大型礦山破碎機故障及其診斷分析

摘要：破碎機是大型礦山開采中重要的機械設備，使用范圍非常廣泛。在礦山開采中，礦產企業使用破碎機可以提高開采效率。然而，操作人員容易忽視對破碎機的維護保養工作，從而造成設備出現故障，嚴重影響礦山的正常開采活動。因此，礦產企業需要做好破碎機的故障診斷工作，防止破碎機失效，盡可能地降低企業經濟損失。

關鍵詞：礦山；破碎機；故障診斷

破碎機的工作環境較為惡劣，容易在使用過程中出現故障。工作人員做好破碎機故障診斷，以使破碎機在大型礦山開采過程中得以有效應用，為高效開采礦產資源奠定基礎。

一、大型礦山破碎機故障原因分析

（一）設備超負荷運行

由于礦山開采作業負荷的增加，在某些采礦作業中破碎機需要長期不間斷作業，使破碎機超負荷運行。盡管破碎機的性能和穩定性較好，但長時期處于高壓力的工作狀態，會對破碎機的零部件產生一定影響，造成總體使用壽命縮短。在開展破碎機故障維修過程中，破碎機破損嚴重，有可能在短時間內無法修好，甚至報廢。在使用過程中，工作人員若對破碎機的工作周期進行合理控制，就可以有效地減少對零部件造成的損壞，從而促使故障檢修工作開展更順利。

（二）設備工作環境惡劣

在開采過程中，破碎機中的一些零件容易受到損壞，如軸承和軸頭的損壞。有些礦物質較堅硬，會對破碎機產生很大的沖擊力，導致零件產生嚴重的磨損。若礦石含有大量的泥沙、礦物粉末等雜物，那么整個物料的黏性就會增加，繼而導致破碎機中出現大量的顆粒，造成破碎機內部部件損壞，影響正常開采工作的開展。另外，有些灰塵會黏附在破碎機的軸承上容易造成潤滑油失效，從而導致破碎機的運轉速度下降，對礦山開采工作不利。

（三）設備使用不規范

目前，大型礦山開采機械裝備日趨機械化，但自動機械設備的控制仍是由人工操作的，工作人員要熟練掌握這些裝置操作技術要求。尤其在利用機械設備開展煤礦開采作業時，工作人員要對開采環境及所需技術有深刻的認識。部分工作人員的技術知識不夠扎實，無法根據技術規范操作設備。另外，破碎機的使用需要在特定的環境下，在使用時，如果不能很好地控制操作細節，就會導致破碎機的使用性能下降，給礦山開采帶來安全隱患。

二、大型礦山破碎機常見故障形式

（一）固定液壓破碎機常見故障形式

破碎機種類繁多，其中常用的是固定式液壓破碎機。它的破碎性大且噪聲很小，并且使用操作方法較為簡便，便于工作人員上手操作，還可以減輕工作壓力。然而，在實際開展開采作業中，固定式液壓破碎機會出現如下故障：①當液壓系統的溫度過高時，就會導致液壓油狀態出現異常狀況，從而使破碎機難以在工作中發揮應有的功能。因此，需要隨時注意液壓油溫度的監測，以保證液壓系統的溫度一直保持在平穩狀態。②液壓系統高溫會造成密封圈脹大和嚴重的磨損，嚴重影響破碎機的整體工作性能。所以在發生此故障時，應對破碎機的所有零件展開徹底的檢查，并對零件展開周期性的替換。③由于該破碎機的液壓油在氧化后會形成大量沉積物質，這些沉積物質在機器的底層堆積，從而導致過濾裝置無法工作。有效解決這個問題需要及時替換液壓油。

