CN104330271B - 一种多功能辊式破碎实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能辊式破碎实验装置及实验方法，包括支架和顶梁，在顶梁的下方设有升降平台，升降平台通过固定块、插销和液压油缸固定在顶梁上，升降平台两侧设有升降架，在升降平台下方设有破碎平台，所述破碎平台固定在位于其下方的回转轮上，回转轮固定在位于其下方的移动平台上，回转轮通过传动轴与无级调速电机连接；所述移动平台底部两侧设有轨道架，移动平台通过传动机构与电机连接；所述升降平台下方设有回转辊，在升降平台与回转辊之间设有数据采集系统。本发明解决了辊压实验只是采用压力机和球磨机分别操作，还未在一台实验设备上进行静压与动压破碎测试实验及辊压破碎测试实验的局限，能方便实现各破碎参数的优化实验研究。

Description

一种多功能辊式破碎实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种多功能辊式破碎实验装置及方法。

背景技术

在选矿厂中，破碎流程是投资高、能量消耗很大的单元作业，破碎设备占选矿厂全部设备的50%以上，能耗占选矿厂总能耗的60%-70%。在破碎领域中，节约能源、提高综合经济生产效益是磨矿的根本目标。高压辊磨机是一种高效，节能的料层粉碎新工艺，它的出现，是粉碎技术发展的一个新水平，又为粉碎理论领域中添加了新的内容。目前，在基于矿石破碎研究的实验装置中，前人所采用的大多是压力机、球磨机，通过该类实验装置，研究并得出了一些矿石的粉碎规律。贵州大学左宇军进行了矿岩料层压碎实验研究，通过实验室实验研究了矿石在不同压力、不同料层厚度、不同粒级下的粉碎规律；王淑鑫等进行了矿石压碎功指数的研究，证明了把压碎功指数作为矿石的可粉碎性指标是可行的；董平川进行了矿石料层辊压粉碎实验理论研究，得出了辊压实验工艺比球磨更节能节耗；以上规律均是通过压力机和球磨机得出的。目前，辊压实验只是采用压力机和球磨机分别操作，还未在一台实验设备上进行实验。

再者，由于粉碎工程的复杂性和研究方法的局限性，有些结论还处在经验总结阶段。例如，国内外虽然对料层粉碎的粉碎效果，粉碎几率与粉碎条件直接的关系进行研究，做了大量破碎，但是，粉碎各参数的关系及优化等研究还不够深入。这些导致了高压辊磨机的料层粉碎机理到应用还存在很多问题，有待于进一步研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种多功能辊式破碎实验装置及方法，能够同时进行压力（静压与动压）破碎测试实验及辊压破碎测试实验，方便实现各破碎参数的优化实验研究，以克服现有技术的不足。

本发明技术方案：

一种多功能辊式破碎实验装置，包括支架和顶梁，在顶梁的下方设有升降平台，升降平台通过固定块、插销和液压油缸固定在顶梁上，升降平台两侧设有升降架，在升降平台下方设有破碎平台，所述破碎平台固定在位于其下方的回转轮上，回转轮固定在位于其下方的移动平台上，回转轮通过传动轴与无级调速电机连接；所述移动平台底部两侧设有轨道架，移动平台通过传动机构与电机连接；所述升降平台下方设有回转辊，在升降平台与回转辊之间设有数据采集系统。

所述数据采集系统包括推力传感器、载荷传感器、位移传感器、动态电阻应变仪和计算机，推力传感器、载荷传感器、位移传感器与动态电阻应变仪连接，动态电阻应变仪与计算机连接。

所述回转辊通过悬挂杆固定在升降平台上。

所述推力传感器、载荷传感器和位移传感器固定在悬挂杆上。

所述回转辊与悬挂杆之间为螺纹连接，方便拆卸。

所述破碎平台为齿轮盘结构。

所述破碎平台上设有破碎板。

所述传动机构包括传动轴、联轴器和减速机，减速机输入轴通过联轴器与电机连接，减速机输出轴通过联轴器与传动轴连接，传动轴与移动平台连接。

进一步来说，多功能辊式破碎机实验装置的实验方法包括下述步骤：

步骤1，先对实验装置进行检查，认真做好设备运转前和运转中各项检查破碎，全面掌握设备的状况和运转情况，相关实验人员做好安全防护破碎；

步骤2，取不同矿石为原料在不同粒度、不同压力、不同料层下做矿石破碎的物理实验；施压前，先提升液压油缸，手动调整齿轮盘使破碎平台定位；施压中，要密切注意油缸及其它运转设备的运行状况，遇到异常现象，应立即按下紧急制动按钮；

