關鍵詞：圓錐破碎機；液壓系統；調節閥；液壓參數；產品粒度

隨著各領域的不斷發展以及人們對骨料質量要求的逐步提高，人工骨料的粒型控制已成為砂石生產的關鍵環節。圓錐破碎機作為骨料加工方面的核心設備，其液壓系統的功能已經從單一安全保護拓展到破碎過程動態調控。不過現有研究大多集中在其機械結構參數對粒度產生的影響，對液壓系統動態調整機制和粒度分布之間的關聯性缺少系統性分析。在實際生產當中，液壓系統調試大多依靠經驗判斷，壓力波動、油溫異常等問題容易致使粒度分布不均，出現返料率高、能耗增加的狀況。因此，掌握液壓系統調控和粒度分布之間的關系，對實現高效且穩定的骨料生產具有重要工程意義。

1   液壓系統概述

液壓系統的核心功能是借助調節壓強來增強作用力。 一套完整的液壓系統包含五大組件，分別是動力裝置、執行機構、調控部件、輔助設施和液壓介質。系統性能的優劣取決于設計方案的科學性、元件質量的可靠性以及污染防控措施的有效性，其中污染控制這方面尤為關鍵。近年來我國液壓技術水平得到顯著提升，已逐步擺脫對國外技術的依賴。圓錐破碎機的液壓系統由控制單元和動力單元構成。控制單元包括控制箱、油位傳感器、止回閥、壓力傳感器、調節閥和泄壓閥，動力單元包含電動泵、卸荷缸、鎖緊缸、鎖緊裝置、壓力容器和液壓驅動裝置。該系統的設計兼具科學性與實用性， 其元件性能出色且具備完善的污染防控機制。

系統主要實現四大功能：（1）調節出料口尺寸， 通過旋轉定錐來調整動錐與定錐襯板間距， 以補償襯板磨損或改變出料粒度；（2）鎖定功能，將定錐固定在調整環上防止運轉時發生位移；（3）清腔功能， 在發生堵料時清理破碎腔， 排出大塊物料；（4）過載保護功能，允許適量金屬異物通過以保障設備安全運行。這些關鍵功能一旦失效， 將直接導致設備停機，嚴重影響生產進度。

2   液壓系統的核心功能

在標準工作模式當中， 鎖緊缸和過載卸荷缸會始終保持壓力。系統壓力由止回閥來進行維持， 當壓力達到標準數值時， 液壓泵會處于待機的狀態，安全閥主要負責壓力上限方面的控制。液壓泵的啟動和停止具備手動與自動兩種模式， 設備正常運行的時候必須要選擇自動模式， 這時泵的運轉完全由鎖緊壓力傳感器PS1－A和卸荷壓力傳感器PS2－A來進行調控。當壓力低于設定的閾值時， 低壓警示燈會亮起并且自動啟動液壓泵， 為鎖緊缸和卸荷缸增加壓力[1]。壓力恢復到設定的值之后警示燈熄滅，油泵停止工作。這種機制能夠確保兩缸壓力始終維持在安全的區間， 保障設備穩定地運行。出料口尺寸的調節可以在自動或者手動模式下完成。手動操作的時候， 點擊控制面板上的“增大排礦口”或者“減小排礦口”按鍵， 液壓泵啟動的同時激活電磁閥SOL2、SOL3，釋放鎖緊壓力但保留15 bar殘余壓力， 既保證定錐靈活轉動又避免運行中震動， 并且開啟電磁閥SOL5或SOL6驅動液壓馬達，帶動機械調節裝置完成排礦口尺寸的調整。清腔操作僅支持手動模式， 點擊“清腔”按鈕之后， 液壓泵與電磁閥SOL4、SOL8同步啟動，為卸荷缸清腔回路供油提升定錐，清除腔內積料或者金屬異物。

