Абстрактные
На основании увеличения износа плит щековой дробилки составной маятниковой дробилки на руднике Синкайюань проанализированы режимы износа щековых плит, выявлены основные причины серьезного износа плит щековой дробилки , в данной статье дополнительно проанализированы законы износа плит щек щековая дробилка путем моделирования дробления руды щековых плит щековой дробилки с помощью программного обеспечения для дискретных элементов EDEM ,, а также для изучения влияния угла захвата дробилки, скорости заполнения и содержания влаги в руде на износ щековой плиты.
Результаты анализа морфологии поверхности пластин щековых отходов с использованием оптического микроскопа показывают, что механизм износа пластин щековой дробилки заключается в сосуществовании износа долотом, усталостного износа и коррозионного износа. Плиты щековой дробилки подвергаются сильному удару и выдавливанию рудами, поверхность щековых плит вырубается и сильно режется. Пластины губок демонстрируют серьезную пластическую деформацию, включая очень глубокие царапины, компактные канавки и ямки большой площади. Износ при резании долотом является основным видом износа пластин челюстей. Пластины челюстей подвергаются ударам и выдавливанию многократно в течение длительного времени, вызывая контактную усталость, появляющиеся усталостные трещины и их распространение, что приводит к хрупкому разрушению, усталостный износ является одним из режимов износа пластин челюстей. Кроме того, вода на руде для подавления попадания пыли в спринклеры на месте контактирует с пластинами челюстей, вызывая сложные химические реакции в воздухе, вызывая окислительную коррозию, в результате чего материал поверхности челюстей выкручивается и стирается, а коррозия поверхности нового металла продолжается, усугубляя износ пластин челюстей.
Использование рентгеновского спектрометра OBLF-1000-для определения химического состава подвижных пластин губок и неподвижных пластин губок: содержание легирующих элементов Mn превышает 10%, что означает, что пластины губок изготовлены из стали с высоким содержанием марганца. Испытание на твердость изнашиваемых частей пластин губок на разной глубине с помощью микротвердомера HV-1000 показывает, что пластины губок имеют высокую твердость на поверхности и явный градиент упрочнения по глубине ,, что означает, что пластины губок обладают хорошим эффектом деформационного упрочнения и высокой износостойкостью. .
Согласно GB / T 17412.1-1998 и GB / T23561.7-2009, в этой статье был обнаружен минералогический состав и прочность на сжатие руд из двух рудников, которые находятся до и после смены участка добычи на руднике Xinkaiyuan. В сочетании со сроком службы пластин челюстей, руды, которые содержат более твердую фазу, имеют большую прочность на сжатие, они сильнее разрушаются, что приводит к более быстрому износу пластин челюстей и сокращению срока их службы, что свидетельствует о том, что основной причиной серьезного износа пластин челюстей в Синкайюань являются изменения состава. и характер исходных руд.
Построение геометрической модели дробилки и модели руды С помощью метода дискретных элементов и программного обеспечения EDEM, в соответствии с составной маятниковой дробилкой PE900 × 1200 и свойствами руд из Xinkaiyuan, имитирующей щековую дробилку для дробления руды, было получено нормальное распределение силы и распределение тангенциальной силы подвижная пластина челюсти на 1 с, 1.5 с, 2 с, 2.5 с во время моделирования. Основываясь на силовых характеристиках в различных участках поверхности движущейся пластины челюсти, пластина разделена на четыре области: H, M, ML и L: H - зона контакта подачи руды, на которую в первую очередь воздействуют руды с определенным Начальная скорость. M и ML - это область дробления руды, руда дробится в основном в этой области, сдавливается и расслаивается. L - зона разгрузки, эта зона не только выдавливается, но также существует трение скольжения.
