Abstrak
Berdasarkan memburuknya keausan pelat rahang crusher dari senyawa pendulum rahang crusher di tambang Xinkaiyuan , mode kerusakan keausan pelat rahang dianalisis, alasan utama keausan serius pelat penghancur rahang terungkap, makalah ini menganalisis lebih lanjut hukum keausan pelat rahang Jaw crusher dengan simulasi penghancuran bijih dari pelat rahang dari jaw crusher dengan perangkat lunak elemen diskrit EDEM, dan untuk mengeksplorasi Pengaruh sudut crusher nip, laju pengisian dan kadar air bijih pada keausan pelat rahang.
Hasil analisis morfologi permukaan sisa pelat rahang menggunakan mikroskop optik menunjukkan bahwa mekanisme keausan pelat jaw crusher adalah keausan pemotongan pahat, keausan fatik, dan koeksistensi keausan korosi. Pelat penghancur rahang dipengaruhi dan diekstrusi dengan kuat oleh bijih, permukaan pelat rahang dipahat dan dipotong dengan baik. Pelat rahang menunjukkan deformasi plastik yang serius termasuk goresan yang sangat dalam, alur yang padat, dan lubang di area yang luas. Keausan pemotongan pahat adalah mode keausan utama pelat rahang. Pelat rahang terkena benturan dan diekstrusi berulang kali dalam jangka panjang, menyebabkan kelelahan kontak, muncul retakan kelelahan dan perambatan retak, yang mengakibatkan patah getas, keausan lelah adalah salah satu mode mode keausan pelat rahang. Selain itu, air pada bijih untuk kontak penyiram debu penekan di tempat dengan pelat rahang, menghadirkan reaksi kimia kompleks di udara, menyebabkan korosi oksidasi, yang mengakibatkan material permukaan rahang muncul dan terhapus, korosi permukaan logam baru terus berlanjut, memperburuk keausan pelat rahang.
Menggunakan spektrometer OBLF-1000-ⅡX-ray untuk mendeteksi komposisi kimia pada pelat rahang yang bergerak dan pelat rahang tetap, kandungan unsur paduan Mn lebih besar dari 10%, yang berarti pelat rahang adalah baja mangan yang tinggi. Uji kekerasan bagian keausan pelat rahang pada kedalaman yang berbeda oleh penguji kekerasan mikro HV-1000 menunjukkan bahwa pelat rahang memiliki kekerasan yang tinggi di permukaan dan gradien pengerasan yang nyata, yang berarti bahwa pelat rahang memiliki efek pengerasan kerja yang baik dan ketahanan aus yang tinggi. .
Menurut GB / T 17412.1-1998 dan GB / T23561.7-2009, makalah ini mendeteksi komposisi mineralogi dan kekuatan tekan bijih dari dua tambang, yang sebelum dan sesudah lokasi penambangan diubah di tambang Xinkaiyuan. Dikombinasikan dengan umur pelat rahang, bijih yang mengandung fase lebih keras memiliki kekuatan tekan yang lebih besar, lebih keras patah, menyebabkan pelat rahang aus lebih cepat dan hidup lebih pendek, mengungkapkan alasan utama keausan yang serius dari pelat rahang di Xinkaiyuan adalah perubahan komposisi dan sifat bijih pakan.
Menetapkan model geometri crusher dan model bijih Dengan metode elemen diskrit dan perangkat lunak EDEM, sesuai dengan PE900 × 1200 senyawa pendulum jaw crusher dan sifat bijih dari Xinkaiyuan, simulasi penghancur rahang untuk memecahkan bijih, diperoleh distribusi gaya normal dan distribusi gaya tangensial dari menggerakkan pelat rahang pada 1s, 1.5s, 2s, 2.5s dalam waktu simulasi. Berdasarkan karakteristik gaya di berbagai distrik dari permukaan pelat rahang yang bergerak, pelat rahang dibagi menjadi empat wilayah karena H, M, ML, dan L: H adalah zona kontak umpan bijih, yang terutama dipengaruhi oleh bijih dengan suatu zat tertentu. kecepatan awal. M dan ML adalah area di mana bijih dihancurkan, bijih dipecah terutama di area ini, diperas dan dipotong bersama-sama. L adalah zona pelepasan, daerah ini tidak hanya diekstrusi tetapi juga terdapat gesekan geser.
