关键词：圆锥破碎机；液压系统；调节阀；液压参数；产品粒度

随着各领域的不断发展以及人们对骨料质量要求的逐步提高，人工骨料的粒型控制已成为砂石生产的关键环节。圆锥破碎机作为骨料加工方面的核心设备，其液压系统的功能已经从单一安全保护拓展到破碎过程动态调控。不过现有研究大多集中在其机械结构参数对粒度产生的影响，对液压系统动态调整机制和粒度分布之间的关联性缺少系统性分析。在实际生产当中，液压系统调试大多依靠经验判断，压力波动、油温异常等问题容易致使粒度分布不均，出现返料率高、能耗增加的状况。因此，掌握液压系统调控和粒度分布之间的关系，对实现高效且稳定的骨料生产具有重要工程意义。

1   液压系统概述

液压系统的核心功能是借助调节压强来增强作用力。 一套完整的液压系统包含五大组件，分别是动力装置、执行机构、调控部件、辅助设施和液压介质。系统性能的优劣取决于设计方案的科学性、元件质量的可靠性以及污染防控措施的有效性，其中污染控制这方面尤为关键。近年来我国液压技术水平得到显著提升，已逐步摆脱对国外技术的依赖。圆锥破碎机的液压系统由控制单元和动力单元构成。控制单元包括控制箱、油位传感器、止回阀、压力传感器、调节阀和泄压阀，动力单元包含电动泵、卸荷缸、锁紧缸、锁紧装置、压力容器和液压驱动装置。该系统的设计兼具科学性与实用性， 其元件性能出色且具备完善的污染防控机制。

系统主要实现四大功能：（1）调节出料口尺寸， 通过旋转定锥来调整动锥与定锥衬板间距， 以补偿衬板磨损或改变出料粒度；（2）锁定功能，将定锥固定在调整环上防止运转时发生位移；（3）清腔功能， 在发生堵料时清理破碎腔， 排出大块物料；（4）过载保护功能，允许适量金属异物通过以保障设备安全运行。这些关键功能一旦失效， 将直接导致设备停机，严重影响生产进度。

2   液压系统的核心功能

在标准工作模式当中， 锁紧缸和过载卸荷缸会始终保持压力。系统压力由止回阀来进行维持， 当压力达到标准数值时， 液压泵会处于待机的状态，安全阀主要负责压力上限方面的控制。液压泵的启动和停止具备手动与自动两种模式， 设备正常运行的时候必须要选择自动模式， 这时泵的运转完全由锁紧压力传感器PS1－A和卸荷压力传感器PS2－A来进行调控。当压力低于设定的阈值时， 低压警示灯会亮起并且自动启动液压泵， 为锁紧缸和卸荷缸增加压力[1]。压力恢复到设定的值之后警示灯熄灭，油泵停止工作。这种机制能够确保两缸压力始终维持在安全的区间， 保障设备稳定地运行。出料口尺寸的调节可以在自动或者手动模式下完成。手动操作的时候， 点击控制面板上的“增大排矿口”或者“减小排矿口”按键， 液压泵启动的同时激活电磁阀SOL2、SOL3，释放锁紧压力但保留15 bar残余压力， 既保证定锥灵活转动又避免运行中震动， 并且开启电磁阀SOL5或SOL6驱动液压马达，带动机械调节装置完成排矿口尺寸的调整。清腔操作仅支持手动模式， 点击“清腔”按钮之后， 液压泵与电磁阀SOL4、SOL8同步启动，为卸荷缸清腔回路供油提升定锥，清除腔内积料或者金属异物。

3   压力调节阀的应用

在圆锥破碎机液压系统日常维护与故障排查时， 由于压力安全阀没有自主调节功能， 一系列问题逐渐暴露出来，如锁紧回路和释放回路补压时相互干扰，造成单侧压力过高或者整体压力出现超标情况，进而引发过铁临界密封圈频繁损坏、安全阀失效等故障。若压力安全阀被异物卡滞无法正常开展工作，还会导致补压出现异常状况[2]。当前企业所采用的圆锥破碎机液压系统中，各压力安全阀设定值普遍都偏高，使其在实际生产过程中难以起到应有的保护作用，从而引发诸多运行方面的隐患。为此建议把压力安全阀替换成可调式压力调节阀，以有效解决生产过程中所遇到的各种问题。

3.1   压力调节阀与压力安全阀的工作原理

压力调节阀接收自动化控制系统指令如4～20 mA电流信号，驱动阀芯改变与阀座之间流通截面积，以此精确控制管道内介质流量、温度及压力等参数，进而实现自动化调节功能。压力安全阀主要作用是在系统中提供安全保护，当系统压力超过预设阈值时阀门自动开启，排出部分气体或流体使系统压力维持在安全范围，避免因超压引发事故。

3.2   压力安全阀设定值过高引发的问题

3.2.1   RLV5设定值过高

当锁紧回路因为过铁或者破碎腔堵塞致使压力异常升高时，锁紧缸密封圈特别容易出现损坏情况。RLV5的安全压力上限设定数值为25MPa，然而锁紧回路正常工作时压力仅仅只有19.3MPa，这就造成安全阀在压力异常时没办法及时进行泄压，进而失去其应有的保护作用[3]。

