圓錐破碎機直聯驅動底架與接底架支腳連接方式缺陷分析及改進措施

黃偉歡

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 礦山部，廣西 德保 533700）

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部破碎系統分為粗碎和細碎。粗碎由2 臺山特維克S3800 單缸液壓圓錐破碎機完成，破碎機體與電機采用整體式托架結構安裝；細碎由1 臺山特維克H7800 單缸液壓圓錐破碎機完成，電機采用分離式托架結構與破碎機下架體通過8 顆M20×100、12.9 級螺栓聯接，如圖1所示。

圖1 破碎機直聯驅動底架與接底架支腳連接圖

1 圓錐破碎機概述

1.1 工作原理

當圓錐破碎機工作時，電動機的旋轉通過皮帶輪或聯軸器，圓錐破碎機傳動軸和圓錐破碎機圓錐部在偏心套的迫動下繞一周固定點作旋擺運動，從而使破碎圓錐的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調整套上的軋臼壁表面，使礦石在破碎腔內不斷受到沖擊，擠壓和彎曲作用而實現礦石的破碎。電動機通過傘齒輪驅動偏心套轉動，使破碎錐作旋擺運動。破碎錐時而靠近又時而離開固定錐，完成破碎和排料。

1.2 山特維克液壓圓錐破碎機的優(yōu)點

（1）動錐水平力由主軸的上下兩端同時支撐，受力條件好，不易發(fā)生斷軸和襯套損壞現象。該機采用恒定破碎腔（CLP）設計，大大降低了運行成本。

（2）該機有多種規(guī)格有S 型和H 型。S 型用于大塊兒物料的二破，H 型用于二段和三段破碎。可以達到十幾種的破碎腔形變化，適應不同的物料要求。

（3）先進的機身設計，同一偏心襯套可以旋轉四個角度，從而得到四個不同的偏心距，以適應不同的工作狀況。

（4）最值得關注的是智能型破碎機控制系統ASRi，可使破碎機性能最大化，降低使用成本。

（5）該機的物料的破碎比率大、生產能力高于普通破碎機幾倍。

（6）該液壓破碎機結構緊湊。易損易換件少從而降低了生產本低。

（7）該機使用的是層壓破碎、物料的破碎成品粒形美觀，形狀均勻。

（8）該機采用液壓保護及液壓清腔，自動化程度高、液壓保護及液壓清腔從而減少停機時間。

（9）該機潤滑系統先進，采用稀油潤滑，大大提高了機器的使用壽命。

2 H7800 單缸液壓圓錐破碎機存在問題分析

2.1 H7800 破碎機存在問題

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部山特維克H7800單缸圓錐破碎機自2008年以來，頻繁出現圓錐破碎機下架體與電機托架結構聯接螺栓斷裂的故障，并多次造成橡膠聯軸器撕裂，嚴重影響礦山的正常生產。

2.2 螺栓斷裂的原因分析

我們對于螺栓斷裂從4個方面來分析：

（1）螺栓的品質；

（2）螺栓的預緊力矩；

（3）螺栓的強度；

（4）螺栓的疲勞強度。

實際上，螺栓斷裂在絕大多數情況都是因為松動而斷裂的，當螺紋緊固件松動后，產生巨大的動能，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設備無法在正常的狀態(tài)下工作，進一步導致設備損壞。受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。受徑向力作用的緊固件，螺栓被剪斷，螺栓孔被打成橢圓。

由于H7800 電機采用分離式托架結構，與破碎機下架體通過8 顆10.9 級螺栓聯接，而破碎機體本身自重20 T，電機自重8 T，破碎機體和電機托架通過彈性橡膠墊與地面聯接，當破碎機工作時，聯接螺栓同時受到破碎機體和電機托架反復拉伸和剪切作用力，時間一長，容易產生疲勞直至斷裂，造成螺栓斷裂的原因如下。

一是，電機托架與破碎機下架體接觸面過小。高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構件的夾緊力和增大構件接觸面的摩擦系數。破碎機下架體基座呈“7”字形，每邊通過4 顆10.9 級高強度螺栓與電機托架連接，接觸面就是基座“7”字形的連接面，難以產生足夠的摩擦力，使電機托架與破碎機下架體接觸面發(fā)生相對滑移，在螺栓接觸面處產生巨大剪切力，從而造成螺栓斷裂。如圖2 及圖3 所示。

圖2 接底架支腳

圖3 直聯驅動底架（連接部分）

二是，電機托架與破碎機下架體接觸面有間隙。經檢查發(fā)現，破碎機下架體基座“7”字形連接面和直聯驅動底架連接面有很多鐵銹，電機托架連接面由于多次發(fā)生螺栓斷裂出現已有輕微變形，螺栓雖達到緊固力矩，但接合面短時就會產生細微間隙，連接面不但會產生劇烈的沖擊載荷，電機托架還會上下晃動，很容易剪斷螺栓。

三是，螺栓預緊力不符合要求。

高強度螺栓是用扭矩扳手上緊螺帽，使螺栓產生巨大而又受控制的預拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也產生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件表面就會產生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構件便不會滑移，連接就不會受到破壞。安裝破碎機下架體與電機托架連接螺栓時，檢修人員根據自己的經驗緊固螺栓，有時用力過大，有時用力過小，造成連接面受力不均。

3 改進措施及效果

3.1 增加連接件接觸面

將電機托架與破碎機下架體聯接接合面設計成軸對稱的矩形，這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。同時，增加連接螺栓數目，由原來每邊4 顆螺栓增加到10 顆，大大提高了提高構件的夾緊力。如圖4、圖5 與圖6 所示。

圖4 整改后的接底架支腳

圖5 整改后的直聯驅動底架

圖6 整改后的直聯驅動底架與接底架支腳連接圖

3.2 減少連接件接觸面縫隙

摩擦系數主要受接觸面的形式和構件的材質影響，用鋼絲刷清理破碎機下架體基座“7”字形連接面和電機托架連接面鐵銹，增大接觸面的摩擦系數。

3.3 用扭矩扳手緊固，受力均勻

破碎機機體與電機在強烈的振動下，接底架支腳與直聯驅動底架接觸面容易發(fā)生變形，從而產生間隙，因此，必須使用扭力扳手擰緊連接螺栓。在安裝時應用扭力扳手將連接螺栓交替分次(一般分3~4 次)逐步均勻擰至規(guī)定鈕矩，并根據螺栓擰斷強度的70%選擇力矩的大小。若擰緊扭矩不足，在工作中連接結合面產生縫隙，當螺栓受沖擊力時易被拉斷或剪斷；如果擰得過緊，螺栓伸長變形，強度降低，受力后易折斷損壞。

3.4 定期緊固、更換螺桿

根據設備運行狀態(tài)與故障發(fā)生頻率，每個星期對連接螺栓進行一次緊固，每個月更換一次螺栓。

4 結束語

山特維克H7800 破碎機作為礦山部破碎系統的關鍵設備，對合格鋁土礦的穩(wěn)定高效生產起著至關重要的作用，保證H7800 破碎機的穩(wěn)定運行是設備管理技術員的重要職責。

[1]唐增寶，等. 機械設計課程設計[M]. 武漢：華中科技出版，1999.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.