1、分級破碎理論基礎
被破碎礦塊內部存在不同大小和方向的應力，在物體破壞之前，這些應力只以彈性能形態儲存，整個應力分布狀態符合總能量最低原理；當彈性能的積累達到物體破壞極限后，彈性能和表面能結合起來也處于最小值。Griffith將表面能的概念應用于彈性理論，認為礦塊的實際強度大大低于理論數值的原因在于其內部存在極細微的裂紋。裂紋特性直接影響礦塊破碎后的粒度分布以及破碎過程中的能量消耗。
1.1加載率與能量消耗
首先，裂紋的存在降低了礦塊的有效強度。礦塊的表觀楊氏模量以及其他彈性模量將依賴于應變率。其次，因為裂紋擴展表現為平面特征，所以在稍不完善的各向同性材料中，裂紋擴展將呈現平行裂紋擴展方向響應不同于垂直裂紋面方向響應的趨勢，從而使一種初始各向同性的材料迅速轉變成高度各向異性的材料。最后，從工程學觀點看（這也許是最重要的），微裂紋擴展最終導致破壞。這意味著礦塊的極限強度強烈依賴于加載速率(圖1)。在準靜態加載率條件下，最大或臨界缺陷是引起物體破壞的原因；而在更快的加載率條件下，一個具有有限擴展速度的單一裂紋不足以釋放不斷增加的拉應力，于是更多的裂紋必須參加這個過程。
由圖1知，當加載率（可等同于破碎齒的線速度）與物料的極限強度成反比，即加載率低，參與的裂縫數量少，則物體的極限強度低，所需破碎功耗小。
1.2 動態破碎中碎塊塊度的預測
對巖石及類巖石材料而言，由劇烈的沖擊拉張斷裂所形成的損傷表現為相互交錯的復雜的裂紋系，它可反映出外張力作用形成的應力場的大小及方向。在許多應用爆炸或沖擊破碎巖石的作業中，獲得最合適而又均勻的塊度，正是其主要目的，此外，過程的效率也是很重要的。因此，了解斷裂對于控制裂紋密度及碎塊塊度的影響是必要的。
1. 2.1 固有缺陷對動態破碎的影響
在不同大小的拉伸載荷作用下，礦塊中的缺陷被激活并擴展。這些活化缺陷在載荷作用期間擴展，最后互相兼并并導致材料破壞。當緩慢加載時，只有那些在低應力下活化的缺陷對破碎過程作出實際貢獻。因為在載荷的增加尚不足以使其他缺陷激活之前，這些缺陷的擴展與兼并就已經使材料發生了破壞，由此導致材料破壞應力的低門檻值。因為起作用的缺陷數目較少，所以塊度較大。當加載速率大時，在缺陷發生兼并之前，應力已達到較高的水平，使更多的缺陷參與破碎過程，導致塊度更小及材料破壞時的應力門檻值也更高。
1.2.2破碎塊度的預測
2、分級破碎的特點
2.1具有破碎與篩分雙重功能
分級破碎機特殊的結構設計保證了破碎過程為強行破碎，破碎輥不退讓，且可根據不同的人料和產品粒度要求選擇不同破碎齒形，這對于嚴格保證產品粒度是非常重要的。破碎齒螺旋布置在齒輥上，兩輥相對（或相反）運動如旋轉的格篩，小于產品粒度要求的物料順利通過，只對大于產品粒度要求的物料進行破碎，從而避免了進入破碎機的物料摻雜破碎的缺點。分級破碎機在工藝布置上采用開路破碎流程，原煤經揀矸、除雜后直接進入分級破碎機，可直接生產出合格粒度的產品。與閉路流程相比，極大地簡化了工藝流程，開路破碎節省了設備及基建投資。
2.2 嚴格保證產品粒度
分級破碎設備一般采用固定中心距對物料進行強行破碎，齒輥的結構尺寸根據產品粒度要求進行設計，嚴格控制產品通過的空間尺寸，故能嚴格保證產品粒度，可作為粒度把關破碎設備。
2.3 過粉碎率與處理能力
采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通過，只對大于粒度要求的物料進行破碎，避免了進入破碎機的物料的摻雜破碎，所以具有極低的過粉碎率。同時還可根據不同的入料粒度組成及破碎比選擇兩破碎輥旋轉方向，增加破碎通道，提高處理能力。
2.4分級破碎機的結構性能
分級破碎機具有整機高度低、內力平衡、振動微弱等優點，可有效降低對廠房高度和廠房承載強度的要求，有利于工廠的更新改造和減少新建廠房的基建投資。
3、分級破碎技術發展趨勢
