單缸液壓圓錐破碎機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用探究

陳 濤

(南昌礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司，江西 南昌 330004)

0 引言

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)工藝流程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者通常會(huì)考慮到業(yè)主方的生產(chǎn)規(guī)模、原料的粒徑尺寸及物理屬性、最終所需產(chǎn)品區(qū)間以及廠房搭建位置等因素，為其設(shè)計(jì)出“經(jīng)濟(jì)實(shí)用、物美價(jià)廉”的工藝方案。調(diào)研參觀多處項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，不難發(fā)現(xiàn)多數(shù)業(yè)主都會(huì)采用“三段一閉路”的生產(chǎn)模式進(jìn)行生產(chǎn)施工，單缸液壓圓錐破碎機(jī)通常被安排為第二段和第三段破碎設(shè)備。物料在整個(gè)破碎過程中，第一段破碎效果是初步改變物料單的形狀，故第一段破碎完成后緊接著是第二段破碎，第二段破碎后會(huì)有少量的成品析出，則依據(jù)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同出現(xiàn)差異，在砂石骨料行業(yè)中，第二段破碎后往往會(huì)安排一道篩分，被篩分出的物料則會(huì)進(jìn)行精篩，未被篩出的物料需要進(jìn)行第三段破碎，第三段破碎后的物料則會(huì)繼續(xù)被篩分，被篩分出的物料需要再次進(jìn)行篩分，篩分出的物料會(huì)與第二段破碎后被篩分出來的物料匯合形成最終產(chǎn)品被堆放存儲(chǔ)下來，未被篩分出來的物料，則會(huì)被折返到第三段破碎設(shè)備中進(jìn)行再次破碎，多次折返破碎，最終可以滿足客戶最終產(chǎn)品需求。該種工藝流程設(shè)計(jì)可最大程度上滿足業(yè)主方使用需求，一定程度上保障最終產(chǎn)品的質(zhì)量，且柔性空間比較大，可滿足不同工況需求。

1 單缸液壓圓錐破碎機(jī)介紹

單缸液壓圓錐破碎機(jī)具有傳遞大扭矩的螺旋錐齒輪、可調(diào)的偏心距、曲線的破碎腔型及可靠的過載保護(hù)系統(tǒng)等特點(diǎn)，在物料擠滿倉(cāng)破碎過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合可靠的液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)，有效的滿足了不同的使用條件和工礦，被應(yīng)用于各類高硬度和高腐蝕性的破碎作業(yè)中，以滿足更高的生產(chǎn)能力、更大的破碎能力和更優(yōu)的破碎質(zhì)量，以及低廉的運(yùn)行成本和低故障率。

2 工作原理

單缸液壓圓錐破碎機(jī)主要由六大部分組成，見圖1。設(shè)備主機(jī)運(yùn)行前，電控系統(tǒng)控制液壓潤(rùn)滑部分提前介入工作，保證潤(rùn)滑油能夠先行在機(jī)器內(nèi)部工作起來，保證所需的傳動(dòng)部件和相對(duì)滑動(dòng)部位潤(rùn)滑到位，達(dá)到正常工作狀態(tài)下所需的油膜條件。底部活塞缸位置確定后，在液壓油的作用下進(jìn)行位置鎖住，當(dāng)外界的條件滿足設(shè)備的啟動(dòng)條件時(shí)，電動(dòng)機(jī)接收到電控系統(tǒng)給予的啟動(dòng)信號(hào)旋轉(zhuǎn)工作，帶動(dòng)小齒輪總成5和大齒輪總成4一起運(yùn)動(dòng)，迫使主軸總成2開始繞同一懸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)過程中的一張一弛，迫使物料在通過與上機(jī)架總成1形成的破碎腔時(shí)實(shí)現(xiàn)擠壓破碎和排出目的。物料在破碎過程中之所以需要破碎腔擠滿給料，是為了保證設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受力處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，同時(shí)也為了讓物料的破碎不僅發(fā)生在物料與襯板之間，也發(fā)生在物料與物料之間，實(shí)現(xiàn)物料的選擇性破碎，在降低襯板磨損的前提下，實(shí)現(xiàn)“料層破碎”的效果。

1-上機(jī)架總成；2-主軸總成；3-下機(jī)架總成；4-大齒輪總成；5-小齒輪總成；6-活塞缸總成圖1 單缸液壓圓錐破碎機(jī)剖面結(jié)構(gòu)圖

