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，具有產品粒度均勻、過粉碎低的特點，其一經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]，能夠很好地保證產品粒度；一般傳統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，很難保證產品粒度。

(2)與傳統齒輥破碎機相比，V帶傳動分級破碎機的傳動環節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]，實現保護電機和V帶的目的。

(3)傳統齒輥破碎機通過調整齒長夾調節出料粒度，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)在現場相同工況條件下，V帶傳動分級破碎機的傳動環節結構簡單，中間環節能耗相對較少；與V帶傳動分級破碎機相比，傳統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，皮帶就會出現打滑現象，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；由于大齒輪的齒數比小齒輪多，大齒輪的轉速比小齒輪慢；經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(齒輪的節圓直徑比)，但由于齒輪的輪緣上有齒，能連續嚙合傳遞，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象，故可能產生一定的傳動誤差。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節相對復雜，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，處理能力較小；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，要根據現場工況確定。因地制宜的選擇，量體裁衣式的選型，才能更好地發揮設備優勢，更好地服務于現場生產。