GP460/150型給料破碎機(jī)是煤礦井下短壁機(jī)械化采煤作業(yè)中連續(xù)采煤機(jī)后配套運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備之一。與連續(xù)采煤機(jī)、錨桿鉆車(chē)、運(yùn)煤車(chē)（或梭車(chē)）和帶式輸送機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、支護(hù)、破碎及運(yùn)煤的機(jī)械化作業(yè)。主要由機(jī)架、料斗、輸送部、破碎部、行走部、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液控系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)等組成，具有行走、破碎、運(yùn)輸?shù)墓δ�，是機(jī)、電、液一體化的設(shè)備。
破碎裝置是給料破碎機(jī)的關(guān)鍵部分，該部分的好壞直接關(guān)系到設(shè)備的成敗，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了充分的調(diào)研和計(jì)算，確定了GP460/150型給料破碎機(jī)破碎裝置的主要技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式，實(shí)踐證明，GP460/150型給料破碎機(jī)破碎裝置的設(shè)計(jì)是成功的。
1、破碎形式的確定
破碎機(jī)有錘式、輥式、顎式和盤(pán)式等多種破碎形式，每種破碎形式都各有特點(diǎn)：錘式破碎形式破碎的塊度大，沖擊力大；輥式破碎形式破碎的塊度小，但過(guò)煤量也��；盤(pán)式破碎形式體積小，過(guò)煤量大，破碎塊度容易調(diào)節(jié)。根據(jù)給料破碎機(jī)的配套情況，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析比較，認(rèn)為連采機(jī)采下的煤塊度不是特別大，所以不需要采用錘式破碎形式，輥式破碎形式在運(yùn)量上不能滿足要求，所以選用盤(pán)式破碎形式最合理．盤(pán)式破碎形式在破碎塊度和運(yùn)量等方面都能滿足CP460/150型給料破碎機(jī)的要求。
2、主要技術(shù)參數(shù)
2.1破碎軸轉(zhuǎn)速和破碎功率的確定
因?yàn)闆](méi)有此類(lèi)破碎機(jī)的計(jì)算方法，所以參考輥式破碎機(jī)的計(jì)算，并類(lèi)比美國(guó)朗艾道( LONG - AIR-DOX)公司1030型給料破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)，確定了該破碎裝置的破碎軸轉(zhuǎn)速為112 r/min，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為75 kW。
2.2主要技術(shù)參數(shù)
破碎能力：460 t/h；最大破碎硬度：f<6；破碎滾筒規(guī)格：5個(gè)破碎盤(pán)，帶破碎齒的盤(pán)最大外徑640mm；破碎齒數(shù)量：5個(gè)盤(pán)，每個(gè)盤(pán)上6把破碎齒，共30把破碎齒；出料粒度：≤300 mm；電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YBK280S -4 - 7583；功率：75 kW；電壓：660/1 140V；轉(zhuǎn)速：1 470 r/min；減速器形式：蝸輪蝸桿；速比：10:1；破碎軸轉(zhuǎn)速：112 r/min。
3、主要結(jié)構(gòu)及部件的設(shè)計(jì)研究
3.1破碎裝置的組成
破碎裝置主要由破碎傳動(dòng)系統(tǒng)和破碎軸組件組成。破碎傳動(dòng)系統(tǒng)是破碎系統(tǒng)的動(dòng)力源，主要由電動(dòng)機(jī)、輪胎式聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿減速器、傳動(dòng)鏈、鏈輪等部件組成，見(jiàn)圖1。破碎軸組件由蓋板組件、破碎軸組件、傳動(dòng)鏈輪組件、破碎齒、測(cè)速輪等組成，見(jiàn)圖2。
另外，在破碎軸組件的后面掛有膠帶簾，簾布可蓋住煤塊，使煤塊在破碎過(guò)程中不致于發(fā)生飛揚(yáng)，既保護(hù)環(huán)境又保證人員安全，還可使煤塊疏松，易于破碎；在破碎軸組件的前、后都設(shè)有噴霧裝置，使用液壓系統(tǒng)的冷卻水，既降低了破碎時(shí)的粉塵，又充分利用了水資源。
3.2破碎塊度的調(diào)節(jié)
