2.1　破碎机

生料制备过程中所要破碎的物料主要针对石灰石。从矿山上利用爆破技术开采下来的石灰石多数都是粒度较大的块状物料，粒度一般都超过了粉磨设备允许的进料尺寸，给配料及粉磨作业带来困难，因此需要入磨前将它们破碎成均匀的小块状（20mm以下）或颗粒状物料，这样便于预均化，使其化学成分趋于均匀，也便于与黏土质原料及硅质、铝质和铁质校正原料配料入磨，更便于粉磨，石灰石的破碎任务是由破碎机来完成的。此外出窑较大块的熟料、石膏、块煤等也需要破碎后才能入磨。水泥厂常用的破碎机主要有：颚式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机。

2.1.1　颚式破碎机

2.1.1.1　构造及破碎过程

颚式破碎机由机架及定颚板、活动颚板、偏心轴、皮带轮和飞轮、推力板、拉杆、压力弹簧、调节螺杆等部件组成，在定颚板和活动颚板上镶嵌上耐磨衬板。当大块物料进入破碎腔时，活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，时而靠近时而远离。当靠近时，物料在两块颚板间被压碎；当离开时，已被破碎的物料由于自重从破碎腔卸出，完成物料的破碎过程，如图2-1。

2.1.1.2　主要部件

（1）机架与支撑装置

机架由两个纵向侧壁和两个横向侧壁组成的刚性框架，在工作中承受很大的冲击载荷，所以要具有足够的强度和刚度。中小型破碎机一般整体铸造，大于1200mm×1500mm的颚式破碎机都采用上、下机架的组合形式。

支撑装置主要用于支撑偏心轴和悬挂轴，使它们固定在机架上。目前，支撑装置一般都采用滚动轴承，以减小摩擦、方便维修和保证润滑。

（2）破碎部件

破碎机的破碎部件是固定在颚床上的活动颚板和固定颚板，它们除了承受挤压和冲击载荷外，还与物料产生摩擦，因此衬板采用强度高且耐磨的锰钢铸造。为了有效地破碎物料，颚板表面都铸成波纹形或锯齿形，如图2-2。在衬板与颚板之间，常常垫以塑性衬垫，以保持衬板与颚板紧密结合以及使衬板受力均匀，颚板和颚腔两侧也镶上了衬板。

（3）传动机构

偏心轴是颚式破碎机的主轴，如图2-3，也是带动连杆和活动颚板作往复运动的主要部件，两侧分别装有飞轮和胶带轮，使动力负荷均匀、破碎机稳定运转。主轴的动力通过连杆、推力板传递给活动颚板，连杆、推力板承受很大的力，故用铸钢制造。

（4）拉紧装置

拉紧装置由弹簧、拉杆及调节螺母等组成。拉杆的一端绞接在动颚底部，另一端穿过机架壁的凸耳，用弹簧及螺母张紧，当连杆驱动动颚向前摆动时，动颚和推力板将产生惯性力矩，而连杆回程时，由于上述惯性力矩的作用，使动颚不能及时进行回程摆动，有使推力板跌落的危险。因而要用拉紧机构使推力板与动颚、顶座之间保持紧密接触。在动颚工作行程中，弹簧受到压缩；在卸料行程中，弹簧伸张，拉杆借助弹簧拉力来平衡动颚和推力板向前摆动时的惯性力，使动颚及时向反方向摆动。

（5）调节装置

调节装置用于调整出料口宽度。大中型颚式破碎机的出料口宽度，是使用不同长度的推力板来调整的，通过在机后壁与顶座之间垫上不同厚度的垫片来补偿颚板的磨损。小型破碎机通常采用楔铁调整方法。楔铁调整是在推力板和机架后壁之间，设有楔形的前后顶座，拧动调节螺栓，使后顶座上下移动，前顶座在导槽内移动，这样可以调节出料口宽度。

