大功率采煤机破碎机的改进设计

分析了该种破碎机在日常应用中存在的主要问题，并针对这些问题，进行了一系列具体改进设计。实际应用结 果表明，经改进后的破碎机破碎能力更强，运行更可靠，此项研究可为釆煤机破碎机的优化设计提供参考。关键词：破碎机结构破碎机构改进设计可靠性中图分类号:TD421.6 文献标识码:A 文章编号:1003-773X( 2020 )03-0037-02引言破碎机作为采煤机的重要组成部分，其功能是

采煤机在运行过程中破碎前面的较大块煤，从而疏 通机器下面的过煤通道，通常作业在采高比较大的 工作面和片帮多的煤层，所以一般在大功率的采煤

机上都安装有破碎机。悬臂式是当前应用最广泛的

构造,在这种采煤机的构造中,破碎机安置在摇臂的

采空侧o然而在实际应用中,无论设备是进口的还是 国产的，都不能达到理想中的破煤程度，有很多问题

岀现,本文以悬臂式构造为出发点，针对实际应用中 1—破碎电机;2—破碎截齿;3—行星减速机构;4—输出花键

出现的问题做了对应改造。图2破碎机构1大功率采煤机悬臂式破碎机的结构组成2大功率采煤机悬臂式破碎机目前存在的主要问题当前，在煤矿作业中使用的破碎机主要有两种

通过使用可以看出一些问题，当破碎机一直破

功率,一种是100 kW,—种是160 kW,由于破碎机 碎比较坚硬的大块煤或者岩石的时候，会发生以下 的功率不一样，与之相匹配的采煤机分别是1620系

情况:破碎不完全;破碎机里的护罩形状发生改变;

列和2245系列。虽然破碎机的功率不同，但在其机

采空侧的支撑轴承遭到破坏以及轴承的润滑脂密封 构上却有异曲同工之处，图1为悬臂式破碎机的构 不严和注油麻烦；当需要加载试验时，因为输出端的

造图。密封在破碎滚筒的联接盘的位置上，所以破碎滚筒 无法取下,在实际操作中，也不方便更换损坏的输出 端密封。3大功率采煤机悬臂式破碎机改进措施为了解决以上问题,改进了破碎机的构造，破碎

机的新的结构如下页图3所示。3.1提升破碎机的破碎能力提升破碎机的破碎能力从两个方面入手:一方

1 一联接耳座;2—臂架；3—护罩；4一破碎机构；5—升降油缸

面通过调查研究国内和国外破碎机的演变历程；

图1悬臂式破碎机结构另一方面全面评估电气系统的内容量。新型的破

破碎机的重要组成部分是破碎机构，经过行星

碎机的功率达到了 250 kW,由于配齿不同，新型破

结构,破碎电机经其减速,转动的行星架经花键把输

碎机的破碎滚筒的转速降低了，由原来的156

出的扭矩传递到破碎滚筒，接着大煤块就被破碎截 r/min变成143 r/min,破碎机的破碎扭矩也因此由 齿打碎了〔1切。破碎构造如图2所示。原来的9.7 kN-m变成了 16.4kN・m,在理论计算

收稿日期:2020-01-19中破碎机的破碎能力增加了大概40%o可以通过 作者简介：宋梁亮(1983-),男，本科，毕业于河南许昌学院电气 更换电机，在通用性和矿方的选择方面，将其功率

工程及其自动化专业，助理工程师，研究方向为机电。变成200 kWo・38・机械管理开发jxglklbjb@126.com

第35卷単加错齿旳破碎装覺3-2剖视图

图3破碎机机构的改进3.2多方面提高破碎机护罩的强度1） 应用质量比较好的板材并且增加板材的厚

度，从而把护罩的基础板材强度提高了约25%；2） 护罩加强肋的条数在8条的基础上增加3 条,11条加强肋提高了其整体强度；3） 扩大护罩的防护面积，把相对滚筒的包角在

