Abstrakt
Baseret på forværringen af kæbeknuseplader blev slid på sammensat pendulkæbeknuser i Xinkaiyuan-minen analyseret, slidfejlstilstande på kæbeplader blev afsløret. De vigtigste årsager til alvorligt slid på kæbeknuserplader blev afsløret , dette papir analyserede yderligere slidlovens kæbeplader kæbeknuseren ved at simulere knusning af malme af kæbeknusers kæbeknusere med diskret elementsoftware EDEM , og at undersøge indflydelsen af knuserspidsvinklen, fyldningshastigheden og fugtindholdet i malmen på kæbepladens slid.
Analyseresultater af overflademorfologi af affaldskæbepladerne ved hjælp af optisk mikroskop viser, at slidmekanismen for kæbeknuseplader er mejselskæreslitage, træthedsslid og korrosionsslid sameksistens. Kæbeknuseplader er påvirket og ekstruderet stærkt af malm, overfladen på kæbepladerne er mejset og skåret meget. Kæbe plader viser alvorlig plastisk deformation, herunder meget dybe ridser, kompakte riller og store arealer. Mejselskæreslid er den vigtigste slidtilstand for kæbeplader. Kæbe plader er påvirket og ekstruderet gentagne gange på lang sigt, forårsager kontakt træthed, vises udmattelse revne og revne udbredelse, hvilket resulterer i skør brud, træthed slid er en måde at kæbe plade slid tilstande. Derudover kommer vandet på malmen til undertrykkelse af støvsprinkler på stedet med kæbepladerne, der præsenterer komplekse kemiske reaktioner i luften, hvilket forårsager oxidationskorrosion , resulterer i, at kæbeoverfladematerialet dukkes op og gnides af, den nye metaloverfladekorrosion fortsætter, forværrer slid på kæbe plader.
Ved hjælp af OBLF-1000-ⅡX-ray spektrometer til at detektere den kemiske sammensætning af de bevægelige kæbeplader og faste kæbeplader , legeringselementerne Mn-indholdet er større end 10%, hvilket betyder, at kæbepladerne er højt manganstål. Hårdhedstesten af sliddele af kæbeplader i forskellige dybder af HV-1000 mikrohardhedstester viser, at kæbeplader har en høj hårdhed på overfladen og tydelig hærdningsgradient i dybden , hvilket betyder, at kæbeplader har god arbejdshærdende effekt og høj slidstyrke .
Ifølge GB / T 17412.1-1998 og GB / T23561.7-2009 opdagede dette papir mineralogisk sammensætning og trykstyrke af malm fra to miner ,, som er før og efter minedriften ændret i Xinkaiyuan-minen. Kombineret med levetiden af kæbeplader har malme, der indeholder mere hård fase, større trykstyrke, idet de bliver hårdere brudte, hvilket medfører, at kæbepladen slides hurtigere og lever kortere, hvilket afslører den væsentligste årsag til alvorligt slid på kæberpladerne i Xinkaiyuan er sammensætningsændringerne og fodermalmernes art.
Etablering af knusegeometrimodel og malmmodel Ved diskret elementmetode og EDEM-software ifølge PE900 × 1200 sammensat pendulkæbeknuser og egenskaber af malm fra Xinkaiyuan, simuleret kæbeknuser til at bryde malm, opnåede den normal kraftfordeling og tangentiel kraftfordeling af bevægelig kæbeplade ved 1s, 1.5s, 2s, 2.5s i simuleringstid. Baseret på kraftegenskaberne i forskellige distrikter på den bevægelige kæbepladeoverflade er kæbepladen opdelt i fire regioner, da H, M, ML og L: H er kontaktzonen for malmfodring, som primært påvirkes af malme med en bestemt indledende hastighed. M og ML er det område, hvor malm knuses, malmen brydes hovedsageligt i dette område, presses og skæres sammen. L er udledningszonen, dette område ekstruderes ikke kun, men findes også glidende friktion.
