1、引言
昆鋼燒結(jié)廠原有18m2燒結(jié)機(jī)專用燒結(jié)礦
破碎機(jī)5臺，己淘汰3臺，因低品位礦粉資源利用等需要保留兩臺。在燒結(jié)礦破碎生產(chǎn)過程中，由于檢修維護(hù)和設(shè)計(jì)薄弱兩方面的原因?qū)е卤倔w零件破壞時有發(fā)生，因保險本體以過渡配合、平鍵聯(lián)接的方式裝配于齒輥部的齒輥軸上，又以動配合的形式裝配于開式大齒輪內(nèi)。本體的損壞必然造成較大事故，如果在有本體備件的情況下也需8h以上才能恢復(fù)生產(chǎn)。由于該設(shè)備吊裝受限制，即使有整體齒輥部套裝備件，也要先拆出齒輥部外罩、星輪軸承座和潤滑油管、冷卻水管，吊出己壞件再裝入新套件，沒有4h以上也是難以完成的。如果事故發(fā)生在中、夜班，組織處理的難度就會更大。因此，分析并找準(zhǔn)事故原因，采取預(yù)防措施，杜絕同類事故的重復(fù)發(fā)生，對于確保燒結(jié)礦的連續(xù)生產(chǎn)具有重要的意義。
2、保險系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1破碎機(jī)傳動原理
破碎機(jī)型號為1100×1600單輥星輪式破碎機(jī)，傳動方式見示意圖1，其破碎原理是，慢速轉(zhuǎn)動的齒輥部星輪組以每分鐘4～5次的頻率與安裝在星輪組下部的蓖板體交叉重合形成剪切式破碎。
傳動順序是電動機(jī)1通過齒接手2將動力傳到減速器3，減速器3通過低速軸上的開式小齒輪4傳到開式大齒輪5，開式大齒輪5通過保險銷6傳到本體7上，本體7通過平鍵傳到齒輥部8上。
2.2保險系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及傳動程序
保險系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2，動程序及工作原理是，減速器傳遞的扭距由低速軸上的開式小齒輪傳遞到開式大齒輪，開式大齒輪內(nèi)孔與本體外圓的裝配為動配合，開式大齒輪的扭矩通過保險銷傳遞到本體。本體又通過過渡配合的平鍵（該點(diǎn)即為本文討論的事故點(diǎn)）傳遞到齒輥軸再帶動齒輥部的星輪組工作。當(dāng)齒輥部阻力超過設(shè)計(jì)值時，以帶保險槽的保險銷斷裂的形式實(shí)現(xiàn)傳動系統(tǒng)保險。
3、保險本體斷裂的形式及原因分析
3.1斷裂形式
保險本體零件斷裂損壞照片見圖3，從照片可以清楚地看出事故點(diǎn)發(fā)生在本體孔與齒輥部齒輥軸配合的平鍵聯(lián)接處，從本體內(nèi)孔鍵槽90度角處應(yīng)力集中斷裂。本體保險臂根部則呈人字形斷面折斷。
3.2事故原因分析
從保險系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出本體在鍵聯(lián)接處沿圓環(huán)周向受拉力，如果平鍵配合太松，在傳遞扭矩過程中，平鍵有傾翻趨勢，平鍵不同程度的傾翻產(chǎn)生向外的撐力使鍵槽頂部承受彎距。在拉力和彎距聯(lián)合作用下，本體鍵槽處應(yīng)力集中斷裂。
本體臂呈一懸臂梁，在工作狀態(tài)下產(chǎn)生周向彎矩，當(dāng)保險臂與開式大齒輪輪幅間有異物構(gòu)成撐力時，懸臂又產(chǎn)生平面彎矩。
3.2.1 使用過程中檢修和維護(hù)方面的原因
齒輥軸與本體的連接為過渡配合鍵連接，因尺寸偏大（φ220mm），裝配工藝上采用本體孔加熱的方法裝配，而本體與大齒輪配合處(φ280mm)為動配合，一般采用在常溫下涂潤滑油裝配。三個零件裝在一起形成的兩個配合面只相離30mm，在吊車配合下完成裝配作業(yè)，難度較大。在裝配過程中，由于擔(dān)心裝配失敗，往往采取加大本體孔和減小齒輥軸的措施，這就必然導(dǎo)致過渡配合名不副實(shí)，當(dāng)配合較松、而平鍵頂隙又偏大時，平鍵在受力過程中即出現(xiàn)不同程度傾翻，平鍵在傾翻過程中的向外撐力將較薄弱的本體鍵槽處撐裂。
