淺析影響圓錐破碎機經濟工作性能的因素

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目部，山東 青島 266510

2.長安大學，陜西 西安 710061

3.武警水電一總隊糯扎渡大壩工程項目部，云南 普洱 665625

淺析影響圓錐破碎機經濟工作性能的因素

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目部，山東 青島 266510

2.長安大學，陜西 西安 710061

3.武警水電一總隊糯扎渡大壩工程項目部，云南 普洱 665625

隨著我國建筑、冶金、化工和水利工程等行業的快速穩定發展，用于這些領域的破碎設備的性能也得到了很大的提高。特別是在高速公路，機場，大壩等建筑施工中，由于級配骨料的生產加工質量要求高，圓錐破碎機因具有破碎粒徑質量好的特點而被廣泛運用，本文主要論述圓錐破碎機內部結構和工作機理，為進一步研究改進破碎機的性能提供參考。

圓錐破碎機；內部結構；工作機理

引言

圓錐破碎機的發展歷史較悠久，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，隨后各種類型、尺寸的圓錐破碎機在世界各國得到了迅猛發展。瑞典Sandvik集團的液壓圓錐破碎機、芬蘭Metso集團的Symons體系圓錐破碎機，HP系列圓錐破碎機和俄羅斯制造的慣性圓錐破碎機，這些都處于國際的領先水平。我國破碎機的發展比發達國家要落后許多，20世紀50年代初期，國內圓錐破碎機是仿原蘇聯彈簧式破碎機基礎上發展起來的。目前國內圓錐破碎機的生產能力相對較低，骨料的生產成本較大。本文通過分析圓錐破碎機的內部結構及其工作機理，得出影響圓錐破碎機經濟技術性能的因素。

1 圓錐破碎機的結構

圖1 圓錐破碎機結構簡圖

如圖1所示，圓錐破碎機主要由機架、傳動軸、偏心套、球面軸承、破碎圓錐、調整裝置、 調整套、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，其內部灌鉛并安裝了耐磨保護襯板。

（4）動錐體總成：動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的球面鋼瓦相配合；動錐外部安裝有高錳鋼制成的動錐襯板，動錐體與其襯板之間的空隙充灌有環氧樹脂;動錐內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氧樹脂；定錐外部是與調整環配合的梯形螺紋。

（6）調整環：調整環是組件，由調整環、夾緊環、凸輪隨動件和液壓馬達等組成；夾緊環內有梯形螺紋，可與定錐相連；調整環上部裝有主機架固定銷和導向桿，以防止調整環在主機架內旋轉。

（7）調節機構總成：用液壓馬達驅動小齒輪，小齒輪驅動調節帽上的大齒圈，從而驅動定錐轉動，來達到調節定錐襯板與動錐襯板之間間隙的目的。

（8）水平傳動軸總成：一臺大功率主驅動電機，通過三角帶輪傳動裝置使水平軸上的小錐齒輪驅動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節環上部各組件與破碎機主機架相連。

（10）機組潤滑裝置：由潤滑油箱、電機油泵、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、電機油泵、過濾裝置、蓄能裝置、控制裝置、壓力開關、安全保護裝置等；在破碎機旁還裝有端子箱和按鈕控制柜。

2 圓錐破碎機的工作機理

如圖2所示，破碎過程是在固定的定錐和旋回運動的動錐之間完成的。圓錐破碎機工作時，破碎機的水平軸由電機通過三角皮帶和皮帶輪來驅動，水平軸通過大、小齒輪帶動偏心套旋轉，破碎機圓錐軸在偏心套的作用下產生偏心距做旋擺運動,使得破碎壁表面時而靠近定錐表面,時而遠離定錐表面，從而使石料在破碎腔內不斷地受到擠壓、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下部的排料口排出。圓錐破碎機動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，其運動由偏心軸套直接帶動。當偏心軸套繞主軸旋轉時，動錐不僅隨偏心軸套繞機器的中心線做旋轉運動，而且還繞自己的軸線旋轉，該動錐是繞著其球面支承中心作空間旋擺運動的。動錐的軸線與主軸中心線相交于固定點，即球面中心點，其夾角為進動角。破碎機運轉時，動錐軸線相對機器中心線作圓錐面運動，其錐頂為球面支承中心，該點在動錐的運動過程中始終保持靜止。因此，動錐的運動可視為剛體繞定點的轉動，即動錐的運動是由兩種旋轉運動組成：進動運動或牽

（1）破碎機主機架總成：破碎機主機架由上架體和下架體組成，兩者通過液壓缸連接，內有耐磨襯板和保護罩：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，其中上止推連運動(動錐繞機器中心線做旋轉運動)和自轉運動或相對運動(動錐繞自己的軸線做旋轉運動)。

圖2 破碎機工作示意圖

圓錐破碎機在空載運轉情形下，動錐自轉是由球面軸承給動錐的摩擦力矩和偏心軸套給動錐的摩擦力的數值決定的，哪個力矩大，則動錐即依此力矩的方向轉動。在正常情況下動錐都是順著偏心軸套回轉方向自轉的，自轉速度決定于兩個力矩的差值。而該型圓錐破碎機在球面軸承和動錐下襯套之間，增加了動錐上襯套，以控制動錐的自轉。在有負載運轉情形下，石料對動錐錐面的摩擦力矩遠超過偏心軸套對動錐產生的摩擦力矩，此時動錐以其母線為順時軸沿料層作與偏心軸套回轉方向相反的滾動。動錐的這種自轉運動，可以使產品的粒度均勻、襯板磨損均勻。

3 結語

通過圓錐破碎機內部結構和工作機理的分析可以得出以下結論：

（1）圓錐破碎機腔形是由破碎壁（動錐）和軋臼壁（定錐）所形成的工作空間。腔形設計的好壞，對破碎機的經濟技術指標(生產率、能耗、破碎產品粒度和粒形及破碎壁和軋臼壁磨損等)有重大影響。

（2）破碎機工作參數對破碎腔內散體物料運動特性有直接影響，主要表現為破碎機主軸旋擺速度對散體物料運動狀態的影響，進而對破碎機工作性能(生產率和破碎產品粒度分布等)產生重要影響。

（3）圓錐破碎機破碎腔擺動行程對破碎機工作性能有重要影響，當增加擺動行程，破碎腔各破碎層實際進給壓縮比增大，破碎產品質量改善，標定排料粒度提高，當減小擺動行程，破碎腔各破碎層實際進給壓縮比減小，破碎產品質量惡化，標定排料粒度減小。從提高破碎產品質量方面考慮，破碎腔各破碎層擺動行程亦取大值，但必須滿足不能出現過粉碎和壓實現象。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.072