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对辊机结构设计 对辊机框架系统设计【对辊机结构设计】 框架 系统 设计 结构设计

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内容简介：

A GRINDING SPINDLE D. Broadley, describes the factors influencing the design and then tells how to make a grinding spindle head. Part 1 Model Engineer 19 June 1992 Part 2 7 July 1992, Part 3 21 August 1992 The real heart of a good machine tool stems from the quality of its machine spindle. The lathe is a prime example of this statement, the lathe spindle having a particularly heavy duty to perform even in a light duty machine. However the model engineer has a requirement for a variety of light but precise machine spindles which are, with care, within the capability of the average amateur and of modest cost. This series of articles will deal mainly with the design and manufacture of a light but precise grinding spindle but will finally extend the exercise to the design of a unit capable of carrying an MT2 spindle of somewhat greater load carrying capacity. The design principles are however the same. The Grinding Spindle Much has already been written on the subject of grinding spindle head design, and it is difficult to state anything which has not been said or written before. However it is necessary to state the design principles involved. What we are after is a 4800 rpm free running and accurate spindle without end float in order basically to ensure stability of the grinding wheel. The loads involved are very low apart from loads in the grinding wheel itself and any preloads we must build into the spindle to ensure stability. These latter are also low but important to get right. Finally we need to be able to replace wheels easily and accurately in order to avoid regrinding and hence wheel wastage every time we change a wheel. The satisfaction of making such a spindle which, apart from the wheel itself, looks as though it is stationary is reward enough for the effort involved apart from the fact that we finish up with a most universally useful tool. The main element of our grinding spindle is to choose the correct bearings in an accurately machined housing with correct internal preload. All preloads consists of is a method of spring loading one of the two ball races to adjust end float caused by axial tolerances (the difficulty of accurately measuring the distance between the inner races on the shaft and outer races in the housing) and any differential thermal expansion as inevitably one part of the spindle achieves working temperatures compared with another. A good high speed spindle is that critical. The bearings chosen are relatively inexpensive angular contact or magneto type which lend themselves particularly well to simple