单辊破碎机的设计与改进

王书增 马铁林

(林州马氏炼铁技术研究开发有限公司 河南漯河456561)

单辊破碎机的设计与改进

王书增 马铁林

(林州马氏炼铁技术研究开发有限公司 河南漯河456561)

单辊破碎机在冶金行业，是热烧结矿破碎的关键、重要、单一运行的设备，对烧结机的生产有很大影响。但在几十年的实际使用中，单辊破碎机还是有许多缺点，需要研究、更新、完善，才能提高该设备的综合使用性能，使该设备适应性更强、使用寿命更长、备件消耗更少、生产成本费用更低。

单辊破碎机 辊轴 篦板

1 问题的提出

在冶金矿山行业，根据烧结机生产工艺系统的要求与特点，以及产品质量的需要，热烧结矿的破碎是必不可少的重要设备点，单辊破碎机(又称单辊破碎系统)由导料箱、辊轴装配、篦板装配和驱动系统四部分组成。本文着重阐述单辊破碎机的辊轴、篦板。单辊破碎机在冶金行业，是热烧结矿破碎的关键、重要、单一运行的设备，对烧结机的生产有很大影响。但在几十年的实际使用中，单辊破碎机还是有许多缺点，需要研究、更新、完善，才能提高该设备的综合使用性能，使该设备适应性更强、使用寿命更长、备件消耗更少、生产成本费用更低。所以冶金行业界一定要永远不停的，对烧结机生产工艺系统进行综合分析、探索，对单台运行设备进行研究、创新，不言而喻其责任是重大和永无止境的。

2 设备使用特点

用于烧结机生产工艺系统的热矿破碎的单辊破碎机，是长期在高温环境中连续性工作的设备，其中间轴为慢速旋转的且带多组破碎齿的通水轴，轴两端有通水冷却的轴承座托架。由于烧结机台车烧结运行速度慢，有周期落料的特性，导致台车往单辊破碎机上给料的周期性，就使中间轴在旋转破碎工作运行中也是周期性的；工作时向上方一侧受力，又导致中间轴周期性工作的实际向上受力的特点，所以两端轴承座也必然是周期性向上方一侧受力的特点，这两个工作受力特点最终使两轴承座的上半个轴承瓦永远向上方一侧受力——上轴承瓦摩檫严重、磨损的工作情况结果。综上所述这台设备的工作环境特点是：高温、连续、周期、重载、上轴承瓦受力、联轴器受损严重等等。

3 损坏及磨损特点

现将损坏及磨损特点分述如下：

1)首先单辊破碎机的辊轴是单辊破碎机的十分关键的工作部件。目前单辊破碎机辊轴主要是由实心圆钢轴、中间有一直径约35mm通水小孔、固定在钢轴外圆周的几组辊齿构成。由于工作环境是长期1000℃左右的高温，环境非常恶劣，容易变形，磨损、摩檫大、寿命短、维修工作量大等特点，所以设计的辊轴重量大，设计加工精度要求严格，必然加工费用高，设备成本高。

2)辊轴上的多组破碎齿是矩形，齿端部的齿牙也叫齿头，又是相似矩形结构，引起破碎阻力增大，摩擦磨损增加、电力功率消耗大、影响产量能力的发挥；并且在工作过程中，钢轴和辊齿都极难散热(内部环境由于降温散热不好)，又由于单辊破碎机周期性工作特点，低速轴和减速机低速轴的联轴器，必然是上下周期性运动，不是圆周运动，而成为近似椭圆形运动。所以轴、上轴瓦、低速轴联轴器、减速机的低速轴端等都形成恶性连锁反应、使设备成为恶性循环。设备不但易高温变形或变性后，引起多处设备备件损坏，而且辊齿使用寿命缩短，需要经常更换，降低了机器利用效率，增加了工人劳动强度和维修成本等。

3)锤头固定体为矩形，破碎阻力增大，影响粒度的粉碎率，损坏设备不同备件。

4)另外单辊破碎机的蓖板也是矩形结构形状，也有破碎阻力大、落料不利、散热不好、影响产量等弊病。

也可以说在过去、现在使用的单辊破碎机，无论是设计、结构方面，还是制造等方面，都没有完全适应工作环境和工作特点的要求，所以在长时间的使用过程中问题多、影响大，就必须进一步根据多年实践出的种种弊病进行设计改进、创新、完善，才能提高设备的综合使用性能，降低生产成本。