為增強(qiáng)實(shí)用性，設(shè)計(jì)的破碎裝置是可調(diào)的，每60 mm為一檔，只要調(diào)節(jié)破碎軸組件在機(jī)架上的安裝高度，即可調(diào)節(jié)出煤塊度，滿足對(duì)不同塊度的需求。
3.3過(guò)載保護(hù)
因?yàn)槠扑檠b置受到的沖擊載荷大，為增強(qiáng)安全可靠性，在過(guò)載保護(hù)方面下了很大功夫，從機(jī)和電兩方面著手，設(shè)計(jì)采用剪切銷(xiāo)和速度傳感器雙重保護(hù)，剪切銷(xiāo)裝于破碎組件左端，當(dāng)破碎軸組件被卡住過(guò)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載增大，剪切銷(xiāo)被剪斷，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與破碎組件的動(dòng)力被切斷，從而保護(hù)破碎組件不被損壞，重新工作時(shí)需更換一個(gè)新的剪切銷(xiāo)；速度傳感器安裝在破碎組件的右端，若破碎組件轉(zhuǎn)速下降到75r/min，PLC將發(fā)出信號(hào)，使真空接觸器斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。除此之外，電機(jī)和減速器之間還選用了輪胎聯(lián)軸器，也起到了過(guò)載保護(hù)的作用。實(shí)踐證明，破碎驅(qū)動(dòng)部得到了有效的保護(hù)。
3.4破碎齒的設(shè)計(jì)及布置
破碎軸上破碎齒的排列布置，關(guān)系到整機(jī)的破碎能力，是給料破碎機(jī)的重要環(huán)節(jié)之一。經(jīng)過(guò)對(duì)采煤機(jī)滾筒、掘進(jìn)機(jī)截割部以及滾齒式破碎機(jī)的大量調(diào)研和計(jì)算后，確定了本機(jī)的破碎齒結(jié)構(gòu)及布置形式。破碎齒采用強(qiáng)力鎬形截齒，通過(guò)硬化處理，增強(qiáng)了耐磨性和抗沖擊性，延長(zhǎng)了使用壽命。破碎齒通過(guò)彈性擋圈固定在破碎盤(pán)上，更換方便。為保證煤流空間，采用了5個(gè)破碎盤(pán)，每個(gè)破碎盤(pán)上裝有6把破碎齒，共30把破碎齒螺旋均布在一個(gè)圓周上，見(jiàn)圖3。保證每一時(shí)刻僅有1把破碎齒破煤，使軸受力均勻，沖擊載荷小。
3.5鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.5.1鏈傳動(dòng)形式的選用
鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低；鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距可以大一些而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦型帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率稍高；鏈條對(duì)軸的拉力較��；同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；此外，鏈條的磨損伸長(zhǎng)比較緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小，并且能在惡劣環(huán)境條件下工作。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：不能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；工作時(shí)有噪聲；磨損后易發(fā)生跳齒；不適用于受空間限制要求中心距小以及急速反向傳動(dòng)的場(chǎng)合。根據(jù)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及給料破碎機(jī)的設(shè)計(jì)要求，確定破碎傳動(dòng)采用鏈傳動(dòng)。
3.5.2傳動(dòng)鏈的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用單排鏈條，小鏈輪齒數(shù)16，轉(zhuǎn)速147 r/min，大鏈輪齒數(shù)21，轉(zhuǎn)速112r/min，設(shè)計(jì)功率：
所以n= 10.6
從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，鏈條選型合理，滿足使用要求。
3.6傳動(dòng)鏈張緊裝置