and practical methods of preload. There are numerous ways of providing the necessary preload but the one chosen here is what I consider to give the most reliable and, for the amateur the simplest and least expensive method. It is based on bearing disc springs which are readily available and which cover the complete range of sizes for the projects in hand. They can be obtained through the many bearing factors in most large towns and also are available from N.S.&A. Hemingway. The spring characteristic for single and multi-stacked discs is shown in Fig. 1. it being necessary to use 4 springs for this application in order to achieve the preload of 5 to 6 lbs requiring a compression of 15 to 20 thou respectively, but more about this later. Enough of the preamble, how do we go about making it! Fig. 2 shows an exploded view of the system. The casing, spindle and the bearing spacer require some fairly accurate machining so take your time. Free cutting mild steel is recommended throughout for which well ground HSS tools are quite capable of giving the accuracy and finish that we require. The extent to which strength is lost due to addition of a trace of lead is so small in the vast majority of model applications I am amazed that it is not more widely used and available. It is perfectly adequate for this project and its advantages in machineability is in my view outstanding. Drawing 1 Starting with the spindle housing (Item 1) mount one end in the 4 jaw and the other in the fixed steady end true it up with the D.T1. after cleaning off any rust etc. from the outer diameter. This arrangement is shown in Photo 2 part 2. You should be able to achieve a very few tenths (of a thou.) with care. Drill the casing through and bore it out to 1.25 in. at least half way and preferably through. Carefully bore for the outer ball race. If you are using a magneto bearing the outer race is separable and can be used as a reference if this helps (carefully clean it afterwards). The bore you need for a light push fit is only 3 tenths smaller than the outside of the bearing. You can bore for a 0.002 in. clearance and use Loctite if you wish. I personally go for a light push fit every time but if a mistake is made I would not hesitate to use the remarkable Loctite products, in this case Loctite 64 Bearing Fit. Next thread the end 32 TPI x in, before turning the casing round, truing it up again with the D.T.I. and repeating the procedure from the other end but this time making the outer race a nice sliding fit in the casing. Finally thread what is the drive end 32 TPI also. Just a word on screwcutting in the lathe. The depth of thread for 32 TBI Whitworth form is 0.031 in. but if you are using a pointed