带传动与齿轮箱传动分级破碎机的对比研究

亓 愈

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山063012)

分级破碎机是20世纪70年代出现的一种破碎机[1]，该破碎机主要是通过对物料剪切进行破碎，具有产品粒度均匀、过粉碎低的特点，其一经面世便在较短时间内得到大范围推广[2]，在煤炭破碎领域应用尤为突出。目前，就分级破碎机的动力传动而言，大体有电机-V带-皮带轮传动、电机-耦合器-齿轮箱传动、电机-(齿轮箱)-V带传动、电机-耦合器-齿轮箱-啮合齿轮传动等形式。由于分级破碎机的传动形式较多，给用户选择带来了困惑。

为达到减少物料过粉碎的目的，分级破碎机多以低转速运转。虽然其传动形式多样，但是动力传动的目的一致，一是降低齿辊转速，二是增加对不确定因素的保护。总的来说，分级破碎机的传动形式可以分为两种，即V带传动和齿轮箱传动。从多方面对两者进行对比分析，目的是为破碎机用户的选择提供一定参考。

1 V带传动分级破碎机

1.1 V带传动原理

V带传动是一种使用很广的机械传动形式[3]，其工作原理是以张紧在主动轮和从动轮之间的V带作为中间挠性件，通过V带与主从动轮接触面之间产生的摩擦力来传递动力[4]。V带传动分级破碎机的工作过程相对简单，动力通过V带从主动轮传递到从动轮，带动双齿辊对物料进行啮合、剪切、挤压破碎，从而使被破碎物料达到粒度要求。V带传动分级破碎机结构如图1所示。

图1 V带传动分级破碎机

1.2 V带传动分级破碎机技术特点

与传统齿辊破碎机相比，V带传动分级破碎机具有以下技术特点：

(1)V带传动分级破碎机属于强力破碎设备[5]，当设备正常工作时，在V带打滑之前，大块物料被强行剪切、挤压破碎[6]，能够很好地保证产品粒度；一般传统齿辊破碎机设计有弹簧退让结构，在物料较硬或设备过载的情况下，物料也能通过破碎通道，很难保证产品粒度。

(2)与传统齿辊破碎机相比，V带传动分级破碎机的传动环节设置有安全销保护装置，在皮带过载或即将打滑时，安全销可以自动切断，进而使电机通过V带带动主从动轮空转[7]，实现保护电机和V带的目的。

(3)传统齿辊破碎机通过调整齿长夹调节出料粒度，但难以解决断齿问题，故出料粒度难以保证。V带传动分级破碎机的出料粒度在一定范围内可调[8]，既可及时满足出料粒度要求，又无需更换新的破碎机。

(4)在现场相同工况条件下，V带传动分级破碎机的传动环节结构简单，中间环节能耗相对较少；与V带传动分级破碎机相比，传统齿辊破碎机的能耗偏高。

1.3 V带传动的局限性

由于V带传动的传动比受限，影响传动形式的应用。传动比受限原因有三个方面：第一，传动比不能过大，否则小皮带轮的包角过小，导致传动不可靠。第二，载荷不能过大，因为带传动依靠摩擦力传递运动和动力，而摩擦力存在一个极限，当载荷接近极限值时，皮带轮就会晃动，从而影响运动和动力的传递效果；当从动轮所连系统的总阻力大于主动轮和从动轮接触面的最大摩擦力时，皮带就会出现打滑现象，也会影响运动和动力的传递效果[9]。第三，带传动的传动比等于两个带轮的直径之比，在传动过程中，如果带轮出现磨损，则影响传动比。

2 齿轮箱传动分级破碎机

2.1 齿轮箱传动原理

齿轮箱是一种相对精密的机械，分级破碎机使用齿轮箱的目的是降低转速，增加扭矩。齿轮箱主要由齿轮副组成，主要是利用各级齿轮的传动达到降速的目的[10]。齿轮箱传动分级破碎机结构如图2所示。

齿轮箱传动分级破碎机的工作过程为：当电机的输出转速从主动轴输入后，带动小齿轮转动，同时小齿轮带动大齿轮转动；由于大齿轮的齿数比小齿轮多，大齿轮的转速比小齿轮慢；经大齿轮的输出轴输出后，大齿轮的转动速度变慢。

2.2 齿轮箱传动分级破碎机技术特点

齿轮箱传动分级破碎机具有以下技术特点：

(1)由于齿轮箱传动分级破碎机的变速齿轮箱传动精确，故设备破碎效率高，能耗损失小。

(2)齿轮箱传动可以匹配大功率负载，能够满足分级破碎机处理量大的要求，有利于煤矿井下和露天煤矿的处理量大，且有大块物料的破碎。

(3)齿轮箱传动属于刚性传动，瞬时冲击对齿轮箱损害较大，故齿轮箱传动分级破碎机对入料要求较高，尤其是大块铁器等不能进入破碎腔。

3 两种传动形式的分级破碎机对比分析

(1)V带传动和齿轮箱传动的传动比均等于两个轮的直径比(齿轮的节圆直径比)，但由于齿轮的轮缘上有齿，能连续啮合传递，故齿轮传动属于精准传动。对于V带传动来说，由于皮带在运功过程中可能存在打滑现象，故可能产生一定的传动误差。因此，齿轮箱传动分级破碎机的传动效率更高。

图2 齿轮箱传动分级破碎机结构

(2)V带传动分级破碎机的结构简单且紧凑，故其故障点少，维护量小，劳动强度低；由于机械保护装置的加入，齿轮箱传动分级破碎机的传动环节相对复杂，故障点增多，维护量较大。

(3)在相同条件下，与齿轮箱传动分级破碎机相比，V带传动分级破碎机的从动轮尺寸较大，因而整机高度较高，对厂房高度要求也高；而齿轮箱传动分级破碎机整机高度较低，便于现场布置和维护。

(4)由于V带轮传动的传动比和尺寸限制，V带传动分级破碎机的处理能力受到较大限制，处理能力较小；而齿轮箱传动分级破碎机所受限制较少，设备处理能力大，这是齿轮箱传动分级破碎机的突出优点。

(5)在相同条件下，与V带传动分级破碎机相比，齿轮箱传动分级破碎机的生产成本更高，加工周期更长，后期维护费用更高。

(6)V带传动分级破碎机适用于硬度较低、破碎量较小物料的破碎，其在小型选煤厂的精煤、中煤破碎中应用广泛；齿轮箱传动分级破碎机适用于大粒度、高处理量、较高硬度物料的破碎，目前其在大型选煤厂原煤破碎、井下煤炭预破碎、露天煤矿的物料破碎中应用较多。

4 结语

分机破碎机在处理中等硬度以下的物料中得到了广泛应用，其对这类物料的破碎效果良好。由于分级破碎机的传动形式较多，且不同的传动形式各具特点，究竟是选择V带传动还是齿轮箱传动，要根据现场工况确定。因地制宜的选择，量体裁衣式的选型，才能更好地发挥设备优势，更好地服务于现场生产。