Результаты моделирования показывают максимальную нормальную силу в различных областях на подвижной пластине челюсти: H 1.53 × 104 Н, M 6.21 × 106 Н, ML 6.65 × 106 Н, L 6.33 × 106 Н, максимальная касательная сила: H9.2 × 102 Н, M 4.53 × 106N, ML 5.78 × 106N, L 5.98 × 106N. Сравнивая максимальную нормальную силу и максимальную тангенциальную силу, в сочетании с анализом морфологии поверхности изнашиваемых деталей пластины челюсти, H подвергается большой нормальной силе, которая указывает на то, что эта область обычно подвергается воздействию руды в долгосрочной перспективе, т.е. легко образуются усталостные трещины и появляются усталостные износы. M, ML и L являются основной областью дробления на подвижной плите челюсти, руды дробятся как под действием сжимающего напряжения, так и напряжения сдвига от плит челюсти. Эта региональная нормальная сила больше, чем тангенциальная сила, что указывает на то, что щековая дробилка в основном основана на сжатии для дробления руды и измельчении как вспомогательной роли. Основным видом износа пластин челюстей является износ резанием долотом.
Моделируя влияние угла захвата дробилки, скорости заполнения, содержания влаги в руде на силу движущейся пластины челюсти, H подвергается большей тангенциальной силе, при этом угол захвата становится меньше, при этом наблюдается значительное режущее действие, тогда как M и ML подвергаются воздействию большей тангенциальной силы. чем выше нормальная сила, тем сильнее износ от сколов. С увеличением скорости заполнения ML и L подвижных пластин кулачков подвергаются большей тангенциальной силе, что приводит к серьезному износу при резке. Содержание влаги в руде практически не влияет на силу движущейся пластины челюсти. Но коррозионный износ, вызванный водой, является важным фактором, способствующим износу пластин губок.
С помощью вышеуказанных программ анализа, предложенных для повышения износостойкости пластин губок: разработка модульной пластины губок в сочетании с пластиной H, пластиной M, пластиной ML и пластиной L из четырех пластин, каждая пластина определялась по закону силовых характеристик разные регионы, такие как разные износостойкие материалы. Он может улучшить износ пластин губок при резании долотом за счет уменьшения угла зажима ,, что снижает касательную силу пластин губок. Угол захвата в щековой дробилке изменяется путем регулировки ширины разгрузки. Чтобы уменьшить угол захвата, следует увеличить ширину разгрузки, исходя из требований к размеру частиц. Выбор степени наполнения щековой дробилки должен уменьшить это значение, если дробилка подвергается разумным ударам и вибрации. Для улучшения коррозионного износа пластин челюстей необходимо снизить расход воды при производстве. В точке горения и дробления руды ударным молотком снова необходимо использовать туман вместо распыляемой воды непосредственно для подавления пыли, что является предпосылкой эффективного удаления пыли с минимальным потреблением воды. Рекомендуется устанавливать точку пылеподавления на вырубке, чтобы обеспечить сухое измельчение в щековой дробилке.
Введение 1.0
1.1 Предпосылки и значение исследования
В связи с постоянным расширением масштабов экономического развития Китая, быстрым развитием водного хозяйства, транспорта, недвижимости и других отраслей, строительство песчано-каменной промышленности способствует скачкообразному развитию производства песка и камня. Потребление песка и камня для строительства в Китае составляло менее 500 миллионов тонн в 1981 году и 18.3 миллиарда тонн в 2014 году. Предполагается, что потребление будет продолжать расти со скоростью более 20% в год в будущем.
Строительный песок и камень включают природный песок и песок и камень машинного производства, а доля песка и камня машинного производства достигла 60% в 2013 году. С истощением природных ресурсов песка и камня и все более серьезным экологическим кризисом окружающей среды, это Неизбежная тенденция развития песчано-каменной промышленности - заменить природный песок и камень механическим песком и камнем. В будущем его доля превысит 80%, а по некоторым направлениям превысит 90%. Быстрый рост потребления песка и камня машинного производства способствует быстрому увеличению выпуска дробильного оборудования, что приводит к растущим запросам износ дробилки. По оценкам, в 2014 году износостойкие материалы футеровки, израсходованные дробилками в карьерной промышленности Китая, составили более 800000 тонн, а стоимость одних только щековых дробилок составила около 150000 тонн в год, что привело к прямым экономическим потерям в размере 1 миллиарда юаней. Если взять в качестве примера шахту Синкайюань, ее годовая производительность составляет более 4 миллионов тонн песка и гравия. Сырье, добываемое с помощью взрывных работ, сначала дробится ударным молотком, затем дробится щековой дробилкой, а средний и мелкий - конусной дробилкой. После трехступенчатого дробления продукты разделяются на строительный заполнитель и машинный песок с различным размером частиц.