screwcutting tool, most do, do not forget to add on the extra sixth for the bottom of the thread i.e. the actual depth of thread is 0.036 in. The spindle (Item 2) is handled in a similar way to the casing but from a piece of 1 in. OD FCMS and leaving sufficient length to machine the complete spindle, hold it in the 3 jaw and centre the free end using the fixed steady. Remove the steady and using a rotating centre carefully turn the whole of the outside of the spindle including the 7/8 in. nose. Unless you use Loctite you will require great care to achieve the necessary light push fit since the interference you require on this small diameter is only a tenth of a thou. or so but this is only necessary where the bearings locate. Lapping, which in my view docs not receive the attention it deserves, is the best way of achieving the accuracy required. If you use Loctite NOT YET. Screwcut the in. x 32 TPI thread in the lathe, finishing it off with a die. Next fit the fixed steady, not over the bearing location, and remove the centre. The 3/8 in. bore we are going to tackle next is accomplished by truing up the spindle, now in a fixed steady, with the D.T.l. and bore the spindle to 3/8 in. by step drilling, preferably making the final cut with the D bit. The bore is long and you are unlikely to have a long enough drill to go right through. So reverse the spindle and again using the fixed steady on the 7/8 in. nose true the outside as accurately as possible with the D.T.1. then, drill until the bores meet, leaving the last say 20 thou, to the D bit. You really can do this without being able to see the join. All that needs to be done to finish the nose is to machine the 40 deg. taper. This I did quite successfully at the same setting but you may choose to follow the procedure of Professor Chaddock in his excellent book on the Quorn Tool and Cutter Grinder. In this the whole of the spindle housing is held in the in the fixed steady, the spindle itself being driven in the preloaded bearings. I cannot fault this method but feel that beginners at least will find the method that I have outlined to be satisfactory. The necessary skill to true up a component in the lathe to the accuracies required is not that difficult, but take your time. Next tackle the bearing spacer (Item 4) to a slide fit on the spindle. The length of the tube is fairly critical to maintain the differential between the housing and the length of the spacer. This differential must be 0.168 in. to 0.173 in, to give a preload of 6 to 5 lbs. respectively. This necessitates some simple arithmetic involving measuring the length of the housing, subtracting the outer bearing recess dimensions and adding 0.173 in. as shown on the drawing