近幾年，伴隨著人們對(duì)機(jī)械設(shè)備的旺盛需求，我國(guó)礦山機(jī)械市場(chǎng)取得了巨大的發(fā)展。截止到2011年底，在我國(guó)主要機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品中，有102種產(chǎn)品的產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，其中礦山機(jī)械產(chǎn)品增長(zhǎng)速度最快。雖然我國(guó)已經(jīng)成為礦山機(jī)械生產(chǎn)、消費(fèi)與出口大國(guó)，卻面臨著“大而不強(qiáng)”的問(wèn)題。

        據(jù)了解，國(guó)內(nèi)礦山機(jī)械制造業(yè)突出的薄弱環(huán)節(jié)在于技術(shù)創(chuàng)新能力的不足和自主品牌的缺失。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品質(zhì)量和開(kāi)發(fā)能力等方面的問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了礦山機(jī)械企業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步緩慢，表現(xiàn)為研發(fā)投入不足、從事研究開(kāi)發(fā)工作的技術(shù)人員力量不足、企業(yè)開(kāi)發(fā)能力薄弱及科研開(kāi)發(fā)費(fèi)用占銷(xiāo)售額比重低。同時(shí)，企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)不健全，雖然部分制造企業(yè)中擁有一些技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，但具備高水平的研發(fā)機(jī)構(gòu)不多，與國(guó)外相比差距很大。

        礦山破碎篩分設(shè)備作為工業(yè)原料和能源生產(chǎn)的重要裝備，對(duì)礦山礦物的破碎分選起著至關(guān)重要的作用，但也同樣面臨著上述問(wèn)題。雖然我國(guó)破碎篩分市場(chǎng)很大，但產(chǎn)品性能卻相差很遠(yuǎn)，產(chǎn)業(yè)布局分散。近千家企業(yè)中擁有自主研發(fā)產(chǎn)品能力的很少，能夠生產(chǎn)符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高品質(zhì)設(shè)備企業(yè)不多。在技術(shù)發(fā)展水平上，國(guó)內(nèi)的破碎篩分設(shè)備制造業(yè)雖然已經(jīng)從仿制階段到引進(jìn)提高階段，但還處于消化吸收的層次，企業(yè)的產(chǎn)品還缺少自己的特色創(chuàng)新，產(chǎn)品無(wú)論是質(zhì)量和性能上都同國(guó)際先進(jìn)水平有較大差距。

         然而國(guó)內(nèi)礦山破碎篩分設(shè)備行業(yè)取得的技術(shù)進(jìn)步也是有目共睹，中國(guó)巨大市場(chǎng)規(guī)模的和多樣化的需求，為國(guó)內(nèi)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供了足夠的發(fā)展空間。在能源緊缺、節(jié)能降耗、倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)越來(lái)越受到社會(huì)關(guān)注的今天，如何進(jìn)一步加快技術(shù)裝備在精度、效率、自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展速度，逐步向高端裝備制造過(guò)渡，成為行業(yè)所以面臨的一道關(guān)卡。

        以高效配置來(lái)促進(jìn)礦山破碎篩分設(shè)備的發(fā)展將成未來(lái)發(fā)展的主流，通過(guò)對(duì)破碎篩分設(shè)備的合理選用與高效配置，真正做到物盡其用，不僅是節(jié)約能源，促進(jìn)生產(chǎn)的最有效措施，同時(shí)還可以加速企業(yè)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的消化和理解。在使用中彌補(bǔ)不足，在實(shí)用中取得進(jìn)步，也許讓企業(yè)收獲豐厚回報(bào)更能拉動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

旋回破碎機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

□ 郎世平  杭州山虎機(jī)械有限公司  蘭憲斌 本溪鋼鐵公司南芬選礦廠

郎寶賢 武漢科技大學(xué)

國(guó)內(nèi)旋回破碎機(jī)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的液壓旋回破碎機(jī)和技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的很多大型礦山得以應(yīng)用，對(duì)發(fā)展國(guó)內(nèi)破碎機(jī)行業(yè)和選礦事業(yè)具有重大意義。但該項(xiàng)技術(shù)受?chē)?guó)內(nèi)制造能力的制約，發(fā)展一直比較緩慢。而近幾年隨著國(guó)內(nèi)整體制造能力的提高和對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的消化和吸收，結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)已研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)先進(jìn)的旋回破碎機(jī)，使這一技術(shù)在行業(yè)內(nèi)開(kāi)始得到越來(lái)越多的使用。

