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PC破碎机的设计原理与特点
发布时间：2013-03-18 11:38 来源：未知
随着我国国民经济的快速发展，矿产资源的综台利用技术与其产业迅猛前进，到1999年我国已建成10879座国有大中型矿山和227 854个乡镇集俸企业，全国矿石采掘总量超过50亿t，矿业总产值为4000亿元。
在矿业中以金属选矿厂为例，其碎矿与磨矿流程的设备费用约占选矿厂全部投资费用的65%～70%，电耗约占全厂电耗的50%～600%．而钢耗约占全广钢耗的500%以上。物料粉碎过程中，由于在作业中产生发声、发热、振动和摩擦等作用，使能源大量消耗。据不完全统计，我国目前用于破碎物料的总用电量为250-300亿kW．h。占全国总用电量的5%以上。
破碎磨矿过程中的大量能量消耗及全世界能源日趋紧张，能源价格不断上涨，迫使人们努力去探索高效、节能的粉碎设备。新设备的研发必须遵守以下两个基本原则，首先设备设计的原理要先进，其次设备的使用能使用户获得大的收益。PC破碎机就是根据这两点而设计并投放市场的。
1、选择最佳破碎产品粒度的原则
磨矿的能量效率远低于破碎的能量效率，而磨矿的单位能耗又远高于破碎的单位能耗。在实际生产中磨矿成本是破碎成本的数倍之多。因此降低矿物加工前准备作业的费用，降低能耗与钢耗，首先要降低磨矿费用。降低磨矿费的途径可通过降低磨矿的给料粒度，即降低破碎产品最终粒度的办弦来实现。从而使总的粉碎（包括碎矿与磨矿）费用大幅度下降，最终实现“多碎少磨”提高选矿效益。
选矿厂采用破碎流程所要达到的最终产品粒度即是给人磨矿的给料粒度，如何确定它的最佳值．经过粉碎界几十年的研讨，提出以下几个方法。
罗兰法：该法认为磨机的最佳给矿粒度与功指数的平方根成反比。对硬而难磨的矿石最佳粒度可小些，对软而易磨的矿石最佳粒度可大些。如给人磨机的人磨粒度超过最佳值，磨机效率要降低。
奥列夫斯基方法：该法认为在适宜磨矿条件下，球磨机的处理能力与给矿粒度上限的关系计算结果是给料粒度降低，生产能力提高。磨机的给料粒度由20mm降至15mm，相对生产能力可提高1O%以上，若降至12mm，相对生产能力可提高18%至20%。
邦德方法：本法按照邦德的功耗理论分别计算碎矿的能耗，计算结果是：只有磨矿的给矿粒度为13mm时，粉碎总能耗达最低值。
沙伐哈特金方法：本法认为选矿厂的生产率愈大，则由于破碎产物粒度的缩小而产生的经挤效益愈大。表1给出了不同规模选矿厂磨机最佳给矿粒度和等费用区的粒度范围。
2、减小磨机给料粒度会带来巨大效益
实现“多碎少磨”工艺，质在降低碎矿产品粒度，即
减小磨机给料粒度提高磨机处理能力，增大选矿厂处理量，降低电耗、钢耗，取得更高经济效益。表2为某些黄金矿山降低破碎产品粒度后的经济效益统计。表3是某水泥厂中2.6x 13m磨机磨水泥熟料时，不同人磨粒度，与磨机生产能力的变化关系。
3、为什么设计PC破碎机
要实现多碎少磨的目标，选用生产效能高和细碎性能好的高效细碎机是关键所在，在生产实践中那些传统的压缩式细碎机如颚破机和传统圆锥破碎机其生产效率和细碎性能已达不到现代选厂的要求。而传统冲击式破碎机如锤破机和反击破碎机，由于工作部件的磨损率为压缩式破碎机的十倍，而能量利用率仅是压缩式破碎机的一半，所以对大量中硬以上物料的破碎一般不会被采用。
