1.绪论

　　粉碎是人类日常生活当中不可缺少的获得有价材料和各种矿物原料的重要手段。用于粉碎所需的基建费用和生产费用都相当大。尤以电能消耗和设备磨损为主要指标。专家们指出全世界每年在粉碎上所花电耗为总电能的3%。要求细的粉碎粒度，机械无故障运转以及设备微小磨损和节能是全世界粉碎工作者多年来共同研究的课题。而立轴冲击式破碎机就是今年来逐渐兴起的一种高效、可靠的破碎、粉碎设备。

　　1.1 立轴冲击式破碎机简介

　　立轴冲击式破碎机(制砂机)广泛应用于各种矿石、水泥、耐火材料、铝矾土熟料、金刚砂、玻璃原料等高硬、特硬物料的中、细碎领域。在机制建筑砂、石料以及各种冶金矿渣的破碎中更是得到普遍使用，特别对中硬、特硬物料比其他类型的破碎机更具有优越性，产量功效高。目前已经替代锤式破碎机、对辊破碎机、棒磨机等传统设备，成为制砂行业的主流设备。

　　图1.1-1双电机驱动的立轴冲击破碎机

　　图1.1-2 单电机驱动的立轴冲击破碎机剖视图

　　1.1.1 工作原理

　　立轴冲击式破碎机由进料斗、吊架、涡流破碎腔、叶轮体、主轴、底座、传动装置及电机部分组成。其工作原理是：物料由进料斗进入叶轮腔内（途经吊架处中心进料管），由分料锥把物料以伞状形式均匀地抛于叶轮流道内，经高速旋转的叶轮瞬间加速至 60 — 75 米 / 秒,从叶轮周围的流道腔内抛射出去，冲击到涡流腔内涡流衬层上，被物料衬层反弹，斜向冲击到涡流腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，和叶轮流道腔内抛出的物料形成连续的物料幕。这样，一块物料在涡流破碎腔内受到两次至多次破碎撞击，被破碎的物料由下部排料口排出，经循环筛分系统形成闭路，一般循环三次即可将物料破碎成为 4.75mm 以下。这种破碎机优点是破碎比与耐磨衬板的磨损无关。由于这种特性，任何物料一无论其耐磨性能如何都可以很经济的使用转子离心式破碎机进行破碎，获得立方型颗粒含量.超过80%的高质量产品。同时也提高了破碎面的比例。涡流腔内部巧妙的气流自循环，消除了粉尘污染。溢流给料并不需要增加破碎机的功率消耗和磨损费用，溢流给料增加了破碎机腔内部的颗粒密度，更有效的破碎更多的颗粒，提高了能量利用率。

　　图1.1.1 破碎机破碎原理图

　　1.1.2 结构组成

　　立轴冲击式破碎机主要由进料斗、吊架、涡流破碎腔、叶轮体、主轴总成、底座、传动装置及电机等七部分组成。具体结构见图1.1.2（立轴冲击式破碎机结构剖视图）

　　图1.1.2-1立轴冲击式破碎机结构剖视图

　　1.1.3 应用领域

　　（1）采石

　　立轴冲击式破碎机是公认的用于铺路沥青、混凝土，标准砂石等的优质骨料生产设备。能够破碎多种物料，特别是坚硬、磨蚀性强的岩石。破碎机的高速撞击破碎能够以最低成本生产高等级产品，同时降低了噪音和改善了石料粒形，减少产品含水量，便于后续筛分作业。

　　（2）工业矿石

　　立轴冲击式破碎机能够有效控制产品级配、产量高、运行成本低，并能生产大量细粒级产品，因此立轴冲击式破碎机特别适应于工业矿石的加工领域。在工业矿石加工领域，高磨蚀性的工业矿石加工行业特别受欢迎。现在，在钻石矿，成为从工业脉石提取钻石的高效设备；在水泥行业，也成为节约成本、增加产量，生产磨机给料的首选细碎设备。

　　（3）矿山

　　在一台设备中同时具备了破碎和碾磨的功能了可以加工几乎所有的坚硬、高磨蚀性，脆性物料和粘性物料。立轴冲击式破碎机产量高，能够生产细粒产品，可用于生产磨机给料、烧结给料、准浸料等领域，成为替代高成本、低效率的碎磨设备的理想选择。

　　（4）废料回收

　　由于人们环保意识的不断加强，废料回收产业的不断发展，立轴冲击式破碎机正在成为废料回收领域的重要一员，废料回收不仅仅限于建筑废料的回收，还包括玻璃、炉渣和其它具有可再生经济价值的废料。是加工此类废料的理想方法，并且多种配置能够应用干多种不同领域。

