秦在智，沈俊萍，張付勤

1洛陽大華重工科技股份有限公司 河南洛陽 471023

2洛陽云川風(fēng)能科技有限公司 河南洛陽 471800

液壓圓錐破碎機(jī)是大中型礦山選廠細(xì)碎作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，具有生產(chǎn)能力高、產(chǎn)品粒度小、工作穩(wěn)定及性能可靠等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于細(xì)碎作業(yè)場(chǎng)合[1]。在長(zhǎng)期使用過程中，又研發(fā)出多缸液壓圓錐破碎機(jī)，如諾德伯格公司的 HP 多缸液壓圓錐破碎機(jī)，它是在西蒙斯和旋盤式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，借鑒 AC 公司高能破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并參考德國(guó)洪堡特偉大格公司卡里巴托 (Calibracor)H 型破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而研發(fā)成功的[2]。近年來，國(guó)內(nèi)也陸續(xù)開發(fā)出多種型號(hào)的多缸液壓圓錐破碎機(jī)，由于多缸液壓圓錐破碎機(jī)采用大偏心，能夠?qū)崿F(xiàn)大破碎比，具備一次成品比例高等優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金礦山、建材、水泥等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

1 結(jié)構(gòu)分析

1.1 多缸結(jié)構(gòu)

多缸液壓圓錐破碎機(jī)是指在機(jī)架圓周分布著多個(gè)液壓缸，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)在破碎過程中上下機(jī)架連為一體，以及不可破碎物的退讓保護(hù)和突然停機(jī)的清腔功能。清理破碎腔液壓缸的行程長(zhǎng)，而且與襯板磨損無關(guān)，能減少清除工作量并能迅速清腔，從而縮短停機(jī)時(shí)間。與單缸液壓圓錐破碎機(jī)相比，同工況下免去拆除上下機(jī)架的連接螺栓，可以輕松調(diào)開上機(jī)架，省力方便。

圖1 多缸液壓圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of multi-cylinder hydraulic cone crusher

1.2 定軸式結(jié)構(gòu)

多缸液壓圓錐破碎機(jī)采用主軸和動(dòng)錐體分開設(shè)計(jì)，主軸與下機(jī)架通過錐度過盈配合成為一個(gè)整體，這樣主軸的直徑可以設(shè)計(jì)得足夠大，能承受很大的載荷，可以破碎非常堅(jiān)硬的物料。另外，當(dāng)更換破碎壁時(shí)，可以直接將動(dòng)錐部吊出，起吊高度比較低，方便維修。

1.3 液壓調(diào)節(jié)排料口

通過 PLC 觸摸屏設(shè)置排料口尺寸，采用液壓系統(tǒng)調(diào)整定錐襯板，即通過定錐的旋轉(zhuǎn)上升或下降來實(shí)現(xiàn)排料口的調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)排料口的過程中，定錐襯板的相對(duì)磨損位置也一直在變化，這樣就能修復(fù)局部磨損造成的定錐襯板失圓，使襯板磨損比較均勻，有利于保證排料口尺寸，滿足成品物料的粒度要求。

1.4 迷宮式密封結(jié)構(gòu)

動(dòng)錐與偏心套、偏心套與機(jī)架之間的密封均采用U 形、T 形密封結(jié)構(gòu)，形成迷宮式密封，也稱為非接觸式密封，因此相互之間沒有摩擦，不會(huì)因環(huán)境變化而影響密封效果，經(jīng)久耐用壽命長(zhǎng)。

1.5 多種腔型結(jié)構(gòu)

為了滿足不同工況設(shè)計(jì)有多種破碎腔型，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)型和短頭型中的粗、中、細(xì)腔型互換。同一個(gè)項(xiàng)目可以選擇同一機(jī)型，但可根據(jù)不同工藝選擇粗、中、細(xì)腔型，除腔型不同，多數(shù)零件完全相同，減少了現(xiàn)場(chǎng)備品備件的種類和數(shù)量，降低了客戶庫存成本。

1.6 層壓破碎

液壓圓錐破碎機(jī)一般采用優(yōu)化型層壓破碎腔，再加上其大擺程、高擺頻、大底錐角特性[3]，可以實(shí)現(xiàn)多顆粒層壓破碎。在破碎過程中，首先將物料中低強(qiáng)度的片狀料及塊料的薄弱面破碎，隨著破碎過程的進(jìn)行，型腔中物料壓實(shí)程度不斷增加，細(xì)粒含量顯著增加[4]，可使破碎腔均勻積滿給料，更好地實(shí)現(xiàn)層壓破碎[5]。層壓破碎成型的物料粒型好、強(qiáng)度高，不用再次整形，可直接供商混站使用，所以目前砂石骨料行業(yè)偏好使用多缸液壓圓錐破碎機(jī)。