（6）保险装置

为保护活动颚板、机架、偏心轴等大型贵重部件免受损坏，一般都应设有安全保险装置。通常颚式破碎机的保险装置是将推力板分成两段，中间用螺栓连接，设计时将螺栓的强度设计得小些；也有的是在推力板上开孔或用铸铁制造，当破碎机负荷过大时，推力板或其螺栓就会被断裂，活动颚板停止摆动，从而起到保险作用（液压颚式破碎机连杆处的液压装置也具有保险作用）。

颚式破碎机的规格型号用入料口的宽度和长度来表示，例如：P（破碎机）E（颚式）F（复杂摆动）600mm（入料口宽度）×900mm（入料口长度）。

2.1.1.3　主要类型

颚式破碎机按照活动颚板的运动特性可以分为四类，如图2-4。

①简单摆动颚式破碎机　活动颚板以悬挂轴为支点作往复摆动，其运动行程以活动颚板的底部，即卸料口处为最大。

②复杂摆动颚式破碎机　活动颚板悬挂在偏心轴上，而活动颚板的底部则支撑在推力板上。当偏心轴转动时，活动颚板在其带动下作上下、左右的复杂的运动，故称“复杂摆动式”。

③组合摆动颚式破碎机　其活动颚板也悬挂在偏心轴上，而其底部则支撑在与连杆铰接的两块推力板上。这种破碎机的活动颚板的顶端和底部分别具有简摆式及复摆式破碎机的结构特性，是两者的组合。

④液压颚式破碎机　其结构与简摆式相近，不同之处是在连杆和推力板处各装一个液压装置，连杆上的液压油缸和活塞不仅便于主电动机的启动，而且当颚腔内掉入难碎物料时，能对破碎机的主要部件起到保险、保护的作用。推力板上的液压装置则用来调整出料口间隙的大小。破碎机活动颚板的上部悬挂在偏心轴上，底部则支撑在推力板上。当偏心轴转动时，活动颚板在其带动下作上下、左右的复杂运动，故它也称为“复杂摆动颚式破碎机”，是当前最常用的一种颚式破碎机。

颚式破碎机的规格型号用入料口的宽度和长度来表示，P（破碎机）E（颚式）F（复杂摆动）600mm（入料口宽度）×900mm（入料口长度）。

2.1.2　锤式破碎机

2.1.2.1　结构及破碎过程

与颚式破碎机相比较，锤式破碎机具有较大的破碎比（可达30～40）。它的主要工作部件为带有锤头的转子。主轴上装有锤架，在锤架上挂有锤头，机壳的下半部装着箅条，内壁装着衬板。由主轴、锤架、锤头组成的旋转体称为转子。转子的圆周速度很高，一般为30～50m/s。当物料进入破碎机中，受到高速旋转的锤头的冲击而被破碎。物料获得能量后又高速撞向衬板而被第二次破碎。较小的物料通过箅条排出，较大的物料在箅条上再次受到锤头的冲击被破碎，直至能通过箅条而排出。锤式破碎机有单转子和双转子两种类型，图2-5是单转子锤式破碎机。

2.1.2.2　主要部件

（1）锤头

锤头是直接击破物料的易损件，常用优质高碳钢锻造或铸造而成，也可用高锰钢铸造。采用高铬铸铁铸造的锤头获得了良好效果。锤头的形状和重量直接影响破碎机的产量和使用寿命，一般根据被破碎物料的性质、进料粒度及检修情况进行选择。用于粗碎时，锤头重量要大，但个数要少；用于中细碎时，锤头重量要轻，而个数要多。

（2）转子

转子是锤式破碎机回转速度较快的主要工作部件，由主轴（支撑转子）、锤架（用来悬挂锤头）和销轴组成。锤头用销轴铰接悬挂在圆盘上，当有金属物件进入破碎机时，因锤头是活动地悬挂在转子圆盘上的，所以能绕铰接轴让开，避免损坏机件。

由于转子回转速度较高，重量又大，所以平衡问题就显得非常重要。如果转子的重心不通过转轴的轴心线，则运转时会产生惯性离心力，此惯性力是周期性变化的，不仅加速轴承磨损，而且会引起破碎机的振动。因此，转子的平衡特别重要，在挂锤、换锤和锤架时应十分注意其重量的静动平衡。

