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摘要：以筛分式双齿辊破碎机为研究对象，对其现有的破碎梁组合结构及受力情况进行分析。考察露天矿现场发现筛分式双齿辊破碎机普遍存在破碎梁组合结构安装困难，螺栓连接不牢固，破碎齿帽损坏后不易更换等问题。为此对原破碎梁组合结构进行改进设计，增设导向结构、破碎齿帽螺栓槽结构和破碎齿帽紧固结构，实际应用表明改进取得成效。
关键词：双齿辊筛；研究；改造
前言
双齿辊破碎机是近年来国外发展起来的一种新型破碎设备，在矿山和矿山得到了广泛的应用。近年来，国内准格尔煤矿、平背太堡煤矿、大同市煤矿、神东煤矿、神宝能源、神宁煤业等80多套双齿辊破碎机，取得了显著的经济效益。由于价格昂贵，吸收和吸收技术是当务之急。破碎辊齿双齿辊破碎机的关键部件，其结构是否合理，不仅直接影响设备的整个生命，和破碎的能耗、生产能力的质量和出料粒度密切相关。因此，破碎辊齿形选择和设计方法是双辊辊式破碎机设计中的一项关键技术。国内某重型机械制造企业已经能够生产具有自主知识产权的小型双齿辊破碎机，但破碎辊齿的关键技术未能充分支持，使用过程中存在的各种缺陷的现场操作，对双齿辊破碎机整体性能的严重影响。在本文中，对40个大型双齿辊破碎机为研究对象，通过对双齿辊破碎机的运行分析，找出破碎辊齿损坏的原因，并提出有效的改进措施，对双齿辊破碎机辊齿的设计提供了理论依据。
1 双齿辊破碎机的使用情况
双齿辊破碎机是一种传统的、在煤矿使用较多的破碎设备。它的主要作用是劈碎，相比于其他类型的破碎机，具有制造简单、能耗小、过粉碎低、成本低、可靠性高、维护与检修方便等特点。生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。双齿辊破碎机的辊齿较短，一般用于中碎。我国目前生产齿辊破碎机的厂家较多、产品结构多样，但在破碎理论上的各种难题仍未得到有效研究和解决。本文将重点就双齿辊破碎机的结构型式、齿牙形状和密封等问题进行研究。
2 现有双齿辊筛分破碎机的优缺点分析
双齿辊筛分破碎机根据进料处两齿辊旋转方向分为两种：一种是齿辊相向旋转的叫对辊式筛分破碎机；另一种是齿辊反向旋转的叫反转式筛分破碎机。
2.1 对辊式筛分破碎机优缺点分析
对辊式筛分破碎机的最大优点是抓料能力强，能够破碎较大的物料，使得破碎过程比较顺畅，不易发生堵料。但是其缺点也较突出：一是只有一个工作腔，破碎只发生在两齿辊之间，影响其产能；二是当两辊齿如果齿根正好相对时，两辊齿根间构成一个较大的空间，此间物料几乎未经破碎即可通过（就算两辊有差速，但由于差速不可能很大且时间极短，影响不大），所以使得出料粒度难以保证。为此，解决办法就是在齿辊下面安装下破碎齿，下破碎齿分别与两辊齿互相咬合，物料经双辊齿破碎后，还必须经辊齿与下破碎齿再次破碎才能排出，虽然力度问题得到解决，但又产生了新的问题：
1）多次破碎致过粉量增加从而功耗增加，
2）双辊齿钳入物料的量可能大于从下破碎齿排出的物料量，可能引起堵料停机，
3）下破碎齿的调整和磨损后的更换十分困难（需要先将齿辊吊出），尤其是在生产现场检修条件不佳的情况下更为困难。
2.2 反转式筛分破碎机优缺点分析
反转式筛分破碎机两齿辊反向旋转，分别与边齿构成两个破碎腔，相当于两个单齿辊筛分破碎机，而部分小料还可以从中间的齿间间隙直接筛分下去。从理论上说其产能应该较对辊式筛分破碎机大，但实际生产中却并非如此，反转式筛分破碎机产量较低、易于发生堵料且辊齿磨损较快。究其原因是齿辊与边齿形成的啮角较对辊式破碎机两齿辊形成的啮角变化，致抓料能力大为减弱：假定同样36°的啮角，反转式破碎机比对辊式破碎机抓料小。由于粒度稍大的物料无法很快钳入进行破碎而在齿辊和边齿上打滑翻滚停留，不但加快了破碎齿的磨损，且使得产量降低和易于堵料。虽然反转式筛分破碎机具有可简单方便地通过调整边齿从而控制出料粒度的独特优点，但某公司以前生产的反转式筛分破碎机在使用后都出现问题，最后不得不改造成对辊破碎。
