大功率采煤機(jī)破碎機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

宋梁亮

（潞安集團(tuán)王莊煤礦， 山西 長治 046031）

引言

破碎機(jī)作為采煤機(jī)的重要組成部分，其功能是采煤機(jī)在運(yùn)行過程中破碎前面的較大塊煤，從而疏通機(jī)器下面的過煤通道，通常作業(yè)在采高比較大的工作面和片幫多的煤層，所以一般在大功率的采煤機(jī)上都安裝有破碎機(jī)。懸臂式是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的構(gòu)造，在這種采煤機(jī)的構(gòu)造中，破碎機(jī)安置在搖臂的采空側(cè)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，無論設(shè)備是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，都不能達(dá)到理想中的破煤程度，有很多問題出現(xiàn)，本文以懸臂式構(gòu)造為出發(fā)點(diǎn)，針對實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題做了對應(yīng)改造。

1 大功率采煤機(jī)懸臂式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

當(dāng)前，在煤礦作業(yè)中使用的破碎機(jī)主要有兩種功率，一種是100 kW，一種是160 kW，由于破碎機(jī)的功率不一樣，與之相匹配的采煤機(jī)分別是1620 系列和2245 系列。雖然破碎機(jī)的功率不同，但在其機(jī)構(gòu)上卻有異曲同工之處，圖1 為懸臂式破碎機(jī)的構(gòu)造圖。

圖1 懸臂式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)

破碎機(jī)的重要組成部分是破碎機(jī)構(gòu)，經(jīng)過行星結(jié)構(gòu)，破碎電機(jī)經(jīng)其減速，轉(zhuǎn)動的行星架經(jīng)花鍵把輸出的扭矩傳遞到破碎滾筒，接著大煤塊就被破碎截齒打碎了[1-2]。破碎構(gòu)造如圖2 所示。

圖2 破碎機(jī)構(gòu)

2 大功率采煤機(jī)懸臂式破碎機(jī)目前存在的主要問題

通過使用可以看出一些問題，當(dāng)破碎機(jī)一直破碎比較堅(jiān)硬的大塊煤或者巖石的時候，會發(fā)生以下情況：破碎不完全；破碎機(jī)里的護(hù)罩形狀發(fā)生改變；采空側(cè)的支撐軸承遭到破壞以及軸承的潤滑脂密封不嚴(yán)和注油麻煩；當(dāng)需要加載試驗(yàn)時，因?yàn)檩敵龆说拿芊庠谄扑闈L筒的聯(lián)接盤的位置上，所以破碎滾筒無法取下，在實(shí)際操作中，也不方便更換損壞的輸出端密封。

3 大功率采煤機(jī)懸臂式破碎機(jī)改進(jìn)措施

為了解決以上問題，改進(jìn)了破碎機(jī)的構(gòu)造，破碎機(jī)的新的結(jié)構(gòu)如下頁圖3 所示。

3.1 提升破碎機(jī)的破碎能力

提升破碎機(jī)的破碎能力從兩個方面入手：一方面通過調(diào)查研究國內(nèi)和國外破碎機(jī)的演變歷程；另一方面全面評估電氣系統(tǒng)的內(nèi)容量。新型的破碎機(jī)的功率達(dá)到了250 kW，由于配齒不同，新型破碎機(jī)的破碎滾筒的轉(zhuǎn)速降低了，由原來的156 r/min 變成143 r/min，破碎機(jī)的破碎扭矩也因此由原來的9.7 kN·m 變成了16.4 kN·m，在理論計(jì)算中破碎機(jī)的破碎能力增加了大概40%。可以通過更換電機(jī)，在通用性和礦方的選擇方面，將其功率變成200 kW。

