浅析影响圆锥破碎机经济工作性能的因素

陈辉剑 郭敏敏 旷小军 姚亚军

1.武警水电三峡工程指挥部黄岛工程项目部，山东 青岛 266510

2.长安大学，陕西 西安 710061

3.武警水电一总队糯扎渡大坝工程项目部，云南 普洱 665625

浅析影响圆锥破碎机经济工作性能的因素

陈辉剑1郭敏敏2旷小军2姚亚军3

1.武警水电三峡工程指挥部黄岛工程项目部，山东 青岛 266510

2.长安大学，陕西 西安 710061

3.武警水电一总队糯扎渡大坝工程项目部，云南 普洱 665625

随着我国建筑、冶金、化工和水利工程等行业的快速稳定发展，用于这些领域的破碎设备的性能也得到了很大的提高。特别是在高速公路，机场，大坝等建筑施工中，由于级配骨料的生产加工质量要求高，圆锥破碎机因具有破碎粒径质量好的特点而被广泛运用，本文主要论述圆锥破碎机内部结构和工作机理，为进一步研究改进破碎机的性能提供参考。

圆锥破碎机；内部结构；工作机理

引言

圆锥破碎机的发展历史较悠久，100多年前，美国西蒙斯兄弟首先成功研制了西蒙斯型圆锥破碎机，随后各种类型、尺寸的圆锥破碎机在世界各国得到了迅猛发展。瑞典Sandvik集团的液压圆锥破碎机、芬兰Metso集团的Symons体系圆锥破碎机，HP系列圆锥破碎机和俄罗斯制造的惯性圆锥破碎机，这些都处于国际的领先水平。我国破碎机的发展比发达国家要落后许多，20世纪50年代初期，国内圆锥破碎机是仿原苏联弹簧式破碎机基础上发展起来的。目前国内圆锥破碎机的生产能力相对较低，骨料的生产成本较大。本文通过分析圆锥破碎机的内部结构及其工作机理，得出影响圆锥破碎机经济技术性能的因素。

1 圆锥破碎机的结构

图1 圆锥破碎机结构简图

如图1所示，圆锥破碎机主要由机架、传动轴、偏心套、球面轴承、破碎圆锥、调整装置、 调整套、弹簧以及下料口等部分组成。轴承为锻钢件，下止推轴承为高铅青铜件；另外，在偏心轴套上还装有利用螺栓固定的配重组件，其内部灌铅并安装了耐磨保护衬板。

（4）动锥体总成：动锥上部采用螺栓连接固定有给料板组件，下部安装有球面轴瓦，可以与安装在套筒内的球面钢瓦相配合；动锥外部安装有高锰钢制成的动锥衬板，动锥体与其衬板之间的空隙充灌有环氧树脂;动锥内部安装有上下高铅青铜衬套。

（5）定锥体总成：定锥上部安装的是给料料斗；内部安装有采用大直径螺栓固定的高锰钢耐磨衬板，定锥体与其衬板间同样充灌有环氧树脂；定锥外部是与调整环配合的梯形螺纹。

（6）调整环：调整环是组件，由调整环、夹紧环、凸轮随动件和液压马达等组成；夹紧环内有梯形螺纹，可与定锥相连；调整环上部装有主机架固定销和导向杆，以防止调整环在主机架内旋转。

