（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）圓錐破碎機因位于礦石破碎生產(chǎn)線(xiàn)的最后階段而處于重要地位，也是選礦廠(chǎng)的關(guān)鍵設備。近年來(lái)，由于市場(chǎng)的變化及需求，國內不論是破碎機用戶(hù)還是制造廠(chǎng)商，都對圓錐破碎機產(chǎn)生了濃厚的興趣，先是引進(jìn)國外先進(jìn)的圓錐破碎機，然后是消化吸收，進(jìn)而是研發(fā)創(chuàng )新，成為當前破碎機行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的機型。
1 圓錐破碎機的發(fā)展現狀
國內圓錐破碎機是在 1954 年仿前蘇聯(lián)的 φ2100和 φ1650 彈簧式圓錐破碎機的基礎上，自行設計生產(chǎn)的 φ1200 彈簧圓錐破碎機；1958 年又設計制造了大型的 φ2200 彈簧圓錐破碎機；上世紀 70 年代又研發(fā)了底部單缸與多缸液壓圓錐破碎機，也曾經(jīng)研制過(guò)中心液壓缸圓錐破碎機。之后經(jīng)過(guò)多年反復研制與實(shí)踐，相繼克服了舊系列彈簧圓錐破碎機彈簧壓力不足、零部件強度低以及結構上的某些缺陷，已批量生產(chǎn)的新系列彈簧圓錐破碎機有直徑 600、900、1200、1750、2200 mm 五個(gè)規格，14 種腔型；底部單缸液壓圓錐破碎機有直徑 900、1200、1650、2200 mm 四個(gè)規格，12 種腔型；多缸液壓圓錐破碎機有直徑 1200、2200mm 二個(gè)規格，4 種腔型。當時(shí)國產(chǎn)圓錐破碎機已經(jīng)達到了系列化、規格化和標準化的程度，可以說(shuō)產(chǎn)品齊全，使用可靠，受到國內外 (東南亞國家) 的認可。
盡管如此，國產(chǎn)圓錐破碎機與國外先進(jìn)的圓錐破碎機相比還是有一定的差距。為了趕上世界先進(jìn)水平，沈陽(yáng)重型機器廠(chǎng)又引進(jìn)了美國諾得伯格 (Nordberg) 公司的西蒙斯 (Symons) 與旋盤(pán)式圓錐破碎機 (Gyradisccrushers) 技術(shù)。
鞍山鋼鐵集團調軍臺選礦廠(chǎng)于 1997 年引進(jìn)美國諾得伯格公司生產(chǎn)的 HP700 多缸液壓圓錐破碎機，2臺中碎，4臺細碎；武鋼程潮鐵礦于 2002 年初用 3 臺HP500 多缸液壓圓錐破碎機代替 3臺φ2100 彈簧圓錐破碎機；包頭鋼鐵公司選廠(chǎng)也采用了 HP800 多缸液壓圓錐破碎機。其他如馬鋼選廠(chǎng)、武鋼大冶鐵礦選廠(chǎng)，以及眾多的地方中小型選廠(chǎng)，有色金屬礦選廠(chǎng)，如韶關(guān)凡口鉛鋅礦選廠(chǎng)，云銅大紅山銅礦選廠(chǎng)都是采用HP 系列破碎機代替原彈簧圓錐破碎機，使用效果都比較滿(mǎn)意，基本上能滿(mǎn)足“多碎少磨”的工藝要求。
在砂石行業(yè)也引進(jìn)了 HP 系列圓錐破碎機，如三峽工程中古樹(shù)嶺石料場(chǎng)采用 2 臺 HP300 和 2臺 Omnicone1560 圓錐破碎機；三峽下岸溪石料場(chǎng)采用 4 臺HP500 圓錐破碎機；香港奧石礦廠(chǎng)采用 1臺HP700和 2臺HP500 圓錐破碎機；香港新機場(chǎng)工程采用 6 臺HP 系列和 2臺 Omnicone 圓錐破碎機；廣州黃陂石礦廠(chǎng)采用 3 臺 Omnicone 圓錐破碎機。此外，馬鋼孤山鐵礦、北京三聯(lián)砂石場(chǎng)和張家口采石廠(chǎng)等也采用了諾伯格公司生產(chǎn)的 G 型單缸液壓圓錐破碎機。
