紅星新型篩分式雙齒輥破碎機以功耗低、處理能力大、結構緊湊、振動小、排料粒度均勻、經久耐用等優(yōu)點在礦山、電力等行業(yè)廣泛應用。它通過高扭矩、低轉速的傳動系統(tǒng)，驅動左右破碎輥相對或相反旋轉來破碎物料。

兩破碎輥上螺旋排列的破碎齒直接參與物料破碎，其結構設計及質量的好壞，與整套設備的生產能力和使用壽命密切相關。本文選用紅星篩分式雙齒輥破碎機，以輥齒正常破碎物料和被非破碎異物卡死2種工況為分析對象，對破碎齒進行了受力計算并對其強度進行了有限元分析，證明該破碎齒可用來破碎石灰石等堅硬物料。

主要技術參數(shù)

篩分式雙齒輥破碎機結構如圖所示。

輥齒受載情況分析

兩齒輥上的齒依次循環(huán)交錯通過破碎腔，大塊物料由相對的破碎齒尖咬合住，在一根破碎輥上的齒尖和另一根破碎輥上的齒背的三點支撐作用下，對物料施加拉伸載荷而實現(xiàn)物料的破碎。另外由于該破碎機具有強制排料功能，有可能會遇到鐵塊等非破碎異物，導致齒輥堵轉。在這種極端情況下，輥齒幾乎全部吸收破碎輥的動能，并承受其帶來的巨大沖擊力。由此可見破碎齒有以下2種受力工況：正常破碎工況和齒輥卡死工況。

正常破碎工況下輥齒受力計算

為了便于計算輥齒受力，把物料簡化為半徑為r1的圓球形，輥齒在齒尖A處對物料施加大小為Fq的破碎力。

假設物料在進入破碎腔后無滾動，則：

式中f---物料與側壁的摩擦系數(shù)；

E---物料的彈性模量；

σ---物料破碎擠壓強度。

由式（1）可求得Fq＝51.46kN。

齒輥卡死工況下輥齒受力計算

當兩齒輥間落入大于出料粒度的鐵塊等非破碎異物時，雙齒輥將被突然抱死。由于沖擊時間極短，齒尖處將承受巨大的集中力。

式中k---過載系數(shù)，一般取k＝5.0~8.2，根據破碎實際條件，取k=6；

Mn---齒輥額定轉矩；

P---電機額定功率；

n---齒輥轉速。

輥齒強度分析

為了驗證所設計的齒板的破碎強度是否符合實際要求，應用有限元分析軟件對其進行強度分析。得到了齒板在2種工況下的應力分布、應變分布和位移分布。表2列出了2種工況下輥齒的等效應力、等效應變和位移。

應力均分布在齒尖圓弧處，另外齒的根部圓弧過渡處的等效應力值也明顯超出鄰近區(qū)域的應力值，說明齒尖在2種工況下，不僅受壓力作用，還有彎矩作用。

卡死工況下，齒尖和齒根部區(qū)域應力大，應力值為2324MPa，遠超過材料的屈服極限，其余部位的應力值在387MPa以下，低于材料的屈服極限。

正常破碎工況下輥齒所受應力值為288.7MPa，其等效應變和位移都較小，均在輥齒材料的允許范圍之內。

結語

（1）該破碎機輥齒在卡死工況下，齒尖部位將承受巨大的沖擊力。因此在設計破碎機時，需要考慮采用除鐵設備，并需配備專門的液力偶合器和電氣設備等，來保護輥齒不損壞；

（2）在正常破碎工況下，輥齒所承受的應力值小于材料的屈服極限，而石灰石等礦石的抗壓強度一般＜150MPa，故而該輥齒可用于破碎石灰石等堅硬物料；

（3）在實際生產中，齒尖磨損是齒板的主要失效形式。該破碎機左右破碎輥上的齒板完全一致，在齒板部分磨損后，可任意調換使用，不僅提高了其使用壽命，而且安裝更換方便靈活。