1 细碎偏心圆锥式破碎机的技术潜能
1结构和运行特点
偏心圆锥破碎机是所有破碎设备中最常用的。20世纪初发展起来的，至今变化不大。与其他粉磨设备相比，占用空间小空，使用方便，能耗低，运转率高(效率可达90%)。因此，这种破碎机在工业上应用广泛。
偏心破碎机的主机架是一个圆柱形铸件，其下法兰固定在基础上。调节环4通过弹簧螺栓固定在主机架的法兰上。上部固定锥体3的外螺纹与调节环的内螺纹螺纹连接。固定锥体的内表面为倒锥体，其上覆盖有锰钢衬板。带衬里的进料漏斗固定在圆形盖上，偏心套5插入主机架的中心套9中，外偏心套设置在偏心套和主机架之间，作为偏心套的轴承。偏心套筒垂直作用在止推轴承板8上。破碎机的主要工作部件是动锥主轴的轴线，它被描述为围绕顶点o的圆锥面。
移动锥体周期性地接近和离开固定锥体的内表面。当它靠近时，材料被破坏。当它离开时，物料被卸下并进入一个特殊的斜槽。动锥配有锰钢衬板。物料通过溜槽进入破碎机的分料盘1，物料均匀地分布在主轴盖上，每个矿块在破碎腔的平行区受到两次或三次冲击。
中型圆锥破碎机破碎腔内平行带的长度为动锥直径的1/ 10 1/ 12，细圆锥破碎机破碎腔内平行带的长度为动锥直径的1/ 6。
移动圆锥和固定圆锥之间的最短距离决定了破碎机产品的最小尺寸。当安装固定锥体时，应该注意的是，在锥体的最高位置，移动锥体衬里和固定锥体衬里之间的距离小于最终粉碎产品的粒度。通过旋转机构旋转调节环中的固定锥体，可以改变产品的粒度。当机器运行时，带有弹簧12的弹簧螺栓可以使固定锥体处于正确的位置。如果金属或其他不能破碎的材料进入破碎室，弹簧将压缩，使固定锥体和调节套筒增加排出间隙。因此，金属块穿过破碎机不会对破碎机造成损坏。
圆锥破碎机的主要技术条件是啮合角、转速和产量。啮合角必须小于摩擦角的1/ 2，大部分开路圆锥破碎机的破碎比小于4- 6。
这种破碎机的主要优点是，在处理坚硬和磨蚀性矿石时，技术性能变化很小。俄罗斯KM D- 2200T破碎机可以作为闭路例子。开路改为闭路破碎时，破碎机产量从250 t/ h下降到160 t/ h，产品粒度从35 mm下降到16 mm虽然需要增加工作区表面积和安装一些附加设备，但闭路工艺是合理的，因此球磨机产量增加了22%。
诺德伯格的转盘式破碎机，液压细碎机和埃利斯圆锥破碎机可用于更精细的破碎场合。它们代替棒磨机安装在第四阶段，使产品的粒度从40毫米降低到6毫米
圆锥破碎机的主要缺点是:圆锥衬板椭圆和不同心；偏心机构的径向间隙增大；对不均匀破碎材料的敏感性；定义了运动圆锥体的摆频。由于采用偏心套作为驱动部件，偏心破碎机的破碎比小。破碎机的摆动取决于偏心套筒的偏心率。即使材料相对较软，变形也不能大于固定锥形衬套和移动锥形衬套之间的固定位移。因此，不可能无限减小衬垫之间的距离。
因为动锥衬和定锥衬都是椭圆偏心的，所以不能超过动锥直径的0.05%和0.1%。如果公差一致，对于直径为2200毫米的移动锥体，总偏差为6.4毫米。所以在空的载荷条件下，如果动锥衬板和定锥衬板没有碰撞，出矿口必须不小于6.4mm，就是因为这个重合。
装载空时，测量并调整排放孔的尺寸。动锥轴在离心力的作用下偏向定锥衬套，主轴向偏心套的薄侧移动。使用时，由于材料的阻力，主轴向偏心套厚的一侧移动。KMDT- 2200的内外偏心套总间隙为4±5 mm，在空载荷下出矿口间隙为5mm，但载荷下料层厚度为9.5mm。随着动锥衬和定锥衬的磨损，这种材料层的厚度增加，最终产品的粒度不可避免地增大。因此，负载下的放电间隙和空载下的间隙之差约为3 8 mm
