PLM3500破碎機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

張 豫

(晉煤集團(tuán) 金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006)

0 引言

PLM3500破碎機(jī)安裝在井下工作面順槽中，與轉(zhuǎn)載機(jī)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(jī)在采煤過程中與轉(zhuǎn)載機(jī)一起沿順槽向前推進(jìn)，是煤礦井下煤炭運(yùn)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(jī)工作環(huán)境惡劣，長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，整機(jī)及零部件更換相當(dāng)頻繁。本文根據(jù)對(duì)破碎機(jī)設(shè)計(jì)及維修的經(jīng)驗(yàn)，以及生產(chǎn)實(shí)踐中反饋的問題，從設(shè)計(jì)源頭對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達(dá)到提高破碎機(jī)使用性能、延長破碎機(jī)壽命的目的。

1 PLM3500破碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

PLM3500破碎機(jī)主要由破碎底槽、傳動(dòng)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(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞給錘軸，利用破碎錘軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的巨大慣量實(shí)現(xiàn)破碎物料的功能；破碎機(jī)調(diào)高時(shí)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(jī)的輸出粒度。

2 PLM3500破碎機(jī)的設(shè)計(jì)缺陷

在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)PLM3500破碎機(jī)在錘軸軸承座的固定、破碎機(jī)的推進(jìn)、錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式、調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)4個(gè)方面存在設(shè)計(jì)缺陷。

2.1 錘軸軸承座的固定

破碎機(jī)工作時(shí)，利用錘軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的巨大慣量實(shí)現(xiàn)破碎物料的功能。PLM3500破碎機(jī)錘軸的轉(zhuǎn)速高達(dá)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(dòng)壓塊內(nèi)，中間通過4個(gè)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(dòng)壓塊之間，在實(shí)際使用過程中容易造成錘軸的松動(dòng)，錘軸動(dòng)平衡失效后很容易造成主架體和活動(dòng)壓塊的損壞，同時(shí)造成錘軸軸承的損壞。

圖1 破碎機(jī)整體結(jié)構(gòu)

2.2 破碎機(jī)的推進(jìn)

PLM3500破碎機(jī)安裝在井下工作面順槽中，在采煤過程中與轉(zhuǎn)載機(jī)一起沿順槽向前推進(jìn)，但PLM3500破碎機(jī)重量高達(dá)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(jī)的整體移動(dòng)而移動(dòng)，破碎機(jī)底槽沒有支撐聯(lián)接點(diǎn)，實(shí)際使用過程中在破碎機(jī)處產(chǎn)生的巨大滑動(dòng)摩擦力使推進(jìn)十分困難。

2.3 錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式

破碎機(jī)的錘頭極易損壞，主要原因是錘頭的自然磨損和松動(dòng)后斷裂及掉落。錘頭損壞后若不及時(shí)更換易造成錘軸磨損及動(dòng)平衡失效，動(dòng)平衡失效后易造成整體破碎機(jī)的損壞，錘頭在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中是易損件，應(yīng)及時(shí)更換。破碎機(jī)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(gè)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(jī)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(shí)生產(chǎn)中是可調(diào)的，調(diào)高時(shí)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(jī)的輸出粒度。破碎機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)PLM3500破碎機(jī)的設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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(gè)固定塊與對(duì)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(dòng)過程中不易松動(dòng)造成動(dòng)平衡失效，極大地提高了破碎機(jī)的整體壽命。優(yōu)化前、后錘軸軸承座的固定對(duì)比如圖2所示。

圖2 優(yōu)化前、后錘軸軸承座的固定對(duì)比

3.2 破碎機(jī)的推進(jìn)

根據(jù)井下生產(chǎn)實(shí)際情況，在破碎機(jī)底槽增加邁步自移的聯(lián)接點(diǎn)，在采煤推進(jìn)過程中，邁步自移將破碎機(jī)整體抬起，使破碎機(jī)與順槽底板分離，改破碎機(jī)與底板的滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，減小此處的推移阻力，同時(shí)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(duì)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(tái)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(duì)比如圖4所示。

圖3 優(yōu)化前、后破碎底槽對(duì)比

圖4 優(yōu)化前、后錘頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式對(duì)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(shí)行分段設(shè)計(jì)，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(cuò)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(jī)的最大輸出粒度。優(yōu)化前、后調(diào)高墊板的結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖5所示。

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

4 結(jié)語

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