摘要：针对圆锥破碎机动锥锁紧螺纹在矿石冲击载荷下易发生螺栓断裂、螺纹磨损变形及粘连等失效问题，文章旨在研究更高效可靠的修复工艺。传统冷加工取栓、撞击松动及堆焊修复等手段存在装卡困难、热损伤大及修复精度低等技术局限。基于此，文章提出钢套镶嵌修复工艺，以实现失效螺纹连接功能的精准恢复。该工艺突破传统修复技术瓶颈，为动锥螺纹失效提供了高效经济的解决方案。

　　关键词：圆锥破碎机；动锥；锁紧螺纹；钢套镶嵌；焊接修复

　　1研究背景与意义

　　在选矿领域，圆锥破碎机被视为细碎过程中的核心设备，该设备工作原理是利用动锥体的快速旋转和摆动动作，使破碎壁和轧臼壁之间的矿石承受挤压、冲击以及弯曲等力，从而实现破碎。在此过程中，动锥体的破碎壁必须通过锁紧螺栓稳固地安装在动锥体上，以保证破碎作业的顺利进行［1］。

　　由于圆锥破碎机在恶劣的工作条件下运行，频繁的矿石冲击和强大的破碎力导致锁紧螺栓承受着较高的应力。长期服役后会出现锁紧螺栓断裂、螺纹变形或滑丝等问题，动锥体的螺纹也可能受到损伤，导致新的锁紧螺栓无法安装。一旦出现上述问题，旧破碎壁将难以移除，而新的破碎壁也无法及时安装，导致破碎机无法正常运转，严重影响选矿厂的生产效率和经济效益。

　　以某圆锥破碎机的动锥为例，其部件结构复杂且体积庞大，高度达1.3m，最大直径为1.3m，重量达7000kg。动锥的整体结构由锰钢外壳、碳钢锥体和底部的铜质圆锥台构成，一套动锥总成的价值超过70万元。更换新的动锥总成，对选矿厂而言确实是一笔昂贵的支出。因此，探索一种高效且可靠的修复方案，用于恢复圆锥破碎机动锥锁紧螺纹，并实现动锥的再生利用，具有重要的工程意义和经济效益。

　　2现状研究

　　近年来，研究人员对圆锥破碎机动锥锁紧螺纹损坏问题进行了深入的探讨和实践，并且提出了多种修复方案。传统的修复手段主要包括以下方面：首先，使用冷加工技术去除螺栓，该方式需要对体型庞大的工件进行装夹和切削操作，实操困难较大，而且只适用于螺栓粘连的特定情况［2］。其次，在螺栓上焊接长杆，并用重物撞击来尝试松动，但对于过度“粘住”的螺纹，该方法效果甚微，且成功率低，仅适合于螺栓粘连较轻的情况。此外，焊接后的加工过程也较为困难，如果螺纹再次受损，后续的修复将更加复杂。

　　目前，圆锥破碎机动锥锁紧螺纹修复方法各有其局限，难以全面满足在实际生产中多样性的修复需求。因此，开发一种易于操作且修复效果优良的圆锥破碎机动锥锁紧螺纹修复方法具有重要的现实意义。

　　3动锥锁紧螺纹常见损坏形式

　　3.1典型损坏类型

　　在圆锥破碎机运作期间，矿石会对破碎壁施加巨大的冲击力，这种力随后会传导至锁紧螺栓。经过长时间频繁的剧烈冲击，锁紧螺栓容易出现疲劳裂纹。螺栓一旦断裂，残留的部分通常会卡在螺纹孔中，这使得后续的拆卸和维修变得非常困难。

　　螺纹的损坏问题表现为当破碎机在工作时，动锥的锁紧螺纹不仅需要承受很大的轴向压力，还要抵挡矿石撞击引发的径向和剪切应力。在长期承受复杂应力的影响下，螺纹逐渐磨损，导致牙型高度减小和螺距增大。此外，强烈的冲击可能导致螺纹变形，例如，倾斜和扭曲，甚至可能引发局部崩裂。这些损坏类型会显著削弱螺纹的紧固效能，导致破碎壁无法牢固固定，从而严重干扰破碎机的正常运作［3］。

