)題是：
·給料粒度受到限制；
·產(chǎn)品的排出受排料口尺寸限制。因此破碎機(jī)的生產(chǎn)能力不可能大幅度提高；工作部件的局部磨損嚴(yán)重，利用率不高；產(chǎn)品中過(guò)大顆粒含量較高，粉末率也較高，粒度不均整；
·無(wú)用功多，故電耗較高；
·沖擊擠壓破碎，工作部件對(duì)物料碰擊噪音高；
·當(dāng)有不可破碎物進(jìn)入破碎機(jī)后，易造成機(jī)器損壞；
-排料口調(diào)節(jié)麻煩；
·意外原因突然停車，再啟動(dòng)困難；
·檢修和更換易損部件困難；
·機(jī)器高大笨重。
這些問(wèn)題給煤炭工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)一系列影響。Alan Potts先生鑒于此，確定了MMD型破碎機(jī)開(kāi)發(fā)指導(dǎo)思想。
1.3 MMD型新一代高效輪齒式破碎機(jī)開(kāi)發(fā)指導(dǎo)
思想
·要利用剪應(yīng)力和拉應(yīng)力對(duì)物料破碎；
·機(jī)器尺寸要小，特別是破碎機(jī)的高度要突出的��；
·給料口要大，適應(yīng)大粒度煤炭破碎；
·機(jī)器不采用堵塞型排料口，使料度均整，無(wú)過(guò)大顆粒，而粉末率要低，最終產(chǎn)品粒度要能有效地控制，兼有篩分作用；
·機(jī)器重量要輕；
-機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)要平穩(wěn)：
-工作部件磨損要小，利用率要高；
·破碎機(jī)傳動(dòng)裝置要可靠；
·破碎機(jī)要有良好的過(guò)載保護(hù)；
·機(jī)器安裝功率要合理，并要小于傳統(tǒng)式破碎機(jī)：
·機(jī)器檢修方便，更換易損部件容易。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，MMD公司投入大量的工作，動(dòng)員了有關(guān)方面著名專家、學(xué)者、教授和機(jī)械師，進(jìn)行了破碎機(jī)理、機(jī)型結(jié)構(gòu)、加工工藝、耐磨材料、焊接技術(shù)等方面系統(tǒng)研究，于1979年成功地推出了工業(yè)型MMD型高效輪齒式破碎機(jī)。隨后，澳大利亞ABCN公司、德國(guó)Knupp公司、丹麥Smith公司等都相繼推出了類似破碎機(jī)。國(guó)內(nèi)也有許多制造廠進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)行列。
2、輪齒式破碎機(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)及適
用范圍
輪齒式破碎機(jī)工作原理如圖13所示，結(jié)構(gòu)如圖
14所示。
2.1全新的工作原理
眾所周知，大部分巖礦物料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其抗剪和抗張強(qiáng)度。據(jù)加拿大T．阿特肯森博士介紹，巖石的抗壓強(qiáng)度與抗張、抗剪強(qiáng)度之比大致為10:I。我們的大量試驗(yàn)表明：抗剪和抗張強(qiáng)度低是由于在剪切力和拉力作用下，巖礦物料的缺陷（節(jié)理、裂紋和損傷）處易產(chǎn)生應(yīng)力集中而破裂。由圖13可見(jiàn)，物料在兩輪齒間被夾住受剪切和拉伸作用，通過(guò)輪齒中部區(qū)域施力而破碎。未被破碎的物料塊最后通過(guò)轉(zhuǎn)輪及輪齒在破碎砧（breaker bar）上進(jìn)一步破碎后排出。
更確切地說(shuō)，由于輪齒軸的轉(zhuǎn)速的影響，施力時(shí)或多或少地帶有一定的沖擊作用，故可稱為沖擊剪切、沖擊拉伸作用而使物料得以破碎。
2.2全新結(jié)構(gòu)
輪齒式破碎機(jī)的工作原理基于利用剪切力和張力直接作用在巖礦物料上，使力沿著物料的薄弱易碎部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成巨大破碎力使之破碎。為實(shí)現(xiàn)此目的，輪齒的齒形、數(shù)量和尺寸都應(yīng)符合剪力、張力作用原則。
第一段破碎機(jī)（粗碎機(jī)）和第二段破碎機(jī)（中碎機(jī)）都設(shè)計(jì)了特殊齒形的大齒或弓形板式輪齒。這是第一個(gè)全新結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。
