周帅
唐山天和环保科技股份有限公司 河北省唐山市 063000
摘要：双齿辊式破碎机是近三十年国外发明的一种新型破碎设备，广泛应用于露天矿和井下矿的生产。为了消除固有双齿辊式破碎机使用安全销为过载保护装置存在的经常切销、退换困难、维修成本较高等问题，利用牙嵌式离合器的结构原理，对固有的安全销过载保护装置改进，破碎机过载故障解除后设备能自动还原、运行稳定、维护便捷、成本低等显著效果，经济效益明显提高。本文关于双齿辊式破碎机安全销过载保护装置的改造展开探讨。
关键词：双齿辊式破碎机；过载保护；安全销；洗煤厂
引言
双齿辊式破碎机具有破碎比较大(3～7)，过粉碎率低，料型规矩，维护方便等，广泛应用于煤、焦炭、石灰石、冶金、矿山、建筑等方面，在洗煤厂通常用于精煤、原煤等破碎。破碎机在生产过程中有木料、铁器等进入破碎机时，容易发生破碎机堵塞停止运行，可能会造成减速机打齿、电动机损坏和破碎齿脱落，为此，在破碎机上一般均安装有过载保护装置。常常使用各种材质的安全销或液力偶合器作为该设备的过载保护装置，其中较多使用安全销作为过载保护装置。但是安全销使用效果并不明显，是由于煤块中常常含有木料、铁器等，造成频繁切销。退换安全销困难，维修成本较高，影响整条生产线正常运作。为消除洗煤厂双齿辊式破碎机使用安全销从而产生的种种问题，在研究中使用牙嵌式离合器的结构原理，针对安全销装置进行改进，可减少切销率，减少维护资金，增加保护装置保护时长。
1 双齿辊破碎机运行原理分析
双齿辊破碎机是由两个相互平行的破碎辊组成，并且在每一个破碎辊上都装配着大量的破碎齿环，通过破碎齿对生产物料进行破碎。其中，双齿辊破碎机对物料的破碎可分为三个步骤：第一步，在双齿辊破碎机运行中，破碎辊遇到体积大的物料时对其进行冲击的撞击。当物料大小能够被破碎辊咬合时，可进行第二步工作；物料依然较大时应再次进行第一步工作，防止物料沿着破碎辊表面滑动，导致破碎辊被迫使物料反复打转，对破碎机整体工作效率造成极大的影响。第二步，当双齿辊破碎机进入到第二步工作时，第一步对破碎辊脱离咬合作用，从而使得此步骤所包容的截面由大变小，物料整体大小逐渐降低，并受到破碎辊的直接冲击及剪切，最后被排到齿侧空隙。第三步，当双齿辊破碎机的破碎辊脱离咬合期间，小体积物料随破碎辊排出，而个别较大物料依旧被疏齿板阻挡。当破碎辊运行到疏齿板附近时，与疏齿板互相作用，可将较大的物料推入两破碎辊中间，再次进行破碎，从而保证出料粒度。同时在双齿辊破碎机实际运行期间，每对破碎辊上的齿环数、齿数破碎辊直径及转速具有直接的影响，更好的实现对出料粒度的准确控制。
2双齿辊破碎机安全销过载保护装置的结构原理及存在的问题
（一）双齿辊式破碎机安全销的结构及保护原理。双齿辊破碎机安全销装置由破碎机主轴上的凸轮盘、斜面键、皮带轮、联接套和各种材质的安全销等零部件构成，各零部件依次组装到完毕后，联接套露出部分端面距离压板端面7mm，限位开关安装在机架上，限位开关的轮与皮带轮的距离为1mm。其工作原理是:煤块中掺有木头或铁器等时破碎机被卡住不动，破碎辊轴上的安全销被切断，皮带轮由于重力继续拖动凸轮盘运动，因斜面键，破碎辊轴上的键与皮带轮全部分开，这时皮带轮向远离破碎辊一侧行动，皮带轮触发限位开关，使电气柜动作，主回路停电，电机因断电而停止工作。详情见图1所示。（二）双齿辊破碎机安全销装置存在的问题。洗煤厂该设备的入料前经常设有手选皮带和电磁除铁器等，但依旧有托盘、钻头、钢筋等进入该设备，从而导致该设备堵死导致切销的发生。