3   壓力調節閥的應用

在圓錐破碎機液壓系統日常維護與故障排查時， 由于壓力安全閥沒有自主調節功能， 一系列問題逐漸暴露出來，如鎖緊回路和釋放回路補壓時相互干擾，造成單側壓力過高或者整體壓力出現超標情況，進而引發過鐵臨界密封圈頻繁損壞、安全閥失效等故障。若壓力安全閥被異物卡滯無法正常開展工作，還會導致補壓出現異常狀況[2]。當前企業所采用的圓錐破碎機液壓系統中，各壓力安全閥設定值普遍都偏高，使其在實際生產過程中難以起到應有的保護作用，從而引發諸多運行方面的隱患。為此建議把壓力安全閥替換成可調式壓力調節閥，以有效解決生產過程中所遇到的各種問題。

3.1   壓力調節閥與壓力安全閥的工作原理

壓力調節閥接收自動化控制系統指令如4～20 mA電流信號，驅動閥芯改變與閥座之間流通截面積，以此精確控制管道內介質流量、溫度及壓力等參數，進而實現自動化調節功能。壓力安全閥主要作用是在系統中提供安全保護，當系統壓力超過預設閾值時閥門自動開啟，排出部分氣體或流體使系統壓力維持在安全范圍，避免因超壓引發事故。

3.2   壓力安全閥設定值過高引發的問題

3.2.1   RLV5設定值過高

當鎖緊回路因為過鐵或者破碎腔堵塞致使壓力異常升高時，鎖緊缸密封圈特別容易出現損壞情況。RLV5的安全壓力上限設定數值為25MPa，然而鎖緊回路正常工作時壓力僅僅只有19.3MPa，這就造成安全閥在壓力異常時沒辦法及時進行泄壓，進而失去其應有的保護作用[3]。

解決方案：將RLV5的壓力上限從25MPa調整至20MPa， 使其能夠在壓力異常時迅速導通， 釋放超壓，從而保護密封元件不受損壞。

3.2.2   RLV1與RLV3設定值過高

鎖緊回路正常的工作壓力設定為19.3MPa，釋放回路的工作壓力是15.2MPa，然而由于RLV1與RLV3的設定值都達到了21MPa，并且這兩個回路的液壓泵處于并聯運行狀態，所以當任一回路進行補壓操作時，另一個回路的壓力就會隨之升高，從而超出了正常的壓力范圍。

解決方案：為更好地適應生產方面的需求，把RLV1的壓力上限從21MPa調整到20MPa，此數值略高于鎖緊回路工作壓力。與此同時將RLV3的壓力上限從21MPa調整到15.9MPa， 該數值略高于釋放回路工作壓力。經過優化調整之后，壓力安全閥徹底轉變成為可精確調控的壓力調節閥，有效解決了系統壓力出現異常的問題。

4   液壓系統調試與故障排除

4.1   液壓系統安裝

4.1.1   管路安裝

所有管道連接作業都采用鎢極惰性氣體保護焊工藝，不允許使用氧乙炔焊或者電弧焊方法，具體安裝標準要參照液壓潤滑系統管道布置圖。特別說明：在風冷卻器進油管和出油管之間，需要增設旁通管路并且配置切斷閥，以此精確控制流經冷卻器的潤滑油量，防止冷卻器啟動時造成潤滑系統油溫驟降[4]。潤滑系統回油管路的球閥以及流量監測裝置應該布置在靠近主機回油口的回油管道上，回油流量傳感器必須保持垂直向下的安裝姿態。

4.1.2   油液加注

在往液壓潤滑站注入介質之前，需要先開啟油箱檢修孔蓋板，使用黏性面團對箱體內壁做全面清潔，注油作業要通過過濾精度達到5μm的高效過濾車進行凈化處理之后，才可以注入到油箱當中。當油位達到液位計上限標記時要馬上停止加注。油箱液位參數設定情況如下：緊急停機液位為150mm、最低工作液位是300mm、最高允許液位為1000mm。

4.2   調試工作

4.2.1   潤滑系統循環

（1）調試準備階段要啟動電加熱裝置，把潤滑油箱溫度維持在45℃~55℃范圍，設備進入正常帶料運行狀態之后溫度控制區間調整為35℃~40℃（油箱溫度低于35℃就啟動加熱器，超過40℃就關閉加熱器，若溫度低于30℃則嚴禁運行潤滑油泵）。調試之前需要確認潤滑系統吸油口球閥（1#、2#）以及油站出油口球閥都處于全開狀態。

