前蘇聯(lián)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制慣性圓錐破碎機(jī)，經(jīng)過(guò)多年堅(jiān)持不懈地努力，研制成功了破碎任何強(qiáng)度物料的慣性圓錐破碎機(jī)，先后在14個(gè)國(guó)家登記注冊(cè)c我國(guó)研制慣性圓錐破碎機(jī)稍后于前蘇聯(lián)，但取得初步成果后，又由于種種原因沒(méi)有一直研究下去，直到80年代末，一些科研院所及制造廠與俄羅斯合作后才又繼續(xù)開(kāi)展研究工作。慣性圓錐破碎機(jī)不僅僅在俄羅斯已經(jīng)得到推廣使用，而且在美國(guó)、日本、中國(guó)和西歐各國(guó)都引進(jìn)慣性圓錐破碎機(jī)技術(shù)。

慣性圓錐破碎機(jī)與傳統(tǒng)間接破碎機(jī)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①破碎比大，可以達(dá)到30。

②在增大排料口尺寸下不增大破碎產(chǎn)品的平均粒度。

③可以帶負(fù)荷起動(dòng)和停車。

④工作狀態(tài)平穩(wěn)可靠，傳給地基的動(dòng)負(fù)荷很小，不需要建造大而堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

⑤破碎腔個(gè)落入不能破碎的異物時(shí)．傳動(dòng)裝置不會(huì)超載。

⑥單位功耗低40％以上。

⑦容易調(diào)節(jié)可變參數(shù)，達(dá)到預(yù)期要求的工藝效果，并能進(jìn)行選擇性破碎和減少過(guò)粉碎。

⑧簡(jiǎn)化破碎流程，減少基建投資，減少輔助設(shè)備臺(tái)數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

可以說(shuō)，慣性圓錐破碎機(jī)為推廣“多碎少磨”新工藝提供了一種理想的設(shè)備。

(1)KID型慣性圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造及工作原理

KID型慣性圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造如圖4-11所示。其工作機(jī)構(gòu)由外破碎錐10和內(nèi)破碎錐12組成，兩錐體表面亡均鍍有保護(hù)襯板，襯板相對(duì)著的表面形成破碎腔，整個(gè)機(jī)體安裝在充氣式隔振彈簧3上，在內(nèi)破碎錐12的主軸上裝有激振器5。電動(dòng)機(jī)15的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)三角皮帶17、彈性聯(lián)軸節(jié)2傳給激振器5，使其繞破碎機(jī)中心線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)激振器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，離心力迫使支承在球面支承續(xù)置8上的內(nèi)破碎錐繞其球心擺動(dòng)。如果破碎腔內(nèi)沒(méi)有物料，內(nèi)破碎錐12沿外破碎錐10的內(nèi)表面作無(wú)間隙的滾動(dòng)，即內(nèi)、外破碎錐襯板直接接觸，從而導(dǎo)致不必要的襯板磨損，因此，KID型破碎機(jī)不允許空轉(zhuǎn)。如果破碎腔內(nèi)有物料，內(nèi)破碎錐則沿著物料層滾動(dòng)，在滾動(dòng)的同時(shí)隨物料層厚度變化伴隨有強(qiáng)烈地振動(dòng)沖擊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的有效破碎。

在慣性圓錐破碎機(jī)中，破碎力的大小是由激振器及內(nèi)破碎錐的離心力來(lái)決定的，內(nèi)破碎錐的振幅取決于物料層與破碎力的平衡條件。料層的阻力大小與其壓實(shí)度有關(guān)，因此，改變破碎力的大小可以便適當(dāng)?shù)牧蠈訅簩?shí)。被破碎物料在被碎腔中移動(dòng)大約持續(xù)幾秒鐘，其間受破碎作用達(dá)幾十次左右。同時(shí)內(nèi)破碎銀沿不均勻料層滾壓，每液壓一周部伴隨著100多次的振動(dòng)，由補(bǔ)充的這種脈動(dòng)力加強(qiáng)了破碎作用。

