顎式破碎機(jī)傳動(dòng)失效研究與改進(jìn)

何鐵牛，王晉巖，劉 朋，耿永泉

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司峨口鐵礦，山西 代縣 034207)

工程設(shè)備

顎式破碎機(jī)傳動(dòng)失效研究與改進(jìn)

何鐵牛，王晉巖，劉 朋，耿永泉

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司峨口鐵礦，山西 代縣 034207)

分析了顎式破碎機(jī)傳動(dòng)部失效的原因和危害，提出的由懸臂梁改為簡(jiǎn)支梁方案可以保障破碎機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、延長(zhǎng)橡膠三角帶使用壽命和高效破碎，改進(jìn)后獲得良好效果。

失效原因； 改進(jìn)； 顎式破碎機(jī)

1 前言

峨口鐵礦是太鋼集團(tuán)公司主要原料基地，峨口鐵礦3#溜井及Ⅲ峒系統(tǒng)于2013年6月建成，并開始試生產(chǎn)，7月正式投產(chǎn)。主要擔(dān)負(fù)新建3#溜井井下礦石的破碎及長(zhǎng)距離運(yùn)輸作業(yè)，到2016年底累計(jì)生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)V石1 500萬t左右。

Ⅲ峒破碎運(yùn)輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)安裝型號(hào)為CT6080杰弗朗顎式破碎機(jī)，即復(fù)擺式破碎機(jī)，規(guī)格為2032×1524，配用電機(jī)YRKK4503- 6,功率400kW，主軸轉(zhuǎn)速為200r/min，排礦口調(diào)整為150～300mm，機(jī)器重量155.7t。顎式破碎機(jī)的工作部分是兩塊顎板，一是定顎襯板，垂直或上端略外傾，固定在定顎機(jī)體前壁上，另一是動(dòng)顎襯板，位置傾斜，與定顎形成上大下小的破碎腔(工作腔)。動(dòng)顎對(duì)定顎作周期性的住復(fù)運(yùn)動(dòng)，分開時(shí)鐵礦石進(jìn)入破碎腔，被破碎的鐵礦石由于自重從下部排出?？拷鼤r(shí)使裝在動(dòng)顎、定顎襯板的物料受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。顎式破碎機(jī)最大給料粒度900～1 300mm，排料粒度250～300mm。通過3年多的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)顎式破碎機(jī)傳動(dòng)部故障頻繁，生產(chǎn)效率低，是制約峨口鐵礦生產(chǎn)的瓶頸，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①電機(jī)直連三角帶輪驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)運(yùn)行，電機(jī)負(fù)荷大容易燒損，電機(jī)軸頻繁沖擊容易斷裂；②更換新三角帶勞動(dòng)強(qiáng)度大，調(diào)整電機(jī)時(shí)必須借助倒鏈并且需5人以上作業(yè)；③新三角帶更換后無法二次漲緊；④三角皮帶輪護(hù)罩結(jié)構(gòu)不合理，點(diǎn)檢不方便，檢修作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2 傳動(dòng)部改進(jìn)前使用情況

現(xiàn)Ⅲ峒CT6080型顎式破碎機(jī)的傳動(dòng)采用電機(jī)直連三角帶輪驅(qū)動(dòng)方式。在實(shí)際生產(chǎn)中，CT6080顎式破碎機(jī)轉(zhuǎn)速高，破碎力大，處理能力大，對(duì)重板給礦有嚴(yán)格要求?，F(xiàn)CT6080型顎式破碎機(jī)給礦高度2.3m左右，礦石直接沖擊動(dòng)顎體，較大礦石落下時(shí)瞬間沖擊慣性較大，對(duì)傳動(dòng)電機(jī)軸的徑向沖擊載荷過高，而且電機(jī)軸為懸臂梁結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間處于間歇性徑向沖擊載荷容易造成電機(jī)軸斷裂，軸承損壞。