圆锥破碎机对给料量或给料粒度组成的不均匀性特别敏感。圆锥破碎机破碎腔内物料的均匀分布是非常必要的。安装在动锥顶部的送料板不能保证送料的均匀性，因为供给的物料不能与送料板的中心线一致。此外，粘性物质会粘在进料板的表面。在这种情况下，破碎机不能均匀工作，会出现局部过载，特别是在设备驱动时。
由于大块物料的下落，衬板磨损不均匀。衬板表面有许多空孔。为了防止这种情况，在设备的使用寿命期间，通常将衬板翻转一次或两次。这些方法增加了加工成本，但是可以显著增加球磨机的产量。
破碎比低的另一个重要原因是移动锥体的摆动频率低。通过增加锥体和粉碎材料之间的相互作用的频率，可以减小产品的粒度。而动锥的离心力与摆频的平方成正比，所以动锥的不平衡也会增大。当其垂直推力轴承空加载时，偏心套筒和动锥极不可靠。冲击装置用于防止破碎机底座损坏，但当摆动频率增加时，仍有动锥楔死在偏心套内的危险。现在，摆动频率在224-242次/分钟的范围内。因此，一块矿石完全落入破碎腔时被压缩7倍左右。但是，在低产量时，矿石通过破碎室的速度非常快，仅被挤压2- 3次。
另一个原因是设备在半干摩擦运行时，主轴在偏心套内的振动和摩擦面上的油层可能破裂。这种状态不仅降低了破碎比，也缩短了破碎机的寿命。
2提高破碎机性能的可能性
1 2 1增加移动锥体的摆动频率
传动轴套偏心率的变化从两个方面改变了破碎机的技术性能。偏心率的降低导致产品粒度减小，产量降低。相反，偏心率的增加导致产量和粒度的增加。这些变化可以在不改变破碎腔的结构和形状的情况下进行。通过增加动锥的摆动频率，可以增加矿石颗粒压缩的次数，同时提高产量和破碎粒度等性能。同时，衬板之间的颗粒运动加快，有利于矿石颗粒从平行带排出。
当振荡频率为224次/min时，KMD- 2200型破碎机的处理能力为140-150 m3/ h，当振荡频率增加到338次/min时，处理能力为150-180 m3/h。当动锥的振荡频率为224次/min时(出料口尺寸为6 1 mm)，出料中+20 mm的含量为9 5- 11%
以上数字证明，通过提高摆频来提高破碎比是可行的。但实验也证明了在产量和破碎比一定情况下。破碎过程的单位电耗随着摆频的增加而增加。另外，在这种激烈的环境下，破碎机基础会严重损坏，固定螺栓会断裂，动锥会在球面轴承(套筒衬套)中移动，主轴会从偏心套筒支架中滑出，主轴会被支架夹住。最糟糕的是，轴承摩擦装置部分开裂，尤其是应力集中的地方。为了消除这些不利结果，通过增加给料板的重量，使动锥的重心靠近旋转中心；它减小了离心力，并产生一个反作用力作用在移动的圆锥体顶部。另外，主轴底部为圆柱形连接(8)，可以减小偏心套的间隙和边界效应的可能性。这样，它可以以242次/分钟的摆动频率安全地工作。
破碎机的1 2 2平衡
欢迎来到全球破碎机网络。通过完全平衡，破碎机可以消除高摆动频率下对基础的破坏。因此，必须给破碎机主轴增加一个平衡载荷。该负载应安装在与移动锥体倾斜方向相反的方向，并与偏心套筒同步旋转。见平衡破碎机总图。与普通偏心圆锥破碎机唯一不同的是，偏心套的轴承支撑是重新装配的。
对偏心套(1)的基础进行了改进，即增加了一个配重块(7)，配重块(7)通过球形连接(8)安装在动锥(3)的主轴(2)上，并通过手柄齿轮(6)与偏心套连接。配重和偏心套筒具有共同的止推轴承板(9)。配重与偏心套同步旋转并产生离心力。离心力均匀地作用在偏心套筒、平衡重(5)和进料板(4)上，但与动锥(3)的离心力相反。