Hasil simulasi menunjukkan gaya normal maksimum di berbagai daerah pada pelat rahang yang bergerak: H 1.53 × 104N, M 6.21 × 106N, ML 6.65 × 106N, L 6.33 × 106N, gaya tangensial maksimum: H9.2 × 102N, M 4.53 × 106N, ML 5.78 × 106N, L 5.98 × 106N. Membandingkan gaya normal maksimum dan gaya tangensial maksimum, dikombinasikan dengan analisis morfologi permukaan bagian aus pelat rahang, H dikenakan gaya normal yang besar, yang menunjukkan bahwa wilayah ini biasanya dipengaruhi oleh bijih dalam jangka panjang, mudah untuk membentuk retak kelelahan dan muncul keausan kelelahan. M, ML, dan L adalah daerah penghancuran utama pada pelat rahang yang bergerak, bijih-bijih dihancurkan oleh tegangan tekan dan tegangan geser dari pelat rahang. Gaya normal regional ini lebih besar dari gaya tangensial, yang menunjukkan jaw crusher terutama didasarkan pada kompresi untuk menghancurkan bijih, dan menggiling sebagai peran tambahan. Mode keausan utama pelat rahang adalah keausan pemotongan pahat.
Simulasi pengaruh sudut crusher nip, laju pengisian, kadar air bijih terhadap gaya gerak jaw plate, H terkena gaya tangensial yang lebih besar dengan sudut nip menjadi lebih kecil, ada aksi pemotongan yang signifikan, sedangkan M dan ML dikenai gaya kekuatan normal yang lebih besar, ada keausan chipping yang lebih serius. Dengan laju pengisian yang meningkat, ML dan L dari pelat rahang yang bergerak mengalami gaya tangensial yang lebih besar, keausan pemotongan yang serius. Kadar air bijih hampir tidak mempengaruhi kekuatan lempeng rahang yang bergerak. Tetapi keausan korosi yang disebabkan oleh air merupakan faktor penting dalam meningkatkan keausan pengembangan pelat rahang.
Melalui program analisis di atas yang diusulkan untuk meningkatkan ketahanan aus dari pelat rahang: mengembangkan pelat rahang modular, dikombinasikan dengan pelat H, pelat M, pelat ML, dan pelat L empat pelat, setiap pelat ditentukan oleh hukum karakteristik gaya di daerah yang berbeda seperti bahan tahan aus yang berbeda. Ini dapat meningkatkan keausan pemotongan pahat pada pelat rahang dengan mengurangi sudut ujung, yang mengurangi gaya tangensial pelat rahang. Sudut nip di jaw crusher diubah dengan menyesuaikan lebar pembuangan. Untuk mengurangi sudut nip, itu harus meningkatkan lebar buangan dengan alasan memenuhi persyaratan ukuran partikel. Memilih tingkat pengisian jaw crusher harus menurunkan nilai pada premis crusher yang mengalami guncangan dan getaran yang wajar. Untuk meningkatkan keausan korosi pada pelat rahang, konsumsi air dalam produksi perlu dikurangi. Pada titik pembakaran dan titik bijih hancur oleh palu tumbukan lagi, harus mengambil kabut sebagai pengganti air penyemprotan langsung untuk menekan debu, yang didasarkan pada premis penghilangan debu yang efektif meminimalkan konsumsi air. Direkomendasikan agar titik penekan debu disetel pada blanking untuk memastikan penghancuran kering di jaw crusher.