（2）依次點動潤滑泵驅動電機， 檢測電機旋轉方向是否符合要求（從電機后端觀察，應為順時針方向旋轉）。

（3）點動風冷裝置驅動電機， 驗證電機轉向是否正確（從電機后端觀察，應為逆時針方向旋轉）。

（4）啟動任意一臺潤滑泵電機（1#或2#）來開始系統循環。當破碎機進油溫度達到35℃~40℃（要以分流裝置進油口測量值作為標準）的時候，需要監測偏心套內外油路流量是否達到標準（套內流量若低于130L/min就會觸發報警、小于110L/min會自動停機，套外流量低于70L/min會觸發報警、小于60L/min會自動停機）。在標準工況條件下套外流量應該維持在150L/min左右，套內流量要保持在90L/ min左右。要是流量不足，可以適當旋緊油站潤滑系統溢流閥調節螺桿。

（5）協同電氣調試人員對所有壓力、溫度、流量及液位傳感器的接線進行校驗，確保信號采集與傳輸正常。

（6）檢測潤滑回油流量是不是處于正常狀態，需要對潤滑回油流量傳感器也就是熱式流量計進行校準。正常工況的情況下其應該顯示100%的流量，當回油流量低于80%的時候就會觸發報警、低于50%的時候就執行停機。不過具體聯鎖邏輯取決于主機控制系統的設計，需要注意在潤滑回油溫度不低于25℃的時候才允許啟動破碎機主電機。

4.2.2   液壓系統調試

（1）首先開啟泵組吸油管路球閥， 同時關閉液壓站出油管路球閥，并將所有溢流閥的調節旋鈕完全松開。

（2）短時啟動主軸提升功能按鈕， 檢測驅動電機旋轉方向是否符合標準（從電機后端觀察，應為順時針方向旋轉）。

（3）待電機完全停止后，短時操作主軸下降功能按鈕，驗證電機轉向是否正確（從電機后端觀察，應為逆時針方向旋轉）。

（4）在確認電機轉向沒有錯誤之后， 持續按壓主軸提升的按鈕，首先緊固28.2#溢流閥調節旋鈕，接著緩慢旋緊28.1#溢流閥的旋鈕，并且實時監測壓力表示數情況。當壓力達到7.5MPa這個數值時，馬上鎖緊28.1#溢流閥的防松螺母，隨后逐步放松28.2#溢流閥的旋鈕， 等壓力表示值下降到5MPa的時候切斷液壓泵電源。

（5）把壓力表從原來位置卸下并轉接至兩處測壓接口，操作主軸下降按鈕開始相應動作，緩慢地調節31#溢流閥的旋鈕進行操作，持續不斷地觀察壓力表示值的變化情況。當壓力上升到3.5MPa的時候，緊固31#溢流閥的防松螺母并停止液壓泵運行，最后將壓力表恢復到它的初始安裝位置[5]。

（6）拆卸安全閥組連接主油缸的柔性管路，采用DN50法蘭盲板進行封堵，同時旋緊安全閥組的先導溢流閥調節旋鈕，并將壓力檢測裝置連接至3#測壓接口。

（7）把液壓站出油管路的球閥打開，接著操作主軸提升的按鈕，然后監測壓力傳感器的數值緩慢上升到5MPa。慢慢地逐步放松先導溢流閥的旋鈕，當壓力傳感器示值為5MPa出現驟降時馬上停止調節， 反復驗證壓力能否再次升到5MPa后驟降。經過多次測試確認設定值準確無誤后，最后鎖緊先導溢流閥的防松螺母。

（8）停止液壓泵運行，恢復壓力傳感器原始接線，重新連接主油缸柔性管路。

（9）把液壓站出油管路的球閥關閉，操作主軸提升按鈕來進行相應動作， 逐步旋緊28.2#溢流閥的調節旋鈕，實時觀察壓力表示值所產生的變化。當壓力達到6.5MPa的時候立即鎖緊28.2#溢流閥防松螺母，同時停止液壓泵的運行，最后開啟液壓站出油管路的球閥，以此完成整個液壓系統壓力參數的設定。

