多缸液壓圓錐破碎機技術特性與應用分析

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洛陽云川風能科技有限公司 河南洛陽 471800

液壓圓錐破碎機是大中型礦山選廠細碎作業的關鍵設備，具有生產能力高、產品粒度小、工作穩定及性能可靠等特點，廣泛應用于細碎作業場合[1]。在長期使用過程中，又研發出多缸液壓圓錐破碎機，如諾德伯格公司的 HP 多缸液壓圓錐破碎機，它是在西蒙斯和旋盤式破碎機的基礎上，借鑒 AC 公司高能破碎機的優點，并參考德國洪堡特偉大格公司卡里巴托 (Calibracor)H 型破碎機的結構特點而研發成功的[2]。近年來，國內也陸續開發出多種型號的多缸液壓圓錐破碎機，由于多缸液壓圓錐破碎機采用大偏心，能夠實現大破碎比，具備一次成品比例高等優點，因此在冶金礦山、建材、水泥等行業得到了廣泛應用。

1 結構分析

1.1 多缸結構

多缸液壓圓錐破碎機是指在機架圓周分布著多個液壓缸，其結構如圖 1 所示。該結構可實現在破碎過程中上下機架連為一體，以及不可破碎物的退讓保護和突然停機的清腔功能。清理破碎腔液壓缸的行程長，而且與襯板磨損無關，能減少清除工作量并能迅速清腔，從而縮短停機時間。與單缸液壓圓錐破碎機相比，同工況下免去拆除上下機架的連接螺栓，可以輕松調開上機架，省力方便。

圖1 多缸液壓圓錐破碎機的結構Fig.1 Structure of multi-cylinder hydraulic cone crusher

1.2 定軸式結構

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

1.3 液壓調節排料口

通過 PLC 觸摸屏設置排料口尺寸，采用液壓系統調整定錐襯板，即通過定錐的旋轉上升或下降來實現排料口的調節。在調節排料口的過程中，定錐襯板的相對磨損位置也一直在變化，這樣就能修復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 迷宮式密封結構

動錐與偏心套、偏心套與機架之間的密封均采用U 形、T 形密封結構，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，不會因環境變化而影響密封效果，經久耐用壽命長。

1.5 多種腔型結構

為了滿足不同工況設計有多種破碎腔型，可以實現標準型和短頭型中的粗、中、細腔型互換。同一個項目可以選擇同一機型，但可根據不同工藝選擇粗、中、細腔型，除腔型不同，多數零件完全相同，減少了現場備品備件的種類和數量，降低了客戶庫存成本。

1.6 層壓破碎

液壓圓錐破碎機一般采用優化型層壓破碎腔，再加上其大擺程、高擺頻、大底錐角特性[3]，可以實現多顆粒層壓破碎。在破碎過程中，首先將物料中低強度的片狀料及塊料的薄弱面破碎，隨著破碎過程的進行，型腔中物料壓實程度不斷增加，細粒含量顯著增加[4]，可使破碎腔均勻積滿給料，更好地實現層壓破碎[5]。層壓破碎成型的物料粒型好、強度高，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偏好使用多缸液壓圓錐破碎機。

2 性能分析

該系列液壓圓錐破碎機基于高效能設計理念，提高了動錐擺動頻率、沖程和排料口尺寸，要求擠滿給料，物料在破碎腔內以料層的形式存在[6]。其結構由傳統的底部單缸改為外部多缸，縮短了主軸的長度，主軸由轉動式改為固定式，增加了破碎機主軸強度，騰出內部空間，增加了其他機件的強度。這是一種靠改善破碎機結構和優化機械參數來保證破碎機性能優越的辦法，從而從根本上提高了破碎機的破碎能力。另外，合理地調整結構，配合先進的液壓控制系統，大大提高了設備的智能化水平，減少了工人的勞動量，縮短了現場維修更換易損件的時間。

多缸液壓圓錐破碎機技術參數如表 1 所列。

表1 多缸液壓圓錐破碎機技術參數Tab.1 Technical parameters of multi-cylinder hydraulic cone crusher

3 優缺點對比分析

3.1 優點

(1)無上架體錐套結構，加工難度降低 多缸液壓圓錐破碎機動錐旋擺中心的交點超出動錐頂部，為虛擬的懸掛點，不需要固定，從而降低了制造難度，避免因為加工誤差而導致懸掛點偏離；而單缸液壓圓錐破碎機都有一個上部懸掛點，為動錐旋擺運動的交點，通過一組滑動軸承支撐，要求相對較高，如果由于加工誤差導致此點偏離了理論點，就會造成銅套接觸區域位置發生變化，導致局部受力過大，銅套過早損壞。

(2)采用稀油站自動潤滑 多缸液壓圓錐破碎機在運行過程中，主要通過稀油潤滑系統進行潤滑和冷卻，只要潤滑系統開啟，所有運轉部位就可以得到充分的潤滑，避免潤滑加油不到位造成轉動件損壞；而單缸液壓圓錐破碎機在頂部錐套位置設計一個滑動軸承，必須依靠人工加注潤滑脂進行潤滑，增加了工人的勞動強度，同時可能會因為缺油而損壞錐套和軸套。