　　3.2传统修复方法缺陷分析

　　冷加工取螺栓技术是指将待修复工件固定于机床工作台上，通过切削工具进刀切削，逐步去除断裂残留的螺栓。然而，对于大型动锥的圆锥破碎机，其庞大的体积和较重的重量，使得在机床上进行装卡变得非常困难，不仅需要配备大型装卡设备，还要专业的操作人员完成精准定位与装夹。

　　撞击松动法通过在螺栓上焊接长杆，并利用重物对其施加冲击，旨在借助冲击力让紧固的螺栓变得松动。该方法完全依赖于手动敲击，在操作时难以精确掌控力度和方向。在螺纹粘连不严重的情况下效果明显。但对于粘连较紧的螺栓，撞击通常很难奏效，成功率不高。

　　堆焊修复技术是在螺纹受损区域进行全面堆焊，随后对堆焊层进行处理，使其恢复螺纹的原始形状和大小。然而，在堆焊过程中会积聚大量热能，这些热能会导致动锥的基材受到热影响，进而产生显著的热应力。如果螺纹再度受损，由于堆焊层的缘故，修复的难度将会增加，甚至可能直接导致动锥无法再使用。

　　4动锥锁紧螺纹钢套镶嵌修复工艺

　　4.1工艺原理

　　钢套嵌入修复工艺是一种专门用于修复圆锥破碎机动锥锁紧螺纹损坏的高效技术。该技术通过重新扩展受损螺纹孔，使其能够适应专用钢套的安装要求。在尺寸扩大的螺纹孔中，需精准安装钢制衬套，该衬套由内外螺纹构成。钢套的外部螺纹与扩孔后的内部螺纹紧密配合，以保证牢固的机械连接。为增强钢套与动锥体间的连接稳固性，采用焊接工艺将钢套安全地连结于动锥体之上。在焊接过程中，需要仔细调整和控制焊接参数，以确保接合质量，并防止出现假焊或焊缝脱离等问题。在焊接完成后，钢套和动锥体结合成一个整体，从而恢复了螺纹孔的连接功能，有效地解决了动锥锁紧螺纹损坏的困扰，延长了动锥的使用寿命，同时减少了设备的维修开支［4］。

　　4.2关键实施步骤

　　4.2.1预处理与拆卸

　　破碎壁拆除作业时，先将动锥工件装夹于立式车床上，通过车削加工精准去除断裂螺栓的外露部分，进而快速完成破碎壁的拆卸。同时，需注意精准调整车削深度，以防止过度车削对动锥体螺纹产生再次损伤。

　　4.2.2螺纹孔修复加工

　　（1）重新加工和切削新螺纹：依照原始螺纹的标准和大小，采用高精度车床对损坏的螺纹孔进行重新加工和扩孔。进行扩孔时，必须严密监控扩孔的精确性和表面光洁度，选用合适的工具和切削参数，以确保扩孔后的螺纹孔具有正确的尺寸与优良的表面质量。

　　（2）钢套的制造：依据修复需求，设计具有倒角的台阶形钢套。钢套的内螺纹必须准确地与原始锁紧螺栓的螺纹规格相吻合，以保证能够与原来的锁紧螺栓顺利连接。在材料选用方面，采用了42CrMo高强度钢。此材质具有优秀的整体机械性质，能够支撑较重的载荷并抵御冲击。为提升钢套的耐磨性和延长使用寿命，应用了表面淬火技术。通过此项处理，在钢套外层形成了一种高硬度结构，从而增强了其抗磨损和疲劳的能力。在加工过程中，必须严密监控钢套的尺寸准确性和表面状态，以确保其所有性能参数达到修复标准。

