破碎機振動消減措施的系統化探討

宋吉龍

（吉林天池礦業股份有限公司，吉林 和龍133500）

在礦、石采選作業中，破碎機械是必不可少的設備，破碎機種類繁多，有顎式、圓錐式、反擊式和輥式破碎機等。無論是那種破碎機，都會產生較大的噪音和振動、生產環境惡劣，由此造成較多的破碎機械故障。而一些大中型破碎機一般距離城市較偏遠，交通不便，因此破碎機維修存在配件不能及時到位、停產時間較長或庫存積壓較大的現象。所以，消減破碎機振動，維護生產穩定，提高經濟效益就是我們需要深入探討的課題。

因顎式破碎機結構簡單、工作可靠、制作容易、維護方便、設備和生產費用較低，在一些環境較為惡劣的初級破碎中，得到廣泛應用，所以，以顎式破碎機為例系統地探討消減振動的措施，具有廣泛的通用性。

1 顎式破碎機振動機理及破壞程度

顎式破碎機以動顎做簡單或復雜的擺動，分為簡擺式、復擺式和綜合式。大中型顎式破碎機一般是簡擺型顎式破碎機，結構原理見圖1。

圖1

動顎板和固定顎板之間的夾角稱為嚙角，以PE900×1200顎式破碎機為例，嚙角角度為17°～24°，一般選取23°角，進料粒度不超過750mm，排料粒度95～165mm，礦石和石塊經進料口，由動顎板撞擊擊碎，并對固定顎板產生一個反作用沖擊力F(因礦石大小、礦石性質及沖擊角度不同，力F不確定)，根據力學定律，破碎礦石的沖擊力F分解為一個向上沖擊力F*sin23°（對基座產生0.39F拉應力）和一個橫向沖擊力F*sin67°（橫向剪切力0.92F），因偏心軸轉速180～220轉/分鐘，所以沖擊力大，振動頻繁，根據現場實際情況，振動對破碎機設備及基礎產生如下破壞：

（1）二次灌漿層碎裂破壞；

（2）地腳螺栓產生變形、斷裂；（3）偏心軸及相關部件損壞；（4）破碎機其他配件損壞。

因為振動的產生是破碎機本身固有性質決定的，因此，對其產生的振動只能采取系統措施予以消減，從每一處可能產生破壞及可能產生諧振的地方，進行細致的、系統化處理，將振動控制在可接受范圍內。

2 顎式破碎機基礎與地腳螺栓要求

設備原基礎、一、二次灌漿、地腳螺栓與設備連接等，如果存在內應力或受力不均衡，振動均會加劇對設備破壞的程度，因此設備基礎及后續處理的優劣，直接關系到設備使用壽命的長短。

設備基礎宜采用承受載荷較大、變形較大的鋼筋混凝土基礎，如有條件，也可采用功能性消減振動能量的基礎，保證基礎穩固性。預埋活動地腳螺栓錨板標高、中心線位置、水平度等應經測量驗收，符合要求，基礎上平面應避免常見的質量通病，如：上平面標高超差、預埋地腳螺栓位置、標高及露出基礎的長度超差等。

破碎機設備設置墊鐵，每組墊鐵不得超過5塊，薄墊鐵放在墊鐵組中間部位，厚度不應小于2mm，墊鐵組外漏10～50mm，伸入設備底座的地面部分，應超過設備地腳螺栓中心，設備調整完畢后，墊鐵之間應用定位焊焊牢。地腳螺栓中心到基礎邊緣的距離，按不小于5倍的地腳螺栓直徑要求，地腳螺栓垂直度不宜超過0.5%；灌漿應搗實，但不得使地腳螺栓歪斜或影響設備的安裝精度，破碎機設備底座和基礎之間的灌漿層厚度不應小于25mm，結合面局部間隙不得超過0.1mm，一、二次灌漿混凝土強度達到75%以上時，方可進行下一步安裝操作,灌漿料宜采用無收縮混凝土，或采用早強、高強混凝土灌漿料，其經24小時，抗壓強度即可達50MPa。PE900×1200顎式破碎機一般采用M48地腳螺栓，各處地腳螺栓經預緊后緊固，其緊固力在103～150KN，緊固力要一致。

3 測量控制

基礎驗收測量，特別是上平面驗收必須按嚴格的標準執行。對測量的四個要素（測量對象、計量單位、測量方法和測量精度）嚴格把關。測量儀器一般采用水準儀或水準尺，根據設備基礎附近的水準點，用水準儀測出標志的具體數據，相鄰安裝基準點高差應在0.5mm以內，一般采用二等水準測量法，每個適當距離選定一個基準點與起算基準點組成水準環線，確保每個水準點高程和高差符合標準要求，確保同一平面水平度的偏差，在整體機架長寬范圍內，應控制在2mm以下，同時保證機架的水平度在標準要求范圍內，并確保進料口位置不能產生偏斜，確保進料口進料均衡，不要發生單邊進料狀態，避免沖擊振動負荷不均勻，避免對顎板、機體、二次灌漿層、地腳螺栓和基礎產生破壞。

