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    在對礦物的加工過程中，破碎和粉磨是能耗很大的生產環節之一。為了提高磨機臺時產量，降低消耗，目前破磨領域提倡的多破少磨工藝流程已普遍被人們所認識。但破碎設備種類很多，對不同的礦物其破碎效果也大不相同。因此，合理設置破碎系統，選用和推廣高效率、低能耗、經濟、耐用的新型破碎設備，無論是對節能降耗，還是對提高產品的產量和質量，進而提高企業的整體效益均具有十分重要的意義。
    立式破碎機是一種破碎原理較為新穎的新型破碎機，國外這種破碎機絕大部分都是安裝在采石場，用于粉碎硬質礦石或生產建筑用砂，國內也有少數大型水利、電力建設工程（如三峽工程）中引進該類破碎機作為施工機械。PU立式沖擊破碎機（以下簡稱立式沖擊式破碎機）系列產品，在全國水泥粉磨預破碎工藝中得到廣泛的推廣應用。該機具有結構簡單、能耗低、磨損少、維修量小、產品細顆粒含量高、適應性強等顯著優點，特別適合用于破碎較硬物料。
1、PU立式沖擊破碎機的工作原理
    PU立式沖擊破碎機最早由美國Benjamin J．Parmele提出，利用物料高速運動時的動能進行破碎，該機由機體、轉子部分、主軸裝置、破碎腔、潤滑裝置和電控部分等組成（見圖1）。空心的轉子（見圖2）裝于主軸上端，轉子上端面中間開有入料口，側面外壁上等距離的開有數個噴射口，轉子周圍是由按一定規律排列的反擊板構成的破碎腔。破碎機工作時，轉子高速旋轉，物料從轉子頂部中心的進料口進入轉子后，在轉子內因離心力的作用而加速，并向噴射口移動，當其從噴射口噴出撞擊到周圍的反擊襯板時，可達到60—80m/s的速度，物料在很強的沖擊力作用下沿原有的自然裂紋分解成小的顆粒，并且產生新的裂紋。與此同時，隨著轉子高速旋轉，在破碎腔中產生強勁的渦旋氣流，并且不斷地有氣流隨物料從噴射口噴出，在機殼上導流裝置的引導下，又從轉子的人料口進入轉子，形成機殼內部的循環氣流。隨著沖擊破碎的不斷進行，破碎機內的物料顆粒在強烈的氣流中相互劇烈撞擊、摩擦，使顆粒進一步細化，所以在破碎后的物料中含有較多粒度小于2mm的粉狀物料。
    立式沖擊破碎機的破碎能量是由物料的沖擊能量轉換而來，沖擊能量與物料運動的速度平方成正比，所以通過調整轉子的旋轉速度來調整物料運動的速度，就可以滿足對不同礦石和不同產品粒度的破碎要求。
2、PU立式沖擊破碎機的主要結構特征
2.1機殼
    機殼是由鋼板焊接而成，上部有進料口．下部兩側開有出料口，中部是沖擊破碎腔。機殼蓋板帶有導流裝置，設備運轉時，轉子高速旋轉，類似一臺離心風機在工作，噴射口在噴出物料的同時，也會噴出大量的高速氣流，導流裝置可以將這股高速氣流大部分引導到轉子進料口，使氣流在破碎機的機殼內部形成環流。
    立式沖擊破碎機主要易損件是噴射口襯板，一般一個月左右更換一次，機殼上留有檢修門，平時打開檢修門，即可觀察和更換噴射口襯板，更換噴射口襯板由兩名工人1—2h就可完成。
2.2轉子部分
    轉子部分是一個中空的扁圓柱體，頂面設有圓形進料口，內部有3—6個物料通道，通道的結構使物料在通道內形成保護襯墊，可以防止物料運動時對轉子內部的磨損，在通道的盡頭裝有襯板的噴射口，轉子部分僅有噴射口襯板受物料磨損較嚴重，見圖2。但特別值得提出的是，與其它錘式、反擊式破碎機不同，PU立式沖擊破碎機的破碎效果，不受易損件磨損影響，直到完全磨穿前，無需調整、更換噴射口襯板。
2.3破碎腔
    立式沖擊破碎機在制砂等行業使用時，一般破碎腔采用物料襯墊，從轉子內噴出的物料沖擊物料襯墊，實現“石打石”破碎目的，破碎后的物料顆粒具有一定的粒度分布，粉狀物料較少。PU立式沖擊破碎機作為磨前預破碎設備使用時，破碎后的物料應該是越細越好，所以設計了金屬內襯型破碎腔，在同樣的轉子轉速下，可使破碎效果更好。
