第八节　立轴锤式破碎机

一、概述

立轴锤式破碎机（以下简称立轴破碎机）在水泥、冶金、建筑和化工等行业中有着广泛的用途。它适于中等硬度（<200MPa）的石灰石、水泥熟料、煤矸石、石棉矿石、煤块和石膏等物料的细碎作业，具有结构简单、操作方便、产品粒度均细、耗能少、占地面积小、密闭性能好、粉尘浓度低、噪声小等优点。当用以破碎石棉矿石时，具有揭棉程度高、增棉系数大的特点，能取得优质高产的效益；当与水泥行业球磨机配套使用时，可使粉磨能力提高20％左右，单位产品粉磨电耗有较大幅度下降，它是水泥行业较为理想的新型节能细碎破碎设备。

自1979年我国用于水泥行业的第一台立轴破碎机在徐州建材机械厂问世以来，由于它所具有的一系列优点，越来越受到广大用户的欢迎，并在水泥行业中首先得到推广应用。三十多年来，立轴破碎机需要量日益增加，市场不断扩大。据不完全统计，目前全国各行业使用的立轴破碎机已达10000多台，产品规格已形成系列。立轴破碎机现已遍布全国26个省、市、自治区的400多家水泥厂和石棉矿，建筑、冶金和化工行业也在逐步推广使用。

随着立轴破碎机的普遍应用，制造厂家则由徐州建材机械厂一家发展到数家。江苏镇江建材机械厂、四川建材机械厂、秦皇岛建材机械厂和浙江桐乡煤矿机械厂等也相继在研制或生产立轴破碎机。在立轴破碎机产、销量不断增加的同时，产品的结构、性能和质量也不断得到改进和提高。

目前，投入批量生产的立轴破碎机有PCL670-46、PCL90038和PCL1120-38三种型号。随着我国小水泥向大水泥的发展趋势，预计更大型、效率更高、性能更优越的立轴破碎机将会不断地被开发出来。

二、主要零部件要求

（一）立轴破碎机的主轴

1.主轴材料

主轴是承受扭、弯、压应力的主要零件，处在各种负荷下工作，受力情况比较复杂，要求其具在良好的综合机械性能，保证有足够的抗扭、抗弯、抗疲劳、耐冲击等能力。因此，要求主轴必须用45号钢，综合机械性能比较好，材料来源广，成本较低廉，又具有良好的热处理性能，所以是制造立轴破碎机主轴的主要材料。

为保证主轴能长期安全运行，主轴在精加工后应进行探伤检査，不允许有夹渣、裂纹等影响质量的缺陷。

2.主轴热处理要求

为进一步提高主轴的韧性和机械强度，延长使用寿命，要求主轴必须经过调质处理，表面硬度不能低于HB217～255。

3.主轴精度

在立轴破碎机的主轴上安装有数排打击锤，两端装轴承，顶端装皮带轮，它们都随主轴高速旋转。因此，严格规定主轴各段轴径的精度具有头等重要的意义，是保证机器运行平稳的首要条件。

在《水泥工业用立轴锤式破碎机》（JC/T 445—1991）行业标准中，规定主轴各配合轴径应符合下列要求：

（1）各段轴径的同轴度公差为8级，这是根据在不影响产品使用性能的条件下，选择较低精度的原则确定的。由于主轴较长，如果同轴度要求过高，将给加工制造带来困难，大大增加制造成本。但是，如果同轴度要求过低，又会影响机器的使用性能，使主轴运行不平稳、机器振动过大等。长期的实际使用证明，主轴同轴度公差规定为8级是合适的，能满足实际使用的要求。

（2）与轴承配合处的表面粗糙度Ra的最大允许值为1.6μm，与密封件配合处的表面粗糙度的最大允许值为3.2μm。这两处的表面粗糙度规定，是与主轴相应轴径的公差等级相适应的。

（3）与轴承配合处的轴径圆柱度公差为8级。要保证轴颈与轴承配合良好，接触可靠，同时考虑易于加工、降低成本，且从实际使用来看，规定轴颈的圆柱度公差为8级较为合理和经济。

（二）筒体

为方便检修、更换锤头和衬板等易损零件，立轴破碎机筒体一般是由两个半圆柱组合起来的薄壁零件，在加工制作过程中极易产生变形，变形过大时，将影响物料排料粒度的均匀性和稳定性，甚至可能导致筒体衬板无法安装，或者锤头与衬板相互碰撞。因此，规定筒体内径的圆度公差是非常必要的。