步骤3，将矿石破碎至所要求得粒度；

步骤4，将不同粒度的破碎矿石试样放入破碎板中进行静力、动力施压，同时，通过数据采集系统采集数据并做出载荷-位移曲线；

步骤5，施压完后，小心完整地把压碎物料从破碎板中取出，完后用标准套筛在筛分振动机上筛分；

步骤6，运用计算机将数据处理，得出平均粒径、压碎功指数，同时求出加载过程的静压功、动压功。

上述步骤5中用标准套筛在筛分振动机上筛分的每次筛分时间为20-30分钟，每次筛分完后对相应矿石进行称重，画出粒度分布曲线图。

本发明有益效果：

与现有技术相比，由于本发明中破碎平台由齿轮盘结构构成，且其通过回转轮与无机调速电机连接，因此可以做回转运动，并能实现连续调速；破碎平台下方的移动平台安装在轨道上，并通过传动机构与电机连接，因此可以做水平移动；升降平台下方连接的是回转辊，在使用过程中可实现碾压功能；安装在回转辊与升降平台之间的数据采集系统可以检测破碎过程中矿石样的应力，应变情况，更方便的实现破碎实验模拟。

本发明构思巧妙，操作方便，使用时通过液压油缸调控升降平台的上升和下降来带动回转辊的破碎，以及通过无极调速电机和电机来带动破碎平台的回转和水平移动，能够同时进行压力破碎测试实验、辊压破碎测试实验和回转破碎测试实验等物理模拟破碎实验，相对单一的实验设备来说能够大大的降低实验成本，提高效率。

附图说明：

附图1为本发明的主视图；

附图2为本发明的俯视图。

具体实施方式：

本发明多功能辊式破碎实验装置的结构如图1和图2，包括支架17和顶梁16，在顶梁16的下方安装升降平台2，升降平台2通过固定块14、插销20和液压油缸1固定在顶梁16上，升降平台2与固定块14固定连接，固定块14通过插销20与液压油缸1连接，液压油缸1由液压控制系统控制，在升降平台2两侧安装升降架18，升降平台2可沿升降架18上下移动；在升降平台2下方通过悬挂杆13与回转辊3连接，悬挂杆13上端固定在升降平台2底部，悬挂杆13下端与回转辊3采用螺纹连接；在升降平台2下方安装呈齿轮盘结构的破碎平台5，在破碎平台5上安装有破碎板4，破碎平台5通过回转轮15固定在移动平台19上，破碎平台5与回转轮15固定连接，回转轮15可相对移动平台19转动，回转轮15通过传动轴无极调速电机9连接，无极调速电机9可带动回转轮15转动；移动平台19底部两侧与轨道架12连接，移动平台19可沿轨道架12移动；移动平台19通过传动机构与电机7连接，传动机构包括传动轴、联轴器8、减速机6，其中减速机6输入轴通过联轴器与电机7连接，减速机6输出轴通过联轴器8与传动轴11连接，传动轴11与移动平台19连接。

在悬挂杆13上安装有推力传感器、载荷传感器和位移传感器，这些传感器通过动态电阻应变仪与计算机连接组成数据采集系统10，使用时，固定在悬挂杆13上的传感器的电阻应变采集到相关数据，然后通过动态电阻应变仪转化成电压信号数据收集并传输到计算机里进行相关处理。

上述传动轴11采用蜗轮蜗杆和螺杆机构，回转辊3采用高强度耐磨回转辊。

本发明中模拟破碎实验包括压力破、辊压破碎以及回转破碎测试实验，具体操作如下：

（1）压力破碎测试实验：回转辊3采用高强度耐磨回转辊，把细碎矿石（粒径小于70mm）放在破碎板4中，启动总电源，开启液压电源，液压油缸1下降开始施压，直到破碎矿石，停止施压，通过数据采集系统10记录数据；

（2）辊压破碎测试实验：回转辊3采用高强度耐磨回转辊，把细碎矿石（粒径小于70mm）放在破碎板4中，启动总电源，开启调速开关，运行无级调速电机9，使破碎平台5回转，调速范围在0-1500r/min，开始辊磨矿石，辊压完成后，通过数据采集系统10记录数据。

（3）回转破碎测试实验：开启液压电源，启动液压油缸1调控升降平台2前进开始对矿石施压，同时开启调速主电机7启动回转轮15回转，进行回转碎测试实验，通过数据采集系统10与外接设备记录相关数据。

本发明装置的实验方法包括下述步骤：

步骤1，先对实验装置进行检查，认真做好设备运转前和运转中各项检查破碎，全面掌握设备的状况和运转情况，相关实验人员做好安全防护破碎；

步骤2，取不同矿石为原料在不同粒度、不同压力、不同料层下做矿石破碎的物理实验，施压前，先提升油缸，手动调整齿轮盘使破碎平台定位。施压中，要密切注意油缸及其它运转设备的运行状况，遇到异常现象，应立即按下紧急制动按钮；

