综采工作面破碎机故障分析及优化改进研究

兰江

（神东煤炭集团，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

“综采”即煤矿综合机械化采煤，通常是指机械化程度在95%以上的矿井工作面综采。在综采工作面作业中，破碎机是常用的一种机械设备，破碎机的种类比较多，目前综采工作面采用的破碎机类型多为锤式破碎机，PCM400 型锤式破碎机便是综采工作面常见且常用的锤式破碎机，受煤矿井下恶劣环境的影响，再加上破碎机未得到及时有效的维护保养，导致综采工作面破碎机易出现各种各样的故障，例如，锤式破碎机易出现轴承损坏、锤轴螺栓磨损等。因此，本文重点是对综采工作面破碎机易出现的故障进行分析，并针对这些故障问题制定优化改进的措施方法，从而保证破碎机能够在综采工作面作业中正常运作，提升综采工作开展的效果。

1 综采工作面破碎机出现故障的具体原因

1.1 工作环境恶劣

根据综采的概念可知，综采工作面破碎机主要应用于煤矿，而煤矿的工作环境非常恶劣，当破碎机正常运行时，振动非常大，导致破碎机的零件非常容易出现磨损，从而导致破碎机的传动系统出现一系列故障，比较容易损坏的零件包括锤头、轴承、密封等，若上述零部件出现磨损，将会导致破碎机传动系统直接出现故障。同时，破碎机在正常工作的状态下会形成较多的粉尘，这些粉尘会随着机械运作时产生的气流带入动力系统中，虽然短期内并不会产生明显的影响，但通过长期的积累下，大量粉尘会附着到动力系统的润滑油表层上，导致动力系统缺乏润滑效果，并造成动力系统的传动部位出现越来越严重的磨损，从而导致破碎机发生故障。

1.2 维修维护不及时

随着科技的持续发展，我国大部分煤矿企业开始开展自动化、持续性生产，但在此种生产模式下，要求使用的机械设备必须具备较高的质量和运行要求，导致破碎机开始朝向大型化、高产量化以及高自动化方向发展，造成破碎机无论是在运输和装卸方面，还是在日常维修维护方面，均较大程度地提升了难度。如果煤炭生产企业在对破碎机进行使用时，缺少专业的技术维修和维护保养人员，而且不足的维修保养频次勉强使破碎机工作，无疑会导致破碎机出现故障，并且故障出现后，煤炭生产企业还需要通知厂家委派人员维修，造成破碎机故障无法第一时间得到有效的维修维护，甚至一些不专业的维修维护人员在维修时，因操作不当还会导致其他故障发生，从而使破碎机的维修难度加大，综采作业势必会受到严重影响。

2 综采工作面破碎机的简要介绍

目前，在开展综采作业时，综采工作面常用的破碎机为锤式破碎机，由于锤式破碎机的型号及种类比较多，但工作原理、适用范围等方面大同小异，本文为了便于研究，以工作开展过程中所使用的PCM400 型锤式破碎机为例，对该破碎机的用途、适用范围、工作原理以及结构特征进行简要介绍。

2.1 PCM400 型锤式破碎机的用途及适用范围

锤式破碎机的优点表现其产能比较高，当该设备应用于综采工作面上可以实现一次成型，无须进行二次粉碎，并且该破碎机占据的空间面积比较小，能够在有限空间场地内安装，在维修保养以及实际操作方面也比较便捷，同时锤式破碎机的单位能耗比较低。本文研究的PCM400 型锤式破碎机是一种煤矿专用的锤式破碎机，在综采配套设备中属于破碎设备一类，可将该型号破碎机与顺槽桥式转载机、工作面刮板输送机、采煤机以及液压支架等设备装置配套使用，可以实现综合机械化采煤，实现煤炭开采、运送以及破碎的连续性。该型号破碎机可以破碎的煤炭硬度可达到硬度系数f ≤4.5，可调整煤流间隙在150 ～300mm。

