PLM3500 輪式破碎機(jī)的優(yōu)化研究

郭 帥

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)機(jī)電管理部，山西 大同 037000）

1 PLM3500 型輪式破碎機(jī)的應(yīng)用情況

晉華宮礦井下多個工作面順槽中安裝有PLM3500 型輪式破碎機(jī)，該設(shè)備與SZZ1200/525型順槽橋式轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用，與工作面的皮帶機(jī)、刮板機(jī)、采煤機(jī)等配套形成機(jī)械化開采工藝。破碎機(jī)的作用是將轉(zhuǎn)載機(jī)上的大塊原煤進(jìn)行破碎，然后運(yùn)走，PLM3500 型輪式破碎機(jī)可調(diào)整出煤間隙為150～300 mm，將大塊原煤破碎到所需塊度。

從晉華宮礦的實踐情況來看，PLM3500 型輪式破碎機(jī)整體工作較為穩(wěn)定，對大塊的原煤和矸石起到了一定的粉碎效果。受井下惡劣環(huán)境的影響，井下常需要對該型號破碎機(jī)進(jìn)行維修和保養(yǎng)，設(shè)備工作時間和工作效率下降。針對這一情況，有必要對PLM3500 型輪式破碎機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以提高破碎機(jī)應(yīng)用性能，提高工作效率。

2 PLM3500 輪式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)分析

PLM3500 輪式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1。該破碎機(jī)主要由傳動部、主架體、破碎架、底槽、錘軸、調(diào)高墊板、減速器、耦合器、電機(jī)、噴霧裝置等組成。

圖1 PLM3500 輪式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

PLM3500 型輪式破碎機(jī)各部件通過螺栓緊固連接，構(gòu)成破碎機(jī)總體。主架體左右側(cè)安裝傳動裝置、潤滑裝置、防塵裝置；機(jī)架頂部有拆裝方便的檢查窗；破碎錘軸安裝在機(jī)架兩側(cè)，調(diào)高使用墊板式調(diào)高裝置。可根據(jù)所需要的煤炭塊度，確定安裝墊板的件數(shù)。

2.2 工作原理

PLM3500 型輪式破碎機(jī)的工作原理：SZZ1200/525 型順槽橋式轉(zhuǎn)載機(jī)輸送原煤，破碎機(jī)破碎錘軸帶動破碎錘頭進(jìn)行高達(dá)417 r/min 旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸，從而對大塊原煤和矸石進(jìn)行沖擊和截割，實現(xiàn)對大塊原煤和矸石的破碎。

裝置傳動部采用液力耦合器起動，起動特性軟、過載保護(hù)性能好。整個系統(tǒng)比皮帶輪傳動的能量損失少，傳動可靠，安裝維修方便。

3 PLM3500 輪式破碎機(jī)的設(shè)計缺陷分析

PLM3500 輪式破碎機(jī)在晉華宮礦井下煤礦開采的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)了如下設(shè)計缺陷。

3.1 錘軸軸承座的固定缺陷

PLM3500 輪式破碎機(jī)工作時，錘軸轉(zhuǎn)速高達(dá)417 r/min，但錘軸軸承座的固定采用4 個內(nèi)六角螺栓與螺母連接，該固定方式的設(shè)計易造成錘軸松動，進(jìn)而使得錘軸動平衡失效而損壞錘軸軸承。

3.2 破碎機(jī)的推進(jìn)缺陷

PLM3500 輪式破碎機(jī)重量高達(dá)30 t，加之晉華宮礦井下工作面順槽底板煤質(zhì)偏軟，表面凹凸不平，傾角大，使得滑動摩擦阻力增大，設(shè)備推進(jìn)困難。破碎機(jī)的移動主要是依靠轉(zhuǎn)載機(jī)的移動而移動，其本身底槽無支撐點，行進(jìn)過程產(chǎn)生巨大滑動摩擦阻力，設(shè)備向前推進(jìn)問題嚴(yán)重。