to obtain the length of the spacer. You must check it this way because it is almost certain that you will not have controlled the length scales accurately enough. If you use an angular contact bearing, which are cheaper and more readily available than magneto bearings, it is necessary to adjust the length scales because they are 3mm wider, i.e. 11mm wide. Ensure that the ends of the spacer are parallel when machining it to length by supporting it in the fixed steady and again check with the D.T.I. The spacer tube is reduced at the disc spring end in order to support the stack. This diameter is important but not critical to provide the correct internal support for the disc spring stack. To repeat the length of the spacer is important as it automatically gives the correct preload and for these particular disc springs 1 lb preload = 0.004 inch. A simple way of measuring the housing and bearing recesses in order to achieve the correct length of the bearing spacer is given later. Finally make the screwed end caps which are identical. There are other ways to retain the spindle and contain the oil or grease than screwed end caps and oil seals which I have shown on the drawing. Oil seals of the full bearing diameter are readily available but in my case I was anxious to provide the maximum spacing between the bearing and the design shown does this nicely. I also machined thin brass washers between the casing and the end caps which add a decorative as well as useful oil retaining role. Whichever type of seal you use it is advisable to lap the seating to speed running in and minimum wear on the seal lip. The oil seals do unfortunately give significant drag particularly when new. A light grease rather than oil and either a lapped fit or felt seal are I am sure perfectly good alternatives. The bearings are good for 20,000 rpm with grease and 25.000 rpm with oil, but please not with a grinding wheel on it. The absolute need to keep within the rpm limit of the largest wheel cannot be over emphasized (the maximum speed is stamped by law on all but the very small wheels). 6 黄河科技学院毕业设计（文献翻译） 第 页研磨主轴D布罗德利，介绍了设计的影响因素然后告诉如何使磨削主轴头第1部分模型工程师 1992年6月19日【第2部分 1992年7月7日，第3部分 1992年8月21日】一个良好的机器真正的核心在于机器的主轴的质量。机床是所陈述的最好的例子，即使是一个轻型机床的机床主轴能满足重型机床的运作要求。然而，模型工程师需要一系列较轻的而且精密，能完成平均业余的能力和低廉的费用的机床主轴。本系列文章将主要研究与设计生产较轻但精密磨削主轴，并且最终将扩大到一些能够承担比MT2主轴更大的承载能力。尽管是同样的设计原则。磨削主轴 磨削主轴核心设计的大部分已被写入，但是它是难以描述之前并未说到或写入的状态。尽管所涉及的设计原则已经进行了必要的说明。我们所追求的是4800RPM自由运行和不准确的最终浮动主轴以确保砂轮的稳定。除了涉及砂轮本身和任何预装的负载的负载非常低，我们必须建设确保砂轮的稳定。即使后者低，但重要的是得到正确的。最终我们需要的是能够容易和准确取代车轮以避免磨削和我们每次改变车轮时形成的浪费。一个完美的的主轴，除了车轮本身，看起来如下：虽然它是静止的，是一个有足够的能力能完成所涉及的方面最普遍有用的工具。 磨削主轴的关键部分是选择正确的轴承精确加工与正确的内部预紧外壳。所有预载是由弹簧承载的方法加载的两个球之一，调整底部浮动造成（轴的内圈和外壳的外圈之间的精确测量的误差）主轴的热膨胀系数达到与他人工作相比差不多的温度。