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)介紹

某石料廠破碎原料選取周邊某礦山精選的鐵礦尾礦料，機(jī)械震動(dòng)開采方式，開采出原料粒徑為0～800 mm，該料屬于強(qiáng)磨蝕性、難碎硬巖，見表1。工廠年產(chǎn)石渣200 萬t，破碎處理量400 t/h，工作時(shí)長(zhǎng)20～24 h/d，所需產(chǎn)品要求：破碎后粒徑小于18 mm進(jìn)入半成品料倉(cāng)，另有他用，破碎后粒徑介于10 mm到23 mm之間，根據(jù)市場(chǎng)需求適時(shí)供應(yīng)。

表1 原料屬性表

3.2 原現(xiàn)場(chǎng)方案

3.2.1 原方案設(shè)計(jì)

破碎原料最大粒徑為800 mm，最終所需產(chǎn)品粒徑為23 mm，破碎比為35，由于圓錐破碎的最大破碎比為6，故采用“三段一閉路”工藝流程進(jìn)行布局設(shè)計(jì)較為合理，具體流程見圖2。破碎原料為強(qiáng)磨蝕性、難碎性硬巖，由表2可知：難碎巖石，顎式破碎機(jī)β=38%，z=1.75；圓錐破碎機(jī)β=53%，z=2.40。

表2 破碎機(jī)排料中大于排料口開度顆粒含量β和粒度系數(shù)z值關(guān)系[1]

圖2 流程圖

第一段破碎車間選用950 mm×1 200 mm顎式破碎機(jī)1臺(tái)，該設(shè)備最大允許入料粒度為850 mm，設(shè)備的負(fù)荷率為82%，排放口CSS=160 mm，顎式破碎機(jī)β=38%，故0～160mm含量為62%。第二段破碎車間選用的是單缸300S液壓圓錐破碎機(jī)1臺(tái)，使用EC腔型，該破碎機(jī)最大允許入料粒度為450 mm，負(fù)荷率79%，排放口CSS=50 mm，圓錐破碎機(jī)β=53%，故0～50mm含量47%。第三段破碎車間選用多缸500液壓圓錐破碎機(jī)1臺(tái)，選用標(biāo)準(zhǔn)F腔型, 該破碎機(jī)緊邊給料口尺寸134 mm，負(fù)荷率91%，排放口CSS=25 mm，圓錐破碎機(jī)β=53%，故0～25 mm含量47%。

單缸300S液壓圓錐破碎機(jī)CSS=50 mm時(shí)，0～18 mm時(shí)，通過率為20%，見圖3。多缸500液壓圓錐破碎機(jī)CSS=25 mm時(shí)，0～23 mm通過率為75%，23～28 mm通過率為10%，>28 mm通過率為15%，見圖4。

圖3 單缸S型液壓圓錐破碎機(jī)粒度曲線

圖4 多缸液壓圓錐破碎機(jī)粒度曲線

第二段破碎車間單缸300S產(chǎn)量400 t/h，排放口CSS=50 mm時(shí)，由圖3可得0～18 mm產(chǎn)量為400 t/h×20%=80 t/h，>18 mm產(chǎn)量為400 t/h×80%=320 t/h，由圖2可知其中0～18 mm直接進(jìn)入到半成品堆中；第三段破碎車間中多缸500允許緊邊給料口尺寸為134 mm，入料量為400 t/h-80 t/h=320 t/h，負(fù)荷率為91%，由圖2可知排放口在CSS=25 mm，0～23 mm產(chǎn)量320 t/h×75%=160 t/h，其中0～10 mm產(chǎn)量320 t/h×30%=96 t/h，10～23 mm產(chǎn)量160 t/h-96 t/h=64 t/h，23～28 mm產(chǎn)量320 t/h×10%=32 t/h，>28 mm產(chǎn)量320 t/h×15%=48 t/h；輥壓機(jī)要求入料粒徑為23～28 mm，出料為P100<16 mm，P50<10 mm；故最終可得到0～18 mm=233 t/h,10～23 mm=167 t/h。

在產(chǎn)量計(jì)算過程中，多缸500會(huì)有部分未被篩分的物料需要進(jìn)行先篩后破的情況，見圖5，然而實(shí)際過程中，盡管需要經(jīng)過多次的循環(huán)破碎、篩分,但最終第一次未被篩分的物料最終還是會(huì)被全部轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品排出。

企業(yè)的所有管理措施都要從企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，不同的戰(zhàn)略方向決定了人力資源管理中具體措施的不同。企業(yè)在進(jìn)行人工成本管理時(shí)，應(yīng)該根據(jù)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展要求、當(dāng)前的發(fā)展階段，確定人力資源管理戰(zhàn)略，在此基礎(chǔ)上確定具體管理要求和措施，從而更好地為企業(yè)發(fā)展服務(wù)。

