颚式破碎机传动失效研究与改进

何铁牛，王晋岩，刘 朋，耿永泉

(太原钢铁(集团)有限公司峨口铁矿，山西 代县 034207)

工程设备

颚式破碎机传动失效研究与改进

何铁牛，王晋岩，刘 朋，耿永泉

(太原钢铁(集团)有限公司峨口铁矿，山西 代县 034207)

分析了颚式破碎机传动部失效的原因和危害，提出的由悬臂梁改为简支梁方案可以保障破碎机正常运转、延长橡胶三角带使用寿命和高效破碎，改进后获得良好效果。

失效原因； 改进； 颚式破碎机

1 前言

峨口铁矿是太钢集团公司主要原料基地，峨口铁矿3#溜井及Ⅲ峒系统于2013年6月建成，并开始试生产，7月正式投产。主要担负新建3#溜井井下矿石的破碎及长距离运输作业，到2016年底累计生产运输矿石1 500万t左右。

Ⅲ峒破碎运输系统，设计安装型号为CT6080杰弗朗颚式破碎机，即复摆式破碎机，规格为2032×1524，配用电机YRKK4503- 6,功率400kW，主轴转速为200r/min，排矿口调整为150～300mm，机器重量155.7t。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是定颚衬板，垂直或上端略外倾，固定在定颚机体前壁上，另一是动颚衬板，位置倾斜，与定颚形成上大下小的破碎腔(工作腔)。动颚对定颚作周期性的住复运动，分开时铁矿石进入破碎腔，被破碎的铁矿石由于自重从下部排出。靠近时使装在动颚、定颚衬板的物料受到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。颚式破碎机最大给料粒度900～1 300mm，排料粒度250～300mm。通过3年多的运行发现颚式破碎机传动部故障频繁，生产效率低，是制约峨口铁矿生产的瓶颈，主要体现在以下几个方面：①电机直连三角带轮驱动破碎机运行，电机负荷大容易烧损，电机轴频繁冲击容易断裂；②更换新三角带劳动强度大，调整电机时必须借助倒链并且需5人以上作业；③新三角带更换后无法二次涨紧；④三角皮带轮护罩结构不合理，点检不方便，检修作业时间长，劳动强度大。

2 传动部改进前使用情况

现Ⅲ峒CT6080型颚式破碎机的传动采用电机直连三角带轮驱动方式。在实际生产中，CT6080颚式破碎机转速高，破碎力大，处理能力大，对重板给矿有严格要求。现CT6080型颚式破碎机给矿高度2.3m左右，矿石直接冲击动颚体，较大矿石落下时瞬间冲击惯性较大，对传动电机轴的径向冲击载荷过高，而且电机轴为悬臂梁结构，长时间处于间歇性径向冲击载荷容易造成电机轴断裂，轴承损坏。

原颚式破碎机驱动方式启动困难，每次启动均因高电流保护，需连续启动2～3次颚式破碎机才可正常工作。电机转子滑环启动打火烧损严重，每两个月需将滑环拆下加工外表面，颚式破碎机启动电流达1 000～1 100A，峰值达到1 500A，对电气元件损伤较大。

另外，颚式破碎机现使用传动部电机底座，在检修更换三角带时，无法正常张紧三角带，运行一年以后，所有顶丝、底座均损坏。只能用倒链拉紧后，紧固代用顶丝，无法达到预紧效果，并且电机底座丝杆及定位块因电机受三角带拉力过大，定位块弯曲变形丝杠无法起到顶紧作用，三角带在使用一段时间后无法调节，三角带张紧度小于标准值。此外现用电机基础滑轨调整方式不利于电机的调整，人工操作繁琐，劳动强度增加。

颚式破碎机皮带轮护罩由原厂家随设备安装，但在设备运行过程中，对橡胶皮带及大、小皮带轮的使用状况无法点检，不能有效判断橡胶皮带的使用状况及皮带轮的磨损程度。并且在检修更换橡胶皮带时，需将整个护罩拆除，检修难度大，作业时间长。

3 传动部失效原因分析

CT6080颚式破碎机于2013年7月投入生产至今，在多次更换橡胶三角带时发现传动部存在以下弊端。

(1)由于电机轴端与小三角带轮内孔采用过盈配合的直连方式，在更换橡胶三角带后，需调整电机整体位置来达到涨紧橡胶三角带的目的。

(2)调整及固定电机位置采用M30×250顶丝与定位块调整。由于新更换橡胶三角带张紧力大，顶丝属于普通(强度4.8级)螺纹扣顶丝，在预紧时顶丝容易断裂，扭矩过大时定位块变形，无法使电机整体位移，橡胶三角带的张紧力无法调整。因此更换橡胶三角带后预紧只能用倒链拉住电机后，调节顶丝固定电机，才能达到橡胶三角带预紧效果。

(3)旧橡胶三角带更换后运转15d橡胶三角带需要二次涨紧，须采用同样调整方法，劳动强度大而且非常麻烦。

(4)由于电机轴端与小三角带轮内孔采用过盈配合的直连方式，扭矩小，启动时瞬间负荷较大，电机启动转子电流达到1 500A,持续时间26s。极易烧毁电机，发生一般设备事故。

(5)颚式破碎机口与重板下料处垂直高度高，高差大于3m，较大块物料给矿时直接冲击颚式破碎机的动颚体上部，瞬间径向冲击惯性较大，对电机轴的径向冲击载荷过高，频繁处于间歇性径向冲击载荷，极其容易造成电机轴断裂，或轴承冲击损坏。

(6)颚式破碎机皮带轮护罩为全封闭式，在电机轴端护罩上方只留有400mm×300mm观察孔，无法对皮带的使用状况有效确认，而且拆卸护罩时间长。如更换橡胶三角带检修时间为8h，其中拆卸护罩用时为5h，因此检修作业时间长，劳动强度大。