2 性能分析

該系列液壓圓錐破碎機(jī)基于高效能設(shè)計(jì)理念，提高了動(dòng)錐擺動(dòng)頻率、沖程和排料口尺寸，要求擠滿給料，物料在破碎腔內(nèi)以料層的形式存在[6]。其結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的底部單缸改為外部多缸，縮短了主軸的長(zhǎng)度，主軸由轉(zhuǎn)動(dòng)式改為固定式，增加了破碎機(jī)主軸強(qiáng)度，騰出內(nèi)部空間，增加了其他機(jī)件的強(qiáng)度。這是一種靠改善破碎機(jī)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化機(jī)械參數(shù)來保證破碎機(jī)性能優(yōu)越的辦法，從而從根本上提高了破碎機(jī)的破碎能力。另外，合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)，配合先進(jìn)的液壓控制系統(tǒng)，大大提高了設(shè)備的智能化水平，減少了工人的勞動(dòng)量，縮短了現(xiàn)場(chǎng)維修更換易損件的時(shí)間。

多缸液壓圓錐破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)如表 1 所列。

表1 多缸液壓圓錐破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technical parameters of multi-cylinder hydraulic cone crusher

3 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)

(1)無上架體錐套結(jié)構(gòu)，加工難度降低 多缸液壓圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐旋擺中心的交點(diǎn)超出動(dòng)錐頂部，為虛擬的懸掛點(diǎn)，不需要固定，從而降低了制造難度，避免因?yàn)榧庸ふ`差而導(dǎo)致懸掛點(diǎn)偏離；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)都有一個(gè)上部懸掛點(diǎn)，為動(dòng)錐旋擺運(yùn)動(dòng)的交點(diǎn)，通過一組滑動(dòng)軸承支撐，要求相對(duì)較高，如果由于加工誤差導(dǎo)致此點(diǎn)偏離了理論點(diǎn)，就會(huì)造成銅套接觸區(qū)域位置發(fā)生變化，導(dǎo)致局部受力過大，銅套過早損壞。

(2)采用稀油站自動(dòng)潤(rùn)滑 多缸液壓圓錐破碎機(jī)在運(yùn)行過程中，主要通過稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，只要潤(rùn)滑系統(tǒng)開啟，所有運(yùn)轉(zhuǎn)部位就可以得到充分的潤(rùn)滑，避免潤(rùn)滑加油不到位造成轉(zhuǎn)動(dòng)件損壞；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)在頂部錐套位置設(shè)計(jì)一個(gè)滑動(dòng)軸承，必須依靠人工加注潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可能會(huì)因?yàn)槿庇投鴵p壞錐套和軸套。

(3)過鐵行程受零件形狀限制小 多缸液壓圓錐破碎機(jī)外部設(shè)計(jì)有多個(gè)保險(xiǎn)缸，起到拉緊固定定錐及過鐵保護(hù)的作用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)在外部，受零件形狀的限制小，理論上有足夠的升起空間；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)過鐵行程主要基于主軸的下落高度而定，如果增加行程會(huì)造成結(jié)構(gòu)上的變化和成本的增加，所以一般過鐵行程有限。

(4)破碎腔型多樣且切換方便 多缸液壓圓錐破碎機(jī)可從標(biāo)準(zhǔn)超粗腔型到短頭超細(xì)腔型任意變換，僅需更換破碎壁、軋臼壁和適配環(huán)，而不用進(jìn)行架體的更換，可以滿足中細(xì)碎作業(yè)；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)從粗碎變?yōu)榧?xì)碎一般很難實(shí)現(xiàn)，即使有多種腔型，但是相對(duì)范圍小，并且需要進(jìn)行偏心量等的調(diào)整。

(5)由浮動(dòng)式單缸變?yōu)楣潭ㄊ蕉喔?多缸液壓圓錐破碎機(jī)圓周分布有多個(gè)液壓缸，液壓缸的壓力比較大，提供足夠的拉力，保證定錐在正常破碎物料時(shí)穩(wěn)定不動(dòng)，確保排料口間隙及各運(yùn)轉(zhuǎn)零件的相對(duì)穩(wěn)定，使產(chǎn)品穩(wěn)定不變；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)底部只有一個(gè)液壓缸，受破碎物料負(fù)荷的影響，動(dòng)錐上下浮動(dòng)，造成主軸和銅套在圓周運(yùn)行的同時(shí)還存在上下浮動(dòng)，影響銅套的使用壽命，同時(shí)造成排料口的變化，使得破碎成品存在波動(dòng)。

(6)主軸銅套固定，不易損壞 多缸液壓圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐部在運(yùn)行中不會(huì)上下運(yùn)行，所以銅套一直是做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，不易損壞；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐部在底部液壓缸上支撐著，受到負(fù)荷的影響主軸會(huì)上下浮動(dòng)，銅套受到圓周及上下運(yùn)動(dòng)的摩擦，使用壽命縮短。

(7)成品率高 多缸液壓圓錐破碎機(jī)采用大偏心設(shè)計(jì)，一般是單缸圓錐破碎機(jī)的 1.5 倍，所以在層壓縮破碎下物料壓縮量更大，破碎比大，成品率高，可有效降低能耗。