　　4.2.3钢套安装与固定

　　螺纹连接与定位，将加工完成的钢套缓慢地旋入已扩孔且加工好螺纹的孔中，旋入时必须确保钢套的轴线与螺纹孔的轴线对齐，以防止倾斜或偏心现象的发生。当钢套被旋至与动锥体表面齐平位置时，利用车床对钢套的顶部进行加工，以便制造出焊接坡口。坡口的形状与尺寸需根据焊接工艺的要求来进行设计。通常使用V形或U形坡口方式，以扩大焊接面积，从而提升焊接的强度。完成坡口加工后，需要检查并调整钢套的位置，以确保其定位准确无误。

　　采用惰性气体保护焊（GTAW）对钢套进行焊接固定，实现钢制外壳的连接和加固。在焊接操作中，依据钢套与动锥体的材料种类及厚度等特性，合理设定焊接电流、焊接电压和操作速度等参数。焊接结束后，利用超声波检测装置对焊缝进行检测，以验证其内部是否有缺陷，确保焊接质量达到标准。

　　4.2.4装配与精度校验

　　在完成钢套的安装和固定之后，进行破碎壁的组装过程。将更新的破碎壁固定到活动锥体上，随后安装锁紧螺栓。在安装锁紧螺栓时，需用扭矩扳手根据规定的力矩进行紧固，以确保破碎壁与锥体之间的紧密贴合和牢固连接。在紧固操作中，需遵循指定的顺序和力矩要求，以防止紧固不均匀，从而提高破碎壁的安装质量及破碎机的性能。

　　根据圆锥破碎机的运行标准，应将偏差保持在0.05mm以内，才可确保动锥在旋转时受力均匀，从而避免由于同轴度偏差过大而导致的设备振动增大、噪声增多及零部件磨损恶化等问题。如果发现同轴度偏差超出规定的允许范围，需要对钢套或动锥体进行相应的调整或修复，直到达到合格的同轴度标准。

　　5修复效果评估与工程应用

　　5.1性能测试

　　5.1.1抗拉性能

　　修复后的钢套与动锥的焊接接合处的拉伸强度经测定后显示，该接合处能够承受的拉应力可达850MPa。该强度指标显著超过锁紧螺栓的额定载荷要求，能确保在圆锥破碎机运行时，钢套与动锥的连接稳固安全，不会因受到巨大的破碎力和冲击力而出现分离或松动。

　　5.1.2疲劳寿命

　　为了评估修复后螺纹连接的疲劳寿命，通过模拟圆锥破碎机的真实工况，进行了一系列振动测试。在测试过程中，模拟器通过施加周期性载荷，在不同的工况下测试破碎机的振动频率和振幅，以评估螺纹连接的性能。经过测试，修复的螺纹连接在疲劳循环方面达到了5×105次，其表现与全新的产品疲劳寿命相近。测试结果表明，使用钢套镶嵌修复技术对动锥锁紧螺纹进行修复后，其疲劳性能足以支持破碎机的长期稳定运行。这不仅有效延长了动锥的使用周期，还降低了由于螺纹损坏而导致的设备停机次数，从而提升了选矿厂的生产效率［5］。

　　5.2工程案例分析

　　在某选矿厂的运行过程中，美卓HP500圆锥破碎机出现了动锥部位螺纹损坏的状况。经过检查，发现损坏的原因是锁紧螺栓的断裂所导致。更换新的动锥总成不仅花费昂贵，而且还需要较长时间的停机。鉴于此，选矿厂决定使用钢制套筒镶嵌的修复技术对动锥进行处理。

　　首先，利用立式车床快速拆除了破碎壁，并清除了遗留在螺纹孔中的螺栓残留物。接着，对原有的螺纹孔进行了扩大和重新车螺纹，以确保钢套能够准确安装。经过淬火处理的42CrMo钢套被旋入螺纹孔后，通过焊接进行了固定。最后，安装破碎壁并进行了同轴度检查，以确保修复后的动锥符合使用标准。

