大型礦山破碎機(jī)故障及其診斷分析

摘要：破碎機(jī)是大型礦山開(kāi)采中重要的機(jī)械設(shè)備，使用范圍非常廣泛。在礦山開(kāi)采中，礦產(chǎn)企業(yè)使用破碎機(jī)可以提高開(kāi)采效率。然而，操作人員容易忽視對(duì)破碎機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作，從而造成設(shè)備出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響礦山的正常開(kāi)采活動(dòng)。因此，礦產(chǎn)企業(yè)需要做好破碎機(jī)的故障診斷工作，防止破碎機(jī)失效，盡可能地降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：礦山；破碎機(jī)；故障診斷

破碎機(jī)的工作環(huán)境較為惡劣，容易在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障。工作人員做好破碎機(jī)故障診斷，以使破碎機(jī)在大型礦山開(kāi)采過(guò)程中得以有效應(yīng)用，為高效開(kāi)采礦產(chǎn)資源奠定基礎(chǔ)。

一、大型礦山破碎機(jī)故障原因分析

（一）設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行

由于礦山開(kāi)采作業(yè)負(fù)荷的增加，在某些采礦作業(yè)中破碎機(jī)需要長(zhǎng)期不間斷作業(yè)，使破碎機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。盡管破碎機(jī)的性能和穩(wěn)定性較好，但長(zhǎng)時(shí)期處于高壓力的工作狀態(tài)，會(huì)對(duì)破碎機(jī)的零部件產(chǎn)生一定影響，造成總體使用壽命縮短。在開(kāi)展破碎機(jī)故障維修過(guò)程中，破碎機(jī)破損嚴(yán)重，有可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修好，甚至報(bào)廢。在使用過(guò)程中，工作人員若對(duì)破碎機(jī)的工作周期進(jìn)行合理控制，就可以有效地減少對(duì)零部件造成的損壞，從而促使故障檢修工作開(kāi)展更順利。

（二）設(shè)備工作環(huán)境惡劣

在開(kāi)采過(guò)程中，破碎機(jī)中的一些零件容易受到損壞，如軸承和軸頭的損壞。有些礦物質(zhì)較堅(jiān)硬，會(huì)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)生很大的沖擊力，導(dǎo)致零件產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損。若礦石含有大量的泥沙、礦物粉末等雜物，那么整個(gè)物料的黏性就會(huì)增加，繼而導(dǎo)致破碎機(jī)中出現(xiàn)大量的顆粒，造成破碎機(jī)內(nèi)部部件損壞，影響正常開(kāi)采工作的開(kāi)展。另外，有些灰塵會(huì)黏附在破碎機(jī)的軸承上容易造成潤(rùn)滑油失效，從而導(dǎo)致破碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降，對(duì)礦山開(kāi)采工作不利。

（三）設(shè)備使用不規(guī)范

目前，大型礦山開(kāi)采機(jī)械裝備日趨機(jī)械化，但自動(dòng)機(jī)械設(shè)備的控制仍是由人工操作的，工作人員要熟練掌握這些裝置操作技術(shù)要求。尤其在利用機(jī)械設(shè)備開(kāi)展煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí)，工作人員要對(duì)開(kāi)采環(huán)境及所需技術(shù)有深刻的認(rèn)識(shí)。部分工作人員的技術(shù)知識(shí)不夠扎實(shí)，無(wú)法根據(jù)技術(shù)規(guī)范操作設(shè)備。另外，破碎機(jī)的使用需要在特定的環(huán)境下，在使用時(shí)，如果不能很好地控制操作細(xì)節(jié)，就會(huì)導(dǎo)致破碎機(jī)的使用性能下降，給礦山開(kāi)采帶來(lái)安全隱患。

