帶傳動(dòng)與齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的對(duì)比研究

亓 愈

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山063012)

分級(jí)破碎機(jī)是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種破碎機(jī)[1]，該破碎機(jī)主要是通過對(duì)物料剪切進(jìn)行破碎，具有產(chǎn)品粒度均勻、過粉碎低的特點(diǎn)，其一經(jīng)面世便在較短時(shí)間內(nèi)得到大范圍推廣[2]，在煤炭破碎領(lǐng)域應(yīng)用尤為突出。目前，就分級(jí)破碎機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)而言，大體有電機(jī)-V帶-皮帶輪傳動(dòng)、電機(jī)-耦合器-齒輪箱傳動(dòng)、電機(jī)-(齒輪箱)-V帶傳動(dòng)、電機(jī)-耦合器-齒輪箱-嚙合齒輪傳動(dòng)等形式。由于分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)形式較多，給用戶選擇帶來了困惑。

為達(dá)到減少物料過粉碎的目的，分級(jí)破碎機(jī)多以低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然其傳動(dòng)形式多樣，但是動(dòng)力傳動(dòng)的目的一致，一是降低齒輥轉(zhuǎn)速，二是增加對(duì)不確定因素的保護(hù)?？偟膩碚f，分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)形式可以分為兩種，即V帶傳動(dòng)和齒輪箱傳動(dòng)。從多方面對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比分析，目的是為破碎機(jī)用戶的選擇提供一定參考。

1 V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)

1.1 V帶傳動(dòng)原理

V帶傳動(dòng)是一種使用很廣的機(jī)械傳動(dòng)形式[3]，其工作原理是以張緊在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的V帶作為中間撓性件，通過V帶與主從動(dòng)輪接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞動(dòng)力[4]。V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的工作過程相對(duì)簡(jiǎn)單，動(dòng)力通過V帶從主動(dòng)輪傳遞到從動(dòng)輪，帶動(dòng)雙齒輥對(duì)物料進(jìn)行嚙合、剪切、擠壓破碎，從而使被破碎物料達(dá)到粒度要求。V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)

1.2 V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)相比，V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)屬于強(qiáng)力破碎設(shè)備[5]，當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí)，在V帶打滑之前，大塊物料被強(qiáng)行剪切、擠壓破碎[6]，能夠很好地保證產(chǎn)品粒度；一般傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)設(shè)計(jì)有彈簧退讓結(jié)構(gòu)，在物料較硬或設(shè)備過載的情況下，物料也能通過破碎通道，很難保證產(chǎn)品粒度。

(2)與傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)相比，V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)置有安全銷保護(hù)裝置，在皮帶過載或即將打滑時(shí)，安全銷可以自動(dòng)切斷，進(jìn)而使電機(jī)通過V帶帶動(dòng)主從動(dòng)輪空轉(zhuǎn)[7]，實(shí)現(xiàn)保護(hù)電機(jī)和V帶的目的。

(3)傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)通過調(diào)整齒長(zhǎng)夾調(diào)節(jié)出料粒度，但難以解決斷齒問題，故出料粒度難以保證。V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的出料粒度在一定范圍內(nèi)可調(diào)[8]，既可及時(shí)滿足出料粒度要求，又無需更換新的破碎機(jī)。

(4)在現(xiàn)場(chǎng)相同工況條件下，V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中間環(huán)節(jié)能耗相對(duì)較少；與V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)相比，傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)的能耗偏高。

1.3 V帶傳動(dòng)的局限性

由于V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比受限，影響傳動(dòng)形式的應(yīng)用。傳動(dòng)比受限原因有三個(gè)方面：第一，傳動(dòng)比不能過大，否則小皮帶輪的包角過小，導(dǎo)致傳動(dòng)不可靠。第二，載荷不能過大，因?yàn)閹鲃?dòng)依靠摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，而摩擦力存在一個(gè)極限，當(dāng)載荷接近極限值時(shí)，皮帶輪就會(huì)晃動(dòng)，從而影響運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞效果；當(dāng)從動(dòng)輪所連系統(tǒng)的總阻力大于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪接觸面的最大摩擦力時(shí)，皮帶就會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，也會(huì)影響運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞效果[9]。第三，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比等于兩個(gè)帶輪的直徑之比，在傳動(dòng)過程中，如果帶輪出現(xiàn)磨損，則影響傳動(dòng)比。