（二）顎式破碎機常見故障形式

顎式破碎機的主要故障形式有三種：悶車、彈簧斷裂、偏心軸彎曲或斷裂。①在顎式破碎機工作時，常常會遇到機器停轉現象，這就是“悶車”現象。這主要是由低電壓、軸承損壞、排料口堵塞、皮帶打滑等導致的。為解決“悶車”問題，工作人員要做到具體問題具體分析，找到問題的根源，并展開有效處理。②彈簧斷裂。工作人員在調節破碎機排料孔時，若排料孔調整的太小，又未放松彈簧，則可能引起彈簧斷裂故障。對于此類故障的解決，工作人員可及時拆掉更換斷裂的彈簧。③在顎式破碎機運行時還可能出現偏心軸的折斷和彎曲故障。這主要由機器的超負荷工作時間較長，偏心桿的處置方法和所加工的物料硬度超出規定要求所致。針對此類故障問題，工作人員及時更換偏心軸，并在破碎機運行過程中特別留意導致偏心軸折斷和彎曲的因素。

（三）錘式破碎機常見故障形式

錘式破碎機是指破碎機像錘子一樣進行礦物質資源的破碎，在使用過程中錘子會以極快的速度將礦石粉碎。錘式破碎機在工作過程中容易出現以下故障：①磨損故障。這主要是由于錘頭撞擊礦石，繼而在長時間的磨耗下錘頭就會出現磨損。對于這種故障，工作人員只要更換磨損嚴重的錘頭即可。②斷裂故障。這主要是錘式破碎機的錘頭因長期工作造成的。為了防止此類故障發生，工作人員可以利用鍛打成型工藝對錘頭開展加工處理工作，并對其進行淬火處理，從而提高錘頭耐沖擊性，同時要加大錘柄的，減輕撞擊對錘頭帶來的沖擊。

另外，工作人員可以對錘式破碎機的錘頭區開展水韌性加工，可以有效去除影響錘頭撞擊力的內部應力。破碎機在高速運行時會產生一股外力，這個外力會讓軸承超過負荷，導致溫度升高，而這時如果外罩和支座的縫隙太小，就會影響整個設備的延展和

振動。出現這樣情況時，工作人員必須縫隙擴大到1.2mm以上，使用優質的潤滑油，且溫度要控制在60℃以下。

（四）旋回破碎機常見故障形式

旋回破碎機的兩個錐體都有傾角，動錐體呈垂直狀，定錐體呈倒置狀態，其作用是增加進料量。旋回破碎機的動錐體懸吊在橫桿上，利用動錐體的升降調整卸料孔大小。該類型破碎機經常出現下列故障問題：一是旋回破碎機動錐不下降。破碎機工作時液壓系統內的壓力有一定的起伏，缸內的柱塞會受負荷的影響，當裝置持續運轉時密封會發生故障，液壓油會順著氣缸內的空隙向上移動。該故障的處理辦法如下：一是吊起啟動器，拆卸油缸展開檢驗，并換掉油封；二是其他常見故障，見表1。

三、大型礦山破碎機故障診斷可行性方法探究

（一）基于實踐經驗的直觀診斷法

直觀診斷法是指看、聽、聞、摸、問等基本診斷手段，或者使用某種儀器展開診斷檢測。這種故障診斷法主要依靠維修人員自身的實踐經驗，綜合應用與故障有關的各種信息，對故障展開查找、定位和原因的分析。因此，在使用該方法進行破碎機故障診斷時，維修人員必須了解大型礦山破碎機的結構、工作特點、安裝規范、使用條件、故障機理和處置辦法等方面的要點，還要具有較強的實踐能力。雖然直觀診斷方法簡便，但診斷效率較差，且診斷質量不高，只適用于一些基礎故障的診斷和處理。

（二）基于邏輯視角的故障樹診斷法

與直觀診斷法相比，故障樹診斷法具有很大的優越性，不僅可以從邏輯角度對系統和零部件之間的聯系部件定性分析，還可以定量分析，具有很強的邏輯性和直觀性，可以從系統的故障根源中找出降低故障發生率的方法。

