双齿辊破碎机的应用与研究

陈超

摘要：文章介绍了一种应用于煤矿双齿辊破碎机的结构组成，详细介绍了双齿辊破碎站的各部分结构参数及工作原理、材料结构以及以轴承维护保养须知，并且研究分析了在实际应用中的各项特点。

关键词：双齿辊破碎机;维修;骨架油封

一、前言

目前，我国绝大部分露天煤矿都采用深凹或凹陷开采。随着露天煤矿开采深度加大，运输距离也随之加长，运输成本大幅增加，而改变这种状况的最有效措施之一是采用汽车-破碎站-胶带输送机的间断连续运输方式。可移动的半固定式破碎站是露天煤矿半连续工艺中的关键设备，成为解决深凹露天煤矿运输问题的最佳方案。为此，本文以国家能源集团哈尔乌素选煤厂破碎站双齿辊破碎及的实际项目为例，对双齿辊破碎站的各部分结构参数及工作原理、材料结构以及以轴承维护保养须知。

二、项目概况

（一）双齿辊破碎机破碎机理

众所周知，大部分岩矿物料的抗压强度远高于其抗剪和抗张强度。岩石的抗压强度与抗张、抗剪强度之比大致为 10：1。大量试验表明：抗剪和抗张强度低是由于在剪切力和拉力作用下，岩矿物料的缺陷（节理、裂纹和损伤）处易产生应力集中而破裂，双齿辊破碎机的破碎机理普遍被认为是剪切破碎，忽视了弯曲破碎的作用。矿石本身固有的特性是抗压强度比抗剪强度高 6～ 10 倍，是极限抗拉强度的 2～4 倍，通过给岩石施加一个剪切力使岩石承受剪切 力和由剪切力产生的弯曲扭矩从而使岩石被剪断或折断。另一方面，大部分岩石本身存在晶格缺陷和纹理缺陷，使得岩石在承受剪切力时极易沿缺陷、纹理、节面等方向断裂，这些都是基于剪切破碎的分析。但是，当破碎物料的粒度小到截齿无法进行切割时，剪切的作用力为零，只能靠弯曲破碎;同时，随着破碎时间的推移，越来越多的大颗粒物料将转化为不能够剪切破碎的颗粒，这部分物料的破碎任务是不能忽略的，所以，当双齿辊破碎机破碎物料到一定程度时，剪切破碎的比重在逐渐减少，而弯曲破碎的比重在逐渐增加，所以说双齿辊破碎机是准静压的剪切弯曲组合破碎，符合“裂纹产生—扩展—汇合—崩落、破碎”这一物料破碎的变化规律。

（二）轴承装配方法

为保证主机架部的装配制造精度，提高装配效率，降低装配制造成本，本次主机加部装配工艺设计在借鉴国内外先进的生产技术基础上，从主轴与主机架体的冷装配工艺方案、主机架与护板焊接工艺方案、密封环、下推力轴承、机架环装配方法进行工艺方案创新及优化，以实现现代化生产的高质、高效、低耗为目标的工艺设计实施方案。

（三）装配技术要求

双齿辊轴承主机架部是主机架总成的基础部件，主要由主机架、主轴、护板、下推力轴承、密封环、机架环、主机架护板一、二等组成。以上各件的装配与老式的MMD625双齿辊破碎机主机架装配有很大不同和难点。其中主机架与主轴必须采用冷装配，将主轴冷却，使其与机架温差达180℃，确保其设计装配要求;主机架与护板焊接属异性材质焊接，焊接工艺及焊接方案决定其设计的使用要求;密封环、下推力轴承、机架环采取技术措施保证设计装配要求。

三、双齿辊破碎机轴承维护

（一）双齿辊破碎机受力分析及筛分过程

MMD双齿辊筛分破碎机有大的刚度和足够的强度满足矿山重负荷运行。破碎产生的作用力大部分被转化为内力作用在破碎机机架上，少部分作用在基础上。

筛分破碎机的基本原理，就是利用两个配有大齿牙、小轴径的破碎辊，高扭矩低速旋转破碎物料。应用MMD独特的筛分破碎技术主要有三个：三段破碎过程、旋转筛分、深度螺旋布齿。

