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    在對(duì)礦物的加工過(guò)程中，破碎和粉磨是能耗很大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。為了提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，降低消耗，目前破磨領(lǐng)域提倡的多破少磨工藝流程已普遍被人們所認(rèn)識(shí)。但破碎設(shè)備種類很多，對(duì)不同的礦物其破碎效果也大不相同。因此，合理設(shè)置破碎系統(tǒng)，選用和推廣高效率、低能耗、經(jīng)濟(jì)、耐用的新型破碎設(shè)備，無(wú)論是對(duì)節(jié)能降耗，還是對(duì)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，進(jìn)而提高企業(yè)的整體效益均具有十分重要的意義。
    立式破碎機(jī)是一種破碎原理較為新穎的新型破碎機(jī)，國(guó)外這種破碎機(jī)絕大部分都是安裝在采石場(chǎng)，用于粉碎硬質(zhì)礦石或生產(chǎn)建筑用砂，國(guó)內(nèi)也有少數(shù)大型水利、電力建設(shè)工程（如三峽工程）中引進(jìn)該類破碎機(jī)作為施工機(jī)械。PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)（以下簡(jiǎn)稱立式?jīng)_擊式破碎機(jī)）系列產(chǎn)品，在全國(guó)水泥粉磨預(yù)破碎工藝中得到廣泛的推廣應(yīng)用。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、磨損少、維修量小、產(chǎn)品細(xì)顆粒含量高、適應(yīng)性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于破碎較硬物料。
1、PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)的工作原理
    PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)最早由美國(guó)Benjamin J．Parmele提出，利用物料高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能進(jìn)行破碎，該機(jī)由機(jī)體、轉(zhuǎn)子部分、主軸裝置、破碎腔、潤(rùn)滑裝置和電控部分等組成（見(jiàn)圖1）。空心的轉(zhuǎn)子（見(jiàn)圖2）裝于主軸上端，轉(zhuǎn)子上端面中間開(kāi)有入料口，側(cè)面外壁上等距離的開(kāi)有數(shù)個(gè)噴射口，轉(zhuǎn)子周圍是由按一定規(guī)律排列的反擊板構(gòu)成的破碎腔。破碎機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料從轉(zhuǎn)子頂部中心的進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)子后，在轉(zhuǎn)子內(nèi)因離心力的作用而加速，并向噴射口移動(dòng)，當(dāng)其從噴射口噴出撞擊到周圍的反擊襯板時(shí)，可達(dá)到60—80m/s的速度，物料在很強(qiáng)的沖擊力作用下沿原有的自然裂紋分解成小的顆粒，并且產(chǎn)生新的裂紋。與此同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，在破碎腔中產(chǎn)生強(qiáng)勁的渦旋氣流，并且不斷地有氣流隨物料從噴射口噴出，在機(jī)殼上導(dǎo)流裝置的引導(dǎo)下，又從轉(zhuǎn)子的人料口進(jìn)入轉(zhuǎn)子，形成機(jī)殼內(nèi)部的循環(huán)氣流。隨著沖擊破碎的不斷進(jìn)行，破碎機(jī)內(nèi)的物料顆粒在強(qiáng)烈的氣流中相互劇烈撞擊、摩擦，使顆粒進(jìn)一步細(xì)化，所以在破碎后的物料中含有較多粒度小于2mm的粉狀物料。
    立式?jīng)_擊破碎機(jī)的破碎能量是由物料的沖擊能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，沖擊能量與物料運(yùn)動(dòng)的速度平方成正比，所以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)調(diào)整物料運(yùn)動(dòng)的速度，就可以滿足對(duì)不同礦石和不同產(chǎn)品粒度的破碎要求。
2、PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特征
