破碎機(jī)振動(dòng)消減措施的系統(tǒng)化探討

宋吉龍

（吉林天池礦業(yè)股份有限公司，吉林 和龍133500）

在礦、石采選作業(yè)中，破碎機(jī)械是必不可少的設(shè)備，破碎機(jī)種類繁多，有顎式、圓錐式、反擊式和輥式破碎機(jī)等。無(wú)論是那種破碎機(jī)，都會(huì)產(chǎn)生較大的噪音和振動(dòng)、生產(chǎn)環(huán)境惡劣，由此造成較多的破碎機(jī)械故障。而一些大中型破碎機(jī)一般距離城市較偏遠(yuǎn)，交通不便，因此破碎機(jī)維修存在配件不能及時(shí)到位、停產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)或庫(kù)存積壓較大的現(xiàn)象。所以，消減破碎機(jī)振動(dòng)，維護(hù)生產(chǎn)穩(wěn)定，提高經(jīng)濟(jì)效益就是我們需要深入探討的課題。

因顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制作容易、維護(hù)方便、設(shè)備和生產(chǎn)費(fèi)用較低，在一些環(huán)境較為惡劣的初級(jí)破碎中，得到廣泛應(yīng)用，所以，以顎式破碎機(jī)為例系統(tǒng)地探討消減振動(dòng)的措施，具有廣泛的通用性。

1 顎式破碎機(jī)振動(dòng)機(jī)理及破壞程度

顎式破碎機(jī)以動(dòng)顎做簡(jiǎn)單或復(fù)雜的擺動(dòng)，分為簡(jiǎn)擺式、復(fù)擺式和綜合式。大中型顎式破碎機(jī)一般是簡(jiǎn)擺型顎式破碎機(jī)，結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖1。

圖1

動(dòng)顎板和固定顎板之間的夾角稱為嚙角，以PE900×1200顎式破碎機(jī)為例，嚙角角度為17°～24°，一般選取23°角，進(jìn)料粒度不超過(guò)750mm，排料粒度95～165mm，礦石和石塊經(jīng)進(jìn)料口，由動(dòng)顎板撞擊擊碎，并對(duì)固定顎板產(chǎn)生一個(gè)反作用沖擊力F(因礦石大小、礦石性質(zhì)及沖擊角度不同，力F不確定)，根據(jù)力學(xué)定律，破碎礦石的沖擊力F分解為一個(gè)向上沖擊力F*sin23°（對(duì)基座產(chǎn)生0.39F拉應(yīng)力）和一個(gè)橫向沖擊力F*sin67°（橫向剪切力0.92F），因偏心軸轉(zhuǎn)速180～220轉(zhuǎn)/分鐘，所以沖擊力大，振動(dòng)頻繁，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，振動(dòng)對(duì)破碎機(jī)設(shè)備及基礎(chǔ)產(chǎn)生如下破壞：

（1）二次灌漿層碎裂破壞；

（2）地腳螺栓產(chǎn)生變形、斷裂；（3）偏心軸及相關(guān)部件損壞；（4）破碎機(jī)其他配件損壞。

因?yàn)檎駝?dòng)的產(chǎn)生是破碎機(jī)本身固有性質(zhì)決定的，因此，對(duì)其產(chǎn)生的振動(dòng)只能采取系統(tǒng)措施予以消減，從每一處可能產(chǎn)生破壞及可能產(chǎn)生諧振的地方，進(jìn)行細(xì)致的、系統(tǒng)化處理，將振動(dòng)控制在可接受范圍內(nèi)。

2 顎式破碎機(jī)基礎(chǔ)與地腳螺栓要求

設(shè)備原基礎(chǔ)、一、二次灌漿、地腳螺栓與設(shè)備連接等，如果存在內(nèi)應(yīng)力或受力不均衡，振動(dòng)均會(huì)加劇對(duì)設(shè)備破壞的程度，因此設(shè)備基礎(chǔ)及后續(xù)處理的優(yōu)劣，直接關(guān)系到設(shè)備使用壽命的長(zhǎng)短。

設(shè)備基礎(chǔ)宜采用承受載荷較大、變形較大的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，如有條件，也可采用功能性消減振動(dòng)能量的基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)穩(wěn)固性。預(yù)埋活動(dòng)地腳螺栓錨板標(biāo)高、中心線位置、水平度等應(yīng)經(jīng)測(cè)量驗(yàn)收，符合要求，基礎(chǔ)上平面應(yīng)避免常見(jiàn)的質(zhì)量通病，如：上平面標(biāo)高超差、預(yù)埋地腳螺栓位置、標(biāo)高及露出基礎(chǔ)的長(zhǎng)度超差等。

