周志鴻，丁河江

（北京科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院車輛工程系，北京 100083）

1 福創(chuàng)（Fractum）破碎錘介紹

1.1 丹麥福創(chuàng)公司及其破碎錘簡(jiǎn)介

福創(chuàng)（Fractum）公司總部位于丹麥，是一家領(lǐng)先的破碎設(shè)備開(kāi)發(fā)和供應(yīng)商，專為巖石、鋼渣、廢模和鋼筋混凝土破碎提供安全、可靠、高效而經(jīng)濟(jì)的解決方案。 短短十幾年間，福創(chuàng)公司幫助世界各地的鋼鐵公司、采礦公司、采石公司和拆遷企業(yè)改進(jìn)和簡(jiǎn)化了他們的破碎工作，破碎錘產(chǎn)品已經(jīng)銷售到古巴、俄羅斯、日本、阿曼、意大利和中國(guó)等地。 福創(chuàng)公司代理商分布在俄羅斯、智利、韓國(guó)、南非、中東和中國(guó)上海等地。

不同于我們常見(jiàn)的氣液式、全液式、氮爆式液壓破碎錘， 福創(chuàng)破碎錘是一種重力式破碎錘。丹麥?zhǔn)且粋€(gè)很小的國(guó)家，目前全國(guó)人口不到六百萬(wàn)，福創(chuàng)是一個(gè)年輕的公司，成立于2004年，但是在重力破碎錘產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，已經(jīng)走在世界的前列。

福創(chuàng)破碎錘需搭載在液壓挖掘機(jī)上，由挖掘機(jī)提供液壓動(dòng)力，搭載中國(guó)貴州詹陽(yáng)挖掘機(jī)的福創(chuàng)破碎錘見(jiàn)圖1。

圖1 搭載中國(guó)貴州詹陽(yáng)挖掘機(jī)的福創(chuàng)破碎錘

1.2 福創(chuàng)破碎錘在中國(guó)的應(yīng)用

在我國(guó)廢鋼鐵加工行業(yè)，通常把沖擊式破碎錘稱為石鋼錘，武鋼公司首先采用丹麥福創(chuàng)破碎錘[1]，后來(lái)又陸續(xù)采購(gòu)福創(chuàng)破碎錘及其備件。中冶重機(jī)、太鋼也陸續(xù)招標(biāo)采購(gòu)了福創(chuàng)破碎錘及其備件。湖北興業(yè)鋼鐵爐料有限責(zé)任公司也使用破碎錘。

攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司錢(qián)強(qiáng)工程師對(duì)破碎錘破碎鋼渣運(yùn)行成本進(jìn)行了測(cè)算,每噸47 元，非常經(jīng)濟(jì)有效[2]。

中冶重機(jī)的福創(chuàng)破碎錘破碎鋼渣見(jiàn)圖2。

圖2 中冶重機(jī)的福創(chuàng)破碎錘破碎鋼渣

2 福創(chuàng)破碎錘的型號(hào)與規(guī)格

福創(chuàng)破碎錘的型號(hào)與規(guī)格網(wǎng)上資料很少，很難查到，筆者多方網(wǎng)上搜尋，整理總結(jié)出福創(chuàng)破碎錘型號(hào)有五種，規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表1。 資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，搜集截止時(shí)間為2022年1月26日。 根據(jù)表1 中數(shù)據(jù)可以看出， 福創(chuàng)破碎錘液壓壓力為（270-290）bar，液壓流量為（200-600） L/min，挖掘機(jī)機(jī)重范圍為（22-70）噸，對(duì)于挖掘機(jī)要求不是很苛刻，目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)能夠滿足福創(chuàng)破碎錘的要求。

表1 福創(chuàng)破碎錘型號(hào)與規(guī)格參數(shù)

3 福創(chuàng)破碎錘的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 鋼鐵行業(yè)

福創(chuàng)破碎錘首先是為破碎廢鋼鐵而開(kāi)發(fā)的，用于鋼渣、廢鋼模破碎、鋼渣罐清空、生鐵和中間包的破碎，見(jiàn)圖3。 也可以直接破碎熾熱渣包，見(jiàn)圖4， 一般破碎錘完全不能破碎溫度500℃以上的熾熱渣包。

圖3 福創(chuàng)破碎錘破碎大塊鋼渣包

圖4 福創(chuàng)破碎錘破碎熾熱渣包

3.2 采礦采石行業(yè)

安百拓目前最大液壓破碎錘HB10000 的沖擊能為1.6 萬(wàn)焦耳，福創(chuàng)FB400 破碎錘沖擊能已經(jīng)到達(dá)40 萬(wàn)焦耳，是HB10000 的25 倍，只要沖擊幾次就可以破碎最堅(jiān)硬的巖石，可以快速破碎超過(guò)200 噸的大塊巨石，見(jiàn)圖5。