原顎式破碎機(jī)驅(qū)動(dòng)方式啟動(dòng)困難，每次啟動(dòng)均因高電流保護(hù)，需連續(xù)啟動(dòng)2～3次顎式破碎機(jī)才可正常工作。電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)啟動(dòng)打火燒損嚴(yán)重，每?jī)蓚€(gè)月需將滑環(huán)拆下加工外表面，顎式破碎機(jī)啟動(dòng)電流達(dá)1 000～1 100A，峰值達(dá)到1 500A，對(duì)電氣元件損傷較大。

另外，顎式破碎機(jī)現(xiàn)使用傳動(dòng)部電機(jī)底座，在檢修更換三角帶時(shí)，無法正常張緊三角帶，運(yùn)行一年以后，所有頂絲、底座均損壞。只能用倒鏈拉緊后，緊固代用頂絲，無法達(dá)到預(yù)緊效果，并且電機(jī)底座絲桿及定位塊因電機(jī)受三角帶拉力過大，定位塊彎曲變形絲杠無法起到頂緊作用，三角帶在使用一段時(shí)間后無法調(diào)節(jié)，三角帶張緊度小于標(biāo)準(zhǔn)值。此外現(xiàn)用電機(jī)基礎(chǔ)滑軌調(diào)整方式不利于電機(jī)的調(diào)整，人工操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度增加。

顎式破碎機(jī)皮帶輪護(hù)罩由原廠家隨設(shè)備安裝，但在設(shè)備運(yùn)行過程中，對(duì)橡膠皮帶及大、小皮帶輪的使用狀況無法點(diǎn)檢，不能有效判斷橡膠皮帶的使用狀況及皮帶輪的磨損程度。并且在檢修更換橡膠皮帶時(shí)，需將整個(gè)護(hù)罩拆除，檢修難度大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

3 傳動(dòng)部失效原因分析

CT6080顎式破碎機(jī)于2013年7月投入生產(chǎn)至今，在多次更換橡膠三角帶時(shí)發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)部存在以下弊端。

(1)由于電機(jī)軸端與小三角帶輪內(nèi)孔采用過盈配合的直連方式，在更換橡膠三角帶后，需調(diào)整電機(jī)整體位置來達(dá)到漲緊橡膠三角帶的目的。

(2)調(diào)整及固定電機(jī)位置采用M30×250頂絲與定位塊調(diào)整。由于新更換橡膠三角帶張緊力大，頂絲屬于普通(強(qiáng)度4.8級(jí))螺紋扣頂絲，在預(yù)緊時(shí)頂絲容易斷裂，扭矩過大時(shí)定位塊變形，無法使電機(jī)整體位移，橡膠三角帶的張緊力無法調(diào)整。因此更換橡膠三角帶后預(yù)緊只能用倒鏈拉住電機(jī)后，調(diào)節(jié)頂絲固定電機(jī)，才能達(dá)到橡膠三角帶預(yù)緊效果。

(3)舊橡膠三角帶更換后運(yùn)轉(zhuǎn)15d橡膠三角帶需要二次漲緊，須采用同樣調(diào)整方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大而且非常麻煩。

(4)由于電機(jī)軸端與小三角帶輪內(nèi)孔采用過盈配合的直連方式，扭矩小，啟動(dòng)時(shí)瞬間負(fù)荷較大，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)子電流達(dá)到1 500A,持續(xù)時(shí)間26s。極易燒毀電機(jī)，發(fā)生一般設(shè)備事故。

(5)顎式破碎機(jī)口與重板下料處垂直高度高，高差大于3m，較大塊物料給礦時(shí)直接沖擊顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎體上部，瞬間徑向沖擊慣性較大，對(duì)電機(jī)軸的徑向沖擊載荷過高，頻繁處于間歇性徑向沖擊載荷，極其容易造成電機(jī)軸斷裂，或軸承沖擊損壞。

