абстрактний
На основі погіршення зносу пластин щелепної дробарки складної маятникової щелепної дробарки на шахті Сінкайюань проаналізовано modes режими зносу щелепних пластин, виявлено основні причини серйозного зносу пластин щелепної дробарки , в цій роботі додатково проаналізовано закони зносу щелепних пластин щелепна дробарка шляхом імітації дроблення руд щелепних пластин щелепної дробарки за допомогою програмного забезпечення з дискретними елементами EDEM , та вивчення впливу кута затискання дробарки, швидкості заповнення та вологості руди на знос щелепної пластини.
Результати аналізу поверхневої морфології відходів щелепних пластин за допомогою оптичного мікроскопа показують, що механізмом зношування пластин щелепної дробарки є знос ріжучим зубилом, втомний знос та співіснування корозійного зносу. Щелепні дробильні пластини сильно руйнуються і видавлюються рудами, поверхня щелепних пластин точиться і сильно ріжеться. Щелепні пластини демонструють серйозні пластичні деформації, включаючи дуже глибокі подряпини, компактні канавки та ямки великої площі. Знос ріжучого зубила є основним режимом зношування щелепних пластин. Щелепні пластини впливають і екструдуються неодноразово протягом тривалого періоду, що спричиняє контактну втому, з’являються втомні тріщини та поширення тріщин, що призводить до крихкого руйнування, зносостійкість є одним із способів зношування щелепних пластин. Крім того, вода на рудах для придушення на місці контакту дощоприймачів з щелепними пластинами, викликаючи складні хімічні реакції в повітрі, викликаючи окислювальну корозію ,, в результаті чого матеріал поверхні щелепи підвертається і стирається, а корозія нової поверхні металу продовжується, посилює знос щелепних пластин.
За допомогою OBLF-1000-Ⅱ рентгенівського спектрометра для виявлення хімічного складу рухомих щелепних пластин та нерухомих щелепних пластин content вміст елементів сплаву Mn перевищує 10%, що означає, що щелепні пластини мають високомарганцеву сталь. Випробування твердості зношених деталей щелепних пластин на різній глибині за допомогою тестера мікротвердості HV-1000 показує, що пластини щелепи мають високу твердість на поверхні та очевидний градієнт твердіння в глибині ,, що означає, що щелепні пластини мають хороший ефект загартовування та високу зносостійкість .
Відповідно до GB / T 17412.1-1998 та GB / T23561.7-2009, цей документ виявив мінералогічний склад та міцність руд із двох шахт ,, які були до та після зміни місця видобутку на шахті Xinkaiyuan. У поєднанні з життям щелепних пластин руди, які містять більше твердої фази, мають більшу міцність на стиск, тим важче руйнуються, що призводить до швидшого зносу пластини щелепи та коротшого життя, що виявляє головну причину серйозного зносу щелепних пластин в Сінкайюані - зміни складу і характер кормових руд.
Встановлення моделі геометрії дробарки та моделі руди За допомогою методу дискретних елементів та програмного забезпечення EDEM, згідно з маятниковою щелепною дробаркою PE900 × 1200 та властивостями руд із Сінкайюаня, що імітує щелепну дробарку для руйнування руд, отримано нормальний розподіл сили та розподіл тангенціальної сили переміщення пластини щелепи на 1s, 1.5s, 2s, 2.5s за час моделювання. Виходячи із силових характеристик у різних районах поверхні рухомої щелепної пластини, щелепна пластинка розділена на чотири області, оскільки H, M, ML та L: H - зона контактування руди, що живиться, на яку в першу чергу впливають руди з певним початкова швидкість. М і МЛ - це ділянка, в якій руйнуються руди, руда руйнується в основному в цій області, стискаючись і розрізаючи разом. L - зона розряду, ця зона не тільки екструдується, але також існує тертя ковзання.