2.1機(jī)殼
    機(jī)殼是由鋼板焊接而成，上部有進(jìn)料口．下部?jī)蓚?cè)開(kāi)有出料口，中部是沖擊破碎腔。機(jī)殼蓋板帶有導(dǎo)流裝置，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，類似一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)在工作，噴射口在噴出物料的同時(shí)，也會(huì)噴出大量的高速氣流，導(dǎo)流裝置可以將這股高速氣流大部分引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子進(jìn)料口，使氣流在破碎機(jī)的機(jī)殼內(nèi)部形成環(huán)流。
    立式?jīng)_擊破碎機(jī)主要易損件是噴射口襯板，一般一個(gè)月左右更換一次，機(jī)殼上留有檢修門，平時(shí)打開(kāi)檢修門，即可觀察和更換噴射口襯板，更換噴射口襯板由兩名工人1—2h就可完成。
2.2轉(zhuǎn)子部分
    轉(zhuǎn)子部分是一個(gè)中空的扁圓柱體，頂面設(shè)有圓形進(jìn)料口，內(nèi)部有3—6個(gè)物料通道，通道的結(jié)構(gòu)使物料在通道內(nèi)形成保護(hù)襯墊，可以防止物料運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磨損，在通道的盡頭裝有襯板的噴射口，轉(zhuǎn)子部分僅有噴射口襯板受物料磨損較嚴(yán)重，見(jiàn)圖2。但特別值得提出的是，與其它錘式、反擊式破碎機(jī)不同，PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)的破碎效果，不受易損件磨損影響，直到完全磨穿前，無(wú)需調(diào)整、更換噴射口襯板。
2.3破碎腔
    立式?jīng)_擊破碎機(jī)在制砂等行業(yè)使用時(shí)，一般破碎腔采用物料襯墊，從轉(zhuǎn)子內(nèi)噴出的物料沖擊物料襯墊，實(shí)現(xiàn)“石打石”破碎目的，破碎后的物料顆粒具有一定的粒度分布，粉狀物料較少。PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)作為磨前預(yù)破碎設(shè)備使用時(shí)，破碎后的物料應(yīng)該是越細(xì)越好，所以設(shè)計(jì)了金屬內(nèi)襯型破碎腔，在同樣的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，可使破碎效果更好。
2.4密封與潤(rùn)滑
    立式?jīng)_擊破碎機(jī)立軸由軸承組支承在軸承座上，為了解決密封與潤(rùn)滑問(wèn)題，首先將軸承座設(shè)計(jì)在機(jī)殼外，以減少工作時(shí)粉塵和溫度對(duì)軸承的影響。在潤(rùn)滑方式上采用稀油外循環(huán)冷卻噴淋潤(rùn)滑，用一個(gè)齒輪泵將油箱中的冷油泵至軸承座上端，噴淋潤(rùn)滑軸承，油在重力的作用下從上至下分別穿過(guò)上、下軸承組，并通過(guò)軸的旋轉(zhuǎn)，將油拋到油池中，避免潤(rùn)滑油順軸串到軸承座外，油池中的油由另一個(gè)油泵抽回至油箱，并可在此過(guò)程中對(duì)油進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。軸承座的上下端蓋均采用迷宮密封方式密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，在軸長(zhǎng)期高速運(yùn)行時(shí)無(wú)需更換密封件，潤(rùn)滑系統(tǒng)與主電機(jī)聯(lián)鎖，保證軸承不在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。
3、物料在轉(zhuǎn)子中運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析
    立式?jīng)_擊破碎機(jī)依靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)給物料加速，使物料具備很高的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)破碎。顯而易見(jiàn)，轉(zhuǎn)子是關(guān)鍵部件，轉(zhuǎn)子的參數(shù)直接影響該機(jī)的破碎效果、能耗及易損件的磨損，因此研究物料在轉(zhuǎn)子中的受力、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)設(shè)計(jì)有很重要的指導(dǎo)意義。
