在選煤生產中，為準確反映入選原煤、過程產品和最終產品的質量，均要進行煤炭產品的采制樣。與人工采制樣相比，機械自動采制樣準確、快捷，因此近年來得到了廣泛應用。XHSS型煤炭自動采制樣機便是從運轉的膠帶輸送機上直接采集子樣的一種機械自動采樣設備，它可對連續運輸中的散狀物料實現全斷面自動化隨機采樣，從而排除人為因素的影響，確保所采煤樣的準確性。該設備采樣快捷，結構簡單，運行可靠，已廣泛用于電廠、煤礦、鋼廠等行業。
1、XHSS型煤炭自動采制樣機及其存在問題
1.1結構
    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子、機體、驅動裝置等主要部分組成。其中轉子由主軸、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壁上，用以保護機架不受磨損；滾筒與旋錘運動軌跡構成破碎腔，結構如圖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。在設備運行的初期，該設備可靠性較差，問題較多，突出表現在：
    (1)故障率高，電氣故障報警頻繁，平均每隔兩天就會出現報警或者跳閘。
    (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。
    經設備拆檢和仔細分析，發現出現故障的部件主要是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。由于原煤內含有矸石、硫化鐵硫和廢舊鐵器等雜質，當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，從而導致破碎腔內存留大量物料，破壞旋錘的動平衡，造成PLC脈沖信號讀取不正常，引發電氣故障報警，影響采樣機的正常運轉；另外，由于破碎腔內存留大量物料，還易損壞破碎腔內部件。
    (2)破碎腔內沒有被錘頭及時排出的部分雜質夾在各個篩條間隙，降低了出料面積，使破碎合格的物料無法正常通過篩孔，導致部分物料在破碎腔內循環破碎，影響了子樣的收集速度和總樣的數量。
    (3)高速轉動的錘頭在破碎腔內反復打擊破碎物料，篩條的邊緣處應力集中，當單個篩條受到巨大的沖擊力時，導致篩條所受應力遠遠超過篩條自身的極限應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)當錘子高速轉動時產生離心慣性力，不平衡慣性力使轉子產生附加應力，使轉子在運動過程中產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，特別是對軸承產生周期性沖擊負荷，使其發熱甚至破碎。
    (5)錘式破碎機的錘頭受到頻繁的沖擊作用，轉子質心偏離旋轉垂線易導致錘頭移位，加速錘子的磨損程度，影響錘子的強度，使錘子發生嚴重變形甚至斷裂。
    (6)襯板為齒形狀，篩條成規則狀嵌入襯板，形成篩網。當破碎腔內的動平衡遭到破壞時，引起的共振可導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。襯板高度可根據煤炭采制樣對縮分子樣粒度的不同要求而調節，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。錘式破碎機內轉子高速旋轉時，由于離心力的作用，錘頭呈放射狀，當物料由破碎腔上部進入后，受到高速錘頭的打擊并拋向內壁，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，簡化了破碎機的結構，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／月降低到現在的0.04萬元／月，年節約成本支出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用價值。