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新型
筒辊磨机
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毕业设计任务及要求 设计题目： 新型筒辊磨机设计 专题题目： 新型筒辊磨机设计 主机设计 主要技术参数： 主要参数： 1、生产率： 6070T/h 2、入磨物料粒度： 30、物料自然料块单向抗压强度： 36、行星架转速： 300400、磨圈内径： 9001110、磨圈高度： 8001000、主轴行星架电机功率： 150200、传动方式： 电机 皮带传动 课题内容机工及工作量 1、 了解筒辊磨 的结构和功能； 2、 掌握筒辊磨的工作原理； 3、 确定筒辊磨的主要参数； 4、 主要零件的设计计算； 5、 了解和掌握 图基本技术。 1、进行多方案分析比较，寻求最佳方案； 2、 结构合理，设计内容完整，图纸表达符合国标； 3、 完成筒辊磨总装图设计； 4、 完成筒辊磨的主要零部件设计； 5、 设计图纸 以上，说明数 2 万字以上； 6、 相关外文翻译 5000 字以上。 主要参考资料 机械设计手册 机械工业出版社第 1， 2， 3， 4， 5 册。 粉碎筛分原理与设备 冶金工业出 版社 水 泥生产机械设备 中国建筑工业出版社 粉碎粉磨机械 机械工业出版社 刘树英 粉碎粉末机械设计 李凤生 超细粉 体技术 国防工业出版社 2000 唐敬麟粉碎与筛分机械设计选用手册 化学工业出版社 传动方案的拟定 如图所示，根据已给定参数作出了四辊卧式行星磨机传动装置简图，此方案有两个回转运动，即磨圈转动和行星架转动 磨圈转动：电机 减速器 V 带传动 磨圈转动 行星架转动：电机 V 带传动 行星架转动 此方案具有如下特点：减速器的尺寸小， V 带的传动也比较紧凑，由于此磨机振动较大，带传动的平稳性好，且能缓冲吸振，加上选用的减速器， V 带都是标准件，降低了成本，。所以选用此方案是合适的。 设计内容 ： 查阅 有关资料 15 篇，翻译一篇外文资料。 较为全面地介绍 了磨机在铁矿粉磨中 的运用情况，并且叙述了其结构选择与设计计算。 前 言 此次设计主题是一种新型行星式磨机。它是一种独特的高速行星式辊磨机。该机由固定的立式磨桶 (称定子 )和 与其配套的转子两大部分组成。转子是由分别安装在主轴上的多组螺旋辊构成，转子既可由磨机的上部驱动，也可由下部驱动。螺旋辊可绕其中心轴自由转动，在磨矿过程中，转子部分的螺旋辊能始终和磨机的桶壁接触，以达到粉碎的目的。马达带动主轴按逆时针方向转动时，螺旋辊也将随转子作逆时针方向的圆周运动。同时，由于螺旋辊紧贴磨桶内壁，在桶体内壁和待磨物料的摩擦力作用下，螺旋辊将绕自身的固定轴作顺时针的自转。这样，每个螺旋辊不仅绕主轴作公转，还要绕自身的轴作自转，因此螺旋辊工作面的运动轨迹是一种行星式的运动曲线，所以这种磨机是一种 行星磨。当物料从磨机顶部给人后，被高速旋转的转子甩向磨机桶壁的四周。在重力作用下，物料将从上向下运动，当物料进人粉碎腔后，高速旋转的螺旋辊轮对物料产生挤压、剪切和研磨作用，从而将物料磨细。磨机的辊轮上刻有“螺纹”。这种设计，一方面使磨物料在受到挤压的同时，还能受到辊螺纹以及速度梯度造成的剪切作用 ;另一方面，由于螺旋辊的自转和“螺纹”的导向作用，能及时把磨好的细物料及时排出，防止物料的过磨，同时提高磨机的处理能力。 译文 使优良脆性材料高压破碎的错置活塞式压碎机 摘要 错置活塞式压碎机有四个液压油缸。这四个液压缸采用十字交叉的安装方式。每个液压缸都分别作用在机器中间的工作块的活塞上。两个相对的活塞同时工作，成对的活塞则交替工作 。通过这种方式，工作块的工作腔里的被压材料就会受到多方向的交叉应力。这种错置活塞式压碎机可以将优良材料压碎成优质粉末。对石墨和花岗岩等进行固定周期的实验，实验结果表明，产品的精确度可以达到 3 4 m 。压缩 1 吨的石墨须要 60 度电，石英是 300 度 电，花岗岩则须要 80度电，这比用搅拌机进行研磨所需的能量小的多。从使用能量的角度考虑，一个工业车间可以每小时压碎 4000石墨，或是 1500石英，或是 400花岗岩。已设计了一台压碎干质材料的样机，但经过一些改进后用于对如高密度泥浆等的湿质材料的压碎也是有可能的。这种错置式活塞破碎机也可用在机械化中。 1 引言 压碎脆性材料的方法之一是冲压颗粒床，就 象在辊台和高压辊式磨机上的动作。有两个条件需要考虑：（ 1）物料进入料沟必须保证颗粒床随之形成。（ 2）作用在其上的力必须有足够的强度以压碎颗粒。如果进料中小于 100 m 的颗粒所占的比例太高时，颗粒床的建立就不容易了。