金属粉碎理论概述及粉碎设备

物料受外部压力作用时会产生压缩变形，造成内部 应力集中;当应力达到颗粒在某一最弱轴向上的破坏应 力时，该颗粒就会在该轴向发生碎裂和粉碎行为。 破碎的形式一般有压碎、劈裂、折断、磨碎等，如图3 所示。 无论是哪一种形式的破碎，都需要在外力的作用 下，在作用力有效方向上有一个行程，方可使物料产生 破裂，直至破碎。

破碎的过程是不会自动发生的，必须有外力对物料 做功。当外力对物料做功使它破碎时，物料的潜能也由 于此功的转化而增加。已有许多粉碎理论阐述物料粉 碎机理，阐明破碎过程的输人功与破碎前后物料的潜能 变化之间的关系。

著名的三大功耗理沦学说是:

(1)表面积学说。1867年，R. Y. Rittingcr提出破 碎所需能量直接与增加的表面积成正比，建立了粉碎耗 功的表面积学说。

(2)体积学说。1883年， F. Kick提出几何上相似 的物体在同样工艺状态下发生的类似变化所需的能量 与这些物体的体积或质量成正比，并根据此论点，建立 了粉碎耗功的体积学说。

(3)裂缝学说。1952年，F. C. Bond提出，破碎矿 石时，外力所做的功首先使物体发生变形，一，.局部变 形超过临界点，即生成垂直于表面的裂口。裂口形成 后，储藏在物体内的变形能使裂口扩展而生成断面。输 入功的有用部分转化为新生表面上的表面能，其他部分 则因摩擦而成为热损失。因此，破碎矿石所需的功，应 当考虑变形能和表面能两项，此即为裂缝学说。

以卜各学说综合起来看，各自代表了粉碎过程的一 个阶段，即断裂形成新表而阶段(表面积学说)、弹性变 形阶段(体积学说)和开裂与裂缝扩展阶段(裂缝学说)。 根据三大功耗理论学说而研制出的粉碎设备有W式破 碎机、圆锥破碎机、磨矿机等。

(4)层压学说。层压粉碎理论是20世纪中期出现 的，是当今粉碎工程领域中最新的、最为实用的粉碎机 械技术之一，是对三大传统粉碎理沦的综合继承和发 展。

层压粉碎理论的中心内容是:众多颗粒聚集在一 起，受到外界载荷作用而产生粉碎，粉碎过程中单个颗 粒所受到的接触力来自相邻的其他颗粒或外界的施力 体。由于外界的施力是对整个颗粒群体的，因而料层粉 碎的机理与单颗粒粉碎不尽相同。

在粉碎领域使用的粉磨机械，在实现物料的粉碎中 都含有料层粉碎的性质。根据层压粉碎理论研制的设 备有，1985年德国Polrsius公司设计制造的高压辊磨机; 前苏联研制的离心惯性圆锥破碎机;英国和日本研制的 带有弧线型“平行区”的细碎领式破碎机等

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