新型高效的大型單缸液壓圓錐破碎機(jī)-CC800的研發(fā)

柳逢春，姜俊雄，樂聲濱

（南昌礦山機(jī)械有限公司，江西 南昌 330004）

單缸液壓圓錐破碎機(jī)作為一種百年發(fā)展歷史的破碎機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，破碎比大，被廣泛使用。我公司研發(fā)的CC800單缸液壓圓錐破碎機(jī)的性能相當(dāng)國(guó)際某公司推出的CH890破碎機(jī)。該機(jī)型在國(guó)內(nèi)大型礦山和骨料項(xiàng)目中被廣泛使用，是目前國(guó)際上最先進(jìn)和最大的單缸圓錐破碎機(jī)。

1 工作原理

圓錐破的工作機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)截面圓錐—?jiǎng)渝F和定錐組成?；顒?dòng)的動(dòng)錐的心軸支承在其上方，并安裝于定錐內(nèi)。當(dāng)心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)錐相對(duì)于定錐做周向擺動(dòng)。如圖1所示，當(dāng)動(dòng)錐接近于定錐時(shí)，處于兩者之間的礦石就被破碎，動(dòng)錐離開定錐時(shí)，破碎后的產(chǎn)品則經(jīng)排礦口排出，其破碎是連續(xù)的。動(dòng)錐的擺動(dòng)通過齒輪上的偏心套和偏心銅套實(shí)現(xiàn)的。圓錐破碎機(jī)具有較高的擺動(dòng)次數(shù)和較大的擺動(dòng)行程。

2 基本參數(shù)

2.1 原始條件

圖1 圓錐破碎機(jī)工作原理

原料各類礦石，二段破碎或三段破碎，入料粒度D進(jìn)料≤370mm。

2.2 設(shè)備主參數(shù)確定

最大入料粒度達(dá)370mm，最大生產(chǎn)能力達(dá)2128t/h，排料口調(diào)節(jié)范圍10mm~70mm；

最大輸入功率750KW,整機(jī)總重98000KG。

2.3 設(shè)計(jì)方案

南礦公司對(duì)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品進(jìn)行了深入研究，提出了下列設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提出創(chuàng)造性方案。

設(shè)計(jì)三維主機(jī)模型如圖2。

（1）生產(chǎn)力確定

Q= 60Vnμ γ=188nμ△b△lDcγ[1]

μ---松散系數(shù)，μ---0.55-0.7

γ---物料堆密度,γ=1.6（t/m3）

e---偏心距（m）

△b---物料被壓縮時(shí)料層厚度，近似等于e---偏心距（m），見圖2

△l---動(dòng)錐擺動(dòng)一次物料的位移（m）見圖3

Dc---物料壓縮層平均直徑，近似等于動(dòng)錐底部直徑D（m）n---動(dòng)錐轉(zhuǎn)速（r/min）

圖2 圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算

CC800設(shè)計(jì)中，μ=0.7，n=230(rpm)，

△b=0.07(m),△l=0.308,Dc=2,γ=1.6（t/m3），計(jì)算產(chǎn)量Q=188 nμ△b△lDcγ=188x230x0.7x0.07x0.315x 2x1.6=2135,符合最大設(shè)計(jì)產(chǎn)量2128t/h的要求。由于采用了大偏心距和高動(dòng)錐轉(zhuǎn)速，對(duì)電氣，液壓及機(jī)械傳動(dòng)提出了更高的要求,因此將AutoRun自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)配置。

（2）功率的確定。南昌礦山機(jī)械有限公司生產(chǎn)的圓錐破碎機(jī)如下：

根據(jù)南礦多年單缸圓錐CC100-600實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出P=11D2neK (kw)

D---動(dòng)錐底部直徑D（m）

n---動(dòng)錐轉(zhuǎn)速（r/min）

e---偏心距（m）

P=11x22 x230x0.07=708kw,實(shí)際選用750kw。

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

采用模塊化設(shè)計(jì)，采用合金鑄鋼架體，合金鍛造主軸，螺旋弧形齒輪等設(shè)計(jì)液壓調(diào)整排礦口、采用稀油潤(rùn)滑及正壓防塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液壓自動(dòng)化控制。此設(shè)備的維護(hù)方便，快捷，低運(yùn)行成本。

（1）曲線破碎腔型。目前國(guó)際先進(jìn)的破碎理念為恒腔型破碎。所以要實(shí)現(xiàn)這一先進(jìn)理念，必須打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免襯板使用后平行區(qū)變長(zhǎng)而降低產(chǎn)量的問題。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將動(dòng)定錐襯板設(shè)計(jì)為曲線，破碎腔為曲線腔，使用后曲線破碎腔保持不變，平行區(qū)幾乎不會(huì)加長(zhǎng)，能夠保持穩(wěn)定的大產(chǎn)量，并且在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了層壓破碎原理。

（2）螺旋錐齒輪傳動(dòng)。CC系列單缸液壓圓錐破碎機(jī)裝機(jī)功率大、產(chǎn)能高，傳統(tǒng)的直齒錐齒輪在使用過程中頻繁出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象，不能滿足使用。結(jié)合國(guó)內(nèi)先進(jìn)破碎機(jī)設(shè)計(jì)理念，并與齒輪廠家聯(lián)合開發(fā)，確定采用螺旋錐齒輪傳動(dòng)。