颗粒尺寸的变小意味着颗粒强度的上升，因此需要几百万帕甚至 数十亿帕的压力作用在完整的颗粒上。由于以上所述的两个原因研磨机不能轻易的生产优质微状粉末。事实上有一个更为严重的问题，颗粒床上的颗粒并不是各个都被压碎了。因此这种压碎方法仅仅在压碎过程是闭式循 环的情况下使用。 破碎的量取决于耗散在颗粒床上的能量的多少。石英，花岗岩等硬性材料的实验结果表明，减少尺寸可以从两个方面着手， 一是采用一个高作用力，二是采用多个中等大小的作用力。条件是使用掉的能量始终相等。当然，多作用力要求受压颗粒床在重新被施加力之前是完好的。应力方面改变一次，这种情况就会发生一次。交叉能力的反复作用有望将完好的脆性材料压成微状的粉末。在轴式压碎机中 4 个活塞及块上石此方法四个基本方面调查研究后，制成了一台可以连续工作的装置。 2 样机 从图一中可见，样机的最基本的部分是：一个硬架，十字交叉的安 装在架上的 4个液压缸，中间的立方体式的工作块。这个工作块的中心有一个立方体式的工作腔（工作腔边长为 20在工作腔内，物料被四个边长为 20方型活塞挤压，这四个活塞由液压缸驱动，入图 2 所示，相对的活塞同时向前或向后运动。在两个挤压动作之间消失的多重应力通过下面的方法得到，即各对活塞交替工作 。一个应力循环中挤压动作的数目是预先设定的。 循环之后， 3 号活塞继续向后运动以打开卸料口，而 1 号活塞继续向前运动将物 料推到卸料口以排出物料。进行的时候 1 号活塞向后运动到垂直进料口的后面，物料从进料口垂直滑落 ， 随着1 号活塞的向前运动物料也推至挤压腔内。 活塞的动作由液压控制阀控制。控制阀的动作是由继电器和机械开关决定的。所有的液压缸在相同的油压下工作，设计的该装置的颗粒床能承受的最大的压应力为 250活塞装有应变测量器和位移传感器以使测量得力 位移曲线。根据这条曲线就可以决定进料的多少了。 这个样机是为干式压碎机设计的。但作一些改进后也可能用在湿式压碎中，如压碎高密度泥浆。 3 测试步骤 这个固定循环次数的实验是为了模拟闭式生产流程的。如图 3 所示，在一个循 环内进行 Z 次挤压后，物料进入一个小型的压磨机并在一小型的筛选器内进行筛选，筛选出的细质物料将从机器中分离出来，筛选出的粗质物料和一定成分的新物料将 会在下一个循环中进入料口以替代分离出的细质物料。经过了 5 个循环后，优质成品产出量和颗粒的大小分布就是一个常数了。这些平衡回路的数据表针了闭式 回路的基本情况。 颗粒的大小分布用一名为“ 000 D”的 Z 来测量分析。而 测得。 所 用 的 材 料 可 以 是 石 墨（5 9 5/ 2 / 1 8x x m） ，石英（ 50 m ），花岗岩（ 14/ 33 m ）。在上面教硬的两种的材料的实验中，有些物料没有进入活塞和导槽盘之间而没有被挤压，这些材料将会被一个 1筛子筛选出来在下一个循环中作为物料从新投料。在这个测试过程中的变量有压力 P，其值在 100 200及应力数 Z，其值在 9 32 之间。每次实验所有采用的样品的质量在 间。 4 结果 当循环进入稳定期间时，下面这些数据表征了 程序的结果。 复合应力吸收的与付与或质量相对应的能，分别用 生产率 f 定义为排料的质量 M 与筛选器中所有的物料的质量的比值，即 +F=M/ (1) 回路系数 k=1/f； 生产单位体积或单位质量产品所需的能量v/f； （ 2） 筛选器中的产品颗粒的大小95x。 筛选器的效率 ，它与筛选器中的粗细颗粒的分布有关，粗细颗粒的分布用 Qr(x) 和 Qp(x)表示，则有 )95()95()1/ ()95( p (3) 所有的数据被列在表 1 中。图 4 是细质材料的产出率 f 与循环加工的次数的关系图。与期望的一样，材料的硬度对 f 值的影响很大。对石墨而言 f 值 超过了 30%，而花岗岩 f 值跌到了 10%左右。由压力产生 的颗粒大小的分布取决于压碎机的进料。在这个有固定循环的生产过程中，第一个循环后的进料是新物料和筛选出的粗物料的混合物，它们的颗粒大小的分布取决于这两种成分的质量比。因此，生产决定了压碎机进料的颗粒大小分布与回收或是新的进料的颗粒大小分布的不同程度。由于此时小的成品是高度完好的材料加工比普通达到平衡速度要快。实验结果表明了从小到中等的过渡中的这种倾向。 从图 5 中可以看出，所耗散的能量对产品的影响以及对具体的、单位质量的、所需的能量 f 表示的压 碎的效率，随着用是一个基本的事实。少部分的实验数据暗示着 f 值可以通过增加应力数目来增加然，这各过程的经济性取决于物料生产的精益程度和具体的及总的生产 量。石墨和花岗岩的此 f 的增加需要有更多的能量。只有通过周密的考虑才能得出一个结论，即在实际的生产中增加 f 的值是不是具有优势。