2000 年前后，瑞典 Svedala 集團首先將 H1000系列 單缸液壓圓錐破碎機推向市場(chǎng)，繼而又將山特維克 (Sandvik) 公司 H1800 系列 (現改稱(chēng) CH 系列) 單缸液壓圓錐破碎機投向中國市場(chǎng)，一時(shí)又掀起了單缸液壓圓錐破碎機的熱潮。鞍鋼集團弓長(cháng)嶺、大孤山、胡家廟、齊大山等鐵礦，以及太鋼尖山鐵礦選礦廠(chǎng)，先后引進(jìn)約幾十臺 H6800 和 H8800 單缸液壓圓錐破碎機；江西銅業(yè)德興銅礦也先后引進(jìn)了數臺 H8000 和H8800。
最新推出的 H7800 型單缸液壓圓錐破碎機于2006 年首次在洛鉬集團選廠(chǎng)使用后，先后也有幾十臺在多家大型礦業(yè)公司，如重鋼太和鐵礦、安徽開(kāi)發(fā)礦業(yè)、唐鋼司家營(yíng)鐵礦和廣西華銀鋁業(yè)等獲得成功應用。本鋼南芬選廠(chǎng)也采用了 H6800 和 H7800 單缸液壓圓錐破碎機代替原來(lái)的國產(chǎn)彈簧圓錐破碎機。
慣性圓錐破碎機是前蘇聯(lián)產(chǎn)品，其專(zhuān)利已轉讓給美國、日本和西歐等國。國內北京礦冶研究總院與圣彼得堡工程科學(xué)院合作成立中外合資北京凱特破碎機有限公司，生產(chǎn)世界一流的慣性圓錐破碎機。慣性圓錐破碎機原理獨樹(shù)一幟，仍處于應用、改進(jìn)和發(fā)展中。
美國 Cedarapids 公司推出的 MVP 型液壓圓錐破碎機，采用全滾動(dòng)軸承結構；浙江湖州的湖州新開(kāi)元碎石有限公司和哈爾濱某金礦都引進(jìn)了全滾動(dòng)軸承圓錐破碎機。
綜上所述，凡是國外先進(jìn)的圓錐破碎機國內都有引進(jìn)，但對廣大的中低端用戶(hù)來(lái)說(shuō)，彈簧圓錐破碎機仍是產(chǎn)銷(xiāo)的主力軍。如浙江雙金的 SJ 系列、廣州華揚的 S 系列、上海山寶的國產(chǎn)老彈簧機，其產(chǎn)銷(xiāo)量遠遠大于液壓圓錐破碎機。例如浙江雙金機械集團有限公司研制的 SJ 系列改進(jìn)型西蒙斯式圓錐破碎機，僅2010 年產(chǎn)銷(xiāo)就近 500 臺。
2010 年 11 月在上海舉辦的寶馬展 (Bauma China2010) 也是國內破碎機主要生產(chǎn)廠(chǎng)家的一次大聚會(huì )，參展的破碎機制造企業(yè)有近百家，展出的產(chǎn)品從單缸液壓到多缸液壓，從 H1800 系列到 HP 系列，從老式的彈簧圓錐破碎機到改進(jìn)型的西蒙斯圓錐破碎機，應有盡有。據統計，國內生產(chǎn)破碎機的廠(chǎng)家有數百家，僅上海地區就有幾十家。由此可見(jiàn)國內破碎機制造業(yè)的興旺程度以及圓錐破碎機市場(chǎng)的激烈競爭程度。
據筆者觀(guān)察了解，國內絕大多數破碎機生產(chǎn)廠(chǎng)家都沒(méi)能加大投入自主研發(fā)新產(chǎn)品的力度，在激烈的市場(chǎng)競爭中，各制造廠(chǎng)相互仿抄，使得國產(chǎn)圓錐破碎機總體上趕不上國外先進(jìn)的圓錐破碎機。在這種情況下，國內有些破碎機廠(chǎng)商，特別是實(shí)力較強的民營(yíng)企業(yè)，加大了研發(fā)投入，采用自主研發(fā)、廠(chǎng)校合作等方式，在對國外先進(jìn)產(chǎn)品，如 H1800 系列及 HP 系列消化吸收的基礎上，努力開(kāi)創(chuàng )國產(chǎn)先進(jìn)的液壓圓錐破碎機。
