節能減排是國民經濟轉型的關鍵，隨著技術的進步和經濟的快速發展，對破碎設備的節能要求越來越高。分級破碎技術是目前新型節能破碎技術，其技術特點是通過破碎齒的特殊設計，只對大子粒度要求的物料進行破碎，實現對物料分級破碎，從而降低破碎過程的能耗。鑒于分級破碎技術的節能優勢，國內多家單位對分級破碎技術展開了研究，設計了多款分級破碎設備。但是，由于目前國內缺乏分級破碎技術的理論支持，無法很好地滿足分級破碎設備處理能力提高、能耗降低的技術需求，因此制約了分級破碎設備的系列化及大型化發展。
　　在長期的研究過程中，巍立路橋總結出了分級破碎設備的設計方法和系統參數、運轉參數的選取準則，為開發高效、低能耗大型分級破碎設備提供了可能的技術支持。
　　 三級破碎過程節能原理分析
　　根據破碎過程的不同特點，物料破碎過程不同階段的功耗可由彈性變形(基克)、開裂和裂縫擴展(邦德)、斷裂形成新表面(雷廷格)三種理論之一模化。基克的彈性學說適用于低破碎比、粗粒級破碎情況；邦德學說適用于中等破碎比、中等粒級破碎；雷廷格的表面積學說適用于高破碎比、粉磨過程。大塊物料破碎到符合要求粒度的過程，都伴隨著三種學說所適用的子破碎過程或者局部過程。分級破碎技術就是依據大塊物料破碎過程的特點，將破碎過程分為大塊物料破碎、中等尺度物料破碎和物料尺度控制破碎三級過程，并針對每一個過程的破碎特點，進行了節能設計。
　　第一級是大塊物料的破碎。被破碎物料由相對的破碎齒頭咬合住，使得物料在破碎齒頭施加的集中載荷作用下產生應力集中，這種應力使巖石沿其自然紋理破碎。研究表明，在尖銳形破碎工具與礦石物料接觸處，隨著加載過程的進行，會依次產生幾條擴展裂紋和局部破碎，當裂紋擴展到幾條后，其中的一條就會出現失穩狀態，使物料發生大體積脆斷。因此，分級破碎技術采用尖齒支撐咬合大塊物料，以減少接觸點，避免相鄰接觸點的局部擴展裂紋連接，減少局部不可控破碎引起的過破碎，同時也減少了接觸點處裂紋擴展的總數量，減少能耗；另一方面，大塊物料破碎后，使物料沿破碎輥分布的寬度增加，從而降低了大塊物料通過破碎輥時自身受壓引起的過粉碎，減少能耗。
　　第二級是中等尺度物料的破碎。一根破碎輥上的齒頭和另一根破碎輥上的齒背所夾持的空間隨著破碎輥的旋轉而減小，為第一級破碎產物和尺度較小物料的進一步破碎提供了條件。破碎輥上齒頭和齒背所形成的支撐點線速度有所差異，形成對物料施加托伸載荷作用，降低了物料破碎所消耗能量。
　　第三級是物料尺度控制破碎。經過第一級和第二級的破碎，物料的尺度變小，但有些物料的尺度有可能會超出要求。設計破碎輥上和破碎梁上破碎齒所形成的夾持空間，使尺度滿足要求的物料從空間內通過，而粒度不滿足要求的物料則在破碎齒之間形成的剪切作用下破碎，從而避免了物料的過度破碎，降低了破碎過程能耗。
　　這三級破碎過程可對不同粒度組成的入料進行選擇性分階段破碎，既可使符合粒度要求的物料直接通過，又保證了產品全部滿足粒度要求，降低了破碎過程能耗。
　　2 系統參數與運轉參數的優化
　　2．1 系統參數優化
　　系統參數優化包括三方面：