(6)顎式破碎機(jī)皮帶輪護(hù)罩為全封閉式，在電機(jī)軸端護(hù)罩上方只留有400mm×300mm觀察孔，無法對(duì)皮帶的使用狀況有效確認(rèn)，而且拆卸護(hù)罩時(shí)間長(zhǎng)。如更換橡膠三角帶檢修時(shí)間為8h，其中拆卸護(hù)罩用時(shí)為5h，因此檢修作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

(7)顎式破碎機(jī)采用的傳動(dòng)方式，由于電機(jī)軸為懸臂梁，軸端長(zhǎng)時(shí)間頻繁處于徑向沖擊載荷運(yùn)行，電機(jī)運(yùn)行1年后頻繁損壞電機(jī)軸承，電機(jī)軸斷裂兩根，急需通過改造傳動(dòng)方式提高電機(jī)軸和軸承的使用壽命。

4 傳動(dòng)部改進(jìn)措施

(1)將原顎式破碎機(jī)電機(jī)底座(高度為400mm)水泥基礎(chǔ)拆除，保持原設(shè)計(jì)的電機(jī)中心高795mm不變，重新澆灌水泥基礎(chǔ)。并加設(shè)一組導(dǎo)軌(共3個(gè)導(dǎo)軌)支撐，兩邊導(dǎo)軌采用絲桿(T50×8的梯形螺紋)和16t千斤頂配合調(diào)整拉緊使用，調(diào)整電機(jī)和軸承座與主機(jī)三角帶輪的張緊中心距間距的相對(duì)位置。T50×8梯形螺紋具有力矩大、自鎖性能好、承載力大等特點(diǎn)，便于人工操作，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，如圖1。電機(jī)軸端由懸臂梁受力改為簡(jiǎn)支梁受力，減少電機(jī)軸端彎曲力及剪切力，提高電機(jī)軸頸使用壽命。

圖1 電機(jī)底座和滑軌安裝及調(diào)整方式示意圖

(2)電機(jī)與滑軌間增設(shè)高為315mm的電機(jī)底座(鑄件)，如圖2。使電機(jī)不與滑軌直接接觸而磨損電機(jī)地腳，更方便調(diào)整橡膠三角帶的松緊度和電機(jī)與中間軸的同軸度。

圖2 電機(jī)底座

(3)電機(jī)與小三角帶輪采用中間軸結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方式，使CT6080顎式破碎機(jī)在下礦時(shí)產(chǎn)生的徑向載荷沖擊傳遞給聯(lián)軸器，徑向切削力由于受12組彈性柱銷的影響消弱，從而達(dá)到保護(hù)電機(jī)軸和軸承的理想效果。聯(lián)軸器采用標(biāo)準(zhǔn)的彈性柱銷聯(lián)軸器(LT13聯(lián)軸器 JA140×246/YA130×250 GB/T4323- 2002)。小三角帶輪與中間軸采用鉤頭斜鍵固定，此連接方式拆裝方便，定位性好。

(4)由于電機(jī)中心與顎式破碎機(jī)主動(dòng)軸中心高相差2 440mm，在動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，中間軸軸承座的承載能力要求較高，選用角型軸承座和角型底座固定支撐，可承受較大的徑向拉力，當(dāng)顎式破碎機(jī)受到較大沖擊載荷時(shí)，電機(jī)瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)力大，角型軸承座將電機(jī)軸的徑向力消除，保護(hù)電機(jī)軸和軸承避免受到較大徑向沖擊載荷而斷裂或損壞，如圖3和圖4所示。

圖3 角型底座

圖4 角型軸承座

(5)角型軸承座的密封采用迷宮密封，迷宮式密封增大油脂泄漏路徑和油脂泄漏摩擦力，減少油脂損耗，密封效果好，可有效防止粉塵進(jìn)入軸承座損壞軸承，提高軸承的使用壽命。