2 齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)

2.1 齒輪箱傳動(dòng)原理

齒輪箱是一種相對(duì)精密的機(jī)械，分級(jí)破碎機(jī)使用齒輪箱的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩。齒輪箱主要由齒輪副組成，主要是利用各級(jí)齒輪的傳動(dòng)達(dá)到降速的目的[10]。齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的工作過程為：當(dāng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速?gòu)闹鲃?dòng)軸輸入后，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；由于大齒輪的齒數(shù)比小齒輪多，大齒輪的轉(zhuǎn)速比小齒輪慢；經(jīng)大齒輪的輸出軸輸出后，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變慢。

2.2 齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)由于齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的變速齒輪箱傳動(dòng)精確，故設(shè)備破碎效率高，能耗損失小。

(2)齒輪箱傳動(dòng)可以匹配大功率負(fù)載，能夠滿足分級(jí)破碎機(jī)處理量大的要求，有利于煤礦井下和露天煤礦的處理量大，且有大塊物料的破碎。

(3)齒輪箱傳動(dòng)屬于剛性傳動(dòng)，瞬時(shí)沖擊對(duì)齒輪箱損害較大，故齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)對(duì)入料要求較高，尤其是大塊鐵器等不能進(jìn)入破碎腔。

3 兩種傳動(dòng)形式的分級(jí)破碎機(jī)對(duì)比分析

(1)V帶傳動(dòng)和齒輪箱傳動(dòng)的傳動(dòng)比均等于兩個(gè)輪的直徑比(齒輪的節(jié)圓直徑比)，但由于齒輪的輪緣上有齒，能連續(xù)嚙合傳遞，故齒輪傳動(dòng)屬于精準(zhǔn)傳動(dòng)。對(duì)于V帶傳動(dòng)來說，由于皮帶在運(yùn)功過程中可能存在打滑現(xiàn)象，故可能產(chǎn)生一定的傳動(dòng)誤差。因此，齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)效率更高。

圖2 齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)

(2)V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且緊湊，故其故障點(diǎn)少，維護(hù)量小，勞動(dòng)強(qiáng)度低；由于機(jī)械保護(hù)裝置的加入，齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，故障點(diǎn)增多，維護(hù)量較大。

(3)在相同條件下，與齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)相比，V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的從動(dòng)輪尺寸較大，因而整機(jī)高度較高，對(duì)廠房高度要求也高；而齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)整機(jī)高度較低，便于現(xiàn)場(chǎng)布置和維護(hù)。

(4)由于V帶輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和尺寸限制，V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的處理能力受到較大限制，處理能力較??；而齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)所受限制較少，設(shè)備處理能力大，這是齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)。

(5)在相同條件下，與V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)相比，齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)的生產(chǎn)成本更高，加工周期更長(zhǎng)，后期維護(hù)費(fèi)用更高。

(6)V帶傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)適用于硬度較低、破碎量較小物料的破碎，其在小型選煤廠的精煤、中煤破碎中應(yīng)用廣泛；齒輪箱傳動(dòng)分級(jí)破碎機(jī)適用于大粒度、高處理量、較高硬度物料的破碎，目前其在大型選煤廠原煤破碎、井下煤炭預(yù)破碎、露天煤礦的物料破碎中應(yīng)用較多。

4 結(jié)語

分機(jī)破碎機(jī)在處理中等硬度以下的物料中得到了廣泛應(yīng)用，其對(duì)這類物料的破碎效果良好。由于分級(jí)破碎機(jī)的傳動(dòng)形式較多，且不同的傳動(dòng)形式各具特點(diǎn)，究竟是選擇V帶傳動(dòng)還是齒輪箱傳動(dòng)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況確定。因地制宜的選擇，量體裁衣式的選型，才能更好地發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，更好地服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。