石料是道路建設(shè)的必不可少的基本材料，碎石級配集料構(gòu)成了路面結(jié)構(gòu)的主體骨架，起著賦予混合料體系以承受交通載荷的強(qiáng)度和穩(wěn)定的作用。對道路石料除其資源特性即強(qiáng)度、韌度、耐磨、抗滑及親瀝青、穩(wěn)定等特性要滿足路用要求外，其加工特性既顆粒尺寸與級配、顆粒形狀等等也是影響公路質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素之一。而這些因素受制于破碎設(shè)備。由于公路，特別是高速公路對石料強(qiáng)度要求高，對石料加工的質(zhì)量要求嚴(yán)格，用傳統(tǒng)的單顆粒擠壓理論設(shè)計的顎式破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)的路用石料針片狀含量過多，滿足不了要求。目前在我國高等級路采用的路用碎石設(shè)備中，次級石料破碎整形破碎機(jī)幾乎是一色的硬巖反擊式破碎機(jī)。硬巖反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)的石料針片狀含量少(≤10%)．粒度規(guī)整，可滿足路用要求，并且具有破碎比大等優(yōu)點。但它仍然沒有突破傳統(tǒng)的沖擊破碎模式，其工作部件的磨損率為擠壓式破碎的近1 0倍，而能量利用率僅是擠壓破碎的近一半，對含Si02量較高(≥is%)的硬巖破碎，磨損消耗更加明顯。工作部件的快速磨損，增加了維修工作時間，降低了設(shè)備使用效率，同時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)形成的鼓風(fēng)效應(yīng)，易造成揚塵污染。
    一直以來人們研究追求碎石設(shè)備的節(jié)能降耗、高效環(huán)保以及生產(chǎn)礦料的高品質(zhì)，近些年來國內(nèi)外涌現(xiàn)了一些新型的碎石設(shè)備，這些設(shè)備突破傳統(tǒng)的破碎機(jī)理，對它們的認(rèn)識和應(yīng)用研究對路用碎石設(shè)備的發(fā)展和公路碎石生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實和經(jīng)濟(jì)意義。
1、層壓破碎理論和層壓破碎機(jī)
1.1層壓破碎理論
    在上世紀(jì)80年代，人們在研究單顆粒破碎時發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時明顯地產(chǎn)生二次破碎，一次破碎的碎片具有的動能占全部破碎能量的45%。如能充分利用二次破碎能量，則可提高破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負(fù)荷比短時間的強(qiáng)大沖擊，更有希望破碎物料。同時在對沖擊力與擠壓力對顆粒層的破碎效果進(jìn)行研究后得出結(jié)論：靜壓粉碎效率為100%．單次沖擊效率在35%～40%。為了節(jié)約能量，提高粉碎效率，應(yīng)多用靜壓粉碎，少用沖擊粉碎。如果使大批脆性物料顆粒受到50MPa以上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量。基于這兩個認(rèn)識形成了層壓破碎理論，與傳統(tǒng)的擠壓破碎理論不同，傳統(tǒng)的擠壓破碎認(rèn)為石料的破碎是基于單顆粒發(fā)生在顆粒與襯板之間。層壓破碎認(rèn)為石料顆粒的破碎不僅發(fā)生在顆粒與襯板之間。同時也大量發(fā)生在顆粒與顆粒之間。其特征是在破碎室的有效破碎段形成高密度的多個顆粒層，將充足的破碎功作用于石料顆粒群，在充分發(fā)揮層壓破碎的同時充分利用了石料破碎過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)大碎片飛動能對相鄰石料進(jìn)行再破碎，獲得極高的破碎率。即便是比較大的排料口間隙，也能大量生產(chǎn)細(xì)粒產(chǎn)品。料層石料顆粒之間的相互擠壓，實現(xiàn)了選擇性破碎，使那些強(qiáng)度低的針、片石料在層壓破碎中首先破碎，故能產(chǎn)生優(yōu)粒形含量很高的石料產(chǎn)品（針片狀含量≤15%)。
1.2層壓圓錐破碎機(jī)
