礦業是國民經濟中的基礎產業，礦物加工是礦業的重要環節，粉碎是礦物加工中不可缺少的一種工藝流程，粉碎的主要任務是提供具有一定粒度、粒度組成和充分解離而又不過粉碎的原料，以便下一步的加工、處理和使用。同時，破碎粉磨機械是冶金、礦山、化工、電力、建材、筑路等工業部門廣泛應用的機械設備。在國民經濟發展中占有重要地位，每年有大量的礦物原料需用破碎、粉磨機械進行加工處理。隨著現代科學技術的發展，破碎機械正朝著細碎、超細碎、高效和新型結構的方向發展。
傳統的破碎工藝是礦石經過粗碎、中碎和細碎三段工序，達到入球磨機的要求粒度，增加了工藝復雜性，本設計的“二級可調式破碎機”就是將中碎和細碎兩段工序在一臺破碎機中實現，并且可以方便調節出料粒度，從而解決了入料粒度范圍寬、出料粒度細的問題，可簡化工藝流程，降低能耗及生產成本。該設計已于2005年11月獲得國家實用新型專利授權。
1、沖擊錐式破碎機的設計
在礦石破碎中，如何提高單機破碎比，一直是人們努力的方向，主要攻關目標是簡化粗、中、細碎三個作業環節。然而，破碎比始終沒有大的突破，因為面臨著兩方面難題：其一，入料粒度大與出料粒度要求盡可能水，始終是一對矛盾，要么入料粒度大，則出料粒度也大，要么要求出料粒度小，則入料粒度必然要小；其二，對于多數入料粒度大的單級破碎機，其細碎設備因排礦口及工作壓力調節困難，排礦粒度只能降低到12 mm左右。實際上，大多數選礦廠，特別是大型選礦廠的入磨機粒度多在20 mm左右，極大地增加了磨礦機的負荷，各項功耗指標急劇上升。目前，針對脊性物料，設備能耗低、磨損小、排礦粒度從20 mm到4mm的細碎設備，在國內的成功應用實例較少。
趙會治提出“沖擊錐式破碎機”設想，其研究主旨是利用一臺設備實現二級碎礦目的，或者用在粗中碎作韭，或用在中細碎作業，進而實現“多碎少磨”原則，降低人磨機的礦石粒度，節約成本、簡化工藝流程。
沖擊錐式細碎機主要沖擊錐和兩部分組成，沖擊錐作豎直上下往復運動，旋轉錐繞軸作勻速運動。在沖擊錐的沖擊力和旋轉錐的剪切力作用下完成破碎過程。
該設計理論上可行，但在實際設計操作過程中，存在如下問題：
(1)在解決沖擊錐上下運動方面，可以使用曲軸、凸輪和液壓控制系統。但都有其缺陷，共同缺陷就是效率低，沖擊載荷較大，從機械結構設計方面難于實現。
若使用曲軸時，為了使電動機平穩旋轉，可在軸的另一端加載慣性輪，但沖擊錐豎直向下運動的方式很難保證。而且，當遇到較難加工物料時很容易出現“悶車”現象．這樣不但對下料量和速度有較高要求，還對支攆機架有較大的強度和剛度要求。
若使用凸輪時，選用等徑凸輪，為保證電動機平穩旋轉，也可在軸的另一端加載慣性輪，但是凸輪不適合傳遞較大的力，而且加工難度較高且較易磨損。當遇到較難加工物料對也很容易出現“悶車”現象，該性質直接決定了此粉碎機尺寸不可能做大，因而難以提高破碎比。使用液壓控制系統時，參考機械加工中的磨床，參照磨床工作臺的換向閥來實現沖擊錐的往復運動，另外在油路上可以加一個溢流閥完全可以做到防止“悶車”現象發生，但此種往復運動的速度只能不大于4 m/s,整個機器的加工效率將會沒有現實可實用性。
(2)在解決旋轉錐旋轉問題上，必須采用軸承固定．最好采用靜不定支撐結構，旋轉錐的轉動的傳動可以靠皮帶和齒輪。然而將使驅動電動機受到大小不定的沖擊載荷，對電機的壽命等影響較大。
(3)在給料和捧料方面也有較大的缺陷，一般在機械設計過程中，要求出料口的截面積要大于或等于入料口截面積。但在此機構中，入料口明顯大于出料口。隨著時間的累計，悶機是必熱會發生的。
2、二級可調式破碎機的設計
對沖擊錐式細碎機設想進行改進，從而滿足機械設計要求。將機械粉碎加工過程分為兩個過程，第一個過程為物料的敲擊破碎過程，第二個過程為磨削過程。
2.1第一級破碎
第一級破碎借鑒錘式破碎機和反擊式破碎機的加工原理。其主要工作部件為帶有錘頭的轉子。轉子由主軸、圓盤、銷軸和錘頭組成。電動機帶動轉子在破碎腔內高速旋轉。物料自上部給料口給入機內，受高速運動的錘子的打擊、沖擊、反擊、剪切、研磨作用面粉碎。在轉子側部，設有反擊襯板、篩板，粉碎物料中小于篩板上篩條間隙的物料通過篩板排出，大于篩條間隙粗粒級物料被阻留在篩板上繼續受到錘頭的打擊和研磨，最后通過篩板排出機外。
2.2第二級破碎
第二級破碎主要以物料受襯板的擠壓、剪切、物料之間的擠壓、磨削而破碎，這一部分借鑒PFL系列立式復合破碎機、FL- 300型離心式粉碎機原理。
工作原理：被加工物料經下料口加到機器中，有錘式破碎部分完成第一次破碎，但到第一次破碎要求的物料經篩條縫排出，通過篩條縫隙可調節其粒度，一般加工產品粒度可以在4 mm-10 mm，經過一級破碎后的產品下落到第二級磨削部分，進行第二級破碎，產品最小粒度可達到1 mm。破碎比最大可達到80。
3、外部配套設備、自動與集中控制
3.1外部配套設備
驅動部分：由所設計設備的具體型號需要配備1500r/min的電動機。
喂料設備：由于加工不同物料所要求的給料速度不一樣，此設備要求配備一套自動控制的喂料系統。
排料設備：在這種設備中，其產品粒度較小，靠自身重力排料。排料速度的快慢直接影響著機器的整體性能。若在排料口與風機串聯，在風力分級的同時通過風機的吸力（負壓）加快排料速度和物料在粉碎腔內的移動，提高整機的加工效率和自動化程度。
3.2粉碎機自動控制
篩條間隙的調節：由于產品粒度不同需要不同的排料間隙，間隙的調節可以通過部進電機調節。
磨削部分間隙調節：在圖2中，間隙的調節所使用的是手柄（這種方式的調節主要應用于手工操作的場合）。在自動控制場合要求用步進電機通過齒輪嚙合代替手柄，由于步進電機的自鎮功能，轉動載體上的鎮定手柄可以取消。
3.3集中控制
不同的加工物料、不同的工藝要求需要各部分協調工作，之間存在著一定的函數關系，集中控制是建立在大量的數學模型的基礎之上的。由理論和實驗參數創立數據庫存儲于PC中，PC協調各部分工作。
4、結語
礦物粉碎是礦物加工中必不缺少的一種工藝環節，粉碎設備的能耗不僅決定加工產品的質量，更直接決定著產品的成本及企業經濟效益。本研究設計了一種新型的破碎機，其特點是：破碎比大；能耗低；設備結構簡單，工作原理具有創新性。已經完成了結構設計、工作參數等，尚需優化設計參數及系列產品設計。
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