惯性圆锥破碎机的机理

1. 惯性圆锥破碎机的概述

惯性圆锥破碎机是原苏联列宁格勤选矿设计研究院(米哈诺布尔设计研究院)从50年代开始，经过了二十多年的不懈努力，研究成功的一种新型的超细碎设备。它以其先进的破碎原理、独立的设计思路、合理的机械结构、优良的性能，达到了当今世界圆链破碎机的一流水平。在前苏联已经得到了广泛地推广使用。其专利技术也远销美、日和西欧各国。

惯性圆锥破碎机与传统圆锥破碎机相比，具有许多显著的优点：

(1)破碎比大，一般可达4-30；

(2)单位功耗低40％以上；

(3)可以带负荷启动和停车；

(4)工作状态乎穗可靠，传给地基的动负荷很小，不需要大旦坚固的地基基础；

(5)无需过载保护装置。由于传动系统与破碎铝(动维)无刚性联接，即使有不可破碎物体进入破碎腔内，也不会造成机构的损坏；

(6)凋节可变参数能够达到预期要求的工艺效果(破碎比、粒度组成等），并能够进行选择性破碎和减少过杨碎；

(7)简化粉碎流程，减少基建设资，提高经济效益。

可以说，惯性圆锥破碎机为粉碎工艺的“以碎代磨”或“多碎少磨”的发展，提供了一种比较满意的设备。

2. 惯性圆锥破碎机的结构特点

惯性圆锥破碎机的结构如图1所示。

破碎机机体安装在隔振装置上。其工作机构由破碎链(内锥)9和外锥7组成，两个锥体工作面均镣有保护衬板，其表面形成—个逐渐向排矿方向收缩的破碎腔。在破碎链抽上通过轴承装有不平衡激振器4。电动机通过三角皮带传动系统和挠性联抽节来带动激振器旋转。当激振器旋转时产生离心力，迫使支承在球面文承上的破碎锥绕球心摆动。如果破碎腔内没有被破碎的物料，破碎锥沿外锥的内表面无间隙地滚动；如果破碎腔内有物料，则通过物料层波动，在滚动的同时，随物科层厚度变化伴随有冲击，从而对物料进行破碎。破碎产品从排料口排出，排料口的大小可以通过调整环来调节。

在工作状态下，破碎物料沿破碎腔的阻力是不均匀的，会引起破碎锥振幅的改变，当破碎腔内落入不可破碎物体时，破碎锥会暂时停止运动，但不平衡体激振器会继续转动，所以不会发生传动系统的破坏。

3. 惯性圆锥破碎机的运动状态

惯性圆锥破碎机机体不是直接固定在地基上，而是安装在弹性支撑上。它的运动状态是复杂的。一般情况下具有十个自由度。机体具有六个自由度一3个旋转自由度，3个平移自由度。破碎族相对机体有3个旋转自由度。激振器相对于破碎橙有1个旋转自由度。惯性破碎机的运动可以通过微分方程系统来描述，但解这个方程十分复杂。对于破碎机来说，最重要的是破碎体之间的相互运动，即破碎锥相对于外锥的运动。

破碎锥与电机之间无钢性联接，做空间旋摆运动。它相对于机体的位置可用进动角φ，自转角ψ和窜动角β来确定。

由于破碎锥文承装置的结构特点及破碎锥与传动件无刚性联接，破碎锭不仅统破碎机中心线做旋转运动，而且还绕自己的轴线旋转。同时，由于物料层在破碎应内分布不均匀，物料颗检有大有小，破碎锥沿物料层液压时的运动也不稳定，每滚一冈都伴随有强烈的振动。因此，破碎链的运动是由以下三种旋转运动组成。

进动运动——破碎锥绕破碎机中心线作旋转运动；

自转运动——破碎链绕自己的抽线作旋转运动；

章动运动——破碎锥绕节线作旋转运动。

当破砰腔内没有被破碎的物料时，激振器产生的离心力将迫使破碎佬沿外修的内表面无间隙地滚动。破碎锥在运动过程中不会绕节线旋转，β角的大小保持不变，破碎锥无章动运动，只有进动运动和自转运动，它相对机体只有两个自由度，只要用两个参变量久学就可以决定其相对机体的位置。