Результати моделювання показують максимальну нормальну силу в різних регіонах на рухомій щелепній пластині: H 1.53 × 104N, M 6.21 × 106N, ML 6.65 × 106N, L 6.33 × 106N, максимальна тангенціальна сила: H9.2 × 102N, M 4.53 × 106N, ML 5.78 × 106N, L 5.98 × 106N. Порівнюючи максимальну нормальну силу та максимальну тангенціальну силу, у поєднанні з аналізом морфології поверхні зношених деталей щелепної пластини, Н піддається великій нормальній силі, що вказує на те, що на цю область зазвичай впливає руда в довгостроковій перспективі, це легко утворюються втомні тріщини і з'являються втома зносу. M, ML та L є основною дробленою областю на рухомій щелепній пластині, руди подрібнюються як стискаючим напругою, так і напругою зсуву від щелепних пластин. Ця регіональна нормальна сила більша, ніж тангенціальна сила, що вказує на те, що щелепна дробарка в основному базується на стисненні для подрібнення руд та подрібненні як допоміжної ролі. Основним режимом зносу щелепних пластин є знос ріжучим зубилом.
Імітація впливу кута затискання дробарки, швидкості заповнення, вмісту вологи в рудах на силу рухомої щелепної пластини, H піддається більшій тангенціальній силі, коли кут затискання стає меншим, існуюча суттєво ріжуча дія, тоді як M і ML піддаються більша нормальна сила, що існує при більш серйозному зносі відколів. Зі збільшенням швидкості заповнення ML та L рухомих пластин щелепи піддаються більшій тангенціальній силі при наявному серйозному ріжучому зносі. Вміст вологи в руді майже не впливає на силу рухомої щелепної пластини. Але корозійний знос, спричинений водою, є важливим фактором, що сприяє розвитку зносу щелепних пластин.
За допомогою вищезазначених програм аналізу, запропонованих для підвищення зносостійкості щелепних пластин: розробляючи модульну щелепну пластину, поєднану з H-пластиною, M-пластиною, ML-пластиною та L-пластиною з чотирма пластинами, кожна пластинка визначалася законом силових характеристик в різні регіони, такі як різні зносостійкі матеріали. Це може покращити знос ріжучого зубила щелепних пластин за рахунок зменшення кута затискання ,, що зменшує тангенціальну силу щелепних пластин. Кут затискання в щелепній дробарці змінюється регулюванням ширини розряду. Для того, щоб зменшити кут затискання, він повинен збільшити ширину розряду за умови задоволення вимоги до розміру частинок. Вибір швидкості наповнення щелепної дробарки повинен зменшити значення приміщення дробарки, що зазнає розумного удару та вібрації. Для поліпшення корозійного зносу щелепних пластин необхідно зменшити споживання води у виробництві. У місці горіння та дроблення руд ударним молотком знову слід замінити туман, що розпорошується, безпосередньо для придушення пилу, що передбачає ефективне видалення пилу, мінімізуючи споживання води. Рекомендується встановити точку придушення пилу на заготовці, щоб забезпечити дрібне дроблення в щелепній дробарці.
Введення 1.0
1.1 Передумови та значення досліджень
З постійним розширенням масштабів економічного розвитку Китаю, бурхливим розвитком збереження води, транспорту, нерухомості та інших галузей промисловості, сприяють будівництву піщано-кам'яної промисловості для досягнення розвитку стрибків, виробництва піску та каменю в дефіциті. Споживання піску та каменю для будівництва в Китаї становило менше 500 мільйонів тонн у 1981 році та 18.3 мільярда тонн у 2014 році. За підрахунками, споживання буде продовжувати зростати зі швидкістю більше 20% на рік у майбутньому.
До будівельного піску та каменю належать природний пісок та машинний пісок та камінь, а частка машинно виготовленого піску та каменю досягла 60% у 2013 році. З виснаженням природних піщано-кам’яних ресурсів та дедалі серйознішою екологічною кризою навколишнього середовища, неминуча тенденція розвитку піщано-кам'яної промисловості на заміну природного піску та каменю за механізмом піску та каменю. Надалі його частка перевищить 80%, а в деяких сферах - понад 90%. Швидке зростання споживання машинного піску та каменю сприяє швидкому збільшенню виходу дробильного обладнання, що призводить до збільшення запиту зношені деталі дробарки. За оцінками, в 2014 році зносостійкі матеріали підкладки, що споживаються дробарками в китайській кар’єрній промисловості, становлять понад 800000 тонн, а лише пластини щелепної дробарки складають близько 150000 Т / А, що призводить до прямих економічних збитків у розмірі 1 млрд юанів. Беручи за приклад шахту Сінкайюань, шахта має щорічну видобуток понад 4 мільйони тонн піску та гравію. Видобута вибуховим способом сировина спочатку розбивається ударним молотком, потім грубо розбивається щелепною дробаркою, а середня та дрібна - конусною дробаркою. Після триступеневого подрібнення продукти класифікують у будівельний заповнювач та пісок машинного виробництва з різними розмірами частинок.