石英的两个 f 值几乎在一条通过原点的直线上，这是由此可以这样的描述，即不管力的强度如何增加都不会影响石英的能量 消耗 。 图片 6 8 表示 3 种材料的产品颗粒的大小的分布，每张图上有两个不同的应力强度。分类的条件为一个常数。在所有测量范围内，应力强度对颗粒的大小的分布几乎没有影响，而测量的范围主要是根据类别来定的。这个结论与基本理论是一致的，即，强度决定了破碎的量而不影响破碎的分布。从表 1 中可以看出，面的具体数目不随强度的增加而增加。因此可以这样的以 为，上面所有提到的概念实际上已概括了最主要 的方面，但仍需要提炼出一个更为详细的描述。在增加 强度时，石英和花岗岩的颗粒大小的分布显示出微微向左移动的趋势，这暗示着硬度高的材料 对强度的敏感性要强一些。这三张图同样表示出了这 3种很不同的材料的产品颗粒的大小分布的差别并不是很大。 最后，具体能指示功应该和搅拌式研磨机上所消耗的功相比较。压碎石墨使它的 95x = m4 ，需 要 200 ，压碎石英使它的 95x = m5 ，需要500 ，分别大大高出了错置活塞压碎机的测量值。这样大的区别与高压辊机和球磨机中所得的经验相一致。 5 对生产能力的考虑 一个循环的生产量和加工时间决定了错置活塞式的生产能力。为了便于计算，定义了下面的量以便使用。 M 表示总生产量、 V 表示总的测定体积、 示挤压腔内可容纳进料的体积， d 表示正方形挤压腔的边长、 V 表示挤压腔的添满度、0表示颗粒床中的固体所 占测定体积、 表示次压缩的工作时间、 F 表示向挤压腔投料的排料所用的时间、 z 表示一个循环中的压缩次数、f 表示取决于P 表示作用的压力、 F 表示作用在活塞上的力、 表示材料密度，这些量中的某些量的具体定义如下： ;V s / v;z E v ;d (4) 总的测定体积可用下面的式子表示： )/()( 1)/(1/)( (5) )(* / (6) 随着 Z 的增加，系数 k 将向 V 逼近。用腔的大小表示 大小可用下面这个方程表示： o /)(* 3 (7) 在这个些方程中，第 2 个表达式包含了设计和实际生产中的参数，而第 3 个表达式则是材料的物性。压碎的设计主要依据作用在活塞上的最大的力个值决定了压碎机的结构，因此可把 d 替换，替换是式如下： (8) 再方程中插入（ 7）就会得到： a a * (9) 在 200 2000压力下所作的单次压缩实验表明所消耗的能量与压力几乎是显线形关系，并且 3 种材料的斜率 k 均为 图 9 所示： , (10) 插入这一个关系进入方程 (9) 得到 : /* a xm a ( (11) 使压碎机工作在的极限位置，就可 得到最大的总量 *如下式所示： a a a x /* E （ 12） 它取决于工作时间 和相应的吸收的能量0E。 这个公式使得计算大型错置式活塞压碎机的生产能力的计算成为可能。圆整后的结果在表 2 中列出，它是根据表 1中的 E和 p 的值，并取 k= V=1 ， ，1F 和 10 这些结果表明错置活塞式压碎机 生产硬质材料的粉末具有惊人的生产能力。 摘要 随着超细粒技术的发展，对粉碎技术提出了更高的要求，就是在满足物料产品粒度要求的同时，还要提高粉碎的效率。在这种情况下，进一步降低粉碎过程的能耗、提高粉碎效率、研制新型高效粉碎设备就日显重要。因为，在实际生产中，现有的磨机的粉碎效率远低于破碎过程的能量效率，粉碎成本是破碎成本的几倍。其主要原因是，现有粉碎设备的能耗除了小部分用于颗粒粉碎外，很大一部分 能 量消耗与破碎本身无关，如颗粒之间的摩擦、颗粒与设备之间的摩擦、介质中的能量损失以及设备内部的其它消耗等。在能源和资源日趋紧张的当今世界，迫切需要研制新型高 效粉碎设备，以提高粉碎设备的能量利用率，降低粉碎能耗，增强企业的 竞争 力。 此次设计主题是一种新型行星式磨机。它是一种独特的高速行星式辊磨机。该机由固定的立式磨桶 (称定子 )和与 其配套的转子两大部分组成。转子是由分别安装在主轴上的多组螺旋辊构成，转子既可由磨机的上部驱动，也可由下部驱动。螺旋辊 可绕其中心轴自由转动，在磨矿过程中，转子部分的螺旋辊 能始终和磨机的桶壁接触，以达到粉碎的目的。 马达带动主轴按逆时针方向转动时，螺旋辊 也将随转子作逆时针方向的圆周运动。同时，由于螺旋 辊 紧贴磨桶内壁，在桶体内壁和待磨物料的摩擦 力作用下，螺旋辊 将绕自身的固定轴作顺时针的自转。这样，每个螺旋辊不仅绕主轴作公转，还要绕自身的轴作自转，因此螺旋辊 工作面的运动轨迹是一种行星式的运动曲线，所以这种磨机是一种行星磨。当物料从磨机顶部给人后，被高速旋转的转子甩向磨机桶壁的四周。在重力作用下，物料将从上向下运动，当物料进人粉碎腔后，高速旋转的螺旋辊轮对物料产生挤压、剪切和研磨作用，从而将物料磨细。