大型單缸液壓圓錐破碎機-CC800的研發設計分析

陶勇政，汪云強，劉躍慶

（南昌礦山機械有限公司，江西 南昌 330004）

圓錐破碎機的發展已經超過了百年的歷史，具有結構較簡單、安全可靠等特點，在通常的工況中能實現較大的破碎比，所以在現階段的采礦作業中，也得到了廣泛使用。尤其是對于所研發出的CC800型號的單缸液壓圓錐破碎機來說，具有優良的性能，在很多礦山、骨料、建筑等的項目建設中，都受到了廣大用戶的青睞。

1 研究背景

近年來，隨著礦山項目的開采，其復雜程度也越來越高，伴隨著產業鏈上下游領域的技術快速發展和國家基礎建設的需求增長，不斷擴大的選礦廠的規模，因此在當前的選礦工作中，所采用的各項設備也越來越趨于高效、節能、大型化，具有較高的自動化程度，在進行選礦處理時，能夠具有更強大的能力，提高技術指標，還能夠有效節約成本，增加經濟收益。當前，在我國的大型選礦廠中，在進行擴建和技術改造的過程中，都會應用大型選礦設備。對于選礦工作來說，具有一套工藝流程，分別為選前準備作業、選別作業、選后脫水作業。在選前準備作業中，需要涉及到礦石的破碎工作，就需要采用破碎機。一般對于礦石進行細碎和中碎時，較常使用圓錐破碎機。

2 大型單缸液壓圓錐破碎機的結構和工作原理

對于該種大型的破碎機而言，其具體的結構中，有兩個組成部分，即兩個截面圓錐，分別為動錐以及定錐組。動錐持續破碎運動，而定錐組則處于固定狀態。這一破碎機的工作原理，就是在底部進行主軸支撐的安裝，之后由動錐通過具體的主軸旋轉，來對于其實現控制。在具體的破碎工作時，定錐與動錐主要具有兩種形態，第一，定錐始終處于固定狀態，當動錐在運動的過程中，接近定錐時，就會使得在擠壓力的作用之下，致使礦石破碎。第二，如果隨著動錐的運動，距離定錐較遠，那么就會使得經過破碎的礦石以自由落體或者滑動或者組合的方式通過排礦口，從破碎機內運出。所以，在具體的機器運行的過程中，在進行礦石的破碎時，這一機器的運作具有連續性。對于動錐進行設計時所應用的傳動機構，由偏心銅套、偏心套和一對螺旋弧齒輪組成，讓破碎機在生產的過程中，能夠實現更高的傳動效率和生產質量。

3 相關參數設置

在本次的破碎機研發設計的過程中，具體的設計參數包含以下內容：破碎礦石的初始條件、設備設計參數、設備運行的參數模型。第一對于破碎機設備的設計參數來說，入料粒度要設置在37cm，而且要求每小時所能夠達到的最大的生產率為2128噸。在完成破碎之后，進行排料的排料口也要帶有可調節性，具體范以下，并且該設備的總體重量達到了98噸。第二對于破碎礦石來說，對于具體的原料礦石，在特定的破碎階段，都提出了入料粒度、進料參數的要求。當處于二、三段破碎時，以上兩個參數必須不大于37cm。第三設備主要的參數模型。在具體的設計中，有關的技術人員要在破碎機技術指標的基礎上，對于一些主要的技術參數模型，比如說生產率、功率等等，作出了相應的設計。首先，對于生產率來說，在具體的模型設計和計算時，要按照生產率要求，進一步得到生產率公式，在具體的公式中，涵蓋幾項重要的技術指標，即設備的運行松散參數、物料堆密度、破碎偏心距、物料壓縮的料層厚度、物料位移位置、壓縮層平均直徑、動錐轉速等等。按照具體的技術要求，在實際的研發設計中，對于運行的松散程度、料層厚度、物料位移位置、壓縮層平均直徑、堆料密度等，進行合理地設計，并且結合具體的公式模型，進行破碎及生產率的計算。通過所得到的計算結果得知，根據以上的設計所得到的設備，相比較生產率需求來說，能夠實現的最大生產率已經超出實際需求，所以該破碎機在數據和模型設計上，都能夠滿足有關的要求和標準。在設計的過程中，技術人員在其中應用了層壓破碎以及多破少磨等理念，所以設計人員在一些系統參數上，其中包括設備液壓、電氣、機械轉動等，作出了更高的要求。所以在研發設計中，在破碎機中，采取了自動控制系統，將其作為標準配置，來實現對于破碎機的控制。其次，對于功率設計模型來說，在以往多年設備應用和研發經驗的基礎上，進一步確定功率設計的模型，得出具體的公式，在公式中所包含的參數有動錐底部直徑、動錐底角、動錐轉速、偏心距、破碎角、傳動效率、能耗損失。通過具體的計算，從而求得破碎機的具體功率。

4 各部分結構的具體研發

在本次的CC800破碎機的研發設計中，整機上應用了模塊化的開發理念。對于該設備的架體結構來說，采用的是合金材料，在主軸上，采用了高質量的鍛造合金材料，而且在可調節的排礦口上，設置了螺旋弧形齒輪。另外，在具體的工藝設計中，有關的設計人員在將正壓防塵系統、稀油潤滑，應用于自動控制系統中，讓整個液壓控制，具有更高的質量[1]。因此，從整體上來看，破碎機的結構更加便于進行維護和整修，而且能夠節約運營成本，比如說，通過對于螺旋弧形齒輪的應用，能夠在排礦口處，降低故障出現的幾率；采用合金鑄造的結構，也能夠全面的增強設備運行的穩定性。

