您好!欢迎光临贝博体育!
贝博体育
您现在的位置是:主页 > 隔振资讯 >

鼠笼式破碎机工作原理与设计

作者:贝博体育 来源:本站原创 日期:2020-06-06 19:19 点击: 

  472009.2 2009.2 47科技纵横 47设计与施工 鼠笼式破碎机是利用固定的击辊与悬浮状态 的物料撞击使原料粉碎的,具有破碎粒度细、破碎 比大等优点,在矿山、建材、化工、饲料、食品、医药、 塑料等行业中广泛应用,主要适用于对一些低硬度 物料的粉碎。在制砖行业中,鼠笼式破碎机用于对 粘土、物料矸石、炉渣等原料进行细碎和掺混,其生 产效率高、寿命长、回料量低、维修量小、运转安全 可靠。鼠笼式破碎机的破碎机理比较复杂,设计参 数较多,机器性能受工作参数影响程度大。如果设 计参数选择不当或不匹配,不仅影响破碎生产效率 和产品质量,而且影响设备的使用寿命。因此,了解 鼠笼式破碎机的工作原理和设计参数的选择原则, 对保持设备良好状态、提高破碎生产能力具有重要 意义。本文对鼠笼式破碎机的破碎机理进行了初步 研究,分析了鼠笼式破碎机有关设计参数对设备性 能的影响和一般设计方法,提出了提高鼠笼式破碎 机生产能力的措施。希望对砖瓦粉碎设备的设计、 选择和使用有一定的帮助。 1鼠笼式破碎机的工作机理 1.1鼠笼式破碎机的结构 鼠笼式破碎机的结构见图1,它由内鼠笼(小 转子)、外鼠笼(大转子)、进料斗、壳体、皮带轮、行 轮、电动机、支架等部分组成。工作时,大转子、小 转子在各自驱动装置的驱动下,以相反方向高速旋 转,待粉碎的物料从机壳上方的进料槽连续不断地 进入笼内,在下落时与高速旋转的转子上之击辊相 撞,块状物料被打散粉碎,经粉碎的物料从下料斗 进入输送带输入混料圆筒,完成破碎工序。 1.2鼠笼式破碎机的破碎过程 鼠笼式破碎机的破碎原理图图2。鼠笼式破碎 机工作时,物料在破碎机中一般要经过三次破碎。 当被破碎物料从下料斗经下料舌头到达小鼠笼轮 内圈时,一部分物料被小鼠笼轮内圈击辊撞击并加 速,另一部分物料被大鼠笼轮内圈击辊撞击并加 速,这是第一次破碎;被加速的物料遇到反方向高 速运动的大鼠笼轮内圈击辊和小鼠笼轮外圈击辊 又被破碎,这是第二次破碎;第三次破碎是小鼠笼 轮外圈和大鼠笼轮外圈分别撞击来自反方向高速 运动的物料,并将其抛出鼠笼轮。大部分物料是在 第二次破碎时被破碎的,相比之下第一次破碎只不 过是分料过程( 把物料加速和均布)。由于物料在 鼠笼式破碎机中经过了三次破碎,因此,鼠笼式破 碎机的破碎粒度细,破碎比较大。 1.3鼠笼式破碎机的破碎方式 物料在鼠笼式破碎机被破碎的方式比较复杂, 按机理一般可归纳为三种方式:第一种方式是鼠笼 轮的击辊破碎物料,这是主要的破碎形式;由于击 辊表面是圆形或流线形,被破碎的物料不可能沿着 鼠笼式破碎机工作原理与设计 杨志红 (华中新型建材有限公司) 摘要:本文探讨了鼠笼式破碎机的破碎机理,分析了鼠笼式破碎机有关设计参数对设备性能的影响,阐述了鼠笼式破 碎机的设计方法,介绍了提高鼠笼式破碎机生产能力的措施。 关键词:鼠笼式破碎机;原理;设计;匹配;生产能力 1.大转子皮带轮;2.轴结构;3.机壳;4.大转子;5.小转子;6.进料槽;7. 小转子皮带轮;8. 机座 图1鼠笼式破碎机结构 2009.248 科技纵横 48设计与施工 同一方向运动,物料彼此之间相互撞击,这是第二 种破碎形式;由于离心力的作用和击辊的撞击加速 作用,总的趋势是物料沿着小鼠笼外圈和大鼠笼轮 外圆的切线方向抛出,撞击到机壳内壁上,这是第 三种破碎形式。 2鼠笼式破碎机的设计 2.1鼠笼式破碎机击辊的确定 鼠笼式破碎机的鼠笼是由一大一小两个相对 回转的笼子组成,每个笼子都由一个垂直固定在轴 上的钢盘,垂直于钢盘按同心圆组装着两圈击辊 击辊中心线平行于转轴中心线),击辊是鼠笼轮破碎机的重要组成部分。