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2005年2月中国矿山工程工程：第旋回破碎机主轴断裂现象分析与措施探讨董首荣，武建华（中条山有色金属集团有限公司，山西垣曲043706）轴承受载荷严重超限，导致主轴的断裂。其次总结了影响旋回破碎机正常运行的主要因素，同时探讨了预防或尽可能减少断轴事故发生的经验和措施。
中条山有色金属公司铜矿峪矿年处理矿量410万t，选矿粗碎设备两台，一段是KK！900A60旋回破碎机，二段是P2100x1500颚式破碎机，日处理矿量均为5中900A60旋回破碎机先后发生三次主轴断裂事故，而正常使用寿命为35年，该主轴每件价值32万元，约占设备总价格的8B，主轴的多次断裂增加了设备运行成本。设备管理的工程技术人员应认真查找原因，采取有力的措施，减少甚至杜绝断轴事故的发生，逐步降低生产成本，进一步提高设备管理水平。
2主轴断裂现象分析文草编号：西省芮城县人，机械##工程师，从事设备管理工作。
2.1破碎锥与主轴的受力（1）设备处于正常工作中的破碎力及主轴受力。从中可以看出，在理想状态下破碎力P作用在破碎锥高度的1/3处（从排矿口平面算起），用经验公式来计算破碎力P. n偏心轴套的每分钟转数，即破碎锥摆动次数n=125r/min；实测得；e偏心轴套内孔平均半径处的偏心距，e=23.37mm；！理想状态破碎力P引起偏心轴套内表面的反作用力乃是作用在偏心轴套的中部。乃作用线并不在破碎锥轴线与机体中心线组成的平面内，而是偏斜一个角度为！。根据偏心轴套的磨损情况取值，=30°；旋回破碎机运行中，偏心轴套内外表面属半液体摩擦，故取/=0.03破碎力P和偏心轴套的反作用力P对悬挂点的力矩平衡方程式为：P/=Pi/i破碎锥的运行状态是一种动平衡，破碎锥自重与破碎力的合力同偏心轴套对主轴的反作用力与悬挂装置对主轴的反作用力的合力大小相等，方向相反。
已知破碎力P和破碎锥自重G的大小和方向，破碎圆锥面与锥体中心线夹角为10，利用图形法可求出合力F的大小和方向。即F=638前面已得出偏心轴套反作用力乃的大小和方向，而乃与偏心轴套对主轴的反力大小相等，方向相反。由此同样采用图形法可得出P2=481180N.（2）设备在异常情况下运行的破碎力分析。如所示，主要分析计算大块矿石使机体破碎带上移时的破碎力，因此在破碎力经验公，参数M、/1、e、！、f、r、7的数值基本不变，只需改变/（/"）的大小即可。
根据设备运行具体情况测算/"将以上已知参数带入公式P"=，同样采用图形法可得：F"=931以上的结果说明，机体在运（中，由于大块矿石使破碎带上移造成破碎力增大时，主轴所受合力一定增大，偏心轴套对主轴的反力几乎不会改变，而悬挂装置对主轴的反力大大增加，这样势必会导致主轴承受较大的冲击载荷，甚至造成强度*薄弱的固定衬板螺纹退刀槽处发生断裂。
2.2生产工艺条件的影响2003年初至今，铜矿峪矿810（870采掘转移到690水平4、5矿体，由于矿石成分的变化（矿石硬度由原来2.0~2.8提高为2.5~3.5），以及无落差卸矿的原因，大块矿石增加，严重影响了粗碎设备的正常运行，造成旋回破碎带上移，主轴受力状况发生明显改变，从受力分析计算中可以看出，破碎带的上移使破碎力增加了一倍，同样主轴受力也成倍增加，因此导致主轴过载损伤继而断裂。