(3)過鐵行程受零件形狀限制小 多缸液壓圓錐破碎機外部設計有多個保險缸，起到拉緊固定定錐及過鐵保護的作用，因為設計在外部，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過鐵行程主要基于主軸的下落高度而定，如果增加行程會造成結構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可從標準超粗腔型到短頭超細腔型任意變換，僅需更換破碎壁、軋臼壁和適配環，而不用進行架體的更換，可以滿足中細碎作業；而單缸液壓圓錐破碎機從粗碎變為細碎一般很難實現，即使有多種腔型，但是相對范圍小，并且需要進行偏心量等的調整。

(5)由浮動式單缸變為固定式多缸 多缸液壓圓錐破碎機圓周分布有多個液壓缸，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穩定不動，確保排料口間隙及各運轉零件的相對穩定，使產品穩定不變；而單缸液壓圓錐破碎機底部只有一個液壓缸，受破碎物料負荷的影響，動錐上下浮動，造成主軸和銅套在圓周運行的同時還存在上下浮動，影響銅套的使用壽命，同時造成排料口的變化，使得破碎成品存在波動。

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

(7)成品率高 多缸液壓圓錐破碎機采用大偏心設計，一般是單缸圓錐破碎機的 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)粒型穩定 多缸液壓圓錐破碎機的動錐部不會上下浮動，排料口相對穩定，所以產品粒型比較穩定；而單缸液壓圓錐破碎機的動錐部上下浮動，排料口相對會產生小的變化，所以粒型穩定性不如多缸液壓圓錐破碎機。

(9)占地面積小 多缸液壓圓錐破碎機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

相對于單缸液壓圓錐破碎機，多缸液壓圓錐破碎機結構復雜，質量也略重，制造成本高。

4 使用中注意事項

(1)給料粒度不允許超過最大給料尺寸 給料粒度過大會造成物料在破碎腔內打滑，嚴重影響物料的破碎，使產量大大降低；同時給料粒度過大還會對破碎機產生較大沖擊，影響設備的正常使用，甚至會造成主機停機。

(2)排料口不允許小于對應腔型的最小排料口尺寸 排料口過小會造成負荷電流高，對設備造成損壞，如銅套的燒損、零件的過早損壞，嚴重時直接悶車停機。

(3)要求滿腔均勻給料 給料不均勻或不能滿腔給料，會造成主機負荷電流波動大，產量降低，襯板磨損不均勻，零件壽命縮短。

(4)運行負荷一般在 75%～90% 根據物料破碎情況，一般主機負荷控制在 75%～90%，最好不要超過 90%。負荷過低實現不了層壓破碎，設備不能發揮優越性能；負荷過高對主機銅套產生較大的載荷，造成銅套等零件壽命縮短。

(5)嚴格控制含水率 當給料中含有黏性物料時，易造成破碎物料不易排出破碎腔，主機負荷電流升高，造成停車。所以當破碎黏性物料時，必須控制含水率，一般不超過 5%。

(6)避免支撐套的跳動 支撐套跳動會損壞銅座襯，同時也會不同程度地損壞主機架。支撐套跳動的主要原因是：①保險缸壓力過低；② 給料不均勻，一側物料多，一側物料少，負荷不均勻；③給料過大，負荷升高，影響物料的正常破碎；④ 排料口過小，負荷升高。

(7)控制潤滑油溫度 多缸液壓圓錐破碎機由于偏心大，功率大，發熱量較大，因而潤滑油的黏度是保證潤滑效果的一個主要指標。潤滑系統中的冷卻器可將潤滑油降到合適的溫度，使潤滑油起到良好的潤滑和冷卻效果。

5 現場應用

云南某銅礦 2017 年進行項目技術改造，將原來的 AF45 單缸液壓圓錐破碎機更換為 HPY400-F 多缸液壓圓錐破碎機，處理銅礦 3 200 t/d，設備每天運行 16 h，-8 mm 成品產量為 200 t/d，綜合破磨浮選系統，磨礦耗電 15 kW·h/t。系統改造后，電耗降低16%，效益明顯提升。多缸液壓圓錐破碎機和單缸液壓圓錐破碎機的參數對比如表 2 所列。

表2 多缸液壓圓錐破碎機和單缸液壓圓錐破碎機的參數對比Tab.2 Comparison of multi-cylinder hydraulic cone crusher and single-cylinder hydraulic cone crusher in parameters

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

6 結語

經過多年的產品研發和在多個礦山破碎系統中的應用實踐證明，多缸液壓圓錐破碎機生產能力高、破碎比大、產品粒形好，具有能耗低、自動化程度高、生產效率高、操作維修方便、維修費用及易損件成本低等特點，系統能耗平均降低約 15%，取得了較好的應用效果，得到了用戶的高度認可。