PLM3500 轮式破碎机的优化研究

郭 帅

（晋能控股煤业集团机电管理部，山西 大同 037000）

1 PLM3500 型轮式破碎机的应用情况

晋华宫矿井下多个工作面顺槽中安装有PLM3500 型轮式破碎机，该设备与SZZ1200/525型顺槽桥式转载机配套使用，与工作面的皮带机、刮板机、采煤机等配套形成机械化开采工艺。破碎机的作用是将转载机上的大块原煤进行破碎，然后运走，PLM3500 型轮式破碎机可调整出煤间隙为150～300 mm，将大块原煤破碎到所需块度。

从晋华宫矿的实践情况来看，PLM3500 型轮式破碎机整体工作较为稳定，对大块的原煤和矸石起到了一定的粉碎效果。受井下恶劣环境的影响，井下常需要对该型号破碎机进行维修和保养，设备工作时间和工作效率下降。针对这一情况，有必要对PLM3500 型轮式破碎机进行结构优化设计，以提高破碎机应用性能，提高工作效率。

2 PLM3500 轮式破碎机结构及工作原理

2.1 结构分析

PLM3500 轮式破碎机的结构如图1。该破碎机主要由传动部、主架体、破碎架、底槽、锤轴、调高垫板、减速器、耦合器、电机、喷雾装置等组成。

图1 PLM3500 轮式破碎机结构示意图

PLM3500 型轮式破碎机各部件通过螺栓紧固连接，构成破碎机总体。主架体左右侧安装传动装置、润滑装置、防尘装置；机架顶部有拆装方便的检查窗；破碎锤轴安装在机架两侧，调高使用垫板式调高装置。可根据所需要的煤炭块度，确定安装垫板的件数。

2.2 工作原理

PLM3500 型轮式破碎机的工作原理：SZZ1200/525 型顺槽桥式转载机输送原煤，破碎机破碎锤轴带动破碎锤头进行高达417 r/min 旋转运输，从而对大块原煤和矸石进行冲击和截割，实现对大块原煤和矸石的破碎。

装置传动部采用液力耦合器起动，起动特性软、过载保护性能好。整个系统比皮带轮传动的能量损失少，传动可靠，安装维修方便。

3 PLM3500 轮式破碎机的设计缺陷分析

PLM3500 轮式破碎机在晋华宫矿井下煤矿开采的生产实践中发现了如下设计缺陷。

3.1 锤轴轴承座的固定缺陷

PLM3500 轮式破碎机工作时，锤轴转速高达417 r/min，但锤轴轴承座的固定采用4 个内六角螺栓与螺母连接，该固定方式的设计易造成锤轴松动，进而使得锤轴动平衡失效而损坏锤轴轴承。

3.2 破碎机的推进缺陷

PLM3500 轮式破碎机重量高达30 t，加之晋华宫矿井下工作面顺槽底板煤质偏软，表面凹凸不平，倾角大，使得滑动摩擦阻力增大，设备推进困难。破碎机的移动主要是依靠转载机的移动而移动，其本身底槽无支撑点，行进过程产生巨大滑动摩擦阻力，设备向前推进问题严重。

3.3 锤头结构及连接方式缺陷

从结构分析可知，该破碎机锤头是插入锤体中的，锤头上开有螺纹盲孔，通过1 个M36×150 的螺栓连接，然后加紧固组件进行固定。锤头的这种连接方式在实践当中会造成连接螺栓断裂后无法从锤头中取出，必须对锤头进行更换，锤头连接方式缺陷明显。

3.4 调高垫板的结构

PLM3500 型轮式破碎机通过增减调高垫板数量来调节锤头与底槽的中板间距离，从而调节破碎机的输出粒度。从实践应用情况来看，破碎机增减垫板数量的过程非常不便，锤头与底槽的中板间距离调整难度大。

4 PLM3500 轮式破碎机的优化设计研究

基于PLM3500 轮式破碎机在晋能控股煤业集团晋华宫矿的应用情况，结合其设计缺陷，对PLM3500轮式破碎机的结构进行优化设计研究[1-6]。

4.1 锤轴轴承座固定的优化设计

对锤轴轴承座的固定进行优化，优化前后对比情况如图2。从图中可知，锤轴轴承座固定位置由主架体固定块和活动压块之间调整到主架体固定块与破碎架固定块之间，锤轴重心位于主架体固定块内，主架体固定块开口处尺寸设置为500 mm。该设计可以有利于锤轴组件的装配和拆卸。优化后，锤轴轴承座的固定更加牢固，锤轴转动过程中不易松动，也不易造成动平衡失效，可以有效提高设备的使用寿命。

图2 锤轴轴承座固定优化前后对比示意图 （单位：mm）

4.2 破碎机推进优化设计

对破碎机的推进进行优化设计，优化前后对比情况如图3。从图中可知，优化后在破碎机底槽增加迈步自移的连接点，采煤时，增加的迈步自移能抬高破碎机使其与顺槽底板分离，破碎机与底板之间的摩擦调整为滚动摩擦，有效降低了该位置处的向前推移阻力，对于顺槽倾角大的工况条件更能适应。

图3 破碎机底槽优化前后对比示意图

4.3 锤头结构及连接方式的优化设计

对破碎机锤头结构及连接方式进行优化设计，优化前后对比情况如图4。从图中可知，优化后锤头结构调整为台阶通孔，锤头颈部从112 mm 缩短为64 mm，锤头连接方式调整为螺栓与防松螺母结构。优化后，螺栓断后，可以非常容易从锤头处取出，不用重新更换锤头，另外提高了锤头在颈部的抗断能力。

图4 优化前、后锤头结构及连接方式对比

4.4 调高垫板结构的优化设计

对破碎机调高垫板结构进行优化设计，优化前后对比情况如图5。从图中可知，优化后调高垫板仍保留为三层，不同之处在于每层实行分段设计，一、二、三层分别分为两段、三段、两段，调整垫板销孔和螺栓连接孔为开口结构。优化后，垫板数量的增减操作便利。

图5 调高垫板结构优化前后对比示意图

5 结语

对晋华宫矿井下PLM3500 轮式破碎机的设计缺陷进行分析，基于晋华宫矿的地质条件，针对性地对锤轴轴承座固定进行优化，对破碎机的推进进行优化，对锤头结构及连接方式进行优化，对调高垫板结构进行了优化设计。优化后的破碎机破碎稳定性增加，破碎效率提高，整机及零部件的使用寿命大幅度延长，具有较好的安全经济效益。