大型齒輥破齒輥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

黃少武，李恒栓，段斌

洛陽大華重型機(jī)械有限公司  河南洛陽  471023

摘要： 齒輥式破碎機(jī)目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式有了相當(dāng)?shù)淖兏锱c發(fā)展。在實(shí)際使用中隨之產(chǎn)生了各種各樣的問題，比較突出的就是齒輥的使用壽命及可靠性問題，有些齒輥破在使用過程中就出現(xiàn)了破碎齒斷裂、掉落，不耐磨，磨損后維修困難等問題。采用新設(shè)計(jì)的齒輥結(jié)構(gòu)，經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，成功避免了上述問題的發(fā)生，取得了一定社會(huì)效益。
關(guān)鍵字： 齒輥；鷹嘴型齒帽；梯形內(nèi)齒；副齒  

Design and application of toothed roller structure about the large 

toothed roller crusher

HUANG Shaowu1，DUAN Bin2

   Luoyang Dahua Heavy Machinery Co., Ltd.，Luoyang 471023，Henan，China

Abstract：Toothed roller crusher has been widely applied currently,the structural style also has been developed substantially. All kinds of problems happened in-service,the prominent problem is about the lifetime and the reliability.Some toothed roller breaking ,fall,not wearable and hard to repair in use.Using new designed toothed roller can solve those problems after test,and achieved certain social benefits.Keywords：toothed roller；olecranon typed tooth-cap；trapezoidal inner-tooth；deputy tooth

        齒輥式破碎機(jī)因其破碎機(jī)理合理、高效節(jié)能、過粉碎少等特點(diǎn)，目前已經(jīng)在國(guó)民生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。齒輥破最重要的部件就是齒輥部，它直接與物料接觸，參與破碎，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，制造、選材是否得當(dāng)，將直接影響整機(jī)的使用效果。大型齒輥破齒輥多采用大齒小輥的結(jié)構(gòu)，破碎齒合理交叉分布，可以咬合大塊物料，提高破碎比，充分利用了物料抗彎、抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)。

1. 常見齒輥結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 瓦型分片齒輥

          瓦型分片齒輥結(jié)構(gòu)（見圖1），將外層圓周平均分成若干份(一般分成3-6份),每一份的截面看上去就像“瓦”一樣，在“瓦”上加上齒就成為瓦型齒板了，通過螺栓固定在輥圈上。這種齒輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換齒板比較方便，多用于中小型齒輥破。

1.2 整體齒圈間隔齒輥

        整體齒圈間隔齒輥（見圖2），就是把多個(gè)齒圈串在主軸上，齒圈與齒圈之間用隔套隔開，實(shí)際生產(chǎn)制造復(fù)雜，零件精度要求較高，整個(gè)齒圈軸向不能承受較大的力，容易產(chǎn)生軸向松動(dòng)，所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，并且當(dāng)齒部磨損后，需要把不用更換的其它齒圈和隔套也拆下來，造成多余的工作量，對(duì)于大型齒輥破碎機(jī)來說，這種齒輥在對(duì)活吊裝時(shí)也比較麻煩。

     1.瓦型齒板     2.連接螺栓     3.輥圈     4.主軸

        圖1 瓦型分片齒板齒輥結(jié)構(gòu)示意

Fig1  Schematic toothed roller structure of the Tile sliced toothed-plate 

           1.隔套     2.整體齒圈     3.主軸

              圖2 整體齒圈間隔齒輥結(jié)構(gòu)示意

Fig2  Schematic toothed roller structure of the whole toothed ring-spacing

1.3  弓型齒套齒輥

       弓型齒套齒輥（見圖3），在整體齒環(huán)上增加單獨(dú)的破碎齒，因其形狀類似“弓”型，就稱之為弓型齒套。弓型的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面加工出凸臺(tái)鍵，齒環(huán)對(duì)應(yīng)位置加工出鍵槽，齒套的凸臺(tái)鍵插入齒環(huán)的鍵槽內(nèi)，同時(shí)穿入螺栓固定。該齒輥結(jié)構(gòu)就像是單兵作戰(zhàn)，當(dāng)其中個(gè)別齒套磨損了，可以拆掉螺栓，隨時(shí)更換新的齒套，整個(gè)過程快捷方便。目前這種齒套結(jié)構(gòu)是大型齒輥破齒輥的主流形式。

        現(xiàn)有這種弓型結(jié)構(gòu)有一些不足之處，齒套通過鍵和螺栓固定，在相對(duì)有限的空間內(nèi)，鍵的規(guī)格尺寸不會(huì)太大，螺栓又不足以承受較大剪力，可以斷定它在工作時(shí)不能承受較大軸向力，尤其是在有沖擊的工況下，弓型結(jié)構(gòu)抗打擊能力不強(qiáng)，易發(fā)生斷裂情況。同時(shí)齒套的造型還有提升的空間，齒形應(yīng)能更好的充分參與破碎。

2. 鷹嘴型齒帽齒輥結(jié)構(gòu)

       洛陽大華重型機(jī)械有限公司結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況，開發(fā)出一種鷹嘴型齒帽齒輥結(jié)構(gòu)（見圖4、圖5），并成功用于內(nèi)蒙大型露天煤礦移動(dòng)破碎站上，作為第一道粗碎工序破碎原煤，進(jìn)料尺寸三維邊長(zhǎng)最大1.5m,出料粒度0.25m以下，每小時(shí)產(chǎn)量達(dá)到1500t/h。投產(chǎn)一年以來，從未發(fā)生過破碎齒斷裂、掉落，不耐磨等現(xiàn)象。公司已于2014年11月申請(qǐng)相應(yīng)國(guó)家專利。

