内容发布更新时间 : 2025/1/7 9:40:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

PCF—2022单段锤式破碎机锤头调配方法的探索与应用

【摘 要】锤式破碎机主要应用于矿山、水泥等行业，主要用来破碎石灰石，煤、页岩、石膏等。其工作原理主要是通过锤头在腔体中对矿石进行强烈打击，矿石通过反击衬板的撞击及矿石之间的碰撞，沿矿石本体层理面、节理面等脆弱部分而破裂，直至产生符合要求的产品，从篦子中排出。随着使用时间的延长，锤头开始出现不同程度的磨损及边角崩落现象，不但影响了生产效率，而且打破了原来的平衡状态，使设备振动加剧，降低了设备的使用性能。本文主要是针对我公司使用的山宝牌PCF-2022单段锤式破碎机更换锤头时采取建模分析、数据优化的方式来阐述锤头的调配。

【关键词】破碎机；锤头；调配方法

1.现状分析

我公司的PCF-2022单段锤式破碎机实行单班制运转，效率在700t/h左右，累计产量达到657734.52t时，检查锤头发现整体磨损严重，锤头底部磨损成圆弧形，虽然通过调整锤头和反击板间距，能勉强得到符合要求的粒度矿石，但是矿石在破碎腔体内的打击次数增多，生产效率明显降低。破碎机转子运转不平衡性加剧，日常检查发现锤轴磨损严重，锤轴表面凹痕明显，存在较大的故障隐患。

2.配锤模型建立

PCF-2022单段锤式破碎机转子由50块锤头组成，沿主轴轴线方向看，分左右两段，每段上含有5组锤头，每组5块锤头；从锤盘圆周母线方向看，锤头均布5组，每组10块。

在实际生产过程中，物料是从板式给矿机运送而来，物料的抛落会造成破碎机转子中部料量远远超过两边，因此锤头磨损量应该是从中部向两侧递减。在配置方案时除了考虑到锤头的磨损规律外，还要兼顾减轻偏心振动。

为了便于研究锤式破碎机轴向转矩M1及径向转矩M2，作以下假设：

（1）每只锤头为一理想的质点。

（2）各支点离主轴回转中心的距离为一定值。

（3）锤头按理想状态均匀分布。

（4）每组锤头的轴向组间距为1。

不妨用1、2、3、4、5等来表示沿轴线方向的组数，每组5块锤头，用a、b、c、d、e等分别来表示该组的总重，则锤头分布如表1所示：

表1 锤头的轴线方向排列

按轴中截面计算轴向偏心矩M1：

M1=（a-j）×4.5+（b-i）×3.5+（c-h）×2.5+（d-g）×1.5+（e-f） ×0.5

为了尽可能的降低轴向偏心矩，则应该使M1尽可能的小，以保证整体运转的平稳性。当M1=0时，锤头的布置会达到一个最佳状态，进而得到两种情况：（1）各项正负抵消情况，这种情况在实际操作中具有一定的难度。（2）尽量保证a=j，b=i，c=h，d=g，e=f，缩小轴向沿中心线对称锤头之间的重量差，这种方法在锤头实际调配中直接明了，便于操作。

为了研究径向偏心矩M2，可以引入分布圆的概念，将A、B、C、D、E表示沿锤盘圆周方向的组数，用u、v、w、x、y分别来表示该组的总重，则锤头分布如表2所示：

表2 锤头沿圆周母线方向排列

将各组重量沿着母线数量均匀分布在圆上，便得到了分布圆（如图2所示）。根据力学原理，分布圆的简化规律为：（1）同一直径线上的2数同减去最小数，分布圆性质不变；（2）同一个等边三角形内三个数同时减去其最小数，分布圆性质不变；（3）相邻3数的，两边数分别加上中间数，使中间数为0，分布圆性质不变；（相邻两数的，可设边上的数字为为0来处理）。分布圆的简化规律均来自于对称平衡规律，一般来说，各质点相对于回转中心对称布置，质量相等，则系统就越平衡。由于PCF-2022锤式单段锤式破碎机圆周方向为5组，组间角为72°，因此可以采用分布圆简化规律进行简化，得到一次简化分布圆（图1）。相对于理性简化分布圆，径向转矩M2=0。 我们在操作时，只需尽量满足v-w=0，x-w=0，y-u=0，即u=v=w=x=y，保证5组锤头最大限度的相等。

图1 一次简化分布圆

通过以上分析得到锤头的配置分布规律：

（1）锤头轴线方向的总体布置按照“中间重，两边轻”的规律进行排列。

（2）轴线方向布置的锤头，相对于中心线两侧对称排列。

（3）沿锤盘圆周方向的5组锤头重量应保证尽量相等。

3.锤头调配方法的实施

为了保证锤头的调整与分配，对每个锤头进行称量，并对称重后的锤头进行标号，以下是50块新锤头的实际重量，如表3所示。

表3 锤头称量实际重量明细 （单位：斤）

根据锤头配备的模型，我们可以采用数据分析法进行锤头的调配布置：

（1）求出50块锤头的总重：M=11403斤。

（2）均分5组锤头，每组锤头的总重量为：m=M/5=2280.6斤。

（3）求平均每块锤头的重量：m1=228.1斤。

（4）求偏差。求称量锤头与均重锤头的偏差，并将正负偏差进行分类，编写差值表。

（5）依据差值表，采用“优先排重，正负抵消，零作调整”的方法，即：先选取差值表中与平均重量相差较大的锤头，优先放入这五组锤头每组的中间，然后采用负偏差消除较大正偏差，正负偏差互抵消，零偏差调整的方式，将锤头初步分成质量相等的5组，初步选配锤头。

（6）根据锤头分布规律，按照轴向“中间重，两边递减，两侧对称”的原则，进行组内与组间的调整，由于锤式破碎机锤轴为两段，因此要保证两锤轴上锤头重量尽可能相等。经过优化比较选取最优方案，如表4所示。

表4 锤头最优方案

（1）方案验证。在忽略锤头轴向窜动的基础上，实际量得相邻两锤头之间的距离为240mm=0.24m，则轴向转矩为：M1=（562.75-565.15）×4.5×0.24+（566.5-565.7）×3.5×0.24+（567.1-567.3）×2.5×0.24+（570.9-569.7）×1.5×0.24+（583.6-582.8） ×0.5×0.24=-1.608N.m。

基本接近于零，达到了轴向转矩的要求。

锤头重量分布圆简化后我们发现径向转矩基本达到了M2=0的状态。

4.效果验证

通过本次检修，更换完锤头后破碎机转子整体运转平稳，设备振动已消除，生产效率大幅度提高，单位小时内的产量平均提高了24%左右，极大的降低了生产能耗。此方法的研究与应用对于破碎机寿命的延长及生产效率的提高有着重要的意义，值得在日后的维修中借鉴。