2.2 PCM400 型锤式破碎机的工作原理

PCM400 型锤式破碎机一般安装于顺槽桥式转载机的主体以及其尾部中间位置，该型号破碎机运行时，转载机会将煤炭输送至破碎机处，破碎机的传动装置破碎轴会带动破碎锤头进行高速旋转，并通过锤头将大块煤炭进行锤击破碎，使大块煤炭被分解成所需块度。该型号锤式破碎机的整体结构比较紧凑，并且刚度比较高，过载保护良好，起动特性比较软，所产生的能量损失相对比较少，传动路线的运行比较平稳、可靠，并且安装维修比较便捷，是当前综采工作面比较常见常用的锤式破碎机。

2.3 PCM400 型锤式破碎机的结构特征

该型号破碎机主要是由传动装置、左右挡板、破碎底槽、盖板、润滑系统、锤轴总成、液压系统以及喷雾装置等部件构成，各部件使用紧固螺栓连接形成PCM400型锤式破碎机主体。

3 PCM400 型锤式破碎机在综采工作面易出现的故障问题

PCM400 型破碎机虽然适用范围比较广泛，并且也存在较多的使用优势，但是在实际开展综采工作面作业时，均容易出现一些故障问题，这些故障问题主要体现在以下内容。

3.1 轴承受损

当轴承损坏时，会导致锤轴出现故障，而之所以出现轴承受损，主要是因PCM400 型锤式破碎机在实际生产使用过程中并未进行充分的润滑，而之所以未得到充分润滑，主要原因在于轴承座注油孔未得到合理有效的设计。当油脂黏度比较高的情况下，会先进入轴承座的端面，然后通过轴承外圈油孔深入到轴内，该注油方式较为复杂化，同时，此类破碎机的油孔非常小，容易被煤泥所堵塞，从而导致油脂无法通过该小孔渗入轴内，造成轴内润滑不够充分。

3.2 锤头及螺栓容易出现磨损

因PCM400 型锤式破碎机需要在井下长时间工作，冲击较大，高速运转的锤头大量破碎煤块的过程中，存在一定程度的磨损，锤头螺栓也会容易松动，从而造成锤头出现掉落，从而会造成破碎机碎煤无法开展正常运转，也会造成破碎机出现故障。

3.3 组件拆装造成的问题

PCM400 型锤式破碎机在综采工作面使用时，所面临的使用环境比较差，并且工作时间比较长，若未能对其及时维修，容易导致破碎机出现瘫痪。因破碎机在矿井下具有较高的维修难度，且受光线、空间影响，井下安装也比较困难，同时两端螺栓时常会出现松动的情况，又或是无法顺利的实现拆卸。而主轴配置的两端螺栓因其规格一致，运转过程中一端螺栓会旋紧，另一端螺栓则会不断松动，再者破碎机振动比较强烈，导致螺栓容易出现松动或是掉落。

3.4 电动机故障

电动机故障问题主要表现为3 个方面：（1）电动机无法启动或者是启动后出现缓慢停止的状态，之所以产生这种故障情况，主要是因PCM400 型锤式破碎机在运行的过程中承受的负荷比较大，也可能是破碎机的电气线路出现损坏，导致电动机无法启动，还有可能是因电压下降，导致电压无法满足电动机带动所需的电压，从而造成缓慢停止的状态。（2）电动机发热。电动机过热后，不仅会影响电动机的正常运转，长时间过热会导致电动机直接损坏。导致该故障出现的原因主要是因破碎机超负荷运转状态持续时间过长，或者是因综采环境不佳，通风散热效果不好，导致电动机运转时产生的热量无法排散所致。（3）电动机声音异常。产生该故障的原因可能与单向运转以及接线头虚接存在密切关联。

3.5 减速器故障

PCM400 型锤式破碎机减速器出现的故障主要表现为以下3 种：（1）减速器的声音异常。出现该故障的原因为：齿轮之间的啮合不佳；轴承或者齿轮出现过度磨损或是损坏所致；减速器油出现金属等杂物；轴承游隙比较大。（2）减速器的油温过高。产生该故障的原因多与使用的润滑油质量不合格或者是软化有使用过多、不干净等因素有关，也可能是冷却不良或者是散热不佳所致。（3）减速器出现漏油现象。这种故障问题多与密封圈出现损坏有关，或者是减速器的合口面出现不严的情况所致，还有可能与轴承盖螺栓未能拧紧有关。