    轉(zhuǎn)子有3個(gè)噴射口，中心裝有分料錐，出料通道內(nèi)有料墊，形成一條滑道，物料在轉(zhuǎn)子內(nèi)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。為了討論方便，作如下幾點(diǎn)假設(shè)。
    (1)物料運(yùn)動(dòng)滑道為直線型，物料顆粒與滑道之間為純滑動(dòng)摩擦。
    (2)物料相互之間運(yùn)動(dòng)有序，且不發(fā)生摩擦與碰撞。
    (3)物料剮進(jìn)入滑道時(shí)是以r為半徑的圓周運(yùn)動(dòng)。
    (4)在隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，滑道與X軸平行，距離為e；轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速w作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滑道起點(diǎn)為4，終點(diǎn)為B；當(dāng)物料顆粒運(yùn)動(dòng)到滑道上的G點(diǎn)時(shí)，其坐標(biāo)為（x、e），G點(diǎn)與轉(zhuǎn)子圓心連線為P，與x軸的夾角為o（實(shí)際設(shè)計(jì)中一般滑道應(yīng)在x軸的下方，但為分析方便，將滑道設(shè)在x軸上方，并設(shè)為正值）。
    物料的運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析見(jiàn)表1。
4、PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù){見(jiàn)表2）
5、Puiooo立式?jīng)_擊破碎機(jī)應(yīng)用情況
    南京吉山鐵礦為貧磁鐵礦，該礦礦石結(jié)構(gòu)為致密狀，硬度中等偏上（f為12左右），抗壓強(qiáng)度260一280MPa，難磨，造成磨礦成本高，精礦產(chǎn)量低。為了降低生產(chǎn)成本，提高精礦產(chǎn)量，于2006年6月在該礦的選礦場(chǎng)安裝了一臺(tái)PU1000立式?jīng)_擊破碎機(jī)，對(duì)入磨鐵礦石進(jìn)行預(yù)破碎，使用至今，效果較為理想，用戶非常滿意。
    (1)設(shè)備能力。該破碎機(jī)采用2臺(tái)75kW電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行電流在90~100A時(shí)，破碎系統(tǒng)處理礦石量達(dá)到80t/h左右。
    (2)破碎細(xì)度。該破碎機(jī)破碎比大，生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過(guò)程中隨機(jī)抽樣進(jìn)行了篩析分析。當(dāng)?shù)V石人破碎機(jī)粒度為50~ 80mm時(shí)，隨機(jī)抽樣100kg，分5次做篩析分析，每次20kg，篩析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
    根據(jù)表3中數(shù)據(jù)分析，破碎后的礦石中，0～5mm粒級(jí)的重量接近60%，O～lOmm粒級(jí)的重量達(dá)到80%。
    (3)經(jīng)濟(jì)效益。提高了人磨礦石的品位。礦石由立式?jīng)_擊破碎機(jī)破碎后，粒度大大減小，再經(jīng)過(guò)一臺(tái)干式磁選機(jī)提純，使入磨礦石的品位由20%提高到接近30%，使磨機(jī)工作量減少50%左右。
    (4)與同類產(chǎn)品相比有如下優(yōu)點(diǎn)：①該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá)95%以上；②設(shè)備故障率低，維修量少，維修費(fèi)用低；③破碎比穩(wěn)定，由于其獨(dú)特的破碎機(jī)理，避免了其它類型破碎機(jī)由于磨損造成破碎效果降低的問(wèn)題。
6、結(jié)語(yǔ)
    PU立式?jīng)_擊破碎機(jī)由于其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和工作原理，是一種較理想的節(jié)能超細(xì)破碎設(shè)備。經(jīng)過(guò)幾年生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，并不斷改進(jìn)完善，在礦物細(xì)碎方面已愈來(lái)愈多地顯示其較大的優(yōu)越性。南京吉山鐵礦選礦場(chǎng)等單位的成功使用，表明該機(jī)在金屬、非金屬礦、磨料和建材等行業(yè)的物料破碎加工領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價(jià)值，值得推廣使用。