新型高效大型多缸液壓圓錐破碎機MCX1300研發探討

雷華良，張炳根，何志敏

（南昌礦山機械有限公司，江西 南昌 330004）

多缸液壓圓錐破碎機是礦山領域的一種典型破碎設備，憑借其無與倫比的優勢在礦石破碎中的中碎與細碎工段取得了無可替代的地位。隨著可持續發展、生態與環境保護、資源與能源利用、社會與經濟發展的要求越來越高，破碎行業尤其是破碎設備面臨的考驗也越來越嚴峻。

我公司創新設計的新型高效多缸圓錐破碎機MCX1300，是國內目前單臺處理能力最大的多缸圓錐破碎機，采用“高能化和層壓破碎”理念，提高一次破碎成品率，可搭載自主學習的智能控制系統，全面監測破碎機狀態。性能達到國際先進水平，提升公司的核心競爭力。

1 必要性和可行性

首先，近年來，隨著中細碎大型礦山項目工藝性需求，市場對大型多缸圓錐破碎機的需求越來越強烈，國內外頻有客戶提出我公司大型多缸圓錐采購意向。其次，市場上類似破碎機MP1250、CH890、895等正面臨著更新換代的局面，而進口設備價格高投入大。再次，開發MCX1300是公司實力的表現，可進一步提升公司的技術實力和核心競爭力，同時也是公司產品的系列化和產品大型化趨勢機公司開拓國內外市場的需求。所以，MCX1300的研發勢在必行。

南昌礦山機械有限公司MC200-MC1000系列多缸圓錐破碎機的設計、制造和應用，為MCX1300的研發積累了豐富的經驗和技術，同時，公司組建了專業的研發團隊專職執行MCX1300的鉆研和設計任務。2018年公司為滿足大型化設備的研究和制造需求，投入巨資建設重裝車間和研試樓，成立了研試中心。2019年又花巨資采購了一大批大型加工、裝配及試驗設備，為MCX1300的研發提供了絕對的支持，解決了研發人員的后顧之憂，同時也體現了公司開發MCX1300的決心。

2 設計目標與設計要求

（1）性能升級，處理能力2000～3000t/h。

（2）技術升級，高效節能。

（3）智能升級，自主學習，主動控制。

（4）應用升級，簡單高效。

3 方案設計與參數規劃

3.1 布置：整機布置如圖1所示

圖1 MCX1300布置示意圖

3.2 整機參數：設備詳細參數見表1

表1 MCX1300整機參數

3.3 生產能力：設計生產能力規劃，見表2

表2 MCX1300生產能力規劃

3.4 產品組成：產品粒度曲線，如圖2所示

圖2 產品粒度曲線

4 設計計算

4.1 處理量計算

式中，Q為對應腔型對應排料口處理量，t；K為調節系數，常樹1-2；ρ為物料堆密度，一般1.6t/m3；n為偏心轉速，rpm；D為料層直徑，m；t為襯板離開到物料與襯板再次相遇時間，s；α為動錐底角（弧度）；a為排料口，mm；e為偏心距，mm。

計算結果見表3，達到設計要求。

表3 MCX1300產能計算

4.2 功率計算

根據經驗公式P=170D2計算：

P=170×2.282=883.728kW

式中，P為破碎機功率，kW；D為動錐體直徑，m。

電機功率為900kW，滿足破碎機要求。

5 詳細設計

南昌礦山機械有限公司總結已有產品經驗，研究比較國外同類產品，吸取市場應用經驗和教訓，請教國內外行業專家、學者、用戶。MCX1300的研發是一個不斷設計、不斷優化、不斷創新的過程。

