煤礦井下大功率緊湊型破碎機(jī)設(shè)計研究

韓希文

摘要：對緊湊型礦用破碎機(jī)的尺寸以及參數(shù)進(jìn)行闡述，并對破碎機(jī)的殼體、傳動系統(tǒng)、破碎滾筒以及冷卻降溫系統(tǒng)進(jìn)行具體分析，現(xiàn)場工業(yè)實踐應(yīng)用結(jié)果表明，設(shè)計的破碎機(jī)具有較好的應(yīng)用效果，增加了回采面煤炭運(yùn)輸效率，降低了井下工作人員的勞動強(qiáng)度，有效解決了回采面大塊煤炭、矸石的運(yùn)輸問題。 關(guān)鍵詞：煤礦;破碎機(jī);設(shè)計分析 破碎機(jī)在礦井回采面起到對大塊的煤體、矸石等進(jìn)行破碎，例如，當(dāng)回采面出現(xiàn)大塊片幫后，需要將大塊的煤體通過破碎機(jī)破碎之后才能順利的進(jìn)行運(yùn)輸[1-2]。一般情況下開采高度小于4m的回采面采煤機(jī)很少配備有破碎機(jī)，在刮板輸送機(jī)的機(jī)頭位置安裝有破碎機(jī)，由于受到設(shè)備進(jìn)料口的尺寸限制不能實現(xiàn)對大塊的煤體進(jìn)行破碎[3-5]。需要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)緊湊的破碎機(jī)來實現(xiàn)對回采面大塊煤體的破碎，解決礦井生產(chǎn)中面臨的問題。

1破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)

設(shè)計的破碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，破碎機(jī)整體采用對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計的破碎機(jī)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(jī)外殼體之上，在左右邊回采工作面進(jìn)行倒面時，可以方便的將破碎機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸，將其安裝到對稱位置進(jìn)行固定。當(dāng)?shù)V井開采的煤層條件較為復(fù)雜時，為了防止在矸石以及煤塊等對破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的管路或者油缸造成傷害，將破碎機(jī)的油缸安裝采用倒裝方式，也就是將活塞桿體育破碎機(jī)機(jī)頭處的減速機(jī)機(jī)殼體進(jìn)行鉸接，將缸筒連接到破碎機(jī)上。在回采面運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭上方安裝設(shè)計的破碎機(jī)，具體的控制參數(shù)如下：破碎機(jī)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(nèi)，破碎機(jī)的直徑在Im以內(nèi)。

2傳動系統(tǒng)設(shè)計

2.1殼體設(shè)計

破碎機(jī)的殼體是整個破碎機(jī)系統(tǒng)的支撐骨架，直接影響到設(shè)計的破碎機(jī)傳動可靠性，殼體制作采用的低碳合金進(jìn)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(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及耐摩擦強(qiáng)度取得較高水平。將破碎機(jī)的驅(qū)動電機(jī)與破碎機(jī)的滾筒放置在同一側(cè)位置，整體寬度控制在1340mm以內(nèi)，設(shè)備的滾筒中心與鉸接中心間距離控制在1520mm，將殼體上設(shè)計采用蛇形水槽，以便對整個傳動系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，并將冷卻用水用以破碎機(jī)周邊的噴霧降塵。

2.2傳動設(shè)計

采用的破碎機(jī)設(shè)計功率為300kW，采用一級直擊減速跟一級行星減速方式進(jìn)行減速，設(shè)備的總傳動比控制為14.25，破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速為103.5r/min。破碎機(jī)的離合保護(hù)裝置安裝在破碎機(jī)驅(qū)動電機(jī)的機(jī)芯部，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子、扭矩花鍵跟傳動組件中齒輪花鍵實現(xiàn)離合功能，對破碎機(jī)傳動裝置動力傳遞進(jìn)行控制，當(dāng)破碎機(jī)遭受到加大的沖擊作用時，傳動系統(tǒng)中離合器的扭矩軸容易在剪切槽位置處出現(xiàn)斷裂。破碎機(jī)的行星齒輪主要是由行星輪、太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈等，整個破碎機(jī)采用定位銷以及螺栓固定在破碎機(jī)殼體上，破碎機(jī)的動力系統(tǒng)通過太陽輪驅(qū)動行星輪帶動軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而帶動連接的方榫進(jìn)行轉(zhuǎn)動。破碎機(jī)驅(qū)動電機(jī)扭矩傳遞采用直齒輪以及行星輪之后傳輸?shù)狡扑闄C(jī)破碎滾筒。破碎機(jī)的端面密封圈采用的動密封方法，依據(jù)方榫套運(yùn)轉(zhuǎn)帶動密封環(huán)產(chǎn)生離心作用力及摩擦力，在破碎機(jī)的動密封環(huán)以及靜密封環(huán)之間形成油膜。在破碎機(jī)的行星架上留設(shè)有兩個儲油槽。

2.3破碎滾筒設(shè)計

設(shè)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(jī)滾筒之上，采用的是U47系列的截齒、齒座，具備較強(qiáng)的強(qiáng)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(wǎng)格狀的耐磨耗層，提升破碎機(jī)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(tǒng)

為了降低破碎機(jī)工作期間傳動腔體以及破碎驅(qū)動電機(jī)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(jī)的驅(qū)動電機(jī)后再通過破碎機(jī)外部殼體水冷卻管路;設(shè)計的另外一冷卻水路接入到破碎機(jī)內(nèi)部傳動腔中的管式冷卻降溫器，冷卻水經(jīng)過內(nèi)部的管式循冷卻降溫器之后流入到破碎機(jī)外部殼體水套之中。兩路冷卻誰在殼體水套中進(jìn)行匯合，后再引出到破碎機(jī)外部護(hù)罩，用來降低破碎機(jī)周邊粉塵濃度。為了對驅(qū)動電機(jī)以及殼體水套進(jìn)行保護(hù)，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(dǎo)致殼體以及驅(qū)動電機(jī)出現(xiàn)較大變形，影響到后續(xù)驅(qū)動電機(jī)的拆卸。

3應(yīng)用分析

將設(shè)計的緊湊型破碎機(jī)在3608回采面進(jìn)行應(yīng)用，破碎機(jī)安裝在刮板輸送機(jī)機(jī)尾位置，對刮板機(jī)運(yùn)送的大塊煤炭進(jìn)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(fā)生，運(yùn)送的煤塊最大達(dá)到450mm×450mm，大塊煤炭經(jīng)過破碎機(jī)后對煤塊進(jìn)行了有效破碎，煤體的有效破碎率達(dá)到95%以上，避免了采用人工方式對大塊煤塊進(jìn)行破碎，增強(qiáng)了回采面煤炭的運(yùn)送效率，為礦井高效生產(chǎn)以及煤炭的運(yùn)送創(chuàng)造了一定的有利條件。

4總結(jié)

文中闡述分析了煤礦用緊湊型破碎機(jī)的沒計參數(shù)，并對破碎機(jī)的殼體、傳動系統(tǒng)、破碎滾筒以及冷卻降溫系統(tǒng)進(jìn)行具體分析，最后在3608回采面進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，結(jié)果表明，設(shè)計的緊湊型破碎機(jī)具有顯著的應(yīng)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(jī)運(yùn)輸問題。

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