由于本體臂設(shè)計(jì)厚度為30mm鑄鋼件，在使用中懸臂受力產(chǎn)生變形，這種變形帶來的問題首先是兩保險銷孔中心線不重合，使動配合的保險銷無法穿插。其次是導(dǎo)致保險臂端和大齒輪幅上的兩個保險銷孔區(qū)域不平行、不貼合，即使穿入了保險銷也必然因長度不夠無法上螺母緊固。在現(xiàn)場維護(hù)中，為了維持生產(chǎn)被迫將保險銷直徑減小、長度加長，這就加速了保險臂端的扭轉(zhuǎn)變形并形成惡性循環(huán)，更要害的是由于保險銷直徑減小，配合處產(chǎn)生間隙，使保險銷的超載破壞不再是正常設(shè)計(jì)的純剪切破壞方式，而是在斷裂前先歪斜，在歪斜中又將大齒輪幅與保險臂之間的間隙撐大，加劇了保險臂的變形。在保險銷彎曲并對保險臂端形成撐力的過程中，使懸臂受力的保險臂從僅30mm厚的大面上受力而斷裂。
2.9.9設(shè)計(jì)方面的原因
從圖4可以看出內(nèi)徑φ220mm外徑φ280mm的本體與齒輥軸過度配合、平鍵連接處厚度僅為30mm，這一厚度是不合設(shè)計(jì)規(guī)范的。為了簡化，這里先不去做復(fù)雜的強(qiáng)度計(jì)算，僅以一般設(shè)計(jì)資料為依據(jù)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)規(guī)范r11給出帶鍵槽零件的外徑D和內(nèi)徑d的關(guān)系是：鍛造鋼齒輪D=l. 6dL= (1. 2～1. 5)d鑄鋼齒輪D=(1.2～1.5)d鑄鐵膠帶輪D=(1.8～2)dL=(1.5～2)d
本文中的保險本體為鑄鋼件，按規(guī)范計(jì)算外徑D應(yīng)是~ 362mm，每單邊厚度應(yīng)是7lmm。而實(shí)際零件外徑D只有φ280mm，單邊厚度只有30mm。對照設(shè)計(jì)規(guī)范屬于設(shè)計(jì)上的薄弱環(huán)節(jié)。
保險臂變形問題，也和保險臂這一板狀零件設(shè)計(jì)薄弱有關(guān)，30mm厚度的板狀懸臂本體在冶金工業(yè)上使用，設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮加肋，雖然該零件特殊一些，即使從雙面加肋，每個面肋的高度只能有10mm，作用很有限，但設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮其它加固措施。
4、對策措施探討
通過上述原因分析，要解決本體這一薄弱環(huán)節(jié)，可采取下列措施。
4.1 從維修管理角度，要堅(jiān)持套件檢修，裝配前要嚴(yán)格檢驗(yàn)零件尺寸精度，杜絕安裝前的手工大切削量打磨，避免在較短的檢修時間內(nèi)安排保險系統(tǒng)的裝配。
4.2 從零件設(shè)計(jì)上將保險本體的外圓和開式大齒輪內(nèi)孔直徑由φ280按規(guī)范加大為φ360，以增加鍵槽外圍的肉厚。
4.3 關(guān)于本體懸臂部分的變形與剛度問題，在加肋和加厚效果不明顯的情況下，一燒車間曾采取過將懸臂狀改為圓盤狀的方案來加強(qiáng)抗變形能力，這一方案除了零件重量有相應(yīng)增加外，不失為一個綜合性的較佳方案。該方案根本改變了該零件的懸臂狀，實(shí)施后不但加強(qiáng)了保險孔至φ220mm內(nèi)孔之間懸臂部位的抗變形剛度和強(qiáng)度，并相應(yīng)增加保險孔數(shù)量，使孔的負(fù)荷和變形也相應(yīng)減輕。取得了比較好的綜合效果。
5、結(jié)語
在設(shè)備維護(hù)中因備件損壞造成的事故是不可能完全避免的，技術(shù)人員的責(zé)任是提出預(yù)防性措施并避免屢發(fā)事故。在覆行職責(zé)和事故分析中，既不能只局限于檢修維護(hù)方面的單向原因，也不能無根據(jù)地把問題推在設(shè)計(jì)不合理方面而忽視補(bǔ)救措施。本文對本體這一保險系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件分兩個部位進(jìn)行了分析，采取了改懸臂式為圓盤式的措施，取得了較好的效果，未實(shí)施項(xiàng)即增加φ280孔處鍵槽外肉厚的建議提供有關(guān)現(xiàn)場技術(shù)人員參考。
相關(guān)礦山機(jī)械設(shè)備：
1、
圓錐破碎機(jī)
2、
雷蒙磨粉機(jī)
3、
顎式破碎機(jī)
