破碎机振动消减措施的系统化探讨

宋吉龙

（吉林天池矿业股份有限公司，吉林 和龙133500）

在矿、石采选作业中，破碎机械是必不可少的设备，破碎机种类繁多，有颚式、圆锥式、反击式和辊式破碎机等。无论是那种破碎机，都会产生较大的噪音和振动、生产环境恶劣，由此造成较多的破碎机械故障。而一些大中型破碎机一般距离城市较偏远，交通不便，因此破碎机维修存在配件不能及时到位、停产时间较长或库存积压较大的现象。所以，消减破碎机振动，维护生产稳定，提高经济效益就是我们需要深入探讨的课题。

因颚式破碎机结构简单、工作可靠、制作容易、维护方便、设备和生产费用较低，在一些环境较为恶劣的初级破碎中，得到广泛应用，所以，以颚式破碎机为例系统地探讨消减振动的措施，具有广泛的通用性。

1 颚式破碎机振动机理及破坏程度

颚式破碎机以动颚做简单或复杂的摆动，分为简摆式、复摆式和综合式。大中型颚式破碎机一般是简摆型颚式破碎机，结构原理见图1。

图1

动颚板和固定颚板之间的夹角称为啮角，以PE900×1200颚式破碎机为例，啮角角度为17°～24°，一般选取23°角，进料粒度不超过750mm，排料粒度95～165mm，矿石和石块经进料口，由动颚板撞击击碎，并对固定颚板产生一个反作用冲击力F(因矿石大小、矿石性质及冲击角度不同，力F不确定)，根据力学定律，破碎矿石的冲击力F分解为一个向上冲击力F*sin23°（对基座产生0.39F拉应力）和一个横向冲击力F*sin67°（横向剪切力0.92F），因偏心轴转速180～220转/分钟，所以冲击力大，振动频繁，根据现场实际情况，振动对破碎机设备及基础产生如下破坏：

（1）二次灌浆层碎裂破坏；

（2）地脚螺栓产生变形、断裂；（3）偏心轴及相关部件损坏；（4）破碎机其他配件损坏。

因为振动的产生是破碎机本身固有性质决定的，因此，对其产生的振动只能采取系统措施予以消减，从每一处可能产生破坏及可能产生谐振的地方，进行细致的、系统化处理，将振动控制在可接受范围内。

2 颚式破碎机基础与地脚螺栓要求

设备原基础、一、二次灌浆、地脚螺栓与设备连接等，如果存在内应力或受力不均衡，振动均会加剧对设备破坏的程度，因此设备基础及后续处理的优劣，直接关系到设备使用寿命的长短。

设备基础宜采用承受载荷较大、变形较大的钢筋混凝土基础，如有条件，也可采用功能性消减振动能量的基础，保证基础稳固性。预埋活动地脚螺栓锚板标高、中心线位置、水平度等应经测量验收，符合要求，基础上平面应避免常见的质量通病，如：上平面标高超差、预埋地脚螺栓位置、标高及露出基础的长度超差等。

破碎机设备设置垫铁，每组垫铁不得超过5块，薄垫铁放在垫铁组中间部位，厚度不应小于2mm，垫铁组外漏10～50mm，伸入设备底座的地面部分，应超过设备地脚螺栓中心，设备调整完毕后，垫铁之间应用定位焊焊牢。地脚螺栓中心到基础边缘的距离，按不小于5倍的地脚螺栓直径要求，地脚螺栓垂直度不宜超过0.5%；灌浆应捣实，但不得使地脚螺栓歪斜或影响设备的安装精度，破碎机设备底座和基础之间的灌浆层厚度不应小于25mm，结合面局部间隙不得超过0.1mm，一、二次灌浆混凝土强度达到75%以上时，方可进行下一步安装操作,灌浆料宜采用无收缩混凝土，或采用早强、高强混凝土灌浆料，其经24小时，抗压强度即可达50MPa。PE900×1200颚式破碎机一般采用M48地脚螺栓，各处地脚螺栓经预紧后紧固，其紧固力在103～150KN，紧固力要一致。

3 测量控制

基础验收测量，特别是上平面验收必须按严格的标准执行。对测量的四个要素（测量对象、计量单位、测量方法和测量精度）严格把关。测量仪器一般采用水准仪或水准尺，根据设备基础附近的水准点，用水准仪测出标志的具体数据，相邻安装基准点高差应在0.5mm以内，一般采用二等水准测量法，每个适当距离选定一个基准点与起算基准点组成水准环线，确保每个水准点高程和高差符合标准要求，确保同一平面水平度的偏差，在整体机架长宽范围内，应控制在2mm以下，同时保证机架的水平度在标准要求范围内，并确保进料口位置不能产生偏斜，确保进料口进料均衡，不要发生单边进料状态，避免冲击振动负荷不均匀，避免对颚板、机体、二次灌浆层、地脚螺栓和基础产生破坏。

