目前，在我國(guó)冶金礦山破碎機(jī)行業(yè)中，各種舊有形式的破碎設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦石生產(chǎn)的需要，特別是在各礦山系統(tǒng)中仍然普遍使用的20世紀(jì)60年代的圓錐破碎機(jī)，其維修率高、生產(chǎn)率低、自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差，必須更新改造。為改變這種局面，近年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的新型圓錐破碎機(jī)，其特點(diǎn)是生產(chǎn)率高、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品合格率高，代表了當(dāng)今世界冶金礦石圓錐破碎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，具有國(guó)際先進(jìn)水平。為了使該設(shè)備適應(yīng)鞍鋼礦山生產(chǎn)條件，鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司把“新型圓錐破碎機(jī)”項(xiàng)目作為科研開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，組織技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)研制，在阿波羅工作站上使用S7K和ANSYS軟件，對(duì)新型圓錐破碎機(jī)的主軸、偏心套、定錐襯板和動(dòng)錐襯板進(jìn)行有限元的分析計(jì)算，確定設(shè)備的主要參數(shù)，設(shè)計(jì)出新型圓錐破碎機(jī)圖紙，并制造出樣機(jī)，安裝到鞍鋼齊礦調(diào)軍臺(tái)選礦廠，進(jìn)行了一系列負(fù)荷試驗(yàn)，取得了較好效果，獲取了許多試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為今后進(jìn)口礦山設(shè)備國(guó)產(chǎn)化走出了新路。本文對(duì)新型圓錐破碎機(jī)概況及研制情況加以介紹。
1、設(shè)備主要組成
    該設(shè)備的結(jié)構(gòu)為主軸固定式。
1.1破碎機(jī)主機(jī)架
    破碎機(jī)主機(jī)架的下機(jī)架體由鑄鋼整體鑄成，上機(jī)架體由焊接而成。在上機(jī)架的上口處焊有耐磨銅板；用一個(gè)固定的φ470mm直徑的主軸與主機(jī)架中心輪轂采用錐面緊配合裝配，主軸中心鉆有潤(rùn)滑油孔；主機(jī)架內(nèi)設(shè)耐磨襯板和保護(hù)罩。采用密封裝置，保證主機(jī)架與偏心套之間的軸瓦、襯套以及1對(duì)錐齒輪提供潤(rùn)滑油。機(jī)組潤(rùn)滑裝置由潤(rùn)滑油箱、電機(jī)油泵、過(guò)濾器、雙立柱水冷卻器和控制閥等組成。油箱設(shè)有浸人式電加熱器、油位計(jì)、過(guò)濾器和空氣通風(fēng)器等。
1.10液壓控制站
    采用1個(gè)液壓站，向9個(gè)雙驅(qū)動(dòng)液壓缸和調(diào)節(jié)環(huán)的液壓馬達(dá)供油。液壓控制站包括帶油位計(jì)的油箱、電機(jī)油泵、過(guò)濾器、蓄能器、控制閥組、壓力開(kāi)關(guān)、安全閥等，并配有端子箱和按鈕控制箱，用于機(jī)旁操作。
2、破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)理
2.1動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)軌跡
  圓錐破碎機(jī)的工作機(jī)構(gòu)由鑲嵌襯板的動(dòng)錐和定錐組成。機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于動(dòng)錐與定錐的接近和離開(kāi)，造成破碎腔中的物料被粉碎，并在自重的作用下下落，排出破碎腔。新型圓錐破碎機(jī)動(dòng)錐的上腔支撐在固定主軸上端的球面軸瓦上，動(dòng)錐的下腔套在偏心套外面，其運(yùn)動(dòng)由偏心套來(lái)帶動(dòng)。當(dāng)偏心套繞主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)錐不僅隨偏心套繞機(jī)器的中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且還繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)，該動(dòng)錐繞著其球面支承中心點(diǎn)D作空間旋擺運(yùn)動(dòng)。動(dòng)錐的軸線與主軸中心線相交于固定點(diǎn)，即球面中心點(diǎn)D，其夾角為進(jìn)動(dòng)角。破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)錐軸線對(duì)機(jī)器中心線作圓錐面運(yùn)動(dòng)，其錐頂為球面支承中心點(diǎn)D，0點(diǎn)在動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持靜止，因此，動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)可視為剛體繞定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，即動(dòng)錐的運(yùn)動(dòng)是由兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組成。
    進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)或牽連運(yùn)動(dòng)——動(dòng)錐繞機(jī)器中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
    自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)——動(dòng)錐繞自己的軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
    動(dòng)錐的這種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為規(guī)則進(jìn)動(dòng)。
    圓錐破碎機(jī)在空載運(yùn)轉(zhuǎn)情形下，動(dòng)錐自轉(zhuǎn)是由球面軸承給動(dòng)錐的摩擦力矩肘。和偏心套給動(dòng)錐的摩擦力Mp的數(shù)值來(lái)決定的，哪個(gè)力矩大，則動(dòng)錐即依此力矩的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。正常情況下，動(dòng)錐都是順著偏心套回轉(zhuǎn)方向自轉(zhuǎn)的，自轉(zhuǎn)速度取決于兩個(gè)力矩的差值。新型圓錐破碎機(jī)在球面軸承和動(dòng)錐下襯套之間，增加了動(dòng)錐上襯套，來(lái)控制動(dòng)錐的自轉(zhuǎn)。在有負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)情形下，礦石對(duì)動(dòng)錐錐面的摩擦力矩遠(yuǎn)超過(guò)偏心套對(duì)動(dòng)錐產(chǎn)生的摩擦力矩，此時(shí)動(dòng)錐以其母線為瞬時(shí)軸，沿料層作與偏心套回轉(zhuǎn)方向相反的滾動(dòng)。動(dòng)錐的這種自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以使產(chǎn)品的粒度均勻，使動(dòng)錐的襯板磨損均勻。
2.2慣性力和慣性力矩平衡的推導(dǎo)
    破碎錐的運(yùn)動(dòng)由偏心軸套直接帶動(dòng)，在空間繞固定點(diǎn)O作旋擺運(yùn)動(dòng)。由于破碎錐和偏心軸套的質(zhì)心都不在其回轉(zhuǎn)中心上，所以在運(yùn)動(dòng)中必然產(chǎn)生慣性力和對(duì)固定點(diǎn)0的慣性力矩。在破碎物料時(shí)，由于破碎力遠(yuǎn)大于破碎錐和偏心軸套的慣性力，因而顯不出它的害處，但在空載時(shí)或空載過(guò)渡到破碎物料過(guò)程中，這種慣性力和慣性力矩作用于機(jī)架上時(shí)，則為一種周期性的動(dòng)載荷，因而引起機(jī)架的振動(dòng)和偏心軸套的偏斜，嚴(yán)重影響破碎機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，必須確定產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩的大小和方向，采取措施消除其有害影響。新型圓錐破碎機(jī)采用了在偏心軸套上加平衡重的方法來(lái)平衡該慣性力和慣性力矩，消除了破碎錐及偏心軸套產(chǎn)生的方向變化的慣性力和慣性力矩，保證了機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
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