二、大型礦山破碎機(jī)常見(jiàn)故障形式

（一）固定液壓破碎機(jī)常見(jiàn)故障形式

破碎機(jī)種類(lèi)繁多，其中常用的是固定式液壓破碎機(jī)。它的破碎性大且噪聲很小，并且使用操作方法較為簡(jiǎn)便，便于工作人員上手操作，還可以減輕工作壓力。然而，在實(shí)際開(kāi)展開(kāi)采作業(yè)中，固定式液壓破碎機(jī)會(huì)出現(xiàn)如下故障：①當(dāng)液壓系統(tǒng)的溫度過(guò)高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致液壓油狀態(tài)出現(xiàn)異常狀況，從而使破碎機(jī)難以在工作中發(fā)揮應(yīng)有的功能。因此，需要隨時(shí)注意液壓油溫度的監(jiān)測(cè)，以保證液壓系統(tǒng)的溫度一直保持在平穩(wěn)狀態(tài)。②液壓系統(tǒng)高溫會(huì)造成密封圈脹大和嚴(yán)重的磨損，嚴(yán)重影響破碎機(jī)的整體工作性能。所以在發(fā)生此故障時(shí)，應(yīng)對(duì)破碎機(jī)的所有零件展開(kāi)徹底的檢查，并對(duì)零件展開(kāi)周期性的替換。③由于該破碎機(jī)的液壓油在氧化后會(huì)形成大量沉積物質(zhì)，這些沉積物質(zhì)在機(jī)器的底層堆積，從而導(dǎo)致過(guò)濾裝置無(wú)法工作。有效解決這個(gè)問(wèn)題需要及時(shí)替換液壓油。

（二）顎式破碎機(jī)常見(jiàn)故障形式

顎式破碎機(jī)的主要故障形式有三種：悶車(chē)、彈簧斷裂、偏心軸彎曲或斷裂。①在顎式破碎機(jī)工作時(shí)，常常會(huì)遇到機(jī)器停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這就是“悶車(chē)”現(xiàn)象。這主要是由低電壓、軸承損壞、排料口堵塞、皮帶打滑等導(dǎo)致的。為解決“悶車(chē)”問(wèn)題，工作人員要做到具體問(wèn)題具體分析，找到問(wèn)題的根源，并展開(kāi)有效處理。②彈簧斷裂。工作人員在調(diào)節(jié)破碎機(jī)排料孔時(shí)，若排料孔調(diào)整的太小，又未放松彈簧，則可能引起彈簧斷裂故障。對(duì)于此類(lèi)故障的解決，工作人員可及時(shí)拆掉更換斷裂的彈簧。③在顎式破碎機(jī)運(yùn)行時(shí)還可能出現(xiàn)偏心軸的折斷和彎曲故障。這主要由機(jī)器的超負(fù)荷工作時(shí)間較長(zhǎng)，偏心桿的處置方法和所加工的物料硬度超出規(guī)定要求所致。針對(duì)此類(lèi)故障問(wèn)題，工作人員及時(shí)更換偏心軸，并在破碎機(jī)運(yùn)行過(guò)程中特別留意導(dǎo)致偏心軸折斷和彎曲的因素。

（三）錘式破碎機(jī)常見(jiàn)故障形式

錘式破碎機(jī)是指破碎機(jī)像錘子一樣進(jìn)行礦物質(zhì)資源的破碎，在使用過(guò)程中錘子會(huì)以極快的速度將礦石粉碎。錘式破碎機(jī)在工作過(guò)程中容易出現(xiàn)以下故障：①磨損故障。這主要是由于錘頭撞擊礦石，繼而在長(zhǎng)時(shí)間的磨耗下錘頭就會(huì)出現(xiàn)磨損。對(duì)于這種故障，工作人員只要更換磨損嚴(yán)重的錘頭即可。②斷裂故障。這主要是錘式破碎機(jī)的錘頭因長(zhǎng)期工作造成的。為了防止此類(lèi)故障發(fā)生，工作人員可以利用鍛打成型工藝對(duì)錘頭開(kāi)展加工處理工作，并對(duì)其進(jìn)行淬火處理，從而提高錘頭耐沖擊性，同時(shí)要加大錘柄的，減輕撞擊對(duì)錘頭帶來(lái)的沖擊。