磨机的辊轮上刻有“螺纹”。这种设计，一方面使磨物料在受到挤压的同时，还能受到辊螺纹以及速度梯度造成的剪切作用 ;另一方面，由于螺旋辊的自转和“螺纹”的导向 作用，能及时把磨好的细物料及时排出，防止物料的过磨，同时提高磨机的处理能力。 关键词： 降低粉碎能耗 、高效、行星式磨机、 螺旋辊 a a be at of a a to of to to an an to in to up of is a up E, an to of up as of of of of of in of to be an of by to of is a of to is a of to of a to of on of of to be by to to of a of to by of a to to to to to of in at a of of to an to a to to of to to so of is a of of so of is a of to to is by of to to of on up be a of to a to on of to a on at of be in by of ofof on in a to in a of a of in to 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 1 - 摘要 随着超细粒技术的发展，对粉碎技术提出了更高的要求，就是在满足物料产品粒度要求的同时，还要提高粉碎的效率。在这种情况下，进一步降低粉碎过程的能耗、提高粉碎效率、研制新型高效粉碎设备就日显重要。因为，在实际生产中，现有的磨机的粉碎效率远低于破碎过程的能量效率，粉碎成本是破碎成本的几倍。其主要原因是，现有粉碎设备的能耗除了小部分用于颗粒粉碎外，很大一部分能量消耗与破碎本身无关，如颗粒之间的摩擦、颗粒与设备之间的摩擦、介质中的能量损失以及设备内部的其它消耗等。在能源和资源日趋紧张的当今世界，迫切需要研制新型高 效粉碎设备，以提高粉碎设备的能量利用率，降低粉碎能耗，增强企业的竞争力。 此次设计主题是一种新型行星式磨机。它是一种独特的高速行星式辊磨机。该机由固定的立式磨桶 (称定子 )和与其配套的转子两大部分组成。转子是由分别安装在主轴上的多组螺旋辊构成，转子既可由磨机的上部驱动，也可由下部驱动。螺旋辊可绕其中心轴自由转动，在磨矿过程中，转子部分的螺旋辊能始终和磨机的桶壁接触，以达到粉碎的目的。马达带动主轴按逆时针方向转动时，螺旋辊也将随转子作逆时针方向的圆周运动。同时，由于螺旋辊紧贴磨桶内壁，在桶体内壁和待磨物料的摩擦 力作用下，螺旋辊将绕自身的固定轴作顺时针的自转。这样，每个螺旋辊不仅绕主轴作公转，还要绕自身的轴作自转，因此螺旋辊工作面的运动轨迹是一种行星式的运动曲线，所以这种磨机是一种行星磨。当物料从磨机顶部给人后，被高速旋转的转子甩向磨机桶壁的四周。在重力作用下，物料将从上向下运动，当物料进人粉碎腔后，高速旋转的螺旋辊轮对物料产生挤压、剪切和研磨作用，从而将物料磨细。磨机的辊轮上刻有“螺纹”。这种设计，一方面使磨物料在受到挤压的同时，还能受到辊螺纹以及速度梯度造成的剪切作用 ;另一方面，由于螺旋辊的自转和“螺纹”的导向 作用，能及时把磨好的细物料及时排出，防止物料的过磨，同时提高磨机的处理能力。 关键词：降低粉碎能耗、高效、行星式磨机、螺旋辊 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 2 - a a be at of a a to of to to an an to in to up of is a up E, an to of up as of of of of of in of to be an of by to of is a of to is a of to of a to of on of of to be by to to of a of to by of a to to to to 买后包含有 咨询 Q 197216396 - 3 - to of in at a of of to an to a to to of to to so of is a of of so of is a of to to is by of to to of on up be a of to a to on of to a on at of be in by of ofof on in a to in a of a of in to 买后包含有 咨询 Q 197216396 - 4 - 目录 综述 . - 22 - 一 粉碎技术的概述 . - 22 - 二 