1.0 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang dan Signifikansi Penelitian
Dengan perluasan berkelanjutan skala pembangunan ekonomi China, perkembangan pesat pemeliharaan air, transportasi, real estat, dan industri lainnya, mempromosikan pembangunan industri pasir dan batu untuk mencapai pengembangan lompatan, produksi pasir dan batu dalam pasokan pendek. Konsumsi pasir dan batu untuk konstruksi di China kurang dari 500 juta ton pada tahun 1981 dan 18.3 miliar ton pada tahun 2014. Diperkirakan konsumsi tersebut akan terus tumbuh dengan laju lebih dari 20% per tahun di masa mendatang.
Konstruksi pasir dan batu meliputi pasir alam dan pasir dan batu buatan mesin, dan proporsi pasir dan batu buatan mesin mencapai 60% pada tahun 2013. Dengan menipisnya sumber daya pasir dan batu alam serta krisis ekologi lingkungan yang semakin serius, maka Tren tak terelakkan untuk berkembangnya industri pasir dan batu menggantikan pasir dan batu alam dengan mekanisme pasir dan batu. Ke depan, porsinya akan melebihi 80%, dan di beberapa daerah akan melebihi 90%. Pertumbuhan cepat konsumsi pasir dan batu buatan mesin mendorong peningkatan cepat output peralatan penghancur, yang mengarah pada peningkatan permintaan bagian keausan crusher. Diperkirakan bahwa pada tahun 2014, bahan tahan aus liner yang dikonsumsi oleh penghancur di industri penggalian China lebih dari 800000 ton, dan pelat penghancur rahang saja sekitar 150000 T / A, yang mengakibatkan kerugian ekonomi langsung sebesar 1 miliar yuan. Mengambil Tambang Xinkaiyuan sebagai contoh, tambang tersebut memiliki produksi tahunan lebih dari 4 juta ton pasir dan kerikil. Bahan baku yang ditambang dengan peledakan awalnya dipecahkan oleh impact hammer, kemudian dipecah kasar oleh jaw crusher, dan sedang dan halus dipecahkan oleh cone crusher. Setelah penghancuran tiga tahap, produk akan dinilai menjadi agregat bangunan dan pasir buatan mesin dengan ukuran partikel yang berbeda.
Tabel1-1 Situasi abrasi pelat jaw crusher | ||||
Tanaman No | Bagian nama | jenis | Kehidupan pelayanan / hari | Output / 10000 ton |
2-E-1 | Plat rahang tetap | Sebelum transfer wajah kerja | 150 | 75 |
Setelah transfer wajah kerja | 63 | 42 | ||
2-E-1 | Pelat rahang bergerak | Sebelum transfer wajah kerja | 180 | 97 |
Setelah transfer wajah kerja | 150 | 87 |
Pada awal 2014, sumber daya tambang lama Xinkaiyuan habis, dan permukaan penambangan dipindahkan ke tambang yang berdekatan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-2, area penambangan bagian timur adalah tambang lama, dan wilayah penambangan barat adalah tambang baru. Data statistik menunjukkan bahwa kehilangan pelat rahang dari penghancur rahang meningkat secara signifikan setelah permukaan kerja dipindahkan (lihat Tabel 1-1), yang berdampak negatif pada produksi dan manajemen perusahaan. Itu diwujudkan dalam aspek-aspek berikut:
- Keausan pelat jaw crusher diperparah, masa pakai pelat jaw crusher berkurang, dan biaya produksi meningkat. Setelah pemindahan permukaan kerja, dalam kondisi peralatan produksi, manajemen proses dan operasi yang stabil, jumlah bijih yang rusak oleh pelat rahang tetap menurun dari 750,000 t menjadi 420,000 t, dan umur layanan berkurang dari 150 hari menjadi 63 hari ; jumlah bijih yang pecah oleh lempeng rahang bergerak menurun dari 970,000 t menjadi 870,000 T, dan umur layanan berkurang dari 180 hari menjadi 150 hari. Harga pasar dari set jaw crusher plate sekitar 40000 yuan. Karena masa pakai pelat penghancur rahang berkurang, kerugian ekonomi langsung bagi perusahaan adalah 160000 yuan setiap tahun, dan biaya pelat rahang per unit keluaran meningkat sebesar 40%.
