石料是道路建设的必不可少的基本材料，碎石级配集料构成了路面结构的主体骨架，起着赋予混合料体系以承受交通载荷的强度和稳定的作用。对道路石料除其资源特性即强度、韧度、耐磨、抗滑及亲沥青、稳定等特性要满足路用要求外，其加工特性既颗粒尺寸与级配、颗粒形状等等也是影响公路质量好坏的关键因素之一。而这些因素受制于破碎设备。由于公路，特别是高速公路对石料强度要求高，对石料加工的质量要求严格，用传统的单颗粒挤压理论设计的颚式破碎机或圆锥破碎机生产的路用石料针片状含量过多，满足不了要求。目前在我国高等级路采用的路用碎石设备中，次级石料破碎整形破碎机几乎是一色的硬岩反击式破碎机。硬岩反击式破碎机生产的石料针片状含量少(≤10%)．粒度规整，可满足路用要求，并且具有破碎比大等优点。但它仍然没有突破传统的冲击破碎模式，其工作部件的磨损率为挤压式破碎的近1 0倍，而能量利用率仅是挤压破碎的近一半，对含Si02量较高(≥is%)的硬岩破碎，磨损消耗更加明显。工作部件的快速磨损，增加了维修工作时间，降低了设备使用效率，同时转子旋转形成的鼓风效应，易造成扬尘污染。
    一直以来人们研究追求碎石设备的节能降耗、高效环保以及生产矿料的高品质，近些年来国内外涌现了一些新型的碎石设备，这些设备突破传统的破碎机理，对它们的认识和应用研究对路用碎石设备的发展和公路碎石生产具有重要的现实和经济意义。
1、层压破碎理论和层压破碎机
1.1层压破碎理论
    在上世纪80年代，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量的45%。如能充分利用二次破碎能量，则可提高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击，更有希望破碎物料。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%．单次冲击效率在35%～40%。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。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品（针片状含量≤15%)。
1.2层压圆锥破碎机
    一层压圆锥破碎机从结构特征来说与传统的圆锥破碎机基本相同，由球面轴瓦、动锥、主轴、偏心轴套、机架、调整环、传动轴、受料斗、过铁或清腔释放装置等组成。由定锥和动锥组成破碎腔，由传动轴、主轴、偏心轴套传递破碎动力。但与传统的圆锥破碎机所不同的是，无论是其机械结构还是工作原理，均在传统的圆锥破碎机的基础上进行了重大改进，通过对破碎腔腔型、转速及偏心距等技术参数的改进和优化，实现了层压破碎。层压破碎和碎片飞溅动能产生的再破碎，大大的提高了设备的破碎能力。由于石料颗粒与颗粒之间产生挤压破碎和每个石料颗粒在破碎腔中的破碎流程中可得到多次破碎，使产品颗粒形更趋于立方体，从而使针片状含量大大降低。由于有相当一部分破碎发生在石料颗粒与颗粒之间．从而降低了这一部分破碎所对应的破碎部件磨损。以下是两种同型号破碎机的测定结果比较表见表1：
    层压圆锥破碎机主要是用于路用碎石系统的二级或三级破碎，可完成碎石和制砂工作。美国Nordberg公司的G型圆锥破碎机是最具代表性的产品，它可在同一种机架结构更换不同形式的衬板获得不同腔型，以适应生产中粒径石料到人工砂的不同破碎要求。通过配置Lokoset自动化控制系统，可进行恒排料口、恒功率或恒破碎力自动控制。以下是部分G型圆锥破碎机的技术参数表见表2：
1.3  层压高能旋摆式破碎机
    层压高能旋摆式破碎机是我国自主研究开发的高性能破碎机，该破碎机的结构特征是其工作部件是一个高速回转的破碎辊，该辊与左右对称设置的一对曲线形破碎板组成两层压破碎腔，破碎辊通过轴承装于主轴的偏心位置上，动力驱动主轴转动，在主轴偏心的作用下做横向旋摆运动，产生强大的循环挤压力．连续对两个破碎腔中的石料交替进行破碎，破碎后的石料从两条排料口排出。