一个良好的高速主轴是关键。 轴承选择相对便宜的角接触或“磁”型这本身特别预紧简单实用的方法。有多种方式，提供必要的预载，但一个选择这里是我考虑给予最可靠的和常见的，最简单和最便宜的方法。它是基于对轴承碟形弹簧，这都是现成的包括很多尺寸齐全的项目。他们可以在多数大城镇，也可从N.S.A海明威获得的许多轴承主要因素信息。 如图.1所示的展示弹簧特性的单和多叠光盘。它更多的是为了实现这个应用程序使用4弹簧预紧所必须的15到20磅，而你可以少压缩5至6磅。即使有足够的同步信号，我们如何去得到它。图2显示了这个系统的剖析视图。图1所以把你的时间放在套管，主轴和轴承的间隔等一些需要相当精确加工的地方上。能满足我们切削碳钢的需要的磨削HSS的工具并能够给予准确性。我很惊讶添加的微量铅的程度是绝大多数模型应用中的并不提供广泛应用，仅仅提供一点。它是为这个项目完全够用，其在机械加工的优势，在我看来优秀的。从（1项）主轴壳子的一端安装4下颚并把它稳定的固定在D.T1下面。然后从外径等清洗其他的锈。这项安排是在图片2所示第二部分。你应该能够实现至少十分之一。通过套管和孔向里钻1.25英寸。至少有一半，最好是全部通过。图2绘制1 仔细观察孔外球的核。如果您正在使用的磁轴承外圈是可分离的，一旦这有帮助（事后仔细清理），可以作为参考。你需要从外轻推它小于十分之三轴承。你可以有0.002英寸误差。如果你想可在间隙使用乐泰。每次我都自己轻推，但如果有一个错误我会毫不犹豫地使用乐泰的产品，在这种情况下，乐泰64轴承适合。下一个线程结束在32 TPI的四分之一，转动套管一轮之前，修整再次它与D.T.I.和重复的过程，从另一端但是这一次是外圈在外壳精密的滑合。最后线程同样也是32 TPI驱动。只需一个指令指示车床就切螺纹。就像32 TBI的惠氏形式的螺纹深度为0.031英寸。但如果你使用的是尖切割工具，千万不要忘记添加了额外的第六底部的线程。即线程的实际深度为0.036英寸。主轴（2项），以类似的方式处理外壳，但是向里1英寸一部分。外径要给机器主轴的完成留下足够的长度，使用它里边的3颚和中心的自由端完成稳定固定。稳定移除一个使用旋转中心在主轴外7/8英寸的机头。除非你使用乐泰，你将需要非常小心实现必要的轻推适合以来的干扰，你需要小于这个直径的十分之一 ，但这仅仅是必要的轴承定位。研磨，在我看来没有受到重视，是最好实现所需的精度的方式。如果你目前还没有使用乐泰，向里切割二分之一。整理在车床32 TPI的线程。下一步是稳定的固定它，不要超过轴承位置，并移除中心。 向里3/8英寸钻孔。我们下一步要解决的是修整主轴，现在在一个稳定的固定情况下，与D.T.l.孔主轴。以3/8英寸加强钻井，最好在D位。你是不可能有通过钻孔去知道孔长。因此，扭转主轴，并再次使用的7/8英寸的机头稳定准确的固定在D.T.1。然后，钻孔直到满足钻孔的需要，留下最后20英豪在你的D位。这一步主要是看能不能看到结合处。所有需要都是为满足机头能在40摄氏度和锥度运行。 在同样配置的情况下我做的非常成功，但你可以选择按照教授差多克在他优秀工具书过程刀具磨床所说的。在这整个主轴外壳进行稳定的固定，带动预紧轴承主轴本身。我找不到反对这种方法的理由，但觉得初学者至少会找到方法，起码有提纲我是满意的。但把你的时间放在车床的一个组成部分必要的技能，以真正达到精度要求并不难。 接下来处理的是合适主轴的轴承垫片（4项）。管道的长度相当关键，以保持外壳和垫环之间的间隔的距离。这种误差是必须在0.168英寸到0.173英寸，能给予预紧6至5磅。这需要进行外壳的长度测量，减去外轴承凹槽的尺寸和增加0.173英寸进行简单的计算显示在图纸上，以获取间隔的长度。您必须检查这种方式，因为它几乎可以肯定你不会获得足够的精确控制尺度。如果您使用角接触球轴承，这是更便宜和更容易获得磁轴承，它是需要调整的尺度，因为它是比3毫米更宽的，即11mm宽。 确保垫片的两端是平行加工时它的长度能支持它进行稳定的固定，并再次检查与DTI间隔管减少碟形弹簧的一端，以支持堆栈。这个直径很重要但不是最关键的以提供正确的内部蝶形弹簧。重复间隔的长度是很重要的，因为它会自动给出正确的预紧力，为这些特殊的碟形弹簧1磅预紧= 0.004英寸。用一个简单的方法测量的外壳和轴承凹槽以达到正确的后轴承垫圈长度。 最后拧紧端盖。还有其他的方法维持主轴，并控制拧紧端盖时的油或油脂我已在图纸上显示。油封轴承直径都是现成的，但在我来说希望提供最大轴承和设计之间的间距更好的完成它。同样加工薄的黄铜垫圈之间的外壳和端盖添加装饰也要保持有用的油。无论您是否使用什么类型的油封利用基座的位置以获得在密封口的加快运行速度和最小磨损。新油封不能提供显著的阻力。润滑油而不是石油和一个的合适的线圈或毛毡密封我完全相信是良好的替代品。轴承最好是为用润滑油每分钟20,000转和用石油每分钟25.000转，但不要有砂轮在上面。保持最大的车轮的转速限制是必要的但不能过分强调（除了非常小的轮子之外所有最高速度轮子都加盖）。 毕业设计 文献翻译 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名陈龙 指导教师穆国华 2012年 03 月 10 日黄河科技学院本科毕业设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 2008 级 3 班学号 学生 指导教师 毕业设计（论文）题目 对辊机框架系统设计 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页） 主要内容： 1、辊机破碎机框架系统的类型与分析研究；2、对辊机框架系统的设计原则与组成；3、对辊机框架系统的设计说明书与设计图纸；4、写出文献综述，翻译外文资料。 基本要求： 1、所设计系统应符合生产实际，工作可靠，经济实用，维修方便； 2、所设计系统应有创新点，并选12个典型器件进行校核； 3、在设计中应发扬团队精神，综合运用在校期间所学的专业知识和技能。 主要参考资料： 对辊机设计有关资料、机械电气设计手册、教科书及相关中外文期刊。 时间及任务安排： 1、1-2周：考察调研，实习参观，收集资料，完成开题报告； 2、3-4周：完成文献翻译，文献综述，初步拟定总体设计方案； 3、5-9周：完成设计说明书初稿，基本完成课题设计、计算绘图等工作； 4、10-11周: 完成设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件； 5、第12 周：做好答辩前的所有准备工作。