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为了解决城市垃圾问题，世界各国都投入了大量的人力和物力，研究解决城市垃圾的处理方法和技术。目前，我国城市垃圾袋装化已经成为全国各个城市生活垃圾的主要收集方式。然而，由于我国对城市生活垃圾实施处理起步较晚，其袋装垃圾属于混装型，成分复杂，不同于起步较早的国家(例如加拿大)生活垃圾是分类袋装收集，每袋中成分单一，便于垃圾处理厂破碎、材料选分等处理。因此，针对我国城市袋装垃圾的特点，急需研制开发一种能用于选择性破碎(破袋)选分专用设备。实施选择性破碎有许多可行的方案，例如文献[1]中已提出了城市袋装生活垃圾破碎(破袋)机选择性破碎的一种新方法和避让装置的构想。本文着重从破碎刀片运动与受力的角度分析选择性破碎的条件，为进一步设计破碎不同性质的物料或不同破碎目的的破碎机提供选择破碎的理论依据。
1选择性破碎机的结构
一般城市袋装生活垃圾破碎(破袋)机的基本结构如图1所示，在主轴1上装有刀片架2；破碎(破袋)刀片3通过销轴安装刀片架上，刀片在刀片架上能摆动一定的角度，以实现选择性破碎和自我保护作用；为了达到较好的选择性破碎的目的和防止卡料现象的发生，一般的选择性破碎机中设置有避让装置4。根据垃圾的复杂程度，为了确保破碎(破袋)和选分质量，通常的选择性破碎机设计成两级(或两级以上)破碎。为了防止垃圾中的柔性物质(如塑料袋)的缠绕和大块的无机物的卡料，一般的袋装垃圾破碎(破袋)机还设置有清料装置。主轴、刀片架和破碎(破袋)刀片组成的回转体称为转子。
图1选择性破碎机示意图
当袋装垃圾进入破碎机中，首先受到旋转的破碎(破袋)刀片3冲击与切割而被破碎，被破碎的垃圾再进入下一级破碎仓受到进一步的破碎和分选。
2选择性破碎的原理
我国的城市垃圾主要以居民生活垃圾为主，主要由易腐有机物、煤炭、泥沙、塑料、玻璃、金属类、纸类等组成，含水分较高，质量大小和尺寸大小不均匀，机械性能指标相差极大。如果参照国外垃圾处理工艺，采用以高速冲击、剪切为主的旋转锤式破碎(破袋)方式，或借用矿山和建材的破碎机械进行袋装垃圾破碎，存在许多问题。例如，在高速冲击下，垃圾中的诸如玻璃、砖头类的无机脆性物可能会被过度粉碎，它们与有机垃圾混合在一起，很难选分开来，这样将会直接影响将来易腐有机物的堆肥质量。尤其是像电池一类的废旧电子产品垃圾含有毒成分，如果它们一旦被过度粉碎，将会造成二次污染。因此，我国的城市袋装生活垃圾应采用选择性破碎的方法。
图1所示的袋装生活垃圾的选择性破碎的工作原理是：当袋装生活垃圾进入破碎机入料口后，首先经过初步破碎(破袋)，在袋内的垃圾分散的同时进行选择性破碎，即主要破碎易腐的有机物，而对硬质的无机物(如石块、玻璃、电池等)不进行破碎，通过选分把它们与易腐的有机物分离开来(对硬质的无机物可通过一系列硬质无机物的专用破碎选分设备将有用材料进行回收)。
图2作用在破碎刀片上的力
3刀片选择性破碎条件
选择性破碎的实现可以通过避让装置自动实现，也可以通过刀片本身的避让来实现。下面将针对刀片本身的避让，讨论刀片选择性破碎条件。
图3几何关系
显然，刀片遇到垃圾中不易破碎的大块硬质无机物与遇到易腐的有机物所受的力是不一样的，并相差较大。因此，利用刀片在破碎中受到的力不同进行选择性破碎。换言之，当刀片遇到易腐的有机物时，对易腐的有机物进行破碎；当刀片遇到不易破碎的大块硬质无机物时，刀片绕回转销轴产生较大的偏转，避开大块硬质无机物，让它通过。
图2为袋装垃圾选择性破碎时刀片的运动与受力图。当刀片以一定速度空转时，由于离心力的作用，刀片成为辐射状(即在径向位置)。当刀片的部分动能用来克服阻力时(破碎垃圾)，刀片的速度将会下降，并产生一定的偏转，然而，由于刀片架仍然以不变的角速度转，刀片在克服阻力之后(或避让大块硬质无机物之后)，在离心力作用下又恢复到原位。在此过程中，刀片的偏转角度β与克服阻力的大小成正比。
假设刀片的重心位于m点，破碎机转子的输入功率为P(kW)，转速为n(r/min)，同时参与破碎的刀片数为i(假设作用在每个刀片上的阻力等于常数)，则满足刀片绕O1产生偏转(避让)的必要条件是刀片所受的倾覆力矩MF必须满足下列不等式
式中，β为刀片的偏转角如果已知刀片的参数，由不等式(1)可以确定引起刀片偏转的F值。不等式(1)为设计选择性破碎机提供了确定刀片偏转(避让)的理论依据。
参考文献
1姜科文等.城市袋装生活垃圾破袋破碎分选设备的开发与研制.矿山机械，2004(1)
2武汉建筑材料工业学院等编.建筑材料机械及设备.北京：中国建筑工业出版社，1986