    一層壓圓錐破碎機(jī)從結(jié)構(gòu)特征來說與傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)基本相同，由球面軸瓦、動錐、主軸、偏心軸套、機(jī)架、調(diào)整環(huán)、傳動軸、受料斗、過鐵或清腔釋放裝置等組成。由定錐和動錐組成破碎腔，由傳動軸、主軸、偏心軸套傳遞破碎動力。但與傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)所不同的是，無論是其機(jī)械結(jié)構(gòu)還是工作原理，均在傳統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大改進(jìn)，通過對破碎腔腔型、轉(zhuǎn)速及偏心距等技術(shù)參數(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，實現(xiàn)了層壓破碎。層壓破碎和碎片飛濺動能產(chǎn)生的再破碎，大大的提高了設(shè)備的破碎能力。由于石料顆粒與顆粒之間產(chǎn)生擠壓破碎和每個石料顆粒在破碎腔中的破碎流程中可得到多次破碎，使產(chǎn)品顆粒形更趨于立方體，從而使針片狀含量大大降低。由于有相當(dāng)一部分破碎發(fā)生在石料顆粒與顆粒之間．從而降低了這一部分破碎所對應(yīng)的破碎部件磨損。以下是兩種同型號破碎機(jī)的測定結(jié)果比較表見表1：
    層壓圓錐破碎機(jī)主要是用于路用碎石系統(tǒng)的二級或三級破碎，可完成碎石和制砂工作。美國Nordberg公司的G型圓錐破碎機(jī)是最具代表性的產(chǎn)品，它可在同一種機(jī)架結(jié)構(gòu)更換不同形式的襯板獲得不同腔型，以適應(yīng)生產(chǎn)中粒徑石料到人工砂的不同破碎要求。通過配置Lokoset自動化控制系統(tǒng)，可進(jìn)行恒排料口、恒功率或恒破碎力自動控制。以下是部分G型圓錐破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)表見表2：
1.3  層壓高能旋擺式破碎機(jī)
    層壓高能旋擺式破碎機(jī)是我國自主研究開發(fā)的高性能破碎機(jī)，該破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特征是其工作部件是一個高速回轉(zhuǎn)的破碎輥，該輥與左右對稱設(shè)置的一對曲線形破碎板組成兩層壓破碎腔，破碎輥通過軸承裝于主軸的偏心位置上，動力驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，在主軸偏心的作用下做橫向旋擺運動，產(chǎn)生強(qiáng)大的循環(huán)擠壓力．連續(xù)對兩個破碎腔中的石料交替進(jìn)行破碎，破碎后的石料從兩條排料口排出。
    該機(jī)最根本的特點主要表現(xiàn)在運用高能破碎理論．解決了產(chǎn)量與產(chǎn)品粒度爭奪排料口尺寸的矛盾。在不降低產(chǎn)量目標(biāo)的前提下，獲得更多的細(xì)料產(chǎn)品。實現(xiàn)了橫擺式破碎機(jī)的雙向連續(xù)工作，充分發(fā)揮了動力能效。優(yōu)化設(shè)計的層壓破碎腔，使石料能在破碎腔中達(dá)到通暢的供料、排料和獲得優(yōu)粒形石料。層壓高能旋擺式破碎機(jī)是目前效率最高，能耗、材耗最低的全新破碎機(jī)之一。
    層壓高能旋擺式破碎機(jī)可作為路用碎石系統(tǒng)的二級或三級破碎機(jī)完成硬巖的破碎。以下是兩種型號的破碎機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表3。
2、自沖擊破碎理論和自沖擊破碎機(jī)
    自沖擊破碎理論是上世紀(jì)80年代初，新西BARMAC公司的布賴恩·巴特立和吉姆·麥克唐納提出的。與傳統(tǒng)的沖擊破碎方式不同的是：傳統(tǒng)的沖擊破碎機(jī)是靠旋轉(zhuǎn)的板錘直接沖擊石料，對石料破碎和給石料破碎所需動能，板錘在破碎石料的過程中自己也在快速消耗。而自沖擊破碎則是石料與石料之間的沖擊破碎。一部分石料通過高速旋轉(zhuǎn)裝置獲得動能，與另一部分以瀑落而下的石料沖擊破碎，在破碎腔內(nèi)一部分石料形成自襯式工作部件，使機(jī)器本身不受磨損。石料自襯保護(hù)了易損零部件，而本身又是被破碎物料。石料在工作時實現(xiàn)了不斷破碎——形成石襯與排料——再破碎的循環(huán)破碎、排料過程。破碎過程是一種選擇性破碎，石料產(chǎn)品針片狀含量可≤10%。