从鼠笼轮破碎物料的原理图 可知,鼠笼式破碎机工作时,鼠笼轮的击辊有一半 面积永远不会被物料所撞击,起不到破碎物料的作 用,而另一半无论做成任何形状,由于被破碎物料 磨损,击辊总会向半圆形或流线形变化的趋势。因 此,击辊应该做成圆形。这样设计有三大优点: (1)可以节约贵重的耐磨金属材料,节约资金降 低造价。 (2)在同样破碎面积的情况下,相当于加宽了击 辊的间距,即加大了鼠笼轮的排料面积。 由于击辊重量减少,电机功率减小。2.2鼠笼式破碎机粉碎比例系数K 鼠笼式破碎机粉碎比例系数K 是设备的一个 重要参数,鼠笼式破碎机的粉碎比例系数为击辊间 隙总面积与击辊撞击物料总面积之比。 击辊长度击辊半圆弧长击辊总数鼠笼轮内侧宽度= 击辊长度 间距总数= 击辊总数 所以 值一般根据物料的性能和破碎要求确定。K确定后,影响物料粒度与排料量速度的就是击辊实 际线速度和粉碎比例系数K 的乘积,由此可以得到 鼠笼轮的有效速度。 2.3鼠笼式破碎机的转速 鼠笼式破碎机的转速对破碎质量和生产能力 有比较大的影响。一般来说,内、外笼轮相对转动 的速度越高,破碎后物料的细度越好,生产能力越 高;但也不能太高,否则当超过某一临界值时,转速 越高,生产能力反而下降( 但细度提高)。因为物料 从进料口到落入下料槽时,必须穿过大笼轮击辊与 小笼击辊高速逆向旋转组成的四道“圆栅栏”,在穿 过“这些栅栏”到外层空间下料槽的过程中,由于受 到击辊内面的阻挡和侧面的冲击,物料只能从“栅 栏”的缝隙中穿过,而笼轮转速越高,则单位时间里 每个击辊经过的位置越多,即栅栏的缝隙越小,从 而单位时间里物料的通过量越小,也就是粉碎机生 产能力降低的原因。 小笼轮转速越高,则物料向外的离心速度也随 之增高,似乎能提高生产能力,但实际上物料的粉 碎过程是非常复杂的,物料在被粉碎过程中自身也 互相撞击,阻碍穿过栅栏,穿过栅栏的物料量并不 随转速成正比例提高,因此,小笼轮转速增大对提 高生产能力的作用很有限。外层笼轮转速提高并 不能增加物料的离心速度,对提高生产能力可以说 没有什么作用。而速度提高会带来振动噪声问题, 所以必须恰当地确定笼轮的转速。 2.4鼠笼式破碎机的排料粒度 破碎后物料的粒度是设备的另一个重要参数。 研究表明,破碎后物料的粒度是击辊间隙面积的正 图2鼠笼轮的破碎原理图 小笼撞辊 2012-05-16########################2012-05-16######## ################2012-05-16 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16 49 2009.2 2009.2 49科技纵横 49设计与施工 比函数,即击辊间隙面积越大,破碎的机会越小,破 碎后粒度越大;是击辊撞击物料面积的反比函数, 即击辊撞击物料的面积越大,破碎的机会越多,破 碎后粒度越小。虽然物料的破碎粒度与这两个参 数的关系影响方向不同,但与它们的比值关系是确 定的,也就是物料破碎后的粒度与粉碎比例系数K 成正比。对于性状相同的同一种物料,粉碎比例系 越大,物料破碎后的粒度越细,即物料粒度 总之,物料破碎粒度与原料粒度和粉碎比例系数有关,原料粒度越小,粉碎比越大,粒度越细。根 据生产工艺要求,鼠笼式破碎机粉碎比例系数应有 一个合适范围,这个比值范围就是物料破碎后粒度 的变化范围。 2.5鼠笼式破碎机的排料速度 排料速度关系到鼠笼式破碎机的生产能力。 物料被击辊撞击以后,向击辊外表面的法线方向散 射,物料速度将会降低。高速旋转的鼠笼轮带动机 壳内的空气高速旋转,形成气流屏障,也将使被破 碎物料减速,使物料的速度低于击辊的线速度。为 了使物料能够顺利地排出机壳,要求击辊的间隙面 积与击辊的撞击物料面积有一定的比值(即破碎比 例系数K)。击辊撞击物料的机会与物料排出机壳 的机会成反比关系,即击辊撞击物料的机会越多, 物料排出机壳的机会越少,而击辊撞击物料机会的 多少又与击辊的线速度有关。