3 现有结构中存在的问题
（1）破碎梁组合结构质量大，安装到机架时，其与机架之间的连接螺栓孔对齐非常困難。
（2）由于破碎机工作时处于重度振动与严重冲击工寸设计得很小，导致垫片承载面积小，容易发生垫片之间错位或承载面压溃。
（3）破碎物料时，破碎齿与破碎齿帽之间会产生很大的作用力，由于现有结构中破碎齿帽彼此间独立，因此在冲击力的作用下，破碎齿帽会有扭转的趋势，使其工作位置发生变化，影响物料的二次破碎，导致物料出料粒度不合格。
（4）拆卸破碎齿帽时，必须先去除破碎齿帽上焊接的齿帽盖，而破碎机装配后，结构比较紧凑，拆卸空间很小，只得先拆下整个破碎齿辊，再去除齿帽盖后，才能拆卸破碎齿帽，导致维修时间长，影响生产效率。
4 双齿辊破碎机改进
4.1 破碎辊齿的改进措施
对于双齿辊破碎机破碎辊齿耐磨镀层脱落，磨损严重问题，可采用以下三种措施。一是控制物料落下的高度，避免大块物料砸坏破碎辊齿的耐磨镀层；二是采用焊接性能好的合金钢铸造基体，用硬质合金焊丝堆焊，保证耐磨镀层的质量；三是采用耐磨钢整体铸造破碎辊齿，强度高，耐磨性能好，但铸造质量要求较高。对于破碎辊齿折断，破碎辊齿与齿座接合面粘有物料问题，可采用以下三种措施。一是对破碎辊齿的齿形进行优化设计，改善其受力状态，提高破碎辊齿的使用寿命；二是破碎辊齿的接合面处的公差配合和工艺要合理；三是对破碎辊齿要进行探伤检测，尽量减少铸造缺陷。
4.2 破碎梁组合结构的改进
针对上述现有技术的不足，对破碎梁、调整垫片及破碎梁破碎齿帽的连接结构进行了改进设计。主要改进之处有：
（1）为方便破碎梁组合结构的安装，在机架1上设置导向件7，同时，在破碎梁4两端分别增设了导向槽C和槽D，安装时，只需将破碎梁组合结构的导向槽C和槽D沿着导向件7安放到机架1上，就可以很容易地对齐破碎梁组合结构与机架之间的连接螺栓孔，一次对齐安装到位，不需要反复调整破碎梁组合结构的位置。
（2）在破碎梁组合结构沿导向件安装过程中，对破碎梁组合结构施加侧向作用力，此作用力使得导向槽C的一个长侧面与导向件7接触；同时，使导向槽D同侧的一个长侧面也与导向件7接触，这样就可以通过两个接触面传递作用力。由于增设的导向结构承受了破碎物料时产生的部分作用力，从而改善了破碎梁组合结构两端连接螺栓的受力状态。
（3）改进调整垫片，在调整垫片上开设若干个U形槽，U形槽开口方向与调整垫片的侧边成一定的倾斜角度，此倾斜角度优选采用45°，并且在U形槽倾斜方向的侧边上开设与U形槽开口方向平行的缺角，这样调整垫片可以斜向插入。这种结构的调整垫片可以在有限的空间内最大程度地增加承载面积。
（4）为方便拆卸，在破碎齿帽上的螺栓头位置处开设方形槽，并适当增大槽宽，方便破碎齿帽的拆卸。
（5）为改善破碎齿帽的受力状态，使相邻的破碎齿帽通过侧面F、G紧密接触，具体做法为：利用螺栓9将一端的挡块8固定在破碎梁4上，将第一个破碎齿帽5安放到破碎梁4上，并使破碎齿帽5的侧面F与挡块8紧密接触；然后安装第2个破碎齿帽，并使第2个破碎齿帽的侧面G与第1个破碎齿帽的侧面G紧密接触，如此将全部破碎齿帽安放到破碎梁4上，最后安装另一端的挡块8，并使挡块8与最后安装的破碎齿帽的侧面F紧密接触，用螺栓9将其固定在破碎梁4上，这样全部破碎齿帽能够紧密接触，以避免发生破碎齿帽在冲击力作用下出现扭转而改变工作位置的现象。
5 结语
破碎机广泛应用于煤矿。随着机械化程度的提高，在中国煤矿自动化和信息化，提出了破碎机的技术要求较高。针对传统破碎机存在的问题，论述了齿型的类型、辊子的结构，提出了改进思路，具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]郭世名.2PGL高强力双齿辊破碎机在杏花洗煤厂中的应用[J].煤矿机械，2009，30（8）：165-166.