圖5 福創(chuàng)破碎錘破碎大塊巨石

福創(chuàng)破碎錘破碎巖石的能力一般為200-400 噸/小時(shí)，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般破碎錘。 福創(chuàng)破碎錘破碎礦石見(jiàn)圖6。

圖6 福創(chuàng)破碎錘在破碎礦石

3.3 拆除行業(yè)

福創(chuàng)破碎錘拆除鋼筋混凝土的效率非常高，拆除路面與工廠等大面積結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到每小時(shí)40立方米的破碎效率，見(jiàn)圖7。

圖7 福創(chuàng)破碎錘在拆除鋼筋混凝土

4 福創(chuàng)破碎錘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.1 福創(chuàng)FB200 破碎錘外形

武鋼金屬資源公司冶金渣分公司郝瀚超等人在文獻(xiàn)[3]中詳細(xì)論述了福創(chuàng)FB200 破碎錘的工作原理與故障排除。這是一篇難得的有價(jià)值的好論文。 福創(chuàng)FB200 破碎錘搭載在卡特365C 挖掘機(jī)上的圖片見(jiàn)圖8。

4.2 福創(chuàng)FB200 破碎錘結(jié)構(gòu)與工作原理

福創(chuàng)FB200 破碎錘由液壓缸、動(dòng)靜滑輪組、鋼絲繩、抓盤(pán)、錘體和錘筒組成。

福創(chuàng)FB200 破碎錘依靠連接架安裝在挖掘機(jī)小臂上，見(jiàn)圖8。 從挖掘機(jī)獲取液壓動(dòng)力，由破碎錘自帶的電液閥控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)，液壓缸通過(guò)動(dòng)靜滑輪組和鋼絲繩， 實(shí)現(xiàn)行程和速度的倍增，油缸經(jīng)鋼絲繩帶動(dòng)抓盤(pán)，抓取錘體上升到預(yù)定的高度，然后釋放錘體，錘體沿錘筒自由下落，完成一次沖擊[3]。FB200 破碎錘工作原理見(jiàn)圖9。

圖8 福創(chuàng)FB200 石鋼錘

圖9 福創(chuàng)FB200 破碎錘工作原理

5 福創(chuàng)破碎錘工作原理分類

液壓沖擊破碎錘的工作原理一般分為氣液式、氮爆式、全液式三種。我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的液壓破碎錘工作原理幾乎都是氣液式，即由氮?dú)夂鸵簤河吐?lián)合作用， 在液壓錘沖程時(shí)驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，沖擊釬桿，傳遞活塞動(dòng)能，破碎巖石等物料。氮爆式與全液式破碎錘很少見(jiàn)。

本文將氣液式、氮爆式與全液式三種破碎錘統(tǒng)稱為一般破碎錘。

福創(chuàng)破碎錘不屬于以上三種破碎錘的任何一種，在沖程時(shí)，福創(chuàng)破碎錘只利用地球引力驅(qū)動(dòng)錘體自由下落，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，產(chǎn)生沖擊力，破碎廢鋼或巖石等物料。沖程時(shí)無(wú)需任何液壓力或氮?dú)馀蛎浟?，液壓?dòng)力只在回程時(shí)用來(lái)提升錘體到預(yù)定高度。

本文將錘體自由下落式?jīng)_擊破碎錘稱為重力破碎錘。

6 福創(chuàng)破碎錘性能優(yōu)點(diǎn)

（1）沖擊能大。 福創(chuàng)破碎錘的沖擊能范圍在8 萬(wàn)焦耳至40 萬(wàn)焦耳之間，詳見(jiàn)表1。 即使福創(chuàng)破碎錘最小的沖擊能（8 萬(wàn)焦耳）也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前最大的一般破碎錘。 能輕易破碎廢鋼鐵，破碎巖石更是不在話下。

（2）破碎效率高。 福創(chuàng)破碎錘的錘頭直接撞擊物料，沒(méi)有釬桿傳遞能量的損失，破碎效率自然比一般破碎錘高。

（3）故障少。 福創(chuàng)破碎錘無(wú)需氮?dú)馐?，沒(méi)有一般破碎錘的中缸體和上、下缸體，沒(méi)有貫穿螺桿，沒(méi)有釬桿，也沒(méi)有釬桿套與扁銷。圓形錘筒結(jié)構(gòu)，無(wú)需密封，加工成本低。福創(chuàng)重力式破碎錘比一般破碎錘的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，工作中產(chǎn)生的故障也相應(yīng)減少很多。

6.4 沖擊能計(jì)算簡(jiǎn)單準(zhǔn)確

一般破碎錘沖擊能的計(jì)算比較復(fù)雜，沖擊能的檢測(cè)更是一大難題，檢測(cè)成本很高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更重要的是測(cè)試誤差很大， 數(shù)據(jù)可信度不高，重復(fù)性也不好。

重力式破碎錘沖擊能計(jì)算公式很簡(jiǎn)單，檢測(cè)也很簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可信度很高。

