立軸沖擊式破碎機磨耗分析

時間：2015-03-26作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：12

我國引進破碎機技術(shù)比較早，破碎機制造商也比較多，但從目前我國的破碎機行業(yè)的實際情況來看，大多數(shù)生產(chǎn)廠家的設(shè)計理念仍停留在簡單的測繪與模仿上，往往 是知其然而不知其所以然，獨立研制開發(fā)的能力弱，借助于動力學分析以及運動學分析、有限元分析等軟件輔助設(shè)計之處還很少，同時，在制造的工藝水平上較與國 外同類產(chǎn)品差距較大。此外對破碎機制造業(yè)的投入仍不足，制約了新型立軸沖擊破碎機的研發(fā)。目前需要關(guān)注以下幾個問題：
 
         (1)磨損率問題
          改進磨損率一直是每個生產(chǎn)廠家的首要目標。立軸沖擊破碎機的 主要耐磨件有拋料頭、耐磨夾塊、上下耐磨板、給料套筒等，這些零件的壽命一般為：拋料頭半個月，耐磨夾塊一個月，給料套筒和上下耐磨板半年，相對來說更換 頻率是比較高的，不僅這些耐磨件價格比較昂貴，且停機更換時會影響生產(chǎn)，影響企業(yè)的生產(chǎn)效益。以拋料頭和耐磨夾塊為例，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1．7所示。圖 1．8表示的是拋料頭和耐磨夾塊磨損前后的狀態(tài)。目前降低磨損的方法主要有在耐磨件表面澆鑄耐磨材料，用較耐磨的材料來代替原來的耐磨件等。這些方法只是 從材料的角度出發(fā)解決問題，而磨損作為系統(tǒng)的函數(shù)，還與載荷、速度、介質(zhì)、結(jié)構(gòu)等環(huán)境參數(shù)密切相關(guān)，需要更多的關(guān)注和研究。

圖1．8磨損前后拋料頭的狀態(tài)
 
        (2)產(chǎn)品粒度分布問題
         產(chǎn)品粒度分布也是企業(yè)著重考慮的問題之一。立軸沖擊破碎機以其能獲得良好的產(chǎn)品粒形而被廣大用戶所青睞，但其破碎率相對圓錐破碎機等 較低，大部分只能用于第三、四級破碎回路中，小粒級的物料含量相對來說較少，粒度分布不均勻，以星彰石料公司某一生產(chǎn)線的出料粒度分布為例，如表1．1所 示，各個粒度區(qū)間的物料含量分御不均勻，通常廠家希望0～15mm含量的物料盡可能多，尤其是5～15mm的，而表中此部分物料的含量不是很高，不能滿足 生產(chǎn)效益要求。表1．1粒級分布
 


粒級（mm）	20-40	15-20	10-15	5-10	3-5	0-3
物料含量（%）	46.87	10.61	19.75	7.75	7.32	7.77

 
          產(chǎn)品粒度分布不僅與破碎機的自身特性、工作參數(shù)和物料特性緊密相關(guān)，還會受到生產(chǎn)成本和磨損因素的制約，因此通過對破碎機磨損率及產(chǎn)品粒度分布的分析，能 深入了解耐磨件的磨損機理以及物料產(chǎn)品粒度分布的相互關(guān)系，可為有效減少磨損和優(yōu)化產(chǎn)品粒度分布提供了理論依據(jù)。
 
          (3)故障分析與控制
           立軸沖擊破碎機工作過程是大量物料流動的過程，因此主要工作部件轉(zhuǎn)子以及支承轉(zhuǎn)子的軸承箱支架承受巨大的沖擊載荷，在進料不均勻是有鐵塊進入時較易引起振 動，嚴重時會導(dǎo)致主軸斷裂。在實際生產(chǎn)中，當設(shè)備振動達到一定限度時，通過設(shè)定振動開關(guān)上限來切斷電動機電源達到保護作用。但這只是一種被動控制。而通過 模擬和分析物料在破碎腔的流動和破碎過程、了解轉(zhuǎn)子或拋料頭的磨損規(guī)律、對轉(zhuǎn)子及軸承箱支架進行模態(tài)分析等可以較有效、較主動地預(yù)知故障和控制失效。另一 方而，借助故障分析和知識積累，也可較快、較準確地找到故障原因和故障部位。如振動過大產(chǎn)生的原因可能有以下幾個方面：轉(zhuǎn)子有拋料頭損壞或轉(zhuǎn)子有不均勻的 磨損、轉(zhuǎn)子內(nèi)積料不均勻、減振墊損壞、轉(zhuǎn)子或皮帶輪錐套松動、主軸承損壞和螺栓松動等。實際上，軸承溫度過高、電流表異常電流過大或過小、拋料頭的不均勻 磨損(偏上或偏下)都與轉(zhuǎn)子的工作參數(shù)及積料量、積料特性等密切相關(guān)，需要通過大量的實驗、仿真等摸清規(guī)律，把握本質(zhì)。
 
