解析圆锥破碎机使用寿命的内在因素

蒋志鹏 张鹏 李建东

摘要：圆锥破碎机作为一种重要的工业生产设备，主要用于各种矿石及其他原材料的初级加工、破碎处理。由于其具有破损效率高、能耗低及破碎效果好等诸多优势，目前正在工业生产中得到广泛的推广应用。

关键词：圆锥破碎机；工作性能；影响因素；动锥；定锥；破碎腔

中图分类号：C35文献标识码： A

1 .引言：

圆锥破碎机的发展经历了近百年的时间，1898年，世界上第一台圆锥破碎机诞生，此后，美国西蒙斯兄弟设计了以他们的名字命名的西蒙斯弹簧圆锥破碎机，目前该类型的圆锥破碎机虽然在类型、尺寸和型号上种类繁多，但其基本机构未发生重大变化。此后，随着圆锥破碎机的不断发展，圆锥破碎机的发展过程经历了由西蒙斯（Symons）圆锥破砰机、旋盘式圆锥破碎机（Gyradisc crushers）、层压HP（High Performance）系列多缸液压圆锥破碎机、惯性圆锥破碎机的发展历程，满足了“多碎少磨”和“降低能耗”的环保要求以及“选择性破碎”的工艺要求。我国破碎机的发展始于20世纪50年代初期，起初只是模仿前苏联的弹簧式破碎机，然后在此基础上，设计制造了大型的弹簧式圆锥破碎机，并逐步改进，基本满足了国内需求，但是在性能与质量上与国际先进水平还存在一定的差距，为逐渐缩小与国际先进水平的差距，实现“多碎少磨”和节能降耗等目标，本研究在论述圆锥破碎机结构与工作原理的基础上，提出了影响圆锥破碎机经济工作性能的主要因素，为进行必要的改进和改造提供参考。

2.圆锥破碎机的工作原理

圆锥破碎机的破碎过程由动锥和定锥共同完成，动锥围绕定锥反复做旋转运动，从而实现了破碎的工作目的。圆锥破碎机的驱动系统由电机、水平轴、三角皮带及带轮、齿轮、偏心轴套构成。圆锥破碎机的电机带动三角皮带和皮带轮驱动水平轴，齿轮则通过水平轴带动，从而传动能量值偏心套，偏心套又带动圆锥破碎机的圆锥轴，圆锥破碎机的偏心轴做旋转运动，由于偏心轴的作用，圆锥轴的破碎表面实际围绕定锥做椭圆型的旋转运动，圆锥破碎机的动锥的破碎表面时而靠近定锥，时而远离定锥。当向圆锥破碎机的物料口添加物料时，物料在破碎室内不断受圆锥轴的推动，并随圆锥破碎机的动锥运动而移动，在移动过程中，不断受到定锥与动锥之间的挤压、冲击和碾磨，由于动锥和定锥之间做离心转动，物料在动锥的推动下，时而靠近破碎面，时而远离破碎面，这使体积较大的物料能够不断接近破碎面，从而被研磨充分。动锥的运动轨迹实际由两种轨迹组成，动锥既围绕圆锥顶点做旋转运动，同时动锥本身又围绕圆锥锥体的中心线做旋转运动，圆锥破碎机动锥作为破碎的核心部件，采用双运动的方式既能使破碎效果好，破碎速度快，又能使物料破碎均匀，破碎更充分。

圆锥破碎机在破碎腔或破碎室内无物料的情况下，动锥的自转是无固定方向的，动锥的自转的方向决定于轴承与动锥的摩擦力矩和偏心轴套与动锥的摩擦力矩，动锥沿两个摩擦力较大的方向旋转，一般情况下，由于偏心轴套与动锥之间的摩擦力矩大于球面轴承与动锥之间的摩擦力矩，因此动锥一般都顺着偏心轴套回转的方向旋转，而动锥的自身旋转速度为球面轴承与动锥的摩擦力矩和偏心轴套与动锥之间的摩擦力矩的差的绝对值。圆锥破碎机充分利用了动锥的自转原理，增加了动锥上的衬套，通过衬套控制动锥的自转，当破碎腔内带负荷运行时，由于物料与动锥之间的摩擦力较大，因此动锥及其摩擦面与偏心轴套的回转方向相反，通过对动锥自转的控制从而增加了动锥与物料之间的接触面积与作用力，从而使物料碾磨更加均匀、更加充分。

3 圆锥破碎机经济工作性能的主要影响

因素

圆锥破碎机是一个工作原理十分复杂的破碎设备，影响其工作性能的因素也是多方面的，有设计结构上的，也有使用过程中的不合理操作。本研究针对圆锥破碎机结构组成和工作原理的论述，提出了设计结构上影响圆锥破碎机经济工作性能的主要影响因素。主要有如下三个方面：

3.1 圆锥破碎机腔形设计对圆锥破碎机工作性能的影响

圆锥破碎机的破碎腔是动锥和定锥之间进行破碎工作的空间。圆锥破碎机的腔形是影响圆锥破碎机生产效率、能源消耗量、破碎程度等工作性能指标的根本因素，因此，合理的腔形设计是圆锥破碎机工作性能的重要保障。

