鼠籠破碎機

鼠籠式破碎機是利用固定的擊輥與懸浮狀態的物料撞擊使原料粉碎的，具有破碎粒度細、破碎比大等優點，在礦山、建材、化工、飼料、食品、醫藥、塑膠等行業中廣泛套用，主要適用於對一些低硬度物料的粉碎。

基本介紹

• 中文名：鼠籠破碎機
• 外文名：Cage breaker
• 學科：冶金工程
• 領域：鋼鐵
• 用途：原料粉碎
• 優點：破碎粒度細、破碎比大

簡介

鼠籠式破碎機是利用固定的擊輥與懸浮狀態的物料撞擊使原料粉碎的，具有破碎粒度細、破碎比大等優點，在礦山、建材、化工、飼料、食品、醫藥、塑膠等行業中廣泛套用，主要適用於對一些低硬度物料的粉碎。在制磚行業中，鼠籠式破碎機用於對粘土、物料矸石、爐渣等原料進行細碎和摻混，其生產效率高、壽命長、回料量低、維修量小、運轉安全可靠。鼠籠式破碎機的破碎機理比較複雜，設計參數較多，機器性能受工作參數影響程度大。如果設計參數選擇不當或不匹配，不僅影響破碎生產效率和產品質量，而且影響設備的使用壽命。因此，了解鼠籠式破碎機的工作原理和設計參數的選擇原則，對保持設備良好狀態、提高破碎生產能力具有重要意義。

鼠籠式破碎機的工作機理

鼠籠式破碎機的結構

鼠籠式破碎機的結構是：由內鼠籠（小轉子）、外鼠籠（大轉子）、進料斗、殼體、皮帶輪、行輪、電動機、支架等部分組成。工作時，大轉子、小轉子在各自驅動裝置的驅動下，以相反方向高速旋轉，待粉碎的物料從機殼上方的進料槽連續不斷地進入籠內，在下落時與高速旋轉的轉子上之擊輥相撞，塊狀物料被打散粉碎，經粉碎的物料從下料斗進入輸送帶輸入混料圓筒，完成破碎工序。

鼠籠式破碎機的破碎過程

鼠籠式破碎機的破碎原理是：鼠籠式破碎機工作時，物料在破碎機中一般要經過三次破碎。當被破碎物料從下料斗經下料舌頭到達小鼠籠輪內圈時，一部分物料被小鼠籠輪內圈擊輥撞擊並加速，另一部分物料被大鼠籠輪內圈擊輥撞擊並加速，這是第一次破碎；被加速的物料遇到反方向高速運動的大鼠籠輪內圈擊輥和小鼠籠輪外圈擊輥又被破碎，這是第二次破碎；第三次破碎是小鼠籠輪外圈和大鼠籠輪外圈分別撞擊來自反方向高速運動的物料，並將其拋出鼠籠輪。大部分物料是在第二次破碎時被破碎的，相比之下第一次破碎只不過是分料過程( 把物料加速和均布)。由於物料在鼠籠式破碎機中經過了三次破碎，因此，鼠籠式破碎機的破碎粒度細，破碎比較大。

鼠籠式破碎機的破碎方式

物料在鼠籠式破碎機被破碎的方式比較複雜，按機理一般可歸納為三種方式：第一種方式是鼠籠輪的擊輥破碎物料，這是主要的破碎形式；由於擊輥表面是圓形或流線形，被破碎的物料不可能沿著同一方向運動，物料彼此之間相互撞擊，這是第二種破碎形式；由於離心力的作用和擊輥的撞擊加速作用，總的趨勢是物料沿著小鼠籠外圈和大鼠籠輪外圓的切線方向拋出，撞擊到機殼內壁上，這是第三種破碎形式。