支撑转子主轴的轴承有滑动轴承和滚动轴承。常用的轴瓦有铸铁轴瓦、铜轴瓦和巴氏合金轴瓦等。滚动轴承具有摩擦力小、能在高速下正常工作等优点，故小型破碎机较多采用滚动轴承。

（3）箅条筛

箅条筛由箅条支架、扁钢压板和箅条等组成。其主要作用是控制破碎产品的粒度；支撑物料使其承受锤头的冲击和研磨等。箅条间隙一般做成向下扩散形，物料易通过、不易产生堵塞现象。

（4）箅条和破碎板

锤式破碎机的下部装有出料箅条，两端由可调节的悬挂轴支撑。箅条的安装形式与锤头的运动方向垂直，锤头与箅条之间的间隙可通过螺栓来调节。在破碎过程中，合格的产品通过箅缝排出，未能通过箅缝的物料在箅条上继续受到锤头的冲击和研磨作用，直至通过箅缝排出。

进料部分装有破碎板，它由托板和衬板等部件组成，用两根轴架装在破碎机的机体上，其角度可用调节丝杆进行调整，衬板磨损后可以更换。

（5）机壳

机壳由加料口、下机体、后上盖和侧壁组成，各部分用螺栓连接成一整体。机壳内壁装有锰钢衬板，下机体、侧壁及后上盖用钢板焊接而成，两侧外壁有用钢板焊接而成的轴承支架，以支持安装主轴的轴承。下机体前后两侧开有检修孔，以便于检修、调整和更换箅条。

（6）安全保护装置

一般锤式破碎机都设有安全装置，为防止金属物件进入破碎机造成机械事故，在其主轴上装有安全铜套，皮带轮套在铜套上，铜套与皮带轮则用安全销连接，当破碎机内进入金属物件或过载时，销钉即被剪断，起到了保护作用。

（7）传动系统

电动机通过皮带轮、联轴节直接带动转子运转，主轴的另一端装有飞轮，飞轮的主要作用是储备动能、均衡负荷、减少转子旋转的不均匀性，确保设备平衡运转。

锤式破碎机的规格型号用转子的直径和长度来表示，PCK-ф1000×600，P（破碎机）C（锤式）K（可逆式，不可逆式不注明）表示型号为锤式破碎机，转子的直径为1000mm，转子长度为600mm。

2.1.2.3　主要类型

锤式破碎机类型很多，按结构特征可分类如下。

按转子数目，分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破碎机。

按转子回转方向，分为可逆式（转子可朝两个方向旋转）和不可逆式两类。

按锤子排数，分为单排式（锤子安装在同一回转平面上）和多排式（锤子分布在几个回转平面上）。

按锤子在转子上的连接方式，分为固定锤式和活动锤式（固定锤式主要用于软质物料的细碎和粉磨）。

在图2-5中介绍的锤式破碎机属于单转子、转子回转方向不可逆、锤子分布在几个回转平面上且活动连接在转子上的单转子锤式破碎机，还有一种是双转子锤式破碎机，如图2-6。它有两根平行的主轴，两转子由单独的电动机带动作相向旋转，机壳上部的进料口处有两排弧形箅条，大块物料在弧形箅条上受到两组回转锤头的打击，通过弧形箅条落入破碎腔的小块物料继续被锤头冲击，直至能经卸料箅条卸出。

2.1.3　反击式破碎机

2.1.3.1　构造及破碎过程

反击式破碎机与锤式破碎机有很多相似之处，如破碎比大（可达50～60）、产品粒度均匀等，其工作部件为带有打击板的作高速旋转的转子以及悬挂在机体上的反击板组成，如图2-7。进入破碎腔的物料在转子的回转区域内受到打击板的冲击，并被高速抛向反击板，再次受到冲击，又从反击板反弹到打击板上，继续重复上述过程。物料不仅受到打击板、反击板的巨大冲击而被破碎，还有物料之间的相互撞击而被破碎。当物料的粒度小于反击板与打击板之间的间隙时即可被卸出。