这样,影响物料排料 速度则是击辊的实际线速度和破碎比例系数的乘 ——击辊的实际线速度,m/s;K——击辊间隙面积与击辊撞击物料面积的比例系数。 由于破碎比例系数K 由工艺条件决定,一般不 能更改,因此,提高鼠笼式破碎机的排料速度,只能 适当增大击辊的线鼠笼式破碎机鼠笼轮宽度和直径 鼠笼轮宽度和直径是鼠笼式破碎机的一个重 要几何参数,它不仅影响设备的破碎比例系数,而 且对排料速度和粒度均有影响。当物料粒度和鼠 笼轮线速度作为不变量时,鼠笼轮的排量将受击辊 间距和面积的影响。而影响鼠笼击辊间距面积的 因素是鼠笼轮的宽度与鼠笼轮的直径。 鼠笼式破碎机的送料舌头是从小鼠笼轮的一 侧内圈将原料送入到鼠笼式破碎机内的,也就是 量受鼠笼轮的宽度和鼠笼轮直径的影响,但并不是鼠笼轮越宽,鼠笼轮直径越大,机器的产量越高。所 以,鼠笼轮的宽度与鼠笼轮的直径应该有一个合适 的比例范围。 3提高鼠笼式破碎机生产能力的措施 3.1合理设计机壳的结构 积料结垢是鼠笼式破碎机常见的问题,也是影 响鼠笼式破碎机生产能力的一个主要因素。积料 结垢是指机壳和笼轮间隙塞满物料,影响物料的排 料。主要是由于机壳内腔尺寸太小、清理门位置设 置不当引起造成的。特别是当壳顶与大转子击辊间 的距离太小时,高速旋转的转子甩出的物料落在壳 顶时未能及时离开,而被挤压在门的内壁接口处和 机壳顶部角落发生积料结垢。积料结垢不仅导致 物料无法顺利排出,影响生产,而且当结垢增厚到 一定程度时,还造成转子击辊的磨损或者折断。积 料结垢现象可通过合理设计机壳的结构加以改善, 如增大机壳内腔尺寸和壳顶高度,以增加大转子与 机壳内壁空间,使被甩到机壳上的物料能够及时下 落,而不致受挤压、层层堆积在机壳上;同时设置新 型耐磨橡胶内衬,增强内壁自润性,杜绝物料在内 壁停留并粘结现象,避免大转子上的击辊被结料摩 擦而断裂。此外,鼠笼轮在转动中受物料的挤压与 摩擦,产生了较大的阻力矩,增加了能耗。由于笼 轮各表面和机壳内是平行的,因此在运转中鼠笼轮 整个面积始终处于物料的挤压与摩擦之中,这样接 触面积大,产生的阻力矩就大,增加了无功能耗,影 响了生产能力。减小摩擦面积以减小阻力矩是提 高生产能力的一个重要途径。可采取如下方法:用 直径10~15mm 的螺纹钢制作2 角钢),对称固定在大笼轮上,在小笼轮一侧固定一段钢筋 垫铁),见图3所示。加钢筋像一个刮物料器,每 周就刮出10~15mm宽的空间。这样,鼠笼在运 转时只有钢筋和机壳间的物料相接触,接触面积很 小,而整个转子的大面积不与物料挤压摩擦,从而 使阻力大大降低。在同等入物料量时,电机电流大 大降低。在电机同样达到额定电流时,粉碎机生产 能力比原来大大提高。 3.2合理匹配大、小转子的尺寸 大、小转子尺寸的匹配是保证鼠笼式破碎机破 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16 50 2009.250 科技纵横 50设计与施工 碎效果和生产效率的基础。鼠笼式破碎机常见的 第二个问题就是大、小转子尺寸匹配不合理,特别 是小转子直径小,线速度低。由于待破碎物料通过 进料槽进入破碎机时,物料流量波动较大,当物料 流量瞬时增大时,小转子直径小,线速度低,物料破 碎排量就跟不上物料流量,致使物料在小转子内囤 积,尤其在物料湿度大时,囤积情况尤为严重。 从物料的运行情况可知,鼠笼破碎机的生产能 力主要决定于小转子的排料流量,而排料流量与鼠 笼轮的宽度、鼠笼轮的直径及鼠笼转速有直接关 系。在转子宽度一定的条件下,生产能力则取决于 物料离开转子时的线速度。 物料进入鼠笼破碎机后自由下落,根据自由落 体的公式 小转子上击辊的圆周半径,m,H为进料口到小转子 中心高度,m。 的大小成正比,因此,提高小转子半径和提高进料口到小转子中心高度,是解决鼠笼破碎机生产能力 和物料在小转子内囤积的最有效办法。 