- Keausan dari piring rahang penghancur meningkat, yang mengarah pada peningkatan ukuran partikel pelepasan dan mempengaruhi kualitas produk dan operasi selanjutnya. Pelat penghancur rahang terus-menerus dipakai dan dikonsumsi dalam proses penggunaan, dan lebar port pembuangan secara bertahap diperbesar, yang mengarah ke bijih yang dikeluarkan dari penghancur sebelum dihancurkan ke ukuran partikel yang memenuhi syarat, mengubah kondisi operasi selanjutnya, mengurangi kualitas produk dan mempengaruhi harga produk.
- Keausan pelat jaw crusher meningkat, frekuensi penggantian pelat rahang meningkat, dan keamanan produksi terpengaruh. Jaw crusher Xinkaiyuan memiliki self-weight 50 ton, panjang lebar dimensi tinggi 3500 × 2900 × 3000, dan jaw crusher plate berat hampir 1 ton. Pembongkaran dan perakitan pelat rahang memerlukan kerja sama erat antara peralatan dan staf mekanik berskala besar, dan terdapat potensi bahaya keamanan yang besar, yang dapat dengan mudah menyebabkan kecelakaan peralatan atau kecelakaan diri.
Keausan pelat jaw crusher tidak hanya menghabiskan energi, membuang bahan, meningkatkan biaya produksi, tetapi juga memengaruhi kualitas produk dan menyebabkan potensi bahaya keselamatan. Oleh karena itu, untuk mempelajari hukum keausan pelat rahang penghancur rahang dan mengeksplorasi skema peningkatan ketahanan aus pelat rahang dapat mengurangi konsumsi bahan, meningkatkan tingkat pemanfaatan energi, mengontrol kualitas produk crusher secara ketat, mengurangi biaya produksi, mengurangi potensi bahaya keselamatan dan meningkatkan keuntungan ekonomi perusahaan. Di sisi lain, ini dapat memperkaya teori keausan dan memberikan dukungan teoretis untuk studi bahan anti-aus dan panduan desain mekanis.
1.2 Dukungan Subjek
Penghancuran bijih di penghancur rahang merupakan proses fisik yang kompleks, dan karakteristik keausan pelat penghancur rahang dipengaruhi oleh sifat umpan, bahan pelapis, parameter struktur penghancur, parameter proses produksi, kondisi operasi, dan faktor lainnya.
Dalam tulisan ini, PE 900 × 1200 compound pendulum jaw crusher yang digunakan di Xinkaiyuan Mine dipilih sebagai contoh untuk menganalisis makro dan mikromorfologi permukaan aus dari failure jaw plate, untuk mempelajari mode utama dari kegagalan keausan jaw plate; untuk menganalisis tingkat pengerasan permukaan pelat rahang, untuk mempelajari kinerja anti-aus pelat rahang; untuk menganalisis pengaruh berbagai mineral pada keausan pelat rahang, dan untuk mengeksplorasi karakteristik bijih. Atas dasar ini, skema teknis untuk meningkatkan ketahanan aus pelat rahang diajukan.
2.0 Studi teori keausan pelat jaw crusher
Keausan adalah fenomena fisik kerugian material yang disebabkan oleh gesekan benda bergerak relatif. Keausan tidak hanya membuat permukaan material terus menerus dikonsumsi, menyebabkan perubahan ukuran material, tetapi juga mempengaruhi masa pakai komponen peralatan. Sebagai cabang penting dari tribologi, penelitian keausan telah mencakup metalurgi, pertambangan, bahan bangunan, industri kimia, dan industri lainnya. Menurut mekanisme keausan, itu dapat dibagi menjadi keausan perekat, keausan abrasif, keausan kelelahan, dan keausan korosi. Penelitian mengenai ketahanan aus jaw plate pada jaw crusher merupakan dasar pemikiran dan pondasi untuk menganalisis mode kerusakan keausan jaw plate dan meningkatkan ketahanan aus pada jaw crusher plate.