2.3主轴材料的影响主轴的强度很大程度上取决于它的材质，铜矿峪矿选矿厂旋回破碎机主轴的材质为45+碳素结构钢，它的特点是具有较高的强度，良好的切削性，韧性和塑性一般，淬透性较差；这种材质的轴类件，在受到过负荷冲击力时，因它没有良好的韧性和塑性，强度远远不能够满足要求，所以过载时通常导致主轴受伤，严重时突然断裂。
2.4设备运行管理因素在计算破碎力的过程中可知，影响破碎力的因素有很多，如机体老化程度、悬挂部件的磨损程度、电动机功率、偏心轴套作用点、矿块大小、偏心轴套的磨损程度、偏心轴套内径的润滑情况等，这些因素都与设备运行管理存在着密切关系，较好的掌握主要部件的使用情况，通过设备的高效管理，在很大程度上可以减少各类故障的发生。
3采取的措施3.1生产工艺条件的改善在铜矿峪矿现有的采矿生产工艺情况下，矿块硬度和大小是影响粗碎设备运行的客观因素，因此必须，采取适当的方法逐步改善采矿生产工艺，如科学的测量放矿管理，合理的火攻材料投入量等。与此同时选矿厂具有科学的分矿工艺流程，即碎矿两工段在中碎前可相互给矿，只要其中一台粗碎设备需要停车进行大修、检修、日常维修或故障处理，另一台设备正常开动，就可以在短期内保障两个系统的供矿，2004年8月因发生断轴事故，选矿厂连续分矿一个多月，大大降低了事故损失，因此，在近两年的粗碎设备事故停车中，良好的分矿工艺流程保证了生产的持续性，确保了公司顺利实现年度生产经营目标。
3.2材质的改变近几年随着钢材制造和金属加工制造行业的发展，许多合金结构钢在加工制造业广泛使用，本厂近期签订的旋回破碎机主轴材质为合金结构钢30C-2M/V，该钢具有高强度、高韧性、切削性能好，冷变形塑性中等，淬透性较好，焊接性能良好等特点，适用于承受载荷大的主轴。2004年8月公司委托沈阳重型机械制造厂修复旋回破碎机断轴，采用了螺纹连接的方法，即首先锻造一与断轴对接的轴头，材质为合金结构钢30C-2M/V，然后分别在锻件和断轴连接的一端加工相配合的内外螺纹，在对接端面车削坡口，螺纹连接后焊接，*后以断轴为基准按照图纸加工轴头。此种连接方法易找正，对中性较好，修复完成的主轴能够正常装配运行，从使用该修复轴的情况来看，运行效果良好，而且投入费用较低，每件修复主轴为重新加工产品价格的251，大幅降低了成本。
3.3加强设备管理首先在日常设备运行中必须严格执行设备安装、检修、维护、保养和润滑规程，准确掌握主要备件的使用周期，技术人员必须现场了解关键部件的磨损情况，在设备检修时，认真记录有关数据，采用理论知识和实践经验相结合的科学的设备管理方法，尽可能保证设备各部件的协调配合，使运行状况始终保持*佳状态；其次在出现诸如大块矿石较多等不正常情况时，要认真监护设备运转，发现大块矿石及时采取必要的措施予以处理，如停车将大块矿石吊走，或适量的火攻。第三要充分发挥作业人员的主观能动性，重视运行过程的细化检查，做好详实的运行记录，在设备停车时，对主轴认真观察，发现裂纹，可及时采用焊接法尽早处理，有效降低事故发生率；第四要从技术改进入手，推广鼓励革新改造，逐步改善设备的保险装置，保证设备的高质量运行。
4取得的成效铜矿峪矿选矿厂旋回破碎机主轴断裂事故发生后，有关技术人员认真进行事故分析，从中得到了宝贵的经验和教训，并根据实际情况总结实施了可行的防范措施。目前，公司选矿厂旋回破碎机使用主轴修复件，吸取了事故教训，无论是生产工艺的技术性改进、备件材料的合理改进，还是强化设备基础管理，层层落实到位，取得了显著的成效。尽管如此，旋回破碎机主轴与相关部件的配合情况，以及运行情况，还有待进一步检验，许多客观因素，如大块矿石频繁等只能在今后的生产过程中逐步改善，以更好的保证设备的高质量运行。