(7)颚式破碎机采用的传动方式，由于电机轴为悬臂梁，轴端长时间频繁处于径向冲击载荷运行，电机运行1年后频繁损坏电机轴承，电机轴断裂两根，急需通过改造传动方式提高电机轴和轴承的使用寿命。

4 传动部改进措施

(1)将原颚式破碎机电机底座(高度为400mm)水泥基础拆除，保持原设计的电机中心高795mm不变，重新浇灌水泥基础。并加设一组导轨(共3个导轨)支撑，两边导轨采用丝杆(T50×8的梯形螺纹)和16t千斤顶配合调整拉紧使用，调整电机和轴承座与主机三角带轮的张紧中心距间距的相对位置。T50×8梯形螺纹具有力矩大、自锁性能好、承载力大等特点，便于人工操作，降低人工劳动强度，如图1。电机轴端由悬臂梁受力改为简支梁受力，减少电机轴端弯曲力及剪切力，提高电机轴颈使用寿命。

图1 电机底座和滑轨安装及调整方式示意图

(2)电机与滑轨间增设高为315mm的电机底座(铸件)，如图2。使电机不与滑轨直接接触而磨损电机地脚，更方便调整橡胶三角带的松紧度和电机与中间轴的同轴度。

图2 电机底座

(3)电机与小三角带轮采用中间轴结构的传动方式，使CT6080颚式破碎机在下矿时产生的径向载荷冲击传递给联轴器，径向切削力由于受12组弹性柱销的影响消弱，从而达到保护电机轴和轴承的理想效果。联轴器采用标准的弹性柱销联轴器(LT13联轴器 JA140×246/YA130×250 GB/T4323- 2002)。小三角带轮与中间轴采用钩头斜键固定，此连接方式拆装方便，定位性好。

(4)由于电机中心与颚式破碎机主动轴中心高相差2 440mm，在动力传动时，中间轴轴承座的承载能力要求较高，选用角型轴承座和角型底座固定支撑，可承受较大的径向拉力，当颚式破碎机受到较大冲击载荷时，电机瞬时驱动力大，角型轴承座将电机轴的径向力消除，保护电机轴和轴承避免受到较大径向冲击载荷而断裂或损坏，如图3和图4所示。

图3 角型底座

图4 角型轴承座

(5)角型轴承座的密封采用迷宫密封，迷宫式密封增大油脂泄漏路径和油脂泄漏摩擦力，减少油脂损耗，密封效果好，可有效防止粉尘进入轴承座损坏轴承，提高轴承的使用寿命。

(6)颚式破碎机皮带轮护罩设计由大、小护罩两部分构成，并且大、小皮带轮外测留有点检观察孔，其中大护罩用16条M24螺栓固定在颚式破碎

机侧墙上并与小护罩法兰连接，小护罩直接由电机底座支撑。此结构点检方便，并可单独拆卸，减少检修作业时间，降低工人劳动强度。

5 改进后效果

(1)改进后消除了因颚式破碎机破碎过载导致电机瞬时电流升高而烧毁电机或电机轴断裂，可节省更换电机费用12万元/a。

(2)改进后延长橡胶三角带使用寿命，寿命提高3倍且调整方便，每次更换橡胶三角带缩短检修时间5h/次，且减少更换4次，颚式破碎机处理量为600～800t/h，平均每年可增加处理量3万～4万t。此结构简单，维护方便，有效降低了工人劳动强度。

(3)改造后电机启动电流由1 000～1 100A、峰值1 500A降低到750～800A。一次可使颚式破碎机启动平稳运转。传动方式的改造彻底消除因过载而损坏电机轴、轴承、转子线圈的重大安全隐患，以及对电气系统元件的高电流冲击损伤。皮带护罩的合理化设计缩短更换三角带时间5h/次，全年可节省检修作业时间20h。

(4)改进后电机轴端受力由悬臂梁改进为简支梁，减少电机轴端弯曲及剪切受力，提高电机轴端使用寿命。

6 结语

颚式破碎机橡胶三角带传动方式改进后，改善了铁矿石挤压、破碎、弯折和劈裂作用力对破碎机传动部的影响。简化了橡胶三角带更换、调整检修操作程序，延长橡胶三角带使用寿命3倍，解决了以前橡胶三角带寿命短、电流大烧电机、破碎效率低、松动、脱落等容易发生安全事故的技术难题。减少工人劳动强度和因更换橡胶三角带次数多的不安全因素，达到检修简便快捷、省时省力的目的；从传动部结构上减少电机轴端受力，提高橡胶三角带抗冲击性和使用寿命；解决破碎机排矿粒度粗、料嘴堵矿和划伤橡胶带的难题，提高泥矿的通过能力；改进后破碎效率提高18%，排矿粒度降低8%，作业率提高5.8%，故障率降低4.8%，获得良好经济效益，具有很强的实用性和操作性，值得推广。

[1] 李仪钰.矿山机械[M].北京：冶金工业出版社，1980.

[2] 王文斌.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3] Gustav Niemann.HP Crusher Machine Elements[J].5th Edition,Prentice～Hall,2008.

Research and improvement of transmission failure of jaw crusher

The reason and the harm of failure of transmission parts of jaw crusher were analyzed. The proposed improvement measure, that was changing cantilever to simple beam, was the key technique to make crusher work orderly, prolong the service life of v-belt and for high efficient crushing. The economic benefit is good after this improvement.

failure reason; improvement; jaw crusher

TD451+.2

B

2017-- 02-- 23

何铁牛(1968-)，男，湖南新邵人，教授级高级工程师，从事矿山机械工程技术管理工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0059-- 03