圓錐破碎機經濟工作性能的影響因素探究

摘要：近年來，我國建筑、礦山等行業的發展規模不斷擴大，因此，這些領域所必須的破碎設備的數量需求和性能需求也不斷擴大，特別是在高速公路建設、礦山工程中，對破碎設備的要求也隨之提高，但是我國破碎設備的工作性能卻沒有達到這一要求，因此如何提高破碎設備的工作性能受到業內人士的普遍關注。文章通過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。

關鍵詞：圓錐破碎機；工作性能；影響因素；動錐；定錐；破碎腔

中圖分類號：TD451 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0064-03

1 概述

圓錐破碎機的發展經歷了近百年的時間，1898年，世界上第一臺圓錐破碎機誕生，此后，美國西蒙斯兄弟設計了以他們的名字命名的西蒙斯彈簧圓錐破碎機，目前該類型的圓錐破碎機雖然在類型、尺寸和型號上種類繁多，但其基本機構未發生重大變化。此后，隨著圓錐破碎機的不斷發展，圓錐破碎機的發展過程經歷了由西蒙斯（Symons）圓錐破砰機、旋盤式圓錐破碎機（Gyradisc crushers）、層壓HP（High Performance）系列多缸液壓圓錐破碎機、慣性圓錐破碎機的發展歷程，滿足了“多碎少磨”和“降低能耗”的環保要求以及“選擇性破碎”的工藝要求。我國破碎機的發展始于20世紀50年代初期，起初只是模仿前蘇聯的彈簧式破碎機，然后在此基礎上，設計制造了大型的彈簧式圓錐破碎機，并逐步改進，基本滿足了國內需求，但是在性能與質量上與國際先進水平還存在一定的差距，為逐漸縮小與國際先進水平的差距，實現“多碎少磨”和節能降耗等目標，本研究在論述圓錐破碎機結構與工作原理的基礎上，提出了影響圓錐破碎機經濟工作性能的主要因素，為進行必要的改進和改造提供參考。

2 圓錐破碎機結構組成與工作原理

2.1 圓錐破碎機的結構組成

圓錐破碎機一般由機架主體部分、調整裝置部分、軸套部分、動錐部分、定錐部分、控制裝置部分等六大部分所組成，其結構簡圖如圖1所示。

2.1.1 破碎機機架主體部分：破碎機的上架體和下架體構成了破碎機機架主體，上架體是上口焊有耐磨銅板的焊接件，下架體是整體鑄鋼件，兩者內部均配有耐磨襯板和保護罩，它們之間連接著液壓缸。

2.1.2 調整裝置部分：調整裝置部分由調整環組件和驅動調節裝置組成，前者由調整環、夾緊環、凸輪隨動件和液壓馬達等組成；后者是通過液壓馬達驅動小齒輪進而驅動調節帽上的大齒圈，最終驅動定錐轉動來調節定錐襯板與動錐襯板之間的間隙。

2.1.3 軸套部分：軸套部分由主軸、偏心軸、水平轉動軸組成，主軸可以通過中心輪翼與機架主體中的下架體相連；偏心軸由大錐齒輪和止推軸承組成；水平傳動軸的外殼整體為鐵鑄件，以螺栓固定的方式安裝在機架主體上，應用大功率驅動電機通過傳動裝置驅動水平軸上的小錐齒輪的傳