筒体内径在ф1000mm以下，其圆度公差规定为5mm；在ф1000mm以上（包括ф1000mm）时，圆度公差规定为8mm。长期实践证明，这种规定是可行的，制造厂家通过努力是完全可以达到的，而又不影响产品的使用性能。如果规定圆度公差过小，会给制造带来极大的困难，甚至无法制作。

筒体一般由45号钢板卷焊而成，材料性能应不低于《碳素结构钢》（GB 700）中Q235-B·b的有关规定。

筒体的上端与上盖相连接，下端与底座相连接。为安装和拆卸需要，筒体两端均焊接有法兰，法兰上加工有止口。

筒体上、下法兰止口的同轴度公差以及上、下法兰端面的平行度公差，是关系到上盖、主轴、底座与筒体能否正常装配的问题。由于上、下法兰的止口是由两道工序加工完成的，加上筒体的变形，不规定上、下法兰止口的同轴度公差和上、下法兰端面的平行度公差，将导致上盖、主轴、底座和筒体无法装配。根据经验，一般规定筒体上、下法兰止口的同轴度公差为9级，上、下法兰端面的平行度公差为10级，就可保证正常装配。

（三）上盖、底座与下轴承座

上盖、底座和下轴承座一般用球墨铸铁制造，材料性能不能低于《球墨铸铁件》（GB 1348）中有关QT50-5的有关规定。铸件不允许有裂纹、气孔等影响使用性能的缺陷。

上盖、底座是分别安装主轴承和轴承座的。要求与轴承配合处的表面粗糙度最大允许值为3.2μm。为保证主轴顺利安装，要求上盖止口、下轴承座止口与轴承配合处的同轴度公差为10级。

（四）锤头、衬板和隔板

锤头、衬板和隔板是立轴破碎机的主要易损零件，要求具有良好的耐磨性能，一般用高锰钢或高铬铸铁来制造。考虑到成本等方面的原因，目前许多中小型企业仍乐于采用高锰钢锤头和衬板。而新型的耐磨材料高铬铸铁，耐磨性能比高锰钢要优越得多，现已在水泥行业中逐步得到应用。

为保证锤头铸造质量，方便级配，要求铸造厂家生产的锤头重量差不得超过0.5kg。

衬板和隔板是紧贴在筒体内壁上的。为贴合紧密，利于装配，保证衬板与锤头之间的间隙符合设计要求，一般都是衬板和隔板装配面不允许有拔模斜度，并要求应光洁、规正。

三、装配要求

立轴破碎机的结构虽然较为简单，但由于工作时做高速旋转，在装配时必须严格遵守下列技术要求：

（1）主轴轴承装配后，上轴承的轴向间隙应保证在0.15～0.25mm之间，下轴承的轴向间隙应该在10～20mm之间。

规定一定的轴向间隙，主要是为了避免工作时因温度升高，主轴轴向伸长而起不必要的附加应力，造成机器的损坏。

（2）隔板、衬板不允许用火焰切割，这是为了避免零件产生不应有的变形。

（3）锤头应称重，同一排锤头的重量差值不得大于0.2kg。且在装配时，应将重量差值最小的一对，成对对称装入同一排中，锤头装配后应转动灵活。

上述规定主要是为确保主轴运转平稳，努力减小机器运转时的振动。实践证明，当同一排打击锤重量差值不大于2kg时，能达到机器振动小和运转平稳的要求。

（4）电动机皮带轮上端面应与主轴皮带轮上端面在同一平面内，其偏移误差不得大于两皮带轮中心距的千分之二。

上述要求保证了主轴和电机轴心线的平行，使皮带受力均匀，减轻对主轴的附加应力。

在外观质量方面，所有零件结合部边缘应整齐匀称，不应有明显的错位，机器外表面要求光滑、美观。

四、安装工艺及调试

全面掌握立轴破碎机的正确安装和使用方法，是保证机器正常运转和优质高产的前提条件。有了制造质量精良、合理配套的机器后，如果安装不好，或者使用不当，也不能保证安全高效地运行，甚至会损坏机器或者缩短机器的使用寿命，造成不应有的经济损失。本节仅对立轴破碎机的安装与使用作简单介绍。