4 解决方案

鉴于上述实际存在的问题，主要是从改变辊轴、辊轴套、辊齿臂和篦板的结构研究入手，兼顾其他全面综合考虑，具体如下：

1)辊轴更改为有两个水腔，而且加大进水量，也叫双层冷却降温通道的结构。由于增加了冷却水量、改变了冷却结构，就保证了冷却的均匀性，同时降低了设备加工成本费用。因为水是冷却效果很好的，成本最低的冷却剂，只要提高水质、水量、水压就能保证设备降温，从而实现安全生产使用的目的。辊轴为一个圆形厚壁钢管，外边焊接六块钢板使辊轴成为六边形，取消键及键槽加工量，放开加工精度。辊轴的两端适当位置各钻六个孔，使水形成两个循环冷却通道，保证了辊轴的钢度、强度和寿命。辊轴的两端加很短的耐磨套保护处理，安装轴承。辊轴中间装一根直径较大的钢管，用于进水。由于辊轴中间空腔大，可以有很大的通水量，加强了冷却效果。辊轴中间带齿部分外形为正六边形——安装辊轴套，辊轴套内孔亦为正六边形和辊轴配合。这样做的好处有三个，一是减轻了辊轴的自重，二是内有水的流通，有很好的降温作用，三是降低了加工成本。辊轴为一整体，辊轴套可根据需要安装若干个。如图1。

1-进水管; 2-水腔一; 3-水腔二; 4-辊轴承; 5-连轴器; 6-辊齿; 7-辊齿臂; 8-辊轴套

图2 辊轴改造示意图

2)每个辊轴套外周焊接三(或若干)个辊齿臂(包括辊齿)，安装时长短间隔排列，即一组辊齿套外部焊三(或若干)个短辊齿臂，另一组辊齿套外部焊三(或若干)个长辊齿臂，根据实际需要可为偶数，或奇数。辊齿端部由原来的矩形改为上、下底相差比较多的等腰梯形，辊齿臂改为三角形，辊齿端部和辊齿臂表面堆焊一层8mm厚的金属耐磨材料。这样改的好处为: 由于破损阻力大，改变后接触面积减小，根据压力(F)、压强(P)和面积(S)的关系，P=F/S，机器的工作效率将会提高很多。如图2。

3)蓖板也改为三角形，有利于减小破碎阻力；

图3 篦板局部图

同时蓖板间距增大，加大了落料率，产量将会大大提高；且在易磨损部位表面堆焊金属耐磨材料，延长了蓖板的使用寿命。如图3。

5 应用效果

单辊破碎机经过多处综合性创新、设计、完善、改造试用后，辊轴和辊齿的使用寿命明显延长，同时轴承座、联轴器和减速机等得到有效保护，减少了更换时间，降低了维修成本，提高了机器利用效率，完全达到了预期效果。

[1]冶金工业部长沙黑色冶金矿山设计研究院编.烧结设计手册.北京：冶金工业出版社,1990.

[2]郑国民等.单辊破碎系统的故障分析与改造.烧结球团,2009(4)：42-43.

[3]杨绍令.采用新型材料提高烧结设备的耐磨性.烧结球团,2009(1)：57-58.

Design and Reconstruction of Single Roll Breaker

Wang Shuzeng Ma Tielin

(Linzhou Mashi Iron Tecihnology & Research Corporation Limited, Luohe 456561)

Single roll breaker is the key equipment in the metallurgical enterprises which is in hot sinter breaking. To the produce of the sintering machine has been bige influence. However, the practiced using in the several ten years, the more defects of the singl roll breaker is needed to reconstruction, to raise the synthesize used function, more used life, small consume of the spare parts, low cost of the produce.

Single roll breaker Rolling axie Grizzly bar type screen

王书增，男，1972年出生，毕业于湖北工学院机械制造工艺与设备专业，工程师，主要从事炼铁冶金设计

TF325.1

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10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.012

2014-03-21)