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PU立式冲击破碎机的工作原理及在选矿中的应用
发布时间：2013-05-05 07:48 来源：未知
在对矿物的加工过程中，破碎和粉磨是能耗很大的生产环节之一。为了提高磨机台时产量，降低消耗，目前破磨领域提倡的多破少磨工艺流程已普遍被人们所认识。但破碎设备种类很多，对不同的矿物其破碎效果也大不相同。因此，合理设置破碎系统，选用和推广高效率、低能耗、经济、耐用的新型破碎设备，无论是对节能降耗，还是对提高产品的产量和质量，进而提高企业的整体效益均具有十分重要的意义。
立式破碎机是一种破碎原理较为新颖的新型破碎机，国外这种破碎机绝大部分都是安装在采石场，用于粉碎硬质矿石或生产建筑用砂，国内也有少数大型水利、电力建设工程（如三峡工程）中引进该类破碎机作为施工机械。PU立式冲击破碎机（以下简称立式冲击式破碎机）系列产品，在全国水泥粉磨预破碎工艺中得到广泛的推广应用。该机具有结构简单、能耗低、磨损少、维修量小、产品细颗粒含量高、适应性强等显著优点，特别适合用于破碎较硬物料。
1、PU立式冲击破碎机的工作原理
PU立式冲击破碎机最早由美国Benjamin J．Parmele提出，利用物料高速运动时的动能进行破碎，该机由机体、转子部分、主轴装置、破碎腔、润滑装置和电控部分等组成（见图1）。空心的转子（见图2）装于主轴上端，转子上端面中间开有入料口，侧面外壁上等距离的开有数个喷射口，转子周围是由按一定规律排列的反击板构成的破碎腔。破碎机工作时，转子高速旋转，物料从转子顶部中心的进料口进入转子后，在转子内因离心力的作用而加速，并向喷射口移动，当其从喷射口喷出撞击到周围的反击衬板时，可达到60—80m/s的速度，物料在很强的冲击力作用下沿原有的自然裂纹分解成小的颗粒，并且产生新的裂纹。与此同时，随着转子高速旋转，在破碎腔中产生强劲的涡旋气流，并且不断地有气流随物料从喷射口喷出，在机壳上导流装置的引导下，又从转子的人料口进入转子，形成机壳内部的循环气流。随着冲击破碎的不断进行，破碎机内的物料颗粒在强烈的气流中相互剧烈撞击、摩擦，使颗粒进一步细化，所以在破碎后的物料中含有较多粒度小于2mm的粉状物料。
立式冲击破碎机的破碎能量是由物料的冲击能量转换而来，冲击能量与物料运动的速度平方成正比，所以通过调整转子的旋转速度来调整物料运动的速度，就可以满足对不同矿石和不同产品粒度的破碎要求。
2、PU立式冲击破碎机的主要结构特征
2.1机壳
机壳是由钢板焊接而成，上部有进料口．下部两侧开有出料口，中部是冲击破碎腔�；歉前宕械剂髯爸�，设备运转时，转子高速旋转，类似一台离心风机在工作，喷射口在喷出物料的同时，也会喷出大量的高速气流，导流装置可以将这股高速气流大部分引导到转子进料口，使气流在破碎机的机壳内部形成环流。
立式冲击破碎机主要易损件是喷射口衬板，一般一个月左右更换一次，机壳上留有检修门，平时打开检修门，即可观察和更换喷射口衬板，更换喷射口衬板由两名工人1—2h就可完成。
2.2转子部分
转子部分是一个中空的扁圆柱体，顶面设有圆形进料口，内部有3—6个物料通道，通道的结构使物料在通道内形成保护衬垫，可以防止物料运动时对转子内部的磨损，在通道的尽头装有衬板的喷射口，转子部分仅有喷射口衬板受物料磨损较严重，见图2。但特别值得提出的是，与其它锤式、反击式破碎机不同，PU立式冲击破碎机的破碎效果，不受易损件磨损影响，直到完全磨穿前，无需调整、更换喷射口衬板。
2.3破碎腔
