張 豫

(晉煤集團 金鼎煤機礦業(yè)有限責任公司，山西 晉城 048006)

0 引言

PLM3500破碎機安裝在井下工作面順槽中，與轉(zhuǎn)載機平段聯(lián)為一體配套使用，起到破碎大塊煤及矸石的作用。破碎機在采煤過程中與轉(zhuǎn)載機一起沿順槽向前推進，是煤礦井下煤炭運輸過程中的重要一環(huán)，直接影響著礦井能否正常生產(chǎn)。井下破碎機工作環(huán)境惡劣，長時間高速運轉(zhuǎn)，整機及零部件更換相當頻繁。本文根據(jù)對破碎機設(shè)計及維修的經(jīng)驗，以及生產(chǎn)實踐中反饋的問題，從設(shè)計源頭對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達到提高破碎機使用性能、延長破碎機壽命的目的。

1 PLM3500破碎機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

PLM3500破碎機主要由破碎底槽、傳動部、破碎架、主架體、錘軸組件、蓋板、調(diào)高墊板、出入口擋板、噴霧裝置等組成，如圖1所示。錘軸整體安裝在主架體與破碎架中間部位，和調(diào)高墊板等與破碎底槽固定在一起。其工作原理為：通過傳動裝置將動力傳遞給錘軸，利用破碎錘軸高速運轉(zhuǎn)的巨大慣量實現(xiàn)破碎物料的功能；破碎機調(diào)高時應(yīng)先松開并去掉主架體底部螺栓及定位銷，利用液壓泵將錘軸頂起，通過增減調(diào)高墊板數(shù)量來調(diào)整破碎機的輸出粒度。

2 PLM3500破碎機的設(shè)計缺陷

在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)PLM3500破碎機在錘軸軸承座的固定、破碎機的推進、錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式、調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)4個方面存在設(shè)計缺陷。

2.1 錘軸軸承座的固定

破碎機工作時，利用錘軸高速運轉(zhuǎn)的巨大慣量實現(xiàn)破碎物料的功能。PLM3500破碎機錘軸的轉(zhuǎn)速高達429 r/min，所以錘軸軸承座與固定處需要緊密配合。錘軸軸承座固定在主架體固定塊與活動壓塊內(nèi)，中間通過4個內(nèi)六角螺栓與螺母連接，且錘軸的重心在主架體固定塊與活動壓塊之間，在實際使用過程中容易造成錘軸的松動，錘軸動平衡失效后很容易造成主架體和活動壓塊的損壞，同時造成錘軸軸承的損壞。

圖1 破碎機整體結(jié)構(gòu)

2.2 破碎機的推進

PLM3500破碎機安裝在井下工作面順槽中，在采煤過程中與轉(zhuǎn)載機一起沿順槽向前推進，但PLM3500破碎機重量高達30 t，由于順槽底板煤質(zhì)偏軟，表面凹凸不平，存在上坡、下坡的情況，僅靠隨轉(zhuǎn)載機的整體移動而移動，破碎機底槽沒有支撐聯(lián)接點，實際使用過程中在破碎機處產(chǎn)生的巨大滑動摩擦力使推進十分困難。

2.3 錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式

破碎機的錘頭極易損壞，主要原因是錘頭的自然磨損和松動后斷裂及掉落。錘頭損壞后若不及時更換易造成錘軸磨損及動平衡失效，動平衡失效后易造成整體破碎機的損壞，錘頭在現(xiàn)實生產(chǎn)中是易損件，應(yīng)及時更換。破碎機錘體和錘頭的聯(lián)接是將錘頭插入錘體中，錘頭上開有螺紋盲孔，通過1個M36×150的螺栓聯(lián)接，然后加緊固組件固定。聯(lián)接螺栓斷裂后，斷裂的螺栓不容易從錘頭中取出，需直接更換錘頭，錘頭插接部分過長，錘頭也容易從根部斷裂。

2.4 調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)

破碎機的最大輸出粒度是由錘軸的錘頭與底槽的中板之間的距離決定的，在現(xiàn)實生產(chǎn)中是可調(diào)的，調(diào)高時應(yīng)先松開并去掉墊板與底槽、主架體之間聯(lián)接的銷和螺栓，利用液壓泵將錘軸頂起，通過增減調(diào)高墊板數(shù)量來調(diào)整破碎機的輸出粒度。破碎機有3層墊板，每層為一整段，墊板的銷孔和螺栓連接孔為封閉圓孔結(jié)構(gòu)，且破碎機驅(qū)動位于一側(cè)，屬于偏重結(jié)構(gòu)，增減墊板數(shù)量很不方便。

3 破碎機的優(yōu)化設(shè)計

針對PLM3500破碎機的設(shè)計缺陷，對其進行優(yōu)化設(shè)計。

3.1 錘軸軸承座的固定

將錘軸軸承座固定在主架體固定塊與破碎架固定塊之間，兩個固定塊與對應(yīng)架體之間為焊接結(jié)構(gòu)，使錘軸的重心位于主架體固定塊內(nèi)，破碎架固定塊只起到輔助裝配功能，主架體固定塊開口處尺寸與圓弧直徑相等，保證錘軸組件的裝配和拆卸。這樣最大限度地保證了錘軸的固定，使其在轉(zhuǎn)動過程中不易松動造成動平衡失效，極大地提高了破碎機的整體壽命。優(yōu)化前、后錘軸軸承座的固定對比如圖2所示。

圖2 優(yōu)化前、后錘軸軸承座的固定對比

3.2 破碎機的推進

根據(jù)井下生產(chǎn)實際情況，在破碎機底槽增加邁步自移的聯(lián)接點，在采煤推進過程中，邁步自移將破碎機整體抬起，使破碎機與順槽底板分離，改破碎機與底板的滑動摩擦為滾動摩擦，減小此處的推移阻力，同時更適應(yīng)順槽上坡與下坡的工況要求。優(yōu)化前、后破碎底槽對比如圖3所示。

3.3 錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式

將錘頭聯(lián)接方式由螺栓、緊固組件聯(lián)接改為螺栓與防松螺母結(jié)構(gòu)，錘頭結(jié)構(gòu)由盲孔改為臺階通孔，將錘

頭頸部尺寸變短，由112 mm改為64 mm。新式結(jié)構(gòu)防松效果更好，能避免螺栓斷在錘頭內(nèi)無法取出的現(xiàn)象，大大提高了錘頭在頸部的抗斷能力。優(yōu)化前、后錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式對比如圖4所示。

圖3 優(yōu)化前、后破碎底槽對比

圖4 優(yōu)化前、后錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式對比

3.4 調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)

優(yōu)化后的調(diào)高墊板還是3層，但每層實行分段設(shè)計，第一層分為兩段、第二層分為3段、第三層分為兩段，斷口相互錯開，墊板的銷孔和螺栓聯(lián)接孔為開口結(jié)構(gòu)，便于增減墊板從而調(diào)整破碎機的最大輸出粒度。優(yōu)化前、后調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)對比如圖5所示。

圖5 優(yōu)化前、后調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)對比

4 結(jié)語

原來的PLM3500破碎機在實際使用過程中遇到種種弊端，有的是礦井的實際條件造成的，有的是操作維護不當造成的，但也有實際設(shè)計缺陷造成的，經(jīng)過實地調(diào)研，切實優(yōu)化了PLM3500破碎機的設(shè)計，極大地提高了破碎機的使用性能，延長了其使用壽命。相關(guān)優(yōu)化設(shè)計可為其他型號的破碎機的設(shè)計提供參考。