E=mgH

式中 E——沖擊能，J

H——錘體提升高度，m

m——錘體質(zhì)量，kg

g——重力加速度，m/s2

6.5 調(diào)整沖擊能方便

只要調(diào)整錘體的提升高度，就可以方便準(zhǔn)確地調(diào)整破碎錘的沖擊能，擴(kuò)大了破碎錘的適用范圍。

7 福創(chuàng)破碎錘環(huán)境友好

7.1 對(duì)挖掘機(jī)的振動(dòng)損害很小

一般破碎錘在沖擊行程時(shí)，因?yàn)榈獨(dú)夂鸵簤旱姆醋饔昧?，?huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，活塞撞擊釬桿也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與反彈，傳遞到挖掘機(jī)，對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件損害較大。

重力式破碎錘沖擊時(shí)完全沒(méi)有反作用力，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，不存在撞擊釬桿現(xiàn)象，挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件壽命會(huì)大大延長(zhǎng)。挖掘機(jī)司機(jī)也不會(huì)受挖掘機(jī)振動(dòng)的危害。

采用福創(chuàng)破碎錘的部份客戶挖掘機(jī)使用時(shí)間達(dá)到2 萬(wàn)個(gè)小時(shí)以上。

7.2 無(wú)碎石飛濺

福創(chuàng)破碎錘的錘筒罩住了錘頭和物料，物料破碎時(shí)產(chǎn)生的碎石不會(huì)亂飛，避免了碎石擊中司機(jī)室和司機(jī)的危險(xiǎn)，也避免了對(duì)于破碎場(chǎng)地附近其他設(shè)備如卡車的損壞。

福創(chuàng)破碎錘對(duì)人員的安全范圍為15 米外，而對(duì)同時(shí)工作的其他設(shè)備的安全范圍為0 米。

7.3 噪聲很小

錘體的錘頭部分直接撞擊物料， 無(wú)需釬桿，因此沒(méi)有一般破碎錘的活塞撞擊釬桿而產(chǎn)生的噪聲，金屬撞擊是一般破碎錘工作時(shí)的最大噪聲源。

福創(chuàng)破碎錘的錘筒罩住了物料和錘頭，錘頭撞擊物料而產(chǎn)生的噪聲被錘筒隔離，大大減少了噪聲的擴(kuò)散傳播。

8 福創(chuàng)破碎錘的缺點(diǎn)

8.1 液壓與控制系統(tǒng)復(fù)雜

福創(chuàng)破碎錘液壓系統(tǒng)包含了電液比例閥、流量閥、安全閥等元件。 福創(chuàng)破碎錘控制系統(tǒng)包含了壓力傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)器、碰撞傳感器、控制器等元件，詳見(jiàn)圖9。

福創(chuàng)破碎錘的液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)遠(yuǎn)比一般破碎錘復(fù)雜，因此大大限制了福創(chuàng)破碎錘的推廣應(yīng)用。

8.2 采購(gòu)成本較高

福創(chuàng)破碎錘的液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)遠(yuǎn)比一般破碎錘復(fù)雜，可能初次采購(gòu)成本比一般破碎錘高，但是總體使用成本低于一般破碎錘。

8.3 不能傾斜工作

重力式破碎錘需要在垂直狀態(tài)下工作，在傾斜狀態(tài)下工作，破碎效果和效率會(huì)減小。 一般傾斜角度不能超過(guò)30°。 傾斜角度接近90°，破碎效果和效率將完全喪失，這就大大限制了重力式破碎錘在建筑物拆除方面的應(yīng)用。

8.4 破碎錘外形高度尺寸較大

為了得到較大的錘體提升高度，福創(chuàng)破碎錘的錘筒高度可達(dá)到7 米至10 米， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般破碎錘的高度，給運(yùn)輸和安裝造成一定的不便。

8.5 沖擊次數(shù)較少

福創(chuàng)破碎錘的沖擊次數(shù)不超過(guò)10 次/分，詳見(jiàn)表1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般破碎錘的沖擊次數(shù)。 不過(guò)，福創(chuàng)破碎錘沖擊能大的優(yōu)勢(shì)早已彌補(bǔ)了沖擊次數(shù)少的缺點(diǎn)。福創(chuàng)破碎錘總體破碎效率遠(yuǎn)大于一般破碎錘。

9 結(jié)語(yǔ)

（1）液壓破碎錘可分為氣液式，全液式，氮爆式（全氮式），重力式四種。

（2）重力式破碎錘有破碎效率高、故障少、環(huán)境友好、無(wú)振動(dòng)向挖掘機(jī)傳遞等優(yōu)點(diǎn)。

（3）福創(chuàng)破碎錘在我國(guó)廢鋼鐵加工行業(yè)得到了很好的應(yīng)用。

（4）目前尚未見(jiàn)到福創(chuàng)破碎錘在我國(guó)采礦采石行業(yè)的應(yīng)用報(bào)道，希望有人嘗試。

（5）我國(guó)氣液式破碎錘采礦采石效率不高，應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)和使用重力式破碎錘。