Таблица 1-1 Состояние истирания пластин щековой дробилки | ||||
Завод Нет | Наименование | Тип | Срок службы / сутки | Выход / 10000 тонн |
-Тысячу восемьдесят-девять Е-2 | Фиксированная челюстная пластина | Перед переносом рабочего забоя | 150 | 75 |
После переноса рабочего забоя | 63 | 42 | ||
-Тысячу восемьдесят-девять Е-2 | Подвижная пластина челюсти | Перед переносом рабочего забоя | 180 | 97 |
После переноса рабочего забоя | 150 | 87 |
В начале 2014 года ресурсы старого рудника Синкайюань были исчерпаны, и забой был передан на соседние рудники. Как показано на Рисунке 1-2, восточный горнодобывающий район - это старый рудник, а западный - новый рудник. Статистические данные показывают, что потери щековой плиты щековой дробилки значительно увеличиваются после переноса рабочего забоя (см. Таблицу 1-1), что отрицательно сказывается на производстве и управлении предприятием. Он воплощен в следующих аспектах:
- Увеличивается износ плит щековой дробилки, сокращается срок службы плит щековой дробилки, увеличивается стоимость производства. После переноса рабочего забоя, при условии стабильной работы производственного оборудования, технологического и производственного управления количество руды, разбитой неподвижной щековой плитой, уменьшилось с 750,000 420,000 т до 150 63 т, а срок службы - со 970,000 до 870,000 дней. ; количество руды, дробимой подвижной щековой плитой, уменьшилось с 180 150 т до 40000 160000 т, а срок службы уменьшен со 40 до XNUMX дней. Рыночная цена комплекта пластин для щековой дробилки составляет около XNUMX юаней. Поскольку срок службы плит щековой дробилки сокращается, прямые экономические потери предприятия составляют XNUMX юаней ежегодно, а стоимость плиты щековой дробилки на единицу продукции увеличивается на XNUMX%.
- Износ щековые дробилки увеличивается, что приводит к увеличению размера выгружаемых частиц и влияет на качество продукта и последующую эксплуатацию. Пластины щековой дробилки постоянно изнашиваются и расходуются в процессе использования, а ширина разгрузочного отверстия постепенно увеличивается, что приводит к выгрузке руды из дробилки до измельчения до требуемого размера частиц, изменяет последующие условия эксплуатации, уменьшает качество товара и влияет на цену товара.
- Увеличивается износ пластин щековой дробилки, увеличивается частота замены пластин щек, снижается безопасность производства. Щековая дробилка Xinkaiyuan имеет собственный вес 50 тонн, длину, ширину и высоту 3500 × 2900 × 3000, а вес пластин щековой дробилки составляет около 1 тонны. Разборка и сборка пластин челюстей требует тесного взаимодействия крупного механического оборудования и персонала, и существует серьезная потенциальная угроза безопасности, которая может легко привести к авариям с оборудованием или несчастным случаям с персоналом.
Износ пластин щековой дробилки не только потребляет энергию, расходует материалы, увеличивает производственные затраты, но также влияет на качество продукции и создает потенциальную угрозу безопасности. Таким образом, изучение закона износа щековой плиты щековой дробилки и изучение схемы повышения износостойкости щековой плиты может снизить расход материала, повысить коэффициент использования энергии, строго контролировать качество продукции дробилки, снизить производственные затраты, снизить потенциальную опасность для безопасности и повысить экономическую выгоду предприятия. С другой стороны, он может обогатить теорию износа и обеспечить теоретическую поддержку для изучения противоизносных материалов и руководства по механическому проектированию.