圖5 先篩后破模式圖

3.2.2 原方案運(yùn)行效果

從整個(gè)流程來看，系統(tǒng)的總處理量=最終產(chǎn)品中0～18 mm物料與10～23 mm物料的總和=400 t/h，由于多缸500后面的篩分機(jī)將23～28 mm粒徑的物料導(dǎo)入到2臺(tái)輥壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行破碎，輥壓機(jī)出來的最終粒徑可保證在P100<16 mm。整體上來看這個(gè)工藝流程還是比較符合客戶的實(shí)際需求，不論是從設(shè)備的處理量，還是設(shè)備的負(fù)荷率，所選用的設(shè)備形式、規(guī)格以及腔型等方面來看，還是符合理論結(jié)果，滿足設(shè)計(jì)要求。

但隨著在一段時(shí)間內(nèi)的使用發(fā)現(xiàn)，第二段破碎車間的300S單缸液壓圓錐破碎機(jī)時(shí)常出現(xiàn)悶腔、卡殼現(xiàn)象，通過對(duì)出料口尺寸的調(diào)節(jié)和偏心距的改變都不能得到有效地改善。

3.2.3 原方案分析討論

第二段破碎設(shè)備時(shí)常會(huì)出現(xiàn)悶腔停機(jī)的原因在于物料的一次破碎率較低，極大的影響了生產(chǎn)線的暢通運(yùn)行，清腔停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)，必將縮短生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)間，大大降低生產(chǎn)效率。前期通過調(diào)節(jié)設(shè)備自身的參數(shù)設(shè)置依舊沒有改善，亟需外部條件的改變，但這種硬度大，含硅量高，鐵礦精選的尾礦料，短期內(nèi)是不能夠有很大的改變，如果沒有其他改善方式，悶腔、卡料等這種問題依舊會(huì)出現(xiàn)，面對(duì)該現(xiàn)狀如不及時(shí)進(jìn)行改善，后期極易引起大、小齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)被卡死，主軸總成與大齒輪總成間的偏心銅套被燒毀，也就是行業(yè)內(nèi)常說的“過鐵”，不利于破碎機(jī)的安全工作，難保證項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

與業(yè)主的交流溝通中了解到之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，前期為了減少費(fèi)用的支出，業(yè)主方單純憑借自己多年的使用經(jīng)驗(yàn)，參照市場(chǎng)上已有的工藝流程進(jìn)行自行選型和購(gòu)買設(shè)備。然而業(yè)主方需求，希望能夠解決現(xiàn)有頻繁悶腔停機(jī)問題，但前提要求基礎(chǔ)的改動(dòng)量盡量較小，投入費(fèi)用最少為宜，最大程度滿足現(xiàn)有需求。

3.3 方案優(yōu)化

3.3.1 方案優(yōu)化前分析討論

復(fù)核破碎原料的物理屬性，針對(duì)現(xiàn)有的工藝流程，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際使用情況做出部分的改動(dòng)是能夠解決設(shè)備頻繁悶腔的問題，同時(shí)論證了，單純的提高現(xiàn)有單缸300S裝機(jī)功率，后期使用過程中，架體結(jié)構(gòu)將承受的抗力將遠(yuǎn)超設(shè)備自身所能夠承受的力量，長(zhǎng)期在此負(fù)荷下工作，極易導(dǎo)致設(shè)備的機(jī)架總成的開裂，嚴(yán)重的話造成設(shè)備無法進(jìn)行修復(fù)，故結(jié)合當(dāng)前使用工況，在提高設(shè)備的裝機(jī)功率的前提下，優(yōu)選提高單缸液壓圓錐破碎機(jī)的型號(hào)規(guī)格，然而在實(shí)際設(shè)備選用的過程中，容易讓人將目光鎖定在單缸400S這款型號(hào)上，但考慮到設(shè)備此時(shí)的負(fù)荷率偏低，且可調(diào)的最小出料口尺寸不足以與標(biāo)準(zhǔn)型的單缸400進(jìn)行比對(duì)，且設(shè)備費(fèi)用單缸400S略高于單缸400，綜合以上考慮，在滿足同等要求的前提下，采用標(biāo)準(zhǔn)型單缸液壓圓錐破碎機(jī)進(jìn)行替代是更具有優(yōu)勢(shì)的，故最終選擇單缸400，EC腔型液壓圓錐破碎機(jī)進(jìn)行替代，會(huì)更加符合工藝流程和業(yè)主方需求。

3.3.2 方案優(yōu)化后結(jié)果

在破碎腔型選用EC，CSS=50 mm的前提下，單缸400液壓圓錐破碎機(jī)裝機(jī)功率、處理量和重量都會(huì)大于單缸300S液壓圓錐破碎機(jī)，見表3。