2.4密封與潤滑
    立式沖擊破碎機立軸由軸承組支承在軸承座上，為了解決密封與潤滑問題，首先將軸承座設計在機殼外，以減少工作時粉塵和溫度對軸承的影響。在潤滑方式上采用稀油外循環冷卻噴淋潤滑，用一個齒輪泵將油箱中的冷油泵至軸承座上端，噴淋潤滑軸承，油在重力的作用下從上至下分別穿過上、下軸承組，并通過軸的旋轉，將油拋到油池中，避免潤滑油順軸串到軸承座外，油池中的油由另一個油泵抽回至油箱，并可在此過程中對油進行強制冷卻。軸承座的上下端蓋均采用迷宮密封方式密封，結構簡單可靠，在軸長期高速運行時無需更換密封件，潤滑系統與主電機聯鎖，保證軸承不在無潤滑狀態下工作。
3、物料在轉子中運動參數分析
    立式沖擊破碎機依靠轉子旋轉給物料加速，使物料具備很高的動能實現破碎。顯而易見，轉子是關鍵部件，轉子的參數直接影響該機的破碎效果、能耗及易損件的磨損，因此研究物料在轉子中的受力、運動規律，對設計有很重要的指導意義。
    轉子有3個噴射口，中心裝有分料錐，出料通道內有料墊，形成一條滑道，物料在轉子內隨轉子轉動。為了討論方便，作如下幾點假設。
    (1)物料運動滑道為直線型，物料顆粒與滑道之間為純滑動摩擦。
    (2)物料相互之間運動有序，且不發生摩擦與碰撞。
    (3)物料剮進入滑道時是以r為半徑的圓周運動。
    (4)在隨轉子旋轉的直角坐標系統中，滑道與X軸平行，距離為e；轉子以轉速w作勻速旋轉運動；滑道起點為4，終點為B；當物料顆粒運動到滑道上的G點時，其坐標為（x、e），G點與轉子圓心連線為P，與x軸的夾角為o（實際設計中一般滑道應在x軸的下方，但為分析方便，將滑道設在x軸上方，并設為正值）。
    物料的運動參數分析見表1。
4、PU立式沖擊破碎機的主要技術參數{見表2）
5、Puiooo立式沖擊破碎機應用情況
    南京吉山鐵礦為貧磁鐵礦，該礦礦石結構為致密狀，硬度中等偏上（f為12左右），抗壓強度260一280MPa，難磨，造成磨礦成本高，精礦產量低。為了降低生產成本，提高精礦產量，于2006年6月在該礦的選礦場安裝了一臺PU1000立式沖擊破碎機，對入磨鐵礦石進行預破碎，使用至今，效果較為理想，用戶非常滿意。
    (1)設備能力。該破碎機采用2臺75kW電動機拖動，當電機運行電流在90~100A時，破碎系統處理礦石量達到80t/h左右。
    (2)破碎細度。該破碎機破碎比大，生產單位在生產過程中隨機抽樣進行了篩析分析。當礦石人破碎機粒度為50~ 80mm時，隨機抽樣100kg，分5次做篩析分析，每次20kg，篩析數據見表3。
    根據表3中數據分析，破碎后的礦石中，0～5mm粒級的重量接近60%，O～lOmm粒級的重量達到80%。
    (3)經濟效益。提高了人磨礦石的品位。礦石由立式沖擊破碎機破碎后，粒度大大減小，再經過一臺干式磁選機提純，使入磨礦石的品位由20%提高到接近30%，使磨機工作量減少50%左右。
    (4)與同類產品相比有如下優點：①該設備運轉平穩，運轉率可達95%以上；②設備故障率低，維修量少，維修費用低；③破碎比穩定，由于其獨特的破碎機理，避免了其它類型破碎機由于磨損造成破碎效果降低的問題。
6、結語
    PU立式沖擊破碎機由于其獨特結構和工作原理，是一種較理想的節能超細破碎設備。經過幾年生產實際應用，并不斷改進完善，在礦物細碎方面已愈來愈多地顯示其較大的優越性。南京吉山鐵礦選礦場等單位的成功使用，表明該機在金屬、非金屬礦、磨料和建材等行業的物料破碎加工領域有很高的應用價值，值得推廣使用。