全新結(jié)構(gòu)的第二個(gè)標(biāo)志是物料在兩齒之間以及與側(cè)壁梳形板之間排出，所以產(chǎn)品在破碎后受此間隙控制，不會(huì)有過(guò)大顆粒排出。在給料中已含有的合格粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)機(jī)器后很快地被排出，不再受到破碎作用。因此，產(chǎn)品中粉末產(chǎn)生率遠(yuǎn)低于常規(guī)破碎機(jī)。機(jī)器顯現(xiàn)出較好的篩分作用和粒度控制，產(chǎn)品粒度均整。因此，輪齒式破碎機(jī)叉可稱為“篩分破碎機(jī)”。
全新結(jié)構(gòu)的第三個(gè)標(biāo)志是可根據(jù)用戶的需要裝設(shè)破碎砧板，使產(chǎn)品粒度均整度進(jìn)一步提高，并可使破碎產(chǎn)品粒度因齒牙磨損而變粗的速度減緩，使破碎機(jī)能在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)處于優(yōu)化工況下工作。
全新結(jié)構(gòu)的第四十標(biāo)志是機(jī)器具有一個(gè)突出低矮的機(jī)架。整個(gè)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)非常緊湊而簡(jiǎn)單，使給料和排料、操作維修、更換易損零部件非常方便。輪齒式破碎機(jī)能夠?qū)⑺胸?fù)荷及壓力集中于機(jī)內(nèi)，因此不需要笨重的底盤，從而節(jié)約了空間，降低了重量，降低了制造成本。
破碎機(jī)工作時(shí)，物料可以傾倒在整個(gè)機(jī)器的上部，其受料口尺寸就是破碎腔尺寸，比任何一種破碎機(jī)都大。其排料口總面積也是非常大的，幾乎整個(gè)機(jī)器下邊都在排出破碎后產(chǎn)品。輪齒運(yùn)動(dòng)使物料破碎并強(qiáng)制排出，不易產(chǎn)生堵塞。因此特別適用于粘性物料和含水量較高物料。
全新結(jié)構(gòu)的另一個(gè)標(biāo)志是在機(jī)器上裝有低速信號(hào)發(fā)生器。當(dāng)過(guò)硬的不可破碎物料進(jìn)入機(jī)器時(shí)，輪齒軸速度降低，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生作用而使破碎機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，然后可以人工取出或讓轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)由側(cè)面開(kāi)口排出異物。這種過(guò)載保護(hù)裝置是非常安全可靠的。
2.3輪齒式破碎機(jī)適用范圍
輪齒式破碎機(jī)主要用于各種硬度(抗壓強(qiáng)度≤250MPa)的巖礦物料的粗破碎和第二段破碎。給料粒度最大可達(dá)I500～1800mm；最大生產(chǎn)能力可達(dá)10000 --14000t／h;粗碎機(jī)產(chǎn)品粒度可根據(jù)用戶要求設(shè)定為- 350mm、- 250mrn或- 200mm;第二段破碎機(jī)產(chǎn)品粒度可設(shè)定為- 75mm或- 50mm。視機(jī)器規(guī)格和齒形而定。
破碎機(jī)可用來(lái)破碎露天礦表層巖石，開(kāi)采礦石、煤炭、石灰石、粘土礦、鐵礦石、金礦石、鈾礦、鎳礦、鋁礬土礦、滑石、石膏、焦炭、玻璃、廢料等。最近MMD公司還開(kāi)發(fā)了城市垃圾破碎機(jī)和廢橡膠輪胎破碎機(jī)。
3、齒式破碎機(jī)與其它類型破碎機(jī)比較
3.1一個(gè)有趣的比較
圖15給出了輪齒式破碎機(jī)與雙輥式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)和肘板顎式破碎機(jī)的對(duì)比。剖面圖是按相同比例繪制的。為了更清楚地顯示輪齒式破碎機(jī)的優(yōu)越性，我們將圖示設(shè)備的性能及其對(duì)比表格化（表1）。
表1與圖15中所示對(duì)比之破碎機(jī)規(guī)格是基于其處理能力與輪齒式破碎機(jī)750型破碎機(jī)相近而選取的，即每小時(shí)處理能力約為1000t。
