1、XHSS型煤炭自動采制樣機及其存在問題
1.1結(jié)構(gòu)
XHSS型煤炭自動采制樣機是由刮斗式采樣機、初級采樣機、破碎機、次級采樣機（縮分器）、樣品收集器、斗式提升機和螺旋輸送機等部分組成，如圖1所示。
其中，XHSS型自動采制樣機中的破碎機采用了HJC系列錘式破碎機。HJC系列錘式破碎機由轉(zhuǎn)子、機體、驅(qū)動裝置等主要部分組成。其中轉(zhuǎn)子由主軸、端板、隔板、錘銷、旋錘等主要零部件組成；機體則由機架、篩條、襯板等主要零件組成；HJC系列破碎機襯板安裝在機架的內(nèi)壁上，用以保護機架不受磨損；滾筒與旋錘運動軌跡構(gòu)成破碎腔，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1.2存在問曩
2007年，田莊選煤廣在人廠原煤膠帶運輸機上安裝了兩臺XHSS型煤炭自動采制樣機，以對人廠原煤進行采制樣。在設(shè)備運行的初期，該設(shè)備可靠性較差，問題較多，突出表現(xiàn)在：
(1)故障率高，電氣故障報警頻繁，平均每隔兩天就會出現(xiàn)報警或者跳閘。
(2)錘頭、篩條、襯板等部件損壞快，運行費用高。
(3)子樣的收集時間長，縮分后的煤樣粒度不能滿足要求。
經(jīng)設(shè)備拆檢和仔細分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的部件主要是HJC系列錘式破碎機。該機主要存在以下問題，從而造成自動采制樣機不能正常運行：
(1)此破碎機僅適用于水分<12%、抗壓強度<12MPa的脆性物料，對于堅硬的硫化鐵硫或黏性的泥碳等物料不適用。由于原煤內(nèi)含有矸石、硫化鐵硫和廢舊鐵器等雜質(zhì)，當(dāng)這種混合物料落入破碎機時，破碎機無法將其破碎并及時排出破碎腔外，從而導(dǎo)致破碎腔內(nèi)存留大量物料，破壞旋錘的動平衡，造成PLC脈沖信號讀取不正常，引發(fā)電氣故障報警，影響采樣機的正常運轉(zhuǎn)；另外，由于破碎腔內(nèi)存留大量物料，還易損壞破碎腔內(nèi)部件。
(2)破碎腔內(nèi)沒有被錘頭及時排出的部分雜質(zhì)夾在各個篩條間隙，降低了出料面積，使破碎合格的物料無法正常通過篩孔，導(dǎo)致部分物料在破碎腔內(nèi)循環(huán)破碎，影響了子樣的收集速度和總樣的數(shù)量。
(3)高速轉(zhuǎn)動的錘頭在破碎腔內(nèi)反復(fù)打擊破碎物料，篩條的邊緣處應(yīng)力集中，當(dāng)單個篩條受到巨大的沖擊力時，導(dǎo)致篩條所受應(yīng)力遠遠超過篩條自身的極限應(yīng)力而引起篩條的脆性斷裂，使縮分物料粒度大于所需粒度。
(4)當(dāng)錘子高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生離心慣性力，不平衡慣性力使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加應(yīng)力，使轉(zhuǎn)子在運動過程中產(chǎn)生附加的動壓力和附加摩擦力，從而引起破碎機主軸、軸承和機架等部件受力不均，降低破碎機的使用壽命，特別是對軸承產(chǎn)生周期性沖擊負荷，使其發(fā)熱甚至破碎。
(5)錘式破碎機的錘頭受到頻繁的沖擊作用，轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏離旋轉(zhuǎn)垂線易導(dǎo)致錘頭移位，加速錘子的磨損程度，影響錘子的強度，使錘子發(fā)生嚴(yán)重變形甚至斷裂。