步骤3，将矿石破碎至所要求得粒度，其粒度一般分为10-15、15-25、25-35、35-45（mm）；

步骤4，将不同粒度的破碎矿石试样放入破碎板中分别进行静力、动力施压，同时，通过动态电阻应变仪将数据收集在计算机中做出载荷-位移曲线；

步骤5，施压完后，小心完整地把压碎物料从破碎板中取出，完后用40mm、30mm、20mm、10mm、5mm、10目(2mm)、18(1mm)、40目(0.442mm)、80目(0.196mm)、140目(0.101mm)、200目(0.074mm) 的标准套筛在筛分振动机上筛分。每次筛分时间为20-30分钟，每次筛分完后对相应矿石进行称重，画出粒度分布曲线图；

步骤6，运用计算机将数据处理，得出平均粒径、压碎功指数，同时电阻应变仪可以自动将载荷、位移数据积分从而求出加载过程的静压功、动压功。

下面进一步对试验方法进行细化说明：

1、原料混均匀后，用体积量杯测定不同粒度岩石的体积，并用电子称取该体积下的重量M，然后根据密度公式计算出不同粒度岩石的比重S_V。

2、根据不同试验条件下破碎机中料层厚度算出压碎试验需要某粒度物料的重量g，并进行统计。

3、将输出的载荷-位移数据值输入计算机进行处理。可得到以下结果：平均粒径、压碎功指数、静压功。其破碎产物的平均粒径公式为:

其中：是平均粒径（）；是第i粒度物料的百分含量；是粒度的粒径（）。

压碎功指数的计算公式:

其中：是岩石压碎功指数，; 是静压功，;是压碎后物料的平均粒径， ；是压碎前物料的平均粒径， ； 是岩石试样重量，。

Claims (9)

1.一种多功能辊式破碎实验装置，包括支架（17）和顶梁（16），在顶梁（16）的下方设有升降平台（2），升降平台（2）通过固定块（14）、插销（20）和液压油缸（1）固定在顶梁（16）上，升降平台（2）两侧设有升降架（18），在升降平台（2）下方设有破碎平台（5），其特征在于：所述破碎平台（5）固定在位于其下方的回转轮（15）上，回转轮（15）固定在位于其下方的移动平台（19）上，回转轮（15）通过传动轴与无级调速电机（9）连接；所述移动平台（19）底部两侧设有轨道架（12），移动平台（2）通过传动机构与电机（7）连接；所述升降平台（2）下方设有回转辊（3），在升降平台（2）与回转辊（3）之间设有数据采集系统（10）；所述回转辊（3）通过悬挂杆（13）固定在升降平台（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述数据采集系统（10）包括推力传感器、载荷传感器、位移传感器、动态电阻应变仪和计算机，推力传感器、载荷传感器、位移传感器与动态电阻应变仪连接，动态电阻应变仪与计算机连接。

3.根据权利要求2所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述推力传感器、载荷传感器和位移传感器固定在悬挂杆（13）上。

4.根据权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述回转辊（3）与悬挂杆（13）之间为螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述破碎平台（5）为齿轮盘结构。

6.根据权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述破碎平台（5）上设有破碎板（4）。

7.根据权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置，其特征在于：所述传动机构包括传动轴（11）、联轴器（8）和减速机（6），减速机（6）输入轴通过联轴器（8）与电机（7）连接，减速机（6）输出轴通过联轴器（8）与传动轴（11）连接，传动轴（11）与移动平台（19）连接。

8.如权利要求1所述的一种多功能辊式破碎实验装置的实验方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1，先对实验装置进行检查，认真做好设备运转前和运转中各项检查破碎，全面掌握设备的状况和运转情况，相关实验人员做好安全防护破碎；

步骤2，取不同矿石为原料在不同粒度、不同压力、不同料层下做矿石破碎的物理实验；施压前，先提升液压油缸（1），手动调整齿轮盘使破碎平台定位；施压中，要密切注意油缸及其它运转设备的运行状况，遇到异常现象，应立即按下紧急制动按钮；

步骤3，将矿石破碎至所要求得粒度；

步骤4，将不同粒度的破碎矿石试样放入破碎板中进行静力、动力施压，同时，通过数据采集系统（10）采集数据并做出载荷-位移曲线；

步骤5，施压完后，小心完整地把压碎物料从破碎板（4）中取出，完后用标准套筛在筛分振动机上筛分；

步骤6，运用计算机将数据处理，得出平均粒径、压碎功指数，同时求出加载过程的静压功、动压功。

9.权利要求8所述的一种多功能辊式破碎实验装置的实验方法，其特征在于：所述步骤5中用标准套筛在筛分振动机上筛分的每次筛分时间为20-30分钟，每次筛分完后对相应矿石进行称重，画出粒度分布曲线图。