平衡块有以下作用:(1)平衡破碎机的基础；(2)使动锥在空载荷下保持球面连接；(3) 空加载时可以确定出卸矿口的真实大小，等于实际工作中卸矿口的大小。同时，偏心套壁上的平衡载荷主要作用在厚层带的下部，其载荷一般小于上部。作用在不同高度的偏心套筒上的均匀载荷可以使旋转轴处于更固定的位置。
如果忽略材料的阻力，所有作用在偏心套和动锥上的惯性力都可以看作是一对匀速稳定工作状态下作用在垂直面上的力和力矩。重力也作用在同一平面上。所有力和力矩的值都是常数。该平面绕破碎机的垂直轴空均匀旋转。这种方法使破碎机平衡问题变成了二维空问题。作用在破碎机上的所有力如所示。当所有力都重新定义到旋转圆锥体的中心时，主力矩和主矢量的水平分量设为0，方程的值可以消除传递到基础上的不平衡力。偏心套沿破碎机轴线平稳旋转，所以所有的力都能产生一个合力作用在偏心套的重心上，偏心套旋转的角速度。
与偏心套不同，动锥的旋转可以理解为一个对称体的规则运动。因此，所有影响动锥的力都可以产生为作用在挥杆中心的力F和等于动锥惯性力的力矩L；动锥的章动角，力f和力矩l组成的力系能产生一个合力。这个合力等于并平行于F，作用在距离挥杆中心l = L/ F的一点上。在操作中，变量值可以决定合力的位置。
1 3破碎机的均匀进料
目前，在破碎机中使用带侧卸的旋转给料漏斗是标准化的，它安装在动锥上。侧面出矿溜槽均匀分布在破碎室内，可以防止矿石在破碎室内聚集。对ZKAZ干洗厂的分析表明，使用这种给料器分配器可以使衬板磨损均匀，产品粒度降低12%。
在这种磨机中，安装了可靠的金属清除器和可靠的调节环，通常可以获得最均匀的衬板磨损。另一种方法是在不易破碎的材料通过后，沿螺纹径向移动调节环3- 4 mm。
由于衬板的磨损，一天之内可以自行调整偏心，但同时产品粒度增大。装有给料分配器的破碎机的出料口尺寸偏差在卸料器的四个点上小于2 mm，但没有给料分配器的破碎机的出料口尺寸偏差高2- 5倍。
这种给料方式使破碎机产量提高25- 30%，物料粒度降低15- 20%，产品粒度由35 mm降至25 mm，可提高粉磨能力11%。
采用均匀锥形给料，特别是自动监控给矿质量，可以在不改变设计的情况下，大幅度提高破碎指标。
1具有新的运动学和动力学特性的偏心圆锥破碎机
1 1 1双曲线运动
为了克服前面提到的复杂圆锥运动的一些缺点，我们可以通过给主轴特殊的驱动来得到双曲线运动。带有直径为100 mm的动锥的偏心破碎机经过试验，动锥上的每一点都可以看作是垂直面上的一个椭圆。椭圆的形状、方向和大小可以预先定义，选取的参数和以母线为主轴的双曲线的面积决定了它们的椭圆参数。这种运动可以使矿石压出破碎腔，同时产生切向破碎分量。
为了得到比较结果，在破碎机中安装了这些不同的驱动轴，当摆动频率为700次/min时，可以提供普通的圆锥运动和双曲线运动。两轴的章动角度和动锥底部的旋转也是一样的。所有试验中使用平均粒度为12毫米的原矿。在每种情况下，排出孔的尺寸是固定的，以获得最终粒度为3毫米的产品。表1显示了80次实验的平均结果。
可以得出:1)双曲主轴运动的破碎机产量是标准运动破碎机的两倍，单位能耗低。2)破碎机可以处理含水量超过4%的矿石。将矿石压出破碎腔的功能提供了显著提高旋转破碎机性能的机会，并且旋转破碎机对进料的均匀性和湿度特别敏感。