旋回破碎機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

旋回破碎機(jī)的出現(xiàn)已有較長(zhǎng)時(shí)間的歷史，由于其生產(chǎn)能力要高于顎式破碎機(jī)，因此成為大型礦山和其他工業(yè)部門(mén)粗碎堅(jiān)硬礦物的代表設(shè)備。旋回破碎機(jī)的破碎過(guò)程是沿著圓環(huán)型破碎腔連續(xù)運(yùn)動(dòng)，具有生產(chǎn)能力大、單位能耗低、工作平穩(wěn)、適合破碎片狀物料及破碎的物料粒度均勻等特點(diǎn)。旋回破碎機(jī)的動(dòng)錐運(yùn)動(dòng)屬于理論力學(xué)中剛體繞空間定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使動(dòng)錐產(chǎn)生旋回力矩，旋回破碎機(jī)因此得名。在旋回破碎機(jī)發(fā)展過(guò)程中，有幾家企業(yè)一直起著重要的作用，本文就幾家企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

S型和CG型旋回破碎機(jī)

美國(guó)阿利斯·卡爾默斯（Allis-Chalmers簡(jiǎn)稱(chēng)AC）公司制造的旋回破碎機(jī)已有100余年的歷史。自1878年制造世界第一臺(tái)旋回破碎機(jī)以后，又于1943年開(kāi)始制造液壓旋回破碎機(jī)，即制造出Superior型（簡(jiǎn)稱(chēng)S型）液壓旋回破碎機(jī)，如圖1所示。                   

早期有S-200、S-300、S-400、S-500和S-600等5種規(guī)格產(chǎn)品，后來(lái)又推出S-2000、S-3000、S-4000、S-5000和S-6000系列產(chǎn)品。到如今由瑞典山特維克（Sandvik）公司又升級(jí)為S-2800、S-3800、S-4800、S-6800以及CG650、CG820、CG840、CG850和CG830等大中型旋回破碎機(jī)。圖2所示為山特維克公司生產(chǎn)的CG系列液壓旋回破碎機(jī)。表1中給出了該系列旋回破碎機(jī)主要參數(shù)。

Superior MK-II型旋回破碎機(jī)

美卓諾德伯格（Nordberg）公

司也生產(chǎn)旋回破碎機(jī)有重型和特重型其給料口有30"、42"、48"、54"和60"等5種，早期有頂部液壓缸支撐和調(diào)整裝置，后來(lái)該公司也生產(chǎn)底部單缸液壓旋回破碎機(jī)、頂部單缸和雙缸已不生產(chǎn)。近年，美卓諾德伯格新型Superior MK-II“超級(jí)橫梁”旋回破碎機(jī)，如圖3所示。

從圖3可以看出，主軸為整體式主軸，避免了動(dòng)錐松動(dòng)。動(dòng)錐螺母螺紋位于可更換的主軸合金鋼制成的護(hù)套上，這樣主軸無(wú)螺紋，消除了由于主軸上有螺紋產(chǎn)生應(yīng)力集中。主軸上部軸頸與錐體過(guò)渡部位采用較大的半徑圓弧并拋光、增大了主軸的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了其使用壽命。

主軸位置控制系統(tǒng)，采用垂直調(diào)節(jié)方式來(lái)補(bǔ)償磨損和控制產(chǎn)品精度。該系統(tǒng)由一個(gè)按鈕控制的泵以及一個(gè)用于支撐和調(diào)節(jié)主軸總成的重型液壓缸組成。主軸位置控制系統(tǒng)還可以用來(lái)清理破碎腔。如果破碎機(jī)在破碎狀態(tài)下動(dòng)力突然中斷，則使動(dòng)錐下降，以清除破碎腔內(nèi)物料。

Superior MK-II型粗碎旋回破碎機(jī)裝有一個(gè)平衡缸，當(dāng)主軸出現(xiàn)任何上移跳動(dòng)時(shí)，該平衡缸能夠使止推軸承和活塞與主軸總成保持接觸，從而起到保護(hù)作用。同時(shí)還裝有主軸位置傳感器探頭，該探頭可直觀顯示主軸位置，便于操作者保持破碎機(jī)排料口穩(wěn)定，同時(shí)使產(chǎn)量保持恒定，并檢測(cè)襯板磨損情況。