圖3  弓型齒套齒輥結(jié)構(gòu)示意

Fig3  Schematic toothed roller structure of the bow typed tooth-sleeve

  圖4  鷹嘴型齒帽齒輥實(shí)物圖

   Fig4  Physical toothed roller map of the olecranon typed tooth-cap

1.鷹嘴型齒帽   2.梯形內(nèi)齒   3.輥筒體    4.主軸    5.螺栓組

圖5鷹嘴型齒帽齒輥結(jié)構(gòu)示意

Fig5  Schematic toothed roller structure of the olecranon typed tooth-cap

         破碎齒從鷹喙造型抽象而來，內(nèi)部設(shè)計(jì)出梯形空腔，整體看上去就像鷹嘴型的帽子一樣，故稱之為鷹嘴型齒帽，它套在梯形內(nèi)齒上，梯形內(nèi)齒正面頭部為方形，側(cè)截面為梯形，內(nèi)部加工出螺栓孔，梯形內(nèi)齒焊接在輥筒體上，焊縫要求打磨并探傷，達(dá)到要求后方能安裝齒帽，每環(huán)4個(gè)齒，并按“人”字形環(huán)環(huán)排布，焊接內(nèi)齒后，輥?zhàn)右�做靜平衡試驗(yàn)，同時(shí)要對(duì)鷹嘴型齒帽逐一稱重，并按4件一組分組，組內(nèi)每件相互之間重量差小于50克，組與組之間重量差小于150克，并按照先圓周后軸向均勻分布重量的原則進(jìn)行編號(hào)排位，方便隨后安裝工作，齒帽安裝完成后再做一次靜平衡。

圖6 鷹嘴型齒帽和梯形內(nèi)齒結(jié)構(gòu)示意

Fig6  Schematic structure of the olecranon typed tooth-cap and trapezoidal inner-tooth

鷹嘴型齒帽和梯形內(nèi)齒詳細(xì)結(jié)構(gòu)（見圖6），為了增加破碎效果，在鷹嘴型齒帽的后上方增加了鷹嘴型副齒，在主齒咬合破碎后，副齒緊跟步伐進(jìn)行二次破碎，提高破碎效率，同時(shí)整個(gè)齒的造型盡量貼近流線型，在破碎時(shí)減少齒輥的阻力，降低能耗。齒帽與內(nèi)齒在軸向采用梯形斜面配合，兩者在裝配時(shí)自動(dòng)找正，用外力將其壓緊，達(dá)到一種過盈配合狀態(tài)，能夠承受較大的軸向力，在有沖擊的工況下，破碎齒也不會(huì)輕易松動(dòng)，反而外力會(huì)使齒帽與內(nèi)齒越套越緊，制造過程中應(yīng)對(duì)預(yù)留間隙（見圖6）進(jìn)行精確控制，間隙不能不夠也不能過大，控制在適度的范圍內(nèi)才會(huì)達(dá)到理想的效果。梯形內(nèi)齒在與輥筒體焊接前應(yīng)與齒帽提前預(yù)裝，焊接時(shí)嚴(yán)格控制形位公差。鷹嘴型齒帽鑄造成型，其梯形內(nèi)腔的鑄造精度不能太低，可適度修磨，裝配前先按圖紙檢查內(nèi)腔尺寸，超差過多的應(yīng)標(biāo)記出來，能打磨修整的打磨，修不了的，可以把與其配套的內(nèi)齒進(jìn)行適度修整，保證兩者的結(jié)合度。螺栓組只起到輔助連接的作用，正常情況下除了破碎時(shí)物料對(duì)其有一定磨損外，它是不受外力的，因?yàn)辁椬忑X帽所受的力都傳遞給了梯形斜面和梯形內(nèi)齒的正前配合面，最終都傳遞到了輥筒體上。齒輥裝配完成后，可以清晰的看到“人”字形的排列方式，常見的還有螺旋式的排列，相比之下螺旋式承受的軸向力較大，而“人”字形布齒則使得破碎時(shí)產(chǎn)生的軸向力相互抵消，讓破碎過程更加穩(wěn)定，減少主軸承受力，在一定程度上也延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。對(duì)于破碎齒帽材料的選擇，簡(jiǎn)單的說可以按照物料的硬度大小來選擇，當(dāng)物料硬度比較小的時(shí)候，適合選擇低合金調(diào)質(zhì)鋼類材料，熱處理后硬度HRC43-45，還可以在齒尖上堆焊硬質(zhì)合金耐磨材料，堆焊后局部硬度會(huì)有大幅度提高，在破碎軟物料時(shí)可大大提高齒輥壽命。當(dāng)物料硬度比較大時(shí)，適合選擇高猛鋼類材料，充分發(fā)揮其加工硬化的特性，能夠達(dá)到理想的破碎效果。

3. 結(jié)語

        洛陽大華重型機(jī)械有限公司開發(fā)的鷹嘴型齒帽齒輥結(jié)構(gòu)，經(jīng)過實(shí)際使用之后，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，相比目前常見的齒輥結(jié)構(gòu)，具備一定的先進(jìn)性。

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