鼠籠式破碎機的設計

鼠籠式破碎機擊輥的確定

鼠籠式破碎機的鼠籠是由一大一小兩個相對迴轉的籠子組成，每個籠子都由一個垂直固定在軸上的鋼盤，垂直於鋼盤按同心圓組裝著兩圈擊輥( 擊輥中心線平行於轉軸中心線)，擊輥是鼠籠輪破碎機的重要組成部分。從鼠籠輪破碎物料的原理圖可知，鼠籠式破碎機工作時，鼠籠輪的擊輥有一半面積永遠不會被物料所撞擊，起不到破碎物料的作用，而另一半無論做成任何形狀，由於被破碎物料磨損，擊輥總會向半圓形或流線形變化的趨勢。因此，擊輥應該做成圓形。這樣設計有三大優點：

(1)可以節約貴重的耐磨金屬材料，節約資金降低造價。

(2)在同樣破碎面積的情況下，相當於加寬了擊輥的間距，即加大了鼠籠輪的排料面積。

(3) 由於擊輥重量減少，電機功率減小。

鼠籠式破碎機粉碎比例係數K

鼠籠式破碎機粉碎比例係數K是設備的一個重要參數，鼠籠式破碎機的粉碎比例係數為擊輥間隙總面積與擊輥撞擊物料總面積之比。即

K = S1/S 2

式中，K-比例係數；S1-擊輥間隙總面積，m2；S2-擊輥撞擊物料總面積，m2。

而

S1= 籠輪內側寬度× 擊輥間距空寬× 間距總數

S2= 擊輥長度× 擊輥半圓弧長× 擊輥總數

鼠籠輪內側寬度= 擊輥長度

間距總數= 擊輥總數

所以K 值一般根據物料的性能和破碎要求確定。K確定後，影響物料粒度與排料量速度的就是擊輥實際線速度和粉碎比例係數K 的乘積，由此可以得到鼠籠輪的有效速度。

鼠籠式破碎機的轉速

鼠籠式破碎機的轉速對破碎質量和生產能力有比較大的影響。一般來說，內、外籠輪相對轉動的速度越高，破碎後物料的細度越好，生產能力越高；但也不能太高，否則當超過某一臨界值時，轉速越高，生產能力反而下降( 但細度提高)。因為物料從進料口到落入下料槽時，必須穿過大籠輪擊輥與小籠擊輥高速逆向旋轉組成的四道“圓柵欄”，在穿過“這些柵欄”到外層空間下料槽的過程中，由於受到擊輥內面的阻擋和側面的衝擊，物料只能從“柵欄”的縫隙中穿過，而籠輪轉速越高，則單位時間裡每個擊輥經過的位置越多，即柵欄的縫隙越小，從而單位時間裡物料的通過量越小，也就是粉碎機生產能力降低的原因。

小籠輪轉速越高，則物料向外的離心速度也隨之增高，似乎能提高生產能力，但實際上物料的粉碎過程是非常複雜的，物料在被粉碎過程中自身也互相撞擊，阻礙穿過柵欄，穿過柵欄的物料量並不隨轉速成正比例提高，因此，小籠輪轉速增大對提高生產能力的作用很有限。外層籠輪轉速提高並不能增加物料的離心速度，對提高生產能力可以說沒有什麼作用。而速度提高會帶來振動噪聲問題，所以必須恰當地確定籠輪的轉速。

鼠籠式破碎機的排料粒度

破碎後物料的粒度是設備的另一個重要參數。研究表明，破碎後物料的粒度是擊輥間隙面積的正比函式，即擊輥間隙面積越大，破碎的機會越小，破碎後粒度越大；是擊輥撞擊物料面積的反比函式，即擊輥撞擊物料的面積越大，破碎的機會越多，破碎後粒度越小。雖然物料的破碎粒度與這兩個參數的關係影響方向不同，但與它們的比值關係是確定的，也就是物料破碎後的粒度與粉碎比例係數K成正比。

總之，物料破碎粒度與原料粒度和粉碎比例係數有關，原料粒度越小，粉碎比越大，粒度越細。根據生產工藝要求，鼠籠式破碎機粉碎比例係數應有一個合適範圍，這個比值範圍就是物料破碎後粒度的變化範圍。

