1、XHSS型煤炭自動(dòng)采制樣機(jī)及其存在問題
1.1結(jié)構(gòu)
XHSS型煤炭自動(dòng)采制樣機(jī)是由刮斗式采樣機(jī)、初級(jí)采樣機(jī)、破碎機(jī)、次級(jí)采樣機(jī)（縮分器）、樣品收集器、斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)等部分組成，如圖1所示。
其中，XHSS型自動(dòng)采制樣機(jī)中的破碎機(jī)采用了HJC系列錘式破碎機(jī)。HJC系列錘式破碎機(jī)由轉(zhuǎn)子、機(jī)體、驅(qū)動(dòng)裝置等主要部分組成。其中轉(zhuǎn)子由主軸、端板、隔板、錘銷、旋錘等主要零部件組成；機(jī)體則由機(jī)架、篩條、襯板等主要零件組成；HJC系列破碎機(jī)襯板安裝在機(jī)架的內(nèi)壁上，用以保護(hù)機(jī)架不受磨損；滾筒與旋錘運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成破碎腔，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1.2存在問曩
2007年，田莊選煤廣在人廠原煤膠帶運(yùn)輸機(jī)上安裝了兩臺(tái)XHSS型煤炭自動(dòng)采制樣機(jī)，以對(duì)人廠原煤進(jìn)行采制樣。在設(shè)備運(yùn)行的初期，該設(shè)備可靠性較差，問題較多，突出表現(xiàn)在：
(1)故障率高，電氣故障報(bào)警頻繁，平均每隔兩天就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警或者跳閘。
(2)錘頭、篩條、襯板等部件損壞快，運(yùn)行費(fèi)用高。
(3)子樣的收集時(shí)間長，縮分后的煤樣粒度不能滿足要求。
經(jīng)設(shè)備拆檢和仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的部件主要是HJC系列錘式破碎機(jī)。該機(jī)主要存在以下問題，從而造成自動(dòng)采制樣機(jī)不能正常運(yùn)行：
(1)此破碎機(jī)僅適用于水分<12%、抗壓強(qiáng)度<12MPa的脆性物料，對(duì)于堅(jiān)硬的硫化鐵硫或黏性的泥碳等物料不適用。由于原煤內(nèi)含有矸石、硫化鐵硫和廢舊鐵器等雜質(zhì)，當(dāng)這種混合物料落入破碎機(jī)時(shí)，破碎機(jī)無法將其破碎并及時(shí)排出破碎腔外，從而導(dǎo)致破碎腔內(nèi)存留大量物料，破壞旋錘的動(dòng)平衡，造成PLC脈沖信號(hào)讀取不正常，引發(fā)電氣故障報(bào)警，影響采樣機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；另外，由于破碎腔內(nèi)存留大量物料，還易損壞破碎腔內(nèi)部件。
(2)破碎腔內(nèi)沒有被錘頭及時(shí)排出的部分雜質(zhì)夾在各個(gè)篩條間隙，降低了出料面積，使破碎合格的物料無法正常通過篩孔，導(dǎo)致部分物料在破碎腔內(nèi)循環(huán)破碎，影響了子樣的收集速度和總樣的數(shù)量。
(3)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的錘頭在破碎腔內(nèi)反復(fù)打擊破碎物料，篩條的邊緣處應(yīng)力集中，當(dāng)單個(gè)篩條受到巨大的沖擊力時(shí)，導(dǎo)致篩條所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過篩條自身的極限應(yīng)力而引起篩條的脆性斷裂，使縮分物料粒度大于所需粒度。
(4)當(dāng)錘子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，不平衡慣性力使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加應(yīng)力，使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓力和附加摩擦力，從而引起破碎機(jī)主軸、軸承和機(jī)架等部件受力不均，降低破碎機(jī)的使用壽命，特別是對(duì)軸承產(chǎn)生周期性沖擊負(fù)荷，使其發(fā)熱甚至破碎。