武漢科技大學(xué)的郎寶賢教授與某廠(chǎng)合作研制動(dòng)錐直徑為 800、1000 和 1 400 mm 的單缸液壓圓錐破碎機，其主要技術(shù)性能與國外先進(jìn)圓錐破碎機相當，個(gè)別地方還有所改進(jìn)，如 800 單缸液壓圓錐破碎機啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)，機器振動(dòng)明顯好于 GP100 單缸液壓圓錐破碎機。國內不少廠(chǎng)家已相繼生產(chǎn)了 HP300 和 HP500多缸液壓圓錐破碎機，還有許多廠(chǎng)家生產(chǎn)了小規格的H1800 系列單缸液壓圓錐破碎機。
2 現有圓錐破碎機機型與性能比較
國內外圓錐破碎機有許多類(lèi)型，各型破碎機性能都不一樣，同一種機型，不同的生產(chǎn)廠(chǎng)家，其產(chǎn)品性能也會(huì )有所不同?，F就國內已有的圓錐破碎機各機型與性能進(jìn)行比較，從中可以看出哪種破碎機的性能更優(yōu)越，進(jìn)而找出圓錐破碎機的發(fā)展方向。由于西蒙斯破碎機的性能遠優(yōu)于傳統的彈簧式圓錐破碎機，所以近年來(lái)國內各破碎機制造廠(chǎng)紛紛開(kāi)發(fā)這種破碎機，國產(chǎn)傳統彈簧圓錐破碎機越來(lái)越少。近年來(lái)，新制訂的彈簧圓錐破碎機國家標準 (報批稿) 與西蒙斯圓錐破碎機的參數基本相近，故傳統彈簧圓錐破碎機遲早會(huì )被淘汰。表 1 給出了諾得伯格公司的西蒙斯、旋盤(pán)式、G型單缸液壓圓錐破碎機和 HP 系列多缸液壓圓錐破碎機的主要性能指標。
 由表 1 數據可知，生產(chǎn)能力最高和能耗最低的是HP 系列破碎機，產(chǎn)品粒度也是 HP 系列破碎機最好。旋盤(pán)式破碎機能耗高，而其產(chǎn)量又比西蒙斯破碎機稍低，然而小于 5 mm 粒級的產(chǎn)量大于西蒙斯破碎機，因此，該機雖然能耗高，但它可給下段磨機提供更多的細粒原料，使磨機達到“多碎少磨”的節能效果。
從這個(gè)觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，旋盤(pán)式破碎機優(yōu)于西蒙斯破碎機，但不如 HP 系列破碎機。所以，諾得伯格公司自稱(chēng) HP系列破碎機為新的第三代產(chǎn)品。G 型破碎機與西蒙斯破碎機相比還是優(yōu)于彈簧破碎機。從上述 4 種破碎機的比較結果可知，旋盤(pán)式與 HP 系列破碎機采用層壓破碎原理，可以實(shí)現選擇性破碎，所以這兩種機型性能優(yōu)越；而 HP 系列破碎機不僅采用層壓破碎，又是一種高能圓錐破碎機，所以它的性能更加優(yōu)越。
Svedala 集團生產(chǎn)的 H1000 系列和山特維克公司生產(chǎn)的 H1800 系列單缸液壓圓錐破碎機都是來(lái)自美國阿利斯一查爾默斯 (Allis-Chalmars) 公司 (簡(jiǎn)稱(chēng)AC 公司) 的 H 系列高能圓錐破碎機。山特維克公司稱(chēng) H1800 系列是第三代產(chǎn)品，也是一種高能圓錐破碎機。慣性圓錐破碎機也是一種高能圓錐破碎機?，F將上述 3 種高能圓錐破碎機的主要性能列于表 2。