　　修复过程用时48小时，相比更换新动锥所需的五天，大幅减少了停机时间，降低了对生产的影响。经过计算，这次修复比更换新的动锥节省了60万元，为选矿厂创造了明显的经济利益。经过修复的锥体在投入使用的一整年中运行稳定，螺纹没有出现任何失效情况，该案例充分证明了钢套镶嵌修复技术的可靠性与高效性，为选矿厂的正常运营提供了强有力的支持。

　　5.3经济效益对比

　　为更直观地评估钢套镶嵌修复工艺的经济效益，将其与更换新动锥和传统堆焊修复两种方式进行对比，具体数据如表1所示。

　　由表1可知，从单次维修的成本分析，更换新动锥的费用是最高的。相比之下，传统堆焊修复仅需15万元，而采用钢套镶嵌工艺的成本则只有8万元，这显示出它在价格上的显著优势。在修复周期上，钢套镶嵌工艺只需2天，显著短于更换新动锥的5天以及传统堆焊修复所需的3天。这种方式可以迅速让设备恢复运转，降低停机造成的损失。总体而言，钢套镶嵌修复技术在成本、修复时间及使用寿命等方面展现出优异的整体性能，这将为选矿厂带来显著的经济和生产效益。

　　6结论与展望

　　6.1研究结论

　　本研究探讨了圆锥破碎机动锥锁紧螺纹的常见损坏形式，对传统修复方法的不足进行了深入分析，并基于此提出了一种采用钢套镶嵌的修复工艺。通过理论分析、工艺实施以及实际工程应用验证可知，钢套镶嵌修复技术突破了传统方法的限制，能够有效解决多种常见故障，如锁紧螺栓断裂、螺纹损坏以及螺栓与螺纹粘连等。这为圆锥破碎机动锥锁紧螺纹的修复提供了一种可靠且通用的解决方案。

　　同时还探讨了该工程采用高精度机械切削和科学合理的焊接技术，保证了螺纹连接修复后的机械性能和稳定性。在机械操作阶段，通过精准地扩展螺纹孔并切削全新螺纹，以确保钢套与螺纹孔之间的严密契合与新产品相似，能够确保圆锥破碎机的长期稳定运作。

　　通过与传统工艺技术相对比，钢套镶嵌修复工艺的经济收益明显。在实际工程中，以某选矿厂的美卓HP500圆锥破碎机为例，通过使用钢套嵌入修复技术，每次仅需48小时便可完成，相较于更换新动锥所需的5天时间，大幅缩短了设备停机期，显著降低了生产影响。同时，修复费用也大幅降低，显著提高了选矿厂的经济效益。此外，与传统的堆焊修复方式相比，这种工艺能够显著延长动锥的使用寿命，可达到3~4年，从而降低了频繁维修与更换的成本和时间消耗。

　　6.2技术展望

　　随着科技的持续发展及选矿行业对设备可靠性需求的逐步提高，圆锥破碎机动锥锁紧螺纹的修复技术同样需要不断地进行创新和优化。首先，整合自动化检测和控制技术，在修复作业中，采用自动检测装置，如高精度螺纹传感器和焊缝检测机器人，对修复工作进行实时监视并确保质量。其次，利用自动化检测技术，可以快速识别生产过程中的尺寸误差、焊接缺陷等问题，并自动做出调整与修补，以保证修复质量的持久稳定与一致性。同时，构建一个数字化质量管理系统，对检测数据进行实时记录与分析，形成可追溯的质量体系。这将为优化和调整修复工艺提供数据支持，实现修复过程中的质量闭环管理，促进钢套镶嵌修复技术在各种型号圆锥破碎机中的广泛使用。

参考文献

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　　［3］康佳红，师留印，马运超，等.某花岗岩型铀矿石高压辊磨破碎试验研究［J］.矿山机械，2025，53（5）：72-75.

　　［4］邓秀兰，程传麟，邹宗彬，等.安徽某选厂细碎系统工艺优化实践［J］.现代矿业，2025，41（4）：180-183.

　　［5］李欣潼.浅析矿山选矿厂工程设计理念与实践［J］.有色矿冶，2025，41（2）：65-66.