淺析影響圓錐破碎機(jī)經(jīng)濟(jì)工作性能的因素

陳輝劍 郭敏敏 曠小軍 姚亞軍

1.武警水電三峽工程指揮部黃島工程項(xiàng)目部，山東 青島 266510

2.長安大學(xué)，陜西 西安 710061

3.武警水電一總隊(duì)糯扎渡大壩工程項(xiàng)目部，云南 普洱 665625

淺析影響圓錐破碎機(jī)經(jīng)濟(jì)工作性能的因素

陳輝劍1郭敏敏2曠小軍2姚亞軍3

1.武警水電三峽工程指揮部黃島工程項(xiàng)目部，山東 青島 266510

2.長安大學(xué)，陜西 西安 710061

3.武警水電一總隊(duì)糯扎渡大壩工程項(xiàng)目部，云南 普洱 665625

隨著我國建筑、冶金、化工和水利工程等行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，用于這些領(lǐng)域的破碎設(shè)備的性能也得到了很大的提高。特別是在高速公路，機(jī)場，大壩等建筑施工中，由于級(jí)配骨料的生產(chǎn)加工質(zhì)量要求高，圓錐破碎機(jī)因具有破碎粒徑質(zhì)量好的特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用，本文主要論述圓錐破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，為進(jìn)一步研究改進(jìn)破碎機(jī)的性能提供參考。

圓錐破碎機(jī)；內(nèi)部結(jié)構(gòu)；工作機(jī)理

引言

圓錐破碎機(jī)的發(fā)展歷史較悠久，100多年前，美國西蒙斯兄弟首先成功研制了西蒙斯型圓錐破碎機(jī)，隨后各種類型、尺寸的圓錐破碎機(jī)在世界各國得到了迅猛發(fā)展。瑞典Sandvik集團(tuán)的液壓圓錐破碎機(jī)、芬蘭Metso集團(tuán)的Symons體系圓錐破碎機(jī)，HP系列圓錐破碎機(jī)和俄羅斯制造的慣性圓錐破碎機(jī)，這些都處于國際的領(lǐng)先水平。我國破碎機(jī)的發(fā)展比發(fā)達(dá)國家要落后許多，20世紀(jì)50年代初期，國內(nèi)圓錐破碎機(jī)是仿原蘇聯(lián)彈簧式破碎機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前國內(nèi)圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力相對(duì)較低，骨料的生產(chǎn)成本較大。本文通過分析圓錐破碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作機(jī)理，得出影響圓錐破碎機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能的因素。

1 圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖1 圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

如圖1所示，圓錐破碎機(jī)主要由機(jī)架、傳動(dòng)軸、偏心套、球面軸承、破碎圓錐、調(diào)整裝置、 調(diào)整套、彈簧以及下料口等部分組成。軸承為鍛鋼件，下止推軸承為高鉛青銅件；另外，在偏心軸套上還裝有利用螺栓固定的配重組件，其內(nèi)部灌鉛并安裝了耐磨保護(hù)襯板。

（4）動(dòng)錐體總成：動(dòng)錐上部采用螺栓連接固定有給料板組件，下部安裝有球面軸瓦，可以與安裝在套筒內(nèi)的球面鋼瓦相配合；動(dòng)錐外部安裝有高錳鋼制成的動(dòng)錐襯板，動(dòng)錐體與其襯板之間的空隙充灌有環(huán)氧樹脂;動(dòng)錐內(nèi)部安裝有上下高鉛青銅襯套。

（5）定錐體總成：定錐上部安裝的是給料料斗；內(nèi)部安裝有采用大直徑螺栓固定的高錳鋼耐磨襯板，定錐體與其襯板間同樣充灌有環(huán)氧樹脂；定錐外部是與調(diào)整環(huán)配合的梯形螺紋。

（6）調(diào)整環(huán)：調(diào)整環(huán)是組件，由調(diào)整環(huán)、夾緊環(huán)、凸輪隨動(dòng)件和液壓馬達(dá)等組成；夾緊環(huán)內(nèi)有梯形螺紋，可與定錐相連；調(diào)整環(huán)上部裝有主機(jī)架固定銷和導(dǎo)向桿，以防止調(diào)整環(huán)在主機(jī)架內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

（7）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)總成：用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小齒輪，小齒輪驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)帽上的大齒圈，從而驅(qū)動(dòng)定錐轉(zhuǎn)動(dòng)，來達(dá)到調(diào)節(jié)定錐襯板與動(dòng)錐襯板之間間隙的目的。

（8）水平傳動(dòng)軸總成：一臺(tái)大功率主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過三角帶輪傳動(dòng)裝置使水平軸上的小錐齒輪驅(qū)動(dòng)大錐齒輪及偏心軸套:水平軸的箱體為整體鑄鐵件，用螺栓固定到主機(jī)架上。

（9）液壓夾架和過鐵釋放裝置:通過雙作用液壓缸使得調(diào)節(jié)環(huán)上部各組件與破碎機(jī)主機(jī)架相連。

（10）機(jī)組潤滑裝置：由潤滑油箱、電機(jī)油泵、過濾裝置、冷卻裝置和控制裝置組成。

（11）液壓控制站：控制站包括帶有油表的油箱、電機(jī)油泵、過濾裝置、蓄能裝置、控制裝置、壓力開關(guān)、安全保護(hù)裝置等；在破碎機(jī)旁還裝有端子箱和按鈕控制柜。