解决方案：将RLV5的压力上限从25MPa调整至20MPa， 使其能够在压力异常时迅速导通， 释放超压，从而保护密封元件不受损坏。

3.2.2   RLV1与RLV3设定值过高

锁紧回路正常的工作压力设定为19.3MPa，释放回路的工作压力是15.2MPa，然而由于RLV1与RLV3的设定值都达到了21MPa，并且这两个回路的液压泵处于并联运行状态，所以当任一回路进行补压操作时，另一个回路的压力就会随之升高，从而超出了正常的压力范围。

解决方案：为更好地适应生产方面的需求，把RLV1的压力上限从21MPa调整到20MPa，此数值略高于锁紧回路工作压力。与此同时将RLV3的压力上限从21MPa调整到15.9MPa， 该数值略高于释放回路工作压力。经过优化调整之后，压力安全阀彻底转变成为可精确调控的压力调节阀，有效解决了系统压力出现异常的问题。

4   液压系统调试与故障排除

4.1   液压系统安装

4.1.1   管路安装

所有管道连接作业都采用钨极惰性气体保护焊工艺，不允许使用氧乙炔焊或者电弧焊方法，具体安装标准要参照液压润滑系统管道布置图。特别说明：在风冷却器进油管和出油管之间，需要增设旁通管路并且配置切断阀，以此精确控制流经冷却器的润滑油量，防止冷却器启动时造成润滑系统油温骤降[4]。润滑系统回油管路的球阀以及流量监测装置应该布置在靠近主机回油口的回油管道上，回油流量传感器必须保持垂直向下的安装姿态。

4.1.2   油液加注

在往液压润滑站注入介质之前，需要先开启油箱检修孔盖板，使用黏性面团对箱体内壁做全面清洁，注油作业要通过过滤精度达到5μm的高效过滤车进行净化处理之后，才可以注入到油箱当中。当油位达到液位计上限标记时要马上停止加注。油箱液位参数设定情况如下：紧急停机液位为150mm、最低工作液位是300mm、最高允许液位为1000mm。

4.2   调试工作

4.2.1   润滑系统循环

（1）调试准备阶段要启动电加热装置，把润滑油箱温度维持在45℃~55℃范围，设备进入正常带料运行状态之后温度控制区间调整为35℃~40℃（油箱温度低于35℃就启动加热器，超过40℃就关闭加热器，若温度低于30℃则严禁运行润滑油泵）。调试之前需要确认润滑系统吸油口球阀（1#、2#）以及油站出油口球阀都处于全开状态。

（2）依次点动润滑泵驱动电机， 检测电机旋转方向是否符合要求（从电机后端观察，应为顺时针方向旋转）。

（3）点动风冷装置驱动电机， 验证电机转向是否正确（从电机后端观察，应为逆时针方向旋转）。

（4）启动任意一台润滑泵电机（1#或2#）来开始系统循环。当破碎机进油温度达到35℃~40℃（要以分流装置进油口测量值作为标准）的时候，需要监测偏心套内外油路流量是否达到标准（套内流量若低于130L/min就会触发报警、小于110L/min会自动停机，套外流量低于70L/min会触发报警、小于60L/min会自动停机）。在标准工况条件下套外流量应该维持在150L/min左右，套内流量要保持在90L/ min左右。要是流量不足，可以适当旋紧油站润滑系统溢流阀调节螺杆。

（5）协同电气调试人员对所有压力、温度、流量及液位传感器的接线进行校验，确保信号采集与传输正常。

（6）检测润滑回油流量是不是处于正常状态，需要对润滑回油流量传感器也就是热式流量计进行校准。正常工况的情况下其应该显示100%的流量，当回油流量低于80%的时候就会触发报警、低于50%的时候就执行停机。不过具体联锁逻辑取决于主机控制系统的设计，需要注意在润滑回油温度不低于25℃的时候才允许启动破碎机主电机。

4.2.2   液压系统调试

（1）首先开启泵组吸油管路球阀， 同时关闭液压站出油管路球阀，并将所有溢流阀的调节旋钮完全松开。

（2）短时启动主轴提升功能按钮， 检测驱动电机旋转方向是否符合标准（从电机后端观察，应为顺时针方向旋转）。

（3）待电机完全停止后，短时操作主轴下降功能按钮，验证电机转向是否正确（从电机后端观察，应为逆时针方向旋转）。

（4）在确认电机转向没有错误之后， 持续按压主轴提升的按钮，首先紧固28.2#溢流阀调节旋钮，接着缓慢旋紧28.1#溢流阀的旋钮，并且实时监测压力表示数情况。当压力达到7.5MPa这个数值时，马上锁紧28.1#溢流阀的防松螺母，随后逐步放松28.2#溢流阀的旋钮， 等压力表示值下降到5MPa的时候切断液压泵电源。

