国产7英尺超重型Symons圆锥破碎机问题探讨.pdf

一 产 7英尺超重型 s ∞s 圆锥破碎机 问题 德 兴 铜 矿朱 圣 富 J ／ t ,n-2 乡 的产 一 【 A B S T RA C T】T h e p rob l e ms o f d o mi s t i c 7 f t s u p e r h e a v y S y mo n s c o n e c r u s h e r d u r i n g ma n u f a c t u rin g a n d a p p l y i n g a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r ，t h e c a u s e o f f o r m a t i o n o f t h e s e p r o b l e ms we r e a l s o a n a l y s e d a n d d i s u s s e d KEY W ORDSC o n e e r u s h e r Prob l e ms Di s c u s s i o n 1 前 言 7英 尺 超重 型 S y mo n s圆 锥破 碎机是 我 国 【 进 美 国 No r d her g公 司 技 术， 国 内生产 制造 的处理能力最大 的破碎机 。该机有 6台 用于德兴铜 矿大 山选 矿厂，按 “ 二 中四细 ” 配置．设计能 力 为 日处理 矿 石 3万 t 。这 6 台圆 锥破 碎机 自 1 9 9 4年 初 投 入使 用 以 来， 暴露 了许 多制 造 和 使 用方 面 的 问 题。 1 9 9 5 年 8月由设备制造广家和使用单位共同对该 设备进行的性能考核结论 为 1 实际 处理 能 力为设计能力 的7 3 3 4 ％； 2 在较 大 负 荷情况 下运行时容 易卡矿，细碎排矿 口调整 至 6 mm 含以下 时有碰 撞异 响 ； 3困 制造方面 的不 足，现场修整 不可能达到原设 计性 能尺寸 和精度 。几年来 ，经过制造 厂家 和使用单位不断换件和改进，设备状况有所 改 善，但仍然存在一些 问题。现就这些 问题 归纳如 下并谈谈 个人看法 。 2 国产 7英尺超重型和 P Y 2 2 0 0型 圆 锥 破碎 机技 术 参数 比较 国产 7英 尺超重 型 S y mo n s圆锥 破碎 机 主机架采用全 铸钢 结构，而国外采用铸焊 全 钢结构，除此之 外，其装 配尺 寸与 国外产品 完全相同 。作为弹簧 式圆锥破碎帆，它 与国 产 P Y 2 2 0 0弹簧式 圆锥 破碎机相 比， 具有处 理量大，吨 矿功耗低 ，锁紧 、清腔系统操 作 方 便 等 优 点。 从 设 计 原 理 上 分 析， 同 P Y 2 2 0 0圆锥破 碎机 相 比，7英 尺 超重 型 圆 锥破碎 机 电机 功率 为 3 7 0 k W ，在 电机 功 率 增大 3 2 ％的情 况下 ，生产 能 力增大 r 6 5 ％ 左右 。生产能 力增大 的原 因主要有 1 破碎 力 弹簧 总压力 由 4 0 0 T增 大 5 7 6 T； 2 偏心 角由 2 。 增大到 2 5 2 0 ” ； 3 动锥摆 动次 数 偏心 套转 速 由2 2 0 次增加到 2 5 4次。 同时，通过减少 主轴与铜套 、偏心 套与 铜套之 间 的 间 隙，使 排 矿 口调 节 更 小 更 精 确。这些性 能优于 PY2 2 0 0圆锥破碎 机是 显 而易见的。 国产 7 英尺超重型 S y m o n s圆锥破碎机问题探讨 朱圣富 邮编 3 3 4 2 2 4 维普资讯 3 存 在 的问题 及原 因分 析 3 1制造质量问题 用 大 山选矿 厂的 6台国产 7英尺圆锥 破碎帆，凶土讥件变形和 加』 尺 寸超差 ， 各 个部件装拆困难，互换性 差。 1 机架 大 铜 套 安 装 孔 椭 园或 尺 寸 超 差， 而且 段台阶 高度尺寸 勺夫铜套高度尺 寸不符，最大相差2 5 3 ram。 一方 面，大铜 套不能安装到位或无法锁 紧而上审 ，从而顶 起偏心套．