破碎在選礦工業中占有重要地位，目前在選礦廠中，破碎生產費用要占全部選礦費用的40%以上，因此提高破碎生產率，降低破碎功率消耗有重大意義。鄂式破碎機、旋回式破碎機常出現“堵塞現象”使功率增加，物料出現過粉碎。錘式破碎機生產效率低，反擊式破碎機生產效率高，但結構復雜。新型雙齒輥破碎機是國外近年出現的一種破碎設備，同其它類型的破碎機相比，具有結構簡單、過粉碎現象少、工作可靠、工作效率高等優點，適用于石灰石、煤的粗碎。目前國內對該設備的需求量很大，但由于國內雙齒輥破碎機的起步較晚，現在國內破碎設備主要由國外進口，且引進價格昂貴，這樣大大的增加了生產成本，因此，研制開發適用于我國煤礦選煤的新型雙齒輥破碎機，滿足國內礦山需要，替代進口迫在眉睫，具有非常重要的意義。
1、原理
雙齒輥破碎機是我國選煤廠廣泛采用的一種破碎機械。這種破碎機通過2個輥子對輥利用破碎齒的剪切、擠壓作用對物料進行破碎。雙齒輥破碎機的核心部分是2個輥子，1個輥子支承在1個固定軸承上，由電動機利用帶輪帶動其轉動，另1個輥子支承在另1個固定軸承上，2個輥子通過1對加工精確的同步齒輪實現相對轉動，2個輥子又通過對輥對物料進行剪切，達到對物料進行破碎的目的。
2、破碎機的組成
雙齒輥破碎機由原動機、傳動機構、減速裝置、主機等組成。
(1)原動機：雙齒輥破碎機的原動機采用電動機，用戶可根據使用條件選擇。這增加了破碎機的使用范圍。對遠離供電線路或經常更換工作場地的用戶來說，極其方便。
(2)傳動機構：雙齒輥破碎機采用帶輪傳動，可以使原動機的工作更加平穩，具有過載保護作用。
(3)減速裝置：破碎機采用慢速齒輥的方式運行，為了得到所要求的減速比，采用三角膠帶和齒輪兩次減速，傳動軸和主軸都采用圓錐滾子軸承。
(4)主機：①箱體：雙齒輥破碎機的主機采用箱形結構，機架用鋼板焊接而成，采用分體式，由底板、2個側板和上蓋組成，2個齒輥安裝在機架的固定軸承上，軸承通過軸承座與機架連接。2個輥子之間用兩個參數相同精確制造的齒輪聯接。②輥子：雙齒輥破碎機的主要工作部件是2個平行安裝的齒輥，破碎齒通過健與芯軸連接，通過改變破碎齒上的鍵槽角度來實現破碎齒在芯軸上的螺旋式排列。③輔助裝置：雙齒輥破碎機的主機內設有輔助裝置，箱體的下部兩輥之間裝有破碎砧，與2個齒輥配合形成第三階段的破碎，控制產品粒度。④排粒料裝置：齒板、破碎砧之間的間隙，形成了動態篩分機構。進入破碎腔的物料中所含有的合格粒級的物料迅速從間隙排出，而大塊物料被旋轉的齒對咬住，受沖擊剪切和沖擊拉伸而破碎，這種結構提高了破碎機的工作效率和處理能力。
3、破碎機的總體結構底座采用螺緊后焊接，而電動機直接用螺栓擰在底座上。
對破碎機的總體結構進行了優化。其減速箱與破碎箱做成一體形式．既可以節省空間和制造成本又可以更好的密封和傳動；對齒輪軸部分采用齒輪軸半露，上蓋與半露部分很好的密封。
4、輥齒齒型和輥齒布置的選擇
4.1方案一
雙齒輥破碎機輥子表面工作齒的齒形采用棱錐體齒，其1個輥齒上的棱邊成凸形圓槽，與輥子外表面成同心圓。為了得到接近立方體的破碎物料，輥的表面采用等間距矩形點陣排列齒的布局，另1個輥子的1個輥齒正對棱形的中心，1個輥的輥齒頂到另1個輥子表面的距離及兩齒之間的間距大約就是產物的最大粒度。
4.2方案二
雙齒輥破碎機輥子表面工作齒的齒形采用楞錐體齒，其齒型如圖4所示，每4個輥齒嵌在1個齒套上，齒套通過螺釘固定在輪轂上，輪轂是正方形，在輥齒切割物連料的部位用螺釘安裝用合金制成的刀片，輥齒成螺旋型布置。打破了老式破碎機采用輥齒與對輥輥面嚙合破碎的方式，而是采用一系列的破碎齒通過鍵與軸連接成螺旋狀，利用齒與齒的對滾破碎物料。
4.3方案三
雙齒輥破碎機的輥齒齒型和布置方式與方案二的相同，不同之處是每個齒輥由芯軸和破碎齒組成，破碎齒通過鍵與芯軸連接，通過改變破碎齒上的鍵槽角度來實現破碎齒在芯軸上的螺旋式排列。
4.4方案對比
方案一采取的輥齒為凸圓型棱的棱齒，減少傳統普遍采用的鷹嘴型輥齒產生的過粉碎現象，普通棱錐的輥齒在與另1個輥子嚙合破碎時，由于輥齒棱邊是一條直線，而對輥是圓弧，隨著輥子轉動，一個輥的輥齒頂到另1個輥子表面的距離，即最大排料粒度不斷發生改變。因此，圓弧形棱齒與普通的棱齒相比排料粒度更均勻。而且普通棱形輥齒棱邊的不同部位破碎物料的粒度大小不同，必將導致接觸應力不均，使局部磨損嚴重，降低齒板使用壽命，增加維修工作量，對生產產生不利影響。
方案二采取了與方案一不同的齒形和布置形式，其獨特之處在于利用螺釘使齒套與輪轂相連接，利用齒與齒的對滾破碎物料，具有老式破碎機利用輥面與輥齒嚙合破碎所達不到的破碎效率。破碎齒上安裝合金制成的刀片使其能夠破碎堅硬的物料，而且當破碎齒磨損嚴重時只需更換刀片即可，增加了破碎機的使用壽命，優點是高效、耐磨、使用壽命長，可以破碎堅硬的物料。
方案三采用破碎齒通過鍵與芯軸連接，通過改變破碎齒上的鍵槽角度來實現破碎齒在芯軸上的螺旋式排列，既實現了方案二的破碎效果，而且采用鍵連接比傳統普遍采用的輪轂和輥齒連接更簡易，具有結構簡單、安裝方便的優點，是一種新型的設計方式。
綜上所述，在3個方案中，方案三更適合雙齒輥破碎機的設計要求，所以選擇方案三作為雙齒輥破碎機齒形和輥齒布置設計。
4.5本項目的創新之處
傳統的破碎機大都是利用1對或幾對輥齒對塊狀物料進行擠壓破碎。且這些輥輪在軸上的安裝大都是并齊地排列在軸上，也就是它們的安裝鍵都在同一個空間角度上。這種傳統的破碎機它的破碎效果不太理想。
5、結論
通過對破碎機進行結構優化設計，及對各種輥齒的布置進行對比分析，確定了一種高效的破碎輥齒和布置方式，并利用破碎砧實現了對物料的三階段破碎，利用皮帶輪、齒輪、齒輪軸實現系統傳動。達到了預定的破碎物料粒度的要求。
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