新型高效的大型单缸液压圆锥破碎机-CC800的研发

柳逢春，姜俊雄，乐声滨

（南昌矿山机械有限公司，江西 南昌 330004）

单缸液压圆锥破碎机作为一种百年发展历史的破碎机，由于结构简单，工作可靠，破碎比大，被广泛使用。我公司研发的CC800单缸液压圆锥破碎机的性能相当国际某公司推出的CH890破碎机。该机型在国内大型矿山和骨料项目中被广泛使用，是目前国际上最先进和最大的单缸圆锥破碎机。

1 工作原理

圆锥破的工作机构是由两个截面圆锥—动锥和定锥组成。活动的动锥的心轴支承在其上方，并安装于定锥内。当心轴旋转时，动锥相对于定锥做周向摆动。如图1所示，当动锥接近于定锥时，处于两者之间的矿石就被破碎，动锥离开定锥时，破碎后的产品则经排矿口排出，其破碎是连续的。动锥的摆动通过齿轮上的偏心套和偏心铜套实现的。圆锥破碎机具有较高的摆动次数和较大的摆动行程。

2 基本参数

2.1 原始条件

图1 圆锥破碎机工作原理

原料各类矿石，二段破碎或三段破碎，入料粒度D进料≤370mm。

2.2 设备主参数确定

最大入料粒度达370mm，最大生产能力达2128t/h，排料口调节范围10mm~70mm；

最大输入功率750KW,整机总重98000KG。

2.3 设计方案

南矿公司对国内外同类产品进行了深入研究，提出了下列设计方案，并针对现场应用提出创造性方案。

设计三维主机模型如图2。

（1）生产力确定

Q= 60Vnμ γ=188nμ△b△lDcγ[1]

μ---松散系数，μ---0.55-0.7

γ---物料堆密度,γ=1.6（t/m³）

e---偏心距（m）

△b---物料被压缩时料层厚度，近似等于e---偏心距（m），见图2

△l---动锥摆动一次物料的位移（m）见图3

Dc---物料压缩层平均直径，近似等于动锥底部直径D（m）n---动锥转速（r/min）

图2 圆锥破碎机生产率计算

CC800设计中，μ=0.7，n=230(rpm)，

△b=0.07(m),△l=0.308,Dc=2,γ=1.6（t/m³），计算产量Q=188 nμ△b△lDcγ=188x230x0.7x0.07x0.315x 2x1.6=2135,符合最大设计产量2128t/h的要求。由于采用了大偏心距和高动锥转速，对电气，液压及机械传动提出了更高的要求,因此将AutoRun自动控制系统设定为标准配置。

（2）功率的确定。南昌矿山机械有限公司生产的圆锥破碎机如下：

根据南矿多年单缸圆锥CC100-600实际生产经验，总结出P=11D²neK (kw)

D---动锥底部直径D（m）

n---动锥转速（r/min）

e---偏心距（m）

P=11x2² x230x0.07=708kw,实际选用750kw。

3 结构特点

采用模块化设计，采用合金铸钢架体，合金锻造主轴，螺旋弧形齿轮等设计液压调整排矿口、采用稀油润滑及正压防尘系统，实现机电液压自动化控制。此设备的维护方便，快捷，低运行成本。

（1）曲线破碎腔型。目前国际先进的破碎理念为恒腔型破碎。所以要实现这一先进理念，必须打破传统设计，避免衬板使用后平行区变长而降低产量的问题。为实现这一目标，将动定锥衬板设计为曲线，破碎腔为曲线腔，使用后曲线破碎腔保持不变，平行区几乎不会加长，能够保持稳定的大产量，并且在设计时充分考虑了层压破碎原理。

（2）螺旋锥齿轮传动。CC系列单缸液压圆锥破碎机装机功率大、产能高，传统的直齿锥齿轮在使用过程中频繁出现断齿现象，不能满足使用。结合国内先进破碎机设计理念，并与齿轮厂家联合开发，确定采用螺旋锥齿轮传动。

