2100标准型圆锥破碎机设计

1 绪论

1.1引言

随着社会的进步，原材料消耗不断增加，导致富矿资源日益枯竭，矿石品位日趋贫化。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位31%、锰矿石品位22%。绝大多数的原矿需要破碎和选矿处理后才能成为炉料。破磨作业是选矿的龙头，也是能耗、钢耗的大户。因此，节能、降耗是破磨设备研究的主题，“多碎少磨”是节能、降耗的重要措施，其关键问题是降低破碎产品的最终粒度。圆锥破碎机的生产效率高，排料粒度小而均匀，可将矿岩从350mm破碎到10mm以下的不同级别颗粒，可以满足入磨粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。

破碎机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前破碎机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。

1.2历史发展

圆锥破碎机诞生于20世纪初叶。弹簧式圆锥破碎机是由美国密尔沃基城西蒙斯（Symons）兄弟二人研制的，故称之为西蒙斯圆锥破碎机。其结构为主轴插入偏心套，用偏心套驱动动锥衬板，从而使矿岩在破碎腔内不断地遭到挤压和弯曲而破碎。破碎效果差，振动大，弹簧易损坏。用大型螺旋套调整排矿口大小，调整困难，过载保护用弹簧组，可靠性差。多年来，虽然不断改进，结果日趋完善，但其工作原理和基本构造变化不大。

20世纪40年代末，美国Allis Chalmers公司首先推出底部单缸液压圆锥破碎机，是在旋回式破碎机基础上发展起来的陡锥破碎机。该机采用液压技术，实现了液压调整排矿口和过载保护，简化了破碎机结构，减轻了重量，提高了使用性能。

20世纪50-60年代，法国Dragon公司的子公司Babbitless公司和日本神户制钢有限公司等推出上部单缸、周边单缸液压圆锥破碎机。

20世纪70-80年代，美国Allis Chalmers公司在底部单缸液压圆锥破碎机的基础上推出高能液压圆锥破碎机；Nordberg公司推出旋盘式圆锥破碎机，适用于中硬物料的破碎，其给料粒度小，偏心距小，破碎力不大。之后，相继又推出超重型短头圆锥破碎机。

该机加大了功率，强化了弹簧并采用合金钢机架，但增加了制造成本。为此，该公司又推出了Omni型圆锥破碎机。Babbitless公司推出BS704UF型超细圆锥破碎机，它采用滚动轴承替代偏心套，由电动机、皮带传动带动动锥摆动，顶部采用单缸液压缸装置来调整排矿口和实现过载保护，给料粒度-10mm,产品粒度-6.3mm占80%。

20世纪90年代以来，美国Nordberg公司推出新一代HP系列圆锥破碎机；瑞典Svedala公司推出新的H系列圆锥破碎机；俄罗斯乌拉尔机械研究院和米哈诺贝尔研究设计院开发出新型短头圆锥破碎机，破碎机分上、下两部分，上腔按料层原理破碎物料，下腔为平行区。应用表明：细级别含量较一般圆锥破碎机提高5%-10%，衬板金属消耗降低20%。

20世纪50年代初期，国内圆锥破碎机在仿原苏联的2 100和1 650弹簧圆锥破碎机的基础上，开发的1 200和2 200型弹簧圆锥破碎机。在20世纪70年代开发了1 200、1 750、2 200多缸液压圆锥破碎机和1 200、1 650、2 200底部单缸液压圆锥破碎机。20世纪80年代，沈阳重型机器厂从美国Nordberg公司引进西蒙斯和旋盘式圆锥破碎机设计制造技术，并合作生产该系列圆锥破碎机。20世纪90年代以来，国内一些矿山、石料加工厂和建设工程先后又引进了HP系列圆锥破碎机、G型圆锥破碎机和Omni型圆锥破碎机，均取得了良好应用效果。北京矿冶研究院于1993年与俄罗斯圣彼得堡工程科学院合作成立中外合资北京凯特破碎机有限公司。桂林冶金机械厂与圣彼得堡工程科学院共同创办了中俄合资桂林湟新技术开发有限公司生产惯性圆锥破碎机。洛阳矿山机械工程设计研究院开发简化结构的惯性圆锥破碎机，东北大学也在研究振动破碎机。