(1)高可靠性。作為洗選準備系統的關鍵設備，分級破碎設備采用開路破碎流程，實現了分級與破碎的雙重功效，但一旦設備出現問題，整個洗選系統將不能正常運行，因此分級破碎設備的高可靠性顯得尤為重要。
(2)設備大型化。選煤廠大型化和工藝系統簡單化的趨勢要求具有大處理能力的分級破碎設備與其相適應。
(3)國際化。國際化主要體現在市場和技術的國際化和制造工藝與標準件選擇的國際化。
4、分級破碎技術的應用
隨著我國選煤技術的飛速發展，選煤廠日趨大型化，其工藝系統也日趨簡化，這就需要大處理量、高可靠性破碎設備與其相匹配。
目前，我國采用的大型分級破碎設備還主要依賴進口，不但購置費用高，而且存在著供貨周期長、配件費用高、售后服務程序復雜等問題，亟待國內產品達到同樣的性能，以替代進口產品。
ssc大型分級破碎設備正是為了適應這種日益增長的技術和市場需求而研究開發的。新齒型分級破碎機近年來被廣泛使用并取得了良好的使用效果，獲得了巨大的經濟和社會效益。在此實踐基礎上，通過深入地研究及總結，同時借鑒國外的先進經驗，煤科總院唐山分院獨立開發了具有高處理能力、高可靠性、極低過粉碎率的大型分級破碎設備。
ssc系列大型分級破碎設備現已在陽泉、神華、淮南、包頭、鶴崗、七臺河、寧煤、龍口、太原等多處成功應用，并且深受用戶歡迎和好評。使用實踐表明，該設備不但達到了國外同類產品的性能，而且還有很多獨到之處。該設備采用煤科總院唐山分院多年應用的新齒型破碎齒，破碎原煤一次性使用周期為12—18個月。整機主要標準部件均采用國際知名品牌產品，同時采用高強度整體軸承座和多層鋼板焊接的整體機架。使用過程中，該設備表現出可靠性高、處理能力大、保證粒度好、破碎粒度剛性可調等優點，完全可取代進口產品，從而結束了我國選煤廠大型分級破碎設備完全依賴進口的狀況。
4.1產品粒度特性
粒度特性是分級破碎機最主要的特性之一。因破碎齒型及其布置方式都是根據粒度要求而特殊設計的，所以其破碎效率、細粒增量等指標較傳統的齒輥破碎機都有了很大的提高（表l~表3）。從表3可看出，與老式齒輥破碎機相比，分級破碎機破碎效率提高了4.3個百分點，細粒增量減少25. 15個百分點。圖3所示為300~0mm混煤破碎前后及300一100mm大塊煤破碎后粒度組成情況。
4.2可靠性及使用壽命
整機結構簡單，設計強度高，過載保護系統完善，實際使用過程中表現出極高的可靠性。一般粗碎、中碎時破碎齒的使用壽命可達12一18個月，磨損后可現場堆焊修復，維修時間短，費用低。細碎齒因齒型較小，采用耐磨性高的合金鋼并經表面處理后其使用壽命在10一15個月，可現場維修或更換齒板，方便快捷。
4.3粘濕物料的處理
分級破碎機采用特殊的自清理機構，對粘濕物料的適應性強。2PLFX、SSCX系列細粒分級破碎機就是專門為粗精煤再選、動力配煤、水煤漿的原料準備等破碎作業而研制的，該類設備對粘濕煤炭的破碎有極強的適應性。
4.4 自動化程度高
分級破碎機采用多級過載保護裝置，除機械保護裝置外，還配有PLC智能測控系統，對整機運行實時監控。破碎機一旦出現堵轉現象，破碎輥將自動反轉排出異物，同時報警并關閉給料系統。另外，還可實現產品粒度組成、關鍵機械指標的在線監控等。
5、結語
(1)分級破碎機作為一種全新理念的破碎設備具有簡化工藝流程、結構設計合理、嚴格保證產品粒度等優點。其破碎效率高，細粒增量小，是煤炭及焦炭等中等硬度以下物料破碎作業的首選設備。
(2)采用較低的加載速率，既有利于減小破碎過程中的能耗，又有利于降低破碎過程中的過粉碎，反映到破碎機參數設計上就是采用低線速度和大扭矩。
(3) SSC系列大型分級破碎機具有可靠性高、處理能力大、保證粒度好、粒度剛性可調等優點。其綜合工藝性能與國外同類產品相當，完全可取代進口產品，從而結束我國選煤廠大型分級破碎設備完全依賴進口的狀況，使我國的分級破碎技術達到國際水平。
