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1、前言
    立軸式沖擊破碎機是一種新型破碎設備，可以在細碎與粗磨之問較寬的范圍使用，它具有高效、節能、降耗等優點。目前國內采石場用于細碎的破碎設備多為反擊式破碎機，但反擊式破碎機生產成本較高，處理量不足，不適于破碎塑性，粘性物料，而且出料易出現針片狀，故常常小能達到采石場所需的生產量及對石材粒度的要求。廣州有色金屬研究院根據以現場實況研制的PLC1000型立軸式破碎機在技術性能上均達到技術要求，完全滿足生產上的需要，生產粒度均勻，處理量大，牛-產效率高。本文主要從PLC1000立軸式沖擊破碎機的傳動軸裝置方面進行舉例說明其特點和優勢。
2、結構與特點
    PLC1000型傳動軸裝置結構如圖1所示，其主要特點如下：
    (1)傳動軸與飛輪連接結構在高速旋轉工作中的合理性：
    如圖2所示，連接結構經過了a、b、c三個階段的改進。
    在a階段選擇錐形軸伸的過盈聯接，通過平鍵與錐度來保證兩者緊密配合、同步旋轉。但在實際加工與安裝時，卻容易碰到加工精度與安裝條件的限制。錐形軸伸要求與軸孔配合表而接觸均勻，著色研合檢驗接觸率不低于70%，所以，安裝要求熱脹安裝或油壓安裝，這兩種條件在石場一般難以提供。而且，鍵槽容易在軸與飛輪安裝面貼合不足時，產生應力集中，率先疲勞撕裂。
    于是，進行了b階段的改進一采用脹套及圓柱形軸伸聯接。脹套裝拆或調整軸與飛輪的相對位置方便，解決了加工精度與安裝條件的問題；承載能力高，可以避免a階段中鍵槽產生應力集中的問題；還能起到密封的作用；同時，由于脹套的工作特性一在過載的情況下將自動打滑松開軸與飛輪的聯接，提供過載保護。但b階段由于軸肩支撐面較小，影響了飛輪旋轉的穩定性。
    最終確立了c階段的連接設計：加粗軸徑，以提高軸的剛度；利用軸套加大軸肩支撐面，提高飛輪旋轉穩定性。
    破碎機在石場的連續使用，最終證實了c設計的合理、安全、有效性。
    (2)本機工作時沖擊振動較大，旋轉速度高達1480rad/min，設計軸承配置時必須合理。傳動軸的主軸承選擇圓柱孔調心滾子軸承一推力調心滾子軸承配置。推力調心滾子軸承可承受軸向重載荷并且適用于相當高的轉速，也可以承受徑向載荷，以保證傳動軸裝置可承受設備工作時所產生的沖擊和振動。圓柱孔調心滾子軸承具有高承載能力，且軸向可以相對移動，以解決因溫度變化而產生的軸向伸縮問題和安裝軸承的間隔誤差。
    (3)防塵設計，由于傳動軸裝置工況惡劣，在多塵的條件下工作。首先軸端設計了防塵罩，傳動軸上下都設置了FB型內包骨架密封圈，采用了三個油封的組合，如圖3所示，這種排列可以防止兩方面的滲漏，既可以防止灰塵、雨水進入傳動軸裝置內，影響轉動，同時防止軸承座內的潤滑油滲漏。
    內包骨架密封圈材料選取耐油、耐熱性能極佳的氟橡膠，它的使用溫度在-20度至250度，可承受主軸高速旋轉所產生的高溫環境。
    (4)對于傳動軸工作中高速旋轉發熱的特點，設計了“雨淋式”冷卻潤滑系統。
    (5)襯板角度的合理設計。由于擊碎的石塊從上落下，一部分將打在保護軸承座的襯板上，經反彈又打向上部飛輪底座，所以襯板與軸線方向夾角越小，反彈的石塊越不容易擊中飛輪底座，磨損飛輪。
3、材料的選擇
    由于傳動軸裝置的工況非常惡劣，受到重載荷與沖擊振動，必須帶動飛輪與導料盤和物料同時高速進行旋轉打擊破碎，所以選材時特別注意材料的沖擊韌性，抗疲勞強度。本設計中傳動軸選用35CrMo。表1中將35CrMo與傳動軸的常用材料40Cr進行比對。從中可以看出35CrMo與40Cr在化學成分上的主要區別在于Mo元素的加入，以及C含量的微小差別。根據合金元素在鋼中的影響和作用顯示，加入Mo可以大大提高合金材料的淬透性與高溫強度，而大大降低回火脆性，當Mo含量<0.6%，能提高材料的塑性。C元素含量小，則可以細化晶粒，降低硬度。
    理論證明在選取破碎機傳動軸材料時，根據重載荷、沖擊振動的工況，選取35CrMo，將得到更高的強度、較高的沖擊韌度，較低的脆性轉變溫度和較高的疲勞強度。而實際應用中也反映了主軸選材的合理性。
4、傳動軸的受力分析
    根據動平衡原理：具有一定轉速的轉動件，當產生不對稱失衡的原因時，將導致通過轉動件重心的主慣性軸與旋轉軸線不相重合，旋轉時，轉子產生不平衡離心力。重型或高速旋轉的轉子，即使是很小的磨損不均勻引起的偏心旋轉，也會導致非常大的離心力，成為軸或軸承磨損、機器或基礎振動的主要原因之一。
    在實際生產中，也發生過由于人為疏忽，導料板磨損不均勻而得不到及時更換，引起旋轉不平衡的現象。
    故此，要對主軸進行彎曲應力安全校核。
    根據現場提供數據：導料板每5-6小時更換一次，對應兩塊導料板重量最大差額為m=17.5kg。
    導料板單重G=35kg，慣性半徑r::0.347mm，導料板中心距主軸危險截面l=0.496m。導料板數量與分布如圖4所
5、使用效果
    PLC1000型立軸式沖擊破碎機在江西小江石場安裝使用后，連續運轉三個多月，使用效果良好，特別適用于打擊當地具有軟、粘特點的石料。充分體現了立軸式沖擊破碎機高效、節能、降耗等優點，也證實了立軸式沖擊破碎機適用于處理中硬以上的磨蝕性物料，對物料的粘濕性不敏感，性能優于其他類型破碎機。PLCIOOO型立軸式沖擊破碎機傳動軸裝置設計合理、傳動高效，它所提供的旋轉高速很好地克服了石料軟、粘阻力的問題，打出的產品粒度細而均勻、顆粒形狀接近圓形，非常符合建設高速公路所需的要求。
6、結論
    PLC1000型立軸式沖擊破碎機傳動軸裝置設計合理，結構緊湊，維修方便，主軸選材合理。
    通過主軸的受力分析可知，可以合理減少導料板中心距主軸危險截面的距離Z，以減小飛輪上易損件磨損不均勻可能導致的不平衡離心力對傳動軸產生的彎矩作用。同時，應該制定有效的工作程序，嚴格按時檢查和更換易損件，以保護傳動軸裝置。