振动圆锥破碎机的设计与分析(2)
没有粉碎加工这一工艺过程，其他基础行业如化工、冶金、电子、电力、机械制
造、耐火材料、水泥、陶瓷、二次资源回收等几乎是不可能大规模存在的，有些
行业甚至无法生存。振动圆锥破碎机就是在这种背景下产生的杰出代表，利用了
选择性深层破碎理论，主要涉及到机械设计与制造，电机与电路，金属物理及其
热处理等领域[1]。
1.1 破碎与破碎工业
1.1.1 破碎理论的发展
(1) 早期破碎理论
19 世纪中叶,许多学者就粉碎能耗的关系问题纷纷提出自己的看法,其中最
著名的有雷廷格尔( Rittinger) 的“面积说”,基克( Kick) 的“体积说”和庞
德(Bond) 的“裂缝说”。
三大理论表达式中粒度的表示法,“面积说”采用调和平均径;“体积说”采用加
权几何平均径;而“裂缝说”采用80 %所有通过的方孔筛宽的尺寸来表示。他们
采用的粒度都是靠经验确定的。实际运用中,这三大理论各自仅反映粉碎过程的
某一阶段,互不矛盾。对于粗粒物料的粉碎过程,“体积说”比较接近于实际;对
于细粒物料,“面积说”与实际过程较吻合;“裂缝说”使用于中等粒度的粉碎过程[2]。
(2) 层压破碎理论
人们在研究单颗粒破碎时发现，在空气中一次破碎的碎片撞击金属板时明显
地产生二次破碎，一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能员的 45％。如能充
分利用二次破碎能量则可提高破碎效率。 同时在对冲击力与挤压力对颗粒层的破
碎效果进行研究后得出结论：静压粉碎效率为 100%，单次冲击效率为35％-49％。
为了节约能量，提高粉碎效率，应多用静压粉碎。少用冲击粉碎。如果使大批脆
性物料颗粒受到 50MPa 以上的压力，就能够由“料层粉碎”节约出可观的能量。
基于这两个认识形成了层压破碎理论，与传统的挤压破碎理论不同，传统的挤压
破碎认为石料的破碎是基于单颗粒发生在颗粒与衬板之间[33]
。层压破碎认为石料颗粒的破碎不仅发生在颗粒与衬板之间，同时也大量发生在颗粒与颗粒之间。其
特征是在破碎室的有效破碎段形成高密度的多个颗粒层，将充足的破碎功作用于
石料颗粒群，在充分发挥层压破碎的同时充分利用了石料破碎过程中所产生的强
大碎片飞动能对相邻石料进行再破碎，获得极高的破碎率，即便是比较大的排料
口间隙也能大量生产细粒产品。料层石料颗粒之间的相互挤压，实现了选择性破
碎，使那些强度低的针`片石料在层压破碎中首先破碎，故能产生优粒形含量很
高的石料产晶(针片状含量≤15%)[4]。
(3) 断裂力学破碎理论
断裂力学的观点指出：物料内部有缺陷，有应力集中，在外力作用下，使晶
体群沿刃状或螺旋位错，产生相对滑移，使晶体产生朔性变形，刃状位错扩展到
滑动平面，但方向垂直于滑动向量，它们的运动类似于沿地毯的褶皱位移。当剪
应力相应的分量达到某个固定的临界值时，开始位错滑动，当明显超过这个值时，
物料无规律地破坏。形成物料的选择性破碎时，破碎时多阶段进行的，它从晶体
栅有缺陷的地方开始进行周期性破坏，然后发生以下几个阶段：
1. 积累缺陷，导致局部应力集中。
2. 形成初始微观裂纹，即在个别区段上晶团连接的立体性断裂。
3. 发展并联合初微观裂纹，并形成宏观裂纹的破坏。
4. 固体破坏成几个部分[5]。