4.1 螺旋弧齒輪傳動

對于該系列的破碎機而言，不僅具有較高的功率，而且產能也比較大。對于以往所采用的直齒錐齒輪而言，在應用的過程中，較常發生斷齒的問題，也就無法符合使用的需要，因此就進一步通過融合先進的設計理念，并且和生產齒輪的廠家共同合作開發，選取螺旋弧齒輪來作為傳動方式。

4.2 臂架襯套

在以往的圓錐破碎機中，所采用的臂架襯套的內容，屬于一段錐孔，這種設計會導致在其充分配合主軸襯套以后，會出現較大的間隙，因此也就縮短的使用壽命。而且，在運行的過程中，也常常出現主軸襯套的過度磨損問題。因此，在本次的設計研發中，對于臂架襯套這一部分，在上下兩端，都進行了錐面設計，而在中間位置以圓弧過渡，這樣就能夠讓臂架襯套和主軸襯套，具有更長的使用壽命。

4.3 曲線破碎腔型

現階段，對于破碎作業而言，一個先進的理念就是恒曲線腔型破碎。為了充分的貫徹這一理念的先進性，就要擺脫傳統設計的束縛和局限，防止在使用襯板之后，出現平行區變長的問題，對于具體的產量，帶來嚴重影響。所以，為了達成目標，就要在進行動錐和定錐的襯板設計的過程中，將其設計成曲線的形狀，并且也要將破碎腔，設置為曲線腔，在具體的使用之后，也要讓破碎腔處于不變的狀態。因此，就不會出現平行區加長的問題，能夠穩步提升產量，而且在設計的過程中，也對于層壓破碎原理，進行了充分考慮[2]。

4.4 自動控制系統

通過自動控制系統的應用，能夠對于破碎機的功率、排礦口、壓力、溫度等參數，展開實時的監測，進一步在破碎作業中，有效地實施過鐵保護、過載保護，而且還能夠自動的對于襯板磨損進行補償。依靠擠滿倉給料，可以最大化的實現破碎機的功效。

4.5 專利創新技術

對于CC800破碎機的研發和設計中，其中具有很多專利創新技術，都屬于獨立研發的，具有自主的產權。首先，對于單缸液壓圓錐破碎機來說，其技術特點帶有較為顯著的先進性，已經被授予了實用新型專利。同時被授予該專利的還有在液壓系統中，所涉及的耐壓沖擊單向節流閥。通過該專利的提出，進一步延長了單向節流閥的使用時間，能夠對于主機中各項關鍵的部件，實現更有效的保護。

4.6 低成本、高效率的安全操作

通過整機各部件的安裝方式的設計，實現了自上而下的拆卸方式，為更換零部件，拆機檢修，設備維保等工作提供了較大的便捷。為了進一步提升工作效率，并且減少工人的勞動壓力和強度，則必須要進行一個較高可靠性的液壓系統的配置。

4.7 機架堅固

該破碎機的機架結構屬于合金鑄件，通過進行有限元的分析設計，也能夠保障在破碎機運行的過程中，如果出現極限情況或者過載運行，也不會導致過鐵機體產生開裂的問題。通過有關的計算校核，該機架的設計較為科學、合理。

5 運營實例

在某地的礦業內，進行了CC800破碎機的應用，該行業屬于石料行業，巖石類型是花崗巖。在作業的過程中，為MF腔型，并且要讓排礦口調節到30mm，通過皮帶取料的方式顯示實際通過量，開展具體的實測，最后得到結果為時產942噸左右，因此，通過站在具體的應用效果的角度而言，該機器的實際應用與在設計研發階段所得到的樣本理論值，具有較高的吻合度，能夠符合設計要求。通過在作業現場，對于產品粒度通過量，展開了實地測量，根據測量數據得知，通過與理想狀態下的通過量進行比對，發現在曲線上也基本保持一致，能夠符合客戶要求。隨著CC800破碎機的試車成功到具體的應用，由于實現了較好的運營效果，獲得了良好的市場反饋。因此，也進一步擴大了市場對于該種型號破碎機的需求，具有良好的市場前景，實現了較高的經濟效益，該項目已經屬于一個全新的利潤增長點。

從使用效果上來看，在CC800破碎機中，具有獨特的臂架結構，上下都屬于錐面設計，而且能夠相比較以往的破碎機，在臂架襯套上，使用壽命得到明顯提高，從原來的四個半月到現如今的六個月。其次，對于自動控制系統來說，在實際作業中的應用，能夠在很大程度上，降低人工成本和時間的支出，而且通過遠程通信系統，也能夠在公司內部，利用有關軟件對于故障以及數據進行分析，能夠更加實時的進行現場故障問題的解決和處理。而且，由于破碎機獨特的設計特點，也使得其具有較大的進料粒度，因此具有良好的破碎效果，提高了通過能力。

6 結語

CC800作為我國最早研發、設計的大型單缸圓錐破碎機，隨著該項破碎機的運營，已經充分獲得了廣大廠家的認可，逐漸穩固了在國內市場的地位。這種破碎機不僅能夠實現良好性能，同時還具有較高的性價比。