大功率采煤機破碎機的改進設計

宋梁亮

（潞安集團王莊煤礦， 山西 長治 046031）

引言

破碎機作為采煤機的重要組成部分，其功能是采煤機在運行過程中破碎前面的較大塊煤，從而疏通機器下面的過煤通道，通常作業在采高比較大的工作面和片幫多的煤層，所以一般在大功率的采煤機上都安裝有破碎機。懸臂式是當前應用最廣泛的構造，在這種采煤機的構造中，破碎機安置在搖臂的采空側。然而在實際應用中，無論設備是進口的還是國產的，都不能達到理想中的破煤程度，有很多問題出現，本文以懸臂式構造為出發點，針對實際應用中出現的問題做了對應改造。

1 大功率采煤機懸臂式破碎機的結構組成

當前，在煤礦作業中使用的破碎機主要有兩種功率，一種是100 kW，一種是160 kW，由于破碎機的功率不一樣，與之相匹配的采煤機分別是1620 系列和2245 系列。雖然破碎機的功率不同，但在其機構上卻有異曲同工之處，圖1 為懸臂式破碎機的構造圖。

圖1 懸臂式破碎機結構

破碎機的重要組成部分是破碎機構，經過行星結構，破碎電機經其減速，轉動的行星架經花鍵把輸出的扭矩傳遞到破碎滾筒，接著大煤塊就被破碎截齒打碎了[1-2]。破碎構造如圖2 所示。

圖2 破碎機構

2 大功率采煤機懸臂式破碎機目前存在的主要問題

通過使用可以看出一些問題，當破碎機一直破碎比較堅硬的大塊煤或者巖石的時候，會發生以下情況：破碎不完全；破碎機里的護罩形狀發生改變；采空側的支撐軸承遭到破壞以及軸承的潤滑脂密封不嚴和注油麻煩；當需要加載試驗時，因為輸出端的密封在破碎滾筒的聯接盤的位置上，所以破碎滾筒無法取下，在實際操作中，也不方便更換損壞的輸出端密封。

3 大功率采煤機懸臂式破碎機改進措施

為了解決以上問題，改進了破碎機的構造，破碎機的新的結構如下頁圖3 所示。

3.1 提升破碎機的破碎能力

提升破碎機的破碎能力從兩個方面入手：一方面通過調查研究國內和國外破碎機的演變歷程；另一方面全面評估電氣系統的內容量。新型的破碎機的功率達到了250 kW，由于配齒不同，新型破碎機的破碎滾筒的轉速降低了，由原來的156 r/min 變成143 r/min，破碎機的破碎扭矩也因此由原來的9.7 kN·m 變成了16.4 kN·m，在理論計算中破碎機的破碎能力增加了大概40%。可以通過更換電機，在通用性和礦方的選擇方面，將其功率變成200 kW。

圖3 破碎機機構的改進

3.2 多方面提高破碎機護罩的強度

1）應用質量比較好的板材并且增加板材的厚度，從而把護罩的基礎板材強度提高了約25%；

2）護罩加強肋的條數在8 條的基礎上增加3條，11 條加強肋提高了其整體強度；

3）擴大護罩的防護面積，把相對滾筒的包角在120°的基礎上變成140°；

4）增強護罩和破碎臂架相交的兩個面上的定位能力，擴增Φ40 mm 來增加護罩的抗擊力，避免聯接螺栓不能剪斷；

5）升級護罩和破碎臂架的聯接螺栓強度，將其等級從8.8 增加到10.9，提高護罩的聯接能力。

以上調整，在整體范圍內增加了護罩的強度，新型的破碎機的護罩如圖4 所示。

3.3 多措施加強采空側支撐軸承的可靠性

在破碎機的實際操作中，造成采空側軸承破壞的重要原因有：第一，密封結構不可靠使潤滑脂泄露的潤滑情況；第二，截齒沒有配備在軸承外圈的固定裝置處，圓面在遇到煤巖時與其相互摩擦后產熱，外形遭到破壞，最后軸承的正常操作受阻；第三，破碎滾筒在實際操作中有微小的頻率高的沖擊振動，因為滾筒另一邊的支撐剛度低于正常水平，這個因素也會降低軸承的可行度。關于上面提出的問題，做出相應的改變:

1）對于軸承外側的密封而言，由原來的單道s形變成旋轉速度很快和氈圈并用的雙道密封構造，一方面可以避免軸承的潤滑脂消耗太快，同時防止外面的灰塵進入到采空側軸承，使軸承受損，另外為了方便注油，擴大了注油管路；

2）對于采空側的支撐軸來說，在其固定圓面上配備鋸齒形狀的破碎裝置，用改進裝置進行煤塊破碎，從而避免由于接觸面積大而產生的摩擦產熱困擾；

3）用調心軸承替換煤壁側的雙錐軸承，軸承的支撐定位能力得到提升；

4）方形聯接代替徑向交聯方法中的花鍵聯接，從而減小了滾筒和行星構造中徑向的間隔以及振動，另外保證了加載實驗的順利進行[3-5]。

圖4 改進后的破碎機護罩

3.4 全新布置輸出端的安裝結構形式

對于輸出端而言，其安裝構造的改變使減速系列分離破碎滾筒，一體化行星構造，另外輸出端的油密封能夠拆裝獨立，對比先前的結構有很多優勢:

1）原先的破碎機只有空載實驗，改進后，能夠在拆除破碎滾筒之后，在整個破碎機上進行加載操作；

2）輸出端的油密封的方式與之前相比變得獨立，避免了損壞后不可拆卸；

3）一體化行星結構，便于整體安裝拆卸。

4 使用效果

對新型的破碎機在礦井下的實際操作的跟蹤報告顯示，原有破碎機存在的問題得到了很好的解決，破碎機的檢查維修和加載實驗變得更加便捷，同時破碎機的可靠性也得到了提升，與破碎機相關的修改技術也可以作為其他型號設計和優化的參照。