工業(yè)上大量應(yīng)用的傳統(tǒng)破碎機(jī)，如旋回破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)是靠工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)施加于被破碎物料上的沖擊壓力而實(shí)現(xiàn)破碎的；工作時(shí)必須對(duì)物料施加非常大的破碎力，因而機(jī)械笨重、效率較低、能耗較高。反擊式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)是借助于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子對(duì)物料施以沖擊作用而破碎的；由于高速回轉(zhuǎn)，錘頭與打擊板與物料高速撞擊而產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損。對(duì)輥式破碎機(jī)是靠?jī)蓚�(gè)直徑很大的輥?zhàn)訉?duì)物料的擠壓和碾磨作用而工作，不能用于楹破碎和第二段破碎作業(yè)，因其咬臺(tái)礦石物料能力受限制，多用于細(xì)碎，產(chǎn)量較低，輥的表面碾磨磨損極為嚴(yán)重。上述傳統(tǒng)破碎機(jī)的共同缺點(diǎn)是高的能量消耗、低的處理能力、強(qiáng)烈的磨損、大而笨重的機(jī)體，這樣就限制了其大型化的發(fā)展。從工藝性能上講，其最終產(chǎn)品粒度、形狀和粉末生成率都難以控制，隨生產(chǎn)使用周期而波動(dòng)變化。輪齒式破碎機(jī)的輪齒采用可更換齒套或齒尖結(jié)構(gòu)，大大降低了單位磨耗。
從表1可見(jiàn)，輪齒式破碎機(jī)單位機(jī)重的處理礦石能力比傳統(tǒng)粗碎機(jī)高出1-5倍，而占地面積僅為傳統(tǒng)粗碎機(jī)的1／2- 1/5倍，設(shè)備高度僅為傳統(tǒng)粗碎機(jī)的l/3～1/7。無(wú)疑給廠房建筑投資、檢修輔助設(shè)施的配備及檢修工作帶來(lái)極大的好處和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。每單位處理礦石能力所需廠房容積只有0. 014 -0.0171T13，比起傳統(tǒng)粗碎機(jī)縮小16～35倍。奇跡般的對(duì)比效果必然給用戶生產(chǎn)帶來(lái)十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
輪齒式破碎機(jī)與傳統(tǒng)破碎機(jī)上述對(duì)比的一系列特點(diǎn)，都顯示丁傳統(tǒng)破碎機(jī)所不具備的優(yōu)越性。尤其是其尺寸小、重量輕使其更易于在井下使用，更適用于組裝成全移動(dòng)式破碎機(jī)組。
3.2與Starnler給料破碎機(jī)的比較
Stamler給料破碎機(jī)是專門為煤炭粗破碎而開(kāi)發(fā)的專用破碎機(jī)。這種破碎機(jī)集給料和破碎為一體，具有占地面積小、高度小等一系列優(yōu)點(diǎn)。此外，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，在輪齒式破碎機(jī)問(wèn)世以前，占領(lǐng)了大部分煤炭破碎機(jī)市場(chǎng)。
但是，由于它集給料運(yùn)輸和物料破碎為一體，因此破碎頭在工作肘必然將很大的破碎力傳給給料機(jī)的鏈板上。一旦遇有堅(jiān)硬物料（如硬巖石和鐵塊時(shí)），極易卡死破碎頭。在此情況下，唯一的解決辦法就是人工清理破碎頭周圍的物料，這是十分繁重的體力勞動(dòng)。據(jù)安太堡露天礦介紹，一般情況需6～5h才能清理完畢，若刮板被拉斷，則修復(fù)時(shí)間要更長(zhǎng)些。
個(gè)別堅(jiān)硬物料，特別是鐵塊，若通過(guò)了破碎頭，則經(jīng)常在帶式輸送機(jī)尾的溜槽內(nèi)被卡住而導(dǎo)致運(yùn)輸帶被劃破。有時(shí)甚至整條帶式輸送機(jī)披撕裂報(bào)廢。
另外，破碎頭的旋轉(zhuǎn)速度較快，極易磨損。正常情況破碎頭的齒牙壽命在碎煤時(shí)僅為6～8個(gè)月，如遇到砂巖、矸石，則磨損更快+齒牙在很短時(shí)間內(nèi)就被磨禿。
Stamler給料破碎機(jī)由于受其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的限制，不能適應(yīng)粒度1200mm以上大塊煤的破碎。其處理能力受鏈板輸送機(jī)運(yùn)輸能力限制，也是不能超過(guò)3000t/h，否則機(jī)型將是非常龐大和笨重。
Starnler給料破碎機(jī)的產(chǎn)品粒度不易控制，均整性較差，破碎頭擊碎的煤在鏈板處產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓，粉末率較高二
輪齒式破碎機(jī)的最大給料尺寸可達(dá)1800mrn，小時(shí)生產(chǎn)能力最大可達(dá)14000t。所以在大型輪齒式破碎機(jī)推出后，自1982年至1998年已銷售了700多臺(tái)大型機(jī)，取代了Stamler型破碎機(jī)，占領(lǐng)了英國(guó)、北美、南非、澳大利亞等地煤炭破碎機(jī)市場(chǎng)。
3.3與移動(dòng)式破碎機(jī)組的比較