重型橫梁是Superior MK-II型旋回破碎機(jī)一個(gè)顯著特點(diǎn)。橫梁（臂架）很大，其中軸承也很大，與其相配合的軸頸也相應(yīng)增大。這是為滿(mǎn)足軸承特大的載荷而設(shè)計(jì)的。該機(jī)橫梁與橫梁圈鑄成一體，重型橫梁圈與上架體采用錐面止口配合、以防止橫梁松動(dòng)、減少維護(hù)保養(yǎng)的要求。此外，橫梁設(shè)計(jì)還增加了上機(jī)架的穩(wěn)定性和剛性。橫梁圈與上架體錐面止口用螺栓聯(lián)接牢固可靠。中部機(jī)架由上下兩段組成并借用螺栓相聯(lián)接。表2給出諾德伯格MK-II型旋回破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)。

ГРЩ旋回破碎機(jī)

前蘇聯(lián)生產(chǎn)的ГРЩ型破碎機(jī)產(chǎn)量較多、品種齊全，并且形成了設(shè)計(jì)制造體系，有專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)研究部門(mén)和制造廠家。如Механобр（選礦設(shè)計(jì)院）和УЗтм(烏拉爾重型機(jī)器制造廠)等。圖4所示為他們生產(chǎn)的底部單缸液壓旋回破碎機(jī)，從圖中看出：圓錐齒輪布置在偏心軸套上方，便于拆卸、安裝與調(diào)整，以前S系列旋回破碎機(jī)也有將錐齒輪布置偏心軸套上方，現(xiàn)在都是布置在下方，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)；中部機(jī)架為兩段錐體用法蘭螺栓聯(lián)接；底部液壓缸活塞頂面與主軸下端之間去掉了球面軸承，代以立軸式旋擺副，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了球面軸承磨損,液壓缸活塞不承受側(cè)向力；主軸與動(dòng)錐體之間采用階梯軸圓柱面相配合，在截面變化處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

前蘇聯(lián)生產(chǎn)的ГРЩ型液壓旋回破碎機(jī)用于第一段粗碎有900/140、1200/180和1500/300等3個(gè)規(guī)格；用于第二段粗碎有500/60、700/75和980/100等3個(gè)規(guī)格。早年日本、德國(guó)、加拿大和瑞典等國(guó)都引進(jìn)過(guò)AC公司生產(chǎn)的Superior型旋回破碎機(jī)專(zhuān)利。當(dāng)今日本、德國(guó)等國(guó)家生產(chǎn)的旋回破碎機(jī)其產(chǎn)品質(zhì)量都居世界先進(jìn)水平。

國(guó)產(chǎn)旋回破碎機(jī)

國(guó)內(nèi)企業(yè)曾研制過(guò)機(jī)械式旋回破碎機(jī)和頂部單缸以及頂部雙缸旋回破碎機(jī)，現(xiàn)都已經(jīng)被淘汰。從1974年開(kāi)始，沈陽(yáng)重型機(jī)器廠重新編制了新的底部單缸液壓旋回破碎機(jī)系列型譜。除原有規(guī)格，又增加了1 400 mm、1 600 mm和1 850 mm等3種大規(guī)格（見(jiàn)表3）。在結(jié)構(gòu)上總結(jié)了國(guó)內(nèi)多年設(shè)計(jì)、制造和使用經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，采用底部單缸支撐作為系列基型結(jié)構(gòu)。該系列破碎機(jī)已生產(chǎn)1400輕型和重型。前者用于白馬寺石灰石礦，后者在1985年10月用于本溪鋼鐵公司南芬礦，2009年建成投產(chǎn)的中國(guó)黃金集團(tuán)烏努格吐山銅礦也采用了該型設(shè)備，已使用多年效果良好。