（一）立轴破碎机的安装

1.基础

不论何种立轴破碎机，对基础的要求总的来说是：能承受机器的重量而不沉陷；在运转时，各部分间的相互位置保持不变；并能承受机器高速运转时的振动。

立轴破碎机的基础，一般都是用混凝土浇筑而成。根据经验，混凝土基础的重量应大于机组重量的1.5～2.5倍。基础的大小与厚度一般要求比机组高度大500～700mm，高出地面100～150mm，其面积应比机组底座每边大出100～150mm。

浇筑混凝土，多采用二次浇筑法。浇筑基础前，要先挖好地基坑，基础底部用灰土夯实，然后浇筑碎石混凝土。在浇筑时，应按照立轴破碎机底座螺孔位置留出160mm×160mm的长方形孔。等基础干固后，再按照机器底座螺栓孔位置，将地脚螺栓浇筑到长方形孔中去，与基础固定在一起。

基础平面应仔细校平，以免立轴破碎机安装后发生倾斜或在紧固地脚螺栓时引起底座变形，影响机器正常工作和使用年限。

2.安装与调整

（1）立轴破碎机安装前，应清洗机器外部的一切污物。

（2）测量地脚螺栓孔尺寸是否符合机器地脚螺栓尺寸的要求，如不符合时，应及时修正。

（3）将主机吊装在基础上，以主轴皮带端面为基准，加垫调整机器与基础平面垂直。

（4）将电机组件吊装在基础上，加垫调整电机皮带轮上端面与主轴皮带轮上端面同水平面；调整电机底座调节螺栓，使两轮中心距在规定范围内。

（5）调整进料斗的位置，使其满足工艺安排的需要。

（6）进行二次灌浆，待水泥凝固后，精调两皮带轮的上端面同水平；调整中心距，使三角皮带张紧，但用手应能转动其皮带。

（二）立轴破碎机的使用

立轴破碎机是一种高速回转的破碎机械，为确保其正常运行，操作人员必须预先熟读产品使用说明书，掌握正确的使用方法，严格按照规程操作。在使用过程中，应着重强调以下几点：

（1）开机前，应与有关岗位人员取得联系，未经取得联系，不得随便开车或停车，以防堵塞或其他意外事故的发生。

（2）机器启动后，待电机及破碎机运转平稳后，方可加料。

（3）要严格遵守空车启动，卸空停车的原则，严禁带负荷启动。

（4）生产过程中，排料口不得有堵塞现象，以免影响排料。

（5）喂料要均匀，防止喂入过硬的物料或铁件，以免损坏机器。

（6）当发现主轴转速降低，破碎声异常时，应立即停止加料并停车，待查出原因并排除故障后方可开车。

（7）经常检查、紧固地脚螺栓和衬板螺栓，防止松动。

（8）停机时，应开门检查锤头、衬板、上圆盘及销轴等易损零件的磨损情况，发现问题应及时处理。在开门时要先拧紧承重螺母，把门稍稍顶起，以使开门时灵活、省力。当机器正常工作时，应将承重螺母松开至不受力状态。

（9）用高压黄油枪经常对上、下轴承加注润滑脂，以保证轴承具有良好的润滑。

（10）经常检查轴承温度，一般应保持在70℃以下，最高不得超过80℃。如发现超过温度时，应立即停车检查，待排除故障后，方可重新开车。

（11）经常检查卸料粒度，如发现不符合要求时，应停车检査锤头与衬板的磨损情况和皮带的张紧情况。如发现锤头衬板磨损严重，则应调整打击锤与衬板间的间隙，或者更换锤头、衬板。

（三）常见故障及维修

立轴破碎机的使用性和工作可靠性，取决于许多因素，如结构、材料、制造质量及保养使用状况等，即使这些条件基本上都得到满足，立轴破碎机在使用中偶尔还是要发生一些故障的。当故障出现后，能及时发现并找出原因，采取有效措施加以排除，对充分发挥立轴破碎机的效能、长期可靠地工作是十分重要的。否则，会由于小毛病得不到及时处理而造成重大事故。

对于使用者来说，困难往往不在于采取什么措施排除故障（无非是调整、修复和更换零件等），而在于能否及时发现故障，通过正确的分析判断找出产生故障的真正原因，分析故障的能力在很大程度上依靠实践经验的积累，而不能机械地搬用条文。