輪齒式破碎機(jī)由于其高度和重量大幅度降低，使其成為理想的井下作業(yè)用破碎機(jī)和理想的露天礦用移動(dòng)破碎機(jī)。任何一個(gè)計(jì)劃采用或已采用過(guò)旋回破碎機(jī)移動(dòng)機(jī)組的工作人員都會(huì)同意下述看法。旋回破碎機(jī)移動(dòng)機(jī)組操作費(fèi)時(shí)、維修困難、機(jī)體笨重、高大、移動(dòng)極其不便。長(zhǎng)期使用時(shí)，生產(chǎn)費(fèi)用較高。而輪齒式破碎機(jī)組由于重量輕、高度小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在露天作業(yè)時(shí)維修占地面積小，一般24h內(nèi)可完成大修，對(duì)生產(chǎn)影響很小。
德國(guó)Krupp公司OK型全移動(dòng)式破碎機(jī)組，其生產(chǎn)能力為2100～2300t/h，產(chǎn)品粒度為- 300mrn，機(jī)組高度為14. 26m，長(zhǎng)度為51. 8m，寬度為13. 9rn，總安裝功率為921kW，機(jī)組總重量為540t。
德國(guó)Krupp公司雙齒輥半移動(dòng)破碎機(jī)組，其生產(chǎn)能力為2500t/h，機(jī)組長(zhǎng)度為35m，寬度為l5m，高度為15m，裝機(jī)容量為800kW，機(jī)組總重量為430t。
而完成同樣破碎任務(wù)的750型全移動(dòng)式輪齒式破碎機(jī)組（圖16）最大給料粒度為1000mm，產(chǎn)品粒度為- 300mm，生產(chǎn)能力為2000～3000t/h，機(jī)組長(zhǎng)度為lOm，高度為4.2m，寬度為4.7m，裝機(jī)容量為300kW，機(jī)組總重量為150t。
原美國(guó)Allis - Chalmers公司生產(chǎn)的54×74旋回破碎機(jī)組給料粒度為1300mm，生產(chǎn)能力為3000t/h，機(jī)組長(zhǎng)度為58.2m，寬度為16. 6m，高度為20m，機(jī)組總重量為1300t。
圖17為Allis - Chalmers54×74旋回破碎機(jī)組；圖18為1250型全移動(dòng)式輪齒式破碎機(jī)組。
1250型全移動(dòng)式輪齒式破碎機(jī)組，給料粒度可達(dá)1500mm，生產(chǎn)能力為6000t/h，機(jī)組長(zhǎng)度為12m，
3.4.1破碎機(jī)產(chǎn)品粒度比較
以MMD - 750型4齒式破碎機(jī)與PX2910/170旋回破碎機(jī)、1500×2100單肘板顎式破碎機(jī)為例。圖19為MIVfD - 750型破碎機(jī)產(chǎn)品篩分曲線，圖20和圖21為典型的旋回破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)產(chǎn)品粒度篩分曲線。
當(dāng)處理能力為1000t/h時(shí)，旋回破碎機(jī)的當(dāng)量排料口為170mm，顎式破碎機(jī)當(dāng)量排料口為300mm。由曲線圈查得，旋回破碎機(jī)產(chǎn)品中+170mm粒度約占15%，最大產(chǎn)品粒度為265mm，一25mm粒度約占35%；顎式破碎機(jī)+170mm粒度約占30%，最大產(chǎn)品粒度為500mm，- 25mm粒度約占40%左右。MMD - 750型破碎機(jī)，+170mm粒級(jí)含量約占5%，最大產(chǎn)品粒度為180mm，- 25mm寬度為6.5m，高度為4.5m，裝機(jī)容量為2×373kW，機(jī)組重量為250t。
由此可見(jiàn)，輪齒式破碎機(jī)用于井下或組裝成移動(dòng)式破碎機(jī)組有者非常突出的特點(diǎn)，十分明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)式破碎機(jī)。粒級(jí)含量約占I8%。對(duì)比可見(jiàn)，MMD型破碎機(jī)過(guò)大顆粒比旋回破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)分別少IO%和25%，過(guò)細(xì)粉煤率分別少17%和22%。以- 5mm計(jì)算粉煤率則分別少7%和14%。
3.4.2單產(chǎn)能耗比較
經(jīng)計(jì)算，旋回破碎機(jī)單產(chǎn)能耗為0. 38kWh/t，顎式破碎機(jī)為0. 66kWh/t，而MMD - 750型破碎機(jī)為0. 225kWh/t。與之相比，輪齒式破碎機(jī)分別比它們節(jié)能 40%和65%。
3.4.3 易損件利用率比較