2.1 Penelitian Teoritis Wear
2.1.1 Teori keausan dasar
Penelitian tentang keausan dilakukan pada tahun 1950-an. Berdasarkan penelitian Holm pada tahun 1953, JF Archard dari Amerika Serikat mengemukakan teori keausan perekat Archard. Teori menyatakan bahwa ketika permukaan pasangan gesekan relatif meluncur, titik adhesi akan terpotong dan putus karena efek adhesi, menghasilkan banyak pelepasan volume mikro pada material. Mr. Arcard mengasumsikan bahwa partikel aus adalah setengah bola, dan jari-jarinya adalah jari-jari titik kontak. Rumus perhitungan kerugian keausan diperoleh rumus Archard seperti yang ditunjukkan pada rumus 2-1. Meskipun model keausan Archard digunakan untuk menganalisis mekanisme keausan perekat, model keausan lainnya didasarkan pada model Archard.
Pemberitahuan: Dalam rumus Archard, volume keausan V, jarak keausan L, koefisien keausan K, beban P, kekerasan material H.
Pada tahun 1957, Krajewski dari bekas Uni Soviet mengemukakan teori kelelahan yang kokoh. Menurut teori tersebut, permukaan kontak yang sebenarnya kasar dan terputus-putus, dan jumlah titik kontak merupakan bidang kontak yang sebenarnya; Di bawah aksi gaya normal, tegangan lokal dan deformasi lokal akan terjadi pada titik kontak aktual; gesekan yang disebabkan oleh gesekan relatif dari permukaan gesekan mengubah sifat material permukaan dari area kontak, pada saat yang sama, volume tetap dari material permukaan dipengaruhi oleh gaya gesekan Tindakan berulang dari tegangan bolak-balik menyebabkan kerusakan dan akumulasi, yang menyebabkan menjadi retakan kelelahan dalam volume mikro, dan retakan terus membesar dan akhirnya membentuk serpihan aus dan jatuh. Teori ini tidak hanya cocok untuk keausan akibat kelelahan, tetapi juga dapat digunakan untuk menganalisis keausan abrasif dan keausan perekat. Ini dapat digunakan tidak hanya untuk bahan logam tetapi juga untuk beberapa bahan non-logam (seperti grafit, karet, dll.).
Pada tahun 1973, NPSuh dari Amerika Serikat mengemukakan teori keausan dan delaminasi. Dipercaya bahwa akumulasi deformasi geser pada proses gesekan adalah akumulasi dislokasi pada kedalaman tertentu di bawah permukaan, yang menyebabkan retakan atau lubang. Karena struktur tegangan normal pada permukaan paralel, retakan meluas sepanjang arah permukaan paralel pada kedalaman tertentu, menghasilkan pembentukan serpihan serpihan. Moore di Inggris dan MIT di Amerika Serikat mengemukakan teori pengelupasan dari kelelahan material dan migrasi, akumulasi dislokasi, dan mekanisme pembentukan lubang masing-masing, dan menekankan pentingnya ketangguhan material terhadap ketahanan aus. Moore dan Iwasaki juga mengusulkan efek pembentukan retak bawah permukaan dan inklusi pada inisiasi retak, serta delaminasi dan retakan material.
Pada tahun 1970-an, G. Fleisher pertama kali mengajukan teori keausan energi. Menurutnya, konversi energi adalah penyebab utama keausan. Untuk bahan logam, bagian utama dari pekerjaan yang dilakukan oleh gesekan dikonsumsi dalam deformasi plastik dan dihamburkan dalam bentuk panas. Sebagian kecil dari pekerjaan gesekan (sekitar 9 ~ 16% dari total pekerjaan gesekan) diakumulasikan dalam bentuk energi internal potensial dalam bentuk dislokasi kristal. Untuk memisahkan puing-puing dari material matriks, energi internal yang cukup harus diakumulasi dalam volume material tertentu. Ketika energi mencapai nilai kritis, aliran atau retakan plastis akan terjadi pada material dalam volume, dan energi dalam akan berkurang. Setelah beberapa kali siklus kritis tersebut, ketika energi yang terkumpul melebihi energi ikatan ikatan, permukaan material akan hancur, dan puing-puing yang aus akan dihasilkan dan jatuh. Energi yang diserap dalam proses pembentukan puing-puing disebut energi fraktur. Faktanya, energi rekahan tidak melebihi 10% dari total energi yang diserap.