傳動(dòng)鏈張緊裝置是為了調(diào)整傳動(dòng)鏈具有合適的張緊力而設(shè)計(jì)的。主要由張緊輪調(diào)節(jié)架、張緊輪、擋圈、彎頭等零部件組成，張緊輪安裝在可移動(dòng)的座板上，通過(guò)移動(dòng)張緊輪來(lái)調(diào)節(jié)傳動(dòng)鏈的張緊力。
3.7主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
盤(pán)式破碎結(jié)構(gòu)形式，螺旋形布齒；破碎塊度可調(diào)節(jié)，滿足不同的需要；破碎齒采用強(qiáng)力鎬形截齒，通過(guò)硬化處理，增強(qiáng)了耐磨性和抗沖擊性；設(shè)計(jì)采用剪切銷(xiāo)和速度傳感器雙重過(guò)載保護(hù)，安全可靠；破碎傳動(dòng)選用鏈傳動(dòng)，緩沖和減弱了破碎裝置的沖擊和振動(dòng)。
4、試制研究
4.1破碎軸組件的焊接
破碎軸組件由破碎軸、破碎盤(pán)和齒座組成，5個(gè)破碎盤(pán)焊在破碎軸上，30個(gè)齒座再焊在破碎盤(pán)上，破碎軸材料選用30 CrMo，破碎盤(pán)材料選用27 SiMn，齒座材料原選用42 CrMo，后改為30 CrMo，因?yàn)?2 CrMo淬火再回火后硬度達(dá)到HRC50~ 55，容易裂，與破碎盤(pán)焊接后再退火，又把硬度降低了，所以改成30 CrMo，淬火硬度HRC42~ 48。
由于破碎組件要承受破碎過(guò)程中的阻力和沖擊載荷，所以要求破碎組件要有較高的焊接強(qiáng)度。30 CrMo和27 SiMn焊接，工藝上要求必須先預(yù)熱，否則會(huì)產(chǎn)生裂紋，焊后再退火，最終達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。
4.2破碎傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝調(diào)試
在安裝調(diào)試傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)程中，保證傳動(dòng)件的對(duì)中性是非常重要的。電動(dòng)機(jī)出軸和減速器輸入軸要對(duì)中，防止電機(jī)、減速器和輪胎聯(lián)軸器損壞，延長(zhǎng)使用壽命；安裝鏈傳動(dòng)應(yīng)使減速器輸出軸上的傳動(dòng)鏈輪和破碎組件上的傳動(dòng)鏈輪兩輪輪寬的中心平面軸向位移誤差A(yù)e≤0. 2a/100a=2.8mm，兩鏈輪旋轉(zhuǎn)平面間的夾角誤差A(yù)O≤0. 6/100 rad。另外，傳動(dòng)鏈靠增設(shè)的張緊輪張緊，合適的松邊垂度推薦為f=(0.01—0.02)a =14.16—28.32 mm。
5、使用改進(jìn)情況
該機(jī)于2002年5月1日至8月31日在神東礦區(qū)上灣礦進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗(yàn)，共生產(chǎn)101 d，共出煤424 101 t，煤質(zhì)普氏系數(shù)，=2—6，最高日產(chǎn)量5 500 t，最高班產(chǎn)量2 031 t，其中六月份產(chǎn)量125 119 t，七月份產(chǎn)量108 560 t，八月份產(chǎn)量150 895 t。其技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
試驗(yàn)期間破碎裝置工作基本正常，與引進(jìn)的美國(guó)朗艾道( LONG - AIRDOX)公司1030型給料破碎機(jī)相比，技術(shù)參數(shù)確定合理，破碎能力強(qiáng)，只是破碎傳動(dòng)系統(tǒng)的輪胎聯(lián)軸器總被撕裂，原因是破碎振動(dòng)較大，致使減速器的安裝螺栓松動(dòng)，減速器在傳動(dòng)鏈的拉動(dòng)下偏轉(zhuǎn)，造成電機(jī)與減速器不同軸，從而撕裂輪胎。為此，增加破碎傳動(dòng)部固定機(jī)架的剛度和強(qiáng)度，并且在解決螺栓防松的同時(shí)，在減速器底座處焊接擋塊，防止減速器偏轉(zhuǎn)。實(shí)踐證明，在隨后的批量生產(chǎn)使用中，這樣的改進(jìn)起到了明顯的效果，解決了輪胎聯(lián)軸器撕裂的問(wèn)題。
6、結(jié)語(yǔ)
GP460/150型給料破碎機(jī)的破碎裝置是一種新型的破碎裝置，采用盤(pán)式破碎結(jié)構(gòu)形式，螺旋形布齒方式，并選用強(qiáng)力鎬形截齒，在噴霧狀態(tài)下直接對(duì)原煤進(jìn)行連續(xù)破碎并自動(dòng)輸送，還采取了雙重過(guò)載保護(hù)措施，該裝置功率大、效率高、破碎質(zhì)量好，可廣泛用于采煤及其他礦石的開(kāi)采破碎。
