順槽用破碎機(jī)錘頭防松研究

王鵬

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，銀川750011）

0 引言

順槽用破碎機(jī)在井下潮濕、腐蝕的工作環(huán)境下破碎煤塊，破碎機(jī)錘頭不僅要敲碎較軟的煤塊，有時(shí)還要敲碎較硬的矸石。工作時(shí)破碎機(jī)錘頭上承受著劇烈的沖擊載荷，固定其錘頭的螺栓極易發(fā)生松動(dòng)，錘頭螺栓松動(dòng)失效造成的錘頭脫落數(shù)量遠(yuǎn)大于錘頭或螺栓斷裂造成的錘頭脫落數(shù)量。破碎機(jī)錘頭易于松動(dòng)脫落，不僅增大了用戶(hù)的檢修工作量，降低了破碎機(jī)工作效率，甚至可能由于錘頭飛出造成重大事故。

1 螺紋防松失效的原因

順槽用破碎機(jī)錘頭全部采用螺栓固定的方式，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家大都采用帶內(nèi)螺紋孔的固定座加螺釘?shù)姆浪煞绞健?/p>

破碎機(jī)錘頭敲煤時(shí)，受到煤塊很大的反沖擊力F的作用，沖擊力F會(huì)傳遞到錘頭與刀齒座的接觸面上，導(dǎo)致接觸面上產(chǎn)生彈塑性變形，變形量為ΔS，由于錘頭剛度較大，它很難吸收此變形量，就會(huì)將此變形量傳遞到錘頭上的螺釘上，使其產(chǎn)生縱向位移ΔS′。由于沖擊力F是隨時(shí)間周期變化的力（0＜F＜Fmax），所以螺釘縱向位移 ΔS′也是不斷變化的（0＜S′＜ΔS′max）。顯然在不斷變化的 ΔS′的影響下，螺釘和固定座發(fā)生周期性碰撞，很容易松動(dòng)。錘頭受力示意圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 錘頭螺釘受力示意圖

根據(jù)理論與實(shí)踐可知，螺釘聯(lián)接在受變載荷作用下，在最小應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)力幅越小，則螺釘越不容易發(fā)生疲勞破壞，聯(lián)接的可靠性就越高。當(dāng)螺釘所受的工作拉力在0～F之間變化時(shí)，則螺釘?shù)目偫⒃贔0～F2之間變動(dòng)，公式［1］為

式中：F0為螺釘上的初始預(yù)緊力，F(xiàn)2為螺釘所受的總拉力，Cb為螺釘?shù)膭偠?，Cm為錘頭的剛度。

在保持初始預(yù)緊力F0不變的情況下，減小螺釘?shù)膭偠然蚴窃龃箦N頭的剛度都可以減小螺釘總拉力F2，提高螺釘?shù)目蛊趶?qiáng)度。

綜上所述，不難理解德國(guó)DBT公司、美國(guó)久益（JOY）采礦設(shè)備公司破碎錘頭都采用長(zhǎng)螺栓連接。長(zhǎng)螺栓剛度較小，在擰緊的過(guò)程中產(chǎn)出彈性拉伸變形，工作時(shí)可以抵消錘頭受沖擊產(chǎn)生的塑性變形，使其始終保持對(duì)錘頭拉緊；而且長(zhǎng)螺栓剛度小，抗疲勞強(qiáng)度好。

2 凹凸螺母在破碎機(jī)上的應(yīng)用

長(zhǎng)螺栓聯(lián)接應(yīng)用于破碎錘頭上防松效果較好，若將長(zhǎng)螺栓連接上的螺母更換為凹凸螺母，其防松效果更佳。

凹凸螺母的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示，凹凸螺母的自鎖原理如下：左螺母一端有一圓柱凸臺(tái)，相應(yīng)的右螺母一端具有與左螺母相配合的圓柱凹臺(tái)；左、右螺母的螺紋相同，其螺紋中心線(xiàn)在同一軸向中心線(xiàn)上；左、右螺母的凸、凹臺(tái)是相互配合的圓柱面，其圓柱中心線(xiàn)偏離螺紋孔中心線(xiàn)，偏離量為d。

工作時(shí)，將左、右螺母的圓柱面配合好，保證左、右螺母中心線(xiàn)在同一軸線(xiàn)上。用套筒扳手同時(shí)將左、右螺母擰緊在錘頭螺桿上，自鎖時(shí)將右螺母繞圓柱面中心線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，右螺母內(nèi)螺紋中心將發(fā)生偏移，在此偏心作用下，使右螺母內(nèi)螺紋相對(duì)錘頭螺桿外螺紋在嚙合處產(chǎn)生很大的徑向力，根據(jù)力學(xué)原理，左螺栓內(nèi)螺紋相對(duì)于錘頭螺桿外螺紋在嚙合處也產(chǎn)生一個(gè)很大的徑向反力，在上述兩個(gè)徑向力作用下，使凹凸螺母與錘頭螺桿牢牢鎖死，這種自鎖力隨著右螺母相對(duì)左螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)防松功能。自鎖力的大小還和偏離量d的大小有關(guān)，d越大，自鎖力也就越大。

圖2 凹凸螺母結(jié)構(gòu)

當(dāng)需要拆卸凹凸螺母時(shí)，只要將其沿自鎖時(shí)的相反方向，使右螺母復(fù)位，右螺母內(nèi)螺紋的中心線(xiàn)和左螺母內(nèi)螺紋的中心線(xiàn)重合，便可順利拆卸凹凸螺母，同普通螺母一樣，重復(fù)使用。凹凸螺母在破碎機(jī)錘頭上的應(yīng)用示意圖如圖3所示。

圖3 凹凸螺母的應(yīng)用示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了螺紋防松產(chǎn)生失效的原因和影響螺紋聯(lián)接抗疲勞特性的因素，指出，聯(lián)接剛度越小，螺紋聯(lián)接的防松性能及抗疲勞特性越好。

長(zhǎng)螺栓加螺母的防松方式聯(lián)接剛度小，應(yīng)用于破碎錘頭防松問(wèn)題效果好。由于凹凸螺母具有較好的自鎖防松性能，因此將凹凸螺母和長(zhǎng)螺栓同時(shí)使用，防松效果更佳。

［1］ 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.7版.北京：高等教育出版社，2001.