120°的基础上变成140° :4） 增强护罩和破碎臂架相交的两个面上的定位

能力，扩增¢40 mm来增加护罩的抗击力，避免联接 螺栓不能剪断；5） 升级护罩和破碎臂架的联接螺栓强度，将其 等级从8.8增加到10.9,提高护罩的联接能力。以上调整，在整体范围内增加了护罩的强度，新

型的破碎机的护罩如图4所示。3.3多措施加强采空侧支撑轴承的可靠性在破碎机的实际操作中，造成采空侧轴承破坏 的重要原因有:第一，密封结构不可靠使润滑脂泄露 的润滑情况;第二，截齿没有配备在轴承外圈的固定

装置处，圆面在遇到煤岩时与其相互摩擦后产热,外 形遭到破坏,最后轴承的正常操作受阻;第三，破碎

滚筒在实际操作中有微小的频率高的冲击振动，因 为滚筒另一边的支撑刚度低于正常水平，这个因素

也会降低轴承的可行度。关于上面提出的问题，做出

相应的改变：1）对于轴承外侧的密封而言，由原来的单道s 形变成旋转速度很快和毡圈并用的双道密封构造，rFTiiMiClii■w ■■IIIJII 111图4改进后的破碎机护罩一方面可以避免轴承的润滑脂消耗太快，同时防止 外面的灰尘进入到采空侧轴承，使轴承受损，另外为

了方便注油，扩大了注油管路；2） 对于采空侧的支撑轴来说，在其固定圆面 上配备锯齿形状的破碎装置，用改进装置进行煤 块破碎，从而避免由于接触面积大而产生的摩擦 产热困扰；3） 用调心轴承替换煤壁侧的双锥轴承，轴承的 支撑定位能力得到提升；4） 方形联接代替径向交联方法中的花键联接， 从而减小了滚筒和行星构造中径向的间隔以及振 动，另外保证了加载实验的顺利进行W3.4全新布置输出端的安装结构形式对于输出端而言，其安装构造的改变使减速系 列分离破碎滚筒，一体化行星构造，另外输出端的油 密封能够拆装独立,对比先前的结构有很多优势：1） 原先的破碎机只有空载实验,改进后,能够在 拆除破碎滚筒之后,在整个破碎机上进行加载操作;2） 输出端的油密封的方式与之前相比变得独 立，避免了损坏后不可拆卸；3） —体化行星结构,便于整体安装拆卸。4使用效果对新型的破碎机在矿井下的实际操作的跟踪报

告显示，原有破碎机存在的问题得到了很好的解决，

破碎机的检查维修和加载实验变得更加便捷，同时 破碎机的可靠性也得到了提升，与破碎机相关的修

改技术也可以作为其他型号设计和优化的参照。参考文献[1] 麻小雷.探析块煤破碎系统在矿井的应用[J].机电工程技术.

2019（9）:33-35.[2] 王鹏，李成，岳俊阳•综采工作面大块煤破碎装置研究[J].煤矿 机械,2017（5）:88-90.

[3] 梁东.大块煤破碎系统在煤矿大采高工作面中的设计与应用[J].内蒙古煤炭经济,2016（23）： 66-6&[4] 马进.采煤机破碎机浮动密封易损坏的现象与预防措施[J]•中 国新技术新产品，2015（8）:55-57.[5]

裴爱科.7 m大采高综采工作面采煤机的安装及维护探析[J]. 科技创新与应用,2014（ 29）: 90-92.（编辑：贾娟） （下转第77页）2020年第3期李磊:齿轮加工中的磨齿修形方法的研究• 77 •由于齿轮轮齿精密度较高，为了对磨齿修形前