工程测量责任重大，稍有差错，就会造成振动对基础的反作用力不能有效抵消，甚至是酿成工程事故，必须加强测量工程检核，确保万无一失。

4 利用橡胶板等现代新型材料减振

为了减轻振动，在安装设备时，应在破碎机和基础之间垫不小于10毫米厚的加布橡胶板做缓冲材料，待二次灌浆水泥牢固后，再拧紧地脚螺栓。但是，在使用中，由于颚式破碎机对基础冲击振动较大，对基础和安装的各个环节要求较高，一旦某个环节出现偏差或者设备零部件本身存在缺陷隐患，就会产生一些难以预料的故障。我公司就曾出现颚式破碎机二次灌浆层碎裂，造成机架不稳，地脚螺栓损坏严重等缺陷，甚至造成皮带轮产生裂纹等严重事故（皮带轮本身就存在内应力处理不当的缺陷，故障提前显露），为合理解决这个难题，将二次灌浆层全部清理掉，同时对基础上平面水平度进行超平，采用厚加布橡胶板替代二次灌浆层。

因PE900×1200颚式破碎机排放口宽度在120mm左右，上下振动变形量△x=120×tg23°=50.9mm，而且灌浆层厚度一般为25mm以上，因此，选用50～80mm厚的加布橡胶板 （规格600mm×350mm× 80mm，4块，带孔）作为二次灌浆层和减振层，使用24小时后，进行一次紧固，7天后再紧固一次，处理后，设备经两年运行正常，没有出现设备整体性大修，性能保持稳定。

加布橡胶板性能要求：比重：1.4～1.6，扯断力：3.5～5.0MPa,伸长率：350～500%，硬度：50～70，使用温度-50℃～80℃（根据使用环境选取，我公司地处高寒山区，冬季最低温达-35℃）。

随着科技发展，可以尝试一些新型的有机减振材料，如硬木垫板、硅胶产品，丁腈橡胶、丙烯酸酯等，这些材料具有良好的弹性，能与接触面很好贴合，拆卸容易，但选用中要注意环境温度和现场用油程度。同时，这些新型减振材料，不仅用在破碎机减振上，也可用在振动筛等一些产生振动的机械上。

5 设备装配精度影响

设备安装和零部件装配就是为还原设备制造的出厂精度，设备在制造或安装过程中都会产生内应力，要做好出厂前的检验，设备主要部件之间的配合精度要符合设计要求，在安装时，避免野蛮拆装，电动机皮带轮与主机槽轮中心应平行对应，并在适合的环境温度下安装，要消除和限制因设备变形而产生的内应力。

日常保养和检修维护也是较为重要的一个环节，偏心轴椭圆度大于0.10～0.15mm，圆锥度大于0.08～0.12mm，轴颈表面凸凹度大于0.10～0.12mm时，应进行刮研修理或重新加工，刮研后的偏心瓦径向、侧向间隙应符合要求。其它配件发现裂纹、磨损严重或损坏，应及时修理维护，设备三级保养和润滑五定到位。

6 系统处理后产生的经济效益

破碎机的振动消减措施是一个系统化工程，应当引起各方面的重视，因为颚式破碎机结构简单、设备制造费用较低，因此，很多安装单位认为安装简单，多注重于吊装安全，将过多隐患遗留于以后的生产维护和修理，给持续生产运营造成不便。所以，我们需从基础检验和测量到设备安装、装配及维护进行系统化处理，将可能因振动而扩大的每处隐患提前处理掉，避免产生谐振，造成机械故障，因此对破碎机消减振动进行系统化的探讨，将振动危害降到最低，对保持生产连续意义重大。

以加布橡胶板替代二次灌浆层在破碎机上安装应用为例，计算技术改进效益：

二次灌浆料：更换3次/年，50元/（袋*次），运费10元/次（一般保质期3个月），检修费220元/次，灌浆料达到强度需3天/次，设备装配2天/次（占正常检修天数2天/年），PE900×1200颚式破碎机矿石生产能力100～240吨/小时，暂按150吨/小时计，日工作时间10小时/天，矿石生产效益15元/吨。

加布橡胶板：更换1次/2年，需600mm×350mm×80mm，4块，750元/块，设备装配2天/次。

以两年为周期计算：

两年需二次灌浆料费用：2×3×(50+10)+2×3×220=1680元，用时2× 3×(3+2)-2×2=26天,影响矿石效益26×10×150×15=58.5万元。

两年需加布橡胶板费用：4×750+10+220=3230元，正常检修，不影响矿石生产。

技术改进后，影响的经济效益非常明显。

自2014年后，国内矿山经济效益明显下滑，而零关税国家的范围会进一步扩大，矿山形式将会更加严峻，“节能降耗、降低成本”将是矿山面临生死存亡的课题，因此，设备安装、检修综合的系统性分析，是节能降耗，降低成本的一个必然趋势。

［1］B.A.威尔斯，T.J.纳皮尔·马恩.矿物加工技术[M].7版.北京:冶金工业出版社. 2011：133－144.

［2］孙长泉，孙成林，等,编.选矿厂工艺设备安装与维修[M].北京:冶金工业出版社2010:15－33.

［3］杨家文，主编.碎矿与磨矿技术[M].北京:冶金工业出版社，2008.

［4］选矿手册编辑委员会编选矿手册[M].北京：冶金工业出版社.