（7）调节机构总成：用液压马达驱动小齿轮，小齿轮驱动调节帽上的大齿圈，从而驱动定锥转动，来达到调节定锥衬板与动锥衬板之间间隙的目的。

（8）水平传动轴总成：一台大功率主驱动电机，通过三角带轮传动装置使水平轴上的小锥齿轮驱动大锥齿轮及偏心轴套:水平轴的箱体为整体铸铁件，用螺栓固定到主机架上。

（9）液压夹架和过铁释放装置:通过双作用液压缸使得调节环上部各组件与破碎机主机架相连。

（10）机组润滑装置：由润滑油箱、电机油泵、过滤装置、冷却装置和控制装置组成。

（11）液压控制站：控制站包括带有油表的油箱、电机油泵、过滤装置、蓄能装置、控制装置、压力开关、安全保护装置等；在破碎机旁还装有端子箱和按钮控制柜。

2 圆锥破碎机的工作机理

如图2所示，破碎过程是在固定的定锥和旋回运动的动锥之间完成的。圆锥破碎机工作时，破碎机的水平轴由电机通过三角皮带和皮带轮来驱动，水平轴通过大、小齿轮带动偏心套旋转，破碎机圆锥轴在偏心套的作用下产生偏心距做旋摆运动,使得破碎壁表面时而靠近定锥表面,时而远离定锥表面，从而使石料在破碎腔内不断地受到挤压、折断和冲击而破碎。破碎后的物料在自重的作用下从破碎机下部的排料口排出。圆锥破碎机动锥的上腔支撑在固定主轴上端的球面轴瓦上，其下腔套在偏心轴套的外面，其运动由偏心轴套直接带动。当偏心轴套绕主轴旋转时，动锥不仅随偏心轴套绕机器的中心线做旋转运动，而且还绕自己的轴线旋转，该动锥是绕着其球面支承中心作空间旋摆运动的。动锥的轴线与主轴中心线相交于固定点，即球面中心点，其夹角为进动角。破碎机运转时，动锥轴线相对机器中心线作圆锥面运动，其锥顶为球面支承中心，该点在动锥的运动过程中始终保持静止。因此，动锥的运动可视为刚体绕定点的转动，即动锥的运动是由两种旋转运动组成：进动运动或牵

（1）破碎机主机架总成：破碎机主机架由上架体和下架体组成，两者通过液压缸连接，内有耐磨衬板和保护罩：上架体是焊接件，其上口焊有耐磨铜板，下架体是整体铸钢件。

（2）主轴总成：主轴与主机架的下架体中心轮毅采用锥面小过盈配合装配，主轴开有轴向和径向润滑油孔。

（3）偏心轴套总成：偏心轴套其内部安装有采用螺钉固定的高铅青铜衬套;下部通过螺栓安装有大锥齿轮和止推轴承，其中上止推连运动(动锥绕机器中心线做旋转运动)和自转运动或相对运动(动锥绕自己的轴线做旋转运动)。

图2 破碎机工作示意图

圆锥破碎机在空载运转情形下，动锥自转是由球面轴承给动锥的摩擦力矩和偏心轴套给动锥的摩擦力的数值决定的，哪个力矩大，则动锥即依此力矩的方向转动。在正常情况下动锥都是顺着偏心轴套回转方向自转的，自转速度决定于两个力矩的差值。而该型圆锥破碎机在球面轴承和动锥下衬套之间，增加了动锥上衬套，以控制动锥的自转。在有负载运转情形下，石料对动锥锥面的摩擦力矩远超过偏心轴套对动锥产生的摩擦力矩，此时动锥以其母线为顺时轴沿料层作与偏心轴套回转方向相反的滚动。动锥的这种自转运动，可以使产品的粒度均匀、衬板磨损均匀。

3 结语

通过圆锥破碎机内部结构和工作机理的分析可以得出以下结论：

（1）圆锥破碎机腔形是由破碎壁（动锥）和轧臼壁（定锥）所形成的工作空间。腔形设计的好坏，对破碎机的经济技术指标(生产率、能耗、破碎产品粒度和粒形及破碎壁和轧臼壁磨损等)有重大影响。

（2）破碎机工作参数对破碎腔内散体物料运动特性有直接影响，主要表现为破碎机主轴旋摆速度对散体物料运动状态的影响，进而对破碎机工作性能(生产率和破碎产品粒度分布等)产生重要影响。

（3）圆锥破碎机破碎腔摆动行程对破碎机工作性能有重要影响，当增加摆动行程，破碎腔各破碎层实际进给压缩比增大，破碎产品质量改善，标定排料粒度提高，当减小摆动行程，破碎腔各破碎层实际进给压缩比减小，破碎产品质量恶化，标定排料粒度减小。从提高破碎产品质量方面考虑，破碎腔各破碎层摆动行程亦取大值，但必须满足不能出现过粉碎和压实现象。

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[5]朗宝贤，郎世平.国内外破碎机的差距与发展趋势[J].矿山机械，2004（9）:71-73.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.072