长期以来人们破碎物料采用挤压方法，即通过对物料施加压力使物料产生变形。当这一变形所吸收的能量足以克服物料原子间的结合力时便产生原子间的位移，从而达到破碎物料的目的。在此基础上人们开发出颚式破碎机、旋回式破碎机、反击式破碎机和锤式破碎机等破碎设备。这些传统的破碎设备均采用挤压作用实现物料破碎，机器笨重、效率较低、能耗较高，这些缺点限制了破碎机破碎能力的提高。随着对材料性能研究的不断深入以及测试手段的不断完善，人们对材料性质和性能的认识更加深入。通过利用现代测试技术对矿料进行力学分析，发现矿料承受压力破坏的能力远远大于其承受剪切破坏的能力，试验表明大部分岩矿物料的抗压强度与抗张、抗剪强度之比大致为10:1。在此理论基础上，国内外研制了利用剪切原理破碎物料的齿辊式破碎机，例如英国的MMD公司和国内的郑州长城冶金设备有限公司的产品等，破碎能力大幅度提高，但产品在实际应用过程中存在如下不足：
(1)国内外同类产品利用啮合的轮齿实现矿料破碎，待破碎的矿料全部进入破碎腔，符合粒度要求的矿料也要通过啮合轮齿强制排出，没有达到真正意义的分级破碎。
(2)根据现场调查，由于没有有效的分级机构，在大块原煤夹杂小块原煤连续流量大的情况下，会产生“拥堵”现象。当煤的湿度比较大的时候，大量湿煤粘贴在啮合的轮齿之间，也会产生“拥堵”现象。
(3)国外产品利用提升功率以及传动部件强度的方法实现破碎能力的提高，功率消耗大，成本高。
(4)国内同类产品的破碎结构和国外相似，存在同样的问题，又由于传动部件强度不足以及对关键部件结构、设计参数不够优化，破碎能力较低。目前，国内还没有适合于煤矿井下、破碎能力超过2500 t/h的破碎机。
基于以上原因，本文研制了一种新型高效齿辊式破碎机，该破碎机采用先进的“剪切原理”以及分级方法破碎物料，弥补了目前国内外同类产品的不足。
1、新型高效齿辊式破碎机的工作原理及结构
新型高效齿辊式破碎机由机架、螺旋推进机构驱动装置、螺旋推进装置、机箱、衬板、破碎齿棍、颚板、破碎驱动装置、电机软启动装置等几部分组成。当矿料进入破碎机时，首先由螺旋推进装置对矿料进行筛分，符合要求的矿料直接由推进机构的间隙漏下，实现“一级”筛分；大块的矿料由螺旋推进装置推入破碎腔，过大的矿料被颚板以及衬板挤压，实现预破碎，满足粒度要求的矿料由两齿辊之间的间隙漏下，实现“二级”筛分，较大的矿料受到大小齿辊剪切和拉伸作用而破碎，并被强制排出。
(1)机架焊接结构件，为螺旋推进机构、破碎机构、驱动装置等部分的装配平台。
(2)螺旋推进机构驱动装置实现蜗杆的运动，并且两相邻蜗杆相向转动。
(3)螺旋推进装置 由电机、减速器驱动若干蜗杆旋转运动，当矿料进入该部分时，满足粒度要求的矿料首先由蜗杆间的空隙漏下，不符合粒度要求的大块矿料将由蜗杆快速推动进入破碎腔。该部分结构具有“一级”筛分和推进矿料快速进入破碎腔的作用。
(4)机箱 焊接结构件，内部装配破碎机构，为螺旋推进机构和破碎机构提供支撑。
(5)衬板装配于机箱前壁，与颚板一起实现大块矿料的预破碎。
(6)小齿辊 与大齿辊轴相向、不等速运动，实现矿料的剪切和拉伸破碎。
(7)大齿辊轴 由颚板预破碎后的矿料进入两破碎齿辊区域，满足粒度要求的矿料由两破碎辊轮齿之间的间隙漏下，实现“二级”筛分，大块矿料在两齿辊轮齿间被夹住受到剪切和拉伸作用被进一步破碎，并被强排漏下。
(8)齿环装配于两齿辊轴上，每个齿环上包含若干破碎齿，齿套和齿牙可以更换。
(9)颚板该结构由四连杆机构组成，连接于大齿辊轴和机架上。大块矿料进入破碎腔后，首先受到颚板和衬板之间的挤压作用，实现预破碎。
(10)破碎齿辊轴驱动装置该部分结构实现破碎齿辊轴的相向运动，提供破碎动力。
(11)退让机构通过该部分机构调节，可以实现颚板和衬板之间间隙调节。
(12)电机软启动装置实现电机软启动，减少振动和冲击，防止电机过载，延长设备寿命，减少闷车现象。
2、新型高效齿辊式破碎机的技术特点
新型高效齿辊式破碎机与已有国内外同类产品的不同点，主要表现在以下几个方面：
(1)利用螺旋推进结构，实现矿料的“一级”筛分和快速推进，大部分符合要求的矿料直接漏下，减少“堵塞”现象发生，提高破碎能力。
(2)利用颚板实现大块矿料的预破碎，减少轮齿工作量，提高破碎效率。
(3)配备退让机构，根据破碎要求，颚板和箱体衬板之间的距离可以调整。
(4)两齿辊轴之间具有一定间隙，满足要求的物料由间隙漏下，实现矿料的“二级”筛分，进一步提高破碎能力。
(5)两齿辊轴差动运转，具有更好的剪切和拉伸破碎效果。
(6)新型高效齿辊式破碎机具有2级筛分的能力，仅对不满足粒度要求的矿料进行破碎，效率高，能耗低。
(7)整个机器的机构和运动特性，使其适合各种湿、干、粘、软、硬矿料和岩石的破碎且不堵料，破碎能力可以达到5000t/h以上。
3、结语
本文研制的新型高效齿辊式破碎机利用剪切原理以及分级方法对矿料进行破碎，和国内外同类产品比较，能耗低、效率高，满足高产高效矿井生产的需要，并已经在煤矿井下得到实际应用，取得良好的效果。由于该破碎机特有的工作机理和机构，使得该破碎机可以高效地破碎各种湿、干、粘、软、硬矿石和岩石且不堵料，生产能力可以达到5000t/h以上，特别适合于煤矿高产、高效工作面的高效破碎。新型高效齿辊式破碎机具有高处理能力、能耗低、产品粒度均整、不过度破碎、设备体积小、重量轻、可靠性高等优点，是一种高效节能的破碎设备。
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