鼠籠式破碎機的排料速度

排料速度關係到鼠籠式破碎機的生產能力。物料被擊輥撞擊以後，向擊輥外表面的法線方向散射，物料速度將會降低。高速旋轉的鼠籠輪帶動機殼內的空氣高速旋轉，形成氣流屏障，也將使被破碎物料減速，使物料的速度低於擊輥的線速度。為了使物料能夠順利地排出機殼，要求擊輥的間隙面積與擊輥的撞擊物料面積有一定的比值（即破碎比例係數K）。

擊輥撞擊物料的機會與物料排出機殼的機會成反比關係，即擊輥撞擊物料的機會越多，物料排出機殼的機會越少，而擊輥撞擊物料機會的多少又與擊輥的線速度有關。這樣，影響物料排料速度則是擊輥的實際線速度和破碎比例係數的乘積，間隙面積與擊輥撞擊物料面積的比例係數。由於破碎比例係數K 由工藝條件決定，一般不能更改，因此，提高鼠籠式破碎機的排料速度，只能適當增大擊輥的線速度。

鼠籠式破碎機鼠籠輪寬度和直徑

鼠籠輪寬度和直徑是鼠籠式破碎機的一個重要幾何參數，它不僅影響設備的破碎比例係數，而且對排料速度和粒度均有影響。當物料粒度和鼠籠輪線速度作為不變數時，鼠籠輪的排量將受擊輥間距和面積的影響。而影響鼠籠擊輥間距面積的因素是鼠籠輪的寬度與鼠籠輪的直徑。

鼠籠式破碎機的送料舌頭是從小鼠籠輪的一側內圈將原料送入到鼠籠式破碎機內的，也就是說，鼠籠輪的寬度是有限大的。雖然鼠籠輪的排料量受鼠籠輪的寬度和鼠籠輪直徑的影響，但並不是鼠籠輪越寬，鼠籠輪直徑越大，機器的產量越高。所以，鼠籠輪的寬度與鼠籠輪的直徑應該有一個合適的比例範圍。

提高鼠籠式破碎機生產能力的措施

合理設計機殼的結構

積料結垢是鼠籠式破碎機常見的問題，也是影響鼠籠式破碎機生產能力的一個主要因素。積料結垢是指機殼和籠輪間隙塞滿物料，影響物料的排料。主要是由於機殼內腔尺寸太小、清理門位置設定不當引起造成的。特別是當殼頂與大轉子擊輥間的距離太小時，高速旋轉的轉子甩出的物料落在殼頂時未能及時離開，而被擠壓在門的內壁接口處和機殼頂部角落發生積料結垢。積料結垢不僅導致物料無法順利排出，影響生產，而且當結垢增厚到一定程度時，還造成轉子擊輥的磨損或者折斷。積料結垢現象可通過合理設計機殼的結構加以改善，如增大機殼內腔尺寸和殼頂高度，以增加大轉子與機殼內壁空間，使被甩到機殼上的物料能夠及時下落，而不致受擠壓、層層堆積在機殼上；同時設定新型耐磨橡膠內襯，增強內壁自潤性，杜絕物料在內壁停留並粘結現象，避免大轉子上的擊輥被結料摩擦而斷裂。

此外，鼠籠輪在轉動中受物料的擠壓與摩擦，產生了較大的阻力矩，增加了能耗。由於籠輪各表面和機殼內是平行的，因此在運轉中鼠籠輪整個面積始終處於物料的擠壓與摩擦之中，這樣接觸面積大，產生的阻力矩就大，增加了無功能耗，影響了生產能力。減小摩擦面積以減小阻力矩是提高生產能力的一個重要途徑。可採取如下方法：用直徑10~15mm 的螺紋鋼製作2 個“L”形架( 角鋼)，對稱固定在大籠輪上，在小籠輪一側固定一段鋼筋( 墊鐵)。加鋼筋像一個刮物料器，每轉1 周就刮出10~15mm 寬的空間。