(8)粒型穩(wěn)定 多缸液壓圓錐破碎機(jī)的動(dòng)錐部不會(huì)上下浮動(dòng)，排料口相對(duì)穩(wěn)定，所以產(chǎn)品粒型比較穩(wěn)定；而單缸液壓圓錐破碎機(jī)的動(dòng)錐部上下浮動(dòng)，排料口相對(duì)會(huì)產(chǎn)生小的變化，所以粒型穩(wěn)定性不如多缸液壓圓錐破碎機(jī)。

(9)占地面積小 多缸液壓圓錐破碎機(jī)需要更少的維修空間，降低了總體高度，拆裝更容易。

3.2 缺點(diǎn)

相對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)，多缸液壓圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量也略重，制造成本高。

4 使用中注意事項(xiàng)

(1)給料粒度不允許超過最大給料尺寸 給料粒度過大會(huì)造成物料在破碎腔內(nèi)打滑，嚴(yán)重影響物料的破碎，使產(chǎn)量大大降低；同時(shí)給料粒度過大還會(huì)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)生較大沖擊，影響設(shè)備的正常使用，甚至?xí)斐芍鳈C(jī)停機(jī)。

(2)排料口不允許小于對(duì)應(yīng)腔型的最小排料口尺寸 排料口過小會(huì)造成負(fù)荷電流高，對(duì)設(shè)備造成損壞，如銅套的燒損、零件的過早損壞，嚴(yán)重時(shí)直接悶車停機(jī)。

(3)要求滿腔均勻給料 給料不均勻或不能滿腔給料，會(huì)造成主機(jī)負(fù)荷電流波動(dòng)大，產(chǎn)量降低，襯板磨損不均勻，零件壽命縮短。

(4)運(yùn)行負(fù)荷一般在 75%～90% 根據(jù)物料破碎情況，一般主機(jī)負(fù)荷控制在 75%～90%，最好不要超過 90%。負(fù)荷過低實(shí)現(xiàn)不了層壓破碎，設(shè)備不能發(fā)揮優(yōu)越性能；負(fù)荷過高對(duì)主機(jī)銅套產(chǎn)生較大的載荷，造成銅套等零件壽命縮短。

(5)嚴(yán)格控制含水率 當(dāng)給料中含有黏性物料時(shí)，易造成破碎物料不易排出破碎腔，主機(jī)負(fù)荷電流升高，造成停車。所以當(dāng)破碎黏性物料時(shí)，必須控制含水率，一般不超過 5%。

(6)避免支撐套的跳動(dòng) 支撐套跳動(dòng)會(huì)損壞銅座襯，同時(shí)也會(huì)不同程度地?fù)p壞主機(jī)架。支撐套跳動(dòng)的主要原因是：①保險(xiǎn)缸壓力過低；② 給料不均勻，一側(cè)物料多，一側(cè)物料少，負(fù)荷不均勻；③給料過大，負(fù)荷升高，影響物料的正常破碎；④ 排料口過小，負(fù)荷升高。

(7)控制潤(rùn)滑油溫度 多缸液壓圓錐破碎機(jī)由于偏心大，功率大，發(fā)熱量較大，因而潤(rùn)滑油的黏度是保證潤(rùn)滑效果的一個(gè)主要指標(biāo)。潤(rùn)滑系統(tǒng)中的冷卻器可將潤(rùn)滑油降到合適的溫度，使?jié)櫥推鸬搅己玫臐?rùn)滑和冷卻效果。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

云南某銅礦 2017 年進(jìn)行項(xiàng)目技術(shù)改造，將原來的 AF45 單缸液壓圓錐破碎機(jī)更換為 HPY400-F 多缸液壓圓錐破碎機(jī)，處理銅礦 3 200 t/d，設(shè)備每天運(yùn)行 16 h，-8 mm 成品產(chǎn)量為 200 t/d，綜合破磨浮選系統(tǒng)，磨礦耗電 15 kW·h/t。系統(tǒng)改造后，電耗降低16%，效益明顯提升。多缸液壓圓錐破碎機(jī)和單缸液壓圓錐破碎機(jī)的參數(shù)對(duì)比如表 2 所列。

表2 多缸液壓圓錐破碎機(jī)和單缸液壓圓錐破碎機(jī)的參數(shù)對(duì)比Tab.2 Comparison of multi-cylinder hydraulic cone crusher and single-cylinder hydraulic cone crusher in parameters

河南某鉬礦 2019 年項(xiàng)目改造，增加 HPY400-F多缸液壓圓錐破碎機(jī) 1 臺(tái)，處理鉬礦 3 700 t/d，設(shè)備每天運(yùn)行 18 h，-10 mm 成品產(chǎn)量為 205 t/d，綜合破磨浮選系統(tǒng)，磨礦耗電 16 kW·h/t。系統(tǒng)改造后，電耗降低 13%，效益明顯提升。

6 結(jié)語

經(jīng)過多年的產(chǎn)品研發(fā)和在多個(gè)礦山破碎系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐證明，多缸液壓圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)能力高、破碎比大、產(chǎn)品粒形好，具有能耗低、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、操作維修方便、維修費(fèi)用及易損件成本低等特點(diǎn)，系統(tǒng)能耗平均降低約 15%，取得了較好的應(yīng)用效果，得到了用戶的高度認(rèn)可。