破碎機(jī)設(shè)備設(shè)置墊鐵，每組墊鐵不得超過(guò)5塊，薄墊鐵放在墊鐵組中間部位，厚度不應(yīng)小于2mm，墊鐵組外漏10～50mm，伸入設(shè)備底座的地面部分，應(yīng)超過(guò)設(shè)備地腳螺栓中心，設(shè)備調(diào)整完畢后，墊鐵之間應(yīng)用定位焊焊牢。地腳螺栓中心到基礎(chǔ)邊緣的距離，按不小于5倍的地腳螺栓直徑要求，地腳螺栓垂直度不宜超過(guò)0.5%；灌漿應(yīng)搗實(shí)，但不得使地腳螺栓歪斜或影響設(shè)備的安裝精度，破碎機(jī)設(shè)備底座和基礎(chǔ)之間的灌漿層厚度不應(yīng)小于25mm，結(jié)合面局部間隙不得超過(guò)0.1mm，一、二次灌漿混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)，方可進(jìn)行下一步安裝操作,灌漿料宜采用無(wú)收縮混凝土，或采用早強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土灌漿料，其經(jīng)24小時(shí)，抗壓強(qiáng)度即可達(dá)50MPa。PE900×1200顎式破碎機(jī)一般采用M48地腳螺栓，各處地腳螺栓經(jīng)預(yù)緊后緊固，其緊固力在103～150KN，緊固力要一致。

3 測(cè)量控制

基礎(chǔ)驗(yàn)收測(cè)量，特別是上平面驗(yàn)收必須按嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對(duì)測(cè)量的四個(gè)要素（測(cè)量對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量精度）嚴(yán)格把關(guān)。測(cè)量?jī)x器一般采用水準(zhǔn)儀或水準(zhǔn)尺，根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)附近的水準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測(cè)出標(biāo)志的具體數(shù)據(jù)，相鄰安裝基準(zhǔn)點(diǎn)高差應(yīng)在0.5mm以內(nèi)，一般采用二等水準(zhǔn)測(cè)量法，每個(gè)適當(dāng)距離選定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與起算基準(zhǔn)點(diǎn)組成水準(zhǔn)環(huán)線，確保每個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)高程和高差符合標(biāo)準(zhǔn)要求，確保同一平面水平度的偏差，在整體機(jī)架長(zhǎng)寬范圍內(nèi)，應(yīng)控制在2mm以下，同時(shí)保證機(jī)架的水平度在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，并確保進(jìn)料口位置不能產(chǎn)生偏斜，確保進(jìn)料口進(jìn)料均衡，不要發(fā)生單邊進(jìn)料狀態(tài)，避免沖擊振動(dòng)負(fù)荷不均勻，避免對(duì)顎板、機(jī)體、二次灌漿層、地腳螺栓和基礎(chǔ)產(chǎn)生破壞。

工程測(cè)量責(zé)任重大，稍有差錯(cuò)，就會(huì)造成振動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的反作用力不能有效抵消，甚至是釀成工程事故，必須加強(qiáng)測(cè)量工程檢核，確保萬(wàn)無(wú)一失。

4 利用橡膠板等現(xiàn)代新型材料減振

為了減輕振動(dòng)，在安裝設(shè)備時(shí)，應(yīng)在破碎機(jī)和基礎(chǔ)之間墊不小于10毫米厚的加布橡膠板做緩沖材料，待二次灌漿水泥牢固后，再擰緊地腳螺栓。但是，在使用中，由于顎式破碎機(jī)對(duì)基礎(chǔ)沖擊振動(dòng)較大，對(duì)基礎(chǔ)和安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)要求較高，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差或者設(shè)備零部件本身存在缺陷隱患，就會(huì)產(chǎn)生一些難以預(yù)料的故障。我公司就曾出現(xiàn)顎式破碎機(jī)二次灌漿層碎裂，造成機(jī)架不穩(wěn)，地腳螺栓損壞嚴(yán)重等缺陷，甚至造成皮帶輪產(chǎn)生裂紋等嚴(yán)重事故（皮帶輪本身就存在內(nèi)應(yīng)力處理不當(dāng)?shù)娜毕?，故障提前顯露），為合理解決這個(gè)難題，將二次灌漿層全部清理掉，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)上平面水平度進(jìn)行超平，采用厚加布橡膠板替代二次灌漿層。

因PE900×1200顎式破碎機(jī)排放口寬度在120mm左右，上下振動(dòng)變形量△x=120×tg23°=50.9mm，而且灌漿層厚度一般為25mm以上，因此，選用50～80mm厚的加布橡膠板 （規(guī)格600mm×350mm× 80mm，4塊，帶孔）作為二次灌漿層和減振層，使用24小時(shí)后，進(jìn)行一次緊固，7天后再緊固一次，處理后，設(shè)備經(jīng)兩年運(yùn)行正常，沒(méi)有出現(xiàn)設(shè)備整體性大修，性能保持穩(wěn)定。