(2)KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造

KHⅡ型慣性圓錐破碎帆可以說(shuō)是在傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但是，作為一種有效利用振動(dòng)能量的新型設(shè)備，它與傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)在結(jié)構(gòu)上有許多不同之處。KHⅡ—2200型慣性圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造如圖4-12所示。機(jī)架4通過(guò)隔振彈簧10安裝在地基上。機(jī)架卜固裝有支承環(huán)2，它與調(diào)整環(huán)1之間用螺紋聯(lián)接，定錐襯板裝在調(diào)整環(huán)上。主軸下部裝有激振器6，激振器又裝在軸套5上。中間鈾與軸套之間有球頭連桿7連接，其下部球頭借裝機(jī)架上的止推軸承9的中間軸8，與球形立軸11的上部連接。動(dòng)力由電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器12、立軸11、個(gè)間油8和球頭連桿7，驅(qū)動(dòng)激振器6旋轉(zhuǎn)。微振器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，驅(qū)動(dòng)文承在球面軸承上的動(dòng)錐繞其球心擺動(dòng)，同時(shí)動(dòng)錐也產(chǎn)生離心力。兩種離心；合成為破碎力，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎。

KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)除圖4-12所示結(jié)構(gòu)外，還有如圖4-13所示的結(jié)構(gòu)。

(3)PZ型振動(dòng)圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造與特點(diǎn)

PZ型振動(dòng)圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造如圖4-14所示。它由動(dòng)錐1、定錐2、機(jī)架3、偏心塊4、主振彈簧5、波動(dòng)軸承6、主軸7和隔振彈簧8等件組成。破碎機(jī)的動(dòng)錐1通過(guò)主振彈簧5支承在機(jī)架3上，偏心塊4通過(guò)滾動(dòng)軸承6懸掛在動(dòng)錐1下部的主軸7上，整個(gè)破碎機(jī)通過(guò)機(jī)架3坐落在隔振彈簧8上。當(dāng)動(dòng)力源(圖中未畫(huà)出)驅(qū)動(dòng)偏心塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生激據(jù)力迫使動(dòng)錐擺動(dòng)。從上部給料口將物料給入由動(dòng)錐和定錐組成的破碎腔內(nèi)，物料在破碎腔內(nèi)受到動(dòng)錐的高頻脈動(dòng)力作用，在此力作用下物料內(nèi)部原有的裂紋或缺陷不斷擴(kuò)大，直至破裂成小顆粒，然后進(jìn)入破碎腔下一個(gè)合適的位置再次或多次被破碎。一般進(jìn)入破碎腔的物料受到動(dòng)錐的作用次數(shù)可達(dá)30-40次，與KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)不同的是動(dòng)錐只產(chǎn)生擺動(dòng)，而沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滾動(dòng)軸承采用油脂潤(rùn)滑時(shí)，可省去KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)的高壓稀油裝置。PZ型振動(dòng)圓錐破碎機(jī)采用滾動(dòng)軸承，相對(duì)于KHⅡ型破碎機(jī)可提高激振頻率，從而可提高動(dòng)錐的擺動(dòng)次數(shù)，提高生產(chǎn)率和破碎比．使P2型振動(dòng)圓錐破碎機(jī)除具有KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、加工制造容易、成本低、可采用更高的動(dòng)錐擺動(dòng)頻率提高產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)。

(4)復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)的構(gòu)造與特點(diǎn)

在集俄羅斯KHⅡ慣性圓錐破碎機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在沈陽(yáng)市科委的資助下，東北大學(xué)與某生產(chǎn)廠共同研制成功一種復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)，復(fù)合同步是指振動(dòng)同步與控制同步。復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，完全脫離了傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)和KHⅡ型慣性圓錐破碎機(jī)的框架模式，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)模式。復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。該破碎機(jī)主要由電機(jī)、激振器、帶給料口的上聯(lián)接板、帶排料口的下聯(lián)接板、內(nèi)破碎錐體、外破碎錐體和隔振彈簧等組成。破碎機(jī)的工作機(jī)構(gòu)由外破碎錐體10和內(nèi)破碎錐體9構(gòu)成，兩錐面上均鍛有錳鋼襯板，襯板相對(duì)著的表面形成破碎腔。內(nèi)破碎錐體9的主軸兩端分別與上、下聯(lián)接板連在一起，平行鈾式激振器3通過(guò)其軸承座分別與上聯(lián)接板4、下聯(lián)接板5固接在一起，這樣內(nèi)破碎錐體、激振器和上、下聯(lián)接板組成一體，并通過(guò)懸吊裝置11懸吊在外破碎錐體10的立板上。電機(jī)1安裝在與外破碎錐體立板固接的電機(jī)座板上。整個(gè)破碎機(jī)坐落在底板8上的隔攝彈簧7上。電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器2驅(qū)動(dòng)兩平行軸式激振器3等速同向回轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下．內(nèi)破碎錐繞機(jī)器中心線作圓運(yùn)動(dòng)。若破碎腔內(nèi)沒(méi)有物料時(shí)，內(nèi)破碎錐在離心力迫使下沿外破碎錐的內(nèi)表面作無(wú)間隙的滾動(dòng)，若破碎腔內(nèi)有物料時(shí)，則內(nèi)破碎錐沿物料層滾動(dòng)，在滾動(dòng)的同時(shí)伴隨有強(qiáng)烈地?cái)D壓和振動(dòng)沖擊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的有效破碎。