3.2 破碎机工作参数设计对圆锥破碎机工作性能的影响

圆锥破碎机的工作参数是影响破碎机工作性能的主要因素。破碎机的工作参数设计是否合理直接反映在破碎腔内破碎机主轴旋转速度对破碎物料运动规律的影响，最终反映出圆锥破碎机的工作效率的高低。

3.3 圆锥破碎机破碎腔旋转运动距离对破碎机工作性能的影响

圆锥破碎机破碎腔旋转运动的距离也是影响破碎机工作性能的重要因素。当圆锥破碎机破碎腔旋转运动的距离增加时，直接提高了破碎腔内的破碎压缩比，提升了破碎产品质量，工作性能提高；反之，当圆锥破碎机旋转运动的距离减小时，直接降低了破碎腔内的破碎压缩比，破碎产品质量降低，圆锥破碎机工作性能降低。

4.圆锥破碎机日常维护

4.1、主轴与锥套间的间隙量检查与处理方法

SXHD-7标准圆锥破碎机的锥套与主轴上端间隙取值2.74～3.2mm，下端间隙取值7-8mm；偏心套与架体衬套的间隙量3.2mm左右；大小伞齿轮的齿隙，齿顶为3.175-7.925mm，齿侧为1.27-1.778mm。日常对锥套和主轴的间隙检修时，只对上口间隙进行检测，即在薄边和厚边锥套上口处各贴放一段粗细适中的保险丝。将锥体及主轴吊装于锥孔内，锥体球面在碗形瓦上要压实，后吊出锥体，测量两个保险丝的厚度，其值即为锥套上口与主轴的实测间隙量。主轴与锥套的间隙量调整，可通过对碗形轴承座和机架接触面的垫铁厚度的更改来实现。测量大、小伞齿齿轮齿隙时，偏心套重边应处于小齿轮侧。

4.2、锥套与主轴的薄边侧接触情况检查与处理方法

当接触范围低于锥套高度的四分之一，或在50mm×50mm面积内的接触点小于一点时，则要采用三棱刮刀或角向磨光机对内孔高点进行刮研，同时要用钢板尺对打磨处的内孔母线进行检测，要求目测间隙量为零，粗磨满足要求。再在接触面处涂抹研磨剂，装入锥体空转10分钟后吊出检查打磨，并反复操作至接触范围处于锥套高度的四分之一以上，并与主轴均匀接触，在50mm×50mm面积内的接触点大于一点；当锥套上口出现一条长度小于200mm，且沿母线方向的裂缝，但不影响锥套与主轴的接触和间隙时，可在裂纹下端钻一个直径为8～10mm的止裂孔后继续使用；当偏心轴套薄边侧因受热向内凸起时，用磨光机对内孔进行打磨，钢板尺边沿锥孔的母线方向进行检测。将锥套插入与锥孔内运转，并视配合情况反复打磨、检查。锥套与偏心套孔间的间隙量要小于0.1mm。

4.3、动锥球面和碗形瓦接触量的检查与处理方法

将研磨剂均匀的涂抹在动锥球面上后，动锥躯体和碗形瓦互研，使接触点均匀的分布在碗形瓦半径的1/3～1/2圆环内，内圆周的楔形间隙量保持在0.5～lmm之间，在每25mm×25mm的面积范围内不得少于一个接触点，另一侧的半径1/2内圆内无接触点。另外，当碗形轴承的磨损量较大时，锥体下降较大，动锥球面无法与碗形瓦内圆接触，应及时更新碗形瓦。

4.4、偏心轴套圆盘磨损的处理方法

当偏心轴套上的圆盘磨损量较大时，可采用先堆焊后车的修复办法；当磨损较小时，可在圆盘另一侧钻孔，调面后继续使用。

4.5、设置自动润滑监测系统

润滑系统要与主电机、配套的给料机进行电气联锁，以确保破碎机作业过程中，各传动部能得到充分的润滑。只有在油泵启动后，主电机才能启动运转，油泵停止或油压低于0.05MPa，温度高于55℃时，由控制系统发出信号，主电机、给料机停止运转，保证传动部件不受损坏。机械油的选择可参考气候的变化，一般温度可采用40#机械油，夏季选择50#机械油，冬季选择20#或30#机械油。

4.6、尼龙衬套替代铜衬套

尼龙衬套具有重量轻、成本低、耐磨、耐疲劳等优点而被广泛的应用于替代传统的铜衬套，同样圆锥破碎机也可采用尼龙衬套替代铜衬套。当偏心轴套薄壁侧向内凸起时，尼龙衬套可通过塑形变形来弥补这一缺陷。而且，当尼龙衬套与主轴发生胶合时，其强度要低于铜套，因此导致引发“飞车“的机率要低很多。但在使用尼龙衬套替代铜衬套，其装配的过盈量要稍大一些，同时要选择与之相应的冷却系统。

结语：破碎设备的发展是一个国家建筑、矿山行业发展水平的重要标志。近年来，我国建筑、矿山等行业的发展规模不断扩大，因此，这些领域所必须的破碎设备的数量需求和性能需求也不断扩大，特别是在高速公路建设、矿山工程中，对破碎设备的要求也随之提高，但是我国破碎设备的工作性能却没有达到这一要求，因此如何提高破碎设备的设计水平、是一个亟待解决的问题。

作者简介：蒋志鹏，男，1990年6 月， 汉， 大专 机电一体化