動軸。

1.底部支架；2.傳動裝置；3.調整裝置；

4.驅動裝置；5.外殼；6.球面瓦；7.襯板；

8.定錐；9.動錐；10.動錐支座；11.軸套裝置

2.1.4 動錐部分：動錐內部由高鉛青銅襯套保護，外部由高錳鋼制成的動錐襯板保護，上部通過螺栓固定著給料板組件，下部安裝套筒內的球面鋼瓦。

2.1.5 定錐部分：定錐上部是進料口；內部固定著高錳鋼耐磨襯板；外部是配合調整環的梯形螺紋。

2.1.6 控制裝置：主要是指液壓控制裝置，包括液壓夾架裝置、過壓安全保護裝置和控制按鈕控制裝置。

2.2 圓錐破碎機的工作原理

圓錐破碎機的破碎過程由動錐和定錐共同完成，動錐圍繞定錐反復做旋轉運動，從而實現了破碎的工作目的。圓錐破碎機的驅動系統由電機、水平軸、三角皮帶及帶輪、齒輪、偏心軸套構成。圓錐破碎機的電機帶動三角皮帶和皮帶輪驅動水平軸，齒輪則通過水平軸帶動，從而傳動能量值偏心套，偏心套又帶動圓錐破碎機的圓錐軸，圓錐破碎機的偏心軸做旋轉運動，由于偏心軸的作用，圓錐軸的破碎表面實際圍繞定錐做橢圓型的旋轉運動，圓錐破碎機的動錐的破碎表面時而靠近定錐，時而遠離定錐。當向圓錐破碎機的物料口添加物料時，物料在破碎室內不斷受圓錐軸的推動，并隨圓錐破碎機的動錐運動而移動，在移動過程中，不斷受到定錐與動錐之間的擠壓、沖擊和碾磨，由于動錐和定錐之間做離心轉動，物料在動錐的推動下，時而靠近破碎面，時而遠離破碎面，這使體積較大的物料能夠不斷接近破碎面，從而被研磨充分。動錐的運動軌跡實際由兩種軌跡組成，動錐既圍繞圓錐頂點做旋轉運動，同時動錐本身又圍繞圓錐錐體的中心線做旋轉運動，圓錐破碎機動錐作為破碎的核心部件，采用雙運動的方式既能使破碎效果好，破碎速度快，又能使物料破碎均勻，破碎更充分。

圓錐破碎機在破碎腔或破碎室內無物料的情況下，動錐的自轉是無固定方向的，動錐的自轉的方向決定于軸承與動錐的摩擦力矩和偏心軸套與動錐的摩擦力矩，動錐沿兩個摩擦力較大的方向旋轉，一般情況下，由于偏心軸套與動錐之間的摩擦力矩大于球面軸承與動錐之間的摩擦力矩，因此動錐一般都順著偏心軸套回轉的方向旋轉，而動錐的自身旋轉速度為球面軸承與動錐的摩擦力矩和偏心軸套與動錐之間的摩擦力矩的差的絕對值。圓錐破碎機充分利用了動錐的自轉原理，增加了動錐上的襯套，通過襯套控制動錐的自轉，當破碎腔內帶負荷運行時，由于物料與動錐之間的摩擦力較大，因此動錐及其摩擦面與偏心軸套的回轉方向相反，通過對動錐自轉的控制從而增加了動錐與物料之間的接觸面積與作用力，從而使物料碾磨更加均勻、更加充分。

3 圓錐破碎機經濟工作性能的主要影響

因素

圓錐破碎機是一個工作原理十分復雜的破碎設備，影響其工作性能的因素也是多方面的，有設計結構上的，也有使用過程中的不合理操作。本研究針對圓錐破碎機結構組成和工作原理的論述，提出了設計結構上影響圓錐破碎機經濟工作性能的主要影響因素。主要有如下三個方面：

3.1 圓錐破碎機腔形設計對圓錐破碎機工作性能的影響

圓錐破碎機的破碎腔是動錐和定錐之間進行破碎工作的空間。圓錐破碎機的腔形是影響圓錐破碎機生產效率、能源消耗量、破碎程度等工作性能指標的根本因素，因此，合理的腔形設計是圓錐破碎機工作性能的重要保障。

3.2 破碎機工作參數設計對圓錐破碎機工作性能的影響

圓錐破碎機的工作參數是影響破碎機工作性能的主要因素。破碎機的工作參數設計是否合理直接反映在破碎腔內破碎機主軸旋轉速度對破碎物料運動規律的影響，最終反映出圓錐破碎機的工作效率的高低。

3.3 圓錐破碎機破碎腔旋轉運動距離對破碎機工作性能的影響

圓錐破碎機破碎腔旋轉運動的距離也是影響破碎機工作性能的重要因素。當圓錐破碎機破碎腔旋轉運動的距離增加時，直接提高了破碎腔內的破碎壓縮比，提升了破碎產品質量，工作性能提高；反之，當圓錐破碎機旋轉運動的距離減小時，直接降低了破碎腔內的破碎壓縮比，破碎產品質量降低，圓錐破碎機工作性能降低。

4 結語

破碎設備的發展是一個國家建筑、礦山行業發展水平的重要標志。我國建筑、礦山等行業發展的不斷壯大導致對破碎設備性能的要求不斷嚴格，因此如何提高破碎設備的設計水平、達到國際先進水平是一個亟待解決的問題。本研究通過論述圓錐破碎機機架主體部分、調整裝置部分、軸套部分、動錐部分、定錐部分、控制裝置部分等結構和工作機理，提出了影響圓錐破碎機高效、節能、環保、經濟等工作性能的影響因素，為進一步研究改進破碎機的性能提供了參考資料。

參考文獻

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[4] 文紀剛.新型圓錐破碎機的研究[D].遼寧科技大學，2007.

作者簡介：張寶寧，中條山有色金屬集團有限公司機械工程師。

（責任編輯：周加轉）