粉碎技术的理论与发展 . - 24 - 三 目前国内外对超细破碎机的研究状况 . - 33 - 第一章 设计方案 . - 40 - 设计题目及主要参数 . - 40 - 设计方案 . - 40 - 第二章 主要工作参数的确定 . - 41 - 螺旋辊直径和磨圈直径的确定 . - 41 - 产生物料粉碎所需的压力 P . - 45 - 螺旋辊公转转速 . - 46 - 螺旋辊 自转转速 . - 47 - 行 星架驱动 电机功率的确定 . - 47 - 行星螺旋辊磨机的生产率 . - 48 - 电机的选择 . - 49 - 第三章 传动部分的设计 . - 49 - 带传动的设计 . - 49 - 选带型 . - 49 - 计算 . - 49 - 带轮的结构设计 . - 52 - 主轴的设计 . - 53 - 轴材料的选择 . - 53 - 初步确定轴端直径 . - 53 - 轴的结构设计 . - 53 - 计算支承反力、弯矩及扭矩 . - 54 - 轴的疲劳强度计算 . - 56 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 5 - 轴的静强度计算 . - 57 - 轴承的选用设计 . - 58 - 轴承的选择 . - 58 - 承的寿命校核 . - 58 - 轴端胀紧 联接套的选用 . - 59 - 第四章 行星辊的设计 . - 61 - 螺旋辊轴的设计 . - 61 - 轴材料的选择 . - 61 - 步确定轴径 . - 61 - 的结构设计 . - 61 - 算轴的支承反力、弯矩及扭矩 . - 62 - 的疲劳强度计算 . - 63 - 的静强度计算 . - 64 - 辊轴两端轴承设计计算 . - 65 - 承的选择 . - 65 - 承的寿命校核 . - 65 - 第五章 机体部分零件设计 . - 66 - 磨圈 . - 66 - 进料口 . - 68 - 壳体 . - 68 - 螺栓 . - 69 - 圈套与进了口的固定 . - 69 - 磨圈套与轴承座部件固定 . - 70 - 致谢 . - 72 - 参考文献 . - 73 - 阅读文献摘要 . - 74 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 6 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 7 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 8 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 9 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 10 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 11 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 12 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 13 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 14 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 15 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 16 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 17 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 18 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 19 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 20 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 21 - 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 22 - 综述 一 粉碎技术的概述 随着现代工 程技术的发展，许多基础工业对粉末物料的粒度、粒度分布、粒形及纯度等提出了更细、更均一的要求。