復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)是一個(gè)嶄新的方案，完全擺脫了傳統(tǒng)圓錐破碎機(jī)的框架模式。結(jié)構(gòu)完全相同的兩激振器分別安裝在錐體兩側(cè)，可方便地通過(guò)調(diào)整激振器的偏心塊來(lái)調(diào)節(jié)破碎力。內(nèi)破碎錐錐面傾角比較大，可提高生產(chǎn)能力。內(nèi)破碎錐是錐面與柱面45°相間，防止破碎力過(guò)大出現(xiàn)過(guò)粉碎。整機(jī)坐落在隔振彈簧亡，不需要大而堅(jiān)固的基礎(chǔ)。復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)與XH凰型慣性圓錐破碎機(jī)相比，除了有KHⅡ具有的破碎比大、可加上任何強(qiáng)度的物料、可帶負(fù)荷起動(dòng)和停車、破碎腔內(nèi)掉入異物時(shí)不會(huì)過(guò)載、無(wú)需配置附助設(shè)備和簡(jiǎn)化了破碎工藝流程等特點(diǎn)外，還具有整機(jī)高度低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造安裝容易、維護(hù)方便、沒(méi)有加工復(fù)雜的球面滑動(dòng)軸承、功耗低、產(chǎn)品粒度特性好、整機(jī)投資少和采用了振動(dòng)同步與控制同步的復(fù)合同步原理等特點(diǎn)。

復(fù)合同步振動(dòng)圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)原理圖如圖4-16所示。該控制系統(tǒng)由兩臺(tái)相同規(guī)格型號(hào)的異步電機(jī)、電路的控制回路、電機(jī)的變頻調(diào)速裝置、一塊數(shù)據(jù)采集卡PCL-711B、一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件及電路等組成。因檢測(cè)系統(tǒng)和控制運(yùn)算全部是數(shù)字量，所以屬于全數(shù)字控制系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)兩個(gè)偏心轉(zhuǎn)子的兩臺(tái)交流異步電機(jī)，分別定義為主電機(jī)1和隨動(dòng)電機(jī)2．控制隨動(dòng)電機(jī)2使其跟蹤主電機(jī)1，實(shí)現(xiàn)跟蹤控制。主電機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)由磁力驅(qū)動(dòng)器控制，而磁力驅(qū)動(dòng)器的交流控制回路由固態(tài)繼電器來(lái)控制。CL-711B板的DO2與固態(tài)繼電器的直流控制端聯(lián)接，D02為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器接通，電機(jī)啟動(dòng)，DO2為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器斷開(kāi)，電機(jī)停止，因此可通過(guò)軟件控制主電機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)。隨動(dòng)電機(jī)由一臺(tái)高性能變頻調(diào)速器供電，變頻調(diào)速器的輸出控制方式是v／f為定值的正弦脈寬調(diào)制，并由低頻電壓補(bǔ)償．變頻調(diào)速器的輸出頻率由控制端的直流電壓確定，其電壓值等于PCL板D／A的輸出，所以通過(guò)調(diào)節(jié)D／A的輸出即可改變變頻調(diào)速器的輸出功率。兩臺(tái)光電編碼器分別安裝在兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，作為轉(zhuǎn)速的檢測(cè)元件，可同時(shí)檢測(cè)兩轉(zhuǎn)子間的相位差。FCL-711B是一塊多功能數(shù)據(jù)采集卡，直接插入微機(jī)的總線擴(kuò)展槽內(nèi)，并通過(guò)軟件控制，整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量控制、狀態(tài)檢測(cè)及模擬量輸出均通過(guò)它完成。微機(jī)通過(guò)光電編碼器從兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，接受經(jīng)過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)傳來(lái)的信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，然后再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸通道向變頻調(diào)速器輸出控制電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)隨動(dòng)電機(jī)的跟蹤控制，確保整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)同步同相運(yùn)轉(zhuǎn)，以提高新型振動(dòng)圓錐破碎機(jī)的機(jī)械性能。