本站小編為你精心準備了國產煤用分級破碎設備的技術現狀參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：文章論述了我國分級破碎設備的技術現狀與發展趨勢，其總體結構基本成熟，耐磨材質性能大幅提高，關鍵零部件可靠性大幅提高，且控制系統不斷完善；并從現場適應性程度、腔體結構、粒度調整、齒型結構等方面分析了國內外分級破碎裝備的技術異同點，提出了顆粒破碎模擬試驗和完整的研發體系建設是未來的技術研究重點。

關鍵詞：分級破碎機；耐磨材質；控制系統；顆粒破碎

破碎機是煤炭生產的關鍵輔助設備，煤炭工業中廣泛采用的各式破碎機由于結構與機理不同，應用范圍及優缺點各不相同。而在20世紀80年代開始出現的一種新型分級破碎技術，充分利用巖礦的抗壓強度遠高于其抗剪和抗拉強度的特性，對物料通過剪切、劈裂的機理進行破碎［1］。與反擊、錘式、顎式、圓錐、沖擊等傳統破碎技術相比，以其獨特的功能及技術優勢迅速應用于煤炭等中硬以下物料的破碎作業。本文將論述我國分級破碎設備的技術現狀與發展趨勢，分析國內外分級破碎裝備的技術異同點，并提出分級破碎未來的技術研究重點。

1國內技術現狀

1.1總體結構基本成熟國內的分級破碎技術起步較晚，二十余年來國內分級破碎技術發展較快，總體結構基本成熟，機體結構、驅動型式、布置型式、行走機構、齒型結構等方面均有較大突破，工藝性能指標如入料粒度、出料粒度、處理能力等方面也有了較大的進步，尤其是“十一五”、“十二五”期間國產分級破碎機的大型化方面突飛猛進，基本能夠滿足國內大中型煤礦的需求，與國外先進產品的差距明顯縮小，但國內大多是對國外進口產品的仿制，創新性不強。目前國內各廠家傳動配套件現已基本趨同，均采用“高端集成”的理念，盡量縮小與國外產品的性能差異，電機大多采用佳木斯或南陽電機，偶合器采用德國VOITH或意大利TRANSFLUID，減速機采用德國FLENDER或SEW，已形成標準的配套模式。

1.2耐磨材質性能大幅提高齒輥材質的耐磨性是破碎機的重要性能指標。隨著煤炭資源的深度開采，原煤含矸量增多、破碎強度增加對齒輥材質帶來前所未有的挑戰，要求分級破碎機的破碎齒既要具有足夠的耐磨性又要有比較高的韌性，同時還要具有易加工性和可更換性［2］。齒輥材質經過多年的發展，從原來的合金鋼堆焊工藝發展到現在的整體鑄造貝氏體耐磨合金鋼并配以相應的熱處理工藝，取得了了較大的技術進步［3，4］，熱處理后的材質硬度為HRC45－50，達到了硬度高、韌性佳的效果，齒輥易磨損、使用壽命短、掉齒、斷齒等失效情況明顯減少。

1.3關鍵零部件可靠性大幅提高經過多年的快速發展，在設備大型化的同時，也堅持注重設備的可靠性研究，通過更新設計手段，優化結構設計，改進加工工藝等措施使分級破碎機關鍵零部件的可靠性有了較大提高，主軸斷裂、齒牙斷裂、圓螺母松動脫扣、齒板聯結松動等結構失效問題基本得以解決，設備故障率明顯降低［5，6］，與國外先進產品之間的差距明顯較小。

1.4控制系統不斷完善分級破碎機的配套控制逐漸趨于完善，功能更加齊全，從原來簡單的正反轉、啟停按鈕發展到如今的多功能智能控制保護系統，其集成了正反轉、啟停、緊急保護等常規功能，具有手動／自動、就地／遠方等多種控制方式，具有集中潤滑控制、可對電動機的電流、軸承溫度、齒輥轉速等參數實現在線監測，并和整個礦井及選煤廠集控系統進行信息交換，主、被動保護功能基本完善［7，8］。但在控制系統穩定性、響應速度、控制精度、智能化等方面仍有較大提升空間，是未來的發展趨勢。

2國內外技術異同

2.1產品對現場的適應程度不同澳大利亞ABON、英國MMD、瑞典SANDVIK、南非SHEAR等國際分級破碎產品普遍實行標準化，以英國MMD分級破碎機為例，公司自第一臺破碎篩分機問世以來，已先后累計推出多種規格的輪齒式分級破碎機，用戶只能選擇相匹配的規格型號進行應用，產品對現場的適應性一般。而國內分級破碎產品大多采用定制化，尤以唐山研究院的SSC分級破碎機最具代表性，從整機結構到齒型布置等參數均采用為用戶量體裁衣式的定制原則，產品對現場的適應性強。