4 PCM400 型锤式破碎机故障的优化改进措施

针对PCM400 型锤式破碎机出现的故障，必须采取针对性优化改进措施，使故障得以有效排除，从而促使PCM400 型锤式破碎机得以正常运行，保证综采工作面作业正常开展，以维持煤矿正常生产。

4.1 轴承损坏的优化改进措施

对于轴承易出现损坏的故障问题，可以对轴承座的结构优化改进。具体做法为：在轴承盖上增加若干注油孔，或者是将轴承座进行改进，将其内腔容量增加，从而保证外部油脂可以充分深入轴承的内部，使油孔堵塞发生的概率降低；还可以另行对轴承座进行改进，例如，再起另一端设置透气孔，从而使外部油脂渗入量增加，并且还能够利用污油的重力，使其从该透气孔排除，减少污油对轴承内部转动造成的阻滞影响。

4.2 锤头磨损的优化改进措施

针对锤头磨损问题，可以在锤头表面设计耐磨层对锤头进行保护，耐磨层的存在可以加强锤头强度，使锤头磨损问题得到合理缓减。

4.3 组件拆装问题的优化改进措施

在组件拆装问题方面，需要维修技术人员不断地对故障问题进行总结，螺栓所采用的材料尽量为轻质材料，还要保证材料的强度，避免螺栓出现断裂，同时也要保证螺栓质量与原来相比降低50%，与此同时，在要对螺母配置止退垫，将螺母禁锢，避免其发生松动问题。通过这种方法可以避免螺栓松动现象发生，也可以有效避免无法顺利拆装问题。

4.4 电动机故障的优化改进措施

首先，针对电动机无法启动或是启动后缓慢停止问题，应该注意电动机负荷过大因素，适当减轻电动机承受的负荷，必要时，需要暂时停止煤石破碎，使电动机留有缓冲时间，同时，综采设备维修维护人员还应该定期检查电路和电压，一旦发现电路损坏，必须及时更换损坏的零部件，若发现电压降低，则应该对电压进行适当调整；其次，对于电动机发热问题，需要避免电动机超负荷长时间运转，使电动机承担的负荷减轻，同时还要定期对电动机周围出现的杂物和浮煤进行清理，使电动机的运行环境保持良好；最后，电动机声音异常问题需要确定是否存在单项运转的情况，若出现单项运转，需要及时查明原因，同时还要检查接线情况，避免出现接线头虚接问题。

4.5 减速器故障的优化改进措施

首先，针对减速器声音异常问题，必须对齿轮啮合的实际情况进行检查，及时更换已经损坏的轴承和齿轮，将减速器油中夹杂的金属等杂物及时清理，还要定期检查轴承的润滑情况，对轴承轴向的游隙量进行调整；其次，对于减速器出现的油温过高问题，必须定期更换润滑油，保证润滑油的品质，润滑油在使用时不宜过多，在检查润滑油时，如果出现润滑油余量过多，必须将多余的润滑油去除，同时，还要检查冷却水管是否有足量的冷却水，若不足应及时添加。此外，需要对减速器周围出现的杂物、煤粉进行及时清除，以免影响减速器散热；最后，对于减速器漏油问题，若密封圈损坏，则必须及时将其更换，还要对箱体的合口面以及轴承盖上的螺栓拧紧，从而确保减速器漏油问题得到有效解决。

5 结语

综上所述，本文对综采工作面使用的PCM400 型锤式破碎机的用途和适用范围等内容进行了分析，在此基础上，分析了该型号破碎机在实际工况中易出现的故障问题，经分析得出，该型号破碎机比较容易出现零部件磨损、电动机故障、减速器故障等问题，同时也存在拆装问题，需要检修人员及时对零部件进行更换，并对设计不合理之处及时更正优化，从而保证该型号破碎机能够在综采工作面实现有效使用。