工程測量責任重大，稍有差錯，就會造成振動對基礎的反作用力不能有效抵消，甚至是釀成工程事故，必須加強測量工程檢核，確保萬無一失。

4 利用橡膠板等現代新型材料減振

為了減輕振動，在安裝設備時，應在破碎機和基礎之間墊不小于10毫米厚的加布橡膠板做緩沖材料，待二次灌漿水泥牢固后，再擰緊地腳螺栓。但是，在使用中，由于顎式破碎機對基礎沖擊振動較大，對基礎和安裝的各個環節要求較高，一旦某個環節出現偏差或者設備零部件本身存在缺陷隱患，就會產生一些難以預料的故障。我公司就曾出現顎式破碎機二次灌漿層碎裂，造成機架不穩，地腳螺栓損壞嚴重等缺陷，甚至造成皮帶輪產生裂紋等嚴重事故（皮帶輪本身就存在內應力處理不當的缺陷，故障提前顯露），為合理解決這個難題，將二次灌漿層全部清理掉，同時對基礎上平面水平度進行超平，采用厚加布橡膠板替代二次灌漿層。

因PE900×1200顎式破碎機排放口寬度在120mm左右，上下振動變形量△x=120×tg23°=50.9mm，而且灌漿層厚度一般為25mm以上，因此，選用50～80mm厚的加布橡膠板 （規格600mm×350mm× 80mm，4塊，帶孔）作為二次灌漿層和減振層，使用24小時后，進行一次緊固，7天后再緊固一次，處理后，設備經兩年運行正常，沒有出現設備整體性大修，性能保持穩定。

加布橡膠板性能要求：比重：1.4～1.6，扯斷力：3.5～5.0MPa,伸長率：350～500%，硬度：50～70，使用溫度-50℃～80℃（根據使用環境選取，我公司地處高寒山區，冬季最低溫達-35℃）。

隨著科技發展，可以嘗試一些新型的有機減振材料，如硬木墊板、硅膠產品，丁腈橡膠、丙烯酸酯等，這些材料具有良好的彈性，能與接觸面很好貼合，拆卸容易，但選用中要注意環境溫度和現場用油程度。同時，這些新型減振材料，不僅用在破碎機減振上，也可用在振動篩等一些產生振動的機械上。

5 設備裝配精度影響

設備安裝和零部件裝配就是為還原設備制造的出廠精度，設備在制造或安裝過程中都會產生內應力，要做好出廠前的檢驗，設備主要部件之間的配合精度要符合設計要求，在安裝時，避免野蠻拆裝，電動機皮帶輪與主機槽輪中心應平行對應，并在適合的環境溫度下安裝，要消除和限制因設備變形而產生的內應力。

日常保養和檢修維護也是較為重要的一個環節，偏心軸橢圓度大于0.10～0.15mm，圓錐度大于0.08～0.12mm，軸頸表面凸凹度大于0.10～0.12mm時，應進行刮研修理或重新加工，刮研后的偏心瓦徑向、側向間隙應符合要求。其它配件發現裂紋、磨損嚴重或損壞，應及時修理維護，設備三級保養和潤滑五定到位。

6 系統處理后產生的經濟效益

破碎機的振動消減措施是一個系統化工程，應當引起各方面的重視，因為顎式破碎機結構簡單、設備制造費用較低，因此，很多安裝單位認為安裝簡單，多注重于吊裝安全，將過多隱患遺留于以后的生產維護和修理，給持續生產運營造成不便。所以，我們需從基礎檢驗和測量到設備安裝、裝配及維護進行系統化處理，將可能因振動而擴大的每處隱患提前處理掉，避免產生諧振，造成機械故障，因此對破碎機消減振動進行系統化的探討，將振動危害降到最低，對保持生產連續意義重大。

以加布橡膠板替代二次灌漿層在破碎機上安裝應用為例，計算技術改進效益：

二次灌漿料：更換3次/年，50元/（袋*次），運費10元/次（一般保質期3個月），檢修費220元/次，灌漿料達到強度需3天/次，設備裝配2天/次（占正常檢修天數2天/年），PE900×1200顎式破碎機礦石生產能力100～240噸/小時，暫按150噸/小時計，日工作時間10小時/天，礦石生產效益15元/噸。

加布橡膠板：更換1次/2年，需600mm×350mm×80mm，4塊，750元/塊，設備裝配2天/次。

以兩年為周期計算：

兩年需二次灌漿料費用：2×3×(50+10)+2×3×220=1680元，用時2× 3×(3+2)-2×2=26天,影響礦石效益26×10×150×15=58.5萬元。

兩年需加布橡膠板費用：4×750+10+220=3230元，正常檢修，不影響礦石生產。

技術改進后，影響的經濟效益非常明顯。

自2014年后，國內礦山經濟效益明顯下滑，而零關稅國家的范圍會進一步擴大，礦山形式將會更加嚴峻，“節能降耗、降低成本”將是礦山面臨生死存亡的課題，因此，設備安裝、檢修綜合的系統性分析，是節能降耗，降低成本的一個必然趨勢。

［1］B.A.威爾斯，T.J.納皮爾·馬恩.礦物加工技術[M].7版.北京:冶金工業出版社. 2011：133－144.

［2］孫長泉，孫成林，等,編.選礦廠工藝設備安裝與維修[M].北京:冶金工業出版社2010:15－33.

［3］楊家文，主編.碎礦與磨礦技術[M].北京:冶金工業出版社，2008.

［4］選礦手冊編輯委員會編選礦手冊[M].北京：冶金工業出版社.