圖5所示為國(guó)產(chǎn)1400/170型液壓旋回破碎機(jī)。該機(jī)與前述國(guó)外旋回破碎機(jī)各組成部分基本相似，大齒輪裝在偏心軸套上方，水平軸采用滑動(dòng)軸承。北方重工集團(tuán)在20世紀(jì)80年代引進(jìn)了美國(guó)富勒（FULLER）公司TRAYLOR型液壓旋回破碎機(jī)技術(shù)。20世紀(jì)90年代初江西德興銅礦大山選礦廠使用了2臺(tái)54-74型液壓旋回破碎設(shè)備，給料口尺寸為1 372 mm，排料口尺寸為150 mm。

近兩年杭州山虎機(jī)械有限公司又生產(chǎn)了PXZ-1600重型液壓旋回破碎機(jī)，為目前國(guó)內(nèi)最大型旋回破碎機(jī)。該機(jī)顯著特點(diǎn)是采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其他結(jié)構(gòu)與前述破碎機(jī)基本相似。

旋回破碎機(jī)特點(diǎn)

前面介紹了國(guó)內(nèi)外具有代表性的旋回破碎機(jī)，在實(shí)際使用中，設(shè)計(jì)人員還是企業(yè)還應(yīng)深入地了解這些旋回破碎機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

定錐與動(dòng)錐布置方式

旋回破碎機(jī)主要用于粗、中碎，它的定錐與動(dòng)錐布置方式不同。如圖6（a）所示，定錐的頂點(diǎn)位于下方而動(dòng)錐的頂點(diǎn)位于上方，這是為了增大給料口尺寸，滿(mǎn)足大塊物料進(jìn)入破碎腔的要求。粗碎時(shí)動(dòng)錐底錐角特別大、破碎腔很深，使之有很高的生產(chǎn)率；中碎旋回破碎機(jī)定錐分上下兩段，上半段定錐的錐頂點(diǎn)還是在下方，而下半段的動(dòng)錐頂點(diǎn)位于上方。這是為了既滿(mǎn)足增大給料口尺寸，又使定錐底部直徑大，能夠配以底直徑較大的動(dòng)錐如圖6（b）。借以提高生產(chǎn)率。旋回破碎機(jī)底錐角大約在70°?80°之間。所以旋回破碎機(jī)破碎腔很深，特別是粗碎機(jī)（見(jiàn)圖3）。

主軸與主軸承

大型旋回破碎機(jī)主軸與動(dòng)錐是制成一體的，即整體主軸（見(jiàn)圖1、2、3），避免主軸與動(dòng)錐松動(dòng)，并用合金鋼材料滿(mǎn)足受力的要求。粗碎機(jī)主軸與偏心軸套內(nèi)孔相配的軸承相對(duì)比較矮（高度方向），頂部臂架（橫梁）軸承相對(duì)比較粗大。如圖3所示的美卓諾德伯格新型Superior MK-II型旋回破碎機(jī)“超級(jí)橫梁”。山特維克公司旋回破碎機(jī)（圖2）又采用了球面軸承，即球外表面與壁架、軸座、軸瓦形成球面摩擦副；而球內(nèi)孔為圓柱孔與主軸頂部軸頸相配合形成圓柱面摩擦副。其優(yōu)點(diǎn)可以滿(mǎn)足任何進(jìn)動(dòng)角的要求而且性能優(yōu)越，但制造成本高、安裝拆卸較麻煩。

旋回破碎機(jī)底部液壓缸頂面與主軸下端之間，去掉了常用的球面軸承（上、中、下3塊摩擦盤(pán)）代以立軸式旋擺副，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少球面軸承磨損并使液壓油缸活塞不承受側(cè)向力（圖4）。

中部機(jī)架

旋回破碎機(jī)中部機(jī)架有3種形式：第一是整體中部機(jī)架（圖1）；第二是分為上下兩段的中部機(jī)架，分別用法蘭螺栓加楔、銷(xiāo)相聯(lián)接（圖2、圖3）；第三是采用3段中部機(jī)架，同時(shí)又加上一段下架，共計(jì)4段，用一組長(zhǎng)桿螺栓將四段機(jī)架聯(lián)在一體，如諾德伯格Symons旋回破碎機(jī)。

前蘇聯(lián)1 500/180大型旋回破碎機(jī)中部機(jī)架不僅分為兩段，而且上段中部機(jī)架又分兩半，用螺栓聯(lián)接。以上將中部機(jī)架劃分幾段，其目的都是為了加工、制造、安裝、運(yùn)輸方便而已。

