圓錐破碎機(jī)直聯(lián)驅(qū)動底架與接底架支腳連接方式缺陷分析及改進(jìn)措施

黃偉歡

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 礦山部，廣西 德保 533700）

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部破碎系統(tǒng)分為粗碎和細(xì)碎。粗碎由2 臺山特維克S3800 單缸液壓圓錐破碎機(jī)完成，破碎機(jī)體與電機(jī)采用整體式托架結(jié)構(gòu)安裝；細(xì)碎由1 臺山特維克H7800 單缸液壓圓錐破碎機(jī)完成，電機(jī)采用分離式托架結(jié)構(gòu)與破碎機(jī)下架體通過8 顆M20×100、12.9 級螺栓聯(lián)接，如圖1所示。

圖1 破碎機(jī)直聯(lián)驅(qū)動底架與接底架支腳連接圖

1 圓錐破碎機(jī)概述

1.1 工作原理

當(dāng)圓錐破碎機(jī)工作時，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪或聯(lián)軸器，圓錐破碎機(jī)傳動軸和圓錐破碎機(jī)圓錐部在偏心套的迫動下繞一周固定點(diǎn)作旋擺運(yùn)動，從而使破碎圓錐的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調(diào)整套上的軋臼壁表面，使礦石在破碎腔內(nèi)不斷受到?jīng)_擊，擠壓和彎曲作用而實(shí)現(xiàn)礦石的破碎。電動機(jī)通過傘齒輪驅(qū)動偏心套轉(zhuǎn)動，使破碎錐作旋擺運(yùn)動。破碎錐時而靠近又時而離開固定錐，完成破碎和排料。

1.2 山特維克液壓圓錐破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（1）動錐水平力由主軸的上下兩端同時支撐，受力條件好，不易發(fā)生斷軸和襯套損壞現(xiàn)象。該機(jī)采用恒定破碎腔（CLP）設(shè)計，大大降低了運(yùn)行成本。

（2）該機(jī)有多種規(guī)格有S 型和H 型。S 型用于大塊兒物料的二破，H 型用于二段和三段破碎?？梢赃_(dá)到十幾種的破碎腔形變化，適應(yīng)不同的物料要求。

（3）先進(jìn)的機(jī)身設(shè)計，同一偏心襯套可以旋轉(zhuǎn)四個角度，從而得到四個不同的偏心距，以適應(yīng)不同的工作狀況。

（4）最值得關(guān)注的是智能型破碎機(jī)控制系統(tǒng)ASRi，可使破碎機(jī)性能最大化，降低使用成本。

（5）該機(jī)的物料的破碎比率大、生產(chǎn)能力高于普通破碎機(jī)幾倍。

（6）該液壓破碎機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。易損易換件少從而降低了生產(chǎn)本低。

（7）該機(jī)使用的是層壓破碎、物料的破碎成品粒形美觀，形狀均勻。

（8）該機(jī)采用液壓保護(hù)及液壓清腔，自動化程度高、液壓保護(hù)及液壓清腔從而減少停機(jī)時間。

（9）該機(jī)潤滑系統(tǒng)先進(jìn)，采用稀油潤滑，大大提高了機(jī)器的使用壽命。

2 H7800 單缸液壓圓錐破碎機(jī)存在問題分析

2.1 H7800 破碎機(jī)存在問題

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部山特維克H7800單缸圓錐破碎機(jī)自2008年以來，頻繁出現(xiàn)圓錐破碎機(jī)下架體與電機(jī)托架結(jié)構(gòu)聯(lián)接螺栓斷裂的故障，并多次造成橡膠聯(lián)軸器撕裂，嚴(yán)重影響礦山的正常生產(chǎn)。

2.2 螺栓斷裂的原因分析

我們對于螺栓斷裂從4個方面來分析：

（1）螺栓的品質(zhì)；

（2）螺栓的預(yù)緊力矩；

（3）螺栓的強(qiáng)度；

（4）螺栓的疲勞強(qiáng)度。

實(shí)際上，螺栓斷裂在絕大多數(shù)情況都是因?yàn)樗蓜佣鴶嗔训模?dāng)螺紋緊固件松動后，產(chǎn)生巨大的動能，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設(shè)備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設(shè)備無法在正常的狀態(tài)下工作，進(jìn)一步導(dǎo)致設(shè)備損壞。受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。受徑向力作用的緊固件，螺栓被剪斷，螺栓孔被打成橢圓。

