破碎機自動潤滑系統改進研究

陳 洪

(1.中煤科工集團 唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

選煤中的分級破碎工藝是按照需求將煤炭破碎成一定大小的粒度以備使用[1]。煤炭的分級破碎是煤炭洗選工作的必要步驟，破碎機工作的可靠性是整套選煤工藝的基本保障[2]。

破碎機通常應用在洗選廠房或原煤準備車間等粉塵較多、濕度較大等環境惡劣的場所，設備軸承易受到粉塵顆粒和水汽的侵入，因此破碎機輥軸主軸承的潤滑尤為重要?，F我公司雙齒輥破碎機通常采用以下兩種潤滑方式：①針對小處理能力的經濟型2PLF破碎機采用定期人工注油潤滑；②針對主力產品SSC型破碎機采用油泵注油潤滑。配套的控制系統可實現破碎機工作定時自動潤滑，潤滑油脂均選用鋰基潤滑脂。

1 使用現狀

破碎機配備1臺潤滑油泵，油泵設有4支出油嘴，經油管傳輸為破碎機4個主軸承提供潤滑(圖1)。

圖1 潤滑系統結構示意

油泵的控制集成在破碎機整機的電控系統，油泵的控制可通過轉換開關選擇手動、自動狀態[3]。自動潤滑狀態下，油泵通過破碎機電控系統的PLC累積破碎機的工作時間來控制油泵的啟停，無需人工操作即可實現自動潤滑。

然而，破碎機每工作一定時間究竟需要多少潤滑量卻沒有精確的計算。若潤滑不足，軸承會出現熱變色、擦傷剝落、滾子損傷或軸承整體抱死等嚴重后果。因此，破碎機自動潤滑系統通常采用寧多勿少的原則，將破碎機自動潤滑的時間設置偏長。這樣就造成了潤滑供油偏多，不僅造成了資源的浪費，而且對現場環境也是一種污染。圖2是潤滑過多情況下，破碎機在某選煤廠的使用現狀，因過量注油，潤滑脂從破碎機軸承端蓋部位溢出。

圖2 破碎機某現場使用情況

小型2PLF破碎機通常不配備潤滑油泵，客戶出于成本考慮，選擇采用人工定期注油方式，本文不予討論。

2 潤滑量計算

針對上述問題，有必要對破碎機主軸承所需潤滑量進行準確計算，以達到精準、節約的效果。本文以我公司的SSC95220型分級破碎機為例計算。

1) 油管容量計算。該機型近端和遠端油管分別采用3.5 m和5.5 m，為保證滿足遠端軸承的潤滑，以滿足5.5 m油管計算：

V1=πr2l

式中：r為油管內半徑，取3 mm，l為油管長度，取5.5 m，帶入上式得：

V1=155 mL

2) 軸承杯外圈油溝容量計算。油溝剖面是直徑20 mm的半圓，油溝長度為1 318 mm，計算油溝容量：

V2=207 mL

3) 軸承杯內油量計算。軸承杯是軸承的工作空間，正常使用中軸承杯內需要有一定量的潤滑脂，甚至是全部填滿潤滑脂，潤滑脂的量依據軸承極限轉速nj與實際轉速n的比值決定，見表1。

表1 軸承工作空間油量參照

軸承采用SKF24040 CC C3/W33型，其極限轉速為1 900 r/min，破碎機輥軸設計轉速為84 r/min。

可見，軸承杯內部空間可加注60%或更多的潤滑脂，通過圖紙計算本機軸承杯內部空間的體積為3 286 mL，因此軸承杯內部需要潤滑脂的量：

V3=3 286 mL×60%=1 972 mL

4) 運轉消耗計算。軸承運轉會對潤滑脂造成一定消耗，主要通過摩擦損耗、乳化流失和揮發損耗等形式。正常工作的消耗量可通過以下公式計算：

Q'=0.025πDN(K1+K2)

其中：D為內軸徑；N為結構系數，單列取2.5，雙列取5.0；K1為轉速系數，轉速為84 r/min時，取1；K2為工況系數，粉塵環境取1。則：

Q'=0.025×3.14×20×5×(1+1)=15.7 (mL/8 h)

5) 總結。破碎機首次加油量：

Q=V1+V2+V3=2 334 mL

破碎機標配HRZB8/B型油泵，裝有4支出油嘴，每支出油嘴出油量最大可調至1.9 mL/min。

則首次注油時間：

補充消耗油量時間：

3 控制程序優化

在本改進之前，破碎機一般新安裝調試階段采用人工啟動潤滑泵，潤滑8 h左右切換至自動潤滑模式，目的是使潤滑脂充滿潤滑管路。自動潤滑通過PLC累積破碎工作的時間，達到設定時間則執行一次潤滑。針對不同型號的破碎機設定時間有所不同，如破碎12 h潤滑15 min，或破碎8 h潤滑15 min等。時間參數在PLC程序設定固定值，一般使用人員無法修改，設計不夠人性化。

針對上述問題，本改進配置了文本控制屏與PLC通訊，時間參數采用寄存器寫入的形式代替原固定值形式。首次潤滑時間和自動潤滑時間間隔都可在控制界面進行設置，見圖3。破碎機安裝調試階段在首次注油尚未完成時，如啟動了破碎主電機卻沒有啟動油泵，控制界面會閃爍提示盡快完成首次供油，并發出蜂鳴提示音，直至首次供油完成方可設置自動潤滑時間間隔。

圖3 自動潤滑系統控制界面

綜上所述，通過準確計算得到破碎機首次潤滑注油時間和正常生產后的自動潤滑時間，避免了使用中因潤滑過多造成的浪費和污染。增設了人機界面，觀察和操作更加直觀，針對不同型號破碎機潤滑注油的時間參數可以靈活設置，實用性較強。