浅析供料厂熔剂破碎机理沈福东.doc

1. 1 NPC2025单段锤式破碎机简介2. 2 浅析冲击式破碎机的破碎机理3. 3 NPC2025单段锤式破碎机的研发和改进4. 4 尝试模拟印证5. 51进料粒度控制6. 6 结语1. 1 NPC2025单段锤式破碎机简介2. 2 浅析冲击式破碎机的破碎机理3. 3 NPC2025单段锤式破碎机的研发和改进4. 4 尝试模拟印证5. 51进料粒度控制6. 6 结语浅析供料厂熔剂破碎机理沈福东关键词:双反击 锤头 熔剂 在钢铁冶金工艺中，石灰石、白云石等岩石被称为冶金熔剂，这里说的熔剂破碎即使石灰石、白云石等岩石破碎1、岩石破碎过程破碎就是把大块物料变小的工艺过程，破碎过程是一个非常复杂的物料块尺寸变化过程，与许多无法估计的因素有关。主要影响因素有：物料抗力强度、硬度、韧性、形状、尺寸、湿度、密度和均质性等，外部条件如物料块群在破碎瞬时互相作用及分布情况等。所有上述因素都使破碎过程的尺寸变化复杂化了，以至于到今天还不能得出统一而严密完整的数理理论阐述这一过程。破碎过程不会自行发生，也是不可逆的，因此必须存在外力对物料的作用，克服它的内部质点间的内聚力。内聚力的大小，甚至对同一种物料块而言，差异也是十分悬殊的。内聚力大小，取决于物料块中晶体本身的性质和结构，也与晶体结构中所具有的各种缺陷有关。这些缺陷可能是宏观和微观的裂缝。由于裂缝的存在，晶体群之间的联系变弱了。由材料力学可知，物料受外力作用，在出现破坏之前，首先产生弹性变形，这时物料并未破坏。当变形达到一定值后，材料硬化，应力增大，因而变形继续进行。当应力达到弹性极限时，开始出现永久变形，材料进入塑性变形状态。当塑性变形达到极限时，物料才产生破坏。当然，对于岩矿物料其屈服点是不明显的。观察破坏断面可知，物料或是在相互垂直应力的作用下被压裂（或拉裂）；或是在剪应力作用下产生滑移；或是在两者共同作用下断裂。例如，由上部对脆性物料的自然颗粒状或立方体试件施加压力当其达到压缩强度极限时，试件将沿着纵向破坏；如果在该瞬时卸去压缩力，则只产生压缩破坏。如果继续施加压力，则已破坏了的物料将进一步碎裂，即所谓破碎。岩石物料的破碎大致可分为三个阶段：（1） 碎裂阶段，吸收能量，只碎至几个大片。（2） 压碎阶段，几个大块继续被压折。（3） 压实阶段，片状物料被折断，生成小块。实际上，由于很难确定破碎时作用于物料各部分的力，因此计算其应力分布也很困难。进一步而言，对粒群的压缩应力更难确定。显然，为了能够使物料破坏、碎裂，不仅作用于断裂面的压缩应力必须达到特定值，而且它还同断裂面被拉裂的距离有关。因此，破碎量还取决于破碎功（耗能）的大小。物料群（批量熔剂）在破碎机中破碎则与单颗粒子的破碎不同，它是反映力对集团破碎的总量。即被破碎物料是粒度和形状不同的复杂多颗粒的集团。集团的破碎总量与加于它的能量大小有关，是以单颗粒子破碎为基础的。一般情况，矿石存在不同的内在缺陷，如层理，夹杂物、裂缝，特别是矿石在各个方向扩展起来小至极细、大至肉眼可见的裂缝等导致矿石在各个方向上强度不同，利用剧烈的冲击可以使矿石沿着最薄弱的脆弱点和脆弱面断裂而破碎。但随着破碎过程的进行，矿石的粒度尺寸不断减小，脆弱点和脆弱面也不断减少，矿石的强度因而相应地增加。矿石变得越来越坚固，单位体积需要更高的冲击能量才能破碎。 2、冲击式破碎机锤式破碎机和反击式破碎机都属于冲击式破碎机，利用高速回转的锤头或板锤与矿石发生剧烈的撞击，使矿石发生破碎的同时，还获得一定的运动速度，进而与反击板或衬板发生碰撞，或矿石彼此之间发生碰撞，多次碰撞后得到合格产品排出机外。 1) 、反击式破碎机 反击式破碎机的板锤与转子之间为刚性连接，利用整个转子的动能对矿石进行冲击，使矿石不仅遭到破碎，而且获得较大速度和动能，与反击板或衬板发生的碰撞也更加剧烈。其转子所具有的动能的大小，必须达到这样一个值，保证既可将矿石一击而碎或一击而撞开，又可确保转子的速度波动在传动系统允许的补偿范围以内，转子损失一部分动能后仍然能够继续正常回转，即系统的不平衡系数在传动系统的许可范围内。可以这样认为，反击式破碎机的板锤在单次打击矿石时具有较高的能量交换效率，其一次交换的能量大小与矿石的质量大小近似成正比。正因为反击式破碎机单次交换的能量较高，并随冲击负载的变化而变化，单次交换的能量强度超过矿石的抗压强度就可形成有效的破碎，因此它的主要优势就是能够处理抗压强度较高、结构致密的矿石。但如果瞬态冲击负载过大，则容易使板锤至电机的一系列零部件中的薄弱环节发生损坏，或传动失效。