5.1 結構設計

主機三維設計模型如圖3所示。

圖3 MCX1300主機三維模型

5.2 結構特點

大處理能力，MCX1300最大臺時處理能力可達到3000t，屬于目前國內處理能力最大的多缸圓錐破碎機。

高效節能，MCX1300結構緊湊、堅實，通過優化破碎速度和加大動錐沖程，使破碎機擁有更大的破碎比和破碎力；更高的懸掛點設計，可確保給料口的有效開口度，實現無堵塞給料，滿足各種給料粒度要求。確保在給料粒度變化較大的中碎破碎和頑石破碎時也能保持高效穩定。對比國內現有多缸圓錐破碎機，MC1300可實現，在相同排料粒度下產量更高，在相同產量下產品粒度更細。

穩定可靠，MCX1300具有無與倫比的生產穩定性。液壓控制裝置可使破碎機保持恒定排料口，并實現非同尋常的破碎比。恒定破碎腔設計，動、定錐襯板磨損均勻，確保破碎機排料口恒定和排料產品粒度一致。自動過鐵釋放系統，可使非破碎物體通過破碎腔，而不會導致破碎機停機，并迅速恢復至原排料口，從而保持排料產品粒度一致。

簡單實用，MCX1300圓錐破碎機擁有各種轉速和破碎腔組合，可滿足各種需求。只需更換襯板即可實現所有腔型之間的切換，增強了MCX1300的適用性，同時減少了備品備件庫存。

5.3 優化設計

如圖4所示，應用EDEM計算機破碎模擬技術，進行破碎腔優化設計，提升產能。

圖4 EDEM計算機破碎模擬

如圖5、圖6所示，應用ADAMS動力學仿真計算,進行動力優化設計，提高破碎機的破碎力和穩定性。

圖5 ADAMS動力學仿真

圖6 ADAMS動力學仿真

如圖7所示，應用SolidWorks simulation進行應力分析，優化結構設計，提高強度，為破碎機提供堅實的結構基礎。

圖7 SolidWorks simulation應力分析

5.4 創新設計

主機、液壓、電控創新設計，提升破碎機性能，簡化操作，方便運行維護。

上下機架、偏心總成、動錐總成等創新設計，結構更合理、更加穩定可靠；采用創新的加工工藝和裝配工藝保證零件和裝配精度的精度。

液壓系統、控制系統、防塵系統均為自主創新設計。獨立設計的清腔和釋放系統提升設備清腔能力。智能化控制系

統，簡化操作，控制升級。防塵系統、動力系統進一步優化確保破碎機運行穩定可靠。

5.5 智能控制

標配AUTO-RUN自動控制系統，可實時監測破碎機的運行狀態，如顯示并記錄功率、排料口、破碎壓力、溫度、等信息；可在中控室實現自動開機停機調整破碎機等操作，例如，液壓清腔和排料口調整等；具有系統自動報警等功能。在破碎作業時，具有過載釋放功能實現過載和過鐵保護，通過恒功率控制實現擠滿給料，將破碎機功效發揮到最大。簡化了操作，提高了效率，降低了運行成本。

MCX1300使用簡單，常規維護保養便利。利用一個按鈕，即可實現排料口的調整或拆卸維護保養，實現最佳成本效益運行。可最大限度地降低停機時間，提高破碎機的開機率。

可選配具備學習功能的智能控制系統，通過在使用過程不斷地學習自動優化實際控制參數，以應對不斷變化的工況，無須人工參與即可實現破碎作業。

6 研發總結和項目貢獻

MCX1300是國內較早應用最先進技術研發的新一代多缸圓錐破碎機，MCX1300多缸圓錐破碎機與國際知名同類產品相比，在性能相當情況下，具有很高的性價比優勢，是替代國外同類破碎機的首選產品。同時，MCX1300多缸圓錐破碎機的研發成功，為南昌礦機增加了一個拳頭產品，大大增強了我公司的競爭優勢，彰顯公司實力的同時，為發展破碎機民族品牌樹立了新標桿。

7 結語

隨著可持續發展的不斷深化，市場對破碎設備的要求已經不僅僅是大型和穩定，而是對健康環保、節能高效、數字智能等方面的要求越來越多?！颁J意創新，追求卓越”是我們的使命，“行業品質標桿”是我們的愿景，為了使命和愿景，南昌礦山機械有限公司不斷前行。