單輥破碎機(jī)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

王書增 馬鐵林

(林州馬氏煉鐵技術(shù)研究開發(fā)有限公司 河南漯河456561)

單輥破碎機(jī)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

王書增 馬鐵林

(林州馬氏煉鐵技術(shù)研究開發(fā)有限公司 河南漯河456561)

單輥破碎機(jī)在冶金行業(yè)，是熱燒結(jié)礦破碎的關(guān)鍵、重要、單一運(yùn)行的設(shè)備，對(duì)燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)有很大影響。但在幾十年的實(shí)際使用中，單輥破碎機(jī)還是有許多缺點(diǎn)，需要研究、更新、完善，才能提高該設(shè)備的綜合使用性能，使該設(shè)備適應(yīng)性更強(qiáng)、使用壽命更長、備件消耗更少、生產(chǎn)成本費(fèi)用更低。

單輥破碎機(jī) 輥軸 篦板

1 問題的提出

在冶金礦山行業(yè)，根據(jù)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，以及產(chǎn)品質(zhì)量的需要，熱燒結(jié)礦的破碎是必不可少的重要設(shè)備點(diǎn)，單輥破碎機(jī)(又稱單輥破碎系統(tǒng))由導(dǎo)料箱、輥軸裝配、篦板裝配和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)四部分組成。本文著重闡述單輥破碎機(jī)的輥軸、篦板。單輥破碎機(jī)在冶金行業(yè)，是熱燒結(jié)礦破碎的關(guān)鍵、重要、單一運(yùn)行的設(shè)備，對(duì)燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)有很大影響。但在幾十年的實(shí)際使用中，單輥破碎機(jī)還是有許多缺點(diǎn)，需要研究、更新、完善，才能提高該設(shè)備的綜合使用性能，使該設(shè)備適應(yīng)性更強(qiáng)、使用壽命更長、備件消耗更少、生產(chǎn)成本費(fèi)用更低。所以冶金行業(yè)界一定要永遠(yuǎn)不停的，對(duì)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、探索，對(duì)單臺(tái)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行研究、創(chuàng)新，不言而喻其責(zé)任是重大和永無止境的。

2 設(shè)備使用特點(diǎn)

用于燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的熱礦破碎的單輥破碎機(jī)，是長期在高溫環(huán)境中連續(xù)性工作的設(shè)備，其中間軸為慢速旋轉(zhuǎn)的且?guī)Ф嘟M破碎齒的通水軸，軸兩端有通水冷卻的軸承座托架。由于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車燒結(jié)運(yùn)行速度慢，有周期落料的特性，導(dǎo)致臺(tái)車往單輥破碎機(jī)上給料的周期性，就使中間軸在旋轉(zhuǎn)破碎工作運(yùn)行中也是周期性的；工作時(shí)向上方一側(cè)受力，又導(dǎo)致中間軸周期性工作的實(shí)際向上受力的特點(diǎn)，所以兩端軸承座也必然是周期性向上方一側(cè)受力的特點(diǎn)，這兩個(gè)工作受力特點(diǎn)最終使兩軸承座的上半個(gè)軸承瓦永遠(yuǎn)向上方一側(cè)受力——上軸承瓦摩檫嚴(yán)重、磨損的工作情況結(jié)果。綜上所述這臺(tái)設(shè)備的工作環(huán)境特點(diǎn)是：高溫、連續(xù)、周期、重載、上軸承瓦受力、聯(lián)軸器受損嚴(yán)重等等。

3 損壞及磨損特點(diǎn)

現(xiàn)將損壞及磨損特點(diǎn)分述如下：

1)首先單輥破碎機(jī)的輥軸是單輥破碎機(jī)的十分關(guān)鍵的工作部件。目前單輥破碎機(jī)輥軸主要是由實(shí)心圓鋼軸、中間有一直徑約35mm通水小孔、固定在鋼軸外圓周的幾組輥齒構(gòu)成。由于工作環(huán)境是長期1000℃左右的高溫，環(huán)境非常惡劣，容易變形，磨損、摩檫大、壽命短、維修工作量大等特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)的輥軸重量大，設(shè)計(jì)加工精度要求嚴(yán)格，必然加工費(fèi)用高，設(shè)備成本高。

2)輥軸上的多組破碎齒是矩形，齒端部的齒牙也叫齒頭，又是相似矩形結(jié)構(gòu)，引起破碎阻力增大，摩擦磨損增加、電力功率消耗大、影響產(chǎn)量能力的發(fā)揮；并且在工作過程中，鋼軸和輥齒都極難散熱(內(nèi)部環(huán)境由于降溫散熱不好)，又由于單輥破碎機(jī)周期性工作特點(diǎn)，低速軸和減速機(jī)低速軸的聯(lián)軸器，必然是上下周期性運(yùn)動(dòng)，不是圓周運(yùn)動(dòng)，而成為近似橢圓形運(yùn)動(dòng)。所以軸、上軸瓦、低速軸聯(lián)軸器、減速機(jī)的低速軸端等都形成惡性連鎖反應(yīng)、使設(shè)備成為惡性循環(huán)。設(shè)備不但易高溫變形或變性后，引起多處設(shè)備備件損壞，而且輥齒使用壽命縮短，需要經(jīng)常更換，降低了機(jī)器利用效率，增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本等。