Таблиця1-1 Ситуація стирання пластин щелепної дробарки | ||||
Завод No | Назва частини | типи | Термін служби / день | Випуск / 10000 тонн |
2-Е-1 | Фіксована щелепна пластина | До перенесення робочого обличчя | 150 | 75 |
Після перенесення робочого обличчя | 63 | 42 | ||
2-Е-1 | Рухома щелепна пластина | До перенесення робочого обличчя | 180 | 97 |
Після перенесення робочого обличчя | 150 | 87 |
На початку 2014 року ресурси старої шахти Сінкайюань були вичерпані, а видобувні забої передані суміжним шахтам. Як показано на малюнку 1-2, східна зона видобутку - стара шахта, а західна - нова. Статистичні дані показують, що втрата щелепної пластини щелепної дробарки значно збільшується після перенесення робочого торця (див. Таблицю 1-1), що негативно впливає на виробництво та управління підприємством. Він втілений у таких аспектах:
- Погіршується знос пластин щелепної дробарки, скорочується термін експлуатації пластин щелепної дробарки та збільшується вартість виробництва. Після перенесення робочого торця, за умови стабільного виробничого обладнання, управління процесом та експлуатацією, кількість руди, зламаної нерухомою щелепною пластиною, зменшилася з 750,000 420,000 т до 150 63 т, а термін служби скоротився зі 970,000 днів до 870,000 днів ; кількість руди, розбитої рухомою щелепною пластиною, зменшилася з 180 150 т до 40000 160000 Т, а термін служби скоротився зі 40 днів до XNUMX днів. Ринкова ціна встановлених щелепних дробарок становить близько XNUMX юанів. Оскільки термін служби щелепних дробарок зменшується, прямі економічні збитки для підприємства становлять XNUMX юанів щороку, а вартість щелепної пластини за одиницю продукції збільшується на XNUMX%.
- Знос дробильні щелепні пластини збільшується, що призводить до збільшення розміру частинок розряду та впливає на якість виробу та подальшу експлуатацію. Щелепні дробильні пластини постійно зношуються і витрачаються в процесі використання, а ширина напірного отвору поступово збільшується, що призводить до того, що руда, що видаляється з дробарки, до дроблення до кваліфікованого розміру частинок, змінює подальші умови експлуатації, зменшує якість товару і впливає на ціну товару.
- Зношення пластин щелепної дробарки збільшується, частота заміни щелепної пластини збільшується, і це впливає на безпеку виробництва. Щелепна дробарка Сінкайюаня має власну вагу 50 тонн, довжину, ширину і висоту 3500 × 2900 × 3000, а пластини щелепної дробарки - майже 1 тонну. Розбирання та монтаж щелепних пластин вимагає тісної співпраці великомасштабного механічного обладнання та персоналу, і існує велика потенційна загроза безпеці, яка може легко призвести до аварій на обладнанні або особистих аварій.
Знос зносорубкових плит не тільки споживає енергію, витрачає матеріали, збільшує собівартість продукції, але також впливає на якість продукції та створює потенційну загрозу безпеці. Отже, для вивчення закону зносу щелепної пластини щелепної дробарки та вивчення схеми покращення зносостійкості щелепної пластини можна зменшити витрату матеріалу, покращити рівень використання енергії, суворо контролювати якість продукції дробарки, зменшити виробничі витрати, зменшити потенційну загрозу безпеці та покращити економічну вигоду підприємства. З іншого боку, це може збагатити теорію зносу та забезпечити теоретичну підтримку для вивчення протизносних матеріалів та керівництво механічним проектуванням.