使主轴与小铜套之间 的间隙减 小 而造成 “ 飞车” 另一方 面 ，因配 合 间隙 不 合适导致大铜套易碎裂，使用寿命短。 2 机 架与碗形瓦架配 合处椭 园或 尺 寸 超差 有的 配 台太 松，破 碎 矿 石 时瓦 架跳 动，致使其上的密封水槽 与动锥相碰 ，破坏 r防尘装置，更重 要 的是 使动 锥运 转失 稳， 动 、定锥衬板产生碰撞。有的配 合A 紧，瓦 架无法拆 } } _ ，延长了检修时间．其中 1台曾 拆 r三昼夜仍拆不出， 只得用氧气把瓦架割 破 3 主机架铸造后 失效处理不当即行加 工 ，这是导致 各配合孔椭园或尺寸超差的主 要原因 由于主机架变形和 各装配件的 累积 误差，t机架内 L 、支承套、调整环 、碗形 瓦架不同心，其中 l 台主机架与支承套中心 相差 1 mm，机 架内孔椭 园 1 mm一 4 l 6组 弹簧 其 中 2组 短簧 ，1 4组 长簧，每组 8根 ，每根长短不等，最大相 差 2 4 mm，安装 弹簧 的机 架平 面用氧气 畋割 粗糙不平，造成部分弹簧工作时弯曲，受 力 不均 ，甚至还 使支承套倾斜不平。 主机架变形和弹簧问题是造成 倒锥破碎 机排矿 口周边 不等，运 行紊乱的主要 原因 3 ． 2断 轴问题 主轴断裂是 7英 尺超重 型 S y I I 1 0 n s圆锥 破 碎机的致命缺 陷 这种规格 尺 寸的圆锥破 碎机无论 国产坯是进 口，也 无i 色在 内矿山 使用还是周 外布 r维 尔制矿使 ，士轴断 裂 郝时 【 发 ‘ 德 锕 矿 大 t l 【 选 矿 『 一共 柯 l 2 台 7甍尺超 最型 S y mo n s圆锥破 碎机， 其 中 6台 、匈吲 外引进，6台 为引进 J 外技 术，闰 内制造，这些 圆锥破碎 机都 曾断过主轴，所 不同的 只足进 口生轴使 用寿 命较 长， 产主 轴 使 用寿 命较短 而已。 进 口 6台 7英尺 圆锥破 碎机 从 1 9 9 0年 1 0月投 入 陵用，国 产 6台 7英 尺 圆 锥破 碎 机从 1 9 9 4年 1 2月投入 使用，迄 今为止，共 断轴 2 0根 ，其中国产主轴断 1 1根，进 口主 轴断 9根。 肌使 用时间上 看，国产圆锥破 碎 机运行 不到 一年开始断轴 。进 口圆锥破碎机 运 行近二年 半开始断轴，即进 口主轴使 用寿 命一般 为国产主轴的2 5倍左 右 ；从断轴造 成的损失看 ，每次断轴不仅 使小铜套 严重 磨 损烧伤 ，而且引起大铜套碎裂 ，有 时甚至使 碗形瓦 、偏 心套损坏，包括从动锥躯体 中取 出断轴及解 体修复 ，每次断轴直接经济 损失 约 4 0万 元 为 r找 出断轴的原因，下面对最犬破 碎 力的形 成 进 行 分 析。根 据 圆锥 破 碎 机 的结 陶，破碎力可 通 过弹簧的压 力得 出 如 图 1 ，取 定锥为 分离体 ，则 定 锥 上诸 外 力对 A 点的力矩平衡方 程为 圉 1 主轴 受 力分析 PI ． f P I F一 Gn PT R0 故 求得 I E 常破碎 力为 十 _ I P f I ． F 冉也 c _ J 一 一 I q 9 ● 维普资讯 式 中L P对 A点 的力臂，m； 破碎磨擦力 f P对 A点的力臂 ； n 弹簧的数 目 P 每个弹簧 的初压力 ，t ； G 定锥 自重，t ； R 定锥 中心线到 A点的距离，me_ 从上式可以看出 ，圆锥破碎机 的给矿 物 料和 结 构 尺 寸 根 据 设 计 已经 确 定． 即 G、 R、L P 、f L F是 一 个 定值 ，破碎 力 的 大小 主 要取 决于弹 簧的预紧力 ，当超硬 非破碎物进 入破碎 物 腔时 ，定锥 工 作一 侧 则绕 A 点抬 起，B点 的弹 簧 被 压缩 ，其 附 加 压 缩 量 为 h ，从而 形 成 附加 力 矩 M ，这 时有 事故 状 态力矩平衡方程 为 n PT R GR M FP L 一P a x f LF 0 骢大破碎力 P 眦x 式 中L 。 最大 破碎力 P 对 A点 的 力 臂．m； MF 3 ／ 4 n c h R，r__弹簧刚度，t ／ m。 同理，G、R、L 、 f L y是 一 个 常 数， 最大破碎力 的大 小仅 与弹簧的预紧 力和 附加 力的大小 有关 ，而 M 的大 小与 弹簧 刚度 、 压缩量有关．