由于H7800 電機(jī)采用分離式托架結(jié)構(gòu)，與破碎機(jī)下架體通過8 顆10.9 級螺栓聯(lián)接，而破碎機(jī)體本身自重20 T，電機(jī)自重8 T，破碎機(jī)體和電機(jī)托架通過彈性橡膠墊與地面聯(lián)接，當(dāng)破碎機(jī)工作時，聯(lián)接螺栓同時受到破碎機(jī)體和電機(jī)托架反復(fù)拉伸和剪切作用力，時間一長，容易產(chǎn)生疲勞直至斷裂，造成螺栓斷裂的原因如下。

一是，電機(jī)托架與破碎機(jī)下架體接觸面過小。高強(qiáng)度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構(gòu)件的夾緊力和增大構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù)。破碎機(jī)下架體基座呈“7”字形，每邊通過4 顆10.9 級高強(qiáng)度螺栓與電機(jī)托架連接，接觸面就是基座“7”字形的連接面，難以產(chǎn)生足夠的摩擦力，使電機(jī)托架與破碎機(jī)下架體接觸面發(fā)生相對滑移，在螺栓接觸面處產(chǎn)生巨大剪切力，從而造成螺栓斷裂。如圖2 及圖3 所示。

圖2 接底架支腳

圖3 直聯(lián)驅(qū)動底架（連接部分）

二是，電機(jī)托架與破碎機(jī)下架體接觸面有間隙。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，破碎機(jī)下架體基座“7”字形連接面和直聯(lián)驅(qū)動底架連接面有很多鐵銹，電機(jī)托架連接面由于多次發(fā)生螺栓斷裂出現(xiàn)已有輕微變形，螺栓雖達(dá)到緊固力矩，但接合面短時就會產(chǎn)生細(xì)微間隙，連接面不但會產(chǎn)生劇烈的沖擊載荷，電機(jī)托架還會上下晃動，很容易剪斷螺栓。

三是，螺栓預(yù)緊力不符合要求。

高強(qiáng)度螺栓是用扭矩扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預(yù)拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預(yù)壓力。在預(yù)壓力作用下，沿被連接件表面就會產(chǎn)生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構(gòu)件便不會滑移，連接就不會受到破壞。安裝破碎機(jī)下架體與電機(jī)托架連接螺栓時，檢修人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)緊固螺栓，有時用力過大，有時用力過小，造成連接面受力不均。

3 改進(jìn)措施及效果

3.1 增加連接件接觸面

將電機(jī)托架與破碎機(jī)下架體聯(lián)接接合面設(shè)計成軸對稱的矩形，這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。同時，增加連接螺栓數(shù)目，由原來每邊4 顆螺栓增加到10 顆，大大提高了提高構(gòu)件的夾緊力。如圖4、圖5 與圖6 所示。

圖4 整改后的接底架支腳

圖5 整改后的直聯(lián)驅(qū)動底架

圖6 整改后的直聯(lián)驅(qū)動底架與接底架支腳連接圖

3.2 減少連接件接觸面縫隙

摩擦系數(shù)主要受接觸面的形式和構(gòu)件的材質(zhì)影響，用鋼絲刷清理破碎機(jī)下架體基座“7”字形連接面和電機(jī)托架連接面鐵銹，增大接觸面的摩擦系數(shù)。

3.3 用扭矩扳手緊固，受力均勻

破碎機(jī)機(jī)體與電機(jī)在強(qiáng)烈的振動下，接底架支腳與直聯(lián)驅(qū)動底架接觸面容易發(fā)生變形，從而產(chǎn)生間隙，因此，必須使用扭力扳手?jǐn)Q緊連接螺栓。在安裝時應(yīng)用扭力扳手將連接螺栓交替分次(一般分3~4 次)逐步均勻擰至規(guī)定鈕矩，并根據(jù)螺栓擰斷強(qiáng)度的70%選擇力矩的大小。若擰緊扭矩不足，在工作中連接結(jié)合面產(chǎn)生縫隙，當(dāng)螺栓受沖擊力時易被拉斷或剪斷；如果擰得過緊，螺栓伸長變形，強(qiáng)度降低，受力后易折斷損壞。

3.4 定期緊固、更換螺桿

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與故障發(fā)生頻率，每個星期對連接螺栓進(jìn)行一次緊固，每個月更換一次螺栓。

4 結(jié)束語

山特維克H7800 破碎機(jī)作為礦山部破碎系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，對合格鋁土礦的穩(wěn)定高效生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，保證H7800 破碎機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是設(shè)備管理技術(shù)員的重要職責(zé)。

[1]唐增寶，等. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 武漢：華中科技出版，1999.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001.