当破碎腔内有物料时，破碎锥通过物料层波动。此时，它不仅作进动运动和自转运动，还作章动运动。相对机体有三个自由度，要用三个参变量φ、ψ、β才能确定其相对于机体的位置。

由于破碎腔内物料分布不均匀，颗粒大小也不均匀，则导致破碎镭沿物科层滚动的不稳定，每滚动一周都伴随薯强烈的振动。此时β角不断发生变化，破碎僚即产生章动运动。

破碎锥是否存在章动运动是惯性圆锥破碎机和偏心圆锥破碎机在运动学上敏显著的区别。

在惯性圆锥破碎机中，由于破碎锥和电机之间元刚性联接，破碎锥的振幅即破碎锥的章动角β不受传动系统的限制，是可以变化的，它的大小取决于物料层抗压阻力与破碎力的平衡。破碎机刚启动时，破碎机摆动频率小，破碎力较小，振幅β角较小，因此启动力短也小，带负荷启动不会损坏机器。所以，惯性圆锥破碎机具有可以带负荷启动和停车的优点。

惯性圆锥破碎机破碎锥的摆动频率远大于偏心圆锥破碎机破碎锥的摆动频率，因此，在破碎过程中，物料在破碎腔中的被破碎次数达几十次，远大于偏心圆锥破碎机。

惯性圆锥破碎机存在有章动运动。破碎镊沿物料层每滚动一周都伴随有100多次的振动。这种附加的强烈脉冲振动强化了破碎作用。这种附加的强烈脉冲振动强化了破碎作用。这也是它的破碎比远大于偏心圆锥破碎机破碎比的一个重要原因。

4．惯性圆锥破碎机的破碎力

惯性圆锥破碎机的破碎力的组成与一般的破碎机相比有本质的不同。在传统结构的破碎机中，破碎力与被破碎的物料的硬度及破碎腔内物料的充满程度有关。破碎力的大小取决于物料的变形程度，而物钧的变形程度又取决于一个循环中物料的位移。位移量越大，变形置也就越大，破碎力就越大．反之就越小。物料在一个循环中的位移量是不定的，因此，物料的变形程度及产生的破碎力大小也具有偶然性。由于物料主要承受来自工作表面方向的压力和弯曲作用力，物料之间的相互作用力很弱，破碎力大小又是不定的，所以这种破碎过程没有选择性。一方面大多数多相物料的相没有解离，而另一方面又产生了局部过粉碎。

惯性圆锥破碎机的破碎力与被破碎物料的硬度及破碎腔中物料充填程度无关，它是由激银器产生的离心力和破碎锥的离心力组成的。调整激振器的偏心里块，可以得到针对任何工作条件所需的破碎力。在正常运转情况下(有负荷或无负荷)破碎力大小是不变的。

5．惯性圆锥破碎机的破碎原理

在惯性圆锥破碎机中，物料块是在强力惯性振动条件下，受到预先调定的破碎力作用，可以保证科层应有的密实度，使颗粒全方位承受压力，实现层中破碎。

破碎力的大小直接关系到料块的破碎效果。破碎力过小，没有达到物料颗粒间联系的强度限，物料就不能破碎。如果破碎力值过大，超过了额粒间联系的强度限，不仅使料块沿晶界破裂，而且还合使晶体本身遭到破坏，这样不仅浪费了能量，也会造成有害的过粉碎。为此，对于每种物料都要预先选定一个合适的破碎力值，使料块只能陨界破裂，而不至于便品体本身破坏，达到选择性破碎。

在破碎过程中，料块表面粘结着很多粉末，这些粉末不仅会削弱料块间的相互作用，而且粉末本身也会进一步被破碎，造成过粉碎。然而，在惯性破碎机中，由于物料层受到强烈的振动，就可以清楚掉这些粉末，从而既提高了料块间的破碎作用，又避免了这些粉末的过粉碎。