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1、前言
    立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)是一種新型破碎設(shè)備，可以在細(xì)碎與粗磨之問(wèn)較寬的范圍使用，它具有高效、節(jié)能、降耗等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)采石場(chǎng)用于細(xì)碎的破碎設(shè)備多為反擊式破碎機(jī)，但反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)成本較高，處理量不足，不適于破碎塑性，粘性物料，而且出料易出現(xiàn)針片狀，故常常小能達(dá)到采石場(chǎng)所需的生產(chǎn)量及對(duì)石材粒度的要求。廣州有色金屬研究院根據(jù)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況研制的PLC1000型立軸式破碎機(jī)在技術(shù)性能上均達(dá)到技術(shù)要求，完全滿足生產(chǎn)上的需要，生產(chǎn)粒度均勻，處理量大，牛-產(chǎn)效率高。本文主要從PLC1000立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的傳動(dòng)軸裝置方面進(jìn)行舉例說(shuō)明其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
2、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
    PLC1000型傳動(dòng)軸裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要特點(diǎn)如下：
    (1)傳動(dòng)軸與飛輪連接結(jié)構(gòu)在高速旋轉(zhuǎn)工作中的合理性：
    如圖2所示，連接結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)了a、b、c三個(gè)階段的改進(jìn)。
    在a階段選擇錐形軸伸的過(guò)盈聯(lián)接，通過(guò)平鍵與錐度來(lái)保證兩者緊密配合、同步旋轉(zhuǎn)。但在實(shí)際加工與安裝時(shí)，卻容易碰到加工精度與安裝條件的限制。錐形軸伸要求與軸孔配合表而接觸均勻，著色研合檢驗(yàn)接觸率不低于70%，所以，安裝要求熱脹安裝或油壓安裝，這兩種條件在石場(chǎng)一般難以提供。而且，鍵槽容易在軸與飛輪安裝面貼合不足時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力集中，率先疲勞撕裂。
    于是，進(jìn)行了b階段的改進(jìn)一采用脹套及圓柱形軸伸聯(lián)接。脹套裝拆或調(diào)整軸與飛輪的相對(duì)位置方便，解決了加工精度與安裝條件的問(wèn)題；承載能力高，可以避免a階段中鍵槽產(chǎn)生應(yīng)力集中的問(wèn)題；還能起到密封的作用；同時(shí)，由于脹套的工作特性一在過(guò)載的情況下將自動(dòng)打滑松開(kāi)軸與飛輪的聯(lián)接，提供過(guò)載保護(hù)。但b階段由于軸肩支撐面較小，影響了飛輪旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
    最終確立了c階段的連接設(shè)計(jì)：加粗軸徑，以提高軸的剛度；利用軸套加大軸肩支撐面，提高飛輪旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。
    破碎機(jī)在石場(chǎng)的連續(xù)使用，最終證實(shí)了c設(shè)計(jì)的合理、安全、有效性。
    (2)本機(jī)工作時(shí)沖擊振動(dòng)較大，旋轉(zhuǎn)速度高達(dá)1480rad/min，設(shè)計(jì)軸承配置時(shí)必須合理。傳動(dòng)軸的主軸承選擇圓柱孔調(diào)心滾子軸承一推力調(diào)心滾子軸承配置。推力調(diào)心滾子軸承可承受軸向重載荷并且適用于相當(dāng)高的轉(zhuǎn)速，也可以承受徑向載荷，以保證傳動(dòng)軸裝置可承受設(shè)備工作時(shí)所產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)。圓柱孔調(diào)心滾子軸承具有高承載能力，且軸向可以相對(duì)移動(dòng)，以解決因溫度變化而產(chǎn)生的軸向伸縮問(wèn)題和安裝軸承的間隔誤差。
    (3)防塵設(shè)計(jì)，由于傳動(dòng)軸裝置工況惡劣，在多塵的條件下工作。首先軸端設(shè)計(jì)了防塵罩，傳動(dòng)軸上下都設(shè)置了FB型內(nèi)包骨架密封圈，采用了三個(gè)油封的組合，如圖3所示，這種排列可以防止兩方面的滲漏，既可以防止灰塵、雨水進(jìn)入傳動(dòng)軸裝置內(nèi)，影響轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)防止軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏。
    內(nèi)包骨架密封圈材料選取耐油、耐熱性能極佳的氟橡膠，它的使用溫度在-20度至250度，可承受主軸高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高溫環(huán)境。