1.2 Тематическая поддержка
Дробление руды в щековой дробилке представляет собой сложный физический процесс, и характеристики износа пластин щековой дробилки зависят от свойств загрузки, материалов футеровки, конструктивных параметров дробилки, параметров производственного процесса, условий эксплуатации и других факторов.
В этой статье комбинированная маятниковая щековая дробилка PE 900 × 1200, используемая на руднике Xinkaiyuan, выбрана в качестве примера для анализа макро- и микроморфологии изношенной поверхности разрушенной пластины челюсти, чтобы изучить основной режим разрушения из-за износа пластины. проанализировать степень упрочнения поверхности пластины губок, изучить противоизносные характеристики пластины губок; проанализировать влияние различных минералов на износ пластин челюстей и изучить характеристики руды. На этой основе предложена техническая схема повышения износостойкости пластин челюстей.
2.0 Исследование теории износа плит щековой дробилки
Износ - это физическое явление, связанное с потерей материала из-за трения движущихся объектов относительно друг друга. Износ не только приводит к постоянному расходу поверхности материала, вызывает изменение размера материала, но также влияет на срок службы компонентов оборудования. Как важная отрасль трибологии, исследования износа охватывают металлургию, горнодобывающую промышленность, строительные материалы, химическую промышленность и другие отрасли. По механизму износа его можно разделить на адгезионный износ, абразивный износ, усталостный износ и коррозионный износ. Исследование износостойкости щековой плиты щековой дробилки является предпосылкой и основой для анализа режима отказа при износе щековой дробилки и повышения износостойкости плит щековой дробилки.
2.1 Теоретические исследования износа
2.1.1 Основная теория износа
Исследования износа проводились в 1950-х годах. На основе исследований Холма в 1953 году Дж. Ф. Арчард из США выдвинул теорию адгезионного износа Арчарда. Теория утверждает, что, когда поверхность пары трения относительно скользит, точка сцепления будет срезана и разрушена из-за эффекта сцепления, что приведет к появлению большого количества микрообъемов на материале. Г-н Аркард предполагает, что частицы износа имеют полусферическую форму, а их радиус равен радиусу точки контакта. Формула расчета потерь от износа, формула Арчарда, получается, как показано в формуле 2-1. Хотя модель износа Арчарда используется для анализа механизма адгезионного износа, другие модели износа основаны на модели Арчарда.
Примечания: В формуле Арчарда: объем V-износа, расстояние L-износа, коэффициент K-износа, P-нагрузка, твердость H-материала.
В 1957 году Краевский из бывшего Советского Союза выдвинул теорию твердой усталости. Согласно теории, фактическая поверхность контакта шероховатая и прерывистая, а сумма точек контакта составляет фактическую площадь контакта; Под действием нормальной силы в фактической точке контакта возникают локальные напряжения и локальные деформации; трение, вызванное относительным скольжением фрикционной поверхности, изменяет свойства материала поверхности в зоне контакта, в то же время на фиксированный объем материала поверхности влияет сила трения. Повторное действие переменного напряжения приводит к повреждению и накоплению, что приводит к до усталостной трещины в микрообъеме, и трещина продолжает расширяться и, наконец, образует остатки износа и отваливается. Эта теория подходит не только для усталостного износа, но также может использоваться для анализа абразивного износа и адгезионного износа. Его можно использовать не только для металлических материалов, но и для некоторых неметаллических материалов (таких как графит, резина и т. Д.).
В 1973 году NPSuh из США выдвинул теорию износа и расслоения. Считается, что накопление деформации сдвига в процессе трения - это накопление дислокаций на определенной глубине под поверхностью, что приводит к образованию трещин или дырок. Из-за нормальной структуры напряжений на параллельной поверхности трещины распространяются вдоль направления параллельной поверхности на определенной глубине, что приводит к образованию хлопьевидных обломков. Мур в Великобритании и Массачусетский технологический институт в США выдвинули теорию отслаивания, основанную на усталости материала и миграции, накоплении дислокаций и механизме образования отверстий соответственно, и подчеркнули важность прочности материала для износостойкости. Мур и Ивасаки также предложили влияние образования подповерхностных трещин и включений на зарождение трещин, а также на расслоение и разрушение материала.
