新型高效大型多缸液壓圓錐破碎機MCX1300研發(fā)探討

雷華良，張炳根，何志敏

（南昌礦山機械有限公司，江西 南昌 330004）

多缸液壓圓錐破碎機是礦山領(lǐng)域的一種典型破碎設(shè)備，憑借其無與倫比的優(yōu)勢在礦石破碎中的中碎與細碎工段取得了無可替代的地位。隨著可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)與環(huán)境保護、資源與能源利用、社會與經(jīng)濟發(fā)展的要求越來越高，破碎行業(yè)尤其是破碎設(shè)備面臨的考驗也越來越嚴峻。

我公司創(chuàng)新設(shè)計的新型高效多缸圓錐破碎機MCX1300，是國內(nèi)目前單臺處理能力最大的多缸圓錐破碎機，采用“高能化和層壓破碎”理念，提高一次破碎成品率，可搭載自主學(xué)習(xí)的智能控制系統(tǒng)，全面監(jiān)測破碎機狀態(tài)。性能達到國際先進水平，提升公司的核心競爭力。

1 必要性和可行性

首先，近年來，隨著中細碎大型礦山項目工藝性需求，市場對大型多缸圓錐破碎機的需求越來越強烈，國內(nèi)外頻有客戶提出我公司大型多缸圓錐采購意向。其次，市場上類似破碎機MP1250、CH890、895等正面臨著更新?lián)Q代的局面，而進口設(shè)備價格高投入大。再次，開發(fā)MCX1300是公司實力的表現(xiàn)，可進一步提升公司的技術(shù)實力和核心競爭力，同時也是公司產(chǎn)品的系列化和產(chǎn)品大型化趨勢機公司開拓國內(nèi)外市場的需求。所以，MCX1300的研發(fā)勢在必行。

南昌礦山機械有限公司MC200-MC1000系列多缸圓錐破碎機的設(shè)計、制造和應(yīng)用，為MCX1300的研發(fā)積累了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)，同時，公司組建了專業(yè)的研發(fā)團隊專職執(zhí)行MCX1300的鉆研和設(shè)計任務(wù)。2018年公司為滿足大型化設(shè)備的研究和制造需求，投入巨資建設(shè)重裝車間和研試樓，成立了研試中心。2019年又花巨資采購了一大批大型加工、裝配及試驗設(shè)備，為MCX1300的研發(fā)提供了絕對的支持，解決了研發(fā)人員的后顧之憂，同時也體現(xiàn)了公司開發(fā)MCX1300的決心。

2 設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計要求

（1）性能升級，處理能力2000～3000t/h。

（2）技術(shù)升級，高效節(jié)能。

（3）智能升級，自主學(xué)習(xí)，主動控制。

（4）應(yīng)用升級，簡單高效。

3 方案設(shè)計與參數(shù)規(guī)劃

3.1 布置：整機布置如圖1所示

圖1 MCX1300布置示意圖

3.2 整機參數(shù)：設(shè)備詳細參數(shù)見表1

表1 MCX1300整機參數(shù)

3.3 生產(chǎn)能力：設(shè)計生產(chǎn)能力規(guī)劃，見表2

表2 MCX1300生產(chǎn)能力規(guī)劃

3.4 產(chǎn)品組成：產(chǎn)品粒度曲線，如圖2所示

圖2 產(chǎn)品粒度曲線

4 設(shè)計計算

4.1 處理量計算

式中，Q為對應(yīng)腔型對應(yīng)排料口處理量，t；K為調(diào)節(jié)系數(shù)，常樹1-2；ρ為物料堆密度，一般1.6t/m3；n為偏心轉(zhuǎn)速，rpm；D為料層直徑，m；t為襯板離開到物料與襯板再次相遇時間，s；α為動錐底角（弧度）；a為排料口，mm；e為偏心距，mm。

計算結(jié)果見表3，達到設(shè)計要求。

表3 MCX1300產(chǎn)能計算

4.2 功率計算

根據(jù)經(jīng)驗公式P=170D2計算：

P=170×2.282=883.728kW

式中，P為破碎機功率，kW；D為動錐體直徑，m。

電機功率為900kW，滿足破碎機要求。

5 詳細設(shè)計

南昌礦山機械有限公司總結(jié)已有產(chǎn)品經(jīng)驗，研究比較國外同類產(chǎn)品，吸取市場應(yīng)用經(jīng)驗和教訓(xùn)，請教國內(nèi)外行業(yè)專家、學(xué)者、用戶。MCX1300的研發(fā)是一個不斷設(shè)計、不斷優(yōu)化、不斷創(chuàng)新的過程。

5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

主機三維設(shè)計模型如圖3所示。

圖3 MCX1300主機三維模型

5.2 結(jié)構(gòu)特點

大處理能力，MCX1300最大臺時處理能力可達到3000t，屬于目前國內(nèi)處理能力最大的多缸圓錐破碎機。

高效節(jié)能，MCX1300結(jié)構(gòu)緊湊、堅實，通過優(yōu)化破碎速度和加大動錐沖程，使破碎機擁有更大的破碎比和破碎力；更高的懸掛點設(shè)計，可確保給料口的有效開口度，實現(xiàn)無堵塞給料，滿足各種給料粒度要求。確保在給料粒度變化較大的中碎破碎和頑石破碎時也能保持高效穩(wěn)定。對比國內(nèi)現(xiàn)有多缸圓錐破碎機，MC1300可實現(xiàn)，在相同排料粒度下產(chǎn)量更高，在相同產(chǎn)量下產(chǎn)品粒度更細。

