圆锥破碎机,简称圆锥破,是一种用于中碎与细碎作业的矿山机械设备。它主要通过动锥与定锥之间的周期性挤压运动破碎矿石,适用于处理花岗岩、铁矿石等高硬度物料。该设备由美国人西蒙斯兄弟于19世纪末发明,20世纪40年代出现液压圆锥破碎机。我国于20世纪50年代开始仿制生产。圆锥破碎机具有破碎比大、效率高、处理量大的特点,广泛应用于矿山、建材、冶金等行业。现代圆锥破已发展出单缸、多缸液压等多种类型,并集成了自动控制系统,提升了设备性能与可靠性。
圆锥破碎机的发展始于19世纪末,1878年公布了世界上第一台圆锥式破碎机,1898年制成产品
。1924年,德国人研制出单、双转子圆锥式破碎机;1942年,德国人Andreson发明了AP系列圆锥式破碎机
。20世纪40年代末,美国Allis Chalmers公司推出底部单缸液压圆锥破碎机
。20世纪50-60年代,法国Babbitless公司、日本神户制钢等推出上部单缸、周边单缸液压圆锥破碎机
。20世纪70-80年代,出现高能液压圆锥破碎机、旋盘式圆锥破碎机等;俄罗斯于80年代研制成功惯性圆锥破碎机
。20世纪90年代以来,美国Nordberg公司推出HP系列、瑞典Svedala公司推出H系列、美国Cedarapids公司推出MVP型等新一代圆锥破碎机
在中国,20世纪50年代仿制苏联2100和1650型弹簧式圆锥破碎机,并自行设计生产了1200、2200型
。70年代开发了多缸和单缸液压圆锥破碎机;80年代引进西蒙斯和旋盘式圆锥破碎机技术;90年代以来引进HP系列、G型等圆锥破碎机,逐渐形成大、中、小型系列
。近期进展包括:2024年,多缸液压圆锥破碎机技术持续发展,相关设备累计交付量进一步增加
圆锥破碎机的工作原理核心是破碎壁(动锥)与轧臼壁(定锥)的周期性挤压运动,实现对矿石的连续破碎
。电动机通过弹性联轴器、传动轴和一对锥齿轮(或皮带轮、伞齿轮)带动偏心轴套旋转
,偏心轴套迫使动锥(破碎锥)绕固定点作偏心旋摆运动,使得破碎壁时而靠近、时而离开轧臼壁
。当两者靠近时,破碎腔容积变小,矿石受到挤压和弯曲作用而被破碎;当两者离开时,破碎腔容积变大,已破碎的矿石在重力作用下向下移动,进入破碎腔下部(细碎区)或从排料口排出
。破碎后的矿石从排料口排出,通常经振动筛筛分,合格粒度的成品进入下一工序,超粒度的则返回再次破碎(闭路流程)
破碎腔通常设计为从上到下逐渐变小的形状,分为上部的粗碎区和下部的细碎区,以实现逐级破碎和均匀的产品粒度
。设备通常设有过载保护装置(如弹簧安全装置或液压系统),当不可破碎物进入时能保护主机
圆锥碎矿机构造和形状的不同就成为碎矿和排矿过程不同的原因,圆锥碎矿机根据其用途可分为三种;粗碎圆锥碎矿机、中碎圆锥碎矿机和细碎圆锥碎矿机。此外,圆锥碎矿机可根据下列条件分为几种:
圆锥破碎机作为一种重要的中、细碎设备,以其独特的层压破碎原理,在破碎比、效率、产品粒形等方面具有显著优势,同时也存在结构复杂、维护要求高等局限性
在性能方面,圆锥破碎机具有破碎比大、效率高、处理量大、产品粒度均匀、功耗相对较低、运行平稳等特点
。相关技术发展包括圆锥破碎机主轴升降控制系统、圆锥破碎机适配环和定锥总成固定限位结构、自动控制系统等专利和技术
。传统机型对含泥含水物料易堵塞,但新型号已改进,例如WaterFlsh型用于湿式破碎
。粗碎圆锥破碎机又称旋回破碎机,中碎和细碎圆锥破碎机又称菌形圆锥破碎机
的关键性能参数包括型号、腔型、最大进料尺寸、排料口调整范围、电机功率、处理量和重量等
国产圆锥破碎机已形成多个成熟的系列,主要包括SC(单缸液压)系列、HPT/HPC(多缸液压)系列、PY(弹簧)系列和MC(多缸液压)系列等
国际知名的圆锥破碎机品牌也推出了多个代表性系列,例如美卓(Metso)的Nordberg® HP/HPe系列和瑞典斯维达拉(Svedala,现属美卓)的H系列等
南矿集团MC600多缸液压圆锥破碎机基于高能破碎和层压破碎理论设计,适用于坚硬物料的中细碎
美卓诺德伯格HP800e圆锥破碎机属于Nordberg® HPe系列,装机功率为600kW(800hp)
南昌矿机CC800单缸液压圆锥破碎机作为大型单缸液压圆锥机的代表,主电机功率达750kW
。其采用电控溢流阀过载保护系统、独立高压鼓风机防尘方案以及液压辅助装置
定期维护关键部件可延长设备寿命并降低成本,例如辽宁莱河矿业通过对圆锥破碎机分料盘进行改进,采用旧螺栓焊接并围焊铁板形成凹凸状,使其使用寿命从3个月延长至9个月以上,单台设备年节约采购成本约1万元,整个车间年累计节约约7万元
现代圆锥破碎机采用自动控制系统以实现智能化运行,例如美卓的Lokosets系统、Svedala的Asrplus系统能够实现对破碎机排矿口、功率、破碎力的连续监测,并根据物料特性的变化自动调节运行参数
。南矿集团的AutoRun自动控制系统能够自动调节破碎机,实现智能控制
圆锥破碎机的技术发展呈现大型化、高效能、智能化及模块化趋势,设备不断向更大规格和更高性能发展,例如CC800、HP600e、HP800e与HP900e等
。市场对绿色环保、高效节能设备的需求持续增长,预计未来几年全球及中国市场规模将保持稳定增长
。技术创新方向集中于优化破碎腔型、采用高性能耐磨材料、发展智能控制系统以及便于安装维护的模块化设计
的“圆锥破碎机主轴升降控制系统”专利,通过电机、螺纹杆和距离传感器联动,方便操作人员查看主轴位置
。麒龙机械的“圆锥破碎机分料盘保护装置”专利,通过多重缓冲组件设计,防止分料板偏载并增强减震效果
的“圆锥破碎机适配环和定锥总成的固定限位结构”专利,通过全周向限位约束,确保适配环与定锥总成的相对位置稳定,防止部件摩擦与松动