1、XHSS型煤炭自动采制样机及其存在问题
1.1结构
XHSS型煤炭自动采制样机是由刮斗式采样机、初级采样机、破碎机、次级采样机（缩分器）、样品收集器、斗式提升机和螺旋输送机等部分组成，如图1所示。
其中，XHSS型自动采制样机中的破碎机采用了HJC系列锤式破碎机。HJC系列锤式破碎机由转子、机体、驱动装置等主要部分组成。其中转子由主轴、端板、隔板、锤销、旋锤等主要零部件组成；机体则由机架、筛条、衬板等主要零件组成；HJC系列破碎机衬板安装在机架的内壁上，用以保护机架不受磨损；滚筒与旋锤运动轨迹构成破碎腔，结构如图2所示。
1.2存在问曩
2007年，田庄选煤广在人厂原煤胶带运输机上安装了两台XHSS型煤炭自动采制样机，以对人厂原煤进行采制样。在设备运行的初期，该设备可靠性较差，问题较多，突出表现在：
(1)故障率高，电气故障报警频繁，平均每隔两天就会出现报警或者跳闸。
(2)锤头、筛条、衬板等部件损坏快，运行费用高。
(3)子样的收集时间长，缩分后的煤样粒度不能满足要求。
经设备拆检和仔细分析，发现出现故障的部件主要是HJC系列锤式破碎机。该机主要存在以下问题，从而造成自动采制样机不能正常运行：
(1)此破碎机仅适用于水分<12%、抗压强度<12MPa的脆性物料，对于坚硬的硫化铁硫或黏性的泥碳等物料不适用。由于原煤内含有矸石、硫化铁硫和废旧铁器等杂质，当这种混合物料落入破碎机时，破碎机无法将其破碎并及时排出破碎腔外，从而导致破碎腔内存留大量物料，破坏旋锤的动平衡，造成PLC脉冲信号读取不正常，引发电气故障报警，影响采样机的正常运转；另外，由于破碎腔内存留大量物料，还易损坏破碎腔内部件。
(2)破碎腔内没有被锤头及时排出的部分杂质夹在各个筛条间隙，降低了出料面积，使破碎合格的物料无法正常通过筛孔，导致部分物料在破碎腔内循环破碎，影响了子样的收集速度和总样的数量。
(3)高速转动的锤头在破碎腔内反复打击破碎物料，筛条的边缘处应力集中，当单个筛条受到巨大的冲击力时，导致筛条所受应力远远超过筛条自身的极限应力而引起筛条的脆性断裂，使缩分物料粒度大于所需粒度。
(4)当锤子高速转动时产生离心惯性力，不平衡惯性力使转子产生附加应力，使转子在运动过程中产生附加的动压力和附加摩擦力，从而引起破碎机主轴、轴承和机架等部件受力不均，降低破碎机的使用寿命，特别是对轴承产生周期性冲击负荷，使其发热甚至破碎。
(5)锤式破碎机的锤头受到频繁的冲击作用，转子质心偏离旋转垂线易导致锤头移位，加速锤子的磨损程度，影响锤子的强度，使锤子发生严重变形甚至断裂。
(6)衬板为齿形状，筛条成规则状嵌入衬板，形成筛网。当破碎腔内的动平衡遭到破坏时，引起的共振可导致筛条与衬板配合不紧密，易使衬板变形或者断裂。
2、破碎机筛分装置的改进
针对HJC系列锤式破碎机存在的问题，按照原煤采制样对缩分子样的技术要求，对XHSS型煤炭自动采制样机原有破碎筛分装置进行了改进，改造后的破碎机筛分装置如图3所示。
新的破碎机筛分装置由筛板、衬板两部分组成，其中，筛板为半圆形整体筛板，表面光滑，采用“蜂巢式”错落排列筛孔，筛孔为圆环状；衬板与筛板一样，为半圆形整体衬板，与筛板垂直焊接。筛板的一端设有排杂口，其下表面边缘与衬板的上表面能够紧密啮合。衬板高度可根据煤炭采制样对缩分子样粒度的不同要求而调节，例如：原煤缩分子样粒度要求直径不超过6mm，因此，将原煤采样机上破碎机衬板与锤头放射状张开间隙确定为6mm。
与原有的破碎机筛分装置相比，新装置主要在以下几方面做了改进：
(1)新增了排杂口。锤式破碎机内转子高速旋转时，由于离心力的作用，锤头呈放射状，当物料由破碎腔上部进入后，受到高速锤头的打击并抛向内壁，撞击破碎后落到下面筛板上，小于筛孔尺寸的细粒物料从筛孔中排出，其他硬杂物在锤子的打击下，排至排杂口排出。对排出的硬杂物，如需要可单独检测（如检测含杂率），也可以经人工破碎后回掺到自动采样机缩分子样中，以保证子样的代表性。
(2)将原来所用的规则排列式筛条改为整体式筛板，改善了筛条部分点面由于应力过大造成的筛条断裂问题，增强了筛板的整体抗压力，降低了筛板更换频率，减少了配件的损耗。
(3)采用抗压强度为614MPa的16Mn锰钢为筛板材料，增强了筛板的抗压强度，坚固耐磨，从根本上解决了原来筛条易断裂的缺点，延长了筛板的使用寿命，降低了维修工人的劳动强度，减少了繁琐操作。
(4)通过选取15、25、35mm的筛孔观察落料情况，最后确定采用在筛板上开长35mm、宽6mm的半圆形筛孔，从而有效防止了物料水分过高而阻塞筛孔，而且增加了做功面积，使合格的物料及时排出破碎腔，降低了过粉碎率，减轻了破碎机的负荷。
(5)选择蜂巢式筛孔，错落有致，增强了筛板的整体应力和刚度，加快了物料的排出速度，提高了子样的采集频率和总样的准确性。
(6)在筛板的表面进行表面处理，减小其摩擦力，降低了对采样机的磨损。
(7)为减少振动，延长采样机配件的使用寿命，将衬板与筛板焊接为一体，方便了维修工人进行更换，简化了破碎机的结构，方便了备件的加工和更换。
3、改进效果
破碎机筛分装置改造后，效果明显：
(1)自动采样机故障率明显降低。新型筛板安装一年多来，没有出现过筛板断裂的情况，由筛条断裂引起的采样机故障问题得到有效解决；新型破碎筛分装置新增了排杂口，避免了硬杂物堵塞和对锤头的损坏，降低了故障率。改造后，自动采制样机的故障率由原来的15~30次／月降低到目前的2次／年，保证了自动采制样的连续性。
(2)运行费用降低。新型筛板有效延长了筛板、衬板、锤头等部件的使用寿命。使用寿命的延长、故障率的降低，减少了因设备故障造成的维护和检修成本，运行费用由原来的1.4万元／月降低到现在的0.04万元／月，年节约成本支出16.32万元。
(3)新型破碎机筛分装置可通过衬板、蜂巢式筛孔尺寸的变化，为不同粒度物料的破碎提供条件，具有一定的推广和应用价值。