2.2產品粒度調整方式不同國外分級破碎機產品一般采用固定齒輥中心距，中心距不可調。英國MMD、南非SHEAR、美國PENNSYLVANIA、澳大利亞ABON等均為固定中心距，瑞典SANDVIK采用活動插板式的軸承座蓋型式，原則上可以調整齒輥中心距，但實際操作起來極為困難，需要將整個上部聯接溜槽拆除，破碎機設備主體進行解體，再重新組裝，工程量太大，不具備機動靈活性，一般設備安裝調試好后就很少調整。而英國MMD破碎機兩個齒輥間距不可調整，齒輥內旋無法進行粒度調節，齒輥外旋時依靠調整側板上的梳齒板來進行粒度調節；國內分級破碎機也大多采用剛性齒輥中心距，中心距可調與不可調的產品均有，新鄉威達、山東萊蕪、北京博創凱盛等為中心距不可調產品，以唐山研究院的為代表性的中心距可調產品SSC分級破碎機為例，其獨特設計了偏心軸承杯粒度調整機構，軸承座蓋是固定式，通過旋轉偏心軸承杯，就可起到調整齒輥中心距的作用，調整后偏心軸承杯與軸承座蓋采用螺栓聯接，仍然是固定中心距［9，10］。采用該結構，調整齒輥中心距方便快捷，只需拆除若干條螺栓即可，工程量小，可以起到靈活調節排料粒度的作用，增強分級破碎機后續生產工藝的適應性。

2.3腔體設計不同國外分級破碎機大多采用連體腔體結構如圖4所示，即破碎腔體包含軸承座蓋，尤以英國MMD、澳大利亞ABON等生產廠商為代表。連體腔體結構優點是可以有效縮短整機長度，破碎腔體強度更高同時節省大量材料，缺點是該結構對軸承密封要求更高，軸承密封部位直接暴露破碎腔中，粉塵極易進入軸承，影響軸承正常使用壽命，軸承座蓋檢修較為困難。國內分級破碎機以分體腔體結構居多，如圖5所示，分體軸承座蓋結構靈活，檢修方便，對軸承的防護也更加到位，缺點是增加了設備的整體長度，在緊湊型空間安裝時有一定局限性。總體來說，連體腔體結構和分體腔體結構優劣各異。

2.4齒型結構的多樣性不同國外分級破碎機齒型多種多樣，涵蓋粗、中、細碎各個粒級。其中常見的有整體輥式、齒板式、齒環式、齒帽式、齒靴式等齒型結構如圖6所示［11，12］，各種齒型技術較為成熟，應用廣泛。而國內廠商在齒型結構方面較為單一，僅在整體輥式、齒板式、齒環式方面技術成熟，而齒帽式、齒靴式方面技術相對有所欠缺，雖然這兩種齒型也已推向市場，但實際應用效果并不理想，還需加大技術攻關力度，盡快掌握相關技術關鍵。

3分級破碎裝備未來發展方向

3.1顆粒破碎模擬試驗DEM離散單元法是一種用于分析物質系統動力學問題的數值計算方法，通過建立固體顆粒體系的參數化模型，進行顆粒行為模擬和分析，已成為過程分析、設計優化和產品研發的一種強有力的工具。目前DEM在工業領域的應用逐漸成熟，已經在顎式破碎機、反擊式破碎機和球磨機等顆粒粉碎設備上得到了應用，而在分級破碎機的應用鮮有報道。高效煤炭洗選需要破碎工藝的成塊率越高越好，而過粉碎越低越好，一般要求產品超限粒度不超過10％，這就需要探索齒輥轉速、齒輥結構型式、齒的布置方式等工藝與結構參數對破碎效果影響規律。為了能有效減少分級破碎機研發成本和時間，并為產品結構優化和工作性能的提升提供參考，需要采用DEM開展大型分級破碎機的破碎過程數值模擬［13，14］，探索工藝與結構參數對大型分級破碎機產量、產物粒度組成和功耗等情況。

3.2完整的研發體系建設對于大型破碎機的機械設計，傳統研究主要采用以“應力應變不超限”的靜力學設計或經驗設計方法為主，而在破碎過程中，不能忽視物料、尤其是高寒地區結塊煤巖對分級破碎機破碎齒輥的瞬時沖擊作用，以及破碎過程的持續動態激勵誘發的設備可靠性差等問題［15］。現有大型分級破碎機進行結構強度校核時僅以靜力法峰值載荷形式施加分析并不符合實際，需要建立分級破碎機的完整研發體系。可總結為：首先，在經驗設計基礎上建立分級破碎機三維模型；其次，引入離散元法仿真研究結構與工藝參數對破碎過程的影響，確定最佳工藝與破碎齒輥結構參數；然后，提取工藝需求下煤巖粒群對箱體結構的動載荷，通過有限元法分析和實際測試來評價分級破碎機結構性能；最后，通過肋板、加強筋等的布置最優化來實現箱體結構動應力的降低或分布均勻，以改善箱體動態特性，形成樣機產品。

4結語

伴隨著煤炭行業的迅猛發展，國產分級破碎技術水平得到快速提升，但也應該清醒地認識到國產裝備與國際先進產品還存在一定差距，而隨著我國煤炭行業形勢的變化，分級破碎機技術研究不應再一味追求大型化，而應側重于對分級破碎過程的數值模擬、有限元分析和設備可靠性保障等關鍵技術。

作者：王保強1，2；王國法1，3；李朋2 單位：1煤炭科學研究總院開采研究分院，2中煤科工集團唐山研究院有限公司，3􀆰天地科技股份有限公司