为满足现代选厂对优秀细碎机的需求，国内外破碎机研发单位为此投入大量人力物力进行了卓有成效的工作+希望开发出工作效能更高细碎性能更好的高效细碎机械。在选择开发方向时，被所有专家达成共识的有两点，第一是采用连续渐进破碎，使机器达到最高的工作效率。第二是运用层压破碎原理，充分发挥层压破碎和次生破碎作用获得极高的破碎率和极好的细碎效果。
就目前已知众多新研发的细碎机中，成熟可靠并已真正达到上述共识目标的高效细碎机，有美国诺德伯格公司生产的GP100系列高效圆锥破碎机和我国亚耐公司生产的PC破碎机（P代表破碎机．C代表层压破碎），它们都达到了上述两点共识的目标，两种机器的区别在于其工作部件一个是做竖向旋摆运动，另一个是做横向旋摆运动。
4 PC破碎机的设计原理与结构特点
4.1 PC破碎机的设计原理
众所周知，固体物料受外界压力时产生压力变形，形成内部应力集中，当应力达到颗粒在某最弱的轴向的破坏应力时，颗粒就会在最弱处首先发生破裂和粉碎。
层压理论的基本观点是物料在每个移动循环中对相邻颗粒相对改变其方位，结果相互作用力的矢量也不断改变。由此达到被粉碎物料的负载改变方向的目的，同时造成强制性自磨的条件，结果结构缺陷少的最坚硬的颗粒可破碎相邻那些粒子间键力弱的颗粒。在等硬度颗粒中剪切力与位错滑动力相重合的颗粒被破碎。
在破碎机的生产实践中，层压破碎的概念是岩石颗粒的破碎不仅发生在颗粒与衬板之间，同时也大量发生在颗粒与颗粒之间。其特征是在破碎室的有效破碎段形成高密度的多个颗粒层，将充足的破碎功作用于岩石颗粒群，充分发挥层压破碎和欢生破碎作用（次生破碎是利用岩石破碎过程中所产生的强大碎片飞溅动能对相邻岩石进行再破碎）获得极高的破碎率。这时即便是比较大的排口间隙，也能大量生产细粒产品。因此，显现出惊人的高产量和细产品。除此之外，那些强度低的针、片状岩石被首先破碎，故能生产出筛分率高的优粒形产品。PC破碎机正是遵循上述原理进行设计，为此该机具有优化的破碎室形状，配以最佳的机械状态参数，真正傲到使高能化层压破碎完全实现，并表现出与众不同的优越性。
因不同用户有不同粒形要求，PC破碎机设计有不同形状的衬板以供选择，提供不同腔型而产出不同大小不同形状的产品。
4.2 PC破碎机的结构特征
PC破碎机的工作部件是一个高速回转的破碎辊。该辊与左右对称设置的一对曲线形破碎板耦台组成两个钳料好的优化破碎室。破碎辊通过轴承装于主轴的偏心位置上，电动机驱动主轴转动，在主轴偏心的作用下使破碎辊做横向旋摆运动，使之产生强劲的循环挤压力，连续渐进对两个破碎室中的岩石交替进行破碎，产品从两条排料口不断排出。
5、PC破碎机与颚式破碎机的比较
通过工业验证，PC破碎机与目前生产中广泛使用的颚式破碎机比较，PC破碎机有以下几方面优点。
(1)工作效率高
颚式破碎机是单破碎室结构的机器，所以只能采取低效率的间断工作方式，当电机带动主轴每转动一周，只有一半是工作行程，这种间断工作方式使电机负载不能保持均衡，所以不能充分发挥电机能效。该机只有一条长度与机宽相等的排料口，这就限制了排料量。这些都是严重制约颚破机高效工作的瓶颈。
PC破碎机是双破碎室结构的破碎机，它改变了单室破碎机的间断工作方式，使机器高教连续工作。双室结构比同宽度单室破碎机的排料口长度增加一倍，创造了优越的排料条件，它的高效连续工作，使运转中的机器总在连续排料，让机器保持较均衡的负载，使驱动电机更能充分发挥能效。