(6)顎式破碎機(jī)皮帶輪護(hù)罩設(shè)計(jì)由大、小護(hù)罩兩部分構(gòu)成，并且大、小皮帶輪外測(cè)留有點(diǎn)檢觀察孔，其中大護(hù)罩用16條M24螺栓固定在顎式破碎

機(jī)側(cè)墻上并與小護(hù)罩法蘭連接，小護(hù)罩直接由電機(jī)底座支撐。此結(jié)構(gòu)點(diǎn)檢方便，并可單獨(dú)拆卸，減少檢修作業(yè)時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 改進(jìn)后效果

(1)改進(jìn)后消除了因顎式破碎機(jī)破碎過載導(dǎo)致電機(jī)瞬時(shí)電流升高而燒毀電機(jī)或電機(jī)軸斷裂，可節(jié)省更換電機(jī)費(fèi)用12萬元/a。

(2)改進(jìn)后延長(zhǎng)橡膠三角帶使用壽命，壽命提高3倍且調(diào)整方便，每次更換橡膠三角帶縮短檢修時(shí)間5h/次，且減少更換4次，顎式破碎機(jī)處理量為600～800t/h，平均每年可增加處理量3萬～4萬t。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，有效降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)改造后電機(jī)啟動(dòng)電流由1 000～1 100A、峰值1 500A降低到750～800A。一次可使顎式破碎機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。傳動(dòng)方式的改造徹底消除因過載而損壞電機(jī)軸、軸承、轉(zhuǎn)子線圈的重大安全隱患，以及對(duì)電氣系統(tǒng)元件的高電流沖擊損傷。皮帶護(hù)罩的合理化設(shè)計(jì)縮短更換三角帶時(shí)間5h/次，全年可節(jié)省檢修作業(yè)時(shí)間20h。

(4)改進(jìn)后電機(jī)軸端受力由懸臂梁改進(jìn)為簡(jiǎn)支梁，減少電機(jī)軸端彎曲及剪切受力，提高電機(jī)軸端使用壽命。

6 結(jié)語

顎式破碎機(jī)橡膠三角帶傳動(dòng)方式改進(jìn)后，改善了鐵礦石擠壓、破碎、彎折和劈裂作用力對(duì)破碎機(jī)傳動(dòng)部的影響。簡(jiǎn)化了橡膠三角帶更換、調(diào)整檢修操作程序，延長(zhǎng)橡膠三角帶使用壽命3倍，解決了以前橡膠三角帶壽命短、電流大燒電機(jī)、破碎效率低、松動(dòng)、脫落等容易發(fā)生安全事故的技術(shù)難題。減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度和因更換橡膠三角帶次數(shù)多的不安全因素，達(dá)到檢修簡(jiǎn)便快捷、省時(shí)省力的目的；從傳動(dòng)部結(jié)構(gòu)上減少電機(jī)軸端受力，提高橡膠三角帶抗沖擊性和使用壽命；解決破碎機(jī)排礦粒度粗、料嘴堵礦和劃傷橡膠帶的難題，提高泥礦的通過能力；改進(jìn)后破碎效率提高18%，排礦粒度降低8%，作業(yè)率提高5.8%，故障率降低4.8%，獲得良好經(jīng)濟(jì)效益，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和操作性，值得推廣。

[1] 李儀鈺.礦山機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.

[2] 王文斌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] Gustav Niemann.HP Crusher Machine Elements[J].5th Edition,Prentice～Hall,2008.

Research and improvement of transmission failure of jaw crusher

The reason and the harm of failure of transmission parts of jaw crusher were analyzed. The proposed improvement measure, that was changing cantilever to simple beam, was the key technique to make crusher work orderly, prolong the service life of v-belt and for high efficient crushing. The economic benefit is good after this improvement.

failure reason; improvement; jaw crusher

TD451+.2

B

2017-- 02-- 23

何鐵牛(1968-)，男，湖南新邵人，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事礦山機(jī)械工程技術(shù)管理工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0059-- 03