随着新型干法生产线在水泥行业的广泛普及，作为原料破碎的主力设备，大型单段
锤式破碎机在各水泥矿山的破碎生产中发挥着重要作用，
破碎机型号越来越大，台时产量从最初的数十吨发展到现在的数千吨，例如研发的双转子2-DPC2325破碎机，最高台时产量可达2 000 t。近几年来，我公司承接了数百台大型破碎机的研发和制造任务，同时承揽了国内水泥企业的大型破碎机转子的维修业务，为数百家水泥企业提供了具有完全自主知识产权的优质高性价比的大锤头，取得了良好的社会和企业效益。
目前国内的大型单段破碎机是在从国外引进机型的基础上，在长期的生产实践中不断改进而发展起来的，规格型号比较齐全，能适应各种不同物料的破碎需求，技术也得到了全面发展，但在实践应用中也凸显出诸多问题，特别是大型破碎机的心脏——转子，由于其严酷的工况环境，使其显现出诸多需要改良的方面。近年来我公司成功应用各种数字化技术对产品不断改良，较好地解决了这些问题，取得了良好的效果。
1、大型单段破碎机转子使用现状及存在的问题
1.1转子故障
转子故障主要表现在转子的有效工作寿命上。一般情况下，一台新转子运行时间在3年左右就需要大修，锤盘磨损严重，外缘开裂、锤轴衬套变形开裂，主轴变形、断裂、锤轴断裂。
1.2锤头寿命及脆断
锤头寿命（耐磨性和强度）是各使用单位最为关心的问题，反映一个制造厂的材料科学和铸造水平。频繁更换锤头不但给企业带来生产成本的上升，也浪费太多的时间，造成连续作业中断，其间接损失更大。锤头的韧性处理不好，造成脆断(图6)，使使用单位非常头疼，而且它给主机带来的破坏性是无法预料的。
2、破碎机转子工作状况分析
2.1转子
转子是破碎机的核心部件和主要工作部件。重达数吨的物料从高度差为3m的喂料装置上落下，直接撞击高速运转的转子，其承受的巨大冲击力是可想而知的。锤头、锤轴、锤盘相应承受巨大的冲击，而且这种冲击是周而复始、连续不断的，同时破碎腔内部恰似枪林弹雨，始终受到巨大的摩擦力作用，工况条件极为恶劣。锤盘的外圆不停地经受着摩擦，锤轴孔同时受到径向数十吨的拉力，这个摩擦力和拉力究竟有多大？我们有必要对转子的工矿条件做模拟分析，人们除了靠经验、靠总结来改良转子，应用数字化技术对转子工矿进行数字模拟分析，才更为科学。
2.2主轴
主轴承担着传递动力、支撑重量并将转子上的所有部件组合成一体，实现转子的各项功能。综合考虑它所传递的扭矩、强度、刚度等各方面的因素来进行设计，因为工况条件的不同，同样的设计会有不同的结果。2009年4月，义煤集团使用的某国内著名厂家产的DPC2022破碎机，在使用未满一年的情况下，主轴突然断裂，造成停产，我公司充当了“救火者”的身份，连夜将刚做好的新转子送去，解决了客户的燃眉之急。
2.3锤抽
锤轴承担着锤头和转子的链接任务，并将转子的动能传递到锤头上去，在工作的时候，承担着较大的冲击摩擦力和锤头的离心力以及自身旋转的摩擦力，锤轴的断裂经常发生。
2.4锤头
锤头是转子最重要的工作部件，一台破碎机就是靠它来实现破碎功能的，锤头获得的动能通过高速撞击传递到物料上，锤头的金属磨损量占到整个破碎机金属磨损量的60%以上。但它的关键却又是相互矛盾的技术指标，即耐磨损寿命和抗冲击力是否能同时满足要求？锤头寿命无法满足以及断锤事故的频繁发生是国内许多破碎机生产厂家最亟待解决的现实问题。2008~2009年间，我公司多次为使用其他厂家锤头而发生断裂、造成停产事故的客户送去我们的“大金牙”锤头，解了客户的燃眉之急。
3、应用数字技术诞生改良增强型转子
在前文中提到的大型破碎机最为常见的几个问题是这些年来在维修和制造的各个厂家破碎机转子的大量的统计数字中总结出来的。当今国际上发达国家的著名跨国公司企业机械设计早已进入数字化时代，应用先进手段才能促进技术进步。我公司从2006年开始引进了NASTRAN、DATRAN、DEFORM等设计分析软件，和专家对破碎过程进行运动分析，运用当今世界最先进的有限元计算技术，建立数学模型和力学模型，对产品结构进行强度计算和优化设计，对工艺过程进行仿真模拟，通过清晰的应力分析云图，对转子部件进行改良，设计出改良增强型转子。从外观和安装尺寸看，它和普通转子区别不大，但内部结构和生产工艺却有巨大的不同。
通过仿真分析，可预先获取在浇铸过程中的温度场分布，避免因浇冒口设置不当而带来的缩松、缩孔及内部气泡。
根据以上分析结果，设计工艺部门针对转子上的薄弱环节运用原位增强等技术对部件进行有效改良：
(1)对锤盘外缘进行加厚加高，并采用WHM=步法超硬表面熔敷技术，比常规堆焊寿命提高2倍以上。
(2)经过有限元分析计算，主轴由原来的方形改为圆形，重量大大减轻，结构静动特性更加符合总体性能要求，制造成本节约20%。
(3)完善解决了锤头耐磨性和强度之间的关系。高速运转的锤头在与莫氏硬度大于7级的硬石料相碰撞时，其磨损工况条件是相当恶劣的。因此，锤头的耐磨性就成为用户选择破碎机的重要标准。目前在破碎行业，一个突出的疑难问题是锤头耐磨性与韧性之间的矛盾。通过数字化仿真分析，同时和重点院校的科研成果相结合，调整材料的合金化配比，改良锤头的铸造工艺，最终使产品的质量大幅提升，耐磨性提高50qc-150%。
(4)在不改变外形尺寸的条件下，我们通过调整材质的合金配比，改善热处理工艺等手段使锤轴和锤轴衬套的寿命提高了30%。
总之，通过运用数字化分析技术，对大型破碎机转子的改良获得了巨大的成功。山东日照某水泥集团2008年购买北方某知名破碎机生产企业的大型单段破碎机，由于其特殊的工况条件，转子使用不到三个月，磨损开裂非常严重。委托几个厂家进行修复和更新转子，没有一家寿命能够使用超过三个月。我公司于2008年5月通过独有的技术为其制造的增强型转子，至今仍在良好地运行之中，获得用户好评。
4、结束语
通过科技手段使大型破碎机转子寿命提高30%—50%．生产成本降低10%左右，实现了制造商与水泥企业的双赢。水泥企业维修费用降低，维修�；奔浼跎�，为挖潜节约创造了有力条件。
在大型单段破碎机改良取得显著效果以来，我们已开始将这一技术应用到其他机型上，例如大型
反击破碎机和
颚式破碎机。我国在这方面的技术仍然落后于欧美发达国家，国外基本上是由大型反击破碎机来替代金属消耗量较大的单段锤式破碎机。我国也有厂家生产处理能力超过800 t/h的反击破和颚破，但大都是重量和体积庞大，耗电惊人，这对用户来讲不是一个好的选择。我公司目前开发成功的高能反击破和颚破，就是利用数字分析技术来指导设计思想，取得了比同规格破碎机增加产量50%的良好效果，为我国与发达国家在这一领域差距的缩小作出了贡献。
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