1、引言
    昆鋼燒結廠原有18m2燒結機專用燒結礦破碎機5臺，己淘汰3臺，因低品位礦粉資源利用等需要保留兩臺。在燒結礦破碎生產過程中，由于檢修維護和設計薄弱兩方面的原因導致本體零件破壞時有發生，因保險本體以過渡配合、平鍵聯接的方式裝配于齒輥部的齒輥軸上，又以動配合的形式裝配于開式大齒輪內。本體的損壞必然造成較大事故，如果在有本體備件的情況下也需8h以上才能恢復生產。由于該設備吊裝受限制，即使有整體齒輥部套裝備件，也要先拆出齒輥部外罩、星輪軸承座和潤滑油管、冷卻水管，吊出己壞件再裝入新套件，沒有4h以上也是難以完成的。如果事故發生在中、夜班，組織處理的難度就會更大。因此，分析并找準事故原因，采取預防措施，杜絕同類事故的重復發生，對于確保燒結礦的連續生產具有重要的意義。
2、保險系統結構及工作原理
2.1破碎機傳動原理
    破碎機型號為1100×1600單輥星輪式破碎機，傳動方式見示意圖1，其破碎原理是，慢速轉動的齒輥部星輪組以每分鐘4～5次的頻率與安裝在星輪組下部的蓖板體交叉重合形成剪切式破碎。
    傳動順序是電動機1通過齒接手2將動力傳到減速器3，減速器3通過低速軸上的開式小齒輪4傳到開式大齒輪5，開式大齒輪5通過保險銷6傳到本體7上，本體7通過平鍵傳到齒輥部8上。
2.2保險系統結構及傳動程序
    保險系統的結構見圖2，動程序及工作原理是，減速器傳遞的扭距由低速軸上的開式小齒輪傳遞到開式大齒輪，開式大齒輪內孔與本體外圓的裝配為動配合，開式大齒輪的扭矩通過保險銷傳遞到本體。本體又通過過渡配合的平鍵（該點即為本文討論的事故點）傳遞到齒輥軸再帶動齒輥部的星輪組工作。當齒輥部阻力超過設計值時，以帶保險槽的保險銷斷裂的形式實現傳動系統保險。
3、保險本體斷裂的形式及原因分析
3.1斷裂形式
    保險本體零件斷裂損壞照片見圖3，從照片可以清楚地看出事故點發生在本體孔與齒輥部齒輥軸配合的平鍵聯接處，從本體內孔鍵槽90度角處應力集中斷裂。本體保險臂根部則呈人字形斷面折斷。
3.2事故原因分析
    從保險系統結構圖可以看出本體在鍵聯接處沿圓環周向受拉力，如果平鍵配合太松，在傳遞扭矩過程中，平鍵有傾翻趨勢，平鍵不同程度的傾翻產生向外的撐力使鍵槽頂部承受彎距。在拉力和彎距聯合作用下，本體鍵槽處應力集中斷裂。
    本體臂呈一懸臂梁，在工作狀態下產生周向彎矩，當保險臂與開式大齒輪輪幅間有異物構成撐力時，懸臂又產生平面彎矩。
3.2.1  使用過程中檢修和維護方面的原因
    齒輥軸與本體的連接為過渡配合鍵連接，因尺寸偏大（φ220mm），裝配工藝上采用本體孔加熱的方法裝配，而本體與大齒輪配合處(φ280mm)為動配合，一般采用在常溫下涂潤滑油裝配。三個零件裝在一起形成的兩個配合面只相離30mm，在吊車配合下完成裝配作業，難度較大。在裝配過程中，由于擔心裝配失敗，往往采取加大本體孔和減小齒輥軸的措施，這就必然導致過渡配合名不副實，當配合較松、而平鍵頂隙又偏大時，平鍵在受力過程中即出現不同程度傾翻，平鍵在傾翻過程中的向外撐力將較薄弱的本體鍵槽處撐裂。
    由于本體臂設計厚度為30mm鑄鋼件，在使用中懸臂受力產生變形，這種變形帶來的問題首先是兩保險銷孔中心線不重合，使動配合的保險銷無法穿插。其次是導致保險臂端和大齒輪幅上的兩個保險銷孔區域不平行、不貼合，即使穿入了保險銷也必然因長度不夠無法上螺母緊固。在現場維護中，為了維持生產被迫將保險銷直徑減小、長度加長，這就加速了保險臂端的扭轉變形并形成惡性循環，更要害的是由于保險銷直徑減小，配合處產生間隙，使保險銷的超載破壞不再是正常設計的純剪切破壞方式，而是在斷裂前先歪斜，在歪斜中又將大齒輪幅與保險臂之間的間隙撐大，加劇了保險臂的變形。在保險銷彎曲并對保險臂端形成撐力的過程中，使懸臂受力的保險臂從僅30mm厚的大面上受力而斷裂。
2.9.9設計方面的原因
    從圖4可以看出內徑φ220mm外徑φ280mm的本體與齒輥軸過度配合、平鍵連接處厚度僅為30mm，這一厚度是不合設計規范的。為了簡化，這里先不去做復雜的強度計算，僅以一般設計資料為依據進行分析。設計規范r11給出帶鍵槽零件的外徑D和內徑d的關系是：鍛造鋼齒輪D=l. 6dL= (1. 2～1. 5)d鑄鋼齒輪D=(1.2～1.5)d鑄鐵膠帶輪D=(1.8～2)dL=(1.5～2)d
    本文中的保險本體為鑄鋼件，按規范計算外徑D應是~ 362mm，每單邊厚度應是7lmm。而實際零件外徑D只有φ280mm，單邊厚度只有30mm。對照設計規范屬于設計上的薄弱環節。
    保險臂變形問題，也和保險臂這一板狀零件設計薄弱有關，30mm厚度的板狀懸臂本體在冶金工業上使用，設計上應考慮加肋，雖然該零件特殊一些，即使從雙面加肋，每個面肋的高度只能有10mm，作用很有限，但設計上應該考慮其它加固措施。
4、對策措施探討
    通過上述原因分析，要解決本體這一薄弱環節，可采取下列措施。
4.1  從維修管理角度，要堅持套件檢修，裝配前要嚴格檢驗零件尺寸精度，杜絕安裝前的手工大切削量打磨，避免在較短的檢修時間內安排保險系統的裝配。
4.2  從零件設計上將保險本體的外圓和開式大齒輪內孔直徑由φ280按規范加大為φ360，以增加鍵槽外圍的肉厚。
4.3 關于本體懸臂部分的變形與剛度問題，在加肋和加厚效果不明顯的情況下，一燒車間曾采取過將懸臂狀改為圓盤狀的方案來加強抗變形能力，這一方案除了零件重量有相應增加外，不失為一個綜合性的較佳方案。該方案根本改變了該零件的懸臂狀，實施后不但加強了保險孔至φ220mm內孔之間懸臂部位的抗變形剛度和強度，并相應增加保險孔數量，使孔的負荷和變形也相應減輕。取得了比較好的綜合效果。
5、結語
    在設備維護中因備件損壞造成的事故是不可能完全避免的，技術人員的責任是提出預防性措施并避免屢發事故。在覆行職責和事故分析中，既不能只局限于檢修維護方面的單向原因，也不能無根據地把問題推在設計不合理方面而忽視補救措施。本文對本體這一保險系統中的關鍵零件分兩個部位進行了分析，采取了改懸臂式為圓盤式的措施，取得了較好的效果，未實施項即增加φ280孔處鍵槽外肉厚的建議提供有關現場技術人員參考。


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