煤礦井下大功率緊湊型破碎機設計研究

韓希文

摘要：對緊湊型礦用破碎機的尺寸以及參數進行闡述，并對破碎機的殼體、傳動系統、破碎滾筒以及冷卻降溫系統進行具體分析，現場工業實踐應用結果表明，設計的破碎機具有較好的應用效果，增加了回采面煤炭運輸效率，降低了井下工作人員的勞動強度，有效解決了回采面大塊煤炭、矸石的運輸問題。 關鍵詞：煤礦;破碎機;設計分析 破碎機在礦井回采面起到對大塊的煤體、矸石等進行破碎，例如，當回采面出現大塊片幫后，需要將大塊的煤體通過破碎機破碎之后才能順利的進行運輸[1-2]。一般情況下開采高度小于4m的回采面采煤機很少配備有破碎機，在刮板輸送機的機頭位置安裝有破碎機，由于受到設備進料口的尺寸限制不能實現對大塊的煤體進行破碎[3-5]。需要設計一種結構緊湊的破碎機來實現對回采面大塊煤體的破碎，解決礦井生產中面臨的問題。

1破碎機的結構尺寸及參數

設計的破碎機結構如圖1所示，破碎機整體采用對稱結構設計，在設計的破碎機油缸的鉸接耳采用兩個直徑為75mm的插銷及輔助螺栓固定在破碎機外殼體之上，在左右邊回采工作面進行倒面時，可以方便的將破碎機結構進行拆卸，將其安裝到對稱位置進行固定。當礦井開采的煤層條件較為復雜時，為了防止在矸石以及煤塊等對破碎機結構的管路或者油缸造成傷害，將破碎機的油缸安裝采用倒裝方式，也就是將活塞桿體育破碎機機頭處的減速機機殼體進行鉸接，將缸筒連接到破碎機上。在回采面運輸機機頭上方安裝設計的破碎機，具體的控制參數如下：破碎機的破碎功率為300kW，滾筒的中心距離鉸接中心距離為1.5m，寬度控制在1.4m以內，破碎機的直徑在Im以內。

2傳動系統設計

2.1殼體設計

破碎機的殼體是整個破碎機系統的支撐骨架，直接影響到設計的破碎機傳動可靠性，殼體制作采用的低碳合金進行制作，并控制殼體材料中P、S含量，通過采用后期熱處理工藝，使得殼體的抗拉強度、抗壓強度以及耐摩擦強度取得較高水平。將破碎機的驅動電機與破碎機的滾筒放置在同一側位置，整體寬度控制在1340mm以內，設備的滾筒中心與鉸接中心間距離控制在1520mm，將殼體上設計采用蛇形水槽，以便對整個傳動系統進行冷卻，并將冷卻用水用以破碎機周邊的噴霧降塵。

2.2傳動設計

采用的破碎機設計功率為300kW，采用一級直擊減速跟一級行星減速方式進行減速，設備的總傳動比控制為14.25，破碎機的轉速為103.5r/min。破碎機的離合保護裝置安裝在破碎機驅動電機的機芯部，通過電機轉子、扭矩花鍵跟傳動組件中齒輪花鍵實現離合功能，對破碎機傳動裝置動力傳遞進行控制，當破碎機遭受到加大的沖擊作用時，傳動系統中離合器的扭矩軸容易在剪切槽位置處出現斷裂。破碎機的行星齒輪主要是由行星輪、太陽輪、行星架、內齒圈等，整個破碎機采用定位銷以及螺栓固定在破碎機殼體上，破碎機的動力系統通過太陽輪驅動行星輪帶動軸線進行轉動，從而帶動連接的方榫進行轉動。破碎機驅動電機扭矩傳遞采用直齒輪以及行星輪之后傳輸到破碎機破碎滾筒。破碎機的端面密封圈采用的動密封方法，依據方榫套運轉帶動密封環產生離心作用力及摩擦力，在破碎機的動密封環以及靜密封環之間形成油膜。在破碎機的行星架上留設有兩個儲油槽。

2.3破碎滾筒設計

設計采用的破碎滾筒，直徑為950mm（從一端齒尖到另一端齒尖），將齒座直接焊接在破碎機滾筒之上，采用的是U47系列的截齒、齒座，具備較強的強度、剛度以及耐磨性。并在破碎滾筒中某些固定位置上焊接成網格狀的耐磨耗層，提升破碎機滾筒的整體耐磨性以及使用壽命。

2.4冷卻降溫及降塵系統

為了降低破碎機工作期間傳動腔體以及破碎驅動電機的工作溫度，將回采面使用的冷卻水接通到減壓閥以及三通之后分成2路，一路冷卻水直通到滾筒破碎機的驅動電機后再通過破碎機外部殼體水冷卻管路;設計的另外一冷卻水路接入到破碎機內部傳動腔中的管式冷卻降溫器，冷卻水經過內部的管式循冷卻降溫器之后流入到破碎機外部殼體水套之中。兩路冷卻誰在殼體水套中進行匯合，后再引出到破碎機外部護罩，用來降低破碎機周邊粉塵濃度。為了對驅動電機以及殼體水套進行保護，高壓冷卻水通過減壓閥之后壓力降低到2-2.5MPa.以便防止由于水壓過大導致殼體以及驅動電機出現較大變形，影響到后續驅動電機的拆卸。

3應用分析

將設計的緊湊型破碎機在3608回采面進行應用，破碎機安裝在刮板輸送機機尾位置，對刮板機運送的大塊煤炭進行破碎，回采工作面的開采高度為4.2m，開采期間不時的有片幫片幫發生，運送的煤塊最大達到450mm×450mm，大塊煤炭經過破碎機后對煤塊進行了有效破碎，煤體的有效破碎率達到95%以上，避免了采用人工方式對大塊煤塊進行破碎，增強了回采面煤炭的運送效率，為礦井高效生產以及煤炭的運送創造了一定的有利條件。

4總結

文中闡述分析了煤礦用緊湊型破碎機的沒計參數，并對破碎機的殼體、傳動系統、破碎滾筒以及冷卻降溫系統進行具體分析，最后在3608回采面進行工業應用，結果表明，設計的緊湊型破碎機具有顯著的應用成果，有效解決了回采面開采過程中大塊煤炭及矸石破碎機運輸問題。

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