           影響磨損的主要因素
          通常，按照磨損機理和磨損系統(tǒng)中材料與磨料、材料與材料之間的作用方式劃分，磨損的主要類型可分為磨料磨損、粘著磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等類型。對于立軸沖擊破碎機而 言，由于它的進料粒度在0-40mm之間，即形狀不同，大小各異的石灰?guī)r進入破碎機，立軸沖擊破碎機內(nèi)的物料幾乎都是處于運動的狀態(tài)，對破碎機的零件有沖 擊碰撞作用，造成零件材料的遷移，具有磨料磨損的特性；而物料對零件長時間循環(huán)反復(fù)的沖擊，亦會導(dǎo)致材料表面層的脫落，具有疲勞磨損的特性；物料本身的化 學成分及含水量的變化，將會導(dǎo)致摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應(yīng)，造成表面材料的損失，具有腐蝕磨損的特性等等。立軸沖擊破碎機是將物料在轉(zhuǎn)子內(nèi)進 行加速后甩出轉(zhuǎn)子，而后與物料或物料摯相互碰撞而破碎的，其關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)子的磨損主要是給料與轉(zhuǎn)子的沖擊摩擦，以及散布在破碎腔內(nèi)轉(zhuǎn)子周圍的細料對轉(zhuǎn)子的摩 擦造成的，這就決定了該機型的主要摩擦方式就是沖擊磨料磨損，并伴有疲勞磨損及腐蝕磨損等。
 
          以立軸沖擊破碎機拋料頭為例，其主要作用是保護轉(zhuǎn)子本體，以免轉(zhuǎn)子本體受到物料的沖擊磨損作用而損壞。轉(zhuǎn)子工作過程的轉(zhuǎn)速高達1800r／min，落入轉(zhuǎn) 子的物料在瞬間即被加速，而后沿著三個流道口甩出轉(zhuǎn)子進入破碎腔，在這個過程中，物料是連續(xù)不斷的，且速度高達40～80m／s，對流道口處的拋料頭有連 續(xù)不斷的沖擊作用，造成拋料頭的磨損，對立軸沖擊破碎機而言，影響拋料頭磨損的主要因素主要有以下幾個方面：
         (1)拋料頭特性
          拋料頭的材料特性是抗磨損的重要因素，其硬度越高，韌性越好，耐磨性越好，目前生產(chǎn)廠家都在尋找較加耐磨的材料來代替已有的材料。
 
          (2)物料特性
           ①物料粒徑的影響
           物料粒徑在0～40mm之間，不同的粒徑對磨損的影響不同，因此不同的粒度分布對磨損的影響也不同。
           ②物料粒形的影響
           物料的粒形對磨損有很大的影響，尖銳物料可以比較容易地刺入材料表面，引起材料的塑性變形，或者直接切削材料，而切削是一次成屑，所以尖銳物料的磨損能力很強，而圓鈍的磨損能力相對較差。立軸沖擊破碎機破碎的物料大都形狀不規(guī)則，且?guī)в屑怃J角，因此磨損是比較嚴重的。
 
           (3)外部環(huán)境影響
            ①沖擊速度的影響
            立軸沖擊破碎機工作時，由于主軸轉(zhuǎn)速很高，在離心力作用下物料產(chǎn)生的沖擊速度也很大，當物料以較高的速度對易損件連續(xù)沖擊時，易損件的磨損是比較快的，且速度的大小對磨損有著較大的影響。
           ②沖擊角度的影響
            破碎機工作過程中物料是相互碰撞的，它們對關(guān)鍵零部件的沖擊也是無序和隨機的，因此與其碰撞時候的沖擊角度也是變化的，有資料表明，對于韌性材料，在小顆 粒物料(一般為um級別)進行磨損時，磨損量先是隨著沖擊角度增而增加，在某一角度時達到較大值，其后隨著沖擊角度的增加磨損量隨之下降。但本文研究的都 是大粒徑的，其磨損的情況具體怎樣，還有待于進一步分析。
 
           總之，立軸沖擊破碎機耐磨性與壽命研究的特點在于：
           (1)提高立軸沖擊破碎機整機的破碎性能，主要圍繞轉(zhuǎn)子及破碎腔結(jié)構(gòu)的改進，如應(yīng)用現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計優(yōu)化轉(zhuǎn)子及破碎腔的結(jié)構(gòu)，有效減少磨損的物料摯。
           (2)采用新型的具有高耐磨和抗沖擊的材料，提高易損件的使用壽命。
           (3)靈活性也是趨勢之一，使得破碎機能夠自由組合和拆分，適應(yīng)不同的工作情況。

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