1 2惯性圆锥破碎机
惯性偏心圆锥破碎机是由传统的偏心破碎机旋转方法设计的。这种破碎机可以在空加载时出料口为0的条件下工作，而其他偏心圆锥破碎机是不可能的。
破碎框架3与安装在驱动装置6上的基座支承凸缘和底部1分离，并且两个分离系统通过弹簧元件2连接。偏心套5驱动动锥4像普通破碎机一样旋转。工作时，锥体的衬板始终与矿层接触，所以动锥体的转动传递给定锥体，但只有在空装停时，出矿口等于或接近0。通过旋转调整环，可以将间隙调整到小于0。所以需要借助千斤顶将驱动装置箱移动到与移动锥体倾斜方向相反的方向，然后卸载千斤顶，使两个锥体之间产生一个力。破碎力、破碎比和产量可以通过改变两个衬板之间的间隙或它们接触时的应力来调节。通过选择最佳作用锥体的惯性质量和惯性力矩以及连接弹簧元件的刚度，可以进一步提高破碎机的性能。
3偏心圆锥破碎机的应用限制
偏心圆锥破碎机的技术分析表明，它可以生产100%- 25毫米的产品。如果采用均匀自动给料，可以在开路中破碎坚硬矿石，其破碎比在6左右。如果破碎机以平衡的方式运动，甚至采用自动给料和最佳破碎腔形，那么通过提高动锥的摆动频率(300- 350次/分钟)，可以获得100%-18 mm粒度的产品。此时破碎比可达7。
由于它们运动匹配的刚性，实际上不可能进一步改进现有圆锥破碎机的设计。因此，如果不增加新的破碎工段(如回转破碎机)和闭路操作，用这些破碎机取代磨机是不可能的。此外，由于惯性圆锥破碎机的制造、操作和维护成本高，在矿山中的使用受到限制。尽管圆锥破碎机在工业中得到广泛应用，但仍有一些缺点限制了它们的应用。主要缺点如下:
只有当材料发生特定的变形时才能实现压碎，而材料的变形不能由它的强度特性合理地确定。
动锥的运动不能在破碎室内产生巨大的应力，摆动频率不能超过300次/分钟。粒间磨损的粒间破碎机理无法实现，因为破碎腔是根据物料破碎衬板的原理设计的。因为衬板不可避免的存在椭圆度和不同心的问题，所以不允许将衬板之间的放矿口设置的很小，因为空转弯时锥体会发生碰撞；这主要是因为刚性的运动学设计会破坏驱动机构。主轴和驱动偏心衬套之间的间隙太大，无法保证排出孔的实际尺寸。在空载荷下运动锥体的摆动频率受到固定球面轴承不稳定性的限制。另外，这些破碎机对给料的不均匀性或给料颗粒的成分特别敏感，所以需要在破碎腔周围均匀给料。
最近对偏心圆锥破碎机的设计进行了修改，但只是对上述破碎机优化原理起了很大的作用。
破碎设备制造商Nordberg得出结论，厚床物料的自破碎是最有前途的工艺。这一过程很容易在旋转破碎机中实现。与传统的圆锥破碎机不同，这些破碎机中的物料破碎发生在挤压层。但在这些机制中，最靠近衬板的料层厚度大于最终产品粒度，料层受挤压时颗粒相互移动，迅速使颗粒边角破碎，最终使晶体破碎。破碎应变难以确定，它与被破碎物料的强度、破碎腔的填充程度(随腔的周长和高度而变化)等一些综合因素有关。因此，不能沿着矿物晶体的裂缝破碎物料，也不能选择性破碎物料。与圆锥破碎机相比，转盘式破碎机的破碎比可降低一半，但转盘式破碎机只能安装在闭路中用于生产细颗粒。
2破碎腔类型分析
2现有的细分和超细分空腔
目前细粉碎用短圆锥破碎机，超细粉碎用转盘破碎机。这些破碎机生产细粒产品或沙子，有时它们可以取代磨机。短圆锥破碎机与转盘破碎机的区别在于破碎腔的设计。破碎腔的性能由以下因素决定:破碎腔表面的形状、顶角、偏心摆动、支点位置和转速。