加布橡膠板性能要求：比重：1.4～1.6，扯斷力：3.5～5.0MPa,伸長(zhǎng)率：350～500%，硬度：50～70，使用溫度-50℃～80℃（根據(jù)使用環(huán)境選取，我公司地處高寒山區(qū)，冬季最低溫達(dá)-35℃）。

隨著科技發(fā)展，可以嘗試一些新型的有機(jī)減振材料，如硬木墊板、硅膠產(chǎn)品，丁腈橡膠、丙烯酸酯等，這些材料具有良好的彈性，能與接觸面很好貼合，拆卸容易，但選用中要注意環(huán)境溫度和現(xiàn)場(chǎng)用油程度。同時(shí)，這些新型減振材料，不僅用在破碎機(jī)減振上，也可用在振動(dòng)篩等一些產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械上。

5 設(shè)備裝配精度影響

設(shè)備安裝和零部件裝配就是為還原設(shè)備制造的出廠精度，設(shè)備在制造或安裝過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，要做好出廠前的檢驗(yàn)，設(shè)備主要部件之間的配合精度要符合設(shè)計(jì)要求，在安裝時(shí)，避免野蠻拆裝，電動(dòng)機(jī)皮帶輪與主機(jī)槽輪中心應(yīng)平行對(duì)應(yīng)，并在適合的環(huán)境溫度下安裝，要消除和限制因設(shè)備變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

日常保養(yǎng)和檢修維護(hù)也是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，偏心軸橢圓度大于0.10～0.15mm，圓錐度大于0.08～0.12mm，軸頸表面凸凹度大于0.10～0.12mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行刮研修理或重新加工，刮研后的偏心瓦徑向、側(cè)向間隙應(yīng)符合要求。其它配件發(fā)現(xiàn)裂紋、磨損嚴(yán)重或損壞，應(yīng)及時(shí)修理維護(hù)，設(shè)備三級(jí)保養(yǎng)和潤(rùn)滑五定到位。

6 系統(tǒng)處理后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

破碎機(jī)的振動(dòng)消減措施是一個(gè)系統(tǒng)化工程，應(yīng)當(dāng)引起各方面的重視，因?yàn)轭€式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備制造費(fèi)用較低，因此，很多安裝單位認(rèn)為安裝簡(jiǎn)單，多注重于吊裝安全，將過(guò)多隱患遺留于以后的生產(chǎn)維護(hù)和修理，給持續(xù)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)造成不便。所以，我們需從基礎(chǔ)檢驗(yàn)和測(cè)量到設(shè)備安裝、裝配及維護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)化處理，將可能因振動(dòng)而擴(kuò)大的每處隱患提前處理掉，避免產(chǎn)生諧振，造成機(jī)械故障，因此對(duì)破碎機(jī)消減振動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)化的探討，將振動(dòng)危害降到最低，對(duì)保持生產(chǎn)連續(xù)意義重大。

以加布橡膠板替代二次灌漿層在破碎機(jī)上安裝應(yīng)用為例，計(jì)算技術(shù)改進(jìn)效益：

二次灌漿料：更換3次/年，50元/（袋*次），運(yùn)費(fèi)10元/次（一般保質(zhì)期3個(gè)月），檢修費(fèi)220元/次，灌漿料達(dá)到強(qiáng)度需3天/次，設(shè)備裝配2天/次（占正常檢修天數(shù)2天/年），PE900×1200顎式破碎機(jī)礦石生產(chǎn)能力100～240噸/小時(shí)，暫按150噸/小時(shí)計(jì)，日工作時(shí)間10小時(shí)/天，礦石生產(chǎn)效益15元/噸。

加布橡膠板：更換1次/2年，需600mm×350mm×80mm，4塊，750元/塊，設(shè)備裝配2天/次。

以兩年為周期計(jì)算：

兩年需二次灌漿料費(fèi)用：2×3×(50+10)+2×3×220=1680元，用時(shí)2× 3×(3+2)-2×2=26天,影響礦石效益26×10×150×15=58.5萬(wàn)元。

兩年需加布橡膠板費(fèi)用：4×750+10+220=3230元，正常檢修，不影響礦石生產(chǎn)。

技術(shù)改進(jìn)后，影響的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

自2014年后，國(guó)內(nèi)礦山經(jīng)濟(jì)效益明顯下滑，而零關(guān)稅國(guó)家的范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，礦山形式將會(huì)更加嚴(yán)峻，“節(jié)能降耗、降低成本”將是礦山面臨生死存亡的課題，因此，設(shè)備安裝、檢修綜合的系統(tǒng)性分析，是節(jié)能降耗，降低成本的一個(gè)必然趨勢(shì)。

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