2.1.3.2　主要部件

主要部件有转子、打击板（又称板锤）、反击板和机体。机体分为上下两部分，均由钢板焊接而成。机体内壁装有衬板，前后左右均设有检修门。打击板与转子为刚性连接；反击板是一衬有锰钢衬板的钢板焊接件，有折线形和弧线形两种，其一端铰接固定在机体上，另一端用拉杆自由悬吊在机体上，可以通过调节拉杆螺母改变反击板与打击板之间的间隙以控制物料的破碎粒度和产量。如有不能被破碎的物料进入时，反击板会因受到较大的压力而使拉杆后移，并能靠自身重力返回原位，从而起到保险的作用。机体入口处有链幕，既可防止石块飞出，又能减小料块的冲力，达到均匀喂料的目的。

反击式破碎机的规格采用直径乘长度来表示，如PFф500×400，PF表示型号为反击式破碎机，转子的直径为500mm，转子长度为400mm。

2.1.3.3　主要类型

（1）双转子反击式破碎机

反击式破碎机也有单转子和双转子两种类型，图2-7是单转子反击式破碎机，图2-8是双转子反击式破碎机，图2-9是组合式反击式破碎机，它们都装有两个平行排列的转子，第一道转子的中心线高于第二道转子的中心线，形成一定高差。第一道转子为重型转子，转速较低，用于粗碎；第二道转子转速较快，用于细碎。两个转子分别由两台电动机经液压联轴器、弹性联轴器和三角皮带组成的传动装置驱动，作同方向旋转。两道反击板的固定方式与单转子反击式破碎机相同。分腔反击板通过支挂轴、连杆和压力弹簧等悬挂在两转子之间，将机体分为两个破碎腔；调节分腔反击板的拉杆螺母可以控制进入第二破碎腔的物料粒度；调节第二道反击板的拉杆螺母可控制破碎机的最终产品粒度。

双转子反击式破碎机的规格也采用直径乘长度前面加2来表示，如2PFф500×400则表示为转子的直径为500mm，长度为400mm的双转子反击式破碎机。

（2）EV型反击-锤式破碎机

将锤式破碎机和反击式破碎机的部分部件组合在一起，就成了反击-锤式破碎机，这是丹麦史密斯公司制造的一种新型的反击-锤式破碎机，如图2-10。它可将块度为2.5m的石灰石破碎到25mm左右的小块。其破碎过程是：进入破碎机的石灰石首先落到两个具有吸振作用的慢速回转的辊筒上（保护了转子免受大块石灰石的猛烈冲击），辊筒将石灰石均匀地送向锤头，使石灰石被锤头击碎，并抛到锤碎机上部的衬板上进一步破碎，然后撞击到可调整的破碎板和卸料箅条，最后冲击破碎并通过箅缝漏下。两个辊筒中的一个辊筒的表面是平滑的，而另一个则是有凸起的，两辊筒的中心距可调，转速不同，这样可防止卡住矿石，部分细料在这里通过两个辊筒间的间隙漏下。外侧的一个大皮带轮装在转子轴的衬套上，用剪力销子与衬套相连，万一出现严重过载而卡住锤碎机时，受剪销子被切断，皮带轮在它的衬套上空转，与此同时，断开电动机供电。卸料箅条安装在下壳体内，包括一套弧形箅条架和箅条，箅条间距决定箅缝的大小，这样也决定了产品的大小，卸料箅条可以作为一个整体部件被卸下。破碎板和卸料箅条相对于转子的距离是可以调整的，这样可补偿锤头的磨损。当EV破碎机的电动机负荷超过一定的预定值时，自动装置将停止向破碎机喂料直到功率降到正常，又自动重新喂料。当破碎机被不能破碎的杂物卡住时，这时自动安全装置停止向破碎机和喂料机供电。在锤式破碎机入口处，垂挂着粗大的铁链幕，以防止碎石被掷回。

大型现代化水泥厂对石灰石的破碎一般采用锤式破碎机或反击式破碎机单段破碎工艺流程，这样不仅简化了生产流程、减少了占地面积，也便于管理和实现自动化，有利于降低成本和提高劳动生产率。破碎工艺流程如图2-11，破碎现场如图2-12。