 由表 2 數據可知，H-8000 超細型與 HP700 細型相比，后者粒度細，產(chǎn)量高，能耗低，但前者破碎比稍大些。H-8000 細型與 HP700 中型相比，后者產(chǎn)量高許多，能耗也比較低，但 HP700 質(zhì)量并不輕，因為表 2 中的質(zhì)量不包括破碎機液壓系統部分。H-8000細型與 KИД - 2200 慣性破碎機相比，后者性能優(yōu)于前者，但它的質(zhì)量是前者的 2.1 倍，慣性破碎機破碎比很大，可以簡(jiǎn)化破碎工藝流程，這又是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。
KИД - 2200 與 HP700 中型破碎機相比，后者粒度 10 mm 以下產(chǎn)量 290 t/ h，比前者 12 mm 以下的產(chǎn)量 300 t/ h 少 10 t/ h，但粒度小 2 mm；后者能耗為1.724 kW·h/ t，前者為 2.00 kW·h/ t；從破碎機質(zhì)量來(lái)看，前者為 140 t，但它的破碎比較大，這兩種破碎機性能都比 H1000 系列破碎機優(yōu)越。原因是雖然表 2中列舉的破碎機都屬高能破碎機，但 H1000 系列破碎機不是采用層壓破碎原理，不能實(shí)現選擇性破碎。此外，H1000 系列和 G 型破碎機同樣具有前述單缸液壓圓錐破碎機的優(yōu)點(diǎn)，而且帶有最先進(jìn)的計算機自動(dòng)控制系統。
山特維克 H1800 系列比 H1000 系列破碎機更優(yōu)越，可以認為它是一種高能層壓圓錐破碎機。通過(guò)前述比較可以認為，HP 系列和 H1800 系列破碎機是當今世界上最先進(jìn)的兩種破碎機，并受到國內外用戶(hù)的好評。
3 圓錐破碎機的發(fā)展創(chuàng )新
3.1 在引進(jìn)消化吸收方面應加大投入
從以上破碎機的分析比較可知，HP 系列多缸液壓圓錐破碎機的性能優(yōu)于 H1800 系列單缸液壓圓錐破碎機，但從破碎機結構方面來(lái)看，圓錐破碎機比其他破碎機結構都復雜，而 HP 系列多缸機又是圓錐破碎機中最復雜的；H1800 系列單缸機是圓錐破碎機中結構最簡(jiǎn)單的一種，所以，從破碎機結構的復雜程度來(lái)看，H1800 系列單缸機又優(yōu)于 HP 系列多缸機。這兩種破碎機都是當今世界上性能比較優(yōu)越的液壓圓錐破碎機。
2000 年以前，某些廠(chǎng)家在引進(jìn) HP 系列多缸機的基礎上，通過(guò)消化吸收研制了 HP300、HP500 多缸機，其性能基本與原機相近。引進(jìn)的 HP 系列多缸機的運轉實(shí)踐證明了它的優(yōu)越性，同時(shí)也發(fā)現了它的缺陷。
2000 年以后，引進(jìn) H1800 系列單缸機勢頭非常強勁，如鞍鋼集團弓長(cháng)嶺、齊大山、東鞍山等礦就引進(jìn)了多臺 H8800 單缸機，使用效果也不錯。某些制造廠(chǎng)在引進(jìn)消化吸收的基礎上又研制了單缸機，其中多數是成功的，也有失敗的，失敗的主要原因是對引進(jìn)產(chǎn)品消化吸收不夠，甚至對圓錐破碎機基本原理都沒(méi)有掌握，有些試制雖基本成功，但也沒(méi)有再作進(jìn)一步的研究改進(jìn)工作。國內也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)從事破碎機研究的部門(mén)，即便破碎機設計研究中心也只是承擔一些一般的破碎機設計任務(wù)。據資料介紹，國內在破碎機開(kāi)發(fā)研制方面做得很不夠。有數據顯示，日本和韓國在引進(jìn)技術(shù)和用于對引進(jìn)技術(shù)消化吸收的投資比例是 1∶5，而我國的比例是 1∶0.07[5]。所以，無(wú)論是國有企業(yè)還是民營(yíng)企業(yè)，都應該在技術(shù)創(chuàng )新方面加大投入。