Simuleringsresultater viser den maksimale normale kraft i forskellige områder på den bevægelige kæbeplade: H 1.53 × 104N, M 6.21 × 106N, ML 6.65 × 106N, L 6.33 × 106N, den maksimale tangentielle kraft: H9.2 × 102N, M 4.53 × 106N, ML 5.78 × 106N, L 5.98 × 106N. Sammenligning af den maksimale normale kraft og den maksimale tangentielle kraft kombineret med analysen af overflademorfologi af kæbepladens sliddele udsættes H for en stor normal kraft, hvilket indikerer, at denne region normalt er påvirket af malm på lang sigt, det er let at danne træthed revne og vises træthed slid. M, ML og L er det vigtigste knusningsområde på den bevægelige kæbeplade, malme knuses af både trykbelastning og forskydningsspænding fra kæbeplader. Denne regionale normale kraft er større end den tangentielle kraft, hvilket indikerer, at kæbeknuser hovedsageligt er baseret på kompression til knusning af malm og slibning som en underordnet rolle. Den vigtigste slidtilstand for kæbeplader er mejselskæreslitage.
Simulering af indflydelse af knuserspidsvinkel, påfyldningshastighed, malmens fugtindhold på kraften af den bevægelige kæbeplade, H udsættes for større tangential kraft, idet spidsvinklen bliver mindre, eksisterende markant skærevirkning, mens M og ML udsættes for større normal kraft, eksisterende jo mere alvorlig flis slid. Efterhånden som fyldningshastigheden øges, udsættes ML og L for bevægelige kæbeplader for større tangential kraft, hvilket er et alvorligt skæreslitage. Malmens fugtindhold påvirker næppe kraften i den bevægelige kæbeplade. Men korrosionsslid forårsaget af vand er en vigtig faktor til at fremme slid af kæbe plader udvikling.
Gennem de ovennævnte analyseprogrammer, der blev foreslået for at forbedre slidstyrken på kæbepladerne: udvikling af modulær kæbeplade kombineret med H-plade, M-plade, ML-plade og L-plade fire plader, blev hver plade bestemt af loven om kraftkarakteristika i forskellige regioner såsom forskellige slidstærke materialer. Det kan forbedre mejselskæringens slid på kæbepladerne ved at mindske nippevinklen ,, hvilket reducerer kæbepladernes tangentielle kraft. Nippevinklen i kæbeknuseren ændres ved at justere bredden på udløbet. For at reducere nippevinklen skal den øge bredden af udledningen med den forudsætning at opfylde kravet om partikelstørrelse. Valg af påfyldningshastighed for kæbeknuseren skal nedsætte værdien på stedet for knuser, der udsættes for rimeligt stød og vibrationer. For at forbedre korrosionsslid på kæberplader er det nødvendigt at nedsætte vandforbruget i produktionen. Ved brændende punkt og knusning af malm peger ved slaghammeren igen, skal det tage tåge i stedet for sprøjtning af vand direkte for at undertrykke støv, hvilket er forudsætningen for effektiv fjernelse af støv, der minimerer vandforbruget. Det anbefales, at støvundertrykkelsespunktet er indstillet til afblænding for at sikre tørknusning i kæbeknuseren.
1.0 Indledning
1.1 Forskningsbaggrund og betydning
Med den løbende udvidelse af Kinas økonomiske udviklingsskala fremmer den hurtige udvikling af vandbevarelse, transport, fast ejendom og andre industrier opførelsen af sand- og stenindustrien for at opnå springudvikling, sand- og stenproduktion i mangel. Forbruget af sand og sten til byggeri i Kina var under 500 millioner tons i 1981 og 18.3 milliarder tons i 2014. Det anslås, at forbruget vil fortsætte med at vokse med en hastighed på mere end 20% om året i fremtiden.
Byggesand og sten inkluderer naturligt sand og maskinfremstillet sand og sten, og andelen af maskinfremstillet sand og sten nåede 60% i 2013. Med udtømningen af naturlige sand- og stenressourcer og den stadig mere alvorlige økologiske miljøkrise er det en uundgåelig tendens til udvikling af sand- og stenindustrien til at erstatte naturligt sand og sten med mekanisme sand og sten. I fremtiden vil dets andel overstige 80%, og i nogle områder vil den overstige 90%. Den hurtige vækst i maskinfremstillet sand- og stenforbrug fremmer den hurtige stigning i produktionen af knusningsudstyr, hvilket fører til den stigende undersøgelse af knuser sliddele. Det anslås, at de slidbestandige materialer, der forbruges af knusere i Kinas stenbrudssektor i 2014, er mere end 800000 tons, og kæbeknusepladerne alene er omkring 150000 T / A, hvilket resulterer i et direkte økonomisk tab på 1 milliard yuan. Hvis vi tager Xinkaiyuan-minen som et eksempel, har minen en årlig produktion på mere end 4 millioner tons sand og grus. Råmaterialerne, der udvindes ved sprængning, brydes oprindeligt med slaghammer, derefter groft brudt af kæbeknuser og mellemstore og fine brækkes af kegleknuser. Efter tretrins knusning klassificeres produkterne til bygningsaggregat og maskinfremstillet sand med forskellige partikelstørrelser.