（5）把压力表从原来位置卸下并转接至两处测压接口，操作主轴下降按钮开始相应动作，缓慢地调节31#溢流阀的旋钮进行操作，持续不断地观察压力表示值的变化情况。当压力上升到3.5MPa的时候，紧固31#溢流阀的防松螺母并停止液压泵运行，最后将压力表恢复到它的初始安装位置[5]。

（6）拆卸安全阀组连接主油缸的柔性管路，采用DN50法兰盲板进行封堵，同时旋紧安全阀组的先导溢流阀调节旋钮，并将压力检测装置连接至3#测压接口。

（7）把液压站出油管路的球阀打开，接着操作主轴提升的按钮，然后监测压力传感器的数值缓慢上升到5MPa。慢慢地逐步放松先导溢流阀的旋钮，当压力传感器示值为5MPa出现骤降时马上停止调节， 反复验证压力能否再次升到5MPa后骤降。经过多次测试确认设定值准确无误后，最后锁紧先导溢流阀的防松螺母。

（8）停止液压泵运行，恢复压力传感器原始接线，重新连接主油缸柔性管路。

（9）把液压站出油管路的球阀关闭，操作主轴提升按钮来进行相应动作， 逐步旋紧28.2#溢流阀的调节旋钮，实时观察压力表示值所产生的变化。当压力达到6.5MPa的时候立即锁紧28.2#溢流阀防松螺母，同时停止液压泵的运行，最后开启液压站出油管路的球阀，以此完成整个液压系统压力参数的设定。

4.2.3   常见问题及处理方法常见问题及处理方法见表1。

表1 常见问题及处理方法统计

5   产品粒度分布影响

圆锥破碎机的液压系统调试不仅关系到设备稳定性，更是决定产品粒度分布均匀性的核心环节。通过精准调控液压参数以及系统运行状态，能够显著优化出料粒度并提升骨料质量。以下是调试过程中影响粒度分布的关键因素：

（1）排料口调节精度

液压系统借助驱动底部液压缸的方式来调整动锥高度，以此直接改变排料口的尺寸大小。排料口每缩小1mm的时候， 产品平均粒度能够降低10%到15%，不过要避免过度缩小造成物料出现过粉碎情况。调试的时候需要结合目标粒度要求，通过液压控制阀来微调油压，从而确保排料口动态精度在正负0.5mm以内。

（2）液压压力稳定性

系统压力出现波动的情况会致使破碎力变得不一致，就像锁紧回路压力异常升高这种状况（例如RLV5没有及时进行泄压）会加剧动锥产生跳动，进而造成粒度分布范围出现扩大现象。通过对压力调节阀进行优化操作（比如把RLV1压力上限调整成20MPa）能够稳定破碎力并且减少粒度标准差。

（3）冲程与偏心套调整

液压系统可对偏心铜套旋转角度进行控制从而改变冲程长度：大冲程能延长物料破碎时间以增加层压破碎效果并减少针片状颗粒占比；小冲程可提升细粒级比例，适合高硬度物料。调试时要结合物料特性对液压参数与机械结构进行联动调整。

（4）油温控制与润滑流量

当油温低于30℃的时候液压油黏度会升高，这会导致排料口调节出现滞后现象，进而使粒度分布变得不均匀。在调试阶段需要借助电加热器来维持油箱温度在35~40℃,并且要监控润滑流量以确保动锥运动保持平稳。

（5）溢流阀响应速度

溢流阀出现卡滞的情况会造成补压异常，进而引发瞬间超压或者失压的状况。此类故障会让破碎腔填充率产生波动，使得粒度分布呈现出“双峰”现象，也就是粗粒与细粉同时增加。调试的时候需要定期对阀组进行清洗，并且要验证泄压响应的时间。

6   结语

圆锥破碎机液压系统动态调整能力是影响产品粒度分布的核心要素，通过优化压力调节阀设定、稳定油温与润滑流量能有效改善破碎腔内物料受力均衡性，进而降低粒度分布离散度。研究证实，液压系统参数协同控制可提升层压破碎效率、减少过粉碎现象，为骨料粒型精准控制提供了理论支撑。该成果对推动砂石行业智能化转型、实现绿色低碳生产具有实践价值。

作者简介：

罗贤祺（1999-），男，江西上饶人，助理工程师，学士，现就职于伊春鹿鸣矿业有限公司，研究方向为矿山机械。

参考文献：

[1] 原鹏. HP500型液压圆锥破碎机典型故障分析及排除措施[J]. 设备管理与维修, 2024, (24) : 106 - 108.

[2] 高晓国, 张嘉誉, 胥和平. 美卓HP800圆锥破碎机常见故障及处理方法[J]. 黄金, 2024, 45 (04) : 21 - 24.

[3] 孙加胜, 武启松, 平光恒, 等. 旋回破碎机液压系统调试与故障排除[J]. 设备管理与维修, 2022, (11) : 62 - 64.

[4] 谢晓东. 多缸液压圆锥破碎机智能控制系统的研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2020.

[5] 左天庚. 圆锥破碎机破碎效率的影响因素研究[D]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2021.

摘自《自动化博览》2026年3月刊