В 1970-х годах Г. Флейшером впервые была предложена теория энергетического износа. Он считает, что преобразование энергии является основной причиной износа. Для металлических материалов основная часть работы, выполняемой трением, расходуется на пластическую деформацию и рассеивается в виде тепла. Небольшая часть работы трения (около 9 ~ 16% от общей работы трения) аккумулируется в виде потенциальной внутренней энергии в виде кристаллических дислокаций. Чтобы отделить мусор от материала матрицы, в определенном объеме материала должно быть накоплено достаточно внутренней энергии. Когда энергия достигает критического значения, в материале в объеме произойдет пластическое течение или трещина, а внутренняя энергия уменьшится. После нескольких таких критических циклов, когда накопленная энергия превышает энергию склеивающего соединения, поверхность материала разрушается, и частицы износа будут образовываться и отпадать. Энергия, поглощаемая в процессе образования обломков, называется энергией разрушения. Фактически энергия разрушения не превышает 10% от общей поглощенной энергии.
Наши инженеры считают, что износ присущ не материалу, а системе. Относительная потеря относительного поверхностного материала вызвана относительным перемещением двух объектов и трех промежуточных продуктов. Поверхностный слой, поверхностная пленка и промежуточная среда изменяются и, наконец, разрушаются. Он также считает, что существует множество факторов, которые влияют на характеристики износа, и они влияют и зависят друг от друга, а характеристики износа являются комплексным результатом взаимодействия этих факторов. Следовательно, любое небольшое изменение любого фактора может вызвать изменение характеристик износа (степени износа, даже формы износа).
Типичная кривая износа материала во времени показана на рисунке 2-1, который можно разделить на три стадии: стадия работы (OA), стабильная стадия (AB) и стадия сильного износа (BC). На этапе приработки поверхность материала отшлифовывается, фактическая площадь контакта увеличивается, поверхностное деформационное упрочнение и скорость износа снижаются; в стабильной стадии износ имеет тенденцию к стабильности, а скорость износа является постоянной величиной, что является важным этапом для характеристики износостойкости материалов; на стадии сильного износа потери материала усиливаются, качество поверхности ухудшается, и материал быстро разрушается.
См. Ниже вид отказа и основные характеристики износа поверхности материала. В соответствии с различными механизмами износа, износ материала в основном делится на адгезионный износ, абразивный износ, усталостный износ, а также на отслаивающийся износ, коррозионный износ и так далее. Адгезионный износ обычно вызывается адгезионным износом. Основной вид отказов при абразивном изнашивании - долбление. Износ расслоения в основном вызван фреттинг-износом. Усталостный износ вызывается питтингом.
- Фреттинг. На изношенной поверхности остаются следы прилипания, а металлический мусор окисляется до красновато-коричневого оксида, который обычно используется в качестве абразива для усиления износа.
- Расслоение. Разрушение сначала происходит в приповерхностном слое, где скапливаются дислокации, зарождаются трещины и распространяются на поверхность. Наконец, материал отваливается в виде листов и образует хлопьевидный мусор.
- Склеивание. При высокой скорости и большой нагрузке большое количество теплоты трения заставляет поверхность свариваться, и после отрыва листа остается ямка склеивания.
- Захват. Из-за прихвата происходит серьезное перемещение материала, большое количество пар трения сваривается, износ быстро увеличивается, а относительное движение пар трения затрудняется или останавливается.
- Коррозионная питтинг. На поверхности материала много линзовидных ямок.
- Растереть. Макроповерхность гладкая, мелкие абразивные царапины можно увидеть при большом увеличении.
- Царапина. Царапины можно увидеть невооруженным глазом или при малом увеличении, вызванные абразивной резкой или вспашкой.
- Долбление. Появляются ямки давления, а иногда и грубые и короткие царапины, вызванные абразивным воздействием.