粉碎機械

在中國，公元前兩千多年就出現了最筒單的粉碎工具—杵臼。杵臼進一步演變為公元前200-前100年的腳踏碓。這些工具運用了槓桿原理，初步具備了機械的雛形。最早採用連續粉碎動作的粉碎機械是公元前四世紀由公輸班發明的畜力磨，另一種採用連續粉碎動作的粉碎機械是輥碾，它的出現時期稍晚於磨。公元二百年之後，中國杜預等在腳踏碓和畜力磨的基礎上研製出了以水力為原動力的連機水碓、連二水磨、水轉連磨等，把生產效率提高到一個新的水平。這些機械除用於穀物加工外，還擴展到其他物料的粉碎作業上。

近代的粉碎機械是在蒸汽機和電動機等動力機械逐漸完善和推廣之後相繼創造出來的。1806年出現了用蒸汽機驅動的輥式破碎機；1858年，美國的布萊克發明了破碎岩石的顎式破碎機；1878年美國發展了具有連續破碎動作的旋迴破碎機，其生產效率高於作間歇破碎動作的顎式破碎機；1895年，美國的威廉發明能耗較低的衝擊式破碎機。世紀初期出現了用途廣泛的球磨機；1870年在球磨機的基礎上，發展出排料粒度均勻的棒磨機；1908年又創製出不用研磨介質的自磨機。二十世紀30～50年代，美國和德國相繼研製出輥碗磨煤機、輥盤磨煤機等立軸式中速磨煤機。

粉碎機械的出現，大大提高了粉碎作業的功效。但是，由於各種物料的粉碎特性互有差異，不同行業對產品的粒度要求也彼此不同，於是又先後創製出按不同工作原理進行粉碎作業的多種粉碎機械，如輪碾機、振動磨、渦輪粉碎機、氣流粉碎機、風扇磨煤機、砂磨機、膠體磨等。到了70年代初期，已製造出每小時產量為5000噸、最大給料直徑達2000毫米的大型旋迴破碎機，和可將物料磨細到粒度小於0.01微米的膠體磨。

粉碎機械（Comminution Machine）是應用機械力對固體物料進行粉碎 作業，使之變為小塊、細粉或粉末的機械。粉碎機械是破碎機械和粉磨機械的總稱。兩者通常安排料粒度的大小作大致的區分：排料中粒度大於3毫米的含量佔總排料量50%以上者稱為破碎機械；小於3毫米的含量佔總排料量50%以上者則稱為粉磨機械。有時也將粉磨機械稱為粉碎機械，這是粉碎機械的狹義含意。

粉碎機械粉碎固體物料的主要方法有五種，即擠壓、彎曲、劈裂、研磨和衝擊。前四種都是使用靜力，最後一種則應用動能。在絕大多數粉碎機械中，物料常在兩種以上粉碎方法的作用下被粉碎，例如，在旋迴破碎機中，主要應用擠壓、劈裂和彎曲；在球磨機中，主要應用衝擊和研磨。

粉碎方法是根據物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對於堅硬物料，應採用擠壓、彎曲和劈裂；對於脆性物料，應採用衝擊和劈裂；料塊較大時，應採用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時，則應採用衝擊和研磨。粉碎方法如果選擇不當，就會出現粉碎困難或過度粉碎現象，兩者都會增大粉碎過程中的能量消耗。

粉碎比是指粉碎前後物料粒度的大小變化程度。對於單台粉碎機械來說，它等於給料的最大粒度與排料的最大粒度之比；對於由多台粉碎機械所組成的粉碎系統來說，它等於最初給料粒度與最終排料粒度之比，或等於各單台粉碎機械的粉碎比的連乘積。當使用破碎機械破碎物料時，粉碎比通常稱為破碎比。

當粉碎比要求很大時，粉碎作業往往要在由若干台粉碎機械組成的粉碎系統中來完成。物料在這個系統中經過各台粉碎機械，其粒度逐步減小，最後達到所要求的粒度。在這種粉碎系統中，每個階段都應選用適當的粉碎機械和粉碎比，在各個階段之間保持相互配合的生產能力。同時，為減少過度粉碎以提高粉碎效能和降低能耗，還須在每道粉碎作業之後進行篩分或分級。

應用粉碎機械可以減小物料的粒度至一定大小；增加物料的表面積，以提高其物理作用的效果或化學反應的速度；使物料中的不同組分在粉碎后單體分離，以便進一步將其彼此分開等。