(6)襯板為齒形狀，篩條成規(guī)則狀嵌入襯板，形成篩網(wǎng)。當(dāng)破碎腔內(nèi)的動平衡遭到破壞時，引起的共振可導(dǎo)致篩條與襯板配合不緊密，易使襯板變形或者斷裂。
2、破碎機篩分裝置的改進
針對HJC系列錘式破碎機存在的問題，按照原煤采制樣對縮分子樣的技術(shù)要求，對XHSS型煤炭自動采制樣機原有破碎篩分裝置進行了改進，改造后的破碎機篩分裝置如圖3所示。
新的破碎機篩分裝置由篩板、襯板兩部分組成，其中，篩板為半圓形整體篩板，表面光滑，采用“蜂巢式”錯落排列篩孔，篩孔為圓環(huán)狀；襯板與篩板一樣，為半圓形整體襯板，與篩板垂直焊接。篩板的一端設(shè)有排雜口，其下表面邊緣與襯板的上表面能夠緊密嚙合。襯板高度可根據(jù)煤炭采制樣對縮分子樣粒度的不同要求而調(diào)節(jié)，例如：原煤縮分子樣粒度要求直徑不超過6mm，因此，將原煤采樣機上破碎機襯板與錘頭放射狀張開間隙確定為6mm。
與原有的破碎機篩分裝置相比，新裝置主要在以下幾方面做了改進：
(1)新增了排雜口。錘式破碎機內(nèi)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，錘頭呈放射狀，當(dāng)物料由破碎腔上部進入后，受到高速錘頭的打擊并拋向內(nèi)壁，撞擊破碎后落到下面篩板上，小于篩孔尺寸的細粒物料從篩孔中排出，其他硬雜物在錘子的打擊下，排至排雜口排出。對排出的硬雜物，如需要可單獨檢測（如檢測含雜率），也可以經(jīng)人工破碎后回摻到自動采樣機縮分子樣中，以保證子樣的代表性。
(2)將原來所用的規(guī)則排列式篩條改為整體式篩板，改善了篩條部分點面由于應(yīng)力過大造成的篩條斷裂問題，增強了篩板的整體抗壓力，降低了篩板更換頻率，減少了配件的損耗。
(3)采用抗壓強度為614MPa的16Mn錳鋼為篩板材料，增強了篩板的抗壓強度，堅固耐磨，從根本上解決了原來篩條易斷裂的缺點，延長了篩板的使用壽命，降低了維修工人的勞動強度，減少了繁瑣操作。
(4)通過選取15、25、35mm的篩孔觀察落料情況，最后確定采用在篩板上開長35mm、寬6mm的半圓形篩孔，從而有效防止了物料水分過高而阻塞篩孔，而且增加了做功面積，使合格的物料及時排出破碎腔，降低了過粉碎率，減輕了破碎機的負荷。
(5)選擇蜂巢式篩孔，錯落有致，增強了篩板的整體應(yīng)力和剛度，加快了物料的排出速度，提高了子樣的采集頻率和總樣的準(zhǔn)確性。
(6)在篩板的表面進行表面處理，減小其摩擦力，降低了對采樣機的磨損。
(7)為減少振動，延長采樣機配件的使用壽命，將襯板與篩板焊接為一體，方便了維修工人進行更換，簡化了破碎機的結(jié)構(gòu)，方便了備件的加工和更換。
3、改進效果
破碎機篩分裝置改造后，效果明顯：
(1)自動采樣機故障率明顯降低。新型篩板安裝一年多來，沒有出現(xiàn)過篩板斷裂的情況，由篩條斷裂引起的采樣機故障問題得到有效解決；新型破碎篩分裝置新增了排雜口，避免了硬雜物堵塞和對錘頭的損壞，降低了故障率。改造后，自動采制樣機的故障率由原來的15~30次／月降低到目前的2次／年，保證了自動采制樣的連續(xù)性。
(2)運行費用降低。新型篩板有效延長了篩板、襯板、錘頭等部件的使用壽命。使用壽命的延長、故障率的降低，減少了因設(shè)備故障造成的維護和檢修成本，運行費用由原來的1.4萬元／月降低到現(xiàn)在的0.04萬元／月，年節(jié)約成本支出16.32萬元。
(3)新型破碎機篩分裝置可通過襯板、蜂巢式篩孔尺寸的變化，為不同粒度物料的破碎提供條件，具有一定的推廣和應(yīng)用價值。