维修工人退换安全销的操作中出现以下问题:(1)退换断销前，维修人员需先清理破碎辊间被卡住的铁器、杂物、煤块后，才能手动盘车退出断销，安装新安全销。(2)因为断销的刃口刮蹭联接轴套 (皮带轮的旋转惯性不能马上停止)，造成轴与内孔之间抱死，退换安全销十分不容易，而且越来越困难，只能用氧气切割开联接轴套，更换损坏联接轴套。(3)造成维护成本增高，平均每次退换断销时间需1.5h，维修需3名维修员。(4)由于安全销负荷值恒定，当遇到硬度较大的煤矸石时也偶尔有切销事故发生。
图1安全销过载保护原理示意
3对双齿辊破碎机保护装置结构的改进
改进后的双齿辊破碎机联轴器由两对内齿圈和外齿圈构成。两个内齿圈使用螺栓连接，两个外齿圈则与输入轴和输出轴连接，该装置通过内外齿的动作传动扭矩。当该装置负荷超过负载时，紧固内齿圈的螺栓将被切断，从而避免减速器打齿的现象。为了保证该装置运行平稳，该联轴器的外齿齿顶制作成椭球面，这种设计会使联轴器在工作时，内齿圈无法避免得会产生位移，导致设备加剧磨损，为此需要保证齿面清洁及充足的润滑。
4对双齿辊破碎机安全销过载保护装置的改造
（1）牙嵌式离合器的组成。利用牙嵌式离合器的工作原理对现使用的双齿辊破碎机安全销进行改造，其组成如图2所示。该装置由破碎辊轴上的键、联接轴、皮带轮、压缩弹簧和半离合器等零部件构成，零部件组装完毕后，限位开关组装在机架上，限位开关的轮与半离合器的间隙是2-5mm。根据破碎煤矸石等物料的物理特性选择符合工况的弹簧，然后用圆螺母调到适合的位置，从而保证该设备正常工作时离合器不会松开。
图2离合器过载保护原理示意图
（2）保护装置采用离合器改造后的工作原理。如图3所示，工作原理是:当破碎机破碎辊被木头、铁器等大块杂物卡死不动时，皮带轮上的离合器1继续转动脱离离合器2，然后使离合器2压紧弹簧向远离破碎辊挪动，离合器2触动限位开关，从而电气发生反应停电，电机因断电而停止工作。半离合器2经过底座压紧弹簧，待铁器等杂物清除后，破碎机正常工作，弹簧带动底座向破碎辊挪动，使半离合器1和2回到初始位置，从而迅速恢复正常工作。
5改造后的保护装置结构特点
改造步骤: 只需将皮带轮上的联接轴套变换为安全离合器，在破碎机轴上铣一个或两个键槽，增加1个弹簧和压板即可改造完成。此改造工作量小，资金投入少，改造总成本只要4000元左右。改造后，通过不同的弹簧，从而满足不同强度物料的正常适用，堵塞故障取消后能自动恢复原位。可以按照图示进行改造，使用更为稳定，维护简便。
图3 改造后保护原理示意图
结语
采用离合器对双齿辊破碎机安全销装置进行改造后，双齿辊式破碎机运行平稳，从而减少了洗煤厂维修停产的时间，大大降低了维修养护成本，再而取得了更好的经济效益。
参考文献
［1］解京选，刘建荣．选煤厂破碎与筛分［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2015．
［2］成大先．机械设计手册［M］．北京:化学工业出版社，2016．
论文作者:周帅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：破碎机论文; 离合器论文; 皮带轮论文; 物料论文; 保护装置论文; 铁器论文; 洗煤厂论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;