論破碎機的發展趨勢
  摘要敘述了破碎機的發展現狀與趨勢：大型化、自動化和采用現代技術提高產品性能和可靠性。重點介紹了顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。
  關鍵詞破碎機現狀發展趨勢
  1引言
  物料的破碎是許多行業(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產品生產中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質和結構差異很大，為適應各種物料的要求，破碎機的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言，破碎是選礦廠的首道工序，為了分離有用礦物，不但分為粗碎、中碎、細碎，而且還要磨礦。因為磨礦是選礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50％)，為了節能和提高生產效率，所以提出了“多碎少磨”的技術原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節能方向發展。另外隨著工業自動化的發展，破碎機也向自動化方向邁進(如國外產品已實現機電液一體化、連續檢測，并自動調節給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規模的擴大，破碎機也在向大型化發展，如粗碎旋回破碎機的處理能力已達6000t／h。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗中，暫時還不能用于生產。對粗碎而言，目前還沒有研制出更新的設備以取代傳統的顎式破碎機和旋回式破碎機，主要是利用現代技術，予以改進、完善和提高耐磨性，達到節能、高效、長壽的目的。細碎方面新機型更多些。總的來看，值得提出的有：顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。
  2顎式破碎機
  傳統的顎式破碎機由于具有結構簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價格低廉、適用性強等優點，所以在工業上得到廣泛應用。其缺點是非連續性破碎、效率較低，破碎比較小，給礦不均勻引起顎板磨損不均勻等。針對其缺點，各國都在以下幾方面加以改進：優化結構與運動軌跡；改進破碎腔型，以增大破碎比，提高破碎效率，減少磨損，降低能耗，現已普遍應用高深破碎腔和較小嚙角；改進了動顎懸掛方式和襯板的支承方式，改善了破碎機性能；顎板采用了新的耐磨材料，降低了磨損消耗；提高了自動化水平(可自動調節、過載保護、自動潤滑等)。同時也出現了一些新的機型，如雙腔雙動顎式破碎機，其破碎比可達20～50，排料口調節方便，產量大；雙腔回轉破碎機，兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能，其產量較同規格的顎式破碎機高50％。還有篩分顎式破碎機，把篩分和破碎結合為一體，不僅可簡化工藝流程，且能及時將已達粒度要求的物料從破碎腔中排出，減輕了破碎機的堵塞和過粉碎，提高了生產能力，降低了能耗。在大型化方面國內外都已生產1500mmX2100mm規格的顎式破碎機。
  3圓錐破碎機
  傳統的圓錐破碎機(含旋回式)都優化了破碎腔，提高了產量，并可配備自動調節排礦口的裝置或控制器。有代表性的是昆鼎重機設計生產的新一代高能高效HP系列圓錐破碎機，采用了層壓破碎原理粉碎物料，實現了選擇性破碎。與傳統式的比較，它的擺動幅度大，轉速高，因此產量大，能耗低，以銅套取代傳統的滾珠軸承，故障率低，壽命長；機器重量小(反映了設計與制造工藝綜合水平的先進性)，具有保護和自動調整機構，可實現計算機自動控制。此外，還值得提出的是水沖式圓錐破碎機和慣性圓錐破碎機。