反击式破碎机的进料粒度也因此不能过大，这是其相对明显的弱点。 2）、锤式破碎机 锤式破碎机仅以铰接在锤轴上的单个或数个锤头对矿石进行打击，进而使矿石破碎。矿石发生破碎的同时，所获得的速度和动能较为有限，与反击板或衬板之间的碰撞的剧烈程度也相对较低。如果矿石的抗压强度较高而且块度较大时，锤头本身的动能不足以将矿石一击而碎或一击而撞开，锤头能够在铰接轴上360反方向回转，并在碰撞结束后再逐步向工作方向加速至正常速度。这种情况下，矿石则沿着锤盘滑动、滚动，在几十毫秒的时间间隔内遭受下一排锤头的打击。可见，锤式破碎机单次撞击交换的能量较低，最高不超过同时发生碰撞的锤头的动能总和。 又由于锤头重新恢复至额定速度过程中的时间较长、加速度较小，即转子系统对锤头的动能补偿是一个渐渐的过程，对整个转子系统的速度冲击较小。另外，矿石被一击而碎或一击而撞开与否，仅和同时发生撞击的锤头动能之和相关，而与整个转子所具有的动能大小无关。转子动能的大小仅需保证碰撞后的锤头能够及时恢复原有速度，即确保对锤头动能补偿所产生的速度波动在许可范围内。如果矿石的抗压强度过高、性质过于致密坚韧，单次撞击所交换的能量达不到矿石的破裂强度，则单次破碎效率将明显下降。若多次打击后矿石仍未发生疲劳破坏，则破碎机的整体破碎效率将明显下降。 可见，锤式破碎机仅适于破碎中等强度的脆性矿石，这是它的局限之处；锤式破碎机对大块脆性矿石又具有极大的适应性，可通过多批次中等强度的打击使大块矿石沿薄弱面得以逐渐碎裂，这是其明显的优势。 3、供料厂PFCM系列可逆双反击锤式破碎机该系列产品是一种新型破碎设备，主要由电动机、液力偶合器、破碎机(主机)及液压站等组成（图一）。破碎原理参见破碎机结构简图（图二）。落下的物料进入破碎机后，遇到高速旋转的锤头的冲击而被打击到破碎机进口处的可调节耐磨齿板上，进行首次破碎；破碎后颗粒基本相同的物料均匀的进入主破碎腔内，进行二次主破碎，在主破碎腔内已被均化的物料颗粒从锤头再次获得动能，高速冲向反击腔内部的锯齿形齿板上，经过锯齿形齿板的向上反弹，再次被锤头打击破碎，与此同时物料还受到彼此间的撞击而破碎，如此反复循环，在反击腔内多次破碎，最后被破碎的物料从出料口排出，细碎了的物料即为产品。(产品粒度的控制通过调整锤头与锯齿形齿板间的间隙来完成。) 图一 图二反击齿板体（图四）反击板主体为钢板焊接结构，其跨度在转子的左右对称位置大致取半圆安装。反击板上部通过挂板轴悬挂于壳体内部，下部连接于同步移动轴上。反击板表面用椭圆头螺栓固定有多块抗磨合金材料制成的锯齿形齿板。这种齿板通过与旋转的锤头的相对作用，给原料以强大的撞击力和向上的反击力。转子转子是整台机器的核心部分，主要由主轴、锤盘、锤头（图三）组件及轴承座等组成。本系列产品的转子采用了大转子多锤头，电机为高速度。同样的电机功率，当转子直径加大时，其线速度加快（达到了70m/s），从而加大了打击力度，提高了破碎能力，节省了能源。多锤头在高速转动时空压量小，大大降低了粉尘的飞扬，起到了环保作用，加上锤头和锤柄为分体轴销连接，更换时只需换锤头，从而降低了金属消耗，节约生产成本。主轴两端支撑在轴承座上，轴承选用破碎机专用轴承。可自动调心，能承受强大的动载负荷和震动。两端轴承座上各装有一个指针式测温表，可便于现场观察轴承工作时的温度。轴承座上另各装一个PT100测温元件，其输出值是电阻值（0-100欧），它可把温度用电信号的方式传送出来，供使用现场远程测温控制。主轴上固定有许多锤盘，在锤盘之间通过锤柄销轴联接锤头组件，锤头组件区别于普通的板锤结构，它是由锤头、锤柄、锤头轴、锤柄轴等组合而成。锤头采用了耐磨合金材料制成，安装好的锤柄、锤头可正反两面使用。 图三 图四 4 尝试模拟印证正如前文所述，难以对冲击破碎的具体进程进行实时、近距离的观察，也就难以对某一具体结构的设计进行准确评价。随着计算机技术的发展和运用，将有可能对这一破碎过程进行一定程度的模拟，进而优化设计。 由于岩石破碎实际上是一个非常复杂的过程，相关的力学理论还不成熟，因此对于边界条件的选取具有很大的难度。仅利用相关软件定性地分析了零部件的受力状态，以便在结构设计过程中能够准确地关注到应力集中发生的部位，并逐步尝试相关定量分析。模拟结果显示圆锤盘比带豁口锤盘显然更有效地避免了应力集中，与横撑相联接处的最大应力仅为后者的30左右。 因此，将锤盘直接改为整圆结构。取消了带有迎料面的豁口结构。这样矿石与锤盘发生正面碰撞的概率大大降低，碰撞的强度将大为降低，锤盘的塑性变形及应力集中必将大为减少。矿石在锤盘上滚动或滑动产生的磨损可由锤盘外圆的耐磨堆焊层承受。另外圆