1、引言
昆钢烧结厂原有18m2烧结机专用烧结矿
破碎机5台，己淘汰3台，因低品位矿粉资源利用等需要保留两台。在烧结矿破碎生产过程中，由于检修维护和设计薄弱两方面的原因导致本体零件破坏时有发生，因保险本体以过渡配合、平键联接的方式装配于齿辊部的齿辊轴上，又以动配合的形式装配于开式大齿轮内。本体的损坏必然造成较大事故，如果在有本体备件的情况下也需8h以上才能恢复生产。由于该设备吊装受限制，即使有整体齿辊部套装备件，也要先拆出齿辊部外罩、星轮轴承座和润滑油管、冷却水管，吊出己坏件再装入新套件，没有4h以上也是难以完成的。如果事故发生在中、夜班，组织处理的难度就会更大。因此，分析并找准事故原因，采取预防措施，杜绝同类事故的重复发生，对于确保烧结矿的连续生产具有重要的意义。
2、保险系统结构及工作原理
2.1破碎机传动原理
破碎机型号为1100×1600单辊星轮式破碎机，传动方式见示意图1，其破碎原理是，慢速转动的齿辊部星轮组以每分钟4～5次的频率与安装在星轮组下部的蓖板体交叉重合形成剪切式破碎。
传动顺序是电动机1通过齿接手2将动力传到减速器3，减速器3通过低速轴上的开式小齿轮4传到开式大齿轮5，开式大齿轮5通过保险销6传到本体7上，本体7通过平键传到齿辊部8上。
2.2保险系统结构及传动程序
保险系统的结构见图2，动程序及工作原理是，减速器传递的扭距由低速轴上的开式小齿轮传递到开式大齿轮，开式大齿轮内孔与本体外圆的装配为动配合，开式大齿轮的扭矩通过保险销传递到本体。本体又通过过渡配合的平键（该点即为本文讨论的事故点）传递到齿辊轴再带动齿辊部的星轮组工作。当齿辊部阻力超过设计值时，以带保险槽的保险销断裂的形式实现传动系统保险。
3、保险本体断裂的形式及原因分析
3.1断裂形式
保险本体零件断裂损坏照片见图3，从照片可以清楚地看出事故点发生在本体孔与齿辊部齿辊轴配合的平键联接处，从本体内孔键槽90度角处应力集中断裂。本体保险臂根部则呈人字形断面折断。
3.2事故原因分析
从保险系统结构图可以看出本体在键联接处沿圆环周向受拉力，如果平键配合太松，在传递扭矩过程中，平键有倾翻趋势，平键不同程度的倾翻产生向外的撑力使键槽顶部承受弯距。在拉力和弯距联合作用下，本体键槽处应力集中断裂。
本体臂呈一悬臂梁，在工作状态下产生周向弯矩，当保险臂与开式大齿轮轮幅间有异物构成撑力时，悬臂又产生平面弯矩。
3.2.1 使用过程中检修和维护方面的原因
齿辊轴与本体的连接为过渡配合键连接，因尺寸偏大（φ220mm），装配工艺上采用本体孔加热的方法装配，而本体与大齿轮配合处(φ280mm)为动配合，一般采用在常温下涂润滑油装配。三个零件装在一起形成的两个配合面只相离30mm，在吊车配合下完成装配作业，难度较大。在装配过程中，由于担心装配失败，往往采取加大本体孔和减小齿辊轴的措施，这就必然导致过渡配合名不副实，当配合较松、而平键顶隙又偏大时，平键在受力过程中即出现不同程度倾翻，平键在倾翻过程中的向外撑力将较薄弱的本体键槽处撑裂。
由于本体臂设计厚度为30mm铸钢件，在使用中悬臂受力产生变形，这种变形带来的问题首先是两保险销孔中心线不重合，使动配合的保险销无法穿插。其次是导致保险臂端和大齿轮幅上的两个保险销孔区域不平行、不贴合，即使穿入了保险销也必然因长度不够无法上螺母紧固。在现场维护中，为了维持生产被迫将保险销直径减小、长度加长，这就加速了保险臂端的扭转变形并形成恶性循环，更要害的是由于保险销直径减小，配合处产生间隙，使保险销的超载破坏不再是正常设计的纯剪切破坏方式，而是在断裂前先歪斜，在歪斜中又将大齿轮幅与保险臂之间的间隙撑大，加剧了保险臂的变形。在保险销弯曲并对保险臂端形成撑力的过程中，使悬臂受力的保险臂从仅30mm厚的大面上受力而断裂。
2.9.9设计方面的原因
从图4可以看出内径φ220mm外径φ280mm的本体与齿辊轴过度配合、平键连接处厚度仅为30mm，这一厚度是不合设计规范的。为了简化，这里先不去做复杂的强度计算，仅以一般设计资料为依据进行分析。设计规范r11给出带键槽零件的外径D和内径d的关系是：锻造钢齿轮D=l. 6dL= (1. 2～1. 5)d铸钢齿轮D=(1.2～1.5)d铸铁胶带轮D=(1.8～2)dL=(1.5～2)d
本文中的保险本体为铸钢件，按规范计算外径D应是~ 362mm，每单边厚度应是7lmm。而实际零件外径D只有φ280mm，单边厚度只有30mm。对照设计规范属于设计上的薄弱环节。
保险臂变形问题，也和保险臂这一板状零件设计薄弱有关，30mm厚度的板状悬臂本体在冶金工业上使用，设计上应考虑加肋，虽然该零件特殊一些，即使从双面加肋，每个面肋的高度只能有10mm，作用很有限，但设计上应该考虑其它加固措施。
4、对策措施探讨
通过上述原因分析，要解决本体这一薄弱环节，可采取下列措施。
4.1 从维修管理角度，要坚持套件检修，装配前要严格检验零件尺寸精度，杜绝安装前的手工大切削量打磨，避免在较短的检修时间内安排保险系统的装配。
4.2 从零件设计上将保险本体的外圆和开式大齿轮内孔直径由φ280按规范加大为φ360，以增加键槽外围的肉厚。
4.3 关于本体悬臂部分的变形与刚度问题，在加肋和加厚效果不明显的情况下，一烧车间曾采取过将悬臂状改为圆盘状的方案来加强抗变形能力，这一方案除了零件重量有相应增加外，不失为一个综合性的较佳方案。该方案根本改变了该零件的悬臂状，实施后不但加强了保险孔至φ220mm内孔之间悬臂部位的抗变形刚度和强度，并相应增加保险孔数量，使孔的负荷和变形也相应减轻。取得了比较好的综合效果。
5、结语
在设备维护中因备件损坏造成的事故是不可能完全避免的，技术人员的责任是提出预防性措施并避免屡发事故。在覆行职责和事故分析中，既不能只局限于检修维护方面的单向原因，也不能无根据地把问题推在设计不合理方面而忽视补救措施。本文对本体这一保险系统中的关键零件分两个部位进行了分析，采取了改悬臂式为圆盘式的措施，取得了较好的效果，未实施项即增加φ280孔处键槽外肉厚的建议提供有关现场技术人员参考。
相关矿山机械设备：
1、
圆锥破碎机
2、
雷蒙磨粉机
3、
颚式破碎机