　　2．国内外研究现状

　　2.1 国内立轴式冲击破碎机发展概况

　　近几年来，国内VSI机也有极大发展，主要表现在以下几个方面:

　　(1) VSI机的国内制造商越来越多，且各家公司的新产品小断推出，其产品生产数量也在稳步增长；

　　(2)机器的规格逐渐大型化。如郑州一帆公司的叶轮直径己达1 300 mm，处理能力相应增大，且排料中成品砂的百分比含量也达到先进水平，接近50%；

　　(3)比较规范化的产品，其综合品质稳定，小少厂商对机器的振动、噪声、粉尘等开始控制，且易损件的使用寿命提高，有厂商报导，在处理河卵石时其外刀的使用寿命己超过200 h；

　　(4)机器的品种增多，小仅有石打石和石打铁，而且开式叶轮在个别公司开始采用，其导向板的寿命达到正常使用要求。由于上述的因素，国内客户开始信任国产的VSI机，在部分使用场合，如中硬物料处理，先进的国产设备可以与进口设备抗衡；

　　目前，国内市场上的VSI机从技术层面上可划分为三种:自行开发的产品(包括仿制的)、中外合作产品和全部进口的产品。当砂石场生产规模越来越大之后，进口设备的价格相对较高，己小成为客户购买的阻力。而阻力来自使用的高成木和洋设备的难侍候。中外合作产品进入国内市场较晚，由于技术成熟，且易损件己国产化，中方合作者能为客户选型把关，提供较良好的售后服务，弥补全进曰设备的弊病，故显示较强的市场竞争力。国内自主开发产品尽管仿制而来，如果仅凭价格优势，小在技术上、质量上与时俱进，虽然目前市场上销售数量占优，但前景不容乐观。

　　2.2 国外立轴式冲击破碎机发展概况

　　立轴冲击式破碎机(VSI)的一个重要市场促进因素是提供立方体形的碎石，满足超级铺设材料的规范。在被集料经营商广泛认可之后，当前VSI的用户和制造商正环绕着更满意的形状或更有收益的碎石来推VSI的应用。

　　大型化的VSI机，具有灵活的机械性能、好的耐磨材料和零件设训、以及更有效的粉尘控制系统等，正推动VSI机在第四级、第二级甚至第二级(破碎)同路中的应用，接近卧式反击式破碎机和圆锥式破碎机的水平。

　　改进磨损率，是每一个VSI机制造商的首要目标。通过给料管、分配板、转子和导向板台的综合设训，来增加通过破碎机物料的处理量，以及通过在高磨损表面浇铸复合陶瓷和钨来实现这一目标。此外，制造商己经致力于制造更易获得和更牢固的耐磨件替代品。

　　以下概述多个制造商宣称他们在设训和操作上与其他VSI机的不同处。

　　(1) Cemeo

　　Cemeo公司7种VSI型号系统的顶端是Turho160, Turho175。重达77,000磅(约35t)的Turho175是一种“导向板与反击板”的机器，石料槽可选择，其导向板台可以装3一5个导向板，每件重136磅(62kg)的导向板，据称，仅需2个螺栓固定，小需要其他固定来抗离心力和破碎力。通过速度和冲击距离能够变化来得到最好的破碎效果。该公司称2台Turbo 175 机器分别装置800~1000马力的动力，其通过量在800~1300t/h之间，己经运行1年以上。Turbo 160有相似的处理能力，但仅56000磅重，恰好满足移动式。这两种机器在处理石灰石时允许最大给料边长均为7"(约180 mm )，Cemco公司正在Turbo 175机器上试验陶瓷导向板。

　　(2) Impact Service Corp

　　ISC公司最新的VSI机为130型，重86976磅(不包括电机)，具有"130"(约3,300 mm)直径的大圆桶和"61.25"直径的转台，装有266磅的导向板，ISC公司还介绍大转台的103型.70型和82型VSI机。103型的转台直径54.5具有4个螺栓导向板紧固系统，在导向板的背面设有垂直锁紧销a ISC公司认为这种新设训将允许更大的给料规格和更快的转台速度，70型和82型具有"48.5"的直径转台，最多可装7块导向板来得到最细的产品，据ISC认为，较大直径的转台增加了导向板空间，可以减少每吨产品的拖动电流，可以增加通过量和降低成木。该公司为增加耐磨件寿命，正进行系列的转台导向板、反击板、内带镶嵌式陶瓷的给料盘等研发。