3)錘頭固定體為矩形，破碎阻力增大，影響粒度的粉碎率，損壞設(shè)備不同備件。

4)另外單輥破碎機(jī)的蓖板也是矩形結(jié)構(gòu)形狀，也有破碎阻力大、落料不利、散熱不好、影響產(chǎn)量等弊病。

也可以說在過去、現(xiàn)在使用的單輥破碎機(jī)，無論是設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方面，還是制造等方面，都沒有完全適應(yīng)工作環(huán)境和工作特點(diǎn)的要求，所以在長時(shí)間的使用過程中問題多、影響大，就必須進(jìn)一步根據(jù)多年實(shí)踐出的種種弊病進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)、創(chuàng)新、完善，才能提高設(shè)備的綜合使用性能，降低生產(chǎn)成本。

4 解決方案

鑒于上述實(shí)際存在的問題，主要是從改變輥軸、輥軸套、輥齒臂和篦板的結(jié)構(gòu)研究入手，兼顧其他全面綜合考慮，具體如下：

1)輥軸更改為有兩個(gè)水腔，而且加大進(jìn)水量，也叫雙層冷卻降溫通道的結(jié)構(gòu)。由于增加了冷卻水量、改變了冷卻結(jié)構(gòu)，就保證了冷卻的均勻性，同時(shí)降低了設(shè)備加工成本費(fèi)用。因?yàn)樗抢鋮s效果很好的，成本最低的冷卻劑，只要提高水質(zhì)、水量、水壓就能保證設(shè)備降溫，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)使用的目的。輥軸為一個(gè)圓形厚壁鋼管，外邊焊接六塊鋼板使輥軸成為六邊形，取消鍵及鍵槽加工量，放開加工精度。輥軸的兩端適當(dāng)位置各鉆六個(gè)孔，使水形成兩個(gè)循環(huán)冷卻通道，保證了輥軸的鋼度、強(qiáng)度和壽命。輥軸的兩端加很短的耐磨套保護(hù)處理，安裝軸承。輥軸中間裝一根直徑較大的鋼管，用于進(jìn)水。由于輥軸中間空腔大，可以有很大的通水量，加強(qiáng)了冷卻效果。輥軸中間帶齒部分外形為正六邊形——安裝輥軸套，輥軸套內(nèi)孔亦為正六邊形和輥軸配合。這樣做的好處有三個(gè)，一是減輕了輥軸的自重，二是內(nèi)有水的流通，有很好的降溫作用，三是降低了加工成本。輥軸為一整體，輥軸套可根據(jù)需要安裝若干個(gè)。如圖1。

1-進(jìn)水管; 2-水腔一; 3-水腔二; 4-輥軸承; 5-連軸器; 6-輥齒; 7-輥齒臂; 8-輥軸套

圖2 輥軸改造示意圖

2)每個(gè)輥軸套外周焊接三(或若干)個(gè)輥齒臂(包括輥齒)，安裝時(shí)長短間隔排列，即一組輥齒套外部焊三(或若干)個(gè)短輥齒臂，另一組輥齒套外部焊三(或若干)個(gè)長輥齒臂，根據(jù)實(shí)際需要可為偶數(shù)，或奇數(shù)。輥齒端部由原來的矩形改為上、下底相差比較多的等腰梯形，輥齒臂改為三角形，輥齒端部和輥齒臂表面堆焊一層8mm厚的金屬耐磨材料。這樣改的好處為: 由于破損阻力大，改變后接觸面積減小，根據(jù)壓力(F)、壓強(qiáng)(P)和面積(S)的關(guān)系，P=F/S，機(jī)器的工作效率將會(huì)提高很多。如圖2。

3)蓖板也改為三角形，有利于減小破碎阻力；

圖3 篦板局部圖

同時(shí)蓖板間距增大，加大了落料率，產(chǎn)量將會(huì)大大提高；且在易磨損部位表面堆焊金屬耐磨材料，延長了蓖板的使用壽命。如圖3。

5 應(yīng)用效果

單輥破碎機(jī)經(jīng)過多處綜合性創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、完善、改造試用后，輥軸和輥齒的使用壽命明顯延長，同時(shí)軸承座、聯(lián)軸器和減速機(jī)等得到有效保護(hù)，減少了更換時(shí)間，降低了維修成本，提高了機(jī)器利用效率，完全達(dá)到了預(yù)期效果。

[1]冶金工業(yè)部長沙黑色冶金礦山設(shè)計(jì)研究院編.燒結(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社,1990.

[2]鄭國民等.單輥破碎系統(tǒng)的故障分析與改造.燒結(jié)球團(tuán),2009(4)：42-43.

[3]楊紹令.采用新型材料提高燒結(jié)設(shè)備的耐磨性.燒結(jié)球團(tuán),2009(1)：57-58.

Design and Reconstruction of Single Roll Breaker

Wang Shuzeng Ma Tielin

(Linzhou Mashi Iron Tecihnology & Research Corporation Limited, Luohe 456561)

Single roll breaker is the key equipment in the metallurgical enterprises which is in hot sinter breaking. To the produce of the sintering machine has been bige influence. However, the practiced using in the several ten years, the more defects of the singl roll breaker is needed to reconstruction, to raise the synthesize used function, more used life, small consume of the spare parts, low cost of the produce.

Single roll breaker Rolling axie Grizzly bar type screen

王書增，男，1972年出生，畢業(yè)于湖北工學(xué)院機(jī)械制造工藝與設(shè)備專業(yè)，工程師，主要從事煉鐵冶金設(shè)計(jì)

TF325.1

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.012

2014-03-21)