毕业设计（论文）时间： 2012年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 6 日计 划 答 辩 时 间： 2012年 5 月 19 日专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：日 期：黄河科技学院毕业设计开题报告表课题名称对辊机框架系统设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师学生姓名专 业机械设计制造及其自动化学 号一、资料准备 1、通过到许昌金诺商砼实习，初步了解了对辊破碎机框架系统的类型与性能； 2、参考了了机械设计、液压与气压传动、理论力学、材料力学等相关书籍，查阅了压机的设计、机械电气设计手册等相关中外文期刊； 3、通过实习和资料、资源整合，具备了对辊机框架系统设计的思路。二、设计目的及要求1、所设计系统应符合生产实际，工作可靠，运行成本低，工作间隙大小可调，维修方便； 2、所设计的系统有创新点，并选12个典型器件进行计算、校核；3、在设计中应发扬团队精神，综合运用在校期间所学的相关专业知识和技能。三、设计思路与预期成果1、通过实地参观、资料收集和信息整合，在参考传统破碎机的基础上，并尝试着对传统对辊机的缺点和不足之处做出一些改变； 2、通过资料收集和信息整合，进行对辊机框架系统的设计；3、完成文献综述、文献翻译、设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件。四、设计任务完成的阶段及时间安排1、1-2周 考察调研，实习参观，收集资料，完成开题报告；2、3-4周 完成文献翻译，文献综述，初步拟定总体设计方案；3、5-9周 完成设计说明书初稿，基本完成整体设计、计算、绘图等工作；4、10-11周 完成设计说明书、设计图纸，整理完成所有设计文件；5、第12 周 做好答辩前准备工作。五、完成设计（论文）所具备的条件因素 1、在相关企业实习和对相关资料的查阅、消化、整合； 2、在以前的学习中进行多次的课程设计和生产实习，积累了一定的实践经验，为毕业设计的 进行打下了基础； 3、进行设计所需的软硬件资源； 4、良好的设计环境和指导老师的指导。 指导教师签名： 日期： 课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A工程设计（艺术设计）；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E调研报告 （2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 13 页 对辊机综述摘要：本文介绍了破碎机的特点分类，并介绍了对辊机的发展历史及现状，以及对辊机的工作原理和基本构造等。通过这些对对辊机有一个大致的认识，为设计做准备。关键词：破碎 ,工作原理, 基本构造 前言：中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭的生产量和消费量占世界首位。煤炭作为中国的主要能源及钢铁、化工领域的原料在相当长的时间内不会有大的改变，因此煤炭在中国国民经济中的地位是举足轻重的。然而，在中国的煤炭消耗中，煤炭的加工利用处于低水平阶段，存在着高能耗、高污染、低效率的利用现状，也产生一系列的环境污染问题，如:燃煤产生烟尘和S02排放量分别占80%和90% ，中国的大气污染属典型的煤烟型大气污染。全国己有62.3%的城市S02年平均浓度超过国家二级标准，日平均浓度超过国家三级标准。S02排放量的持续增加使中国酸雨覆盖面积占国土面积的40%，酸雨污染给森林和农作物造成的损失每年达数百亿元。大气中的S02的主要来源于高硫煤的使用，而中国的高硫煤约占总产量的10%,按每年10亿吨的产量算，每年约有1亿吨的高硫煤，而去硫的最基础设备就是将硫及其伴生物从煤中的解离也就是说要将煤充分破碎，破碎煤就需要破碎机，这是选择本题的目的之一。其二如前所述，新的选煤技术和工艺需要新型的破碎机，否则影响新的选煤工艺和方法的技术水平。近三年来，选煤厂广泛采用的各式破碎机由于结构与机理的原因，破碎后的产品或者过粉碎严重，排料粒度不能有效的控制，同时伴有大量粉尘或者破碎机的破碎强度低，不能适应含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均匀，容易超粒，不但使得后续的洗选难度加大，分选效果变差，同时难以满足目前市场的需要。由此造成的损失每年数亿人民币。为解决此问题，在国内的破碎机技术尚未满足国内使用条件的技术下，目前大量从国外进口破碎机，如山西的平塑、安家岭煤矿、神华集团的神木矿区、大柳塔选煤厂、贵州盘江集团的老屋基选煤厂、永城煤电集团、晋城无烟煤矿业集团等等，国外破碎机的价格是国内同类价格的6-8倍，如果研制的破碎机能替代进口产品，每年可为国家节约外汇至少1亿美元。因此，无论从环保的角度、社会效益的角度、直接经济效益的角度，还是解决生产实际问题的角度，研究新型的分级破碎机，具有较重大的现实意义。1 破碎机概述1.1 破碎的目的 固体物料在外力的作用下克服物料的内聚力使大颗粒破碎成小颗粒的过程称为粉碎。 物料粉碎由破碎机和粉磨机来完成，粉碎的目的有如下： (1) 均化 随着粉碎的进行，物料的总表面积不断增加。因此大颗粒物料碎裂成细粉状态，这样才可能使几种不同固体物料（主要是化学成分不同）的混合，得到良好的均匀效果。 (2) 选矿（解离） 随着矿产资源的开发利用，原矿品位日趋降低，为了取得原矿中的有效成分，需要大量矿石经过选矿加工后才能利用，而且人选矿石中难选矿石愈来愈多。矿石中有用成分同杂质紧密地结合在一起，为使矿石中有效成分解离。只有将其充分破碎。经过选矿才能将有用成分同杂质分开，并剥除杂质，得到较纯净的精矿。 由于工业的发展，要求矿石综合回收的元索越来越多，对矿石的粉碎要求也更具体，对粉碎机械的要求也更高。(3) 粒度分布 在工业生产中，由于具体的生产工艺要求，对固体原料有较严格的粒度要求，粉碎机械必须满足其产品粒度。(4) 使物料的比表面积增加 比表面是单位质量或体积的物料的表面积，物料的粒度越小。其比表面积越大，增加物料的比表面积可使物料同周围介质的接触面积增大，从而反应速度加快。