(2)细碎性能好
PC破碎机是层压破碎机械，由于多层颗粒之间的相互作用，使针、片状颗粒减少，其获得的高破碎率使细粒增多。又由于该机破碎辊的高速回转，提供了很高的摆动频率，使已被破碎的物料在向排料口下落的过程中要经过更多次的破碎，从而使排料粒度大大降低。最后一个因素是高能化带来的细产品，其原理是：“当给料块度一定，产品越细，所消耗的能量越多，即产品细粒级含量百分数与输入功率成正比。要获得更多的细粒产品，则应给予更多的能量，而不一定是更小的排料口”。PC破碎机是高能化的层压破碎机，可以对物料加以充分的破碎功。所以能生产出更多的细产品。
以上三个因素共同保证PC破碎机是细碎性能极好的细碎机械。
(3)节能明显
颚式破碎机是靠动颚板移近时才能使物料破碎。其破碎力同时作用于破碎室中所有物料，这就需要很大破碎力才能将大量物料一次性进行破碎完成。在动颚板移开时排出物料，不产生破碎作用，因此，能量利用率比PC破碎机低50%。
PC破碎机在破碎物料时，破碎辊做旋摆运动。其破碎作用力主要发生在破碎辊的偏心位置附近，形成高功率密度破碎。随着破碎辊偏心位置的循环移动又形成渐进破碎的过程，因为破碎力只集中作用于破碎室中某区段的较少量物料，所以工作时使用的最大破碎力比颚破机小得多，而连续工作又比间断工作的能量利用率高得多，所以具有明显的节能效果。
(4)钢耗小
鄂式破碎机的动颚在工作时做复台运动，其垂直行程是水平行程的两倍，垂直行程虽有促进排料作用，但会使齿板与物料之间造成严重的大行程的直接摩擦，这是颚破机齿板磨损大的主要原因。加上机器排料口处是强磨损区，使该处磨出横向深沟槽，这些局部严重磨损会造成整块齿板使用寿命的结束，这都将严重影响耐磨件的使用率，一般只占20%-30%，
PC破碎机的破碎辊用耐磨性极强的特种钢制成，它的主轴与破碎辊之间有轴承连接，辊面可自由转动，当辊面与物料产生摩擦时该辊会产生与摩阻力方向相间而与偏心轴转动方向相反的慢回转，这就大大减小了物料与辊面之间由于相对运动所产生的直接摩擦，这种慢回转还能使辊面得到均匀利用，克服了被局部严重磨损的现象发生，降低摩擦和均匀磨损，故可大幅延长耐磨件的使用寿命。让低钢耗为企业带来低使用成本。
(5)工作时震动小
颚式破碎机由于有肘板支承结构和动颚复摆运动造成垂直方向的大行程，所以工作时震动大，机器必须固定在三倍于机重的混凝土基础上。
PC破碎机无肘板支承结构，破碎辊工作在动平衡回转状态，所以工作时震动小、噪声低。可在无基础的钢架上平稳工作。
(6)维护简单
PC破碎机零部件承装部位都采用胀套连接，所以拆装十分方便，反复拆装也不会影响紧配度。该机排料口调整容易，整机采用润滑脂润滑，所以维护简单，使用成本低。
PC破碎机超凡的技术性能可大幅度提高破碎作业的效率和质量，使选矿厂在多碎步磨的流程中体会到高效益的实惠。低钢耗和低能耗尽显低成本生产带来的好处。
6、结论
PC破碎机是21世纪初的高科技产品，它完美利用了层压破碎理论使该机能充分发挥层压破碎和次生破碎作用而获得极高破碎率，PC破碎机有数种衬板相配可有不同破碎室形状。从而根据用户需求对产品粒形和破碎比提供多种选择，是选矿厂、水泥厂及公路碎石的理想破碎机。