(5)錘式破碎機(jī)的錘頭受到頻繁的沖擊作用，轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏離旋轉(zhuǎn)垂線易導(dǎo)致錘頭移位，加速錘子的磨損程度，影響錘子的強(qiáng)度，使錘子發(fā)生嚴(yán)重變形甚至斷裂。
(6)襯板為齒形狀，篩條成規(guī)則狀嵌入襯板，形成篩網(wǎng)。當(dāng)破碎腔內(nèi)的動(dòng)平衡遭到破壞時(shí)，引起的共振可導(dǎo)致篩條與襯板配合不緊密，易使襯板變形或者斷裂。
2、破碎機(jī)篩分裝置的改進(jìn)
針對(duì)HJC系列錘式破碎機(jī)存在的問題，按照原煤采制樣對(duì)縮分子樣的技術(shù)要求，對(duì)XHSS型煤炭自動(dòng)采制樣機(jī)原有破碎篩分裝置進(jìn)行了改進(jìn)，改造后的破碎機(jī)篩分裝置如圖3所示。
新的破碎機(jī)篩分裝置由篩板、襯板兩部分組成，其中，篩板為半圓形整體篩板，表面光滑，采用“蜂巢式”錯(cuò)落排列篩孔，篩孔為圓環(huán)狀；襯板與篩板一樣，為半圓形整體襯板，與篩板垂直焊接。篩板的一端設(shè)有排雜口，其下表面邊緣與襯板的上表面能夠緊密嚙合。襯板高度可根據(jù)煤炭采制樣對(duì)縮分子樣粒度的不同要求而調(diào)節(jié)，例如：原煤縮分子樣粒度要求直徑不超過6mm，因此，將原煤采樣機(jī)上破碎機(jī)襯板與錘頭放射狀張開間隙確定為6mm。
與原有的破碎機(jī)篩分裝置相比，新裝置主要在以下幾方面做了改進(jìn)：
(1)新增了排雜口。錘式破碎機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，錘頭呈放射狀，當(dāng)物料由破碎腔上部進(jìn)入后，受到高速錘頭的打擊并拋向內(nèi)壁，撞擊破碎后落到下面篩板上，小于篩孔尺寸的細(xì)粒物料從篩孔中排出，其他硬雜物在錘子的打擊下，排至排雜口排出。對(duì)排出的硬雜物，如需要可單獨(dú)檢測（如檢測含雜率），也可以經(jīng)人工破碎后回?fù)降阶詣?dòng)采樣機(jī)縮分子樣中，以保證子樣的代表性。
(2)將原來所用的規(guī)則排列式篩條改為整體式篩板，改善了篩條部分點(diǎn)面由于應(yīng)力過大造成的篩條斷裂問題，增強(qiáng)了篩板的整體抗壓力，降低了篩板更換頻率，減少了配件的損耗。
(3)采用抗壓強(qiáng)度為614MPa的16Mn錳鋼為篩板材料，增強(qiáng)了篩板的抗壓強(qiáng)度，堅(jiān)固耐磨，從根本上解決了原來篩條易斷裂的缺點(diǎn)，延長了篩板的使用壽命，降低了維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了繁瑣操作。
(4)通過選取15、25、35mm的篩孔觀察落料情況，最后確定采用在篩板上開長35mm、寬6mm的半圓形篩孔，從而有效防止了物料水分過高而阻塞篩孔，而且增加了做功面積，使合格的物料及時(shí)排出破碎腔，降低了過粉碎率，減輕了破碎機(jī)的負(fù)荷。
(5)選擇蜂巢式篩孔，錯(cuò)落有致，增強(qiáng)了篩板的整體應(yīng)力和剛度，加快了物料的排出速度，提高了子樣的采集頻率和總樣的準(zhǔn)確性。
(6)在篩板的表面進(jìn)行表面處理，減小其摩擦力，降低了對(duì)采樣機(jī)的磨損。
(7)為減少振動(dòng)，延長采樣機(jī)配件的使用壽命，將襯板與篩板焊接為一體，方便了維修工人進(jìn)行更換，簡化了破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，方便了備件的加工和更換。
3、改進(jìn)效果
破碎機(jī)篩分裝置改造后，效果明顯：
(1)自動(dòng)采樣機(jī)故障率明顯降低。新型篩板安裝一年多來，沒有出現(xiàn)過篩板斷裂的情況，由篩條斷裂引起的采樣機(jī)故障問題得到有效解決；新型破碎篩分裝置新增了排雜口，避免了硬雜物堵塞和對(duì)錘頭的損壞，降低了故障率。改造后，自動(dòng)采制樣機(jī)的故障率由原來的15~30次／月降低到目前的2次／年，保證了自動(dòng)采制樣的連續(xù)性。
(2)運(yùn)行費(fèi)用降低。新型篩板有效延長了篩板、襯板、錘頭等部件的使用壽命。使用壽命的延長、故障率的降低，減少了因設(shè)備故障造成的維護(hù)和檢修成本，運(yùn)行費(fèi)用由原來的1.4萬元／月降低到現(xiàn)在的0.04萬元／月，年節(jié)約成本支出16.32萬元。
(3)新型破碎機(jī)篩分裝置可通過襯板、蜂巢式篩孔尺寸的變化，為不同粒度物料的破碎提供條件，具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