[2]王进军.双齿辊破碎机辊齿强度分析[J].煤矿机械，2007，28（11）：65-66.
关键词：双齿辊筛；研究；改造
前言
双齿辊破碎机是近年来国外发展起来的一种新型破碎设备，在矿山和矿山得到了广泛的应用。近年来，国内准格尔煤矿、平背太堡煤矿、大同市煤矿、神东煤矿、神宝能源、神宁煤业等80多套双齿辊破碎机，取得了显著的经济效益。由于价格昂贵，吸收和吸收技术是当务之急。破碎辊齿双齿辊破碎机的关键部件，其结构是否合理，不仅直接影响设备的整个生命，和破碎的能耗、生产能力的质量和出料粒度密切相关。因此，破碎辊齿形选择和设计方法是双辊辊式破碎机设计中的一项关键技术。国内某重型机械制造企业已经能够生产具有自主知识产权的小型双齿辊破碎机，但破碎辊齿的关键技术未能充分支持，使用过程中存在的各种缺陷的现场操作，对双齿辊破碎机整体性能的严重影响。在本文中，对40个大型双齿辊破碎机为研究对象，通过对双齿辊破碎机的运行分析，找出破碎辊齿损坏的原因，并提出有效的改进措施，对双齿辊破碎机辊齿的设计提供了理论依据。
1 双齿辊破碎机的使用情况
双齿辊破碎机是一种传统的、在煤矿使用较多的破碎设备。它的主要作用是劈碎，相比于其他类型的破碎机，具有制造简单、能耗小、过粉碎低、成本低、可靠性高、维护与检修方便等特点。生产中以单、双齿辊破碎机应用最多。双齿辊破碎机的辊齿较短，一般用于中碎。我国目前生产齿辊破碎机的厂家较多、产品结构多样，但在破碎理论上的各种难题仍未得到有效研究和解决。本文将重点就双齿辊破碎机的结构型式、齿牙形状和密封等问题进行研究。
2 现有双齿辊筛分破碎机的优缺点分析
双齿辊筛分破碎机根据进料处两齿辊旋转方向分为两种：一种是齿辊相向旋转的叫对辊式筛分破碎机；另一种是齿辊反向旋转的叫反转式筛分破碎机。
2.1 对辊式筛分破碎机优缺点分析
对辊式筛分破碎机的最大优点是抓料能力强，能够破碎较大的物料，使得破碎过程比较顺畅，不易发生堵料。但是其缺点也较突出：一是只有一个工作腔，破碎只发生在两齿辊之间，影响其产能；二是当两辊齿如果齿根正好相对时，两辊齿根间构成一个较大的空间，此间物料几乎未经破碎即可通过（就算两辊有差速，但由于差速不可能很大且时间极短，影响不大），所以使得出料粒度难以保证。为此，解决办法就是在齿辊下面安装下破碎齿，下破碎齿分别与两辊齿互相咬合，物料经双辊齿破碎后，还必须经辊齿与下破碎齿再次破碎才能排出，虽然力度问题得到解决，但又产生了新的问题：
1）多次破碎致过粉量增加从而功耗增加，
2）双辊齿钳入物料的量可能大于从下破碎齿排出的物料量，可能引起堵料停机，
3）下破碎齿的调整和磨损后的更换十分困难（需要先将齿辊吊出），尤其是在生产现场检修条件不佳的情况下更为困难。
2.2 反转式筛分破碎机优缺点分析
反转式筛分破碎机两齿辊反向旋转，分别与边齿构成两个破碎腔，相当于两个单齿辊筛分破碎机，而部分小料还可以从中间的齿间间隙直接筛分下去。从理论上说其产能应该较对辊式筛分破碎机大，但实际生产中却并非如此，反转式筛分破碎机产量较低、易于发生堵料且辊齿磨损较快。究其原因是齿辊与边齿形成的啮角较对辊式破碎机两齿辊形成的啮角变化，致抓料能力大为减弱：假定同样36°的啮角，反转式破碎机比对辊式破碎机抓料小。由于粒度稍大的物料无法很快钳入进行破碎而在齿辊和边齿上打滑翻滚停留，不但加快了破碎齿的磨损，且使得产量降低和易于堵料。虽然反转式筛分破碎机具有可简单方便地通过调整边齿从而控制出料粒度的独特优点，但某公司以前生产的反转式筛分破碎机在使用后都出现问题，最后不得不改造成对辊破碎。
3 现有结构中存在的问题
（1）破碎梁组合结构质量大，安装到机架时，其与机架之间的连接螺栓孔对齐非常困難。