旋回破碎機(jī)的定錐襯板和動(dòng)錐襯板往往是在排料口處磨損劇烈而報(bào)廢，被磨部分的重要僅為總易損件重量的1%～5%，也就是利用率僅為1%～5%。顎式破碎機(jī)高度相對(duì)于旋回破碎機(jī)要低一些，故其易損件利用率高于旋回破碎機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)約為5%～10%。錘式破碎機(jī)的錘頭、對(duì)輥破碎機(jī)的輥套利用率也不會(huì)超過(guò)20%。輪齒式破碎機(jī)的齒牙套可更換，齒尖可更換，利用率可達(dá)50%以上。
4、輪齒式破碎機(jī)技術(shù)性能
MMD公司的輪齒式破碎機(jī)共有330、400、500、620、750、1000、1250 (1150mm和1300mm)和1500mm等8個(gè)系列。每個(gè)系列有短箱、標(biāo)準(zhǔn)箱和長(zhǎng)箱型3種不同工作長(zhǎng)度，“適應(yīng)不同生產(chǎn)能力的需要。每一規(guī)格破碎機(jī)又可選用不同類型輪齒，以適應(yīng)不同破碎產(chǎn)品粒度的要求。中心距在部分機(jī)型中又可以有較小范圍的變化，以適應(yīng)用戶的特殊需要。該公司還有單軸式輪齒式破碎篩分機(jī)供應(yīng)。
輪齒式破碎機(jī)具有以下突出特點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、高度突出�。�
(2)高的生產(chǎn)能力，最大可達(dá)1400t/h；
(3)干礦、濕礦、泥礦和粘礦都適用，不堵塞；
(4)過(guò)細(xì)與粉末形的產(chǎn)品少，更加適用于碎石行業(yè)：
(5)產(chǎn)品尺寸均整，沒(méi)有過(guò)大顆粒，粒度尺寸不過(guò)限；
(6)操作費(fèi)用低；
(7)易于維護(hù)，便于維修；
(8)破碎機(jī)具有雙重過(guò)載和過(guò)鐵保護(hù)。其一是在機(jī)器內(nèi)部裝設(shè)有低速過(guò)載信號(hào)發(fā)生器，它與電控系統(tǒng)耦聯(lián)。當(dāng)過(guò)鐵時(shí)，破碎機(jī)自動(dòng)停車，并可反向旋轉(zhuǎn)推出異物。
MMD公司的輪齒式破碎機(jī)的特性及尺寸列于表2。輪齒式破碎機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、液力偶合器、齒輪箱、轉(zhuǎn)輪軸、輪齒和箱體組成。有的機(jī)型在輪齒底部中心處裝設(shè)有破碎砧。
驅(qū)動(dòng)裝置有兩種方式：?jiǎn)屋嗇S驅(qū)動(dòng)和雙輪軸驅(qū)動(dòng)。原動(dòng)力可采用三相異步電機(jī)或液壓馬達(dá)。
液力偶合器可使傳動(dòng)乎穩(wěn)，井可以有過(guò)載保護(hù)作用。
齒輪箱的設(shè)計(jì)是非常重要的，既要求傳送大的動(dòng)力，又要有足夠長(zhǎng)的使用壽命。設(shè)計(jì)要求其使用壽命不低于20000h。
輪齒是輪齒式破碎機(jī)的關(guān)鍵工作部件，齒牙的形狀和數(shù)量對(duì)機(jī)器工藝參數(shù)有著重要影響。
粗碎用破碎機(jī)多采用3齒、4齒和6齒式結(jié)構(gòu)。輪環(huán)數(shù)的多少可根據(jù)用戶需要選定。齒牙可做成整體式和齒套式；齒套可分為標(biāo)準(zhǔn)型和重型兩種。
MMD公司為此研制了專用耐磨材料，有MK101，MK501，MK501硬齒面和MK505三種。各規(guī)格齒牙的結(jié)構(gòu)如圖22所示。
MMD公司第二段破碎機(jī)用齒牙，可采用弓形鑄造齒牙板，齒牙數(shù)有5齒、5/6齒、7齒、8/9齒、l 1齒、14齒和17齒等多種供選用。材質(zhì)有MKI01，MK501，MK50硬表面和MK590等4種。圖23為弓形齒牙板。
在箱體的側(cè)壁裝設(shè)有耐磨板和梳形板，梳形板的形狀與齒牙形狀相匹配。材質(zhì)與齒牙相同。
箱體可分為短箱、標(biāo)準(zhǔn)箱和長(zhǎng)箱3種。箱體的長(zhǎng)短直接影響破碎機(jī)的生產(chǎn)能力。破碎砧是為r嚴(yán)格控制產(chǎn)品粒度而裝設(shè)的，有MK101，MK501硬表面和MK505等3種材質(zhì)供選用。
為了實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，機(jī)器裝有的低速信號(hào)發(fā)生器與電氣連鎖。
破碎機(jī)工作時(shí)物料由機(jī)器進(jìn)入破碎腔（箱體）中，給料中含有合格粒級(jí)的產(chǎn)品迅速通過(guò)齒牙和間隙和梳形板間隙排出，大塊物料被旋轉(zhuǎn)的輪齒對(duì)夾住，受沖擊剪切和沖擊拉伸而破碎。破碎后臺(tái)格粒級(jí)產(chǎn)品快速排出，尚余有小部分不合格產(chǎn)品，在破碎砧板處最終得到破碎。
