大功率采煤机破碎机的改进设计

宋梁亮

（潞安集团王庄煤矿， 山西 长治 046031）

引言

破碎机作为采煤机的重要组成部分，其功能是采煤机在运行过程中破碎前面的较大块煤，从而疏通机器下面的过煤通道，通常作业在采高比较大的工作面和片帮多的煤层，所以一般在大功率的采煤机上都安装有破碎机。悬臂式是当前应用最广泛的构造，在这种采煤机的构造中，破碎机安置在摇臂的采空侧。然而在实际应用中，无论设备是进口的还是国产的，都不能达到理想中的破煤程度，有很多问题出现，本文以悬臂式构造为出发点，针对实际应用中出现的问题做了对应改造。

1 大功率采煤机悬臂式破碎机的结构组成

当前，在煤矿作业中使用的破碎机主要有两种功率，一种是100 kW，一种是160 kW，由于破碎机的功率不一样，与之相匹配的采煤机分别是1620 系列和2245 系列。虽然破碎机的功率不同，但在其机构上却有异曲同工之处，图1 为悬臂式破碎机的构造图。

图1 悬臂式破碎机结构

破碎机的重要组成部分是破碎机构，经过行星结构，破碎电机经其减速，转动的行星架经花键把输出的扭矩传递到破碎滚筒，接着大煤块就被破碎截齿打碎了[1-2]。破碎构造如图2 所示。

图2 破碎机构

2 大功率采煤机悬臂式破碎机目前存在的主要问题

通过使用可以看出一些问题，当破碎机一直破碎比较坚硬的大块煤或者岩石的时候，会发生以下情况：破碎不完全；破碎机里的护罩形状发生改变；采空侧的支撑轴承遭到破坏以及轴承的润滑脂密封不严和注油麻烦；当需要加载试验时，因为输出端的密封在破碎滚筒的联接盘的位置上，所以破碎滚筒无法取下，在实际操作中，也不方便更换损坏的输出端密封。

3 大功率采煤机悬臂式破碎机改进措施

为了解决以上问题，改进了破碎机的构造，破碎机的新的结构如下页图3 所示。

3.1 提升破碎机的破碎能力

提升破碎机的破碎能力从两个方面入手：一方面通过调查研究国内和国外破碎机的演变历程；另一方面全面评估电气系统的内容量。新型的破碎机的功率达到了250 kW，由于配齿不同，新型破碎机的破碎滚筒的转速降低了，由原来的156 r/min 变成143 r/min，破碎机的破碎扭矩也因此由原来的9.7 kN·m 变成了16.4 kN·m，在理论计算中破碎机的破碎能力增加了大概40%。可以通过更换电机，在通用性和矿方的选择方面，将其功率变成200 kW。

图3 破碎机机构的改进

3.2 多方面提高破碎机护罩的强度

1）应用质量比较好的板材并且增加板材的厚度，从而把护罩的基础板材强度提高了约25%；

2）护罩加强肋的条数在8 条的基础上增加3条，11 条加强肋提高了其整体强度；

3）扩大护罩的防护面积，把相对滚筒的包角在120°的基础上变成140°；

4）增强护罩和破碎臂架相交的两个面上的定位能力，扩增Φ40 mm 来增加护罩的抗击力，避免联接螺栓不能剪断；

5）升级护罩和破碎臂架的联接螺栓强度，将其等级从8.8 增加到10.9，提高护罩的联接能力。

以上调整，在整体范围内增加了护罩的强度，新型的破碎机的护罩如图4 所示。

3.3 多措施加强采空侧支撑轴承的可靠性

在破碎机的实际操作中，造成采空侧轴承破坏的重要原因有：第一，密封结构不可靠使润滑脂泄露的润滑情况；第二，截齿没有配备在轴承外圈的固定装置处，圆面在遇到煤岩时与其相互摩擦后产热，外形遭到破坏，最后轴承的正常操作受阻；第三，破碎滚筒在实际操作中有微小的频率高的冲击振动，因为滚筒另一边的支撑刚度低于正常水平，这个因素也会降低轴承的可行度。关于上面提出的问题，做出相应的改变:

1）对于轴承外侧的密封而言，由原来的单道s形变成旋转速度很快和毡圈并用的双道密封构造，一方面可以避免轴承的润滑脂消耗太快，同时防止外面的灰尘进入到采空侧轴承，使轴承受损，另外为了方便注油，扩大了注油管路；

2）对于采空侧的支撑轴来说，在其固定圆面上配备锯齿形状的破碎装置，用改进装置进行煤块破碎，从而避免由于接触面积大而产生的摩擦产热困扰；

3）用调心轴承替换煤壁侧的双锥轴承，轴承的支撑定位能力得到提升；

4）方形联接代替径向交联方法中的花键联接，从而减小了滚筒和行星构造中径向的间隔以及振动，另外保证了加载实验的顺利进行[3-5]。

图4 改进后的破碎机护罩

3.4 全新布置输出端的安装结构形式

对于输出端而言，其安装构造的改变使减速系列分离破碎滚筒，一体化行星构造，另外输出端的油密封能够拆装独立，对比先前的结构有很多优势:

1）原先的破碎机只有空载实验，改进后，能够在拆除破碎滚筒之后，在整个破碎机上进行加载操作；

2）输出端的油密封的方式与之前相比变得独立，避免了损坏后不可拆卸；

3）一体化行星结构，便于整体安装拆卸。

4 使用效果

对新型的破碎机在矿井下的实际操作的跟踪报告显示，原有破碎机存在的问题得到了很好的解决，破碎机的检查维修和加载实验变得更加便捷，同时破碎机的可靠性也得到了提升，与破碎机相关的修改技术也可以作为其他型号设计和优化的参照。