圖3 破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

3.2 多方面提高破碎機(jī)護(hù)罩的強(qiáng)度

1）應(yīng)用質(zhì)量比較好的板材并且增加板材的厚度，從而把護(hù)罩的基礎(chǔ)板材強(qiáng)度提高了約25%；

2）護(hù)罩加強(qiáng)肋的條數(shù)在8 條的基礎(chǔ)上增加3條，11 條加強(qiáng)肋提高了其整體強(qiáng)度；

3）擴(kuò)大護(hù)罩的防護(hù)面積，把相對滾筒的包角在120°的基礎(chǔ)上變成140°；

4）增強(qiáng)護(hù)罩和破碎臂架相交的兩個面上的定位能力，擴(kuò)增Φ40 mm 來增加護(hù)罩的抗擊力，避免聯(lián)接螺栓不能剪斷；

5）升級護(hù)罩和破碎臂架的聯(lián)接螺栓強(qiáng)度，將其等級從8.8 增加到10.9，提高護(hù)罩的聯(lián)接能力。

以上調(diào)整，在整體范圍內(nèi)增加了護(hù)罩的強(qiáng)度，新型的破碎機(jī)的護(hù)罩如圖4 所示。

3.3 多措施加強(qiáng)采空側(cè)支撐軸承的可靠性

在破碎機(jī)的實(shí)際操作中，造成采空側(cè)軸承破壞的重要原因有：第一，密封結(jié)構(gòu)不可靠使?jié)櫥孤兜臐櫥闆r；第二，截齒沒有配備在軸承外圈的固定裝置處，圓面在遇到煤巖時與其相互摩擦后產(chǎn)熱，外形遭到破壞，最后軸承的正常操作受阻；第三，破碎滾筒在實(shí)際操作中有微小的頻率高的沖擊振動，因?yàn)闈L筒另一邊的支撐剛度低于正常水平，這個因素也會降低軸承的可行度。關(guān)于上面提出的問題，做出相應(yīng)的改變:

1）對于軸承外側(cè)的密封而言，由原來的單道s形變成旋轉(zhuǎn)速度很快和氈圈并用的雙道密封構(gòu)造，一方面可以避免軸承的潤滑脂消耗太快，同時防止外面的灰塵進(jìn)入到采空側(cè)軸承，使軸承受損，另外為了方便注油，擴(kuò)大了注油管路；

2）對于采空側(cè)的支撐軸來說，在其固定圓面上配備鋸齒形狀的破碎裝置，用改進(jìn)裝置進(jìn)行煤塊破碎，從而避免由于接觸面積大而產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)熱困擾；

3）用調(diào)心軸承替換煤壁側(cè)的雙錐軸承，軸承的支撐定位能力得到提升；

4）方形聯(lián)接代替徑向交聯(lián)方法中的花鍵聯(lián)接，從而減小了滾筒和行星構(gòu)造中徑向的間隔以及振動，另外保證了加載實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行[3-5]。

圖4 改進(jìn)后的破碎機(jī)護(hù)罩

3.4 全新布置輸出端的安裝結(jié)構(gòu)形式

對于輸出端而言，其安裝構(gòu)造的改變使減速系列分離破碎滾筒，一體化行星構(gòu)造，另外輸出端的油密封能夠拆裝獨(dú)立，對比先前的結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)勢:

1）原先的破碎機(jī)只有空載實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后，能夠在拆除破碎滾筒之后，在整個破碎機(jī)上進(jìn)行加載操作；

2）輸出端的油密封的方式與之前相比變得獨(dú)立，避免了損壞后不可拆卸；

3）一體化行星結(jié)構(gòu)，便于整體安裝拆卸。

4 使用效果

對新型的破碎機(jī)在礦井下的實(shí)際操作的跟蹤報告顯示，原有破碎機(jī)存在的問題得到了很好的解決，破碎機(jī)的檢查維修和加載實(shí)驗(yàn)變得更加便捷，同時破碎機(jī)的可靠性也得到了提升，與破碎機(jī)相關(guān)的修改技術(shù)也可以作為其他型號設(shè)計(jì)和優(yōu)化的參照。