Teknisi kami percaya bahwa keausan tidak melekat pada material, tetapi pada sistem. Kehilangan relatif material permukaan relatif disebabkan oleh pergerakan relatif dua objek dan tiga perantara. Lapisan permukaan, film permukaan dan medium perantara berubah, dan akhirnya menghancurkan. Ia juga berpendapat bahwa ada banyak faktor yang memengaruhi karakteristik keausan, dan faktor-faktor tersebut saling memengaruhi dan bergantung satu sama lain, dan karakteristik keausan adalah hasil komprehensif dari interaksi faktor-faktor ini. Oleh karena itu, perubahan sekecil apa pun pada faktor apa pun dapat menyebabkan perubahan karakteristik keausan (jumlah keausan, bahkan bentuk keausan).
Kurva tipikal dari keausan material dengan waktu ditunjukkan pada Gambar 2-1, yang dapat dibagi menjadi tiga tahap: running in stage (OA), stable stage (AB), dan parah keausan (BC). Pada tahap running-in, permukaan material diratakan rata, area kontak aktual meningkat, pengerasan regangan permukaan dan laju keausan berkurang; dalam tahap stabil, keausan cenderung stabil, dan laju keausan adalah nilai konstan, yang merupakan tahap penting untuk mencirikan ketahanan aus suatu bahan; pada tahap keausan parah, kehilangan material semakin intensif, kualitas permukaan menurun, dan material cepat rusak.
Lihat berikut ini untuk mode kegagalan dan karakteristik dasar keausan permukaan material. Menurut mekanisme keausan yang berbeda, keausan material terutama dibagi menjadi keausan perekat, keausan abrasif, keausan kelelahan, selain keausan yang mengelupas, keausan korosi, dan sebagainya. Keausan perekat biasanya disebabkan oleh keausan perekat. Mode kegagalan utama dari keausan abrasif adalah keausan pahat. Keausan delaminasi terutama disebabkan oleh keausan fretting. Keausan karena kelelahan disebabkan oleh pitting.
- Pakaian resah. Terdapat tanda adhesi pada permukaan yang aus, dan puing-puing logam besi dioksidasi menjadi oksida coklat kemerahan, yang biasanya digunakan sebagai bahan abrasif untuk meningkatkan keausan.
- Delaminasi. Kegagalan pertama kali terjadi di lapisan bawah permukaan, di mana dislokasi menumpuk, nukleasi retak dan merambat ke permukaan. Akhirnya, bahan tersebut jatuh dalam bentuk lembaran dan membentuk serpihan serpihan.
- Perekatan. Di bawah kecepatan tinggi dan beban berat, sejumlah besar panas gesekan membuat permukaan dilas, dan meninggalkan lubang adhesi lembaran setelah robek.
- Kejang. Karena lubang rekat, migrasi material menjadi serius, sejumlah besar pasangan gesekan dilas, dan keausan meningkat dengan cepat, dan pergerakan relatif pasangan gesekan terhalang atau dihentikan.
- Lubang korosif. Ada banyak lubang lentikular di permukaan material.
- Menggiling. Permukaan makro halus, dan goresan abrasif halus dapat diamati pada perbesaran tinggi.
- Menggaruk. Goresan dapat diamati dengan mata telanjang atau pada perbesaran rendah, yang disebabkan oleh pemotongan atau pembajakan yang mengikis.
- Memahat. Terdapat lubang tekanan dan terkadang terdapat goresan kasar dan pendek, yang disebabkan oleh benturan abrasif.