例如催化剂的接触反应，固体燃料的燃烧与气，物料的溶解，吸附与干燥，以及在化工上利用粉末颗粒流化床的大接触面积来强化传质与传热等。1.2 齿辊破碎机的特点和分类常见的破碎机主要有鄂式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机和齿辊破碎机等。齿辊破碎机是一种传统的破碎机械，它的主要破碎作用是劈碎，同其它类型的破碎机相比，这种破碎机的特点：(1) 破碎过程的能量消耗小；(2) 过粉碎（粉化）程度小，破碎的产物多呈立方体；(3) 结构简单，工作可靠，维护与检修方便；成本低廉。(4) 基于以上优点，齿辊破碎机在许多工业部门都有应用，特别在选煤厂应用得更多。齿辊破碎机是破碎烟煤、无类煤（含矸石量少）和页岩的主要设备，主要用于原煤的粗碎（产品粒度在50mm以上）和中碎（产品粒度在25-6mm）。双齿辊破碎机的工作机构（图1）主要是转动的两个圆齿辊，旋转的圆辊面上有齿、棱和槽。物料被齿面辊带到破碎空间后，因受到两齿辊的劈碎作用（主要破碎方法）而破碎，经过破碎的物料经下面排料口排出。齿辊破碎机按齿辊数目可分为单齿辊破碎机、双齿辊破碎机和多齿辊破碎机。生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。在选煤厂中应用的单齿辊破碎机都采用较长的辊齿，故主要适用于粗碎；双齿辊破碎机的辊齿一般较短，适用于中碎；四齿辊破碎机适用于中碎。2 齿辊破碎机的发展状况破碎是当代飞速发展的工业矿物加工领域中一个重要的环节，破碎机就是矿山机械中应用非常广泛的一种设备。在各种金属、非金属、化工、建材、电力等工业部门占有非常重要的地位。从经济角度来讲，在选矿厂，破碎与磨碎作业的生产费用占全部选矿费用的40%以上，设备投资占总投资的60%左右M。从能源与环保角度讲，破碎作业要消耗巨大的能量，物料破碎过程中由于作业中产生发声、振动、摩擦、粉尘等，使能源大量消耗，作业环境严重污染。因而多年来国内外的界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎过程，从理论研究到新产品研制(包括改造旧的设备)直至改变生产工艺流程，以求达到节约投资、低耗能、少污染、高效率、过粉碎量小、产品粒度均匀并满足与之相配套的新设备、新技术系统的工艺要求。煤矿是破碎机应用最广泛的行业，露天煤矿的原煤破碎和选煤厂入厂原料的预处理都离不开破碎设备。由于煤炭属中硬岩石并具脆性以及破碎技术经过长期的发展，所采用的破碎设备包括:鄂式破碎机、旋转式破碎机、锤式和环锤式破碎机、反击式破碎机、选择性破碎机、齿辊式破碎机等。最近10多年来，破碎技术取得了较重大的进展，随着人们对破碎过程认识的不断深入，新的破碎方法和破碎设备不断涌现，各国不断把新工艺、新技术、新材料用于自己的破碎机工业，产品可靠性不断提高，在产品的耐磨损、减少过粉碎量、严格控制碎后产品的粒度等方面都取得了有效的进展。特别是煤用齿辊式破碎机以其制造简单、维修方便、低能耗、成本低、高破碎能力和经久耐用等优点，无论是从产品的结构、技术性能还是工业应用都成为煤用破碎机的佼佼者。2.1 1990年以前的齿辊式破碎机9O年代前，齿辊式破碎机的技术存在不能严格控制碎后产品粒度、碎后产品过粉碎量大、机体受到的冲击载荷较大、破碎齿易损坏、整体噪声大、维修量大等缺点。如为了防止入料中的杂木、铁器、矸石、岩石等硬物料损坏破碎齿，在单齿辊破碎机的破碎板下端装有拉力弹簧，在双齿辊破碎机一破碎辊的两端装有压缩弹簧，目的是当大块物料或坚硬物料落到破碎腔不能被破碎时破碎板或齿辊受力增大，从而压缩弹簧增大破碎腔的排料问隙，以便排出硬物。然后借弹簧的恢复力使可动破碎板或齿辊回到原来的位置。如此便不能严格控制碎后产品的粒度。1987午原兖州煤矿设计院在消化吸收美国雷克斯诺德(REXNORD)公司生产的阿拉克36DAM型破碎机的基础上，设计出的4PGC-3803501000型齿辊式破碎机是当时技术上较为先进的破碎机。该型破碎机在技术上的一个突出特点是采用“Nitroil”控制系统。该系统可以独立地调整上段齿辊的间距来控制下段的给料粒度。也可单独调整下段齿辊的间距以控制产品粒度，这样，可根据破碎工艺要求灵活地调整破碎程序。同时，该型破碎机把调整齿辊间距装置和保险装置做成一个系统，采用液压气动系统：油缸的活塞杆与可动齿辊相连，在有活塞杆的油缸腔内，泵入一定可变量的液压油，同时在油缸的无活塞杆的腔内泵入一定压力的气体，形成空气柱弹簧。这样可以根据泵入油量的多少改变活塞的位置，从而确定齿辊间的距离，达到控制产品粒度的目的。当硬物或不可破碎物进入破碎机后，由于破碎力增大，可动齿辊压缩空气柱使硬物通过，随后又可使动齿辊复位。同样也存在能严格的控制产品粒度的问题。2.21990年以后的齿辊式破碎机进入9O年代后，随着我国改革开放力度的加大，煤的销售市场也发生了较大的变化。人们对选煤技术及设备提出了更高的要求。其中包括对煤碎后产品中降低细颗粒含量、产品粒度的均匀性、减少过限粒度、增大处理能力等，从而推动了破碎机技术的发展和进步。首先煤炭科学研究总院唐山分院开发了2PL系列强力破碎机。该破碎机在技术上的进步主要是取消了原双辊破碎机的退让弹簧保险装置，将双破碎辊固定，破碎齿使用新的技术和材料来防止难碎硬物损坏破碎齿，从而可严格控制碎后产品中的过大颗粒 。1994年平顶山选煤设计院和郑州长城冶金设备厂研究开发出TFP500系列分级破碎机。该系列破碎机采用单电机驱动，液力耦合器过载保护。其传动系统是电机驱动液力耦合器并带动一对锥齿轮，改变转动方向并驱动主动破碎辊转动，主动破碎辊通过另一端的一组直齿轮驱动被动辊转动。破碎齿呈螺旋形布置，入料中的小颗粒很容易通过破碎辊之间的间隙排出，大块则利用齿的剪切和拉伸力来进行破碎，改善了传统破碎机中物料不受控制一律破碎的情况。9O年代中期,山东莱芜煤矿机械厂引进德国技术， 开发生产了2PGL系列双齿辊强力高效破碎机 。该系列破碎机采用双电机、双液力耦合器、双套齿轮箱直联式驱动，一破碎辊用手动液压系统可移动，用来调整齿辊间的间距，从而控制排料粒度。该机有液力耦合器过载保护和电控过载保护，可有效防止难碎硬物损坏破碎齿。整机结构紧凑，机体高度低冲击负荷小。同期，煤炭科学研究总院唐山分院相继开发了2PLF系列分级破碎机、2FJP600系列强力分级破碎机、4PGG系列强力破碎机和DP系列单齿辊破碎机。