    (4)對(duì)于傳動(dòng)軸工作中高速旋轉(zhuǎn)發(fā)熱的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了“雨淋式”冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)。
    (5)襯板角度的合理設(shè)計(jì)。由于擊碎的石塊從上落下，一部分將打在保護(hù)軸承座的襯板上，經(jīng)反彈又打向上部飛輪底座，所以襯板與軸線方向夾角越小，反彈的石塊越不容易擊中飛輪底座，磨損飛輪。
3、材料的選擇
    由于傳動(dòng)軸裝置的工況非常惡劣，受到重載荷與沖擊振動(dòng)，必須帶動(dòng)飛輪與導(dǎo)料盤和物料同時(shí)高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打擊破碎，所以選材時(shí)特別注意材料的沖擊韌性，抗疲勞強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸選用35CrMo。表1中將35CrMo與傳動(dòng)軸的常用材料40Cr進(jìn)行比對(duì)。從中可以看出35CrMo與40Cr在化學(xué)成分上的主要區(qū)別在于Mo元素的加入，以及C含量的微小差別。根據(jù)合金元素在鋼中的影響和作用顯示，加入Mo可以大大提高合金材料的淬透性與高溫強(qiáng)度，而大大降低回火脆性，當(dāng)Mo含量<0.6%，能提高材料的塑性。C元素含量小，則可以細(xì)化晶粒，降低硬度。
    理論證明在選取破碎機(jī)傳動(dòng)軸材料時(shí)，根據(jù)重載荷、沖擊振動(dòng)的工況，選取35CrMo，將得到更高的強(qiáng)度、較高的沖擊韌度，較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的疲勞強(qiáng)度。而實(shí)際應(yīng)用中也反映了主軸選材的合理性。
4、傳動(dòng)軸的受力分析
    根據(jù)動(dòng)平衡原理：具有一定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)件，當(dāng)產(chǎn)生不對(duì)稱失衡的原因時(shí)，將導(dǎo)致通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件重心的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合，旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡離心力。重型或高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，即使是很小的磨損不均勻引起的偏心旋轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致非常大的離心力，成為軸或軸承磨損、機(jī)器或基礎(chǔ)振動(dòng)的主要原因之一。
    在實(shí)際生產(chǎn)中，也發(fā)生過(guò)由于人為疏忽，導(dǎo)料板磨損不均勻而得不到及時(shí)更換，引起旋轉(zhuǎn)不平衡的現(xiàn)象。
    故此，要對(duì)主軸進(jìn)行彎曲應(yīng)力安全校核。
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供數(shù)據(jù)：導(dǎo)料板每5-6小時(shí)更換一次，對(duì)應(yīng)兩塊導(dǎo)料板重量最大差額為m=17.5kg。
    導(dǎo)料板單重G=35kg，慣性半徑r::0.347mm，導(dǎo)料板中心距主軸危險(xiǎn)截面l=0.496m。導(dǎo)料板數(shù)量與分布如圖4所
5、使用效果
    PLC1000型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)在江西小江石場(chǎng)安裝使用后，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)多月，使用效果良好，特別適用于打擊當(dāng)?shù)鼐哂熊洝⒄程攸c(diǎn)的石料。充分體現(xiàn)了立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)高效、節(jié)能、降耗等優(yōu)點(diǎn)，也證實(shí)了立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)適用于處理中硬以上的磨蝕性物料，對(duì)物料的粘濕性不敏感，性能優(yōu)于其他類型破碎機(jī)。PLCIOOO型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)傳動(dòng)軸裝置設(shè)計(jì)合理、傳動(dòng)高效，它所提供的旋轉(zhuǎn)高速很好地克服了石料軟、粘阻力的問(wèn)題，打出的產(chǎn)品粒度細(xì)而均勻、顆粒形狀接近圓形，非常符合建設(shè)高速公路所需的要求。
6、結(jié)論
    PLC1000型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)傳動(dòng)軸裝置設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，主軸選材合理。
    通過(guò)主軸的受力分析可知，可以合理減少導(dǎo)料板中心距主軸危險(xiǎn)截面的距離Z，以減小飛輪上易損件磨損不均勻可能導(dǎo)致的不平衡離心力對(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生的彎矩作用。同時(shí)，應(yīng)該制定有效的工作程序，嚴(yán)格按時(shí)檢查和更換易損件，以保護(hù)傳動(dòng)軸裝置。