（3）臂架襯套。傳統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)圓錐破碎機(jī)的臂架襯套內(nèi)孔為一段錐孔設(shè)計(jì)，與主軸襯套配合后的間隙較大，使用壽命較短，且在工作的過程中容易導(dǎo)致主軸襯套過度磨損。南昌礦機(jī)的臂架襯套上下兩端錐面設(shè)計(jì)，中間圓弧過渡而提高了主軸襯套及臂架襯套的使用壽命。

（4） AutoRun自動(dòng)控制系統(tǒng)。AutoRun自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)破碎機(jī)的排礦口大小，功率、破碎壓力和回油溫度，能實(shí)現(xiàn)破碎作業(yè)過載保護(hù)、過鐵保護(hù)、襯板磨損自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?。通過擠滿倉(cāng)給料，能使破碎機(jī)功效發(fā)揮到最大。

（5）降低維護(hù)成本、提高工作效率及安全操作。由于特殊設(shè)計(jì)的破碎腔，因此其維修活動(dòng)空間較大，所以在維修時(shí)非常方便。為了提高操作工的工作效率，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，配有一個(gè)可靠的液壓系統(tǒng)。

（6）CC800應(yīng)用具有獨(dú)立研發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的專利的創(chuàng)新技術(shù)。①具有先進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)的單缸液壓圓錐破碎機(jī)已獲得授予實(shí)用新型專利。②如圖7所示，液壓系統(tǒng)中的耐壓沖擊單向節(jié)流閥也獲得授予實(shí)用新型專利。此專利提高了單向節(jié)流閥的壽命，更好保護(hù)主機(jī)各關(guān)鍵件。

（7）機(jī)架堅(jiān)固，為合金鑄件，通過有限元分析設(shè)計(jì)，確保運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)過載，過鐵機(jī)體不出現(xiàn)開裂等問題。

最大破碎力根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力確定。

D1---液壓缸柱塞直徑D（m），設(shè)計(jì)值0.75m

p---正常碎礦時(shí)，液壓缸壓力（N/m2）,一般p=5x106N/m2

G---動(dòng)錐重量（N）,設(shè)計(jì)值180000N

ɑ---動(dòng)錐底錐角（°）

r0—進(jìn)動(dòng)角（°）設(shè)計(jì)值（ɑ- r0）=53°

按上述公式計(jì)算F=3369413 N，按此力用Solidworks核算機(jī)架強(qiáng)度,如圖8所示，最大應(yīng)力為1.907x106N/m2,小于機(jī)架最小屈服強(qiáng)度σ=2.7x106N/m2，機(jī)架設(shè)計(jì)合理。也應(yīng)用Solidworks軟件優(yōu)化主軸等零件設(shè)計(jì)。

（8）引用標(biāo)準(zhǔn)?；緟?shù)，技術(shù)要求及實(shí)驗(yàn)方法等均按南礦參與制定的強(qiáng)力圓錐破碎機(jī)標(biāo)準(zhǔn)JB/T11295-2012執(zhí)行。

4 CC800谷城礦業(yè)運(yùn)營(yíng)實(shí)例

4.1 產(chǎn)量

圖3 破碎機(jī)在谷城礦業(yè)作業(yè)

如圖3，CC800破碎機(jī)在谷城礦業(yè)運(yùn)營(yíng)。行業(yè)為石料行業(yè)，巖石為花崗巖，排礦口調(diào)至32mm，腔型MF,從電子秤顯示的瞬時(shí)通過量實(shí)測(cè)，為942.5t/h，從實(shí)際應(yīng)用效果看，與南礦樣本理論值1159t/h較吻合，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.2 產(chǎn)品粒度

表1 場(chǎng)實(shí)測(cè)產(chǎn)品粒度

如表1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)產(chǎn)品粒度通過量，和理想狀態(tài)得出的產(chǎn)品粒度曲線基本吻合，達(dá)到了客戶要求。

4.3 市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益

2016年第一臺(tái)CC800-MF試車成功，并于2017年在谷城礦業(yè)運(yùn)營(yíng),腔型為中細(xì)碎。因運(yùn)營(yíng)效果很好，第一臺(tái)CC800使用不到一年，另訂三臺(tái)CC800單缸圓錐破碎機(jī)，分別為一臺(tái)MF和二臺(tái)F腔型破碎機(jī)，現(xiàn)已成為南礦的新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

4.4 使用效果

①獨(dú)特的臂架上下兩端錐面設(shè)計(jì)，臂架襯套的使用壽命由四個(gè)半月提高到六個(gè)月。②AutoRun自動(dòng)控制系統(tǒng)：實(shí)際應(yīng)用大幅減少人工成本，應(yīng)用遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，在公司內(nèi)通過軟件故障分析和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，直接可以解決一些現(xiàn)場(chǎng)故障。③大處理能力：上述特點(diǎn)使得破碎機(jī)進(jìn)料粒度大，破碎效果好，通過能力高。

5 結(jié)語(yǔ)

CC800是國(guó)內(nèi)最早開發(fā)的最大的單缸圓錐破碎機(jī)，運(yùn)營(yíng)一年來已獲得廠家認(rèn)可，CC800大型單缸圓錐破碎機(jī)已在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，與國(guó)際知名同類產(chǎn)品相比，在性能相當(dāng)情況下，具有較高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，是大型單缸液壓圓錐破碎機(jī)替代國(guó)外同類破碎機(jī)的首選產(chǎn)品。