2PLF系列分级破碎机在传动形式上采用三角带大带轮传动，传动结构简单、故障率低。由于大带轮有蓄能作用，故所需的电机功率比直联式传动的小。双齿辊采用对转方式，破碎齿采用子弹头式，表面堆焊硬质合金，强度大，破碎效率高并且磨损后便于修复。2FJP600系列强力分级破碎机的双辊分别各自向两侧壁方向转动，齿辊上的破碎板采用拼装式，破碎齿在韧性较好的铸基体上堆焊硬质合金，不但强度大，可破碎难碎硬物，而且破碎齿“宁弯不折”。当难碎硬物卡弯破碎齿，现场无需更换破碎板而可将破碎齿直接修复。在两侧壁上分别装有梳齿板，有两个作用：使破碎过程完全为剪切、拉伸破碎，不易产生过粉碎物；起棒条筛的作用。可通过需破碎的物料，而筛掉不需破碎的大块物料，可严格地控制碎后产品的粒度，使碎后物料的三维尺寸都能得到控制。两齿辊分别向各自的侧壁方向旋转也可以保证入料中已经达到要求粒度的物料不再二次破碎。从齿辊间的排料口和齿辊与梳齿板间的排料口直接排出，从而减少能量消耗和因挤压破碎产生的过粉碎。两破碎辊有两套独立的驱动装置，使两破碎辊各自独立工作。在实际破碎时，可根据入料量改变工作制度，即入料少时开单机，入料多时开双机，用户更加节能。每台破碎机可配有A、B、C三种齿型，每种齿型对应一种产品粒度，用户可通过更换齿型来调整产品粒度而不需更换破碎机，实现一机多用，减少用户的重复投资。另外，由于该系列破碎机为强力破碎，工艺布置时不需要手选皮带人工拣矸，原煤也不需要预先筛分而直接入破碎机，简化了选煤工艺流程，降低了厂房高度，减少了选煤厂建设投资与生产费用。4PGG系列四齿辊破碎机和DP系列单齿辊破碎机是在2FJP系列基础上派生而出的，除4PGG系列破碎机的机体采用积木式结构，上下机体可组可分，可根据生产现场实际来安装，破碎比增大外，其它结构和破碎原理与2FJP系列基本相同。2.3国外先进高效破碎机2.3.1 MMD型高效破碎机MMD型系列轮齿式破碎机是英国MMD矿山机械集团公司开发出的新一代破碎机，有500、625、750、1000、1300和1500共6个系列。每个系列有短箱型、标准箱型和长箱型3种不同工作长度，以满足不同处理能力的要求。每一种规格又配有不同类型的齿型、齿帽，以适应不同破碎产品粒度的要求。该机的工作原理是依靠冲击剪切和冲击拉伸的作用，使剪切力沿着物料的薄弱易碎部位产生巨大破碎力使其破碎。物料在两个破碎齿之间以及与侧壁的梳齿板之间排出，产品在破碎后受此间隙控制，不会产生过大颗粒，在给料中已含有合格粒度的物料很快排出，不受破碎作用，有较好的粒度控制和筛分作用，产品粒度均匀。因此该机又称“筛分破碎机”，主要用于粗破碎和第二段破碎作业。现已有多台MMD型破碎机在我国的煤矿和选煤厂使用。其特点是：(1)高度小、结构紧凑；(2)特殊的轮齿结构使其适用于干矿、湿矿、泥矿和粘矿；(3)碎后产品粒度均匀，没有过大颗粒，过粉碎的产品少；(4)处理量大，最大可达14 O00th，破碎强度高，可破碎抗压强度达300MPa的物料；(5)采用液力耦台器和电控双重过载保护，当过载或遇到难碎物料时，破碎机停止转动，破碎辊反转排出难碎物料；(6)维护、维修简便。2.3.2 ABOH型分级破碎机1998年，由美国的FFE矿业基建设备公司和澳利亚ABOHT工程公司合资开发的ABOH系列分级破碎机将破碎过程分为三段，而且可视入料粒度上限的不同而选择不同的齿辊轴间距。如当入料粒度上限为1000 mm，则齿辊轴间距为1000mm左右，粗碎段将1000mm的入料破碎到350mm，二段由350mm破碎至100mm， 三段由100mm破碎至50、45、38mm或用户要求的粒度。粗碎和二段破碎时破碎辊内向旋转，三段破碎时破碎辊外向旋转。3 对辊机的工作原理两个破碎辊在传动装置的驱动下相向转动，固定辊1支承在固定轴承2上。移动辊3支承在移动轴承4上，安全装置5(弹簧保护装置或液压缸保险装置)顶住活动轴承，并用定位垫块6调节两辊的间隙，其最小距离也称排料口宽度，用以控制破碎块产品粒度。物料自两辊上方加入，在辊子与物料间摩擦力作用下，物料被带入两辊之间，受挤压破碎后，自下部排出(见图3.1)。破碎后的粒度一般控制为80120mm。4 双齿辊破碎机的基本构造图4.1是传统式双齿辊破碎机的构造示意图。它是由一对齿辊、两对外啮合齿轮、弹簧保险装置、机架及胶带轮等部件所组成。机架1是由型钢焊接而成的结构件，固定齿辊2安装在机架的固定轴承3上。可动齿辊4装在可动轴承5上，可动轴承可以在固定于机架上的轴承座6上滑动，利用弹簧7将可动轴承压紧。电动机通过胶带轮8和传动齿轮9及10使固定齿辊转动，利用长齿齿轮11带动可动齿辊，使其与固定齿辊作相对转动。破碎物料从上方给入，经齿辊破碎后从下方排出。图3.1齿辊破碎机工作原理示意图、固定辊、固定轴承、移动辊、移动轴承、安全装置、定位垫块图4.1 双齿辊破碎机1、机架 2、固定齿辊 3、固定轴承 4、可动齿辊 5、可动轴承 6、轴承座 7 弹簧 8、胶带轮 910、传动齿轮 11、长齿齿轮5齿辊破碎机的主要部件(1) 齿辊齿辊的构造通常有两种型式：一是在铸铁芯上套有用高锰钢铸成的齿圈，两端用螺栓紧固，另一种是由高锰钢铸成的弓形齿板，装配在多边形截面的铸铁轴毂上，齿辊结构可靠，但检修不方便，当更换齿圈时必须把辊子提升，以便把每个齿圈单独分解下来；第二种型式的齿辊制造和装配都方便，磨损后易于更换，若轮毂造成整体，则齿板与多边形表面接合处面积较大，接合更牢固。目前，国产单齿辊和双齿辊破碎机多采用第二种型式。辊齿的型式有如下几种：鹰嘴式、标抢式、刀刃式和矩形带式。粗碎时大部分采用鹰嘴式，齿的高度为70110mm。长、短齿一起配合使用，长齿用以破碎特大块，大块进入内腔后，再用短齿进一步破碎，单齿辊破碎机的破碎过程基本上是这样进行的。中碎时鹰嘴式和标枪式都可使用，齿的高度最低为40mm。刀刃式使用得不多。矩形带式主要是用在四齿辊破碎机上。(2) 传动装置单齿辊和双齿辊破碎机的转速有快速和慢速两种。为了减少煤粉过多，现在一般使用慢速，齿辊的圆周速度约为1.21.9 m/s(2530 r/min)；那些粉煤对工艺影响不大的，采用快速2.84.7 m/s。快速传动装置简单，采用三角胶带轮减速即可。慢速传动装置较复杂，一般采用三角胶带轮和齿轮两级减速。由于齿辊破碎机的运转速度低，所以传动轴和主轴都采用滑动轴承。在双齿辊破碎机中，为了不使辊齿相碰而损坏，两个齿辊应当同步地相对回转；为了使两齿辊有10mm相对位移时仍能正常咬合传动，两齿辊间