故 事实上 附加力的大小 也取决 于弹簧预紧力大小 。圆锥破碎机工作 时．如 果把主轴视 作一端 受有 集中载 荷 的悬 臂粱． 这样就不难看出当弹簧的预紧力较小时， 圆锥破碎机破碎力也就较小，即主轴的受力 也会较小，但对较硬的矿石不能破碎，生产 能力较低 ；当弹簧的预紧力较大 时， 圆锥破 碎机的破碎力也就较大，同时主轴受力也 会 很大，如果主轴强度不足，就会引起主轴断 裂 。 根据 圆锥破碎机主轴的受力情况．它不 仅近 似于一个一端 受有 集 中载荷 的悬 臂梁 ， 而且这个集 中载荷是脉 动循 环变应 力。在变 应力作用 下，零件 的损坏 形式 是疲 劳 断裂。 从历次 7英 尺超重 型圆锥破碎 机主轴断裂的 断 口来看 ，明显具 有疲 劳断裂 的三 个 特征 断裂 的最大应力 比静应 力下材 料的强度 极限 低 ；断 口表现 为无明显塑性变 形的脆性 突然 断裂；断裂是损伤的积累，表层有微裂纹并 逐渐扩展 ，直 至余 下的末断裂截 面不足以承 受外载时 ，就 突然断裂 。由金属 材料的疲 劳 试验可 知， 当应 力 循 环 次 数超 过 某 ⋯数 值 后 ，应力 趋 向 不 变 ，即可 以认 为在 “ 无 限 次 ”循 环时试件将不 会断裂 ，这个 数值 对应 的应力称 为材料 的疲 劳极限 。显然，7英尺 超重型 圆锥破碎机主轴的应力循环 次数还没 有达 到这个数值 时就 已断裂．这 说明该机 主 轴强度不足。 多年 的生 产实践 证 明 P Y 2 2 0 0圆锥 破 碎机主轴不会断裂 。因其破碎力 小， 主轴强 度足够 。二种 圆锥破碎机 主轴 的基 本尺 寸 见 图 2 括号内尺寸为 P Y 2 2 0 0圆锥破碎机主 轴尺寸 。 图 2主轴 的基 本尺 寸 从 图中可 以 看出，两 轴 尺寸基 本接近 据测量，7 英尺圆锥破碎机主轴每次断裂均 在距 下端面 向上 1 4 0 0 mm左右处 ，该处的轴 径为 4 5 0 mm，而 P Y 2 2 0 0圆锥 破 碎机 此处 对 应 的 轴 径 为 0 4 4 6 ． 5 mm ， 只 相 差 3 ． 5 mm。根据 弯矩Mz 0 ． 1 [ 8 z ] d Mz 弯 矩，N- mm； [ 8 ] 许用 弯 曲应 力．N／ mm ；d 轴径 ，mm可知，在材 质相同 的情 况下，7英尺圆锥破 碎机 断裂 处的弯 矩 仅 比 P Y 2 2 0 0圆 锥破 碎 机 此 处的 弯 矩 增大 2 ． 4 ％，而其破碎 力却增大 了 4 4 ％。 由此 看 来 ，7英尺圆锥破碎机主轴强度明显不足。 此外，主机 架变 形和弹簧 问题 l 起的排 矿 V I 周边 不等 、动锥运行轨迹紊 乱导致 动锥 国产 7英 R超重 型 S y mo n s 圆锥破 碎机 问牾探讨 朱圣富 t 邮编 3 3 4 2 2 4 维普资讯 定锥碰掩眦及过 硬物 使主轴受 到中击载 荷 世是 断轴 的 原 幽 练 E所 述 ， 7 英 尺 锥 破 辞 机 较 P Y2 2 0 0圆 锥 破 碎 机 能 力 夫 ． 效 率 高 ． 但 目 其几何尺寸的局限，无法解 决断轴 问题，至 多只能通过 采垌能强 化材料 机械性能 的工 艺 方法 或改 用更高 强度材 料来 提高主 轴 强度 ， 延长主轴 的使 用寿命。解决 断轴 问题 的根 本 途径在于 增大 轴 径， 这 样等 于 重 新设 计 翩 造 。 3 3 “ 飞车”问题 圆锥破碎机正常运行 时，动锥的绝对角 速度应小于 1 5 r ／ mi n ， 当该 角速度大 于 1 5 r ／ m n时 ，即 已经 “ 飞 车” 一般 来 说，碗 形 瓦严重瞎损，碗形 瓦架安装 太低或偏 心套下 部的磨擦 垫垫 得太 高使 主轴 与小铜 套之间的 间隙变 小或是 润 滑 油 温太 低等 等 都 会 引 起 飞车” 。下面 将对 几种非正 常 “ 飞车”情 况 进行讨论 3 3 ． 1 大铜套上窜引起的“E车” 大铜套 与主机架有四段 配合尺寸，配 合 间隙为0 ． O 5 ～0 ． 