石料是道路建設的必不可少的基本材料，碎石級配集料構成了路面結構的主體骨架，起著賦予混合料體系以承受交通載荷的強度和穩定的作用。對道路石料除其資源特性即強度、韌度、耐磨、抗滑及親瀝青、穩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量好壞的關鍵因素之一。而這些因素受制于破碎設備。由于公路，特別是高速公路對石料強度要求高，對石料加工的質量要求嚴格，用傳統的單顆粒擠壓理論設計的顎式破碎機或圓錐破碎機生產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備中，次級石料破碎整形破碎機幾乎是一色的硬巖反擊式破碎機。硬巖反擊式破碎機生產的石料針片狀含量少(≤10%)．粒度規整，可滿足路用要求，并且具有破碎比大等優點。但它仍然沒有突破傳統的沖擊破碎模式，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，降低了設備使用效率，同時轉子旋轉形成的鼓風效應，易造成揚塵污染。
    一直以來人們研究追求碎石設備的節能降耗、高效環保以及生產礦料的高品質，近些年來國內外涌現了一些新型的碎石設備，這些設備突破傳統的破碎機理，對它們的認識和應用研究對路用碎石設備的發展和公路碎石生產具有重要的現實和經濟意義。
1、層壓破碎理論和層壓破碎機
1.1層壓破碎理論
    在上世紀80年代，人們在研究單顆粒破碎時發現，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時明顯地產生二次破碎，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，較小的持續負荷比短時間的強大沖擊，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行研究后得出結論：靜壓粉碎效率為100%．單次沖擊效率在35%～40%。為了節約能量，提高粉碎效率，應多用靜壓粉碎，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”節約出可觀的能量。基于這兩個認識形成了層壓破碎理論，與傳統的擠壓破碎理論不同，傳統的擠壓破碎認為石料的破碎是基于單顆粒發生在顆粒與襯板之間。層壓破碎認為石料顆粒的破碎不僅發生在顆粒與襯板之間。同時也大量發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，在充分發揮層壓破碎的同時充分利用了石料破碎過程中所產生的強大碎片飛動能對相鄰石料進行再破碎，獲得極高的破碎率。即便是比較大的排料口間隙，也能大量生產細粒產品。料層石料顆粒之間的相互擠壓，實現了選擇性破碎，使那些強度低的針、片石料在層壓破碎中首先破碎，故能產生優粒形含量很高的石料產品（針片狀含量≤15%)。
1.2層壓圓錐破碎機
    一層壓圓錐破碎機從結構特征來說與傳統的圓錐破碎機基本相同，由球面軸瓦、動錐、主軸、偏心軸套、機架、調整環、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。但與傳統的圓錐破碎機所不同的是，無論是其機械結構還是工作原理，均在傳統的圓錐破碎機的基礎上進行了重大改進，通過對破碎腔腔型、轉速及偏心距等技術參數的改進和優化，實現了層壓破碎。層壓破碎和碎片飛濺動能產生的再破碎，大大的提高了設備的破碎能力。由于石料顆粒與顆粒之間產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。由于有相當一部分破碎發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的破碎部件磨損。以下是兩種同型號破碎機的測定結果比較表見表1：
    層壓圓錐破碎機主要是用于路用碎石系統的二級或三級破碎，可完成碎石和制砂工作。美國Nordberg公司的G型圓錐破碎機是最具代表性的產品，它可在同一種機架結構更換不同形式的襯板獲得不同腔型，以適應生產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，可進行恒排料口、恒功率或恒破碎力自動控制。以下是部分G型圓錐破碎機的技術參數表見表2：
1.3  層壓高能旋擺式破碎機
