單輥破碎機的設計與改進

王書增 馬鐵林

(林州馬氏煉鐵技術研究開發有限公司 河南漯河456561)

單輥破碎機的設計與改進

王書增 馬鐵林

(林州馬氏煉鐵技術研究開發有限公司 河南漯河456561)

單輥破碎機在冶金行業，是熱燒結礦破碎的關鍵、重要、單一運行的設備，對燒結機的生產有很大影響。但在幾十年的實際使用中，單輥破碎機還是有許多缺點，需要研究、更新、完善，才能提高該設備的綜合使用性能，使該設備適應性更強、使用壽命更長、備件消耗更少、生產成本費用更低。

單輥破碎機 輥軸 篦板

1 問題的提出

在冶金礦山行業，根據燒結機生產工藝系統的要求與特點，以及產品質量的需要，熱燒結礦的破碎是必不可少的重要設備點，單輥破碎機(又稱單輥破碎系統)由導料箱、輥軸裝配、篦板裝配和驅動系統四部分組成。本文著重闡述單輥破碎機的輥軸、篦板。單輥破碎機在冶金行業，是熱燒結礦破碎的關鍵、重要、單一運行的設備，對燒結機的生產有很大影響。但在幾十年的實際使用中，單輥破碎機還是有許多缺點，需要研究、更新、完善，才能提高該設備的綜合使用性能，使該設備適應性更強、使用壽命更長、備件消耗更少、生產成本費用更低。所以冶金行業界一定要永遠不停的，對燒結機生產工藝系統進行綜合分析、探索，對單臺運行設備進行研究、創新，不言而喻其責任是重大和永無止境的。

2 設備使用特點

用于燒結機生產工藝系統的熱礦破碎的單輥破碎機，是長期在高溫環境中連續性工作的設備，其中間軸為慢速旋轉的且帶多組破碎齒的通水軸，軸兩端有通水冷卻的軸承座托架。由于燒結機臺車燒結運行速度慢，有周期落料的特性，導致臺車往單輥破碎機上給料的周期性，就使中間軸在旋轉破碎工作運行中也是周期性的；工作時向上方一側受力，又導致中間軸周期性工作的實際向上受力的特點，所以兩端軸承座也必然是周期性向上方一側受力的特點，這兩個工作受力特點最終使兩軸承座的上半個軸承瓦永遠向上方一側受力——上軸承瓦摩檫嚴重、磨損的工作情況結果。綜上所述這臺設備的工作環境特點是：高溫、連續、周期、重載、上軸承瓦受力、聯軸器受損嚴重等等。

3 損壞及磨損特點

現將損壞及磨損特點分述如下：

1)首先單輥破碎機的輥軸是單輥破碎機的十分關鍵的工作部件。目前單輥破碎機輥軸主要是由實心圓鋼軸、中間有一直徑約35mm通水小孔、固定在鋼軸外圓周的幾組輥齒構成。由于工作環境是長期1000℃左右的高溫，環境非常惡劣，容易變形，磨損、摩檫大、壽命短、維修工作量大等特點，所以設計的輥軸重量大，設計加工精度要求嚴格，必然加工費用高，設備成本高。

2)輥軸上的多組破碎齒是矩形，齒端部的齒牙也叫齒頭，又是相似矩形結構，引起破碎阻力增大，摩擦磨損增加、電力功率消耗大、影響產量能力的發揮；并且在工作過程中，鋼軸和輥齒都極難散熱(內部環境由于降溫散熱不好)，又由于單輥破碎機周期性工作特點，低速軸和減速機低速軸的聯軸器，必然是上下周期性運動，不是圓周運動，而成為近似橢圓形運動。所以軸、上軸瓦、低速軸聯軸器、減速機的低速軸端等都形成惡性連鎖反應、使設備成為惡性循環。設備不但易高溫變形或變性后，引起多處設備備件損壞，而且輥齒使用壽命縮短，需要經常更換，降低了機器利用效率，增加了工人勞動強度和維修成本等。

3)錘頭固定體為矩形，破碎阻力增大，影響粒度的粉碎率，損壞設備不同備件。

4)另外單輥破碎機的蓖板也是矩形結構形狀，也有破碎阻力大、落料不利、散熱不好、影響產量等弊病。

也可以說在過去、現在使用的單輥破碎機，無論是設計、結構方面，還是制造等方面，都沒有完全適應工作環境和工作特點的要求，所以在長時間的使用過程中問題多、影響大，就必須進一步根據多年實踐出的種種弊病進行設計改進、創新、完善，才能提高設備的綜合使用性能，降低生產成本。