大齒牙式輪齒破碎機(jī)，兩根輪齒軸要相向旋轉(zhuǎn)。細(xì)齒牙方形齒牙板破碎機(jī)可根據(jù)用戶要求相向或相反運(yùn)動(dòng)。
單軸式輪齒破碎機(jī)可用于小規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)，它是靠輪齒與梳形板及側(cè)壁相互間夾鉗物料使之破碎。
輪齒式破碎機(jī)的齒牙也可以制成尖嘴鋤式，其鑿牙尖多采用硬質(zhì)臺(tái)金鑲嵌。
5、輪齒式破碎機(jī)在礦業(yè)中的應(yīng)用
自第一臺(tái)輪齒式破碎機(jī)問(wèn)世以來(lái)，至今已有800多臺(tái)大型破碎機(jī)在全世界60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的礦業(yè)生產(chǎn)使用。煤炭工業(yè)所占比例最大，約占50%；金屬礦山約占12%；石灰石礦約占14%；非金屬礦約占9%；石料工業(yè)約占6%；化工原料約占4%。5P1在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用
煤炭工業(yè)原煤的破碎要求與金屬礦山不同，原煤開(kāi)采后（特別是大型露天礦）粒度很大，生產(chǎn)量大，破碎的目的主要是為了裴運(yùn)方便，促使運(yùn)輸效率提高，降低運(yùn)輸費(fèi)用。輪齒式破碎機(jī)恰好具有高處理能力、大的給料口和不過(guò)度破碎、產(chǎn)品粒度均整、產(chǎn)品中塊狀率比傳統(tǒng)破碎機(jī)高5%～7%的特點(diǎn)。正是因?yàn)槿绱�，在全世界煤炭工業(yè)引起了高度注視。中國(guó)自1991年至1993年安裝了輪齒式破碎機(jī)MMD- 500、707型和1250型共16臺(tái)分別用于安太堡煤礦、大同煤礦和準(zhǔn)格爾煤礦。1998～2000年安家?guī)X、大柳塔、盤江洗煤廠又有10多臺(tái)破碎機(jī)在投入使用。
安太堡煤礦第一攻破碎原采用美國(guó)Stamler給料破碎機(jī)，這種機(jī)型集給料和物料破碎為一體。具有占地面積少的優(yōu)點(diǎn)。但在運(yùn)行中具有如下致命弱點(diǎn)：
(1)遇堅(jiān)硬物料如巖石或鐵器時(shí)，極易卡死破碎頭。在此情況下唯一的辦法就是人工清理破碎頭周圍的物料，然后倒車將其退出。一般情況下約需6～8h才能將其處理完畢。若在此同時(shí)刮板被拉斷，則處理時(shí)間更長(zhǎng)。
(2)個(gè)別堅(jiān)硬物料，最主要的是鐵器，若通過(guò)破碎機(jī)后經(jīng)常在皮帶機(jī)尾的溜槽內(nèi)被卡住，導(dǎo)致皮帶劃破，有時(shí)甚至整條皮帶被撕裂報(bào)廢。安太堡選煤廠自投產(chǎn)“來(lái)因此而撕裂的皮帶已達(dá)10條之多，損失極為嚴(yán)重。
(3)破碎頭旋轉(zhuǎn)速度較快，極易磨損，正常情況破碎頭的壽命為6～8個(gè)月。若遇白砂巖，由于其性硬不易裂碎，可在極短時(shí)間內(nèi)將破碎齒頭磨禿。
(4)破碎輥的兩端軸承密封不好，通常使用壽命僅為1年。
1992年安太堡煤礦用MMD1150型4齒6環(huán)單驅(qū)式輪齒破碎機(jī)替代丁Stamler給料破碎機(jī)后，解決了上述問(wèn)題。使用1VMDIJ 50型破碎機(jī)后，從未撕裂過(guò)皮帶。因齒輥旋轉(zhuǎn)速度低，齒套使用壽命長(zhǎng)，除因螺栓松導(dǎo)致齒套脫落外，現(xiàn)極少更換齒套，齒輥軸承現(xiàn)在運(yùn)行良好。MMD1150型破碎機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為224kW，設(shè)計(jì)給料原煤粒度lOOOmm，產(chǎn)品粒度250mm，生產(chǎn)能力4000t/h。
安太堡煤礦用于二次破碎，傳統(tǒng)的破碎流程如圖24所示，改造后流程如圖25所示。
物料經(jīng)一次破碎后送入緩沖倉(cāng)。給料機(jī)將物料給人分級(jí)篩，大于分級(jí)粒度的物料人破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎，然后經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶進(jìn)入原煤堆。上述流程所用設(shè)備較多，而且廠房要求空間大。正常情況下廠房高度（二次破碎樓）大于25m，對(duì)廠房基礎(chǔ)的要求也不一樣。