但根据鼠笼破碎机的工作原理,其生产 要体现在排料流量上,即: 由于转子宽度保持不变,A可视为恒定值,则 排料流量Q 与物料下落速度v 和式(7)可得排料流量为 可知,鼠笼破碎机生产能力与其下落高度h 的方根和转子宽度B 成正比。由于宽度B 增加受设备尺寸的限制,当增大小转子上击辊的圆 周半径R(实际上为小转子直径),物料的下落高度 相应增大,生产能力也就会提高。此外,小转子容积的提高亦可消除由于物料量供给的波动而造成 的梗塞,提高设备自身的平衡能力。 3.3合理匹配大、小转子的旋转速度 在确定大、小转子的直径后,两转子的转速确 定也是一个关键。大、小转子的旋转速度直接影响 鼠笼破碎机的效率和转子的磨损。由于小转子是物 料破碎流程上的第一个环节,其破碎效果和排料速 度决定着设备的各项技术参数。在正常情况下,自 由下落的物料被高速旋转的小转子上的击辊撞击, 并以接近小转子上击辊的线速度被甩出,刚好与迎 面而来的大转子上的击辊相撞( 大转子与小转子旋 转方向相反),结块的物料被高度粉碎。鼠笼式这 一破碎机理,要求大、小转子的线速度基本相等。而 大、小转子的旋转速度不匹配是鼠笼破碎机存在的 另一个严重问题。通常是小转子的线速度过小,造 成大、小转子对物料的破碎各自为战,达不到双层 破碎的最佳效果,物料松散程度达不到要求。 转子的转速确定包括两方面,一是转速的大小; 二是转速的匹配。一般转子的线速度越大,破碎效 果和生产效率越高。但考虑到鼠笼破碎机的效率 和磨损,转子的线速度不宜过高,实际使用值一般 取为v=25~35m/s,常用v=30m/s。正如前面所分析, 当超过某一临界转速时,相对转速越高,生产能力 越低,磨损加剧。为保证大、小转子间不积料,小转 子线速度需略大于大转子的线速度,这样才能确保 被破碎物料的输出顺畅。 因此大、小转子的旋转速度为 ——小转子图3大小鼠笼轮击棍及改进示意图 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16 51 2009.2 2009.2 51科技纵横 51设计与施工 的直径,m;v ——大转子的转速,m/s; 4结束语 鼠笼式破碎机具有制造简单、工作可靠、破碎 比较大的优点,对砖瓦企业的生产发挥了重要作 用。鼠笼破碎机的生产能力决定于物料的流量,设 计时,根据物料的性质和破碎要求,合理设计机壳 的结构,合理选择大小转子的尺寸和转速,尤其是 大小转子的尺寸和转速的匹配十分关键。鼠笼式 破碎机也存在一定的缺点,主要是工作速度高,工 作噪声大,击辊容易磨损,物料容易出现过粉碎。随 着对鼠笼式破碎机机理的深入研究和加工工艺的 改善,这些缺点可以逐步被克服。如采用变频调速 技术调整转速,可减少过粉碎程度,使机器处于最 佳工作状态,同时可满足不同的粒度要求;采用堆 焊技术用于制造击辊和击辊的修复可取得较好的 抗磨损效果,如使用钨焊条堆焊可大大延长击辊的 使用寿命;采用湿法粉碎可以明显降低噪声和降低 过粉碎程度;提高制造工艺水平,减少不平衡质量, 采用隔声隔振技术可降低振动和噪声等。 参考文献 《有色金属冶炼设备》编委会.火法冶炼设备[M]. 北京: 冶金工 业出版社出版,1994. 李振亮,郭湘君,李亚.鼠笼式破碎机破碎机理浅析[J].盐业与化工,2007,36(1):36-38. 郑玉龙.提高笼型粉碎机生产能力的措施[J]. 燃料与化 工,2000,31(6):292-292. 2012-05-16########################2012-05-16######## ################2012-05-16 2012-05-16################ ########2012-05-16######## ################2012-05-16

贝博体育

Top