该破碎机破碎物料时，无须预先筛分。齿牙配置就象旋转的筛子，允许小于出料粒度的物料直接通过破碎腔。物料在物料裂隙处受破碎齿牙的折弯和剪切作用下进行破碎，物料的三个方向尺寸均能得到有效控制。破碎机两侧的机架上有大量的纵向和横向焊接的中碳钢加强筋。在破碎机机架的上方和下边都预先钻好的连接孔，能方便的与受料斗和出料溜槽连接。侧面耐磨板方便更换。驱动系统：电机+液力偶合器+减速器+齿轮联轴器。破碎机的装机功率400kW，破碎齿形式3齿， 9环破碎轴转速25转/分。

（二） 滚动圆柱滚子轴承检查维护

（1）安装前对拆卸后的轴承，要清洗轴承及相关零件，并检查各部位零件，达到能看到轴承表面的光滑、无划痕、无断裂。对已经用润滑脂润滑过的轴承及双侧具有油封或防尘盖、密封圈的轴承安装前无须清洗。检查相关零件的尺寸及精度情况。（2）安装时轴承安装时，压力应直接加在紧配合的套圈端面上，不得通过滚动体传递压力。对两侧的油封、密封圈要压紧盖实。防尘盖和端盖封必须严拧紧，达到防止异物进入轴承内的目的。（3） 使用中定期加注二硫化钼锂基脂润滑剂，在此提醒，加注过度对轴承没有好处，切勿矫枉过正。

（三）轴承的使用注意事项

轴承一旦出现损伤，如机械性能的损坏——内圈、外圈、滚动体、保持架的任何一个上有裂纹、缺口、显著划伤、明显变色;内圈内径面或外圈外径面有明显蠕变等，必须更换新轴承。

（四）日常维护

对辊破碎机在使用的过程中，相关的人员应该要对其进行定期的维护，在进行维护的过程中，首先要做的是清理破碎腔，只有将破碎腔清理干净，才能够使对辊破碎机在使用的时候能够高效的工作。如果机械在運转的过程中出现温度过高或者是噪声过大的现象，相关的机械操作人员应该要及时的 对机械进行检查，在检查没有问题之后再进行使用。另外，对辊破碎机在使用的过程中，还应该要保证机器的清洁程度，如果机器在使用的过程中沾上了油污或者是粉尘，相关的机械的操作人员以及维护人员应该要对其进行及时的清理。对辊破碎机是一种操作十分复杂的机械，在使用的时候操作人员必须要进行格外的重视， 并且使用的过程中还应该要定期的对其进行维护，只有这样，才能够使机械保持一个高效工作的状态，也能够在很大的程度上保证机械操作人员的生命财产安全。

1.开机前完成以下工作

a.检查破碎机工序前控制设备——双齿辊破碎机的产品是否满足该双齿辊破碎机工艺设计指标，再检查是否人为的盲目地改变双齿辊破碎机的生产工艺参数;b.检查连接电机与破碎机皮带轮的三角带松紧度，平衡轮及其防护罩是否安全可靠，机壳封闭是否完好;c.检查锤头和衬板、筛板间隙，是否需要更换（保证在4 mm～7 mm），机体内有无物料;d.每次开机前要对破碎机进行空运转测试，以判断转子的平衡状况、轴承和轴承座的受力情况。判断的依据是转子运行平稳还是周期性振动性震动旋转，如发现非正常情况当即停机，开机壳调整。

2.生产中

a.严格控制开机时间，调整破碎机的单位产量，使每班产量均衡;b.设备工作时严禁有金属物进入破碎机腔体内，设备工作时有异常响声或剧烈振动现象应紧急停机处理;c.每班检查轴承的支座和固定螺栓的松紧程度;d.每2 h检查一次，电机温度不得超过60 ℃;轴承温度不超过30 ℃，發现有杂音、异响、轴承温度上升快等情况，及时停机检查处理;e.检查入料前皮带上方除铁器的工况，检查各电气元件是否损坏，连接导线及紧固件是否松动，除铁器的控制柜是否除尘了;双齿辊破碎机的工况，例如通过皮带进入破碎机的料量是否均匀，物料的最大粒径是否符合破碎机的工艺设计的入料要求;板式给料机的工况是否在设备工艺参数要求的允许范围内;f.破碎机出料皮带上的物料是否均匀，是判断破碎机出口是否出料顺畅的标准。一旦出料口堵塞，破碎后的物料排出不畅，物料被堆积在破碎腔内，转子转动时的阻力逐渐加大，造成破碎腔内的因相互摩擦产生的力不能及时释放，会出现机体过热，导致设备的受损。