2 0 mm ，虽然通过大 铜套 顶 部的燕尾槽浇锌可与主机架锁紧，但幽主机 架变形椭园，孔径 配 合或紧或松，以及四 个 台阶高度与大 铜套 不相 ， 在动载 荷 下总 有 上窜趋势。频 繁 的冲击 力使 锁定锌 开 裂后 ， 大铜套即上审 一般上窜 1 0 ～2 0 ram从 而 顶起偏 心套， 使 主轴 与小铜 套 间 隙变 小 而 “ 飞 车 ” 3 3 2 偏心套外圆磨损引起的“ 飞车” 国产偏心套最 先采用铸钢材质，而进 口 偏心套 采 用的 是 铸铁 材 质， 由 f 比重 的 差 异，国产偏心套平 衡 力增 大 r9 4 3 5 k g，试 车期间全部换 为铸铁材质后 ，经 过多次使用 拄 ， 偏 心 套 厚 边 外 圆 距 下 端 面 8 0 0～ 1 0 0 0 mm处 严 重烧 伤， 磨 损 行 会 引 起“ 飞 车” ，换上 新偏 tL , 套 后“ 飞车 ”问题 随之 解 决 这说明，厚边过 度磨损 后．偏心套 总是 厚边倾 倒，从而使 t轴与小铜套间隙不均 匀 至 互l杵 j 抱 死 造 成“ 飞 车 ” 偏心 套厚边的 局部损坏 为疲 劳点 蚀，该 灶 最大 接 触 应 力为 a M一． ， -0 41 8 式 中 b 接触 长度 ，I T I IT I ； F n 作用在偏心套上的载荷，N； P 综 台 曲率 半 径， P ， I T I ITI ； 其中 P 、P 2分 别 为相互 接 触 的两 圆柱 体 的半径 B一综 台弹性摸量，E ，I N ／ m n ； 其中 E． E ， 分 别 为相互接 触的 丽刚 柱 体材质的弹性模量。 根据上式可以看出 ，偏 心套 直径 、接 触 长度 b ，载 荷 F n基 本不 变，要 提 高偏 心 套 的接触强度，必须提高其弹性模 量，也就是 提 高其表面硬度， 只有这样 ，才 能解 决田偏 心套密损而造成的 “ 飞车” 问题 。 3 ． 3 3 硫形瓦架社动 引起 的“ 飞车” 碗形瓦架 与机檠的配 合尺 寸设计 要求过 盈0 2 5 ～0 ． 3 8 mm 如前 所述 ，固主机架 变 形和加工尺寸超差 其 中 l台配 合间隙 J 7 5 mm ，瓦架 不 能有 效 定 位。圆 锥破 碎 机 _ [ 作时瓦架跳动使动锥球面 与碗形 瓦接触 不好 造 成 “ 飞车” 。按 照 J B1 3 8 5 7 4标准 ．动 锥 球 面应与碗形 瓦沿 外 圆接 触 ，如 图 3所 示 当瓦架跳动倾斜不平时 ，动锥球 面与碗形 瓦 接 触不好，目此也会造成“ 飞车” ， 圉 3 动 锥球 面 与碗 形瓦 接 触关系 维普资讯 4结语 国产 7英尺超 重 型 S y mo n s圆锥破碎 机 存在的 上述 三 大 问题，有 的可 以 在现 场 解 决 ，但主机架变形和断轴 问题．现场无法解 决 。 国产 7英 尺 圆锥 破 碎 机频 繁“ 飞 车 ” ， “ 飞车”使 小铜 套烧 坏 、使碗 形瓦 加剧 磨损 、 防尘 圈和 防尘水槽受损 、润滑 油中进 水。这 些不仅增大了维修工人的劳动强度，同时也 影 响设备运转率 。 由于断轴 问题的 存在 ．无论是 国产还 是 进 口 7英尺超 重型 S y mo n s圆锥破 碎机 ，尽 管 因其 生产 能力大 。效率 高而在前 些年 广泛 使 用，但它并 不是理 想的破碎 设备 ，将 被更 新 型的液 压圆锥破碎 机取 代。 We i b u l 时 ． 密度 f I l t 士t h d 2 n唧[ 一 1 分 布 时 密度 唧 分 布 函 数 F t l - e x p [ 一 吉 B ] 分 布 函 数 F L t m 对数正态分布时 其 中参 数 、a 、p 、E通 过 极大 似 然法 进行估计 。分布拟合结果 如表 3所 示。 表 3各时 间分 布拟 含的结 果 4结语 本文 通 过 对 电铲 可 作 业 时 间 、故 障 时 间 、等车 时 间 、纯 等 车 时 间的 统 计分 析 检 验 ，我 出其分 布规律 ，依此可 以更 好地调度 矿 山电铲设备， 为提 高矿 山生 产效率而起到 一 定的指导作 用。 春 节 愉 快 国产 7英尺 超重 型 S y r n s圆锥破 碎机 同题 探讨 朱 圣富 邮编 3 3 4 2 2 4 维普资讯