随着我国石料加工厂的发展，中小型圆锥破碎机也取得了进展。上海建设·路桥机械设备有限公司与日本神户制钢有限公司合作生产AF型圆锥破碎机；沈阳华杨机械厂推出需蒙斯、旋盘式和HP系列圆锥破碎机；上海龙阳机械厂、上海多灵-沃森机械设备有限公司和鞍山矿山机械总厂也都生产中小型圆锥破碎机。

目前，我国圆锥破碎机已形成大、中、小型系列，品种规格齐全，基本满足国内需求。但产品的制造质量，特别是耐磨材料，以及使用可靠性等方面与国外同类产品尚有差距，有待进一步研究、改进。

1.3应用效果

近来国内外开发的新型高效圆锥破碎机破碎物料应用的范围不断扩大，破碎产品粒

度小，破碎效果显著。

美国Nordberg公司的MP-1 000型破碎机在Butte选矿厂替代Symons圆锥破碎机，产品粒度-12mm占80%，使磨机生产能力提高37%。波兰柳宾(любин)在锤式破碎机后使用MP型破碎机进行补充破碎使产品粒度降至-14mm占80%，从而提高了磨机生产能力，降低磨矿能耗。

鞍钢调军台选矿厂采用HP700型圆锥破碎机。从1997年9月投入运行，中碎机排料粒度-75mm，处理能力790t/h；细碎机排料粒度-12mm占92%，处理能力350t/h ,提高了磨机生产能力，降低了磨机能耗。

北京矿冶研究总院和安徽铜陵某有色公司联合攻关用PD90 120型颚式破碎机和GYP1 200型惯性圆锥破碎机，实现两段开路破碎工艺流程，生产能力70-80t/h，从给料-750mm破碎到-8mm，使系统能耗降低20%，磨机处理能力提高25%。

2 总体方案设计

2.1圆锥破碎机的类型

根据破碎腔型不同，圆锥破碎机可分为：标准型（中碎用）、中间型（中、细碎用）、和短头型（细碎用）三种型式，其中以标准型和短头型应用最广。

我国制造的中细碎圆锥破碎机用汉语拼音字母和动锥的底部直径表示型号，如PYB2200、PYZ2200和PYD2200，其中P —破碎机、Y —圆锥、B —标准型、Z —中间型、D —短头型、2200—动锥底部直径（毫米）。

根据调整排矿口和过负载时的保险方式，圆锥破碎机分为弹簧保险和液压保险两种类型。

本设计方案采用的是2100标准弹簧圆锥破碎机，即PYB2100。

2.2圆锥破碎机的工作原理

如图2.1所示，破碎机马达

1的动力由传动轴2、伞齿轮（圆

锥齿轮）3带动偏心轴套4而旋

转。主轴5插在偏心轴套的锥形

孔里，动锥6固装在主轴上并支

持在球面轴承8上。随着偏心轴

套的旋转，动锥6的中心线OO 1

以O 为顶点绕破碎机中心线

OO 2作锥面运动。这样，当动锥

中心线OO 1转到图示位置时，动

锥靠近定锥7，则矿石处于被挤

压和破碎状态，而动锥另一面离开定锥，此时被挤碎了的矿石靠自重从两锥体底部排出。圆锥破碎机是随动锥转动连续的进行破碎矿石，所以它比其他破碎机生产率高而工作又比较平稳。

图2.1 圆锥破碎机

1— 马达； 2—传动轴； 3—伞齿轮； 4—偏心轴套

5—主轴； 6—动锥； 7—定锥； 8—球面轴承

D —动锥底部直径