礦業(yè)是國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，礦物加工是礦業(yè)的重要環(huán)節(jié)，粉碎是礦物加工中不可缺少的一種工藝流程，粉碎的主要任務是提供具有一定粒度、粒度組成和充分解離而又不過粉碎的原料，以便下一步的加工、處理和使用。同時，破碎粉磨機械是冶金、礦山、化工、電力、建材、筑路等工業(yè)部門廣泛應用的機械設備。在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位，每年有大量的礦物原料需用破碎、粉磨機械進行加工處理。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，破碎機械正朝著細碎、超細碎、高效和新型結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展。
    傳統(tǒng)的破碎工藝是礦石經(jīng)過粗碎、中碎和細碎三段工序，達到入球磨機的要求粒度，增加了工藝復雜性，本設計的“二級可調(diào)式破碎機”就是將中碎和細碎兩段工序在一臺破碎機中實現(xiàn)，并且可以方便調(diào)節(jié)出料粒度，從而解決了入料粒度范圍寬、出料粒度細的問題，可簡化工藝流程，降低能耗及生產(chǎn)成本。該設計已于2005年11月獲得國家實用新型專利授權(quán)。
1、沖擊錐式破碎機的設計
    在礦石破碎中，如何提高單機破碎比，一直是人們努力的方向，主要攻關(guān)目標是簡化粗、中、細碎三個作業(yè)環(huán)節(jié)。然而，破碎比始終沒有大的突破，因為面臨著兩方面難題：其一，入料粒度大與出料粒度要求盡可能水，始終是一對矛盾，要么入料粒度大，則出料粒度也大，要么要求出料粒度小，則入料粒度必然要��；其二，對于多數(shù)入料粒度大的單級破碎機，其細碎設備因排礦口及工作壓力調(diào)節(jié)困難，排礦粒度只能降低到12 mm左右。實際上，大多數(shù)選礦廠，特別是大型選礦廠的入磨機粒度多在20 mm左右，極大地增加了磨礦機的負荷，各項功耗指標急劇上升。目前，針對脊性物料，設備能耗低、磨損小、排礦粒度從20 mm到4mm的細碎設備，在國內(nèi)的成功應用實例較少。
    趙會治提出“沖擊錐式破碎機”設想，其研究主旨是利用一臺設備實現(xiàn)二級碎礦目的，或者用在粗中碎作韭，或用在中細碎作業(yè)，進而實現(xiàn)“多碎少磨”原則，降低人磨機的礦石粒度，節(jié)約成本、簡化工藝流程。
    沖擊錐式細碎機主要沖擊錐和兩部分組成，沖擊錐作豎直上下往復運動，旋轉(zhuǎn)錐繞軸作勻速運動。在沖擊錐的沖擊力和旋轉(zhuǎn)錐的剪切力作用下完成破碎過程。
    該設計理論上可行，但在實際設計操作過程中，存在如下問題：
    (1)在解決沖擊錐上下運動方面，可以使用曲軸、凸輪和液壓控制系統(tǒng)。但都有其缺陷，共同缺陷就是效率低，沖擊載荷較大，從機械結(jié)構(gòu)設計方面難于實現(xiàn)。
    若使用曲軸時，為了使電動機平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，可在軸的另一端加載慣性輪，但沖擊錐豎直向下運動的方式很難保證。而且，當遇到較難加工物料時很容易出現(xiàn)“悶車”現(xiàn)象．這樣不但對下料量和速度有較高要求，還對支攆機架有較大的強度和剛度要求。
    若使用凸輪時，選用等徑凸輪，為保證電動機平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，也可在軸的另一端加載慣性輪，但是凸輪不適合傳遞較大的力，而且加工難度較高且較易磨損。當遇到較難加工物料對也很容易出現(xiàn)“悶車”現(xiàn)象，該性質(zhì)直接決定了此粉碎機尺寸不可能做大，因而難以提高破碎比。使用液壓控制系統(tǒng)時，參考機械加工中的磨床，參照磨床工作臺的換向閥來實現(xiàn)沖擊錐的往復運動，另外在油路上可以加一個溢流閥完全可以做到防止“悶車”現(xiàn)象發(fā)生，但此種往復運動的速度只能不大于4 m/s,整個機器的加工效率將會沒有現(xiàn)實可實用性。
