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“互联网+”大学生创新创业大赛参赛作品

作品名称：液压圆锥破碎机

推荐单位：燕山大学机械工程学院 指导老师：***

团队成员：陈以东 王鑫宇 洪伟

闫超 王嘉禹

2019年11月27日

目录

1.项目背景.................................................1 2.团队简介..................................................2 3.产品与技术............................................3 4.展示..................................................8 5.优势与市场前景...............................9 6.经费预算..................................................12 7.总结....................................................13

1.项目背景

液压圆锥破碎机具有很多优点，如构造简单、制造成本低、生产能力高、液压调整与过载保护性能优越、便于维护保养、易于实现自动控制等，因此全世界各个国家的破碎机制造商都相继开发各种液压圆锥破碎机以及液压回旋破碎机。液压圆锥破碎机在今后设计的基本特点是：高摆频、大摆程、大底锥角并且在输入高能量之前，三者必须达到最优匹配以及采用优化型层压破碎的破碎腔。也就是说，在基本上不加大外型尺寸的前提下对破碎机内部结构和参数进行优化组合。所以圆锥破碎机不是向着大型化方向发展，而是向着高能层破碎方向发展。

随着科技的发展和进步，在矿山石料行业中，越来越多的人采用更先进的单缸液压圆锥破碎机。单缸液压圆锥破碎机不仅具有设备产量高的优点，而且能源利用率高、产品粒型优良、维护调整方便。单缸液压圆锥破碎机主要组成部件为：上架体、中架体（中碎型）、下架体、动锥部、偏心套部、传动部、液压缸部，电动机工作，带动水平轴旋转，水平轴通过齿轮带动偏心套旋转，再由偏心套带动动锥部做圆周摆动，从而实现连续地将石块挤压破碎。

2.团队简介

我们是五名机械设计制造及其自动化的学生，我们来自不同的班级，甚至年级也不同，但是都抱有一颗对机械热忱而向上的心，同时，我们对机械行业的现状、发展形势及未来前景上进行过初步的学习。我们希望在此基础上研究液压圆锥破碎机，锻炼自己的同时期望为机械行业以后的发展贡献自己微薄之力。

3.产品与技术

一、工作原理：

液压圆锥破碎机通过电动机的旋转工作让带轮或联轴器、传动轴和圆锥部在轴心线下使偏心轴做周期性旋摆运动。产生破碎的作用的原理是在物料从料口进入破碎腔后因受到偏心轴和轧臼壁的相互冲击挤压、研磨、揉搓。液压保险系统能在机器发生过铁故障或者闷车现象时通过液压将支撑套和定锥部顶级排除出故障物，从而起到很好的保险作用的并能够降低维修率及提高生产效率在很大程度上。

图2-8为底部单缸液压圆锥破碎机构图。可动锥体的主轴插入偏心轴套中，并支承在油缸活塞上面的球面圆盘上;活塞下面通入高压油用于支承活塞。偏心轴套的转动带动锥作锥面运动。

底部单缸液压圆锥破碎机动作如图2-9所示

破碎机的竖轴1与动锥2的质量全部由液压缸内部的油缸提供的动力支持。液压蓄能器充入压力要高于破碎所需要油压的氮气，当需要排矿口增大时，将竖轴下部液压缸内的油料放回液压油箱，此时动锥下降，排矿口增大。相反的是，排矿口缩小，会将油从液压箱压入液压缸，从而使动锥升起。非破碎物件落入破碎腔时，油路的液压大于蓄能器氮气压力，在这时蓄能器的活塞将压缩氮气，油进入蓄能器，液压缸内活塞下降，从而使动锥下降，于是排料口增大，使非破碎物排出，从而实现保险。油路压力降低时，氮气压力就会高于油路压力，进入蓄能器的油被压回油路返回液压油缸，于是动锥升，恢复正常。此外油路中的油压可以利用阀门进行调节，利用液压表可掌握液压缸内油压的变化。并可根据压力表上的读数，针对生产要求来调

整排矿口的大小。

单缸液压圆锥破碎机比较容易实现破碎过程的自动化调节。在保证功能性的同时它的质量较轻，拥有较长的破碎腔的平行带，产品粒度也较均匀。只是需要设备的安装与维护要求较严格和精确。

二、主要结构：

1）液压系统

液压系统是圆锥破碎机的一个重要组成部分，液压系统具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强等优点。圆锥破碎机液压系统通过一个油泵、一个辅助油泵和两个液压马达来实现破碎机的主要功能，液压系统的失效将会直接导致整个传动系统的失效，从而造成重大的损失。

目前圆锥破碎机在矿山、建筑、耐火材料等行业上被广泛应用。破碎机节能、高效、体积小、动力强产品粒度均匀，被广泛应用于选矿、化工、制砂、陶瓷等破碎工艺。用于破碎机各种矿石，由于物料的硬度，性质的不同。在运转中圆锥破碎机难免会出现过载的问题，这就需要我们为圆锥破碎机设计更好的液压系统过载保护装置，以便设备能安全稳定的运行，这样不仅能降低设备的故障率还能保证生产。以下是圆锥破碎机液压系统过载保护的优点。

1.在控制调整破碎机的排矿口时不仅方便准确，而且液压系统可有效地保证设备的安全运转。

2.在破碎腔中有异物时，液压系统让动锥体自动下退，当异物排出后该系统使下退的动锥体自动复位。重新保持原来的排矿口位置继

续工作。无须更换部件，经济省时。

4.易于实现破碎过程自动化，便于自动化控制。

2）动锥和偏心套

圆锥破碎机的主要动力输出部分是动锥，动锥受到在底部的压力，矿石挤压时对破碎壁的垂直压力，螺栓对动锥部的整体反向切应力的作用。起到了关键作用的是齿轮偏心轴套。

作业时，传动轴对主轴传送动力，从而带动动锥部旋转，偏心套的存在，使主轴形成了偏心旋转，从而带动破碎壁对矿石的挤压破碎。 破碎矿石会产生大量的粉尘，这些粉尘的产生会对机器的润滑产生影响，从而影响机器的使用寿命，为了防止粉尘砂石进入破碎机的内部，要对内部的机构进行内部密封设计，为此小组成员设计挡灰板，参见下图。