短圆锥破碎机的破碎过程。假设物料被夹持在位置(1)但未破碎，随着表面旋转，破碎表面之间的间隙增大，物料自由下落至下一个冲击点，到达下一个夹持位置(2)并在通过破碎腔之前被破碎。材料主要受两种主要力的影响——重力和摩擦力，摩擦力是与运动的锥形衬套正交的力。减缓物料向下运动，摩擦力取决于衬垫的坡度和摩擦系数，摩擦系数由物料和物料的含水量决定。由于物质在运动中自由下落，其状态复杂，难以用数学模型描述。
盘式破碎机的破碎原理不同于其他圆锥破碎机。盘式破碎机通过冲击和研磨产生细小颗粒。它的衬板比传统圆锥破碎机更短，倾斜度更小。当顶角小于物料的休止角时，物料在重力作用下流动受阻，物料被运动的锥体推出。高百分比的细粒产品归因于旋转数和空腔设计。腔体设计采用料层破碎机制，保证高效破碎过程。在粉碎过程中，较大的表面摩擦力使物料产生较大的研磨力。破碎机的出料口不是控制产品粒度的唯一途径，在较厚的料层中也会发生破碎。该工艺克服了传统破碎机的缺陷，传统破碎机必须将破碎后的产品返回破碎机，以获得高质量的产品。
2圆锥破碎机的衬板磨损。
圆锥破碎机的主要磨损过程是磨粒磨损，磨粒磨损是工业上造成物料损失的主要原因之一。当两个表面直接接触，并且一个表面比另一个表面硬时，就会发生磨损。硬表面被压入软表面，严重受压表面周围发生塑性变形。有切向运动时，从硬表面刮软表面，刮掉软碎屑。圆锥破碎机的磨损可以用开式三体磨损来表示。在这种磨损状态下，磨粒可以相互移动，磨损的磨粒沿磨削表面旋转或滑动会造成一个或两个中等间隙表面被磨损。封闭三体磨损可以通过预防措施消除，而开放三体磨损是破碎过程的固有特征，无法完全避免。开放三体磨蚀有三种类型:刨削、高压应力和低压应力。
在高压开式三体磨料磨损中，合力相当大，足以使磨粒破碎，并可能包括一些冲击分量。而在低应力开放式三体磨损中，合力很小，不能造成很大的碾压。在圆锥破碎机中，磨损情况是沿顶角从低压磨损到高应力磨损，包括冲击力分力破碎力的增加和破碎机衬板距离的减小。磨损区域加剧，最大磨损量与主破裂带的破坏一致。
磨损是一个复杂的过程，磨损率随着许多操作变量和环境变量而变化。以圆锥破碎机为例，确定了一些有效变量:衬板的耐磨性；岩石的类型和性质；饲料的大小和形状；运行参数(如卸料间隙、速度、负荷和功率)；摩擦引起的温度；材料的湿度和粘度；外来金属块的混合。在大规模生产中，这些参数有些是稳定合理的，比如上面引用的前三个参数；相反，包括湿度和温度在内的环境参数是不可控的。
破损部位内衬非常硬的锰钢，耐磨强度高。一台KM D- 2200T圆锥破碎机开始工作时，锰钢衬板厚度为100 mm(俄罗斯锰钢110为G13L)，其平均磨损速度由0.204mm/h降至10.20mm，如果破碎机破碎非常坚硬的物料，磨损速度会加快。更换衬板不仅费时费钱，而且持续的磨损改变了破碎腔的形状，两个破碎元件之间的顶角和间隙变差，导致出矿口增大，产品粒度粗化，粒度分布偏差。因此，最大进料粒度和处理能力将会降低。
下文报告的新型衬板开发工作的目的是增加衬板的寿命，防止破碎机因磨损而性能下降。普通方法不可行，效率低。考虑到冶金行业(铸造)和破碎机的规格等因素，衬板的厚度不宜超过100 mm，厚的衬板降低了耐用性，平行带的长度影响破碎机的能力。
3新型破碎腔类型
1初步研究
前苏联做了很多研究，得出以下结论。
1)摆动频率的增加会增加能耗，降低运动部件的寿命。