而采用MMD破碎機(jī)（圖25）可替代緩沖倉(cāng)、給料機(jī)、分級(jí)篩和破碎機(jī)。這樣流程得到簡(jiǎn)化，環(huán)節(jié)極少。其優(yōu)點(diǎn)是：
(1)省去多臺(tái)設(shè)備，以及與此相關(guān)的維修費(fèi)用；
(2)電耗明顯降低；
準(zhǔn)格爾洗煤廠第二段破碎采用4臺(tái)MMD -707型7齒弓形齒板式雙驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)箱破碎機(jī)，1992年投產(chǎn)。給八煤炭粒度為- 300mm（MMD1250型破碎機(jī)產(chǎn)品），產(chǎn)品粒度為- 80mm，生產(chǎn)能力400t/h。長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)表明使用效果良好。
大同煤礦于1991年安裝了4臺(tái)MMD - 500型6齒11環(huán)長(zhǎng)箱式輪齒式破碎機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為110kW，給煤粒度為- 250mm，產(chǎn)品粒度為一1OOmm，生產(chǎn)能力為400t/m。運(yùn)轉(zhuǎn)至今，尚未發(fā)生任何問(wèn)題。
煤炭用MMD型輪齒式破碎機(jī)，南非和澳大利亞用戶最多。
澳大利亞煤礦采用了77臺(tái)500型輪齒式破碎
(3)廠房高度極低，只需不足10m，初期投資減少：
(4)系統(tǒng)簡(jiǎn)化后，運(yùn)行可靠性增強(qiáng)。
因此，工程改造中采用4臺(tái)MMD500型4齒9環(huán)長(zhǎng)箱低側(cè)面式單驅(qū)破碎機(jī)，驅(qū)動(dòng)功率110kW。
安太堡選煤廠在1992年進(jìn)行上述改造，確實(shí)在生產(chǎn)中體現(xiàn)了上述優(yōu)點(diǎn)，至今運(yùn)行良好。
MMD500破碎機(jī)給料粒度為300mm，產(chǎn)品粒度為100mm，生產(chǎn)能力可達(dá)lOOOt/h。
準(zhǔn)格爾煤礦于1993年引進(jìn)了2臺(tái)MMD1250型4齒6環(huán)雙驅(qū)動(dòng)MMD型破碎機(jī)破碎原煤。其中一臺(tái)用于破碎優(yōu)質(zhì)煤，另一臺(tái)用于破碎劣質(zhì)煤，分別為獨(dú)立生產(chǎn)線。原煤翻斗卡車由露天采礦場(chǎng)運(yùn)至粗破碎站，每個(gè)碎煤系統(tǒng)有兩個(gè)卸車位，原煤卸至D7型MMD重型液壓驅(qū)動(dòng)鐵板式喂料機(jī)后，均勻地給入MMD1250型破碎機(jī)（圖26）。原煤最大粒度為1800mm，產(chǎn)品粒度為300mm，生產(chǎn)能力2500t/h。機(jī)、1000型以上大型輪齒式破碎機(jī)7臺(tái)，另外還有中小型機(jī)11臺(tái)，總計(jì)95臺(tái)。
南非煤礦采用了輪齒式破碎機(jī)500型機(jī)47臺(tái)，大型機(jī)13臺(tái)，總計(jì)60臺(tái)。
美國(guó)煤礦采用了各種類型輪齒式破碎機(jī)44臺(tái)。
英國(guó)煤礦采用了各種類型輪齒式破碎機(jī)28臺(tái)。
西班牙煤礦采用了17臺(tái)各種規(guī)格輪齒式破碎機(jī)。
其它國(guó)家如捷克、德國(guó)、印度、印尼、新西蘭、贊比亞、委內(nèi)瑞拉和越南等國(guó)煤炭功業(yè)有30多臺(tái)輪齒式破碎機(jī)在運(yùn)行。
5P2在金屬礦山中的應(yīng)用
澳大利亞Robe River Associate鐵礦于1995年安裝了一臺(tái)1500型大型破碎機(jī)破碎鐵礦石，破碎機(jī)裝有4齒重型齒套式齒牙，每釉裝有12輪環(huán)齒，并裝有破碎砧板。裝機(jī)功率為400kW，給料最大粒度1500mm，產(chǎn)品粒度- 250mm，開(kāi)路破碎，處理能為5500t/h。對(duì)機(jī)器性能和售后技術(shù)服務(wù)用戶十分滿意。
金礦和含金礬土礦約有20多臺(tái)500型和1500型輪齒式破碎機(jī)在生產(chǎn)中得到使用，500型機(jī)給料粒度為100mm，產(chǎn)品粒度為- 25mm，處理能為150t/ho加納Cldf Rer-ources金礦500型輪齒式破碎機(jī)，給料粒度為200mm，產(chǎn)品粒度為75mm，處理能高達(dá)550t/h。115D型機(jī)用于澳大利亞WorlseyAlumena礦，給料粒度達(dá)1500mm，產(chǎn)品粒度為一300mm，開(kāi)路破碎時(shí)生產(chǎn)能力達(dá)1800t/h。