4 解決方案

鑒于上述實際存在的問題，主要是從改變輥軸、輥軸套、輥齒臂和篦板的結構研究入手，兼顧其他全面綜合考慮，具體如下：

1)輥軸更改為有兩個水腔，而且加大進水量，也叫雙層冷卻降溫通道的結構。由于增加了冷卻水量、改變了冷卻結構，就保證了冷卻的均勻性，同時降低了設備加工成本費用。因為水是冷卻效果很好的，成本最低的冷卻劑，只要提高水質、水量、水壓就能保證設備降溫，從而實現安全生產使用的目的。輥軸為一個圓形厚壁鋼管，外邊焊接六塊鋼板使輥軸成為六邊形，取消鍵及鍵槽加工量，放開加工精度。輥軸的兩端適當位置各鉆六個孔，使水形成兩個循環冷卻通道，保證了輥軸的鋼度、強度和壽命。輥軸的兩端加很短的耐磨套保護處理，安裝軸承。輥軸中間裝一根直徑較大的鋼管，用于進水。由于輥軸中間空腔大，可以有很大的通水量，加強了冷卻效果。輥軸中間帶齒部分外形為正六邊形——安裝輥軸套，輥軸套內孔亦為正六邊形和輥軸配合。這樣做的好處有三個，一是減輕了輥軸的自重，二是內有水的流通，有很好的降溫作用，三是降低了加工成本。輥軸為一整體，輥軸套可根據需要安裝若干個。如圖1。

1-進水管; 2-水腔一; 3-水腔二; 4-輥軸承; 5-連軸器; 6-輥齒; 7-輥齒臂; 8-輥軸套

圖2 輥軸改造示意圖

2)每個輥軸套外周焊接三(或若干)個輥齒臂(包括輥齒)，安裝時長短間隔排列，即一組輥齒套外部焊三(或若干)個短輥齒臂，另一組輥齒套外部焊三(或若干)個長輥齒臂，根據實際需要可為偶數，或奇數。輥齒端部由原來的矩形改為上、下底相差比較多的等腰梯形，輥齒臂改為三角形，輥齒端部和輥齒臂表面堆焊一層8mm厚的金屬耐磨材料。這樣改的好處為: 由于破損阻力大，改變后接觸面積減小，根據壓力(F)、壓強(P)和面積(S)的關系，P=F/S，機器的工作效率將會提高很多。如圖2。

3)蓖板也改為三角形，有利于減小破碎阻力；

圖3 篦板局部圖

同時蓖板間距增大，加大了落料率，產量將會大大提高；且在易磨損部位表面堆焊金屬耐磨材料，延長了蓖板的使用壽命。如圖3。

5 應用效果

單輥破碎機經過多處綜合性創新、設計、完善、改造試用后，輥軸和輥齒的使用壽命明顯延長，同時軸承座、聯軸器和減速機等得到有效保護，減少了更換時間，降低了維修成本，提高了機器利用效率，完全達到了預期效果。

[1]冶金工業部長沙黑色冶金礦山設計研究院編.燒結設計手冊.北京：冶金工業出版社,1990.

[2]鄭國民等.單輥破碎系統的故障分析與改造.燒結球團,2009(4)：42-43.

[3]楊紹令.采用新型材料提高燒結設備的耐磨性.燒結球團,2009(1)：57-58.

Design and Reconstruction of Single Roll Breaker

Wang Shuzeng Ma Tielin

(Linzhou Mashi Iron Tecihnology & Research Corporation Limited, Luohe 456561)

Single roll breaker is the key equipment in the metallurgical enterprises which is in hot sinter breaking. To the produce of the sintering machine has been bige influence. However, the practiced using in the several ten years, the more defects of the singl roll breaker is needed to reconstruction, to raise the synthesize used function, more used life, small consume of the spare parts, low cost of the produce.

Single roll breaker Rolling axie Grizzly bar type screen

王書增，男，1972年出生，畢業于湖北工學院機械制造工藝與設備專業，工程師，主要從事煉鐵冶金設計

TF325.1

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10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.012

2014-03-21)