双齿辊破碎机主要设计参数的研究

郭卫卫，李永康

（山西煤矿机械制造有限责任公司，山西 太原 030051）

随着我国煤炭、冶金矿山向大型化发展，破碎在选矿工业中占据越来越重要的地位。目前破碎生产费用要占全部选矿费用的40%以上，因此，提高破碎生产率，降低破碎功率消耗有着重大意义。双齿辊破碎机与传动破碎机相比具有生产能力高、破碎功耗小的特点，此外还兼具结构紧凑、体积小、对物料的过粉碎率低等特点[1]。

1 双齿辊破碎机破碎机理

双齿辊破碎机的主要工作部件为两个平行安装的齿辊，每个齿辊沿轴向布置一定数量的齿环，齿环上均布若干破碎齿，这些破碎齿在齿辊轴向是螺旋布置的。旋转运动的齿辊遇到大块物料，首先对其进行冲击剪切，接着进行挤压破碎。破碎齿的螺旋布置迫使物料翻转，等待被破碎齿的继续破碎，被粗碎后的物料由于包容体积逐渐变小，而被强行破碎，破碎后的物料从齿隙间漏下。旋转的破碎齿形成格筛把合格粒度的物料排出，所以破碎后的物料粒度均整，不会产生过大粒度。此外，在给料中已含有合格粒度级的物料在机器中很快被排除，不受破碎作用，从而提高了破碎效率，解决了过粉碎率高的问题。双齿辊破碎机工作原理如图1所示。

图1 双齿辊破碎机工作原理图

2 双齿辊破碎机破碎能力计算[2]

双齿辊破碎机具有强制排出特性，其处理能力近似等于其通过能力，生产能力计算方法是：破碎机的生产能力等于将辊齿看作物料时单位时间内通过两辊间的物料的总体积减去所有辊齿所占的体积。

式中：Q——破碎机的破碎能力，m3.h-1；

K——物料的填充系数（通常取0.4~0.6）；

V1——将辊齿看作是物料时单位时间内通过两齿棍之间物料的总体积，/m3.h-1；

V2——单位时间内通过两辊之间的所有辊齿的体积，m3.h-1。

图2 V1计算简图

假定与辊齿接触的物料以辊齿在该点的线速度运动，以图2为数学模型，可求得：

式中：V3——将辊齿当成物料时，单位时间内通过AB区间的物料体积；

V4——将辊齿当成物料时，单位时间内通过BO区间的物料体积；

ω——角速度，rad.s-1；

l——辊轴有效长度，m；

a——辊轴中心距，m；

D1——辊齿大径，D1=2（R+h），m；

R——辊轴半径，m；

h——辊齿高度，m；

n——齿辊转速，r.min-1；

m——两齿辊上安装的总齿数；

V0——单个齿的体积，m3。

3 双齿辊破碎机功率计算[3]

破碎机功率计算一般是以破碎理论为依据，从理论上阐明物料粉碎过程的输入功与破碎前后物料潜能变化之间的关系，从而明确输入功的消耗量。

破碎功耗学说，目前公认的有表面积学说，体积学说和裂缝学说。

实际计算发现以裂纹学说为依据的功指数计算法是指导设计的最行之有效的方法。

裂纹学说以“粉碎物料消耗的能量与物料产生的裂缝长度成正比，而裂缝又与物料径粒的平方根成反比”为理论基础，经数学诱导，得出物料破碎所消耗的功W（J/kg）为:

式中：D0——给料质量80%所通过的标准筛孔尺寸的径粒，μm；

d——产品质量80%所通过的标准筛孔尺寸的径粒，μm；

W1——功指数，J/kg，可通过实验求得。

破碎机装机功率可通过下式计算：

式中，K为调整系数，中碎时K值取1。

双齿辊破碎机在实际破碎过程中，满足出料粒度要求的物料可不经过破碎直接排除，所以实际消耗功率需要在计算值的基础上考虑实际情况及通过经验作适当调整。

4 结束语

双齿辊破碎机是一种新型的节能、高效破碎机，其工作原理突破了传统破碎理论，带来系列综合性能优点。在介绍双齿辊破碎机工作原理的基础上，对该类破碎机的生产能力及装机功率的计算做了一定的推导和介绍，这对实际设计该类破碎机有一定的指导作用。

[1]郎宝贤，郎世平.破碎机[M].北京:冶金工业出版社，2008.

[2]贡凯军，何有钧.MMD双齿辊破碎机生产能力计算方法[J].金属矿山，1997（5）：37-38.

[3]潘永泰，王兆申，1 200 t/h超大处理能力分级破碎设备的开发前景及研究[J].选煤技术，2001（6）:15-17.