    (2)在解決旋轉(zhuǎn)錐旋轉(zhuǎn)問題上，必須采用軸承固定．最好采用靜不定支撐結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)錐的轉(zhuǎn)動的傳動可以靠皮帶和齒輪。然而將使驅(qū)動電動機受到大小不定的沖擊載荷，對電機的壽命等影響較大。
    (3)在給料和捧料方面也有較大的缺陷，一般在機械設計過程中，要求出料口的截面積要大于或等于入料口截面積。但在此機構(gòu)中，入料口明顯大于出料口。隨著時間的累計，悶機是必熱會發(fā)生的。
2、二級可調(diào)式破碎機的設計
    對沖擊錐式細碎機設想進行改進，從而滿足機械設計要求。將機械粉碎加工過程分為兩個過程，第一個過程為物料的敲擊破碎過程，第二個過程為磨削過程。
2.1第一級破碎
    第一級破碎借鑒錘式破碎機和反擊式破碎機的加工原理。其主要工作部件為帶有錘頭的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷軸和錘頭組成。電動機帶動轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機內(nèi)，受高速運動的錘子的打擊、沖擊、反擊、剪切、研磨作用面粉碎。在轉(zhuǎn)子側(cè)部，設有反擊襯板、篩板，粉碎物料中小于篩板上篩條間隙的物料通過篩板排出，大于篩條間隙粗粒級物料被阻留在篩板上繼續(xù)受到錘頭的打擊和研磨，最后通過篩板排出機外。
2.2第二級破碎
    第二級破碎主要以物料受襯板的擠壓、剪切、物料之間的擠壓、磨削而破碎，這一部分借鑒PFL系列立式復合破碎機、FL- 300型離心式粉碎機原理。
    工作原理：被加工物料經(jīng)下料口加到機器中，有錘式破碎部分完成第一次破碎，但到第一次破碎要求的物料經(jīng)篩條縫排出，通過篩條縫隙可調(diào)節(jié)其粒度，一般加工產(chǎn)品粒度可以在4 mm-10 mm，經(jīng)過一級破碎后的產(chǎn)品下落到第二級磨削部分，進行第二級破碎，產(chǎn)品最小粒度可達到1 mm。破碎比最大可達到80。
3、外部配套設備、自動與集中控制
3.1外部配套設備
    驅(qū)動部分：由所設計設備的具體型號需要配備1500r/min的電動機。
    喂料設備：由于加工不同物料所要求的給料速度不一樣，此設備要求配備一套自動控制的喂料系統(tǒng)。
    排料設備：在這種設備中，其產(chǎn)品粒度較小，靠自身重力排料。排料速度的快慢直接影響著機器的整體性能。若在排料口與風機串聯(lián)，在風力分級的同時通過風機的吸力（負壓）加快排料速度和物料在粉碎腔內(nèi)的移動，提高整機的加工效率和自動化程度。
3.2粉碎機自動控制
    篩條間隙的調(diào)節(jié)：由于產(chǎn)品粒度不同需要不同的排料間隙，間隙的調(diào)節(jié)可以通過部進電機調(diào)節(jié)。
    磨削部分間隙調(diào)節(jié)：在圖2中，間隙的調(diào)節(jié)所使用的是手柄（這種方式的調(diào)節(jié)主要應用于手工操作的場合）。在自動控制場合要求用步進電機通過齒輪嚙合代替手柄，由于步進電機的自鎮(zhèn)功能，轉(zhuǎn)動載體上的鎮(zhèn)定手柄可以取消。
3.3集中控制
    不同的加工物料、不同的工藝要求需要各部分協(xié)調(diào)工作，之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系，集中控制是建立在大量的數(shù)學模型的基礎(chǔ)之上的。由理論和實驗參數(shù)創(chuàng)立數(shù)據(jù)庫存儲于PC中，PC協(xié)調(diào)各部分工作。
4、結(jié)語
    礦物粉碎是礦物加工中必不缺少的一種工藝環(huán)節(jié)，粉碎設備的能耗不僅決定加工產(chǎn)品的質(zhì)量，更直接決定著產(chǎn)品的成本及企業(yè)經(jīng)濟效益。本研究設計了一種新型的破碎機，其特點是：破碎比大；能耗低；設備結(jié)構(gòu)簡單，工作原理具有創(chuàng)新性。已經(jīng)完成了結(jié)構(gòu)設計、工作參數(shù)等，尚需優(yōu)化設計參數(shù)及系列產(chǎn)品設計。
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