2 圓錐破碎機(jī)的工作機(jī)理

如圖2所示，破碎過程是在固定的定錐和旋回運(yùn)動(dòng)的動(dòng)錐之間完成的。圓錐破碎機(jī)工作時(shí)，破碎機(jī)的水平軸由電機(jī)通過三角皮帶和皮帶輪來驅(qū)動(dòng)，水平軸通過大、小齒輪帶動(dòng)偏心套旋轉(zhuǎn)，破碎機(jī)圓錐軸在偏心套的作用下產(chǎn)生偏心距做旋擺運(yùn)動(dòng),使得破碎壁表面時(shí)而靠近定錐表面,時(shí)而遠(yuǎn)離定錐表面，從而使石料在破碎腔內(nèi)不斷地受到擠壓、折斷和沖擊而破碎。破碎后的物料在自重的作用下從破碎機(jī)下部的排料口排出。圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐的上腔支撐在固定主軸上端的球面軸瓦上，其下腔套在偏心軸套的外面，其運(yùn)動(dòng)由偏心軸套直接帶動(dòng)。當(dāng)偏心軸套繞主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)錐不僅隨偏心軸套繞機(jī)器的中心線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且還繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)，該動(dòng)錐是繞著其球面支承中心作空間旋擺運(yùn)動(dòng)的。動(dòng)錐的軸線與主軸中心線相交于固定點(diǎn)，即球面中心點(diǎn)，其夾角為進(jìn)動(dòng)角。破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)錐軸線相對(duì)機(jī)器中心線作圓錐面運(yùn)動(dòng)，其錐頂為球面支承中心，該點(diǎn)在動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)過程中始終保持靜止。因此，動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)可視為剛體繞定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，即動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)是由兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組成：進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)或牽

（1）破碎機(jī)主機(jī)架總成：破碎機(jī)主機(jī)架由上架體和下架體組成，兩者通過液壓缸連接，內(nèi)有耐磨襯板和保護(hù)罩：上架體是焊接件，其上口焊有耐磨銅板，下架體是整體鑄鋼件。

（2）主軸總成：主軸與主機(jī)架的下架體中心輪毅采用錐面小過盈配合裝配，主軸開有軸向和徑向潤滑油孔。

（3）偏心軸套總成：偏心軸套其內(nèi)部安裝有采用螺釘固定的高鉛青銅襯套;下部通過螺栓安裝有大錐齒輪和止推軸承，其中上止推連運(yùn)動(dòng)(動(dòng)錐繞機(jī)器中心線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)(動(dòng)錐繞自己的軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。

圖2 破碎機(jī)工作示意圖

圓錐破碎機(jī)在空載運(yùn)轉(zhuǎn)情形下，動(dòng)錐自轉(zhuǎn)是由球面軸承給動(dòng)錐的摩擦力矩和偏心軸套給動(dòng)錐的摩擦力的數(shù)值決定的，哪個(gè)力矩大，則動(dòng)錐即依此力矩的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在正常情況下動(dòng)錐都是順著偏心軸套回轉(zhuǎn)方向自轉(zhuǎn)的，自轉(zhuǎn)速度決定于兩個(gè)力矩的差值。而該型圓錐破碎機(jī)在球面軸承和動(dòng)錐下襯套之間，增加了動(dòng)錐上襯套，以控制動(dòng)錐的自轉(zhuǎn)。在有負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)情形下，石料對(duì)動(dòng)錐錐面的摩擦力矩遠(yuǎn)超過偏心軸套對(duì)動(dòng)錐產(chǎn)生的摩擦力矩，此時(shí)動(dòng)錐以其母線為順時(shí)軸沿料層作與偏心軸套回轉(zhuǎn)方向相反的滾動(dòng)。動(dòng)錐的這種自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以使產(chǎn)品的粒度均勻、襯板磨損均勻。

3 結(jié)語

通過圓錐破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理的分析可以得出以下結(jié)論：

（1）圓錐破碎機(jī)腔形是由破碎壁（動(dòng)錐）和軋臼壁（定錐）所形成的工作空間。腔形設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)破碎機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)(生產(chǎn)率、能耗、破碎產(chǎn)品粒度和粒形及破碎壁和軋臼壁磨損等)有重大影響。

（2）破碎機(jī)工作參數(shù)對(duì)破碎腔內(nèi)散體物料運(yùn)動(dòng)特性有直接影響，主要表現(xiàn)為破碎機(jī)主軸旋擺速度對(duì)散體物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，進(jìn)而對(duì)破碎機(jī)工作性能(生產(chǎn)率和破碎產(chǎn)品粒度分布等)產(chǎn)生重要影響。

（3）圓錐破碎機(jī)破碎腔擺動(dòng)行程對(duì)破碎機(jī)工作性能有重要影響，當(dāng)增加擺動(dòng)行程，破碎腔各破碎層實(shí)際進(jìn)給壓縮比增大，破碎產(chǎn)品質(zhì)量改善，標(biāo)定排料粒度提高，當(dāng)減小擺動(dòng)行程，破碎腔各破碎層實(shí)際進(jìn)給壓縮比減小，破碎產(chǎn)品質(zhì)量惡化，標(biāo)定排料粒度減小。從提高破碎產(chǎn)品質(zhì)量方面考慮，破碎腔各破碎層擺動(dòng)行程亦取大值，但必須滿足不能出現(xiàn)過粉碎和壓實(shí)現(xiàn)象。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.072