另外，工作人員可以對(duì)錘式破碎機(jī)的錘頭區(qū)開(kāi)展水韌性加工，可以有效去除影響錘頭撞擊力的內(nèi)部應(yīng)力。破碎機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一股外力，這個(gè)外力會(huì)讓軸承超過(guò)負(fù)荷，導(dǎo)致溫度升高，而這時(shí)如果外罩和支座的縫隙太小，就會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的延展和

振動(dòng)。出現(xiàn)這樣情況時(shí)，工作人員必須縫隙擴(kuò)大到1.2mm以上，使用優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油，且溫度要控制在60℃以下。

（四）旋回破碎機(jī)常見(jiàn)故障形式

旋回破碎機(jī)的兩個(gè)錐體都有傾角，動(dòng)錐體呈垂直狀，定錐體呈倒置狀態(tài)，其作用是增加進(jìn)料量。旋回破碎機(jī)的動(dòng)錐體懸吊在橫桿上，利用動(dòng)錐體的升降調(diào)整卸料孔大小。該類(lèi)型破碎機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)下列故障問(wèn)題：一是旋回破碎機(jī)動(dòng)錐不下降。破碎機(jī)工作時(shí)液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力有一定的起伏，缸內(nèi)的柱塞會(huì)受負(fù)荷的影響，當(dāng)裝置持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封會(huì)發(fā)生故障，液壓油會(huì)順著氣缸內(nèi)的空隙向上移動(dòng)。該故障的處理辦法如下：一是吊起啟動(dòng)器，拆卸油缸展開(kāi)檢驗(yàn)，并換掉油封；二是其他常見(jiàn)故障，見(jiàn)表1。

三、大型礦山破碎機(jī)故障診斷可行性方法探究

（一）基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的直觀診斷法

直觀診斷法是指看、聽(tīng)、聞、摸、問(wèn)等基本診斷手段，或者使用某種儀器展開(kāi)診斷檢測(cè)。這種故障診斷法主要依靠維修人員自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合應(yīng)用與故障有關(guān)的各種信息，對(duì)故障展開(kāi)查找、定位和原因的分析。因此，在使用該方法進(jìn)行破碎機(jī)故障診斷時(shí)，維修人員必須了解大型礦山破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)、安裝規(guī)范、使用條件、故障機(jī)理和處置辦法等方面的要點(diǎn)，還要具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。雖然直觀診斷方法簡(jiǎn)便，但診斷效率較差，且診斷質(zhì)量不高，只適用于一些基礎(chǔ)故障的診斷和處理。

（二）基于邏輯視角的故障樹(shù)診斷法

與直觀診斷法相比，故障樹(shù)診斷法具有很大的優(yōu)越性，不僅可以從邏輯角度對(duì)系統(tǒng)和零部件之間的聯(lián)系部件定性分析，還可以定量分析，具有很強(qiáng)的邏輯性和直觀性，可以從系統(tǒng)的故障根源中找出降低故障發(fā)生率的方法。

在大型礦山破碎機(jī)的故障診斷中，首先依據(jù)其構(gòu)造特征，構(gòu)建故障樹(shù)，并通過(guò)構(gòu)造方程和計(jì)算方法，開(kāi)展故障分析和診斷工作。如果是針對(duì)顎式破碎機(jī)出現(xiàn)的悶車(chē)故障，可以將其與軸承損壞、電壓不穩(wěn)定、皮帶打滑、排料口堵塞等因素聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)合理預(yù)報(bào)出現(xiàn)故障的可能性，縮小故障區(qū)域，迅速確定故障問(wèn)題的產(chǎn)生原因，并采取更換軸承、升壓、調(diào)整皮帶、清除堵塞物等方法，以最快的速度排除故障，以便破碎機(jī)恢復(fù)到最佳工作狀態(tài)。實(shí)踐證明，將故障樹(shù)診斷法引入大型礦山破碎機(jī)故障診斷工作中，不但可以提高故障定位的效率，而且可以提高維修的精度，從而確保破碎機(jī)故障風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。

