颚式破碎机基础损坏分析及改进

陈华标

（紫金矿业股份集团有限公司，福建龙岩 364000）

0 引言

颚式破碎机是矿山的重要设备之一，作为矿石的粗碎设备，是选矿厂的第一道工序。即便在大型矿山企业，颚式破碎机也是贵重设备之一，特别是很多矿山都采购进口设备。颚式破碎机故障会对生产造成较大影响，特别是矿量的减少，造成吨矿成本的急剧上升，直接影响企业效益。

铜矿第二选矿厂于2012 年1 月投产，生产规模10 000 t/d，初期采用露采低品位矿石。井下破碎运输系统于2015 年5 月投产，开采的是地下高品位铜矿石，粗碎采用2 台美卓C-125 颚式破碎机，每台破碎机日处理能力5000 t。该破碎机配380 V 电机，功率160 kW，额定转速220 r/min，设备总重43.91 t，产品尺寸小于200 mm，产量约500 t/h，颚破最大给料粒度760 mm。美卓C-125 颚式破碎机动平衡设计的较好，没有使用地脚螺栓锁紧，只是在底部4 个角各垫一块橡胶复合板，侧面四侧做4 个固定支撑座，支撑座和设备主体之间安装一层防振垫，采用螺栓连接，防止侧向位移。

在2017 年10 月，C-125 颚式破碎机基础的预埋钢板和锚固筋拉断，部分锚固筋焊缝裂开，破碎机开机振动导致大梁水泥被破坏，破碎机振动加剧，地垫被磨损掉，偏心轴两端法兰锁紧螺栓部分被剪切断，法兰结合面磨损，设备轴承温度剧升，设备无法继续运行。

1 问题及原因分析

破碎机基础损坏后，造成偏心轴两侧法兰螺栓经常被剪切断，法兰和侧母板相互摩擦，造成一定量的磨损，无法形成有效结合面，锁紧螺栓无法有效紧固，更换螺栓后，很快又被切断。分析原因主要有以下5 点：

（1）给料放矿机出口距破碎机落点高度较高，美卓厂家要求给矿高度≤1000 mm，给料斗设计给矿尽量保证破碎机颚体不受水平冲击，要求物料不能直接冲击动颚体上方，使破碎机整体形成扭矩，而要求破碎机尽量在填充2/3 破碎腔的情况下生产。经测算，当破碎腔填充至2/3 时，合适的给矿高度让溜槽上的矿石正好落破碎机腔内，形成“矿打矿”，一方面可以减少对衬板等易耗件的磨损，另一方面降低对颚破造成水平和垂直冲击。

而原设计高差约2000 mm，下落的矿石冲击动颚的上颚板，产生较大的水平推力和翻转扭矩，冲击基础一侧，造成偏力，使破碎机往复摆动，长期负荷，引起预埋钢板下水泥和钢板脱层，锚固筋和钢板脱焊。同时对轴承的冲击也非常大，造成轴承损伤，对螺栓形成强大的剪切力。

（2）施工时，颚式破碎机底部预埋钢板和锚固筋的焊接不够牢固，只是在单面采用手工焊，焊缝不够饱满，频繁振动造成钢板和锚固筋脱开。

（3）破碎机预埋板基础比周边地板低且没有引水沟，日常的场地清洁采用水冲洗地板，铜矿析出后形成酸性水会腐蚀预埋钢板，特别是低洼处，如果锚固筋没有完全被覆盖，钢筋和焊材也会被腐蚀，在往复负荷中被拉断。