    層壓高能旋擺式破碎機是我國自主研究開發的高性能破碎機，該破碎機的結構特征是其工作部件是一個高速回轉的破碎輥，該輥與左右對稱設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，動力驅動主軸轉動，在主軸偏心的作用下做橫向旋擺運動，產生強大的循環擠壓力．連續對兩個破碎腔中的石料交替進行破碎，破碎后的石料從兩條排料口排出。
    該機最根本的特點主要表現在運用高能破碎理論．解決了產量與產品粒度爭奪排料口尺寸的矛盾。在不降低產量目標的前提下，獲得更多的細料產品。實現了橫擺式破碎機的雙向連續工作，充分發揮了動力能效。優化設計的層壓破碎腔，使石料能在破碎腔中達到通暢的供料、排料和獲得優粒形石料。層壓高能旋擺式破碎機是目前效率最高，能耗、材耗最低的全新破碎機之一。
    層壓高能旋擺式破碎機可作為路用碎石系統的二級或三級破碎機完成硬巖的破碎。以下是兩種型號的破碎機主要技術參數見表3。
2、自沖擊破碎理論和自沖擊破碎機
    自沖擊破碎理論是上世紀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。與傳統的沖擊破碎方式不同的是：傳統的沖擊破碎機是靠旋轉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，在破碎腔內一部分石料形成自襯式工作部件，使機器本身不受磨損。石料自襯保護了易損零部件，而本身又是被破碎物料。石料在工作時實現了不斷破碎——形成石襯與排料——再破碎的循環破碎、排料過程。破碎過程是一種選擇性破碎，石料產品針片狀含量可≤10%。
    自沖擊破碎機由渦動破碎腔、進料分料裝置、轉子旋沖器、動力傳動裝置、機架等組成。石料通過給料裝置進入轉子中心，轉子高速回轉，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，在和轉子周圍環形石料相碰擊而產生第一次“石打石”自破碎，并共同飛濺到反擊石襯環上而產生第二次”石打石”自破碎。設備內壁和轉子出流噴射口側壁在運轉中自形成拋物緊貼自襯層，使設備部件無磨損。石料在相互打擊后，又會在轉子與殼體之間破碎腔內再次作回轉弧的回流運動，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變為溫和的研磨。顆粒受到阻力，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。
    自沖擊破碎機最顯著的特點主要表現在破碎發出在石料與石料之間，使設備的磨損損耗大大降低，減少了維修，延長了設備。同時產品粒度等級不因機件的磨損而改變，破碎效率也保持恒定。破碎機的內部本身形成空氣流通系統如圖1．因此它對周圍的環境污染很小。由于細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象的產生。自沖擊破碎機選擇性破碎，可生產優形粒料，是一種高能量利用率設備。
    自沖擊破碎機主要是用于路用碎石系統的三級或四級破碎，生產中、細碎石和砂，也可降低轉子的速度而用于粗細石料的整形，以提高產品立方體顆粒含量。新西蘭BARMAC公司B系列立式沖擊破碎機是自沖擊破碎機最具代表性的產品，其配有可調分料器，可控制和調整溢料與轉子進料的比值，改變產品的粒度組成。精心優化設計的直線與曲線相結合的破碎腔，內設有凸耳裝置，使得滯留物料有一安息角。其轉子中被加速的碎石在離心力作用下沿徑向運動，在破碎腔內壁上可形成一層由碎石組成的石襯，減少石料對轉子的磨損。
    產品粒徑分布見表4。
    表5是其設備主要性能參數表：
    粒徑分布與巖石種類、含水量、線速度和入料粒徑有關。
    綜上所述，路用碎石設備的新發展基于破碎理論的發展與突破。新型路用碎石設備降低了功耗材耗，增大了處理能力。同時注重采用多種破碎機理，提高單機處理能力，獲得良好的產品粒形；注重提高設備的環保性能。
    對路用碎石設備加強技術研究，加強信息交流，對路用碎石設備的發展和公路碎石生產意義非常。作為用戶真正要買好的破碎機，建一條好的生產線，首先要對各種破碎機有全面的了解，不要單聽設備廠家的宣傳也要聽專家及設計單位的意見，以達到防止和減少不必要的能源、生產成本浪費，盡可能做到以少的投入獲得大的收益。對于設備制造商，重視破碎理論的研究應用，提升產品開發檔次是積極參與競爭開發中國破碎機市場的關鍵。


相關破碎機產品：
1、顎式破碎機
2、圓錐破碎機