破碎在选矿工业中占有重要地位，目前在选矿厂中，破碎生产费用要占全部选矿费用的40%以上，因此提高破碎生产率，降低破碎功率消耗有重大意义。鄂式破碎机、旋回式破碎机常出现“堵塞现象”使功率增加，物料出现过粉碎。锤式破碎机生产效率低，反击式破碎机生产效率高，但结构复杂。新型双齿辊破碎机是国外近年出现的一种破碎设备，同其它类型的破碎机相比，具有结构简单、过粉碎现象少、工作可靠、工作效率高等优点，适用于石灰石、煤的粗碎。目前国内对该设备的需求量很大，但由于国内双齿辊破碎机的起步较晚，现在国内破碎设备主要由国外进口，且引进价格昂贵，这样大大的增加了生产成本，因此，研制开发适用于我国煤矿选煤的新型双齿辊破碎机，满足国内矿山需要，替代进口迫在眉睫，具有非常重要的意义。
1、原理
双齿辊破碎机是我国选煤厂广泛采用的一种破碎机械。这种破碎机通过2个辊子对辊利用破碎齿的剪切、挤压作用对物料进行破碎。双齿辊破碎机的核心部分是2个辊子，1个辊子支承在1个固定轴承上，由电动机利用带轮带动其转动，另1个辊子支承在另1个固定轴承上，2个辊子通过1对加工精确的同步齿轮实现相对转动，2个辊子又通过对辊对物料进行剪切，达到对物料进行破碎的目的。
2、破碎机的组成
双齿辊破碎机由原动机、传动机构、减速装置、主机等组成。
(1)原动机：双齿辊破碎机的原动机采用电动机，用户可根据使用条件选择。这增加了破碎机的使用范围。对远离供电线路或经常更换工作场地的用户来说，极其方便。
(2)传动机构：双齿辊破碎机采用带轮传动，可以使原动机的工作更加平稳，具有过载保护作用。
(3)减速装置：破碎机采用慢速齿辊的方式运行，为了得到所要求的减速比，采用三角胶带和齿轮两次减速，传动轴和主轴都采用圆锥滚子轴承。
(4)主机：①箱体：双齿辊破碎机的主机采用箱形结构，机架用钢板焊接而成，采用分体式，由底板、2个侧板和上盖组成，2个齿辊安装在机架的固定轴承上，轴承通过轴承座与机架连接。2个辊子之间用两个参数相同精确制造的齿轮联接。②辊子：双齿辊破碎机的主要工作部件是2个平行安装的齿辊，破碎齿通过健与芯轴连接，通过改变破碎齿上的键槽角度来实现破碎齿在芯轴上的螺旋式排列。③辅助装置：双齿辊破碎机的主机内设有辅助装置，箱体的下部两辊之间装有破碎砧，与2个齿辊配合形成第三阶段的破碎，控制产品粒度。④排粒料装置：齿板、破碎砧之间的间隙，形成了动态筛分机构。进入破碎腔的物料中所含有的合格粒级的物料迅速从间隙排出，而大块物料被旋转的齿对咬住，受冲击剪切和冲击拉伸而破碎，这种结构提高了破碎机的工作效率和处理能力。
3、破碎机的总体结构底座采用螺紧后焊接，而电动机直接用螺栓拧在底座上。
对破碎机的总体结构进行了优化。其减速箱与破碎箱做成一体形式．既可以节省空间和制造成本又可以更好的密封和传动；对齿轮轴部分采用齿轮轴半露，上盖与半露部分很好的密封。
4、辊齿齿型和辊齿布置的选择
4.1方案一
双齿辊破碎机辊子表面工作齿的齿形采用棱锥体齿，其1个辊齿上的棱边成凸形圆槽，与辊子外表面成同心圆。为了得到接近立方体的破碎物料，辊的表面采用等间距矩形点阵排列齿的布局，另1个辊子的1个辊齿正对棱形的中心，1个辊的辊齿顶到另1个辊子表面的距离及两齿之间的间距大约就是产物的最大粒度。
4.2方案二
双齿辊破碎机辊子表面工作齿的齿形采用楞锥体齿，其齿型如图4所示，每4个辊齿嵌在1个齿套上，齿套通过螺钉固定在轮毂上，轮毂是正方形，在辊齿切割物连料的部位用螺钉安装用合金制成的刀片，辊齿成螺旋型布置。打破了老式破碎机采用辊齿与对辊辊面啮合破碎的方式，而是采用一系列的破碎齿通过键与轴连接成螺旋状，利用齿与齿的对滚破碎物料。
4.3方案三
双齿辊破碎机的辊齿齿型和布置方式与方案二的相同，不同之处是每个齿辊由芯轴和破碎齿组成，破碎齿通过键与芯轴连接，通过改变破碎齿上的键槽角度来实现破碎齿在芯轴上的螺旋式排列。
4.4方案对比
方案一采取的辊齿为凸圆型棱的棱齿，减少传统普遍采用的鹰嘴型辊齿产生的过粉碎现象，普通棱锥的辊齿在与另1个辊子啮合破碎时，由于辊齿棱边是一条直线，而对辊是圆弧，随着辊子转动，一个辊的辊齿顶到另1个辊子表面的距离，即最大排料粒度不断发生改变。因此，圆弧形棱齿与普通的棱齿相比排料粒度更均匀。而且普通棱形辊齿棱边的不同部位破碎物料的粒度大小不同，必将导致接触应力不均，使局部磨损严重，降低齿板使用寿命，增加维修工作量，对生产产生不利影响。
方案二采取了与方案一不同的齿形和布置形式，其独特之处在于利用螺钉使齿套与轮毂相连接，利用齿与齿的对滚破碎物料，具有老式破碎机利用辊面与辊齿啮合破碎所达不到的破碎效率。破碎齿上安装合金制成的刀片使其能够破碎坚硬的物料，而且当破碎齿磨损严重时只需更换刀片即可，增加了破碎机的使用寿命，优点是高效、耐磨、使用寿命长，可以破碎坚硬的物料。
方案三采用破碎齿通过键与芯轴连接，通过改变破碎齿上的键槽角度来实现破碎齿在芯轴上的螺旋式排列，既实现了方案二的破碎效果，而且采用键连接比传统普遍采用的轮毂和辊齿连接更简易，具有结构简单、安装方便的优点，是一种新型的设计方式。
综上所述，在3个方案中，方案三更适合双齿辊破碎机的设计要求，所以选择方案三作为双齿辊破碎机齿形和辊齿布置设计。
4.5本项目的创新之处
传统的破碎机大都是利用1对或几对辊齿对块状物料进行挤压破碎。且这些辊轮在轴上的安装大都是并齐地排列在轴上，也就是它们的安装键都在同一个空间角度上。这种传统的破碎机它的破碎效果不太理想。
5、结论
通过对破碎机进行结构优化设计，及对各种辊齿的布置进行对比分析，确定了一种高效的破碎辊齿和布置方式，并利用破碎砧实现了对物料的三阶段破碎，利用皮带轮、齿轮、齿轮轴实现系统传动。达到了预定的破碎物料粒度的要求。
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