（4）基础比地板低，造成清洗地板时部分矿石经常被冲进破碎机和预埋板之间，橡胶垫磨损造成偏振。

（5）基础底面为普通水泥，强度偏低，日常生产中破碎机破矿时产生的强大间歇冲击力通过机体传到基础上，引起基础下沉、振动加大。

2 改造措施

（1）凿除原颚破底部水泥梁表面水泥，露出主筋，校核原基础梁受力情况，在此基础上重建基础。基础钢筋加大，跨接在两段基础上并将新的主梁底部主钢筋和凿除露出的主筋绑扎在一起，并浇筑水泥。基础提高1050 mm，排矿溜槽至破碎机充满2/3 处约850 mm，大大减少了矿石水平冲击力，遏制了使破碎机产生较大翻转的扭矩，从根本上解决了长期偏载的问题，避免破碎机主轴承长期受冲击，引起锁紧螺栓磨损，螺栓孔变形扩大，螺栓被剪切断开，轴承座侧面和破碎机侧母板之间产生间隙摩擦导致磨损，引起轴承座侧面和破碎机侧母板之间在螺栓达到设计锁紧扭矩之后仍然达不到设计的摩擦力而相对滑动，再次引起螺栓被剪切断开的恶性循环中。如果没有及时发现或者设备长期生产，将损坏轴承、轴承座及侧母板，需要拆除破碎机返厂维修，给企业造成重大损失。

（2）破碎机基础提高1050 mm 后，底部漏斗高度随之提高，将整机向放矿机方向移1100 mm，以保证矿石不会堆积。减少了矿石对破碎机的水平冲击力和翻转扭矩，使破碎机基础一端受拉拔、一端受挤压的极端情况得到平衡，如图1 所示。

（3）在破碎机底座设计上，原先考虑采用钢框架底座的方式，但是提高破碎机和基础之间的间距后会形成转矩，加大颚破预埋地板反复受力情况，最终采用直接安放在预埋钢板上的方案，在此基础加强预埋板和锚固筋。

图1 颚式破碎机整机改造示意

破碎机基础底部4 块预埋板厚度由20 mm 改为35 mm，锚固筋由Φ14 mm 改为Φ32 mm。预埋板上的锚固筋采用穿孔塞焊，背面采用倒锥，每个孔用钻床钻孔，焊接完成后处理防止应力集中及变形。预埋板设计前与主梁补筋核对，防止出现因和主梁干涉出现锚固筋移位或者截断的情况，焊接后进行检查，保证焊缝的饱满、不出现裂纹等质量事故，基本杜绝了焊缝被拉开的情况。预埋板请测量人员进行精测，保证定位精准，一次调整到位，水泥浇筑一次完成，不再进行二次灌浆，保证预埋板底部和水泥接触没有空隙，防止含铜酸性水长时间侵蚀锚固筋。

（4）基础提高后，员工在日常生产中进行卫生清理工作时，因大梁高出地面，冲洗水会流走，矿浆、矿泥聚集在基础底部易于观察，便于及时清理。在没有水的情况下，不容易返酸造成钢材、设备的腐蚀。

改建过程中，加强质量管理，新主梁和旧主梁结合面清洗干净，避免出现粘结不牢固的情况，混凝土浇筑振捣到位，主筋绑扎到位，防止出现质量事故。

（5）加强设备管理，做好设备点检工作。岗位人员对破碎机底部矿浆、矿石及时清理，停机时对设备巡查点检，认真观察底部防振垫是否磨损、损坏，侧面底座连接固定螺栓是否松开，设备本体是否移位等。

（6）改造前，部分矿石在破碎机后端和放矿机基础下堆积，即堆积在破碎机底部楔块螺栓处，不但腐蚀螺栓，而且更换衬板时费时费力。改造后有一个1 m 的台阶，一旦有部分矿石堆积没有清理，可减少腐蚀情况。

3 改造效果

改造工程完成后，设备运行至2020 年2 月，设备机体振动符合要求，轴承温度正常，轴承锁紧螺栓等没有松动，底部防振垫没有异常损坏，4 个侧面固定螺栓和垫片没有异常松动等情况，整体生产和运行比较平稳，说明技改成效显著。根据改造经验，对另一选厂的4 台C160 颚式破碎机进行了相应的改造。

4 结束语

选矿厂设备基础设计和施工非常重要，如果破碎机、球磨机等主要、贵重的设备，因基础设计或施工原因造成生产运行中断，将给企业造成巨大的经济损失。本次改造提高了破碎机的安装位置，改善破碎机给矿冲击、挤压、弯折等作用力等基础负荷，加厚预埋钢板和加大锚固筋，采用穿孔塞焊、倒锥等方法，解决了基础破坏、开裂、锚固筋断掉等问题，不再出现轴承损坏、皮带断裂、轴承座螺栓被剪切断、侧母板磨损等情况，生产稳定，吨矿成本低位且波动小，产生了较好的效益。