    自沖擊破碎機(jī)由渦動破碎腔、進(jìn)料分料裝置、轉(zhuǎn)子旋沖器、動力傳動裝置、機(jī)架等組成。石料通過給料裝置進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心，轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)，中心石料受離心力作用而飛濺，像子彈一樣，與另一部分以傘狀瀑落方式分流而下，在和轉(zhuǎn)子周圍環(huán)形石料相碰擊而產(chǎn)生第一次“石打石”自破碎，并共同飛濺到反擊石襯環(huán)上而產(chǎn)生第二次”石打石”自破碎。設(shè)備內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子出流噴射口側(cè)壁在運轉(zhuǎn)中自形成拋物緊貼自襯層，使設(shè)備部件無磨損。石料在相互打擊后，又會在轉(zhuǎn)子與殼體之間破碎腔內(nèi)再次作回轉(zhuǎn)弧的回流運動，而形成多次“石打石”自破碎。破碎過程中，在物料顆粒之間傳遞能量，可使激烈的沖擊摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闇睾偷难心ァｎw粒受到阻力，在消耗能量的同時被擊碎，直到能量全部消耗掉為止，最后脫離破碎腔，經(jīng)排料口排出。物料的破碎過程，是物料顆粒之間的能量交換，從而提高了能量的利用率。
    自沖擊破碎機(jī)最顯著的特點主要表現(xiàn)在破碎發(fā)出在石料與石料之間，使設(shè)備的磨損損耗大大降低，減少了維修，延長了設(shè)備。同時產(chǎn)品粒度等級不因機(jī)件的磨損而改變，破碎效率也保持恒定。破碎機(jī)的內(nèi)部本身形成空氣流通系統(tǒng)如圖1．因此它對周圍的環(huán)境污染很小。由于細(xì)小的物料顆粒所具有的動能小，破碎的可能性也很小，從而可以避免過粉磨現(xiàn)象的產(chǎn)生。自沖擊破碎機(jī)選擇性破碎，可生產(chǎn)優(yōu)形粒料，是一種高能量利用率設(shè)備。
    自沖擊破碎機(jī)主要是用于路用碎石系統(tǒng)的三級或四級破碎，生產(chǎn)中、細(xì)碎石和砂，也可降低轉(zhuǎn)子的速度而用于粗細(xì)石料的整形，以提高產(chǎn)品立方體顆粒含量。新西蘭BARMAC公司B系列立式?jīng)_擊破碎機(jī)是自沖擊破碎機(jī)最具代表性的產(chǎn)品，其配有可調(diào)分料器，可控制和調(diào)整溢料與轉(zhuǎn)子進(jìn)料的比值，改變產(chǎn)品的粒度組成。精心優(yōu)化設(shè)計的直線與曲線相結(jié)合的破碎腔，內(nèi)設(shè)有凸耳裝置，使得滯留物料有一安息角。其轉(zhuǎn)子中被加速的碎石在離心力作用下沿徑向運動，在破碎腔內(nèi)壁上可形成一層由碎石組成的石襯，減少石料對轉(zhuǎn)子的磨損。
    產(chǎn)品粒徑分布見表4。
    表5是其設(shè)備主要性能參數(shù)表：
    粒徑分布與巖石種類、含水量、線速度和入料粒徑有關(guān)。
    綜上所述，路用碎石設(shè)備的新發(fā)展基于破碎理論的發(fā)展與突破。新型路用碎石設(shè)備降低了功耗材耗，增大了處理能力。同時注重采用多種破碎機(jī)理，提高單機(jī)處理能力，獲得良好的產(chǎn)品粒形；注重提高設(shè)備的環(huán)保性能。
    對路用碎石設(shè)備加強(qiáng)技術(shù)研究，加強(qiáng)信息交流，對路用碎石設(shè)備的發(fā)展和公路碎石生產(chǎn)意義非常。作為用戶真正要買好的破碎機(jī)，建一條好的生產(chǎn)線，首先要對各種破碎機(jī)有全面的了解，不要單聽設(shè)備廠家的宣傳也要聽專家及設(shè)計單位的意見，以達(dá)到防止和減少不必要的能源、生產(chǎn)成本浪費，盡可能做到以少的投入獲得大的收益。對于設(shè)備制造商，重視破碎理論的研究應(yīng)用，提升產(chǎn)品開發(fā)檔次是積極參與競爭開發(fā)中國破碎機(jī)市場的關(guān)鍵。


相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、顎式破碎機(jī)
2、圓錐破碎機(jī)