况分析，优化前两个齿轮在接触位置的啮合线呈现 后的齿轮承载情况进行分析，本文采用ANSYS仿真 了中间窄、两侧宽的现象，导致啮合时的应力均集中

分析软件建立齿轮传动的仿真分析模型，设置齿轮 在中间齿面的啮合位置处，导致长期啮合时极易在 接触时的接触单元数量为4418个，接触区域采用

该处产生疲劳破坏。优化后轮齿啮合时的啮合线分

自动网格划分方案页，网格数量为293 284个，齿轮 布较为均为,使整个接触位置的应力分布均匀,能够

轮齿材料的弹性模量为200 GPa,泊松比为0.25,齿 有效地提升啮合时的稳定性，降低疲劳破坏对齿面

轮在啮合过程中的转矩为1 129 N・m,优化前后的齿

的影响。轮在啮合时的应力分布情况如图3所示。4结论针对传统加工方案下齿轮轮齿的精度差，在啮 合过程中仅能满足低速的传动需求，在高速传动过 程中极易导致振动、冲击，引起齿面磨损加剧，严重 影响传动系统的使用安全性和寿命的现状，本文提

出的新的齿轮磨齿修形工艺，采用蜗杆砂轮磨齿机 对齿轮齿形进行修磨处理,显著提升了齿形的精度， 3-1优化前 3-2优化后极大地提升了齿轮啮合时的可靠性和使用寿命。参考文献图3优化前后齿轮的接触应力分布情况[1] 王志永，曾韬.Phoenix n螺旋锥齿轮磨齿机加工仿真系统的研 由仿真分析结果可知，优化前齿轮在啮合过程

究[J].中国机械工程,2009,21(13):4 171-4 173.中的最大接触应力发生在主接触线位置，最大接触 [2]

彭先龙,李建华，方宗德，等•碟形砂轮磨削面齿轮的数控规律 应力约为1 174 MPa,对齿轮进行磨齿修形后在相同

[J]胎尔滨工业大学学ffi,2012,44(11):101-104.的啮合条件下的最大接触应力降低为923 MPa,比

[3] 沈平,刘光磊.斜齿面齿轮蜗杆砂轮磨削的双参数法[J].机械科

优化前降低了约21.4%。啮合过程中齿顶部分的最 学与技术,2008,27(7)： 950-954.[4] 王延忠，吴灿辉,葛旭阳，等•面齿轮滚刀基本蜗杆的设计方法

大啮合力比优化前降低了 9.5%,齿根部分的最大啮

[J].北京航空航天大学学报,2009,35(12):166-169.合力比优化前降低了 32.7%,对齿面接触位置的啮 [5]

王龙，田欣利,王望龙，等.磨齿表面烧伤与裂纹的产生机理及

合均匀性的提升显著。并且根据对啮合时的接触情

预防措施[J].制造技术与机床,2017(3)： 108-112.(编辑：张卓娅)Study on the Method of Grinding Gear Shape in Gear MachiningLi Lei(China Heavy Auto Group Datong Gear Co., Ltd., Datong Shanxi 037305)Abstract： As the core of all kinds of mechanical transmission systems, the stability and reliability of gears in the working process directly determine the reliability and safety of mechanical equipment operation. Therefore, in view of

the continuous improvement of transmission accuracy and life requirements of mechanical equipment, a new method of

tooth grinding modification is proposed. By using this method, the tooth shape accuracy of gear is greatly improved, and the contact phenomenon of tooth top edge during meshing can be significantly reduced, the vibration shock can be reduced, and the service life of gear can be improved.Key words： gears; grinding teeth trimming; tooth insertion; vibration impact(上接第38页)Improved Design of High-Power Shearer CrusherSong Liangliang(Luzan Group Wangzhuang Coal Mine, Changzhi Shanxi 046031)Abstract： In order to improve the crushing ability and operation reliability of the high-power shearer cantilever crusher, the main structure of the cantilever crusher is introduced, the main problems in the daily application of the crusher are analyzed, and a series of concrete improvement designs are carried out for these problems.Key words: crusher; structure; crusher mechanism; improved design; reliability