（2）由于破碎机工作时处于重度振动与严重冲击工寸设计得很小，导致垫片承载面积小，容易发生垫片之间错位或承载面压溃。
（3）破碎物料时，破碎齿与破碎齿帽之间会产生很大的作用力，由于现有结构中破碎齿帽彼此间独立，因此在冲击力的作用下，破碎齿帽会有扭转的趋势，使其工作位置发生变化，影响物料的二次破碎，导致物料出料粒度不合格。
（4）拆卸破碎齿帽时，必须先去除破碎齿帽上焊接的齿帽盖，而破碎机装配后，结构比较紧凑，拆卸空间很小，只得先拆下整个破碎齿辊，再去除齿帽盖后，才能拆卸破碎齿帽，导致维修时间长，影响生产效率。
4 双齿辊破碎机改进
4.1 破碎辊齿的改进措施
对于双齿辊破碎机破碎辊齿耐磨镀层脱落，磨损严重问题，可采用以下三种措施。一是控制物料落下的高度，避免大块物料砸坏破碎辊齿的耐磨镀层；二是采用焊接性能好的合金钢铸造基体，用硬质合金焊丝堆焊，保证耐磨镀层的质量；三是采用耐磨钢整体铸造破碎辊齿，强度高，耐磨性能好，但铸造质量要求较高。对于破碎辊齿折断，破碎辊齿与齿座接合面粘有物料问题，可采用以下三种措施。一是对破碎辊齿的齿形进行优化设计，改善其受力状态，提高破碎辊齿的使用寿命；二是破碎辊齿的接合面处的公差配合和工艺要合理；三是对破碎辊齿要进行探伤检测，尽量减少铸造缺陷。
4.2 破碎梁组合结构的改进
针对上述现有技术的不足，对破碎梁、调整垫片及破碎梁破碎齿帽的连接结构进行了改进设计。主要改进之处有：
（1）为方便破碎梁组合结构的安装，在机架1上设置导向件7，同时，在破碎梁4两端分别增设了导向槽C和槽D，安装时，只需将破碎梁组合结构的导向槽C和槽D沿着导向件7安放到机架1上，就可以很容易地对齐破碎梁组合结构与机架之间的连接螺栓孔，一次对齐安装到位，不需要反复调整破碎梁组合结构的位置。
（2）在破碎梁组合结构沿导向件安装过程中，对破碎梁组合结构施加侧向作用力，此作用力使得导向槽C的一个长侧面与导向件7接触；同时，使导向槽D同侧的一个长侧面也与导向件7接触，这样就可以通过两个接触面传递作用力。由于增设的导向结构承受了破碎物料时产生的部分作用力，从而改善了破碎梁组合结构两端连接螺栓的受力状态。
（3）改进调整垫片，在调整垫片上开设若干个U形槽，U形槽开口方向与调整垫片的侧边成一定的倾斜角度，此倾斜角度优选采用45°，并且在U形槽倾斜方向的侧边上开设与U形槽开口方向平行的缺角，这样调整垫片可以斜向插入。这种结构的调整垫片可以在有限的空间内最大程度地增加承载面积。
（4）为方便拆卸，在破碎齿帽上的螺栓头位置处开设方形槽，并适当增大槽宽，方便破碎齿帽的拆卸。
（5）为改善破碎齿帽的受力状态，使相邻的破碎齿帽通过侧面F、G紧密接触，具体做法为：利用螺栓9将一端的挡块8固定在破碎梁4上，将第一个破碎齿帽5安放到破碎梁4上，并使破碎齿帽5的侧面F与挡块8紧密接触；然后安装第2个破碎齿帽，并使第2个破碎齿帽的侧面G与第1个破碎齿帽的侧面G紧密接触，如此将全部破碎齿帽安放到破碎梁4上，最后安装另一端的挡块8，并使挡块8与最后安装的破碎齿帽的侧面F紧密接触，用螺栓9将其固定在破碎梁4上，这样全部破碎齿帽能够紧密接触，以避免发生破碎齿帽在冲击力作用下出现扭转而改变工作位置的现象。
5 结语
破碎机广泛应用于煤矿。随着机械化程度的提高，在中国煤矿自动化和信息化，提出了破碎机的技术要求较高。针对传统破碎机存在的问题，论述了齿型的类型、辊子的结构，提出了改进思路，具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]郭世名.2PGL高强力双齿辊破碎机在杏花洗煤厂中的应用[J].煤矿机械，2009，30（8）：165-166.
[2]王进军.双齿辊破碎机辊齿强度分析[J].煤矿机械，2007，28（11）：65-66.