因为粉末物料的这些特性不但决定了物料的比表面积、 化学反应速率、烧结性能、吸附性、补强性、扩散性，在液体介质中的悬浮性、溶解性以及光、电、磁性等性能，而且还影响物料的应用范围和效果。如物料的粒度影响农药和医药产品的时效性和即效性、染料和涂料产品的色相变化、保健食品和化妆品营养成份的吸收，因比表面积的增加，提高了催化剂的催化效能以及改变诸如橡胶、塑料添加剂等材料的物理性质等。因此，近年来超细粉碎已成为现代重要的加工技术 ，受到各行各业的重视而快速发展。 超细粉碎技术是粉体工程中的一项重要内容，包括对粉体原料的超细粉碎、高精确度的分级和表面活性改变等内容。工程上一般将制备粒径在 10m 以下细度的粉体的粉碎称为超细粉碎或微粉碎。尽管超细粉碎技术是在传统粉碎技术的基础上发展起来的，但在理论与实践方面又有新的特点。例如：为获得超细的粉体颗粒，在超细粉碎前，物料的颗粒要求通常在 5甚至更细。所以超细粉碎也是粉体的深度加工。工程上 将粉碎前后物料的平均直径比，称为平均粉碎比，用公式0 /i d d表示。超细粉碎过程的平均粉碎比远大于一般粉碎的粉碎比，通常可达 300 1000 以上。对于一定性质的物料而言，粉碎比是确定粉碎作业程序，选择机器类型和尺寸以及估算能耗的主要根据。超细粉碎产品的细度一般不用“目”数或多少目筛来表示，而是用比表面积 ( 3/小于某一粒度 ( m )的累积百分量表示，如50 2表示 50%的粒径 2 m (50。这是因为现今的标准筛只到 400 目，相当于 38 m ，故超细粉碎产品的粒度及粒度分布难以用标准筛分析获得。 超细粉碎通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨、分散等手段而实现。传统粉碎中的挤压粉碎方法不能用于超细粉碎，否则会产生造粒效果。 选择粉碎方法时，须视粉碎物料的物性与所要求的粉碎比而定，尤其是被粉碎的物料机械性质具有很大的决定作购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 23 - 用，而其中物料的硬度和破裂性更居首要地位。对于坚硬和脆性的物料，冲击很有效 ;而对于韧性物料用研磨和剪切方法则较好。实际上，任何一种粉碎机器都不是单纯的某一种粉碎方法，一般都是由两种或两种以上粉碎方法联合起来进行粉碎。如气流粉碎机是以物料的相互冲击和碰撞进行粉碎 ;高速冲击式粉碎机是冲击和剪切起粉碎作用 ;搅拌式粉碎机和球磨机的粉碎机理则主要是研磨、冲击和剪切 ;而胶体磨的工作过程主要通过 高速旋转的磨体与固定磨体的相 对运动所产生的强烈的液流剪切、磨擦、冲击等等。被处理的浆料通过两磨体之间的微小间隙，在上述诸方式及高频振动的作用下，不但颗粒被粉碎，还能有效地进行分散、乳化和微粒化。 降低超细粉碎过程中的功率消耗是超细粉碎技术中一项重要内容。由于粉碎过程比 较复杂，至今还没有建立完备的理论。但许多学者和科学家从各个不同的角度出发进行 研究，对粉碎理论提出了不少假说，在一定程度上近似地反映了过程的客观实际，具有一定的概括性和指导意义。在超细粉碎中，常用的能耗是根据对表面积假说的分析和实际能耗的测算结果而计算的。公式为 ： 研究表明，对于产品细度小于 10m 的超细粉碎时， 2m 。当用于高硬度物料的超 细粉碎时， m 达到 67 。由此可见，超细粉碎是一个高能耗的加工过程。因此，提高超细粉碎过程的效率，降低能耗是超细粉碎技术的一个重要课题。提高超细粉碎效率可采用下列途径： (1)粉碎工艺的合理选择及装置的合理组合。由于被超细粉碎的物料特性各异，粉 碎效果也各不相同。大量的试验说明 多种粉碎机械的组合能提高其粉碎效率。如采用辊 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 24 - 式粉碎机与球磨机的组合，物料经一次初粉碎微粒化后，再用球磨机来分散，可获得超细粉体，这样的组合方式其效率大大高于单纯直接用球磨机进行超细粉碎。 (2)强化分级。在超细粉碎工艺过程中设置高效率的精细分级设备，及时地分出合 格的微细粒级物料，可避免合格级的产品在超细粉碎机中“过粉碎”。 (3)适当添加助磨剂或分散剂。超细粉碎加工过程中，随着粉碎时间的延长，粉体粒 度逐渐减小，比表面积逐渐增大，表面的活性增强，因而微细颗粒相互团聚的趋势也逐渐增强，形成 粉碎与团聚相互作用的动态平衡状态。在这种状态下，即使延长粉碎时间，也难以使物料粉碎的更细，有时甚至导致物料的表观粒度变粗。这是超细粉碎最主要的工艺特点之一。因而在超细粉碎加工中，适当添加具有助粉碎作用的物质，改变超细粉粒的表面活性，以阻止颗粒的团聚，改善粉碎环境，提高粉碎效率。 二 粉碎技术的理论与发展 1 粉碎能 粉碎是利用物料的碎裂现象 此，物料的破碎强度是解释破碎机构造原理的重要关健 破碎成两个以上部分时的应力。