在大型礦山破碎機的故障診斷中，首先依據其構造特征，構建故障樹，并通過構造方程和計算方法，開展故障分析和診斷工作。如果是針對顎式破碎機出現的悶車故障，可以將其與軸承損壞、電壓不穩定、皮帶打滑、排料口堵塞等因素聯系起來，通過合理預報出現故障的可能性，縮小故障區域，迅速確定故障問題的產生原因，并采取更換軸承、升壓、調整皮帶、清除堵塞物等方法，以最快的速度排除故障，以便破碎機恢復到最佳工作狀態。實踐證明，將故障樹診斷法引入大型礦山破碎機故障診斷工作中，不但可以提高故障定位的效率，而且可以提高維修的精度，從而確保破碎機故障風險得到有效控制。

（三）基于不斷學習的人工神經網絡診斷法

人工神經網絡是一種與人類大腦信息加工相似的分析模式，將許多不同的加工單元連接起來，從而構成一個復雜的網絡體系。通過對網絡體系中的各種故障展開分析，將已有知識通過網絡中的各個節點的權重表示出來，然后通過聯想記憶、模式匹配和類似推理等方法，實現對故障隱患的精確定位，而且不同于一般的信息處理，人工神經網絡不僅具有自適應功能，還可以經學習訓練修改和完善儲備信息。如此一來，無論是故障診斷效率還是維修質量，均有顯著提高。

例如，維修人員根據所使用的破碎機基礎資料，采用BP神經網絡進行訓練樣本集、初始權值、網絡結構以及網絡訓練和試驗的設計，通過參數選擇和算法的優化，實現了六種典型的失效故障診斷，并在0.018s內實現故障的診斷檢測，精確度非常高，適用于大型礦山破碎機的故障診斷。由于大型礦山破碎機的工作條件比較苛刻，發生故障在所難免，故障種類繁多，原因復雜。為了有效降低故障發生率，維修人員必須加強對故障診斷方法的研究，把信息融合、核方法、進化算法等先進的理論和方法運用到故障診斷中。另外，加大人工智能診斷技術在礦山破碎機故障診斷中的運用，從而減少誤判和漏報，為破碎機安全高效運行提供有力的保障。

四、大型礦山破碎機故障診斷手段發展方向分析

各種現代化技術在大型礦山開采中的運用日益普遍，并為今后有效開展大型礦山破碎機的故障檢測與維修技術的完善打下了良好的基礎。隨著科技進步，大型礦山破碎機的故障診斷技術有如下四個發展方向：一是應用多種先進的科學知識和技術開展破碎機故障的診斷。二是人工智能作為人類社會發展衍生出來的重要產物，具有智能化和優越性，越來越多的企業開始關注它。在故障診斷系統融入人工智能，不僅可以減少故障概率的出現，而且可以從根本上減少漏報現象。三是大型礦山破碎機的故障診斷方法朝著集成化方向發展，即神經網絡、小波變換和模糊理論有機地結合起來，從而形成一種新型的故障診斷方法。四是將診斷、預測、管理、監控、測試融合為一體開展破碎機故障診斷工作，促使故障診斷技術向綜合化方向發展。

五、結語

綜上所述，破碎機的使用狀況與大型礦山的安全開采和經濟效益密切相關，對破碎機開展故障分析和診斷工作，可以幫助維修人員迅速處理破碎機故障問題，保障礦山正常開采。為此，礦產企業必須與時俱進，積極引進先進的故障診斷方法，并運用到實際工作中，從而使大型礦山破碎機的故障檢測和處置水平得到不斷提升。

參考文獻：

[1]張方澤.礦山破碎機故障及其診斷探討[J].中國設備工程，2020（18）：146-147.

[2]張穎.礦山破碎機故障及其診斷分析[J].數字化用戶，2019，25（21）：237.

[3]王鳳林，鮑萬臣.礦山機械設備破碎機的故障診斷與維護技術[J].內燃機與配件，2020（18）：142-143.

[4]周剛，羅剛.礦山破碎機的故障診斷與維護技術分析[J].中國科技投資，2020（18）：139-140.

作者簡介：鄭明（1985） 男，本科，工程師，研究方向為冶金機械設備。