這樣，鼠籠在運轉時只有鋼筋和機殼間的物料相接觸，接觸面積很小，而整個轉子的大面積不與物料擠壓摩擦，從而使阻力大大降低。在同等入物料量時，電機電流大大降低。在電機同樣達到額定電流時，粉碎機生產能力比原來大大提高。

合理匹配大、小轉子的尺寸

大、小轉子尺寸的匹配是保證鼠籠式破碎機破碎效果和生產效率的基礎。鼠籠式破碎機常見的第二個問題就是大、小轉子尺寸匹配不合理，特別是小轉子直徑小，線速度低。由於待破碎物料通過進料槽進入破碎機時，物料流量波動較大，當物料流量瞬時增大時，小轉子直徑小，線速度低，物料破碎排量就跟不上物料流量，致使物料在小轉子內囤積，尤其在物料濕度大時，囤積情況尤為嚴重。

從物料的運行情況可知，鼠籠破碎機的生產能力主要決定於小轉子的排料流量，而排料流量與鼠籠輪的寬度、鼠籠輪的直徑及鼠籠轉速有直接關係。在轉子寬度一定的條件下，生產能力則取決於物料離開轉子時的線速度。

合理匹配大、小轉子的旋轉速度

在確定大、小轉子的直徑後，兩轉子的轉速確定也是一個關鍵。大、小轉子的旋轉速度直接影響鼠籠破碎機的效率和轉子的磨損。由於小轉子是物料破碎流程上的第一個環節，其破碎效果和排料速度決定著設備的各項技術參數。在正常情況下，自由下落的物料被高速旋轉的小轉子上的擊輥撞擊，並以接近小轉子上擊輥的線速度被甩出，剛好與迎面而來的大轉子上的擊輥相撞( 大轉子與小轉子旋轉方向相反)，結塊的物料被高度粉碎。鼠籠式這一破碎機理，要求大、小轉子的線速度基本相等。而大、小轉子的旋轉速度不匹配是鼠籠破碎機存在的另一個嚴重問題。通常是小轉子的線速度過小，造成大、小轉子對物料的破碎各自為戰，達不到雙層破碎的最佳效果，物料鬆散程度達不到要求。

轉子的轉速確定包括兩方面，一是轉速的大小；二是轉速的匹配。一般轉子的線速度越大，破碎效果和生產效率越高。但考慮到鼠籠破碎機的效率和磨損，轉子的線速度不宜過高，實際使用值一般取為v=25~35m/s，常用v=30m/s。正如前面所分析，當超過某一臨界轉速時，相對轉速越高，生產能力越低，磨損加劇。為保證大、小轉子間不積料，小轉子線速度需略大於大轉子的線速度，這樣才能確保被破碎物料的輸出順暢。

總結

鼠籠式破碎機具有製造簡單、工作可靠、破碎比較大的優點，對磚瓦企業的生產發揮了重要作用。鼠籠破碎機的生產能力決定於物料的流量，設計時，根據物料的性質和破碎要求，合理設計機殼的結構，合理選擇大小轉子的尺寸和轉速，尤其是大小轉子的尺寸和轉速的匹配十分關鍵。鼠籠式破碎機也存在一定的缺點，主要是工作速度高，工作噪聲大，擊輥容易磨損，物料容易出現過粉碎。隨著對鼠籠式破碎機機理的深入研究和加工工藝的改善，這些缺點可以逐步被克服。如採用變頻調速技術調整轉速，可減少過粉碎程度，使機器處於最佳工作狀態，同時可滿足不同的粒度要求；採用堆焊技術用於製造擊輥和擊輥的修復可取得較好的抗磨損效果，如使用鎢焊條堆焊可大大延長擊輥的使用壽命；採用濕法粉碎可以明顯降低噪聲和降低過粉碎程度；提高製造工藝水平，減少不平衡質量，採用隔聲隔振技術可降低振動和噪聲等。