当故障出现后，要结合立轴破碎机的结构和工作原理、使用情况，根据故障的特征进行具体的分析，由简到繁、由表及里地找出原因，切忌盲目乱拆卸。分析故障时可以采取下列措施：

（1）观察——察看仪表读数，机器运动状况，进、排料情况及润滑油漏泄情况等。

（2）触摸——用手检查机体与轴承部位的温度、零件的固定和机器的振动情况等。

（3）听诊——倾听机器运动声音的变化，有无敲击声或其他异常声音。

应该指出，合理地使用、及时维护保养是减少和防止故障，延长立轴破碎机使用寿命的重要因素，必须按规定认真执行。

1.立轴破碎机故障产生的原因

一台立轴破碎机是由许多零件有机地结合在一起所构成，若其中一个或部分零件工作受阻，丧失原来的工作能力，甚至损坏而不能工作；或有关零部件间工作不协调时，立轴破碎机便产生不正常工作现象，即通常所说的发生故障。

立轴破碎机故障主要是由以下原因造成的：

（1）违章操作、使用不当。

①新立轴破碎机或刚更换过轴承等的立轴破碎机，不经过充分的磨合而直接带高负荷使用，造成零件严重磨损。

②直接带负荷启动，造成零件严重磨损，而引起一系列故障。

③润滑油量不足，使润滑条件恶化，造成轴承发热、烧损。

④长期超负荷运行，造成零件严重磨损或损坏。

⑤带负荷停车，受热零件因冷却过快引起骤冷裂纹。

（2）维护保养不良

①不及时地添加润滑油和定期更换润滑油，造成润滑油量不足，或润滑油污染、变质而丧失润滑性能，造成轴承发热而磨损。

②不经常检査和疏通加油管道，造成堵塞，使润滑油条件恶化，引起轴承发热磨损。

③不按期检查和调整主轴轴承的轴向间隙，造成因间隙过小，主轴受热伸长而轴承座磨损加剧或轴承盖顶裂。

④不经常检查衬板紧固螺栓和销轴的磨损情况，造成因衬板松动，锤头与衬板碰撞的严重事故。

（3）装配和调整错误

①主轴承轴向间隙不符合规定，间隙过小或无间隙，引起轴承座严重磨损。

②锤头与衬板间隙过小，或因衬板受火焰切割而变形，引起锤头与衬板撞击事故。

③装配锤头不按重量进行级配，引起机器剧烈振动。

（4）零件不合格。由于零件的材质、加工精度不符合设计要求，使用时没有进行严格的检査而装配。或由于零件内部缺陷，检查时难于发现，而在使用过程中暴露出来，造成故障。常见问题有：

①主要铸件（如锤头、衬板、轴承座、上盖及底座等）存在着缩松、砂眼、细小裂纹等铸造缺陷，这些问题往往在检查时不易发现，装在立轴破碎机上初期也不容易暴露，而经过一段时期的使用，上述缺陷逐渐扩大，造成零件损坏。

②零件在加工制造时，没有很好地消除内应力，引起零件变形，丧失原来的加工精度和配合关系，如衬板、上盖翘曲变形。

③零件加工精度不合格，如主轴各段轴径的同轴度公差不符合标准规定，工作时产生剧烈跳动，造成机器振动过大等。

2.立轴破碎机常见故障及排除

立轴破碎机因结构和使用环境不同，故障原因也不相同，对于具体问题应根据各种不同情况具体分析。一般常见故障的判别和排除方法见表2-8-1。

五、试运转

立轴破碎机所有零件加工、组装完毕后，应对整机进行空负荷试车和负荷试车，以检验机器的设计、零件的加工和装配质量。

1.空运转技术要求

（1）电器控制准确可靠；

（2）润滑正常，无漏油现象；

（3）运转中无金属碰击声及其他异常声响；

（4）轴承温升应小于30℃；

（5）噪声应小于80dB（A）；

（6）上盖处的径向振幅不大于0.5mm。

2.负荷运转要求

（1）运转中轴承温升应小于50℃；

（2）噪声应小于85dB（A）；

（3）上盖处的径向振幅不大于0.5mm；

（4）给料粒度、排料粒度和生产能力应符合相应机型的性能参数。