應用機械力對固體物料進行粉碎作業，使之變為小塊、細粒或粉末的機械。粉碎機械是破碎機械和粉磨機械的總稱。兩者通常按排料粒度的大小作大致的區分：排料中粒度大於 3毫米的含量佔總排料量50％以上者稱為破碎機械；小於3毫米的含量佔總排料量50％以上者則稱為粉磨機械。

粉碎理論主要是研究粉碎過程中能耗與細化程度之間的關係。由於粉碎作業是涉及多種因素的極其複雜的過程，在粉碎理論方面尚無公認的統一結論，而只有3種比較重要的假說。

①　德國的P.R.von里特林格爾於1867年提出的面積假說認為，固體物料粉碎時，能耗與新產生的表面積成正比。其關係式為式中A為能耗，D1和D2分別為給料和排料的粒度,Q為常數。

② 德國的F.基克於1885年提出的體積假說認為，將幾何形狀相似的同類物料破碎成幾何形狀也相似的產品時，能耗與被破碎的料塊的體積或重量成正比。其關係式為

式中A為能耗，D1和Dn分別為最初給料和最終排料的粒度，C為常數。

③ 美國的F.C.邦德和中國的王仁東於1952年提出的裂縫假說認為，將粒度為D1的顆粒群粉碎成粒度為D2的顆粒群時，能耗與成正比，即粉碎機械

式中K為常數，邦德用10Wi代替它。Wi通常稱為邦德功指數，它是物料的抗碎和抗磨的一個參數。裂縫假說還將D解釋為使粒度D的料塊破裂開時所產生的裂縫長度的一個量度。因此粉碎能耗也就與料塊碎裂時新產生的裂縫長度成正比。

這3種假說在實用中都有其局限性，面積假說較適用於排料粒度為0.01～1毫米的粉磨作業，體積假說較適用於排料粒度大於10毫米的粗碎和中碎作業，而裂縫假說則介於兩者之間，適用於從中碎到粗粉磨作業的比較廣泛的範圍內。

在正常的工作條件下，不同細化範圍的能耗水平大致如下：

粉碎到100毫米 3～4 千瓦小時/噸

粉碎成100～10毫米 5～6 千瓦小時/噸

粉碎成10～0.125毫米 20～30　千瓦小時/噸

粉碎到0.125毫米 100～1000 千瓦小時/噸

以一般水泥廠為例，破碎機械的耗電量約佔全廠總耗電量的10％，而其粉磨機械的耗電量則佔60％左右。因此，在粉碎過程中就必須採取降低過度粉碎的措施，以達到節能的目的。

粉碎機械的用途很廣。應用粉碎機械可以達到下列幾個主要目的：

①減小物料的粒度至一定大小，例如磨製麵粉，粉碎飼料，磨細顏料、染料和水泥的生、熟料，研磨製備懸浮液的漿料，以及增加物料的流動性、填充性和便於包裝、儲存、運輸等；

②將物料粉碎后篩分為不同粒度級別的小塊、細粒或粉末，例如為混凝土和築路工程製備塊石、碎石和人造砂，將原煤按用戶需要粉碎為中塊、小塊和煤粉等；

③增加物料的表面積以提高其物理作用的效果或化學反應的速度，例如磨碎有待人工乾燥的物料以加快其乾燥速度，磨細觸媒劑和吸附劑以分別加強其觸媒效能和吸附作用，將煤塊磨成煤粉以提高其燃燒速度和燃燒的完全程度等；

④使物料中的不同組分在粉碎后單體分離，以便進一步將其彼此分開，例如將鐵礦石粉碎后通過磁選或浮選來獲得精鐵礦粉，將鉛鋅礦石粉碎後分選出鉛礦粉和鋅礦粉等。

粉碎機械操作規程

1.工作前必須全面檢查各部操作機構是否正常，將搖臂導軌用細棉紗擦拭乾凈並按潤滑油牌號注油。

2.搖臂和主軸箱各部鎖緊后，方能進行操作。

3.搖臂迴轉範圍內不得有障礙物。

4.開粉粹機械前，粉碎機械的工作台、工件、夾具、刃具，必須找正，緊固。

5.正確選用主軸轉速、進刀量，不得超載使用。

6.超出工作台進行鑽孔，工件必須平穩。

7.粉碎機械機床在運轉及自動進刀時，不許變緊固換速度，若變速只能待主軸完全停止，才能進行。

8.裝卸刃具及測量工件，必須在停機中進行，不許直接用手拿工件鑽削、不得戴手套操作。

9.工作中發現有不正常的響聲，必須立即停車檢查排除故障。

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