1- 224次/米英寸；2- 270次/分钟；3- 338次/分钟2)使用进料分配器可以获得良好的结果。
3)由于圆锥破碎机的破碎空对矿石颗粒的充填不均匀，能量分布具有周期性特征。与变频破碎机偏心套转速一致。因此，细碎机驱动负载可以从循环的最大扭矩、循环的等效扭矩和计算扭矩的频率来计算。下一个最大周期性扭矩通过以下公式获得:N个加载循环；M%( = m/)为折减系数，由双对数坐标中M材料S/ n疲劳曲线的梯度定义的系数，与压力有关的系数。等效疲劳值或平均值由圆锥破碎机的输出决定。
4)细碎圆锥破碎机的效率由以下参数决定:破碎机产量、出矿口大小、破碎产品粒度、调节环弹簧压力。破碎机的产量与每吨破碎产品的能耗、平均破碎能量和破碎过程的动力学有关。
破碎过程的平均单位能耗与破碎机产量成正比，破碎过程的单位能耗由驱动能耗、破碎产量和破碎比决定。公式中:n a某一状态下所需的平均能量；Q圆锥破碎机的产量；s破发比。选择一定的破碎比s，关系由实验确定，代入式(12)。函数曲线见图12。
曲线显示产量为200 260 t/ h，单位能耗最低。
这种情况是KM D- 2200破碎机的最佳产量。
生产用KMD- 2200细圆锥破碎机动力参数3 2的新设计
新的粉碎室包括两种粉碎模式:单颗粒粉碎和床粉碎。如上所述，这些模式各有各的优点，将它们组合在一个粉碎室中可以获得更好的性能。改进设计(0)的主要目的是生产更精细的材料并减轻衬板的重量。这种新型腔体可以代替普通的细碎圆锥破碎机衬板。
与普通圆锥破碎机一样，其破碎腔也由动锥衬1和定锥衬2组成，破碎腔包括均匀给料的准备区A和破碎平行区b .
平行区表面的小破碎区3形成空空腔，这些空空腔沿锥面呈多环分布，形成蜂窝状结构。这些空空腔具有截头棱锥，但它们也可以制成截头圆锥或截头六边形。大量的经验试验方法被用来优化蜂窝结构的设计。
空空腔的总面积应为平行皮带面积的25- 40%。如果面积小于25%，则空腔将不起作用。如果超过40%，衬板的寿命会缩短(空型腔之间的衬板会断裂)。空型腔深度(h If 空型腔深度小于50% 空型腔不起作用(药型罩初次使用除外)，如果空型腔深度超过截面厚度的70%，药型罩强度会减弱，寿命会缩短。
圆锥破碎机工作时，衬锥在衬锥内旋转。物料的破碎是通过移动的锥体将其压向固定的锥体来完成的。
被压碎的材料在上述材料的压力和重力下被排出。
破碎过程分为两个阶段:第一阶段，物料进入准备区，矿石在上部矿石的压力和重力作用下均匀运动到下一阶段；第二阶段在平行皮带中完成，物料粉碎是一个复杂的过程。空腔内的破碎是空腔内压力产生的压缩过程造成的，缓慢压缩过程比冲击或其他整体破碎方式效率更高(单位能耗可获得更大的破碎比)。由于能量施加缓慢，作者认为极限应变能不能超过材料破碎前冲击破碎所需的能量。在研磨和剪切的作用下，材料可以在空型腔和内胆上表面之间破碎。
在这种腔体设计中，能量利用更加充分，细晶产品产量提高了5 10%。另外空腔内的碎料相当于一层保护层，可以降低药型罩20%的成本。
4结论
新空腔设计的应用可以带来相当大的好处。明显的改进是:细晶产品含量提高10%以上；通过将破碎后的物料填充到破碎腔中，可以减少衬板的磨损；衬板铸造原材料减少20%。本发明在采矿和建筑行业的应用将提高圆锥破碎机的性能，降低生产成本。
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