表3 設(shè)備性能參數(shù)

優(yōu)化后的工藝流程圖，見圖6，在工藝流程圖中，改變了第二段破碎車間設(shè)備型號(hào)的同時(shí)，其出料口尺寸我們也做了相應(yīng)的調(diào)整，為了滿足在現(xiàn)有條件下，最大程度實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最大性價(jià)比，更好的滿足設(shè)備的使用性能，才能在投產(chǎn)后，更好的發(fā)揮出工藝流程的能力。

圖6 優(yōu)化后流程圖

第二段破碎車間選用單缸400液壓圓錐破碎機(jī)1臺(tái)，選用EC腔型，該破碎機(jī)最大允許入料粒度為275 mm，負(fù)荷率72%，相比之前負(fù)荷率有所降低，可以更好的適應(yīng)前段顎破來料變化的影響，排放口CSS=60 mm，圓錐破碎機(jī)β%=53%，故0～50 mm含量47%；第三段破碎車間選用多缸500圓錐破碎機(jī)1臺(tái)，選用標(biāo)準(zhǔn)F腔型, 該破碎機(jī)緊邊給料口尺寸134 mm，負(fù)荷率95%，適當(dāng)?shù)牡玫搅颂岣撸佑行У陌l(fā)揮出第三段破碎車間設(shè)備的使用性能，排放口CSS=25 mm，圓錐破碎機(jī)β%=53%，故0～25 mm含量47%。

由圖7可知：CSS=60 mm時(shí)，0～18 mm通過率為15%，由圖4可知：CSS=25 mm時(shí)，0～23 mm通過率為75%，23～28 mm通過率為10%，>28 mm通過率為15%，相應(yīng)的經(jīng)過單缸400破碎后出來的18 mm以下的物料相應(yīng)的有所減少，進(jìn)入到多缸500中破碎的物料相應(yīng)的增多，導(dǎo)致多缸500的負(fù)荷率有所提高，由于多缸500位于第三段破碎車間，負(fù)荷率相應(yīng)提高，使設(shè)備利用率更加飽和。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)型單缸液壓圓錐破碎機(jī)粒度曲線

第二段破碎車間單缸400產(chǎn)量400 t/h，排放口CSS=60 mm時(shí)，0～18 mm產(chǎn)量為400 t/h×15%=60 t/h，>18 mm產(chǎn)量為400 t/h×85%=340 t/h，其中0～18 mm直接進(jìn)入到半成品堆中；第三段破碎車間中多缸500允許緊邊給料口尺寸為134 mm，入料量為400 t/h-60 t/h=340 t/h，負(fù)荷率為95%，排放口CSS=25 mm，0～23 mm產(chǎn)量340 t/h×75%=255 t/h，其中0～10 mm產(chǎn)量340 t/h×30%=102 t/h，10～23 mm產(chǎn)量255 t/h-102 t/h =153 t/h，23～28 mm產(chǎn)量340 t/h×10%=34 t/h，>28 mm產(chǎn)量340 t/h×15%=51 t/h；輥壓機(jī)入料23～28 mm，出料破P100<16 mm，P50<10 mm；由系統(tǒng)最終可算出0～18 mm=234 t/h,10～23mm=166 t/h。與單缸300S作為第二段破碎破碎設(shè)備所得最終產(chǎn)品粒徑和產(chǎn)量相似，提高了設(shè)備的破碎能力以及工藝流程的適應(yīng)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

工藝流程設(shè)計(jì)方案是一個(gè)不斷優(yōu)化再使用的過程，在選用設(shè)備和借鑒工藝流程的過程中不能套用，很難做到同一套工藝流程和設(shè)備型號(hào)滿足不同的工況和業(yè)主的需求。借鑒和使用過程中，需要充分地對(duì)設(shè)備的使用性能和工藝流程的柔性程度進(jìn)行考慮，結(jié)合業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)的使用特點(diǎn)，才能更好地保證工藝流程的健康穩(wěn)定運(yùn)行。

單缸液壓圓錐破碎機(jī)被布置在任何一個(gè)工藝流程中，它的選用不僅僅是單純的基于其選型這么簡(jiǎn)單，更需要考慮破碎原料的物理屬性的束約，在選擇使用破碎機(jī)類型和規(guī)格型號(hào)的過程中，結(jié)合考慮待破碎物料的特性，破碎機(jī)自身的破碎能力，以及破碎篩分生產(chǎn)線上其它配置設(shè)備等多方面因素，從而權(quán)衡出所選擇規(guī)格型號(hào)和設(shè)備數(shù)量，保證生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)預(yù)期生產(chǎn)目標(biāo)[2]。