Tabel1-1 Situation for slid på kæbeknuseplader | ||||
Plante nr | del Navn | Typer | Levetid / dag | Ydelse / 10000 tons |
2-E-1 | Fast kæbeplade | Før overførsel af arbejdsflade | 150 | 75 |
Efter overførsel af arbejdende ansigt | 63 | 42 | ||
2-E-1 | Bevægelig kæbeplade | Før overførsel af arbejdsflade | 180 | 97 |
Efter overførsel af arbejdende ansigt | 150 | 87 |
I begyndelsen af 2014 var ressourcerne i Xinkaiyuan gamle mine opbrugt, og minesiderne blev overført til tilstødende miner. Som vist i figur 1-2 er det østlige minedrift en gammel mine, og det vestlige minedrift er en ny mine. De statistiske data viser, at tabet af kæbepladen af kæbeknuseren øges betydeligt, efter at arbejdsfladen er overført (se tabel 1-1), hvilket har en negativ indvirkning på virksomhedens produktion og ledelse. Det er legemliggjort i følgende aspekter:
- Slid på kæbeknusepladerne forværres, kæbeknuserpladernes levetid reduceres, og produktionsomkostningerne øges. Efter overførslen af arbejdsfladen under betingelse af stabilt produktionsudstyr, proces- og driftsstyring faldt mængden af malm, der blev brudt af fast kæbeplade, fra 750,000 t til 420,000 t, og levetiden blev reduceret fra 150 dage til 63 dage ; mængden af malm brudt af bevægelig kæbe plade faldt fra 970,000 t til 870,000 T, og levetiden blev reduceret fra 180 dage til 150 dage. Markedsprisen på sæt kæbeknuseplader er ca. 40000 renminbi. Da kæbeknusepladernes levetid er reduceret, er det direkte økonomiske tab for virksomheden 160000 yuan hvert år, og omkostningerne ved kæbepladen pr. Produktionsenhed øges med 40%.
- Slid på knuser kæbe plader stiger, hvilket fører til stigningen i udledningspartikelstørrelsen og påvirker produktkvaliteten og den efterfølgende drift. Kæbeknuserpladerne bæres konstant og forbruges under brugsprocessen, og bredden på udløbsporten forstørres gradvist, hvilket fører til malmen, der udledes fra knuseren, før den knuses til den kvalificerede partikelstørrelse, ændrer de efterfølgende driftsbetingelser, reducerer produktkvaliteten og påvirker produktprisen.
- Slid på kæbeknusepladerne øges, hyppigheden af udskiftning af kæbeplader øges, og produktionssikkerheden påvirkes. Xinkaiyuan's kæbeknuser har en egenvægt på 50 tons, en længde bredde højde dimension på 3500 × 2900 × 3000, og en kæbe knuser plader vægt på næsten 1 ton. Demontering og samling af kæbeplader kræver tæt samarbejde mellem stort mekanisk udstyr og personale, og der er en stor potentiel sikkerhedsrisiko, som let kan føre til udstyrsulykker eller personlige ulykker.
Kæbeknuseplader bruger ikke kun energi, spilder materialer, øger produktionsomkostningerne, men påvirker også produktkvaliteten og forårsager en potentiel sikkerhedsrisiko. Derfor, for at studere loven om kæbepladeslitage af kæbeknuseren og udforske ordningen med at forbedre kæbepladens slidstyrke kan reducere materialeforbrug, forbedre energiforbruget, strengt kontrollere produktkvaliteten af knuseren, reducere produktionsomkostningerne, reducere potentiel sikkerhedsrisiko og forbedre den økonomiske fordel ved virksomheden. På den anden side kan det berige slidteorien og give teoretisk støtte til studiet af antislidmaterialer og vejledning i mekanisk design.