　　(1)首先是深度螺旋布齒結構設計。根據最大破碎物料塊尺度，優化設計螺旋齒齒高、螺距和破碎齒輥直徑，使螺旋布齒結構可推動大塊物料在破碎腔體內沿軸向移動，將物料布滿整個破碎機腔體，實現破碎輥全長破碎，提高破碎效率；超出破碎尺度的物料則在螺旋布齒推動下，從破碎機的端部出口流出破碎機。
　　(2)系統參數設計的第二個方面是破碎齒的
強度優化設計。根據破碎物料的尺度、強度參數，設計破碎齒的齒根和沿齒高的截面面積。基于有限元分析技術，優化破碎齒的彎曲角度、形狀和破碎齒根部的連接強度，可使破碎齒具有合適的強度和足夠的使用壽命。
　　(3)系統參數設計的第三方面是破碎機的柔性設計。如前所述，物料的破碎粒度是由齒輥和破碎齒所形成的通過空間決定，因此可以通過調節齒輥問的距離來實現對物料破碎粒度的調節。巍立新型研發的2PSG-Y液壓雙輥式分級破碎機就是采用偏心軸承杯實現對齒輥間距離的調節，不僅具有連續剛性可調的特點，還能夠保證兩輥之間的平行度、齒輥安裝座的強度和剛度。
　　2．2運轉參數優化
　　運轉參數主要是指破碎機的轉速。根據破碎理論，在慢加載情況下，只有低應力下活化的缺陷對破碎過程有實際貢獻，能夠降低材料破壞的閾值，起作用的缺陷數目少，破碎后的粒度較大，在快速加載情況下，應力水平的升高速度高于缺陷擴展速度，在缺陷兼并之前，已經有較多的缺陷形成擴展，提高了材料破壞的閾值，起作用的缺陷數目多，破碎后的粒度較小(圖1)。

　　由分級破碎技術的實現原理可知，在破碎過程中物料從大粒度到中粒度再到符合要求的粒度的破碎是可控的。因此，第一級的破碎過程宜使用慢加載方法，使物料由大粒度破碎為中等粒度。因而需要對破碎輥的轉速進行優化設計，使破碎輥的轉速盡量降低，降低大尺度物料破碎時的能耗。然而，提高破碎輥的轉速又有利于提高破碎機的處理能力，因此破碎輥轉速的設計需要綜合考慮節能和處理能力兩種兇素的影響。
　　分級破碎機破碎齒的線速度與物料在破碎區的下降速度相同時，一方面可使物料無阻礙通過，提高設備的處理能力，另一方面還能夠減少由于物料下落速度與破碎輥速度差異造成的物料與破碎輥之間的撞擊，從而減少這一過程產生的過粉碎。不同破碎物料的下落速度有所差異，因此在設計時需要針對物料選擇合適的破碎輥轉速。
　　破碎機工作在大負荷時，需要較大的驅動扭矩，工作在小負荷時，需要較小的扭矩。然而，物料的下落速度與負荷沒有關系，這就需要盡量減小破碎機轉速隨負荷變化的幅度。
分級破碎技術是根據破碎過程中物料的破碎規律和特點，利用破碎機的幾何特征，將破碎過程分為三個階段，在一定程度上實現對破碎過程的控制。減少物料的過粉碎；同時，分級破碎技術又針對每一個破碎過程，充分利用該過程的破碎特點，從而降低了該過程的破碎能耗。生產實踐表明，應用分級破碎技術的破碎機具有減少粉塵排放、降低能耗的優點。而根據物料特點和處理能力要求，優化設計系統參數和運轉參數是實現分級破碎技術節能目的的關鍵點。
巍立2PSG-Y液壓雙輥式破碎機www.shwlm.com是分級破碎技術的典范，在破碎行業中裝備2PSG-Y液壓雙輥式破碎機，可使產量提高30%-40%，總能耗可降低20%-30%。因此應用前景廣泛，實為礦山、采石等行業的優選設備。更多產品相關信息請登錄巍立官方網站查詢。