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  4.2 解决能力的确定 因分级破碎机具有强制咬入和强制排出特性， 所以解决能力近似等于其通过能力，即单位时间内 通过的物料的总体积与其松散密度的乘积。分级破 碎机解决能力同破碎辊转速、入料粒度组成、物料 破碎特性、破碎比、破碎齿型等很多因素相关。具 体方面： （1 ）当破碎辊转速一定时分级破碎机的处理 能力决定于破碎辊在运动中咬入物料的能力。这一 能力决定于破碎齿的几何形状和相邻的前后两个齿 以及另一辊面三者之间形成的封闭多边形的面 积。 （2 ）入料粒度组成也直接影响处理能 力。当入料为 0 ～ 300mm ，如果其中细粒含量较 多，则提高了物料的填充系数，使解决能力得到提 高，相反，如果入料中大粒度物料含量比较多则会 降低填充系数，从而降低破碎机的解决能力。 （ 3 ）破碎比直接影响解决能力。破碎比大 时，物料与破碎辊之间的啮角大，使得破碎齿啮入 物料的效率降低，降低了解决能力；相反破碎比 小，物料与破碎辊之间的啮角小，使破碎齿啮入物 料的效率提高，同时物料的散比重增加，提高了处 理能力。破碎齿的齿前空间截面图见图1 。每排破 碎齿旋转一周所形成的破碎空间（图2 ），减去破 碎齿所占空间（图3）即为其通过空间。由此 得 出

  潘永泰（天地科技股份有限公司唐山分公司 河北省唐山市 063012） 王兆申（煤炭科学研究总院唐山分院 河北省唐山市 063012 ） 王务平（马头选煤厂 河北省邯郸市 056045 ） 田军章（神火煤电股份有限公司选煤厂 河南省永城市 476600 ） 摘要 介绍了分级破碎机国内外发展现状、趋势及市场需求分析，超大解决能力分级破碎设备研 究 的目的和意义，着重阐述了该类设备的结构设计及主要参数的确定。 关键词 分级破碎 细粒增量 解决能力 转向 中图分类号：TD941＋.2 1 研究的目的、意义 随着选煤技术的不断进步，选煤厂日趋大型 化，模块化选煤厂日益普及，工艺系统趋向简单 化，这些都需要大处理量、高可靠性且能严格保证 粒度的破碎设备与其相匹配。 另外，具有分选效率高、解决能力大，适合于 处理难选煤的重介选，由于非常适合我国高硫、难 选煤多的国情，已成为国内主要的选煤方法。作为 重介选的主要设备重介旋流器对洗选粒度有严格要 求，一旦超粒极易形成堵塞，影响使用效果。与其 配套使用的老式破碎设备有2 个明显的缺点：①处 理能力达不到要求；②不能保证粒度，必须通过破 碎筛分闭路系统加以保证。使用分级破碎设备后则 可直接保证粒度，原煤经分级破碎设备处理后直接 进入旋流器进行洗选加工，简化了工艺，节省了大 量的设备及基建投资。同时，分级破碎机还具有极 低的过粉碎，既可有效利用资源，还节省粉煤处理 费用，间接地起到环境保护的作用。 SSC大型分级破碎机，正是为了适应这种日益 增长的技术和市场需求而研究的。近年来，新齿型 分级破碎机被广泛使用并取得了很好的使用效果， 获得了巨大的经济和社会效益，在此实践基础上， 并有基金课题和部级课题对新齿型分级破碎机进行 的深入研究及实践总结做先导，同时借鉴国外的先 进经验，天地科技股份有限公司唐山分公司独立开 发了具有高解决能力、高可靠性、极低过粉碎的大 型破碎设备。它可以结束目前我国选煤厂大型分级

  机，从破碎机理、破碎齿型的设计、破碎齿的布置 安装到破碎齿材质的选择、整机的结构形式、功率 确定等多方面都是全新的设计，其共同特点是严格 保证产品粒度、具有破碎分级双重功能、解决能力 大、粉煤量小、整机可靠性高、结构简单、高度低 等，所有这些都已成为一种国际潮流。该种类型的 破碎机是煤炭系统最为理想的破碎分级设备，并可 辐射到化工、冶金、建材等相关领域，具有广阔的 市场。 现在我国设计的大型、超大型选煤厂所用大型 破碎设备均依赖进口。80年代至今，我国已投入了 大量的外汇用于购买以MMD 为代表的国外各公司 的大型破碎设备及其配件。仅1991～1993年，我国 安太堡、大同、准格尔等煤矿就先后安装了 16 台 MMD 各型破碎机。但该种破碎机的价格对于中国 企业的承受力来说也是非常高的。 1998年，盘江矿 务局进口的MMD -500 型破碎机价格是200多万元人 民币。 2000年，晋城矿务局进口的 3台 MMD-625型 破碎机总价为1200万元，还不包括后续的配件费。 而如果国产同类设备只需其1/5～1/10。国内企业投 入如此巨大的财力去购买国外设备，既说明了国内 技术的相对落后，也说明了国内对此类产品的需求 量之大。当前，国家对煤炭行业实施了关停并转政 策，对环境保护日益重视，使煤炭用户对煤质的要 求日益严格，而作为选煤工艺必要环节的破碎设 备，其市场前景会愈加广阔。 3 整机结构的设计 破碎机的工作环境恶劣、工作状况不稳定、不 便维修，所以在设计过程中应使整机在保证工艺性 能指标的前提下尽量提高使用寿命、简化结构、减 少故障点，最大限度地降低维修量。超大解决能力 分级破碎机结构大致分为：电动机、减速器、破碎 辊、联轴器、安全保护系统、机体等。 3.1 传动系统的设计 整机由2 套对称布置的传动系统组成。电动机 通过限矩型液力偶合器与减速器连接，采用液力偶 合器的优点主要是：①隔离扭振；②空载起动，离 合方便；③过载保护功能；④节能降噪；⑤使用寿 命长。硬齿面圆柱齿轮减速器再通过柱销联轴器与 齿辊轴连接，采用柱销联轴器主要考虑其结构简 单，加工容易，通过柱销还可起到一级过载保护功 16