1.2 Emnestøtte
Knusning af malm i kæbeknuseren er en kompleks fysisk proces, og kæbeknusepladernes slidkarakteristika påvirkes af tilførselsegenskaber, foringsmaterialer, knuser strukturelle parametre, produktionsprocesparametre, driftsforhold og andre faktorer.
I dette papir er PE 900 × 1200 sammensat pendul kæbe knuser brugt i Xinkaiyuan Mine valgt som et eksempel til at analysere makro og mikromorfologi af den slidte overflade af svigt kæbepladen for at studere hovedtilstanden for kæbe pladens slidfejl; at analysere kæbepladens overfladehærdningsgrad for at undersøge kæbepladens anti-slid-ydeevne at analysere indflydelsen af forskellige mineraler på slid på kæbepladen og undersøge malmkarakteristika På dette grundlag fremsættes den tekniske ordning til forbedring af kæbepladens slidstyrke.
2.0 Undersøgelse af slidsteori på kæbeknuseplader
Slid er et fysisk fænomen med materialetab forårsaget af friktion af relative bevægelige genstande. Slid gør ikke kun overfladen på materialet kontinuerligt forbrugt, forårsager ændring af materialestørrelse, men påvirker også levetiden på udstyrskomponenter. Som en vigtig gren af tribologi har slidforskning dækket metallurgi, minedrift, byggematerialer, kemisk industri og andre industrier. I henhold til slidmekanismen kan den opdeles i klæbende slid, slid på slid, træthedsslitage og korrosionsslid. Undersøgelsen af kæbeknusers modstandsdygtighed over for kæbeplader er forudsætningen og grundlaget for at analysere svigtstilstanden for kæbepladens slid og forbedre slidstyrken på kæbeknusepladerne.
2.1 Teoretisk forskning i slid
2.1.1 Grundlæggende slidteori
Undersøgelsen af slid blev udført i 1950'erne. På baggrund af Holms forskning i 1953 fremsatte JF Archard fra De Forenede Stater Archard selvklæbende teori. Teorien hævder, at når overfladen af friktionsparret er relativt glidende, vil vedhæftningspunktet blive forskåret og brudt på grund af vedhæftningseffekten, hvilket resulterer i mange mikrovolumenafgivelser på materialet. Hr. Arcard antager, at slidpartiklerne er halvkugleformede, og dens radius er kontaktpunktets radius. Beregningsformlen for slidstab, Archard-formlen, opnås som vist i formel 2-1. Selvom Archard slidmodel bruges til at analysere klæbemekanismen, er andre slidmodeller baseret på Archard-modellen.
Bemærkninger: I Archard-formlen, V-slidvolumen, L-slidafstand, K-slidkoefficient, P-belastning, H-materialets hårdhed.
I 1957 fremsatte Krajewski fra det tidligere Sovjetunion teorien om solid træthed. Ifølge teorien er den aktuelle kontaktflade ru og diskontinuerlig, og summen af kontaktpunkterne udgør det aktuelle kontaktområde; Under påvirkning af normal kraft vil lokal stress og lokal deformation forekomme på det aktuelle kontaktpunkt; friktionen forårsaget af relativ glidning af friktionsoverfladen ændrer overfladematerialets egenskaber for kontaktområdet, samtidig påvirkes det faste volumen af overflademateriale af friktionskraften Den gentagne virkning af skiftevis spænding fører til beskadigelse og ophobning, hvilket fører til en træthedsspredning i mikrovolumen, og revnen fortsætter med at ekspandere og danner endelig slidrester og falder af. Denne teori er ikke kun velegnet til træthedsslitage, men kan også bruges til at analysere slibende slid og klæbemiddel. Det kan ikke kun bruges til metalmaterialer, men også til nogle ikke-metalliske materialer (såsom grafit, gummi osv.).
I 1973 fremsatte NPSuh fra De Forenede Stater teorien om slid og delaminering. Det antages, at akkumulering af forskydningsdeformation i friktionsprocessen er akkumulering af forskydninger i en bestemt dybde under overfladen, hvilket fører til revner eller huller. På grund af den normale spændingsstruktur på den parallelle overflade strækker revner sig langs retningen af den parallelle overflade i en bestemt dybde, hvilket resulterer i dannelsen af flagerester. Moore i Storbritannien og MIT i USA fremsatte skrælningsteorien fra henholdsvis materialetræthed og migration, ophobning af ophobning og huldannelsesmekanisme og understregede vigtigheden af materialets sejhed over for slidstyrke. Moore og Iwasaki foreslog også virkningerne af dannelse af underjordiske revner og indeslutninger på revnedannelse samt på delaminering og materialefraktur.