物料结构非常均匀 ，几乎没有缺陷时的破碎强度称做该物料的理想 (理论的 )破碎强度 子相互 间的引力和反作用力相互作用，作用力因原子间距离不同而变化，正好以晶格常数 的值保持原子间距离的平衡。理想的破碎强度破坏这个平衡的强度，给出式 (1)。 2/1/ （ 1） 这里， r 是表面能， Y 是纵弹性模量 实际的物料中存在裂缝，因此在裂缝处产生应力集中 应力时，裂缝急剧地扩大，即所谓产生破坏。若根据格利菲斯 (理论，长度 2c 的裂缝在物料中存在的情况下之实测强度x如下式 (2) 2/1/2 （ 2） 由式 (1)计算的理想破碎强度和实测强度示于表 1 中，由此表看出，一般理想的破碎强度比实测物料破坏强度小 32 位数左右。这一事实从粉碎作业节能角度来看，应大受购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 25 - 欢迎。但在原子能设备和火箭等要求高度安全领域的材料开发中须加以 注意。 粉碎用力分类，实际粉碎机中颗粒受压力、推力、剪切力、弯曲力、扭曲力之外还有摩擦力等许多力。此外，还受粉碎料的物理性质和被粉碎的环境等复杂影响，因此，现今还不能明确地说明粉碎过程。 粉碎的目的如后述那样，有多种见解，所以粉碎作业在所谓的矿业领域被广泛利用，在粉碎作业中使用的能 t 可以说达到全部能盆的数百分点。因此，从有限的能 t 的节约和保护地球环境两方面出发，尽力控制粉碎作业能耗在最小范围是一个重要的课题。 很早以来关于能 t 和粉碎理论或能 t 效率进行了许多讨论。这里，依据最近的研究进展试作整理。提出了关 于粉碎能和破碎颖杜粒度的关系作为墓克 (雷廷格(的概括式的路易斯 (。后来还包括邦德式，一般说 (化学工学协会编，1988) （ 3） 由这个公式，粉碎能量和破物料粒度关系式八岛又提出下式 M 5（ 4） 式中 M 是粉碎物料的质量 , m 是维伯尔 (均匀性系数。 m 在破碎岩石等时的值是 据八岛等实验，同一试料粒度不同分数量段变化，得 其位为 27 25。因此式 (3)的 n 值在， 2 围。即维伯尔法则。一般破碎物料是不均匀的，购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 26 - 所以粉碎能量与粒度关系式 (3)中的 n 值要根据粉碎物料的性状不断变化。 基克法则明确定义是相似的材料使其产生相似的变形所需能量和此材料的几何学体积成比，即维伯尔均匀系数无限大，粉碎材料为均质时 n 值是 1，墓克法则成立。实际的粉碎能量与粒度关系中， m 值大，比较均质的破碎材料的情况下基克法则成立，破碎较粗颗粒的石英、长石，这时 m 的值为 5 左右。外观上 n 为 2 雷廷格 (则成立。但是，所说的粉碎能量根 据体积和表面积等得不到不连续的本质的 n 值。 另外粉碎颗粒直径 物料，尽管减去路易斯 (的 需要粉碎能量关系式，也就是粉碎前后粉碎物料粒度变化的公式考虑的话，基克法则定出粉碎能量大小与粉碎比无关系，因此，粉碎物料中表面积的增加必要的工作 $无直接的关系，这样是不自然的。也就是说 ，廷格法则认为粉 碎能耗在产生新的表面积，这同雷廷格的想法的基本式是一致的。雷廷格假定破碎物料多少表面积都是间样几率，破碎的大小也相同，但实际以破碎物料大小判断裂缝的大小是 不适宜的，因此相同破碎方法不行。而本法则认为粉碎的实质是产生新的表面积这一思考方法的，所以从物料破坏角度考虑即即便不相似还是合适的法则。 过去，很多的研究人员根据粉碎物料和粉碎机批评以前粉碎法则。如前所述，实际的粉碎原料种类及即便同原料粒度有大小，按照式 (3)的 n 值变化 粉碎能 $与粒度关系同粉碎前后的粒度的混同等。 按路易斯将两法则形式归纳在一个微分方程式表达来看，更扩大了混乱，后来的邦德 (则也被包括在同一式中，因此问题比较复杂。邦德认为，不规则形状颖粒的粉碎。无 限大的物料粉碎到任意粒度时所需要的粉碎能和碎后物料的粒度形状的平方根成比例。邦德 (这个观点，在开始粉碎阶段给料顺粒的有歪料时能量与 3例，但当产生龟裂以后和 3后取两者的中间值与 25粉碎能量 E 按 (3)式取 n=行积分求得。 最后邦德 (一般形式的公式 (5)提出： 0/10 式中 F m 、 分别为物料前粉碎和粉碎后 80%通过的颗粒直径。 1W 称作功指数(即无限大粒度的物料破碎料 1t 后 80%通过， m100 粉碎所需能量的定义。 因此 不能筒单说明的，因此上述这些关于购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 27 - 各粉碎能量法欠严密。