紅星新型篩分式雙齒輥破碎機(jī)以功耗低、處理能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、振動(dòng)小、排料粒度均勻、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)在礦山、電力等行業(yè)廣泛應(yīng)用。它通過(guò)高扭矩、低轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)左右破碎輥相對(duì)或相反旋轉(zhuǎn)來(lái)破碎物料。

兩破碎輥上螺旋排列的破碎齒直接參與物料破碎，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及質(zhì)量的好壞，與整套設(shè)備的生產(chǎn)能力和使用壽命密切相關(guān)。本文選用紅星篩分式雙齒輥破碎機(jī)，以輥齒正常破碎物料和被非破碎異物卡死2種工況為分析對(duì)象，對(duì)破碎齒進(jìn)行了受力計(jì)算并對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析，證明該破碎齒可用來(lái)破碎石灰石等堅(jiān)硬物料。

主要技術(shù)參數(shù)

篩分式雙齒輥破碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示。

輥齒受載情況分析

兩齒輥上的齒依次循環(huán)交錯(cuò)通過(guò)破碎腔，大塊物料由相對(duì)的破碎齒尖咬合住，在一根破碎輥上的齒尖和另一根破碎輥上的齒背的三點(diǎn)支撐作用下，對(duì)物料施加拉伸載荷而實(shí)現(xiàn)物料的破碎。另外由于該破碎機(jī)具有強(qiáng)制排料功能，有可能會(huì)遇到鐵塊等非破碎異物，導(dǎo)致齒輥堵轉(zhuǎn)。在這種極端情況下，輥齒幾乎全部吸收破碎輥的動(dòng)能，并承受其帶來(lái)的巨大沖擊力。由此可見(jiàn)破碎齒有以下2種受力工況：正常破碎工況和齒輥卡死工況。

正常破碎工況下輥齒受力計(jì)算

為了便于計(jì)算輥齒受力，把物料簡(jiǎn)化為半徑為r1的圓球形，輥齒在齒尖A處對(duì)物料施加大小為Fq的破碎力。

假設(shè)物料在進(jìn)入破碎腔后無(wú)滾動(dòng)，則：

式中f---物料與側(cè)壁的摩擦系數(shù)；

E---物料的彈性模量；

σ---物料破碎擠壓強(qiáng)度。

由式（1）可求得Fq＝51.46kN。

齒輥卡死工況下輥齒受力計(jì)算

當(dāng)兩齒輥間落入大于出料粒度的鐵塊等非破碎異物時(shí)，雙齒輥將被突然抱死。由于沖擊時(shí)間極短，齒尖處將承受巨大的集中力。

式中k---過(guò)載系數(shù)，一般取k＝5.0~8.2，根據(jù)破碎實(shí)際條件，取k=6；

Mn---齒輥額定轉(zhuǎn)矩；

P---電機(jī)額定功率；

n---齒輥轉(zhuǎn)速。

輥齒強(qiáng)度分析

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的齒板的破碎強(qiáng)度是否符合實(shí)際要求，應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析。得到了齒板在2種工況下的應(yīng)力分布、應(yīng)變分布和位移分布。表2列出了2種工況下輥齒的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和位移。

應(yīng)力均分布在齒尖圓弧處，另外齒的根部圓弧過(guò)渡處的等效應(yīng)力值也明顯超出鄰近區(qū)域的應(yīng)力值，說(shuō)明齒尖在2種工況下，不僅受壓力作用，還有彎矩作用。

卡死工況下，齒尖和齒根部區(qū)域應(yīng)力大，應(yīng)力值為2324MPa，遠(yuǎn)超過(guò)材料的屈服極限，其余部位的應(yīng)力值在387MPa以下，低于材料的屈服極限。

正常破碎工況下輥齒所受應(yīng)力值為288.7MPa，其等效應(yīng)變和位移都較小，均在輥齒材料的允許范圍之內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

（1）該破碎機(jī)輥齒在卡死工況下，齒尖部位將承受巨大的沖擊力。因此在設(shè)計(jì)破碎機(jī)時(shí)，需要考慮采用除鐵設(shè)備，并需配備專(zhuān)門(mén)的液力偶合器和電氣設(shè)備等，來(lái)保護(hù)輥齒不損壞；

（2）在正常破碎工況下，輥齒所承受的應(yīng)力值小于材料的屈服極限，而石灰石等礦石的抗壓強(qiáng)度一般＜150MPa，故而該輥齒可用于破碎石灰石等堅(jiān)硬物料；

（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，齒尖磨損是齒板的主要失效形式。該破碎機(jī)左右破碎輥上的齒板完全一致，在齒板部分磨損后，可任意調(diào)換使用，不僅提高了其使用壽命，而且安裝更換方便靈活。