4.产品展示

三维模型图

实物图

5．产品优势与市场前景

（1）产品优势

液压圆锥破碎机具有构造简单、制造成本低、生产能力高、便于维护保养、液压调整与过载保护性能优越、特别是易于实现自动控制等优点。与市面众多产品相比，我们的产品对以下几个方面进行了创新。

1.实用性强，可在一定程度上改善液压圆锥破碎机的工作效率并增长使用寿命，将对环境的影响大幅降低，将人员的工作量减少，能满足大多数液压圆锥破碎机的使用要求；

2.安全性强，本项目主要针对液压圆锥破碎机的安全保障问题进行创新和改进，增设监测、控制系统，从而。加强对破碎机的保护，在一定程度上减小了机器发生故障的可能性；

3.环境友好性强，本项目将机器工作所产生的噪音降低，从而减少对周边环境的噪音污染和对员工身体健康的影响，有助于改善液压圆锥破碎机的工作环境。 （2）国内现状

在改革开放新政策的指引下，我国基础建设事业得到飞速发展，促使破碎机市场也在蓬勃发展。国外破碎机制造商瞄准国内市场，将产品销往中国，并在中国设立代理机构。近些年国内用户引进国外各种先进的圆锥破碎机，其中以GP系列、HP系列以及CS系列液压圆锥破碎机居多，并且得到用户好评。在这个激烈的市场竞争中，国内破碎机厂商也奋起直追，在消化和吸收国外先进产品的基础上，努力打造国产先进的液压圆锥破碎机。

（3）发展前景

目前具有代表性的液压圆锥破碎机是诺德伯格HP系列多缸液压圆锥破碎机和瑞典山特维克CH系列单缸液压圆锥破碎机。这两种破碎机均受到国内用户的好评。两种破碎机制造厂家间展开了激烈的竞争，都在不断完善自己的产品，因此形成了单缸液压圆锥破碎机与多缸液压圆锥破碎机齐头并进的发展趋势。

这就表明了如今在基础功能趋于饱和完善的前提下，创新是进入该市场重要的核心竞争力。 （4）市场预期

世界各国破碎机制造商都相继开发各种液压圆锥破碎机以及液压回旋破碎机。如德国Hum Boldt Wedag公司独创的H型中心单缸液压圆锥破碎机；原苏联也曾生产过这种破碎机以及液压回旋破碎机；日本神户制钢所也模仿AC公司生产液压回旋破碎机和液压圆锥破碎机，英国和法国也 生产了各种液压圆锥破碎机。所以液压圆锥破碎机发展很快。

而我们的新型创新液压圆锥破碎机，在基础功能完备的前提下，具有实用性强，安全性强，环境友好性强的特点，在投入市场后短时间内，不一定能够体现优势，但经过一定时间的市场选择，中期及后期一定能取得好的反响。

6.经费预算

零件 六角头螺栓全螺纹M6X16 六角头螺栓全螺纹M6X18 六角头螺栓全螺纹M8X25 六角头螺栓全螺纹M8X20 六角头螺栓全螺纹M8X30 六角螺母C级W8 六角螺母C级M8 下轴承端盖 下盖 偏心轴 铜套◎28Xo32X130 动锥 Q235 Q235 ZCuSn10Pb1 45 材质 Q235A 数量 8 8 6 6 4 6 8 1 1 1 4 1 2 2 1 费用 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.1 0.1 30 30 0.5 300 5 70 500 总费用 4 4 3 3 4 0.6 0.8 15 15 2 300 10 140 500 唇形密封圈B26 圆锥滚子轴承 30204 5IK120RGU-CF 120W 220减速电动机 电机支撑架 上轴承端盖 上盖 壳体 橡胶减震垫o25M8 底座槽钢 底座钢板 总计2122.4元 丁苯橡胶 Q235A Q235 1 1 1 1 6 1 2 140 30 200 500 2.5 106 65 140 30 200 500 15 106 130

7．总结

液压圆锥破碎机工作时，电机通过联轴器带动偏心套旋转，动锥在偏心套作用下做旋摆运动，使动锥和定锥时而靠近时而偏离。物料在破碎腔内不断受到挤压、冲击而破碎，破碎的物料经筛选靠自重从下部排出。

破碎比：小型圆锥破碎机根据设计任务要求选定给料口宽度21mm，物料破碎后理论最小粒度为2.5mm。由此进而确定破碎比为21mm：2.5mm = 8.4。

在物料开启的半周内，物料下落54mm，期间完成一次破碎。为保证三次以上的破碎次数，选定动锥高度为185mm。偏心距：确定为2mm

我们可以得知轴承同时承受径向力和轴向力，所以我们选择使用一对30204圆锥滚子轴承采用正安装两端固定方式，使游隙便于调整，拆装方便。

结构上，电机在顶部放置，通过联轴器直接将电机的动力传递到动锥轴上，摒弃了带传动及常规的齿轮传动，精简了结构，提高了效率；动锥下部和外壳体部分中间若无遮挡，易导致由于密封不严而引起的轴承进沙，故动锥下部凹槽包裹下侧轴承座上侧，防止进沙；圆锥破碎机工作时会有较大的振动情况，故在外壳周围均匀分布六个橡胶减震垫来吸收振动，达到减震的目的。