可是，能适用根据破碎物料拉度大小确定能量目标的墓克法则和适用由粉碎产物粒度求出所需能量目标的雷廷格法 则。 2 粉碎的目的 一般大的原料制成微细粉末的时候，使用某特定粉碎机仅用一段不能达到粉碎的目的。如果假设是可能的，也是极不经济的粉碎方法，因此，必须反复阶段粉碎。为此，一般采用破碎机、中间粉碎机、徽粉碎机。 粉碎的主要目的如下： (1)原料由大变小根据运输装卸性要求； (2)要达到某种粒度分布的原料加工要求； (3)要增加原料的比表面积； (4)多种成分组成的物质要达到单体分离。 破碎、粉碎废料及废弃物的目的： (1)减少处理破碎体积，减少埋垃圾占地和时间达到有效利用； (2)达到烧毁处理的要求，如木制 家俱、绒毯等可然粗大垃圾破碎至在烧毁前能容易烧掉； (3)再生利用：复合制品破碎到能选分各成分的适当粒度。破碎后容易选别，能提高有用成分回收率。 (4)防止泄漏机密 :毁碎办公密件、研究开发中的试脸样品等，不向外泄； (5)适当正确地破碎难处理物，如大型家电制品、汽车、钢琴、小艇等。 3 粉碎机的分类 1 压力破碎机 种类：用动顺碎矿 (硕式破碎机 )偏心回转。 原理：破碎物料在机械化的破碎运动作相对的破碎运动作相对齿板之间咬入压碎。 构造：一对齿板中的一个固定在机架上，另一个吊装在上部支点的摆动板，上部是给 矿矿口，下部狭窄是排矿口，借助肘板使摆动板做偏心运动，使其做往复运动，强力的压碎物料，破碎完的物料在可动齿板支排起时排出。给矿口开口的宽度为设备的公称尺寸。 性能： 1、构造简单、磨损件更换容易。 2、破碎硬的大块物一次破碎属于可靠性能高的机型。 3、可用大型的，易达到 200 300t/h 的处理能力 (电机 95 150 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 28 - 4、搬人车间现场，有移动式破碎机。 用途： 1、很久以来，矿山和碎石料领域长年被作为破碎机使用。 2、进人铁筋、废混凝土作一次破碎仍可采用此破碎机。 2 冲击破碎机 种类：大致区分为冲击式和锤式二种。 原理：破碎作用力以冲击破碎为主，具有剪切机能的反击式破碎机。 构造：处理物料受到高速旋转的辊子的打击刃的强力冲击，每次打击加速，一性出向冲击板冲击、反冲击、反复地受到同样作用 被打击物在破碎腔内受到相互破碎冲击 在打击刃和冲击板作用下被剪切，最后从排出口排出。 性能： 1、和别的破碎机型相比 . 处理能力大。 2、瞬间的强烈冲击破碎，因此适合破碎玻瑞、瓦砾等。 3、因没有锋利刃，能无区别使用，但相反 ，软塑料、轮胎、布等是不适合用此机的。 4、防嗓音、防报、防尘要考虑废弃物的必须均匀的给料方法和装置。 用途： 1、非燃性废弃物中玻璃、土砂、轮胎、陶瓷等的破碎。 2、可燃废弃物中大型木制品、建筑废木材，大的硬质塑料等木质系列。 3 剪切破碎机 种类：往复型剪切式剪切破碎机。 原理：破碎作用力 过多是弯曲、拉裂、切力、压力各作用力复合在一起型的。 构造：进人给料仓的处理物料用翅具 (编，这个翅具对大的废弃物预压编可有效提高处理能力。 用推料器按一定行程送料，经过捣碎压缩破碎同时，有剪切时物料推压的作用，剪切刃上下滑动的可动刃和下部的固定刃之间被切断。机种不只是根据刃的长方向，也按横向长短确定。 性能： 1、处理量较小，不适合大量投人，可从卡车上大且直投。 2、稻草床垫、床垫子、粗木材等 购买后包含有 咨询 Q 197216396 - 29 - 3、混凝土、岩石等硬东西不适用。 4、提动、嗓音、粉尘等二次公害少。 5、危险性物投人时，姗炸的危险性小。 6、破碎后尺寸不均匀，拉比较大，选别困难，因 此不适合埋、有用物回收、资像再利用等后处理。 用途： 1、可燃性粗大垃圾的破碎。 2、可嫩性废弃物处理。 3、建设废材料等长的木料类、多种的木材等木质系列破碎。 4、剪切力的机型对金属的破碎也容易可燃废弃物的炉前处理。 4 铁刀剪切破碎机 种类：回转型铣刀式剪切破碎机。 构造：有回转轴 2 个回转刃双刃各个咬合接连不断进行剪切破碎，产物从下部排出口排出，根据机种不同，排出口备有筛子 性能：一般处理盈小，机种非常多 混杂，将性状、种类不同物料合一起 用途： 1、处理废塑料、废轮胎、橡胶等、及易延展的废弃物。 2、建筑废木材、木屑、树皮、树木等木质废 弃物。 5 冲击剪切破碎机 种类：卧式和立式。 原理：一般基本是冲击破碎机的改良形 切磨碎、压编结合起来的友合万能型机械。 构造：处理物料从给料口强制压绷式推人给料器、被高邃回转的转子上的饭子进行冲击破碎，接粉在外向位子和切割杆中
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