該機(jī)在澳大利亞鉛鋅礦得到良好運(yùn)用，1987年裝設(shè)了MMD - 500型，MMD - 750型，MMD -1150型各一臺(tái)。
MMD - 500型機(jī)是6齒牙8環(huán)式雙驅(qū)動(dòng)型，生產(chǎn)能力達(dá)到300t/h，給料粒度為200mm，產(chǎn)品粒建為-lOOmm，裝機(jī)容量為10kW。
MMD - 750型機(jī)是4齒牙5環(huán)式雙驅(qū)動(dòng)型，生產(chǎn)能力為300t/h，給料粒度為- 600mm，產(chǎn)品粒度為- 200mm，裝機(jī)容量為225kW。
MMD - 1150型機(jī)是4齒牙6環(huán)式，裝機(jī)容易為2×225kW，生產(chǎn)能力為600t/h，礦石原礦（一1200mm左右），產(chǎn)品粒度為- 300mm。
在澳大利亞的鎳礦，約有10臺(tái)500型破碎機(jī)在使用。
自1982年安裝了MMD - 500型破碎機(jī)后，至1996年已有10多臺(tái)MIVID - 500型機(jī)在尼日爾和尼日利亞鈾礦投入運(yùn)行，給料粒度為400～600mm，產(chǎn)品粒度250 - 40mm，生產(chǎn)能力160～300t/h。1996年德國(guó)高賀鎳礦也安裝了一臺(tái)500型長(zhǎng)箱破碎機(jī)，生產(chǎn)能力達(dá)到40t/h。
金剛石礦大約有8臺(tái)500型和1150型破碎機(jī)在用來(lái)破碎角礫巖已獲得金剛石。
此外，金屬礦山采用輪齒式破碎機(jī)破碎露天礦表土，也取得了良好的效果。
5.4在水泥礦石的應(yīng)用
水泥廠采用輪齒式破碎機(jī)破碎石灰石也是很普遍的。巾型水泥廠多采用500型機(jī)，通常第一段破碎時(shí)給科尺寸為500mm，產(chǎn)品粒度為- 75mm，處理能力可達(dá)250～450t/h。第二段破碎時(shí)，給料粒度為100mm，產(chǎn)品粒度為- 25mm，處理能力可達(dá)100—150t/h。大型水泥廠多采用750型和1000型破碎機(jī)，其處理可達(dá)600～1500t／h。
自1989年至L996年在英國(guó)、坦桑尼亞、尼日利亞、丹麥、意大利、法國(guó)、印度和南非總共安裝廠5l臺(tái)500、1250型輪齒式破碎機(jī)，用于石灰石、粘土和水泥熟料的破碎。
輪齒式破碎機(jī)對(duì)牯土礦、石膏礦等的破碎更加適應(yīng)，不存在堵塞紿料口的問(wèn)題。因?yàn)槠扑闄C(jī)工作時(shí)是強(qiáng)制咬進(jìn)和排出物料。
5.6在其它領(lǐng)域的應(yīng)用
輪齒式破碎機(jī)除大量應(yīng)用于礦物原料的破碎加工，遷可用來(lái)加工城市廢料、垃圾、廢舊玻璃、輪胎等難碎物料。
隨著人類生產(chǎn)和生活的發(fā)展，需要破碎加工的物料種類越來(lái)越繁雜，量越來(lái)越大，輪齒式高效破碎機(jī)必然會(huì)在新的破碎領(lǐng)域中做出新的發(fā)展。
6、經(jīng)濟(jì)效益淺析及應(yīng)用前景
上述輪齒式破碎機(jī)的突出優(yōu)越性，必然會(huì)給破碎工廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和維護(hù)帶來(lái)積極的有利影響。簡(jiǎn)單地說(shuō)，采用輪齒式破碎機(jī)與傳統(tǒng)破碎機(jī)比較，廠房高度小、廠房面積小、輔助設(shè)施（如起重機(jī)裝載機(jī)等）得到簡(jiǎn)化，必然會(huì)大幅度降低基建投資、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用、人工費(fèi)用、易損件消耗和動(dòng)力消耗費(fèi)用，給用戶帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。
輪齒式破碎機(jī)是一種新型高效破碎機(jī)，伴隨其生產(chǎn)使用效果被人們認(rèn)識(shí)的程度，其在煤炭、水泥、建筑碎石業(yè)，以及金屬礦山、非金屬礦山的應(yīng)用將日益擴(kuò)大。而隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，輪齒式破碎機(jī)必然會(huì)在新的破碎領(lǐng)域中有新的突破，特別是對(duì)硬質(zhì)物料的破碎，會(huì)使應(yīng)用前景更加開(kāi)闊。在人類生產(chǎn)和生活中，全世界每年約有近千億噸物料需破碎加工，輪齒式高效破碎機(jī)將對(duì)人類生產(chǎn)和生活做出更大的貢獻(xiàn)。