（3）臂架衬套。传统的国产圆锥破碎机的臂架衬套内孔为一段锥孔设计，与主轴衬套配合后的间隙较大，使用寿命较短，且在工作的过程中容易导致主轴衬套过度磨损。南昌矿机的臂架衬套上下两端锥面设计，中间圆弧过渡而提高了主轴衬套及臂架衬套的使用寿命。

（4） AutoRun自动控制系统。AutoRun自动控制系统可实时监测破碎机的排矿口大小，功率、破碎压力和回油温度，能实现破碎作业过载保护、过铁保护、衬板磨损自动补偿等。通过挤满仓给料，能使破碎机功效发挥到最大。

（5）降低维护成本、提高工作效率及安全操作。由于特殊设计的破碎腔，因此其维修活动空间较大，所以在维修时非常方便。为了提高操作工的工作效率，降低操作工的劳动强度，配有一个可靠的液压系统。

（6）CC800应用具有独立研发自主产权的专利的创新技术。①具有先进技术特点的单缸液压圆锥破碎机已获得授予实用新型专利。②如图7所示，液压系统中的耐压冲击单向节流阀也获得授予实用新型专利。此专利提高了单向节流阀的寿命，更好保护主机各关键件。

（7）机架坚固，为合金铸件，通过有限元分析设计，确保运行时出现过载，过铁机体不出现开裂等问题。

最大破碎力根据液压系统压力确定。

D1---液压缸柱塞直径D（m），设计值0.75m

p---正常碎矿时，液压缸压力（N/m2）,一般p=5x106N/m2

G---动锥重量（N）,设计值180000N

ɑ---动锥底锥角（°）

r0—进动角（°）设计值（ɑ- r0）=53°

按上述公式计算F=3369413 N，按此力用Solidworks核算机架强度,如图8所示，最大应力为1.907x106N/m2,小于机架最小屈服强度σ=2.7x106N/m2，机架设计合理。也应用Solidworks软件优化主轴等零件设计。

（8）引用标准。基本参数，技术要求及实验方法等均按南矿参与制定的强力圆锥破碎机标准JB/T11295-2012执行。

4 CC800谷城矿业运营实例

4.1 产量

图3 破碎机在谷城矿业作业

如图3，CC800破碎机在谷城矿业运营。行业为石料行业，岩石为花岗岩，排矿口调至32mm，腔型MF,从电子秤显示的瞬时通过量实测，为942.5t/h，从实际应用效果看，与南矿样本理论值1159t/h较吻合，达到设计要求。

4.2 产品粒度

表1 场实测产品粒度

如表1为现场实测产品粒度通过量，和理想状态得出的产品粒度曲线基本吻合，达到了客户要求。

4.3 市场前景和经济效益

2016年第一台CC800-MF试车成功，并于2017年在谷城矿业运营,腔型为中细碎。因运营效果很好，第一台CC800使用不到一年，另订三台CC800单缸圆锥破碎机，分别为一台MF和二台F腔型破碎机，现已成为南矿的新的利润增长点。

4.4 使用效果

①独特的臂架上下两端锥面设计，臂架衬套的使用寿命由四个半月提高到六个月。②AutoRun自动控制系统：实际应用大幅减少人工成本，应用远程通信系统，在公司内通过软件故障分析和现场数据，直接可以解决一些现场故障。③大处理能力：上述特点使得破碎机进料粒度大，破碎效果好，通过能力高。

5 结语

CC800是国内最早开发的最大的单缸圆锥破碎机，运营一年来已获得厂家认可，CC800大型单缸圆锥破碎机已在国内市场站稳脚跟，与国际知名同类产品相比，在性能相当情况下，具有较高的性价比优势，是大型单缸液压圆锥破碎机替代国外同类破碎机的首选产品。