  式中：k为机器系数或不同破碎阶段系数，中碎时 k ＝1。 分级破碎机对物料的破碎方法主要是剪切，并 伴有一定的挤压作用，适合于邦德冲击功指数法。 分级破碎机在实际工作过程中，因有相当一部 分符合粒度要求的物料无需破碎而直接通过，所以 实际消耗功率与计算数值还要有一定出入，可根据 实际情况和经验做适当调整。 5 结 语

  式中：V1为两破碎辊转动一周所形成的通过空间， m ；；n为破碎辊转速，r/min；ρ为物料的密度， kg/m ；ψ 为物料松散系数，一般取0.25 ～4；η为 给料不均匀系数，由给料的均匀性、物料矿岩特 性、给料粒度组成、破碎比等决定，对于煤一般取 0.4～0.8。

  （a）破碎齿的径向布置（b）破碎齿的轴向布置 图1 破碎机啮入空间示意图

  式中： W为 破碎每吨矿石的输入功， kW・ h ；d 为 产品80%重量通过的粒度，μm ；D 为 给料 80% 重量通过的粒度，μm ；Wi为功指数，Wi可 以 通 过 试验测得，也可以从生产实际数据中计算，前者称 为实际功指数，后者称为操作功指数。不同的功指 数用于不同设备的计算，我们结合试验和生产实测 数据计算得到该煤功指数。 计算破碎机安装功率P：

  4.3 破碎辊转向的确定 破碎辊转向根据以下标准确定：以分级为主时 两齿辊向外侧反向旋转，大块物料的破碎作用集中 于齿辊与侧板间进行，分级作业主要在两辊间进 行；以破碎为主时两破碎辊向内侧相向转动，对大 块物料的破碎作业集中于两破碎辊间，分级作业主 要由两齿辊与侧板间隙完成。区分分级与破碎的标 准主要考虑以下几个方面：入料粒度组成；破碎 比；过粉碎率要求；物料的破碎特性等。 4.4 功率的确定 实践证明，裂缝说所确定的功指数计算法是指 导设计最为行之有效的破碎理论。邦德理论的基本 公式为：

  能。 3.2 安全结构设计 整机除配有电流过载保护系统和限矩型液力偶 合器保护外，还在破碎辊轴头装有螺旋探测装置， 监测破碎机转速，破碎机一旦堵转，首先是探测装 置反馈给计数器及控制系统，自动停机并发出警 报，同时关闭上层给料系统，保护机器及整个系 统，使系统运行安全可靠。 4 主要参数的确定 4.1 主要技术参数的确定

  V1由下式求出： V1 ＝p(Vh－mVc) …（2 ） 式中： p为两破碎辊共含破碎齿的排数；Vh 为每排 破碎齿旋转一周形成的破碎空间体积，m3；m为 每 排破碎齿的破碎齿数；Vc 为每个破碎齿在破碎空间 内所占体积，m3。

  1200t/h超大解决能力的分级破碎设备的研制成 功将填补我国在煤炭分级破碎设备方面的一项空 白，达到国内领先水平，可完全取代进口，创造可 观的经济及社会效益。

  收稿日期：2001-03-30 作者简介： 潘永泰 男， 1972年生， 1995年毕业于中国矿业大 学机械设计及制造专业，从事煤炭破碎设备的研制开发，负责 部级课题 1项，主参部级课题 1项，主持了几十台分级破碎机的 设计研究工作。发表论文7篇。联系电线

  文献标识码：A 破碎设备完全依赖进口的状态，使我国的破碎技术 达到一个新水平，填补我国该项技术、产品领域空 白。我国已加入 WTO ，国际竞争将日益激烈，我 们必须开发具有独立知识产权的新型破碎设备，这 样才能在将来的竞争中立于不败之地。 2 国内外发展现状、趋势及市场需求分析 现阶段我国使用的破碎机大部分是50 ～60 年代 的老式破碎设备，如颚式破碎机、反击式破碎机、 环锤式破碎机、选择性破碎机、老式齿辊破碎机 等，这些设备普遍存在着处理能力低、设备老化、 功率消耗大、破碎效率低、不能严格保证产品粒 度、破碎后粉煤量大、噪声大等问题。洛阳矿山机 械厂、中国矿业大学、选煤设计研究院等单位，近 年来在解决这些问题方面都作了一定的工作，但普 遍存在着处理能力小（＜ 300t/h ），可靠性低，过 粉碎高，不能满足市场，特别是高端市场需求的问 题。 近年来，国际上破碎机新产品可谓层出不穷， 英国矿山机械发展集团公司（MMD ）的破碎筛分 机，巴马克的“石打石”冲击式破碎机， JCI的新 型圆锥破碎机，还有如德国的 KRUPP 公司，美国 MCLANAHAN 公司的各式破碎机等，都从破碎机 理和结构及形式上有了较大的发展。其中，对于煤炭 行业，尤以 MMD的破碎筛分机最为突出，该种破 碎机从整机的结构形式、破碎机理、破碎齿型的设 计、齿的布置方式、安装形式到破碎齿材质的选择 等多方面都已走在世界的前列，与其类似的还有澳 大利亚爱邦机械工程公司的齿辊型碎煤机、美国 MCLANAHAN的DDC-Sizer型破碎机等。这些类型 的齿辊破碎机完全不同于传统的老式双齿辊破碎 15