矿业是国民经济中的基础产业，矿物加工是矿业的重要环节，粉碎是矿物加工中不可缺少的一种工艺流程，粉碎的主要任务是提供具有一定粒度、粒度组成和充分解离而又不过粉碎的原料，以便下一步的加工、处理和使用。同时，破碎粉磨机械是冶金、矿山、化工、电力、建材、筑路等工业部门广泛应用的机械设备。在国民经济发展中占有重要地位，每年有大量的矿物原料需用破碎、粉磨机械进行加工处理。随着现代科学技术的发展，破碎机械正朝着细碎、超细碎、高效和新型结构的方向发展。
传统的破碎工艺是矿石经过粗碎、中碎和细碎三段工序，达到入球磨机的要求粒度，增加了工艺复杂性，本设计的“二级可调式破碎机”就是将中碎和细碎两段工序在一台破碎机中实现，并且可以方便调节出料粒度，从而解决了入料粒度范围宽、出料粒度细的问题，可简化工艺流程，降低能耗及生产成本。该设计已于2005年11月获得国家实用新型专利授权。
1、冲击锥式破碎机的设计
在矿石破碎中，如何提高单机破碎比，一直是人们努力的方向，主要攻关目标是简化粗、中、细碎三个作业环节。然而，破碎比始终没有大的突破，因为面临着两方面难题：其一，入料粒度大与出料粒度要求尽可能水，始终是一对矛盾，要么入料粒度大，则出料粒度也大，要么要求出料粒度小，则入料粒度必然要��；其二，对于多数入料粒度大的单级破碎机，其细碎设备因排矿口及工作压力调节困难，排矿粒度只能降低到12 mm左右。实际上，大多数选矿厂，特别是大型选矿厂的入磨机粒度多在20 mm左右，极大地增加了磨矿机的负荷，各项功耗指标急剧上升。目前，针对脊性物料，设备能耗低、磨损小、排矿粒度从20 mm到4mm的细碎设备，在国内的成功应用实例较少。
赵会治提出“冲击锥式破碎机”设想，其研究主旨是利用一台设备实现二级碎矿目的，或者用在粗中碎作韭，或用在中细碎作业，进而实现“多碎少磨”原则，降低人磨机的矿石粒度，节约成本、简化工艺流程。
冲击锥式细碎机主要冲击锥和两部分组成，冲击锥作竖直上下往复运动，旋转锥绕轴作匀速运动。在冲击锥的冲击力和旋转锥的剪切力作用下完成破碎过程。
该设计理论上可行，但在实际设计操作过程中，存在如下问题：
(1)在解决冲击锥上下运动方面，可以使用曲轴、凸轮和液压控制系统。但都有其缺陷，共同缺陷就是效率低，冲击载荷较大，从机械结构设计方面难于实现。
若使用曲轴时，为了使电动机平稳旋转，可在轴的另一端加载惯性轮，但冲击锥竖直向下运动的方式很难保证。而且，当遇到较难加工物料时很容易出现“闷车”现象．这样不但对下料量和速度有较高要求，还对支撵机架有较大的强度和刚度要求。
若使用凸轮时，选用等径凸轮，为保证电动机平稳旋转，也可在轴的另一端加载惯性轮，但是凸轮不适合传递较大的力，而且加工难度较高且较易磨损。当遇到较难加工物料对也很容易出现“闷车”现象，该性质直接决定了此粉碎机尺寸不可能做大，因而难以提高破碎比。使用液压控制系统时，参考机械加工中的磨床，参照磨床工作台的换向阀来实现冲击锥的往复运动，另外在油路上可以加一个溢流阀完全可以做到防止“闷车”现象发生，但此种往复运动的速度只能不大于4 m/s,整个机器的加工效率将会没有现实可实用性。
(2)在解决旋转锥旋转问题上，必须采用轴承固定．最好采用静不定支撑结构，旋转锥的转动的传动可以靠皮带和齿轮。然而将使驱动电动机受到大小不定的冲击载荷，对电机的寿命等影响较大。
(3)在给料和捧料方面也有较大的缺陷，一般在机械设计过程中，要求出料口的截面积要大于或等于入料口截面积。但在此机构中，入料口明显大于出料口。随着时间的累计，闷机是必热会发生的。
2、二级可调式破碎机的设计
对冲击锥式细碎机设想进行改进，从而满足机械设计要求。将机械粉碎加工过程分为两个过程，第一个过程为物料的敲击破碎过程，第二个过程为磨削过程。
2.1第一级破碎
第一级破碎借鉴锤式破碎机和反击式破碎机的加工原理。其主要工作部件为带有锤头的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤头组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、反击、剪切、研磨作用面粉碎。在转子侧部，设有反击衬板、筛板，粉碎物料中小于筛板上筛条间隙的物料通过筛板排出，大于筛条间隙粗粒级物料被阻留在筛板上继续受到锤头的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。
2.2第二级破碎
第二级破碎主要以物料受衬板的挤压、剪切、物料之间的挤压、磨削而破碎，这一部分借鉴PFL系列立式复合破碎机、FL- 300型离心式粉碎机原理。
工作原理：被加工物料经下料口加到机器中，有锤式破碎部分完成第一次破碎，但到第一次破碎要求的物料经筛条缝排出，通过筛条缝隙可调节其粒度，一般加工产品粒度可以在4 mm-10 mm，经过一级破碎后的产品下落到第二级磨削部分，进行第二级破碎，产品最小粒度可达到1 mm。破碎比最大可达到80。
3、外部配套设备、自动与集中控制
3.1外部配套设备
驱动部分：由所设计设备的具体型号需要配备1500r/min的电动机。
喂料设备：由于加工不同物料所要求的给料速度不一样，此设备要求配备一套自动控制的喂料系统。
排料设备：在这种设备中，其产品粒度较小，靠自身重力排料。排料速度的快慢直接影响着机器的整体性能。若在排料口与风机串联，在风力分级的同时通过风机的吸力（负压）加快排料速度和物料在粉碎腔内的移动，提高整机的加工效率和自动化程度。
3.2粉碎机自动控制
筛条间隙的调节：由于产品粒度不同需要不同的排料间隙，间隙的调节可以通过部进电机调节。
磨削部分间隙调节：在图2中，间隙的调节所使用的是手柄（这种方式的调节主要应用于手工操作的场合）。在自动控制场合要求用步进电机通过齿轮啮合代替手柄，由于步进电机的自镇功能，转动载体上的镇定手柄可以取消。
3.3集中控制
不同的加工物料、不同的工艺要求需要各部分协调工作，之间存在着一定的函数关系，集中控制是建立在大量的数学模型的基础之上的。由理论和实验参数创立数据库存储于PC中，PC协调各部分工作。
4、结语
矿物粉碎是矿物加工中必不缺少的一种工艺环节，粉碎设备的能耗不仅决定加工产品的质量，更直接决定着产品的成本及企业经济效益。本研究设计了一种新型的破碎机，其特点是：破碎比大；能耗低；设备结构简单，工作原理具有创新性。已经完成了结构设计、工作参数等，尚需优化设计参数及系列产品设计。
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