1、前言
   500 t殘極破碎機(jī)中的齒板是設(shè)備的主要受力件。齒板的結(jié)構(gòu)、受力狀態(tài)及需破壞殘極的強(qiáng)度對(duì)齒板是否損壞影響很大。以前，為用戶提供的設(shè)備用來破碎陽極，而2006年為用戶制造的殘極破碎機(jī)用來破碎陰極，在使用過程中發(fā)生了齒板斷齒事故。
2、500 t殘極破碎機(jī)工藝流程
    起重機(jī)將破碎原料吊入500 t殘極破碎機(jī)破碎室內(nèi)。吊入過程中柱塞缸、側(cè)部油缸和推料缸均處在非工作狀態(tài)。在鋁廠排料輸送系統(tǒng)和收塵系統(tǒng)啟動(dòng)的條件下開始破碎。其工藝流程如圖1所示。

3、齒板斷齒的分析
   500 t殘極破碎機(jī)自2006年投產(chǎn)運(yùn)行以來，接連幾次發(fā)生齒板斷齒事故。根據(jù)實(shí)際情況，我們對(duì)500 t殘極破碎機(jī)齒板斷齒事故進(jìn)行分析，概括起來有以下幾方面：
3.1齒板與機(jī)架裝配
    500 t殘極破碎機(jī)工作時(shí)，齒板主要受水平方向和垂直方向的擠壓力作用。齒板與機(jī)架之間的安裝定位，水平方向靠定位鍵定位；垂直方向通過下鍥條和壓板的55。斜面定位，詳見圖2。齒板與機(jī)架裝配是否到位，主要是由齒板、下鍥條、壓板的機(jī)械加工精度和安裝精度決定的。裝配時(shí)，由于550斜面沒有緊密接觸，導(dǎo)致齒板和機(jī)架的垂直精度小于0.2mm～1000 mm。破碎時(shí)，齒板因受力上下竄動(dòng)，致使把合螺栓受剪、壓板受拉，造成把合螺栓松動(dòng)或剪斷，導(dǎo)致壓板變形，齒板受力不均而斷齒。

3.2齒板受力不均
    破碎陰極時(shí)，陰極塊通常按長(zhǎng)度方向斜放在破碎室內(nèi)。陰極塊最大尺寸：3 700 mm x730 mm×525 mm，抗壓強(qiáng)度：32～45 MPa。破碎時(shí)，齒板最上部的齒承受的彎力最大。由圖4可知，齒板550燕尾槽根部，加工后最小厚度僅為15 mm。此處為受力薄弱區(qū)，此處每個(gè)齒所能承受的最大應(yīng)力計(jì)算如下，受力分析見圖3。

    通過以上兩種計(jì)算可以得出：無論是設(shè)計(jì)理論計(jì)算還是實(shí)際應(yīng)用計(jì)算，在受力薄弱區(qū)內(nèi)彎矩作用下的應(yīng)力值都低于齒板選用材料許用應(yīng)力值(b≥785 MPa)。因此，只有在裝配間隙超差時(shí)，齒板長(zhǎng)期受彎距作用，導(dǎo)致齒板受力不均而變形，使壓板連接不牢固，受力后壓板松動(dòng)，才造成第一排齒折斷事故的發(fā)生，圖4(a)為改造前齒板圖，圖4(b)為改造后齒板圖。

3.3其他原因
  500 t殘極破碎機(jī)安裝在陰極生產(chǎn)線上，因生產(chǎn)任務(wù)重，設(shè)備檢修不到位，經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，使齒板與機(jī)架之間的間隙越來越大，導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，壓板變形而發(fā)生齒板斷齒事故。
4、齒板斷齒的設(shè)計(jì)改進(jìn)及效果
4.1  齒板斷齒的設(shè)計(jì)改進(jìn)
    500 t殘極破碎機(jī)作為主要設(shè)備安裝在陰極生產(chǎn)線上，設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行，將直接影響生產(chǎn)。為了徹底解決齒板斷齒問題，以最低的改進(jìn)成本、最快的改進(jìn)時(shí)間為原則，對(duì)500 t殘極破碎機(jī)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)改進(jìn)。
    (1)齒板的設(shè)計(jì)改進(jìn)。根據(jù)齒板工作時(shí)受力不平衡特點(diǎn)，采用機(jī)械加工手段，將齒板最上部的齒銑平，見圖4(b)。破碎時(shí)，使最大受力點(diǎn)下移，避開受力薄弱區(qū)，即使齒板與機(jī)架之間存在裝配間隙，也完全能避免齒板斷齒事故的發(fā)生。
    (2)齒板與機(jī)架的設(shè)計(jì)改進(jìn)。根據(jù)齒板與機(jī)架裝配間隙難以消除的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)架和壓條進(jìn)行改進(jìn)。將機(jī)架與齒板把合孔深度由40 mm加深到60 mm，M20螺孔擴(kuò)到M24，并在每?jī)蓚�(gè)螺孔之間各增加1個(gè)螺孔，以加大把合預(yù)緊力。同時(shí)，每個(gè)螺栓增加螺栓防松彈銷（防松彈銷防松作用優(yōu)于普通的彈性墊圈），防止螺栓松動(dòng)。當(dāng)齒板與重新設(shè)計(jì)加工的壓條裝配到位后，擰緊螺栓并打人防松彈銷。避免了因齒板上下竄動(dòng)，導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，使壓板變形而發(fā)生齒板斷齒事故的發(fā)生。
4.2改造效果
    500 t殘極破碎機(jī)自從2008年8月再次投產(chǎn)使用后，設(shè)備運(yùn)行正常、平穩(wěn)，改進(jìn)效果良好。從根本上解決了由于齒板與機(jī)架裝配不到位，齒板與壓條接觸面過小，導(dǎo)致齒板受力不均衡，使齒板、壓條受力變形，螺栓松動(dòng)等問題，徹底避免了齒板斷齒事故的再發(fā)生。降低了設(shè)備故障率，縮短了設(shè)備維修時(shí)間，減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
5、結(jié)論
  500 t殘極破碎機(jī)齒板斷齒原因的分析及設(shè)計(jì)改進(jìn)，其方法簡(jiǎn)單、合理、可操作性強(qiáng)，為以后的設(shè)計(jì)、制造、安裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。由此可以得出，無論是設(shè)計(jì)、技術(shù)改進(jìn)，還是設(shè)備改進(jìn)，都必須綜合考慮設(shè)備工作環(huán)境的特殊性、設(shè)計(jì)是否合理、是否具有工藝的可行性、零部件的加工與裝配難易程度、維修維護(hù)是否方便等因素，才能提高設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。