1.2 Тематична підтримка
Подрібнення руди в щелепній дробарці є складним фізичним процесом, а на зносотехнічні характеристики пластин щелепної дробарки впливають властивості корму, підкладкові матеріали, структурні параметри дробарки, параметри виробничого процесу, умови експлуатації та інші фактори.
У цій роботі в якості прикладу вибрано складну маятникову дробарку PE 900 × 1200, що використовується на шахті Сінкайюань, для аналізу макро- та мікроморфології зношеної поверхні дефектної щелепної пластини для вивчення основного режиму несправності щелепної пластини; проаналізувати ступінь поверхневого затвердіння щелепної пластини, вивчити протизносні характеристики щелепної пластини; проаналізувати вплив різних мінералів на знос щелепної пластини та дослідити рудні характеристики. На цій основі висунута технічна схема підвищення зносостійкості щелепної пластини.
2.0 Дослідження з теорії зносу пластин щелепної дробарки
Знос - це фізичне явище матеріальних втрат, спричинених тертям відносно рухомих предметів. Знос не тільки змушує поверхню матеріалу постійно витрачатися, спричиняє зміну розміру матеріалу, але також впливає на термін служби деталей обладнання. Як важлива галузь трибології, дослідження зносу охоплює металургію, гірничодобувну промисловість, будівельні матеріали, хімічну промисловість та інші галузі. За механізмом зносу його можна поділити на адгезивний, абразивний, зносостійкий та корозійний. Дослідження зносостійкості щелепних пластин щелепної дробарки є передумовою та основою для аналізу режиму руйнування зносу пластини щелепи та підвищення зносостійкості пластин щелепної дробарки.
2.1 Теоретичні дослідження зносу
2.1.1 Основна теорія зносу
Дослідження зносу проводились у 1950-х роках. На основі досліджень Холма в 1953 р. Дж. Ф. Арчард із США висунув теорію клейкого зносу Архарда. Теорія стверджує, що коли поверхня пари тертя відносно ковзає, точка зчеплення буде зсуватися та порушуватися внаслідок ефекту адгезії, що призводить до великого обсягу мікрооб’ємом матеріалу. Пан Аркард припускає, що частинки зносу є напівсферичними, а його радіус - радіус точки контакту. Отримано розрахункову формулу втрати зносу, формулу Архарда, як показано у формулі 2-1. Хоча модель зносу Archard використовується для аналізу механізму адгезійного зносу, інші моделі зносу базуються на моделі Archard.
Примітки: У формулі Архарда, V-об'єм зносу, L-відстань зносу, K-коефіцієнт зносу, P-навантаження, H-твердість матеріалу.
У 1957 році Краєвський з колишнього Радянського Союзу висунув теорію твердої втоми. Згідно з теорією, фактична поверхня контакту є шорсткою і розривною, а сума точок контакту становить фактичну площу контакту; Під дією нормальної сили на фактичній точці контакту виникатимуть місцеві напруження та локальні деформації; тертя, викликане відносним ковзанням поверхні тертя, змінює властивості матеріалу поверхні поверхні контакту, водночас на фіксований об'єм матеріалу поверхні впливає сила тертя. Повторна дія змінних напружень призводить до пошкодження та накопичення, що призводить до до втомної тріщини в мікрообсязі, і тріщина продовжує розширюватися і, нарешті, утворює зношений сміття і відвалюється. Ця теорія підходить не тільки для втоми, але також може бути використана для аналізу абразивного зносу та адгезійного зносу. Його можна використовувати не тільки для металевих матеріалів, але і для деяких неметалевих матеріалів (наприклад, графіту, гуми тощо).