I 1970'erne foreslog G. Fleisher først teorien om energislid. Han mener, at energiomdannelse er hovedårsagen til slid. For metalmaterialer forbruges hoveddelen af friktionsarbejde i plastisk deformation og spredes i form af varme. En lille del af friktionsarbejdet (ca. 9 ~ 16% af det samlede friktionsarbejde) akkumuleres i form af potentiel intern energi i form af krystallinske dislokationer. For at adskille affaldet fra matrixmaterialet skal der akkumuleres tilstrækkelig intern energi i et bestemt volumen af materialet. Når energien når den kritiske værdi, vil der forekomme plaststrøm eller revne i materialet i volumenet, og den indre energi falder. Efter flere gange af sådanne kritiske cyklusser, når den akkumulerede energi overstiger energien i bindingsbinding, vil overfladen af materialet blive ødelagt, og slidrester genereres og falder af. Den energi, der absorberes i processen med dannelse af snavs kaldes brudsenergi. Faktisk overstiger brudsenergien ikke 10% af den samlede absorberede energi.
Vores ingeniører mener, at slid ikke er iboende i materialet, men på systemet. Det relative tab af relativ overflademateriale skyldes den relative bevægelse af to genstande og de tre mellemprodukter. Overfladelaget, overfladefilmen og det mellemliggende medium skifter og til sidst ødelægger. Den mener også, at der er mange faktorer, der påvirker slidegenskaberne, og de påvirker og afhænger af hinanden, og slidegenskaberne er det omfattende resultat af samspillet mellem disse faktorer. Derfor kan enhver lille ændring af en hvilken som helst faktor forårsage ændring af slidkarakteristika (slidmængde, endda slidform).
Den typiske kurve for materialeslitage med tiden er vist i figur 2-1, som kan opdeles i tre faser: løb i trin (OA), stabilt trin (AB) og svær slitage (BC). I indkøringsfasen er materialefladen malet flad, det aktuelle kontaktareal øges, overfladespændingshærdningen og slidhastigheden reduceres; i det stabile trin har slid tendens til at være stabilt, og slidhastigheden er en konstant værdi, hvilket er et vigtigt trin for at karakterisere materialets slidstyrke; i det alvorlige slidtrin intensiveres materialetabet, overfladekvaliteten forringes, og materialet fejler hurtigt.
Se det følgende for fejltilstand og grundlæggende egenskaber ved materialeslid. I henhold til de forskellige slidmekanismer er materialet slid hovedsageligt opdelt i klæbende slid, slid, slid, træthedsslid, ud over skrælningsslid, korrosionsslid osv. Selvklæbende slid er normalt forårsaget af klæbende slid. Den største fejltilstand for slidende slid er mejslingsslid. Delamineringstøj skyldes hovedsageligt slid på slid. Træthedsslitage skyldes pitting.
- Fretting slid. Der er vedhæftningsmærker på den slidte overflade, og jernmetallaffaldet oxideres til rødbrun oxid, som normalt bruges som slibende middel til at intensivere slid.
- Delaminering. Fejlen opstår først i undergrundslaget, hvor forskydninger bunker op, revner kernen og formerer sig til overfladen. Endelig falder materialet i arkform og danner flagerester.
- Limning. Under høj hastighed og tung belastning gør en stor mængde friktionsvarme overfladen svejset og efterlader en pladeadhæsionsgrop efter afrivning.
- Anfald. På grund af den fastklæbende grop er materialemigrationen alvorlig, et stort antal friktionspar svejses, og slitage øges hurtigt, og den relative bevægelse af friktionspar forhindres eller stoppes.
- Ætsende pitting. Der er mange linseformede gruber på overfladen af materialet.
- Male. Makrooverfladen er glat, og fin slibende ridser kan observeres ved høj forstørrelse.
- Kradse. Ridser kan observeres med det blotte øje eller ved lav forstørrelse forårsaget af slibende skæring eller pløjning.
- Mejsling. Der er trykhuller og lejlighedsvis grove og korte ridser, der er forårsaget af slibende stød.