（三）基于不斷學(xué)習(xí)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種與人類(lèi)大腦信息加工相似的分析模式，將許多不同的加工單元連接起來(lái)，從而構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系中的各種故障展開(kāi)分析，將已有知識(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重表示出來(lái)，然后通過(guò)聯(lián)想記憶、模式匹配和類(lèi)似推理等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障隱患的精確定位，而且不同于一般的信息處理，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅具有自適應(yīng)功能，還可以經(jīng)學(xué)習(xí)訓(xùn)練修改和完善儲(chǔ)備信息。如此一來(lái)，無(wú)論是故障診斷效率還是維修質(zhì)量，均有顯著提高。

例如，維修人員根據(jù)所使用的破碎機(jī)基礎(chǔ)資料，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練樣本集、初始權(quán)值、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，通過(guò)參數(shù)選擇和算法的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了六種典型的失效故障診斷，并在0.018s內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障的診斷檢測(cè)，精確度非常高，適用于大型礦山破碎機(jī)的故障診斷。由于大型礦山破碎機(jī)的工作條件比較苛刻，發(fā)生故障在所難免，故障種類(lèi)繁多，原因復(fù)雜。為了有效降低故障發(fā)生率，維修人員必須加強(qiáng)對(duì)故障診斷方法的研究，把信息融合、核方法、進(jìn)化算法等先進(jìn)的理論和方法運(yùn)用到故障診斷中。另外，加大人工智能診斷技術(shù)在礦山破碎機(jī)故障診斷中的運(yùn)用，從而減少誤判和漏報(bào)，為破碎機(jī)安全高效運(yùn)行提供有力的保障。

四、大型礦山破碎機(jī)故障診斷手段發(fā)展方向分析

各種現(xiàn)代化技術(shù)在大型礦山開(kāi)采中的運(yùn)用日益普遍，并為今后有效開(kāi)展大型礦山破碎機(jī)的故障檢測(cè)與維修技術(shù)的完善打下了良好的基礎(chǔ)。隨著科技進(jìn)步，大型礦山破碎機(jī)的故障診斷技術(shù)有如下四個(gè)發(fā)展方向：一是應(yīng)用多種先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)和技術(shù)開(kāi)展破碎機(jī)故障的診斷。二是人工智能作為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展衍生出來(lái)的重要產(chǎn)物，具有智能化和優(yōu)越性，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注它。在故障診斷系統(tǒng)融入人工智能，不僅可以減少故障概率的出現(xiàn)，而且可以從根本上減少漏報(bào)現(xiàn)象。三是大型礦山破碎機(jī)的故障診斷方法朝著集成化方向發(fā)展，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換和模糊理論有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從而形成一種新型的故障診斷方法。四是將診斷、預(yù)測(cè)、管理、監(jiān)控、測(cè)試融合為一體開(kāi)展破碎機(jī)故障診斷工作，促使故障診斷技術(shù)向綜合化方向發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，破碎機(jī)的使用狀況與大型礦山的安全開(kāi)采和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，對(duì)破碎機(jī)開(kāi)展故障分析和診斷工作，可以幫助維修人員迅速處理破碎機(jī)故障問(wèn)題，保障礦山正常開(kāi)采。為此，礦產(chǎn)企業(yè)必須與時(shí)俱進(jìn)，積極引進(jìn)先進(jìn)的故障診斷方法，并運(yùn)用到實(shí)際工作中，從而使大型礦山破碎機(jī)的故障檢測(cè)和處置水平得到不斷提升。

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作者簡(jiǎn)介：鄭明（1985） 男，本科，工程師，研究方向?yàn)橐苯饳C(jī)械設(shè)備。