立式冲击破碎机在制砂等行业使用时，一般破碎腔采用物料衬垫，从转子内喷出的物料冲击物料衬垫，实现“石打石”破碎目的，破碎后的物料颗粒具有一定的粒度分布，粉状物料较少。PU立式冲击破碎机作为磨前预破碎设备使用时，破碎后的物料应该是越细越好，所以设计了金属内衬型破碎腔，在同样的转子转速下，可使破碎效果更好。
2.4密封与润滑
立式冲击破碎机立轴由轴承组支承在轴承座上，为了解决密封与润滑问题，首先将轴承座设计在机壳外，以减少工作时粉尘和温度对轴承的影响。在润滑方式上采用稀油外循环冷却喷淋润滑，用一个齿轮泵将油箱中的冷油泵至轴承座上端，喷淋润滑轴承，油在重力的作用下从上至下分别穿过上、下轴承组，并通过轴的旋转，将油抛到油池中，避免润滑油顺轴串到轴承座外，油池中的油由另一个油泵抽回至油箱，并可在此过程中对油进行强制冷却。轴承座的上下端盖均采用迷宫密封方式密封，结构简单可靠，在轴长期高速运行时无需更换密封件，润滑系统与主电机联锁，保证轴承不在无润滑状态下工作。
3、物料在转子中运动参数分析
立式冲击破碎机依靠转子旋转给物料加速，使物料具备很高的动能实现破碎。显而易见，转子是关键部件，转子的参数直接影响该机的破碎效果、能耗及易损件的磨损，因此研究物料在转子中的受力、运动规律，对设计有很重要的指导意义。
转子有3个喷射口，中心装有分料锥，出料通道内有料垫，形成一条滑道，物料在转子内随转子转动。为了讨论方便，作如下几点假设。
(1)物料运动滑道为直线型，物料颗粒与滑道之间为纯滑动摩擦。
(2)物料相互之间运动有序，且不发生摩擦与碰撞。
(3)物料剐进入滑道时是以r为半径的圆周运动。
(4)在随转子旋转的直角坐标系统中，滑道与X轴平行，距离为e；转子以转速w作匀速旋转运动；滑道起点为4，终点为B；当物料颗粒运动到滑道上的G点时，其坐标为（x、e），G点与转子圆心连线为P，与x轴的夹角为o（实际设计中一般滑道应在x轴的下方，但为分析方便，将滑道设在x轴上方，并设为正值）。
物料的运动参数分析见表1。
4、PU立式冲击破碎机的主要技术参数{见表2）
5、Puiooo立式冲击破碎机应用情况
南京吉山铁矿为贫磁铁矿，该矿矿石结构为致密状，硬度中等偏上（f为12左右），抗压强度260一280MPa，难磨，造成磨矿成本高，精矿产量低。为了降低生产成本，提高精矿产量，于2006年6月在该矿的选矿场安装了一台PU1000立式冲击破碎机，对入磨铁矿石进行预破碎，使用至今，效果较为理想，用户非常满意。
(1)设备能力。该破碎机采用2台75kW电动机拖动，当电机运行电流在90~100A时，破碎系统处理矿石量达到80t/h左右。
(2)破碎细度。该破碎机破碎比大，生产单位在生产过程中随机抽样进行了筛析分析。当矿石人破碎机粒度为50~ 80mm时，随机抽样100kg，分5次做筛析分析，每次20kg，筛析数据见表3。
根据表3中数据分析，破碎后的矿石中，0～5mm粒级的重量接近60%，O～lOmm粒级的重量达到80%。
(3)经济效益。提高了人磨矿石的品位�？笫闪⑹匠寤髌扑榛扑楹螅６却蟠蠹跣�，再经过一台干式磁选机提纯，使入磨矿石的品位由20%提高到接近30%，使磨机工作量减少50%左右。
(4)与同类产品相比有如下优点：①该设备运转平稳，运转率可达95%以上；②设备故障率低，维修量少，维修费用低；③破碎比稳定，由于其独特的破碎机理，避免了其它类型破碎机由于磨损造成破碎效果降低的问题。
6、结语
PU立式冲击破碎机由于其独特结构和工作原理，是一种较理想的节能超细破碎设备。经过几年生产实际应用，并不断改进完善，在矿物细碎方面已愈来愈多地显示其较大的优越性。南京吉山铁矿选矿场等单位的成功使用，表明该机在金属、非金属矿、磨料和建材等行业的物料破碎加工领域有很高的应用价值，值得推广使用。