穩(wěn)定可靠，MCX1300具有無與倫比的生產(chǎn)穩(wěn)定性。液壓控制裝置可使破碎機保持恒定排料口，并實現(xiàn)非同尋常的破碎比。恒定破碎腔設(shè)計，動、定錐襯板磨損均勻，確保破碎機排料口恒定和排料產(chǎn)品粒度一致。自動過鐵釋放系統(tǒng)，可使非破碎物體通過破碎腔，而不會導(dǎo)致破碎機停機，并迅速恢復(fù)至原排料口，從而保持排料產(chǎn)品粒度一致。

簡單實用，MCX1300圓錐破碎機擁有各種轉(zhuǎn)速和破碎腔組合，可滿足各種需求。只需更換襯板即可實現(xiàn)所有腔型之間的切換，增強了MCX1300的適用性，同時減少了備品備件庫存。

5.3 優(yōu)化設(shè)計

如圖4所示，應(yīng)用EDEM計算機破碎模擬技術(shù)，進行破碎腔優(yōu)化設(shè)計，提升產(chǎn)能。

圖4 EDEM計算機破碎模擬

如圖5、圖6所示，應(yīng)用ADAMS動力學(xué)仿真計算,進行動力優(yōu)化設(shè)計，提高破碎機的破碎力和穩(wěn)定性。

圖5 ADAMS動力學(xué)仿真

圖6 ADAMS動力學(xué)仿真

如圖7所示，應(yīng)用SolidWorks simulation進行應(yīng)力分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高強度，為破碎機提供堅實的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

圖7 SolidWorks simulation應(yīng)力分析

5.4 創(chuàng)新設(shè)計

主機、液壓、電控創(chuàng)新設(shè)計，提升破碎機性能，簡化操作，方便運行維護。

上下機架、偏心總成、動錐總成等創(chuàng)新設(shè)計，結(jié)構(gòu)更合理、更加穩(wěn)定可靠；采用創(chuàng)新的加工工藝和裝配工藝保證零件和裝配精度的精度。

液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、防塵系統(tǒng)均為自主創(chuàng)新設(shè)計。獨立設(shè)計的清腔和釋放系統(tǒng)提升設(shè)備清腔能力。智能化控制系

統(tǒng)，簡化操作，控制升級。防塵系統(tǒng)、動力系統(tǒng)進一步優(yōu)化確保破碎機運行穩(wěn)定可靠。

5.5 智能控制

標(biāo)配AUTO-RUN自動控制系統(tǒng)，可實時監(jiān)測破碎機的運行狀態(tài)，如顯示并記錄功率、排料口、破碎壓力、溫度、等信息；可在中控室實現(xiàn)自動開機停機調(diào)整破碎機等操作，例如，液壓清腔和排料口調(diào)整等；具有系統(tǒng)自動報警等功能。在破碎作業(yè)時，具有過載釋放功能實現(xiàn)過載和過鐵保護，通過恒功率控制實現(xiàn)擠滿給料，將破碎機功效發(fā)揮到最大。簡化了操作，提高了效率，降低了運行成本。

MCX1300使用簡單，常規(guī)維護保養(yǎng)便利。利用一個按鈕，即可實現(xiàn)排料口的調(diào)整或拆卸維護保養(yǎng)，實現(xiàn)最佳成本效益運行?？勺畲笙薅鹊亟档屯C時間，提高破碎機的開機率。

可選配具備學(xué)習(xí)功能的智能控制系統(tǒng)，通過在使用過程不斷地學(xué)習(xí)自動優(yōu)化實際控制參數(shù)，以應(yīng)對不斷變化的工況，無須人工參與即可實現(xiàn)破碎作業(yè)。

6 研發(fā)總結(jié)和項目貢獻

MCX1300是國內(nèi)較早應(yīng)用最先進技術(shù)研發(fā)的新一代多缸圓錐破碎機，MCX1300多缸圓錐破碎機與國際知名同類產(chǎn)品相比，在性能相當(dāng)情況下，具有很高的性價比優(yōu)勢，是替代國外同類破碎機的首選產(chǎn)品。同時，MCX1300多缸圓錐破碎機的研發(fā)成功，為南昌礦機增加了一個拳頭產(chǎn)品，大大增強了我公司的競爭優(yōu)勢，彰顯公司實力的同時，為發(fā)展破碎機民族品牌樹立了新標(biāo)桿。

7 結(jié)語

隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深化，市場對破碎設(shè)備的要求已經(jīng)不僅僅是大型和穩(wěn)定，而是對健康環(huán)保、節(jié)能高效、數(shù)字智能等方面的要求越來越多?！颁J意創(chuàng)新，追求卓越”是我們的使命，“行業(yè)品質(zhì)標(biāo)桿”是我們的愿景，為了使命和愿景，南昌礦山機械有限公司不斷前行。