    该机最根本的特点主要表现在运用高能破碎理论．解决了产量与产品粒度争夺排料口尺寸的矛盾。在不降低产量目标的前提下，获得更多的细料产品。实现了横摆式破碎机的双向连续工作，充分发挥了动力能效。优化设计的层压破碎腔，使石料能在破碎腔中达到通畅的供料、排料和获得优粒形石料。层压高能旋摆式破碎机是目前效率最高，能耗、材耗最低的全新破碎机之一。
    层压高能旋摆式破碎机可作为路用碎石系统的二级或三级破碎机完成硬岩的破碎。以下是两种型号的破碎机主要技术参数见表3。
2、自冲击破碎理论和自冲击破碎机
    自冲击破碎理论是上世纪80年代初，新西BARMAC公司的布赖恩·巴特立和吉姆·麦克唐纳提出的。与传统的冲击破碎方式不同的是：传统的冲击破碎机是靠旋转的板锤直接冲击石料，对石料破碎和给石料破碎所需动能，板锤在破碎石料的过程中自己也在快速消耗。而自冲击破碎则是石料与石料之间的冲击破碎。一部分石料通过高速旋转装置获得动能，与另一部分以瀑落而下的石料冲击破碎，在破碎腔内一部分石料形成自衬式工作部件，使机器本身不受磨损。石料自衬保护了易损零部件，而本身又是被破碎物料。石料在工作时实现了不断破碎——形成石衬与排料——再破碎的循环破碎、排料过程。破碎过程是一种选择性破碎，石料产品针片状含量可≤10%。
    自冲击破碎机由涡动破碎腔、进料分料装置、转子旋冲器、动力传动装置、机架等组成。石料通过给料装置进入转子中心，转子高速回转，中心石料受离心力作用而飞溅，像子弹一样，与另一部分以伞状瀑落方式分流而下，在和转子周围环形石料相碰击而产生第一次“石打石”自破碎，并共同飞溅到反击石衬环上而产生第二次”石打石”自破碎。设备内壁和转子出流喷射口侧壁在运转中自形成抛物紧贴自衬层，使设备部件无磨损。石料在相互打击后，又会在转子与壳体之间破碎腔内再次作回转弧的回流运动，而形成多次“石打石”自破碎。破碎过程中，在物料颗粒之间传递能量，可使激烈的冲击摩擦转变为温和的研磨。颗粒受到阻力，在消耗能量的同时被击碎，直到能量全部消耗掉为止，最后脱离破碎腔，经排料口排出。物料的破碎过程，是物料颗粒之间的能量交换，从而提高了能量的利用率。
    自冲击破碎机最显著的特点主要表现在破碎发出在石料与石料之间，使设备的磨损损耗大大降低，减少了维修，延长了设备。同时产品粒度等级不因机件的磨损而改变，破碎效率也保持恒定。破碎机的内部本身形成空气流通系统如图1．因此它对周围的环境污染很小。由于细小的物料颗粒所具有的动能小，破碎的可能性也很小，从而可以避免过粉磨现象的产生。自冲击破碎机选择性破碎，可生产优形粒料，是一种高能量利用率设备。
    自冲击破碎机主要是用于路用碎石系统的三级或四级破碎，生产中、细碎石和砂，也可降低转子的速度而用于粗细石料的整形，以提高产品立方体颗粒含量。新西兰BARMAC公司B系列立式冲击破碎机是自冲击破碎机最具代表性的产品，其配有可调分料器，可控制和调整溢料与转子进料的比值，改变产品的粒度组成。精心优化设计的直线与曲线相结合的破碎腔，内设有凸耳装置，使得滞留物料有一安息角。其转子中被加速的碎石在离心力作用下沿径向运动，在破碎腔内壁上可形成一层由碎石组成的石衬，减少石料对转子的磨损。
    产品粒径分布见表4。
    表5是其设备主要性能参数表：
    粒径分布与岩石种类、含水量、线速度和入料粒径有关。
    综上所述，路用碎石设备的新发展基于破碎理论的发展与突破。新型路用碎石设备降低了功耗材耗，增大了处理能力。同时注重采用多种破碎机理，提高单机处理能力，获得良好的产品粒形；注重提高设备的环保性能。
    对路用碎石设备加强技术研究，加强信息交流，对路用碎石设备的发展和公路碎石生产意义非常。作为用户真正要买好的破碎机，建一条好的生产线，首先要对各种破碎机有全面的了解，不要单听设备厂家的宣传也要听专家及设计单位的意见，以达到防止和减少不必要的能源、生产成本浪费，尽可能做到以少的投入获得大的收益。对于设备制造商，重视破碎理论的研究应用，提升产品开发档次是积极参与竞争开发中国破碎机市场的关键。


相关破碎机产品：
1、颚式破碎机
2、圆锥破碎机