3.3 錘頭結(jié)構(gòu)及連接方式缺陷

從結(jié)構(gòu)分析可知，該破碎機(jī)錘頭是插入錘體中的，錘頭上開有螺紋盲孔，通過1 個M36×150 的螺栓連接，然后加緊固組件進(jìn)行固定。錘頭的這種連接方式在實踐當(dāng)中會造成連接螺栓斷裂后無法從錘頭中取出，必須對錘頭進(jìn)行更換，錘頭連接方式缺陷明顯。

3.4 調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)

PLM3500 型輪式破碎機(jī)通過增減調(diào)高墊板數(shù)量來調(diào)節(jié)錘頭與底槽的中板間距離，從而調(diào)節(jié)破碎機(jī)的輸出粒度。從實踐應(yīng)用情況來看，破碎機(jī)增減墊板數(shù)量的過程非常不便，錘頭與底槽的中板間距離調(diào)整難度大。

4 PLM3500 輪式破碎機(jī)的優(yōu)化設(shè)計研究

基于PLM3500 輪式破碎機(jī)在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉華宮礦的應(yīng)用情況，結(jié)合其設(shè)計缺陷，對PLM3500輪式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計研究[1-6]。

4.1 錘軸軸承座固定的優(yōu)化設(shè)計

對錘軸軸承座的固定進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化前后對比情況如圖2。從圖中可知，錘軸軸承座固定位置由主架體固定塊和活動壓塊之間調(diào)整到主架體固定塊與破碎架固定塊之間，錘軸重心位于主架體固定塊內(nèi)，主架體固定塊開口處尺寸設(shè)置為500 mm。該設(shè)計可以有利于錘軸組件的裝配和拆卸。優(yōu)化后，錘軸軸承座的固定更加牢固，錘軸轉(zhuǎn)動過程中不易松動，也不易造成動平衡失效，可以有效提高設(shè)備的使用壽命。

圖2 錘軸軸承座固定優(yōu)化前后對比示意圖 （單位：mm）

4.2 破碎機(jī)推進(jìn)優(yōu)化設(shè)計

對破碎機(jī)的推進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化前后對比情況如圖3。從圖中可知，優(yōu)化后在破碎機(jī)底槽增加邁步自移的連接點，采煤時，增加的邁步自移能抬高破碎機(jī)使其與順槽底板分離，破碎機(jī)與底板之間的摩擦調(diào)整為滾動摩擦，有效降低了該位置處的向前推移阻力，對于順槽傾角大的工況條件更能適應(yīng)。

圖3 破碎機(jī)底槽優(yōu)化前后對比示意圖

4.3 錘頭結(jié)構(gòu)及連接方式的優(yōu)化設(shè)計

對破碎機(jī)錘頭結(jié)構(gòu)及連接方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化前后對比情況如圖4。從圖中可知，優(yōu)化后錘頭結(jié)構(gòu)調(diào)整為臺階通孔，錘頭頸部從112 mm 縮短為64 mm，錘頭連接方式調(diào)整為螺栓與防松螺母結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后，螺栓斷后，可以非常容易從錘頭處取出，不用重新更換錘頭，另外提高了錘頭在頸部的抗斷能力。

圖4 優(yōu)化前、后錘頭結(jié)構(gòu)及連接方式對比

4.4 調(diào)高墊板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

對破碎機(jī)調(diào)高墊板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化前后對比情況如圖5。從圖中可知，優(yōu)化后調(diào)高墊板仍保留為三層，不同之處在于每層實行分段設(shè)計，一、二、三層分別分為兩段、三段、兩段，調(diào)整墊板銷孔和螺栓連接孔為開口結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后，墊板數(shù)量的增減操作便利。

圖5 調(diào)高墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后對比示意圖

5 結(jié)語

對晉華宮礦井下PLM3500 輪式破碎機(jī)的設(shè)計缺陷進(jìn)行分析，基于晉華宮礦的地質(zhì)條件，針對性地對錘軸軸承座固定進(jìn)行優(yōu)化，對破碎機(jī)的推進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化，對錘頭結(jié)構(gòu)及連接方式進(jìn)行優(yōu)化，對調(diào)高墊板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的破碎機(jī)破碎穩(wěn)定性增加，破碎效率提高，整機(jī)及零部件的使用壽命大幅度延長，具有較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。