帶傳動與齒輪箱傳動分級破碎機的對比研究

亓 愈

(1.中煤科工集團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研究中心，河北 唐山063012)

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

為達到減少物料過粉碎的目的，分級破碎機多以低轉速運轉。雖然其傳動形式多樣，但是動力傳動的目的一致，一是降低齒輥轉速，二是增加對不確定因素的保護。總的來說，分級破碎機的傳動形式可以分為兩種，即V帶傳動和齒輪箱傳動。從多方面對兩者進行對比分析，目的是為破碎機用戶的選擇提供一定參考。

1 V帶傳動分級破碎機

1.1 V帶傳動原理

V帶傳動是一種使用很廣的機械傳動形式[3]，其工作原理是以張緊在主動輪和從動輪之間的V帶作為中間撓性件，通過V帶與主從動輪接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞動力[4]。V帶傳動分級破碎機的工作過程相對簡單，動力通過V帶從主動輪傳遞到從動輪，帶動雙齒輥對物料進行嚙合、剪切、擠壓破碎，從而使被破碎物料達到粒度要求。V帶傳動分級破碎機結構如圖1所示。

圖1 V帶傳動分級破碎機

1.2 V帶傳動分級破碎機技術特點

與傳統(tǒng)齒輥破碎機相比，V帶傳動分級破碎機具有以下技術特點：

(1)V帶傳動分級破碎機屬于強力破碎設備[5]，當設備正常工作時，在V帶打滑之前，大塊物料被強行剪切、擠壓破碎[6]，能夠很好地保證產(chǎn)品粒度；一般傳統(tǒng)齒輥破碎機設計有彈簧退讓結構，在物料較硬或設備過載的情況下，物料也能通過破碎通道，很難保證產(chǎn)品粒度。

(2)與傳統(tǒng)齒輥破碎機相比，V帶傳動分級破碎機的傳動環(huán)節(jié)設置有安全銷保護裝置，在皮帶過載或即將打滑時，安全銷可以自動切斷，進而使電機通過V帶帶動主從動輪空轉[7]，實現(xiàn)保護電機和V帶的目的。

(3)傳統(tǒng)齒輥破碎機通過調整齒長夾調節(jié)出料粒度，但難以解決斷齒問題，故出料粒度難以保證。V帶傳動分級破碎機的出料粒度在一定范圍內可調[8]，既可及時滿足出料粒度要求，又無需更換新的破碎機。

(4)在現(xiàn)場相同工況條件下，V帶傳動分級破碎機的傳動環(huán)節(jié)結構簡單，中間環(huán)節(jié)能耗相對較少；與V帶傳動分級破碎機相比，傳統(tǒng)齒輥破碎機的能耗偏高。

1.3 V帶傳動的局限性

由于V帶傳動的傳動比受限，影響傳動形式的應用。傳動比受限原因有三個方面：第一，傳動比不能過大，否則小皮帶輪的包角過小，導致傳動不可靠。第二，載荷不能過大，因為帶傳動依靠摩擦力傳遞運動和動力，而摩擦力存在一個極限，當載荷接近極限值時，皮帶輪就會晃動，從而影響運動和動力的傳遞效果；當從動輪所連系統(tǒng)的總阻力大于主動輪和從動輪接觸面的最大摩擦力時，皮帶就會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，也會影響運動和動力的傳遞效果[9]。第三，帶傳動的傳動比等于兩個帶輪的直徑之比，在傳動過程中，如果帶輪出現(xiàn)磨損，則影響傳動比。

2 齒輪箱傳動分級破碎機

2.1 齒輪箱傳動原理

齒輪箱是一種相對精密的機械，分級破碎機使用齒輪箱的目的是降低轉速，增加扭矩。齒輪箱主要由齒輪副組成，主要是利用各級齒輪的傳動達到降速的目的[10]。齒輪箱傳動分級破碎機結構如圖2所示。

齒輪箱傳動分級破碎機的工作過程為：當電機的輸出轉速從主動軸輸入后，帶動小齒輪轉動，同時小齒輪帶動大齒輪轉動；由于大齒輪的齒數(shù)比小齒輪多，大齒輪的轉速比小齒輪慢；經(jīng)大齒輪的輸出軸輸出后，大齒輪的轉動速度變慢。

2.2 齒輪箱傳動分級破碎機技術特點

齒輪箱傳動分級破碎機具有以下技術特點：

(1)由于齒輪箱傳動分級破碎機的變速齒輪箱傳動精確，故設備破碎效率高，能耗損失小。

(2)齒輪箱傳動可以匹配大功率負載，能夠滿足分級破碎機處理量大的要求，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)齒輪箱傳動屬于剛性傳動，瞬時沖擊對齒輪箱損害較大，故齒輪箱傳動分級破碎機對入料要求較高，尤其是大塊鐵器等不能進入破碎腔。

3 兩種傳動形式的分級破碎機對比分析

(1)V帶傳動和齒輪箱傳動的傳動比均等于兩個輪的直徑比(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，故齒輪傳動屬于精準傳動。對于V帶傳動來說，由于皮帶在運功過程中可能存在打滑現(xiàn)象，故可能產(chǎn)生一定的傳動誤差。因此，齒輪箱傳動分級破碎機的傳動效率更高。

圖2 齒輪箱傳動分級破碎機結構

(2)V帶傳動分級破碎機的結構簡單且緊湊，故其故障點少，維護量小，勞動強度低；由于機械保護裝置的加入，齒輪箱傳動分級破碎機的傳動環(huán)節(jié)相對復雜，故障點增多，維護量較大。

(3)在相同條件下，與齒輪箱傳動分級破碎機相比，V帶傳動分級破碎機的從動輪尺寸較大，因而整機高度較高，對廠房高度要求也高；而齒輪箱傳動分級破碎機整機高度較低，便于現(xiàn)場布置和維護。

(4)由于V帶輪傳動的傳動比和尺寸限制，V帶傳動分級破碎機的處理能力受到較大限制，處理能力較??；而齒輪箱傳動分級破碎機所受限制較少，設備處理能力大，這是齒輪箱傳動分級破碎機的突出優(yōu)點。

(5)在相同條件下，與V帶傳動分級破碎機相比，齒輪箱傳動分級破碎機的生產(chǎn)成本更高，加工周期更長，后期維護費用更高。

(6)V帶傳動分級破碎機適用于硬度較低、破碎量較小物料的破碎，其在小型選煤廠的精煤、中煤破碎中應用廣泛；齒輪箱傳動分級破碎機適用于大粒度、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、井下煤炭預破碎、露天煤礦的物料破碎中應用較多。

4 結語

分機破碎機在處理中等硬度以下的物料中得到了廣泛應用，其對這類物料的破碎效果良好。由于分級破碎機的傳動形式較多，且不同的傳動形式各具特點，究竟是選擇V帶傳動還是齒輪箱傳動，要根據(jù)現(xiàn)場工況確定。因地制宜的選擇，量體裁衣式的選型，才能更好地發(fā)揮設備優(yōu)勢，更好地服務于現(xiàn)場生產(chǎn)。