3.生产结束

a. 先关停破碎机的上料皮带机的供料，待破碎腔内物料完全排出后，再关停破碎机;b. 清除破碎机的上料皮带机上方除铁器上的废铁;c.清理机上、机下积料，擦拭设备。在擦拭过程中检查机体的螺栓和地脚螺栓是否松动，拧紧松动处的螺栓;d.润滑设备，保证加入轴承室内的润滑脂为其容积的50%～70%。春冬季15 d加注一次锂基二硫化钼，夏秋季7 d加注一次;e. 所有的检查、维修必须如实填写到设备检查登记表上，详细注明零件的名称和部位，尤其是锤头的更换数量、质量、时间，以及轴承温度数值，作为备查记录和分析事故的依据。

四、故障分析及改进措施

（一）故障分析

辊轴轴承出现故障的原因分析。根据某煤矿 MMD1050 筛分式双齿辊破碎机辊 轴轴承密封装置的现场运行情况可知，辊轴轴承密封效果不好，润滑脂没有充满 整个迷宫密封的缝隙，迷宫密封内有灰尘。分析其原因，一是由于迷宫密封件的旋转不能使足够的润滑脂进入迷宫密封缝隙，迷宫密封内不能形成足够压力来阻止灰尘进入;二是由于轴承采用手动脂润滑，操作人员定期给轴承打压一定量的润滑脂，这种方式使得能够进入迷宫密封缝隙的润滑脂量很少。根据煤矿 M M D1050筛分式双齿辊破碎机辊轴轴承密封装置的现场运行情况可知，辊轴轴承密封效果很好，润滑脂能够充满整个迷宫密封的缝隙，迷宫密封内无灰尘，但迷宫密封用油量非常大，大量润滑油溢出进入破碎腔内，并曾引发煤火。分析其原因：①轴承和迷宫密封分别进行打压润滑，迷宫密封装置内就会进入充足的润滑脂;②采用2个骨架油封，故密封效果非常好;③由于迷宫密封缝隙与破碎腔是连通的，打入迷宫密封的润滑脂沿缝隙直接排出到破碎腔，并且 M M D 破碎机使用 手册中规定的迷宫密封润滑脂用量非常大，有 75 m L/h，用脂量大的优点是可保证迷宫密封内有充足的润滑脂，但缺点是耗油量太大，一方面成本提高，另一方面遇夏季高温，破碎物料煤又是易燃体，大量的润滑油与煤混合在一起，很容易引发煤火;④由于轴承采用集中自动润滑，电动干油泵定期、定量给轴承和迷宫密封分别打压一定量的润滑脂，这种方式近于连续地给轴承和迷宫密封供油，使迷宫密封内不断有油排出，故可很好地阻止灰尘进入迷宫密封。通过上述分析可知，筛分式双齿辊破碎机轴承密封装置出现故障的主要影响因素有 3 种：①迷宫密封内润滑脂量;②油封的形式;③轴承密封装置采用的润滑方式。

（二）改进措施

对于筛分式双齿辊破碎机迷宫密封内润滑脂量不足和过量问 题，可采用迷宫密封单独供油，并在迷宫密封出口处设置油封的方式来解决。迷宫密封采用单独供油方式时，迷宫密封内能够进入充足的润滑脂，阻止灰尘的进入;在迷宫密封出口处设置油封，可阻止迷宫密封内润滑脂流失，防止大量的润滑脂进入破碎腔，并且该处油封可使迷宫密封内形成一定的压力，阻止灰尘的进入，增强了迷宫密封的密封效果。此方案已在某企业研发的筛分式双齿辊破碎机产品中得到应用.由于在轴承内侧设有同步齿轮，为保证箱体钢板 1 和箱体钢板 2 之间同步齿轮工作空间没有灰尘进入，在箱体钢板 1处辊轴密封采用迷宫密封、密封环和油封三者组合密封。由于此处机械结构原采用的是密封环而不是骨架油封，在轴承内侧的轴承端盖上采用毡圈密封即可。

五、结语

双齿辊破碎机在露天煤矿的生产实际过程起到很大作用，其特点是运行稳定，性能可靠，控制灵活，产量大，能满足大规模的生产需求，而双齿辊破碎机作为破碎站的核心部分，对的维护保养至关重要，加强现场检修人员基本维护知识非常重要。

参考文献：

[1]孟如，王传琦等.半移动式破碎站控制系统的设计[J].工矿自动化，2009.（4）：92-94.

[2]何民.MMD 双齿辊破碎机参数及振动特性研究[D].太原：太原理工大学，2017：36-37.