3.2 研發(fā)國產(chǎn)大型單缸液壓圓錐破碎機
2009 年國務(wù)院四部委聯(lián)合提出重大技術(shù)裝備創(chuàng )新項目中，就有開(kāi)發(fā) 2 000 mm 單缸液壓圓錐破碎機的項目。這是因為目前國內大型單缸機的易損件全靠進(jìn)口，每年花費大量的資金。因此，國內急需開(kāi)發(fā)生產(chǎn) H8800 這樣的大型單缸液壓圓錐破碎機?？茖W(xué)發(fā)展規律證明，創(chuàng )新從來(lái)都是“模仿”和“創(chuàng )造”，研制 2 000 mm 單缸液壓圓錐破碎機首先應在研制 H8800 的基礎上進(jìn)行。因此，應首先對H8800 單缸機進(jìn)行深入的消化吸收，然后使之國產(chǎn)化。這也只能算是一種技術(shù)進(jìn)步，還談不上創(chuàng )新，要創(chuàng )新應有自己的東西。希望 2 000 mm 單缸機項目早日付諸實(shí)現，以填補我國大型單缸液壓圓錐破碎機制造領(lǐng)域的空白。
3.3 應用高新技術(shù)研發(fā)新型圓錐破碎機
隨著(zhù)新材料、新技術(shù)和新工藝的不斷發(fā)展，特別是電子計算機，CAD 仿真、虛擬樣機、優(yōu)化設計 (如破碎腔的優(yōu)化等) 等現代技術(shù)的應用，使得研發(fā)、改進(jìn)現有圓錐破碎機取得了較大的進(jìn)步。破碎機研究的總體方向是，破碎機理的研究與現有破碎機的研制，兩者的目的是一致的，即降低能耗、鋼耗，制造出高效節能的圓錐破碎機。破碎機的研究首先是破碎腔的研究，使它能夠借用層壓破碎原理，達到選擇性破碎的目的。為此，新的破碎機設計的關(guān)鍵點(diǎn)是：大擺程、高擺頻、大底錐角，并且三者必須達到最佳匹配；采用優(yōu)化型層壓破碎腔再輸入高能量，也就是對破碎機內部結構和參數進(jìn)行優(yōu)化設計，基本上不加大外形尺寸。
其次，要創(chuàng )新必須改進(jìn)現有破碎機的缺陷。HP系列多缸機由于結構復雜，加工安裝工藝復雜，零部件磨損嚴重，特別是在運轉過(guò)程中故障頻繁；而H1800 系列單缸機由于結構簡(jiǎn)單，零部件加工工藝和安裝工藝簡(jiǎn)單，易損件壽命較長(cháng)，特別是運轉過(guò)程中故障較少，這也是許多大型廠(chǎng)礦引進(jìn) H1800 系列單缸機的原因之一。
4 結語(yǔ)
研發(fā)新型圓錐破碎機的基本出發(fā)點(diǎn)是，借鑒 HP系列多缸機的優(yōu)越性能，吸收 H1800 系列單缸機結構簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并把兩者集中到一起，這樣就能創(chuàng )新研發(fā)出一種新型圓錐破碎機。目前，已有國內學(xué)者設計出了一種既有多缸機的優(yōu)越性能，又有單缸機結構簡(jiǎn)單特點(diǎn)的新型圓錐破碎機。希望有創(chuàng )新精神的制造廠(chǎng)商、科研院所和高等學(xué)校共同努力，爭取研制出更多、更優(yōu)越的具有我國自主知識產(chǎn)權的、國際領(lǐng)先的新型圓錐破碎機。
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