傳動(dòng)部

前蘇聯(lián)烏拉爾重型機(jī)器廠于1953年生產(chǎn)的1500/180和1500/300機(jī)械式旋回破碎機(jī)曾采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。山特維克公司于1986年從美國(guó)富勒（FULLER）公司引進(jìn)制造技術(shù)，其中PXF60110旋回破碎機(jī)采用兩臺(tái)350 kW電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。各公司制造的大型旋回破碎機(jī)都是采用單機(jī)傳動(dòng)。最大功率為1 100 kW，用于山特維克CG830、規(guī)格為65-119、給料口為1 650 mm的大型破碎機(jī)。

旋回破碎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的旋回破碎機(jī)都是基于原AC公司Superior型液壓旋回破碎機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。前面介紹的CG系列和MK-II兩種具有代表性的先進(jìn)破碎機(jī)也不例外。這兩種破碎機(jī)與原AC公司S型旋回破碎機(jī)比較也沒(méi)有顯著地變化。例如原AC公司60×109旋回破碎機(jī)給料尺寸為1520 mm、排料口調(diào)節(jié)范圍為210~300 mm、其生產(chǎn)率為4 300~6 600 t/h、功率為1 000 kW。將這些數(shù)據(jù)跟表1、表2中相近規(guī)格的破碎機(jī)數(shù)據(jù)相比，新機(jī)型在性能方面沒(méi)有顯著的優(yōu)越性，只是在局部結(jié)構(gòu)、材料、破碎機(jī)可靠性、自動(dòng)控制和操作性有了新的發(fā)展和提高。因此說(shuō)旋回破碎機(jī)發(fā)展速度較慢。

我國(guó)生產(chǎn)的旋回破碎機(jī)在大型化方面并不落后。國(guó)外常見(jiàn)的最大規(guī)格旋回破碎機(jī)也只是給料口為1 830 mm，前蘇聯(lián)有2 000 mm大型旋回破碎機(jī)。近年國(guó)內(nèi)杭州山虎機(jī)械有限公司已制造了給料口1 600 mm重型液壓旋回破碎機(jī)。但是，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的旋回破碎機(jī)性能、技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)破碎機(jī)比較還有不小的差距。

現(xiàn)將兩組國(guó)外先進(jìn)的旋回破碎機(jī)與國(guó)產(chǎn)的旋回破碎機(jī)，具有給料口尺寸與排料口尺寸相近的兩組破碎機(jī)性能參數(shù)比較，其結(jié)果列于表4、5中。

根據(jù)表4與表5中數(shù)據(jù)比較，國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)整機(jī)質(zhì)量大而且生產(chǎn)效率不高，功率雖然相差不大，但能耗消耗相差懸殊。雖然上述比較很粗糙，但也足以說(shuō)明國(guó)產(chǎn)旋回破碎機(jī)在技術(shù)性能方面還遠(yuǎn)不如國(guó)外旋回破碎機(jī)，而且差距還不小。

相對(duì)國(guó)外裝備技術(shù)水平，國(guó)內(nèi)旋回破碎機(jī)發(fā)展相對(duì)滯后，主要原因一方面是由于旋回破碎機(jī)比中、細(xì)碎圓錐破碎機(jī)使用數(shù)量少，旋回破碎機(jī)技術(shù)發(fā)展的積累不足；另外，破碎機(jī)制造廠家還沒(méi)有條件制造旋回破碎機(jī)，多數(shù)破碎機(jī)制造廠家缺少對(duì)產(chǎn)品連續(xù)跟蹤、考查、不斷研究和不斷改進(jìn)升級(jí)的工作，特別是對(duì)旋回破碎機(jī)研究創(chuàng)新工作更少。

近年，隨著礦山規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型化設(shè)備成為礦山設(shè)備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，旋回破碎機(jī)也隨著需求的變化也向這一方向發(fā)展，但國(guó)產(chǎn)旋回破碎機(jī)目前主要面對(duì)的問(wèn)題還是如何在原有基礎(chǔ)上，深入消化和吸收國(guó)外旋回破碎機(jī)的先進(jìn)技術(shù)并逐步使其國(guó)產(chǎn)化并創(chuàng)新出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型旋回破機(jī)。目前，山特維克、美卓等已開(kāi)始發(fā)展中碎用旋回破碎機(jī)，這也為國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展指明了方向。