  水沖式圓錐破碎機的主要特點是：物料進入破碎機破碎時加水沖洗，以加大物料從破碎腔排出速度，減少經破碎形成的細顆粒在破碎腔中構成料層“襯墊作用”。該機產量高，產品粒度細，可開路破碎，不需粉碎倉，直接進入球磨機。這是諾得伯格公司的專利，其破碎機與球磨機配成的碎磨系統，不但產量高，而且投資少、耗能少、成本低(實踐表明，破碎機產量可提高50％，能耗降低25％，產品粒度可達6～8mm，大大提高了球磨機產量)。
  慣性圓錐破碎機與一般圓錐破碎機在結構上的不同點是：機體坐落在隔振裝置上，動錐軸插入帶有激振器的軸套中，電機的旋轉運動通過傳動機構給固定在軸套中的激振器，激振器旋轉時產生慣性力(同時具有高頻振動性質)，使動錐繞球面支承的球心作旋擺運動。當破碎腔內無物料時，動錐將沿定錐內表面滾動；當破碎腔內有物料時，動錐沿料層滾動而進行破碎。內錐這種不同形式的位移，是由于在這種機器中沒有內錐圓周振動振幅的運動學限制，在工作狀態下，由于破碎物料沿破碎腔的阻力不均勻性，內錐可以改變其振幅，當機器中落入不可破碎的物體時不會發生傳動系統的損壞，這是該機器的一大特點。與一般圓錐破碎機相比，第二個特點是破碎力與被加工的物料性質無關，破碎力的值是不變的(一般偏心圓錐破碎機破碎力的大小取決于物料的變形程度)。慣性圓錐破碎機通過向物料層施加嚴格定量的由慣性力造成的壓力，可以將物料層適當壓實，使物料承受全方位的擠壓，物料顆粒之間的相互作用，從而實現“料層粉碎”。同時在由慣性力引起的強烈脈動沖擊作用下，物料在破碎腔中承受變方位的擠壓、剪切、彎曲和扭轉應力。破碎后的物料具有最低的過粉碎，從而實現了物料的“選擇性破碎”。由于上述的工作原理和結構特點，慣性圓錐破碎機與傳統圓錐破碎機相比，有以下一些優點：(1)具有良好的“料層選擇性破碎”作用，使單位破碎比功耗約低40％；(2)破碎比大，產品粒度可調(能方便地調節所需破碎比4～30)，防止過粉碎，簡化了工藝流程；(3)產品粒度幾乎與襯板磨損無關；(4)具有良好的過鐵性能，無需過載保護裝置；(5)應用范圍廣，可破碎任何硬度下的脆性物料(包括金屬廢料在內)。
  4沖擊式破碎機
  沖擊式破碎機品種很多，近來發展迅速的有反擊式破碎機和立式沖擊破碎機。
  4.1立式沖擊破碎機
  由于它具有結構簡單、重量輕、造價低廉、運轉平穩、高效節能等優點，廣泛用于建材、煤炭、食品、化工等部門。其缺點是轉子襯板磨損過快，維修較困難。20世紀90年代以來，由于各種技術進步，得到了快速發展，是變化最大的一種破碎機。首先在轉子方面，有的廠家仍在轉子上貼滿耐磨襯板，有的則推出一種敞開式并配上大塊反擊板，與立軸反擊式破碎機有些類似，既簡潔又耐磨。其次用一圈密排反擊板取代原來的承料槽，提高了破碎效果。因該型破碎機的關鍵是高轉速軸承(因無高速旋轉，就沒有足夠的慣性力)，除提高制造質量外，還設計成可整體拆卸的主軸，以便于更換。還采用了稀油潤滑，以提高軸承的許用轉速和使用壽命。為便于維修，新產品都帶有液壓開蓋機構，以便快速更換內部的轉子或襯板、反擊板、主軸等。現已擴大到各類礦山使用(主要用于細碎或超細碎)，據某礦山統計，比圓錐破碎機單位電耗低17.4％，重量輕71.3％。
  4.2反擊式破碎機
  該機型的優缺點與立式沖擊破碎機近似。新型的反擊式破碎機已不同于傳統的反擊式破碎機，只能破碎中軟物料，它能破碎抗壓強度300MPa以上的硬物料。其最主要的發展是在腔型設計上。第一級反擊架采用整體錳鋼件，以增加其質量，加大大塊物料的破碎效果。第二級反擊架盡可能靠后，而且下端排放口接近轉子水平線。反擊式破碎機的制造關鍵是板錘，國際上普遍采用含Cr26的高鉻鑄鐵材料。為了延長使用壽命，要求鑄鐵芯部硬度與表面硬度一致。因此，熱處理要求較高，既要內外達到規定硬度，又不能太硬，以免打擊時碎裂。近來該機型在移動式破碎站上有取代顎式破碎機的趨勢(在同樣破碎比和處理量條件下，它比顎式破碎機重量輕，且可方便地置于移動式車架上)。
