破碎機(jī)自動潤滑系統(tǒng)改進(jìn)研究

陳 洪

(1.中煤科工集團(tuán) 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(shù)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(jī)工作的可靠性是整套選煤工藝的基本保障[2]。

破碎機(jī)通常應(yīng)用在洗選廠房或原煤準(zhǔn)備車間等粉塵較多、濕度較大等環(huán)境惡劣的場所，設(shè)備軸承易受到粉塵顆粒和水汽的侵入，因此破碎機(jī)輥軸主軸承的潤滑尤為重要。現(xiàn)我公司雙齒輥破碎機(jī)通常采用以下兩種潤滑方式：①針對小處理能力的經(jīng)濟(jì)型2PLF破碎機(jī)采用定期人工注油潤滑；②針對主力產(chǎn)品SSC型破碎機(jī)采用油泵注油潤滑。配套的控制系統(tǒng)可實現(xiàn)破碎機(jī)工作定時自動潤滑，潤滑油脂均選用鋰基潤滑脂。

1 使用現(xiàn)狀

破碎機(jī)配備1臺潤滑油泵，油泵設(shè)有4支出油嘴，經(jīng)油管傳輸為破碎機(jī)4個主軸承提供潤滑(圖1)。

圖1 潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

油泵的控制集成在破碎機(jī)整機(jī)的電控系統(tǒng)，油泵的控制可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇手動、自動狀態(tài)[3]。自動潤滑狀態(tài)下，油泵通過破碎機(jī)電控系統(tǒng)的PLC累積破碎機(jī)的工作時間來控制油泵的啟停，無需人工操作即可實現(xiàn)自動潤滑。

然而，破碎機(jī)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(xiàn)熱變色、擦傷剝落、滾子損傷或軸承整體抱死等嚴(yán)重后果。因此，破碎機(jī)自動潤滑系統(tǒng)通常采用寧多勿少的原則，將破碎機(jī)自動潤滑的時間設(shè)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(xiàn)場環(huán)境也是一種污染。圖2是潤滑過多情況下，破碎機(jī)在某選煤廠的使用現(xiàn)狀，因過量注油，潤滑脂從破碎機(jī)軸承端蓋部位溢出。

圖2 破碎機(jī)某現(xiàn)場使用情況

小型2PLF破碎機(jī)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(jī)主軸承所需潤滑量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，以達(dá)到精準(zhǔn)、節(jié)約的效果。本文以我公司的SSC95220型分級破碎機(jī)為例計算。

1) 油管容量計算。該機(jī)型近端和遠(yuǎn)端油管分別采用3.5 m和5.5 m，為保證滿足遠(yuǎn)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(nèi)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(nèi)油量計算。軸承杯是軸承的工作空間，正常使用中軸承杯內(nèi)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(jù)軸承極限轉(zhuǎn)速nj與實際轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為1 900 r/min，破碎機(jī)輥軸設(shè)計轉(zhuǎn)速為84 r/min。

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

V3=3 286 mL×60%=1 972 mL

4) 運轉(zhuǎn)消耗計算。軸承運轉(zhuǎn)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(fā)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(nèi)軸徑；N為結(jié)構(gòu)系數(shù)，單列取2.5，雙列取5.0；K1為轉(zhuǎn)速系數(shù)，轉(zhuǎn)速為84 r/min時，取1；K2為工況系數(shù)，粉塵環(huán)境取1。則：

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

5) 總結(jié)。破碎機(jī)首次加油量：

Q=V1+V2+V3=2 334 mL

破碎機(jī)標(biāo)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(diào)至1.9 mL/min。

則首次注油時間：

補(bǔ)充消耗油量時間：

3 控制程序優(yōu)化

在本改進(jìn)之前，破碎機(jī)一般新安裝調(diào)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?jié)櫥錆M潤滑管路。自動潤滑通過PLC累積破碎工作的時間，達(dá)到設(shè)定時間則執(zhí)行一次潤滑。針對不同型號的破碎機(jī)設(shè)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(shù)在PLC程序設(shè)定固定值，一般使用人員無法修改，設(shè)計不夠人性化。

針對上述問題，本改進(jìn)配置了文本控制屏與PLC通訊，時間參數(shù)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(jìn)行設(shè)置，見圖3。破碎機(jī)安裝調(diào)試階段在首次注油尚未完成時，如啟動了破碎主電機(jī)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(fā)出蜂鳴提示音，直至首次供油完成方可設(shè)置自動潤滑時間間隔。

圖3 自動潤滑系統(tǒng)控制界面

綜上所述，通過準(zhǔn)確計算得到破碎機(jī)首次潤滑注油時間和正常生產(chǎn)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(shè)了人機(jī)界面，觀察和操作更加直觀，針對不同型號破碎機(jī)潤滑注油的時間參數(shù)可以靈活設(shè)置，實用性較強(qiáng)。