4.2.3   常見問題及處理方法常見問題及處理方法見表1。

表1 常見問題及處理方法統計

5   產品粒度分布影響

圓錐破碎機的液壓系統調試不僅關系到設備穩定性，更是決定產品粒度分布均勻性的核心環節。通過精準調控液壓參數以及系統運行狀態，能夠顯著優化出料粒度并提升骨料質量。以下是調試過程中影響粒度分布的關鍵因素：

（1）排料口調節精度

液壓系統借助驅動底部液壓缸的方式來調整動錐高度，以此直接改變排料口的尺寸大小。排料口每縮小1mm的時候， 產品平均粒度能夠降低10%到15%，不過要避免過度縮小造成物料出現過粉碎情況。調試的時候需要結合目標粒度要求，通過液壓控制閥來微調油壓，從而確保排料口動態精度在正負0.5mm以內。

（2）液壓壓力穩定性

系統壓力出現波動的情況會致使破碎力變得不一致，就像鎖緊回路壓力異常升高這種狀況（例如RLV5沒有及時進行泄壓）會加劇動錐產生跳動，進而造成粒度分布范圍出現擴大現象。通過對壓力調節閥進行優化操作（比如把RLV1壓力上限調整成20MPa）能夠穩定破碎力并且減少粒度標準差。

（3）沖程與偏心套調整

液壓系統可對偏心銅套旋轉角度進行控制從而改變沖程長度：大沖程能延長物料破碎時間以增加層壓破碎效果并減少針片狀顆粒占比；小沖程可提升細粒級比例，適合高硬度物料。調試時要結合物料特性對液壓參數與機械結構進行聯動調整。

（4）油溫控制與潤滑流量

當油溫低于30℃的時候液壓油黏度會升高，這會導致排料口調節出現滯后現象，進而使粒度分布變得不均勻。在調試階段需要借助電加熱器來維持油箱溫度在35~40℃,并且要監控潤滑流量以確保動錐運動保持平穩。

（5）溢流閥響應速度

溢流閥出現卡滯的情況會造成補壓異常，進而引發瞬間超壓或者失壓的狀況。此類故障會讓破碎腔填充率產生波動，使得粒度分布呈現出“雙峰”現象，也就是粗粒與細粉同時增加。調試的時候需要定期對閥組進行清洗，并且要驗證泄壓響應的時間。

6   結語

圓錐破碎機液壓系統動態調整能力是影響產品粒度分布的核心要素，通過優化壓力調節閥設定、穩定油溫與潤滑流量能有效改善破碎腔內物料受力均衡性，進而降低粒度分布離散度。研究證實，液壓系統參數協同控制可提升層壓破碎效率、減少過粉碎現象，為骨料粒型精準控制提供了理論支撐。該成果對推動砂石行業智能化轉型、實現綠色低碳生產具有實踐價值。

作者簡介：

羅賢祺（1999-），男，江西上饒人，助理工程師，學士，現就職于伊春鹿鳴礦業有限公司，研究方向為礦山機械。

參考文獻：

[1] 原鵬. HP500型液壓圓錐破碎機典型故障分析及排除措施[J]. 設備管理與維修, 2024, (24) : 106 - 108.

[2] 高曉國, 張嘉譽, 胥和平. 美卓HP800圓錐破碎機常見故障及處理方法[J]. 黃金, 2024, 45 (04) : 21 - 24.

[3] 孫加勝, 武啟松, 平光恒, 等. 旋回破碎機液壓系統調試與故障排除[J]. 設備管理與維修, 2022, (11) : 62 - 64.

[4] 謝曉東. 多缸液壓圓錐破碎機智能控制系統的研究[D]. 沈陽: 沈陽工業大學, 2020.

[5] 左天庚. 圓錐破碎機破碎效率的影響因素研究[D]. 鞍山: 遼寧科技大學, 2021.

摘自《自動化博覽》2026年3月刊