  5輥壓機
  輥壓機是20世紀80年代中期發展起來的高效節能設備。形式上很像傳統的對輥破碎機，但實質上有兩點不同：一是輥壓機實施的是準靜壓破碎，它與沖擊粉碎方式相比，節省能量約30％；二是它對物料實施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎，粉碎效率高，物料間的擠壓應力可通過輥子壓力來調節。輥間壓力一般可達150~300MPa，破碎產品可達2mm，實現了“多碎少磨”。該機型開始用于水泥工業，其增產節能帶來的經濟效益引起了國際水泥界的極大興趣與關注。隨著技術的不斷進步，國外為了擴大輥壓機的應用范圍(用于堅硬物料)和提高其可靠性，都在不斷地改進自己的產品，主要表現在以下三個方面：一是提高輥面的耐磨性，如德國洪堡公司將壓輥表面堆焊耐磨層改為柱釘式輥面，柱釘的硬度達到刀具的硬度，使其具有更高的抗耐磨能力(這是該公司的專利)，克魯普公司則采取金屬耐磨塊組合鑲嵌式壓輥，來提高其耐磨性；二是壓輥軸承的改進，由于該機軸承要承受巨大的靜載荷和沖擊載荷，原來用的雙列向心球面滾子軸承壽命很短，改為多排滾柱軸承(洪堡公司是四排)后，可承受巨大的徑向力，軸向力則由雙作用止推軸承承受，軸承座本身具有調心功能；三是控制系統的改進，使其達到自動化(包括控制與監測)，德國洪堡公司開發的ROLVIS控制系統，可實現該機的自動化，并可調節生產過程。改進后的輥壓機已開始用于金屬礦山，如智利LosColorados鐵礦選廠使用德國KHD洪堡·威達克公司的RPBRl6-170／180型輥壓機作細碎用，給料量為1680t／h，給料最大粒度為65mmX65mmX65mm，至今已運轉2年，其生產技術經濟數據表明，輥壓機技術比常規的細碎技術具有很大的優越性：與圓錐破碎機相比，處理量提高27.2％，單位能耗降低21％，生產費用降低8％，產品粒度大約在3mm至325目之間。其網格柱釘式板襯使用壽命約12000h(每1000h磨損o.6mm)。這證明了該機型用于鐵礦選廠也是成功的。我國東北大學與昆鼎重型機器廠協作開發的輥壓機的樣機(生產能力為100t／h)在唐山某鐵礦試驗，也取得了較好的效果。
  6結束語
  上述各式破碎機我國均有產品或樣機，只是在質量與性能方面還有很大差距。如我國PE750X1000型顎式破碎機與美國HR公司的800X1100型顎式破碎機(規格略大于我國的)相比，機重分別為28000kg和18000kg。HR公司的產品重量輕得多，它反映了其設計與制造工藝綜合水平比我國高得多。從前機架軸承和動顎軸承的尺寸(外圓X內孔X厚度)也可看出差距。我國PE750X1000型顎式破碎機的機架與動顎軸承尺寸均為620mmX380mmX194mm，而美國HR公司800X1100型顎式破碎機的機架與動顎軸承尺寸分別為460mmX260mmX180mm和460mmX280mmX146mm。國外生產的軸承比我國的小得多，而且壽命還長。此外在耐磨材料、熱處理工藝及自動化程度上與國外也都存在不小差距。圓錐破碎機的發展應著眼于采用選擇性破碎方式和高能化圓錐破碎機，并努力實現計算機自動控制。
  要縮小差距并迎頭趕上和超過國外先進技術，就必須增加技術投入。引進國外先進的破碎技術和裝備，無疑對我國破碎機的質量和技術都有著重大的意義，但引進的關鍵在于消化、吸收，并將其國產化。有條件做自行研究開發的單位，要重視提高產品質量，包括配套產品的質量，以使我國的產品在國際市場上占有一席之地。