　　(3) Kolbeng一Pioneer

　　该公司五种型号VSI机处理最人给料规格从"2"到"6"。其中二种型号(机器)既可以是标准型(导向板与反击板)半一体型(闭合转子与反击板)也可以是全一体型(闭合转子与混合岩石槽)结构。该公司这种独有的混合石料槽融合了“石打石”和“石打铁”的破碎方式。在反击板前面的冲击区域，物料收集到石料槽上提供抗磨蚀性的保护。该公司认为，反击板从背面支撑所积聚的物料以增加破碎效果。该公司的VSI机可采用导向板转台或闭合转子，闭合转子的所有耐磨件全部螺栓紧固，包括可更换的碳化物条(外刀)。转台采用销固定或螺母固定的导向板和可更换的衬板。

　　(4) Metso Minerals

　　该公司提供二个系列产品，巴马克VSI破碎机为应用的需要有“石打石”或“闭合转子与反击板”构造。巴马克的B系列产品具有一个闭合转子和石料槽，以及一个瀑落的给料系统，转移部分给料直接进入破碎腔而绕过转子。在破碎机运行中，瀑落物料可由手动或自动插板系统调整。破碎机的其他调整还包括转子速度和直径，选择破碎腔的中空环。操作控制系统可显示振动和轴承、电机温度。B系列的7种型号最大给料规格从3/4"到3"之间。美卓VI系列VIS机的4个型号允许最大给料规格从1.0"(闭合转子)到6"(开式转子)在同一种泪L架内，可由开式转子和反击板变到NJ式转子和石料槽。美卓VI系列独有的圆柱形反击板，当半面磨损时可转换。美卓公司称:空气流量的减少和在破碎机头罩内的再循环，使VI系列设计减少粉尘的排放。

　　(5) REMCO

　　该公司的岩石土和制砂土VSI机系列的“石打石”和ST/AR的“石打反击板”VSI机许可给料量高达1500t/h，给料规格达4"。作为第二级或第四级同路的典型设备，机器所需动力从60马力到1500马力。该公司转子可采用3个、4个、5个或6个插入式设训的出口，小用螺栓安装的钨钢片容易更换。该公司称，硬质的AR钢替换顶部和底部耐磨盘减少了转子体修理时焊接的工作量。4个或5个导向板转台也可采用ST/AR型。

　　ST/AR型(带同转顶盖/反击板圈)破碎机具有可翻转的反击板，设置在能上升或卜降的多个位置的反击板圈上，以增加反击板允许磨损量。所有的ST/AR型式都能从反击板圈转换为石打石腔型。该公司建议反击板仅仅在物料含有磨蚀性成分小于15%时使用。15%指作岩石化学分析时硅、l和铁的总的百分比

　　2.3 国内外产品差距

　　对照国内外主要VSI制造商所提供的产品性能，国产机与国外主要公司产品的差距是全方位的，主要表现在下列几方面。

　　1.客户服务

　　客户服务，特别是售前的选型服务上。大多数国内制造商目前开发的产品，基础是仿制，往往“知其然而不知其所以然”。而对不同的客户情况，由于缺乏实验数据，常常以小变应万变。造成同样机器，不同客户使

　　用效果不一样。客户的破碎筛分系统的缺陷也会影响VSI机的使用。例如:当系统未配置除铁器时，铁件进入将损坏机器，当系统供料粒度超过允许值时，会引起不正常运转。当进料中含有过多水分时，易损件将加剧磨损。当进料无法调节时，其小均匀性将影响机器的制砂效果等等。这些客户必须注意的事项，国内制造商往往不能像他们的国外同行那样，在客户选型时详细说明，从而也损害了国产VSI机声誉。

　　2.产品规格和性能

　　在产品规格和使用性能上，特别在机器的大型化方面。将国外大规格的VSI机与国内最大制造规格相比在产品大型化上的差异，是设训水平、制造商能力和国内配套件性能(如轴承)等方而的综合反映。例如: 转子体的上下面采用圆锥环紧固定位。在高速运转中不能丝毫松动，在名义尺寸600 mm直径时其上下锥面同心度公差神户制钢厂设计为0.02 mm，这一设计要求对制造商的加工能力是一个考验。

　　3.机器的使用寿命

　　冲击式破碎机的使用寿命原来就比其他类型的破碎机低，如颚式、圆锥式等。而立轴冲击式又比卧式冲击式使用工况更恶劣。因此，机器零部件的使用寿命，是VSI机制造商的生命线，在相仿的使用工况下，对零件寿命作一对照(见表2.3.1)