У 1973 р. NPSuh США висунув теорію зносу та розшарування. Вважається, що накопичення деформації зсуву в процесі тертя - це накопичення дислокацій на певній глибині під поверхнею, що призводить до тріщин або отворів. Завдяки нормальній структурі напружень на паралельній поверхні тріщини розширюються вздовж напрямку паралельної поверхні на певній глибині, в результаті чого утворюється пластівцевий сміття. Мур у Великобританії та MIT у Сполучених Штатах висунули теорію відшарування від втоми та міграції матеріалу, накопичення дислокацій та механізму утворення отворів відповідно, та підкреслили важливість в'язкості матеріалу до зносостійкості. Мур та Івасакі також запропонували ефекти утворення приповерхневої тріщини та включень на ініціювання тріщини, а також на розшарування та руйнування матеріалу.
У 1970-х рр. Г. Флейшер вперше запропонував теорію енергетичного зносу. Він вважає, що перетворення енергії є основною причиною зносу. Для металевих матеріалів основна частина роботи, що виконується тертям, витрачається на пластичну деформацію і розсіюється у вигляді тепла. Невелика частина роботи тертя (близько 9 ~ 16% від загальної роботи тертя) накопичується у вигляді потенційної внутрішньої енергії у вигляді кристалічних дислокацій. Для того, щоб відокремити уламки від матеріалу матриці, у певному обсязі матеріалу має бути накопичено достатньо внутрішньої енергії. Коли енергія досягне критичного значення, в матеріалі в об’ємі відбудеться пластичний потік або тріщина, а внутрішня енергія зменшиться. Після декількох разів таких критичних циклів, коли накопичена енергія перевищує енергію зв’язуючого зв’язку, поверхня матеріалу руйнується, а сміття, що зношується, утворюється і відпадає. Енергія, що поглинається в процесі утворення сміття, називається енергією руйнування. Насправді енергія руйнування не перевищує 10% від загальної енергії, що поглинається.
Наші інженери вважають, що знос притаманний не матеріалу, а системі. Відносні втрати відносного поверхневого матеріалу спричинені відносним переміщенням двох предметів та трьох проміжних продуктів. Поверхневий шар, поверхнева плівка та проміжне середовище змінюються і, нарешті, руйнуються. Він також вважає, що існує багато факторів, які впливають на характеристики зносу, і вони впливають і залежать один від одного, а характеристики зносу є всебічним результатом взаємодії цих факторів. Тому будь-яка незначна зміна будь-якого фактора може спричинити зміну характеристик зносу (величина зносу, навіть форма зносу).
Типова крива зносу матеріалу з часом показана на малюнку 2-1, яку можна розділити на три стадії: робоча стадія (OA), стабільна стадія (AB) і стадія сильного зносу (BC). На етапі обкатки поверхня матеріалу шліфується рівно, фактична площа контакту збільшується, поверхневе деформаційне твердіння і швидкість зносу зменшуються; на стабільній стадії зношування має тенденцію бути стабільним, а швидкість зносу є постійною величиною, що є важливою стадією для характеристики зносостійкості матеріалів; у стадії сильного зносу посилюються втрати матеріалу, якість поверхні погіршується, і матеріал швидко руйнується.
Дивіться наступне щодо режиму руйнування та основних характеристик зносу поверхні матеріалу. Згідно з різними механізмами зносу, знос матеріалів в основному поділяється на адгезивний, абразивний, зносостійкий, на додаток до зношеного зносу, корозійного зносу тощо. Клейкий знос, як правило, спричинений клейким зносом. Основним режимом відмови абразивного зносу є зубильний знос. Деламінаційний знос в основному спричинений фретуючим зносом. Втомний знос спричинений ямами.
- Фреттинговий знос. На зношеній поверхні є сліди адгезії, а залишки металевого заліза окислюються до червонувато-коричневого оксиду, який зазвичай використовується як абразив для посилення зносу.
- Деламінація. Спочатку руйнування відбувається в підземному шарі, де дислокації накопичуються, тріщини зароджуються і поширюються на поверхню. Нарешті, матеріал відпадає у вигляді листа і утворює сміття, що лущиться.
- Склеювання. При високій швидкості та великому навантаженні велика кількість тепла тертя робить поверхню зварною і залишає ямку адгезії листа після відриву.
- Напад. Через прилипання ями міграція матеріалу є серйозною, велика кількість пар тертя зварена, і знос швидко зростає, а відносний рух пар тертя перешкоджає або припиняється.
- Їдкі ямки. На поверхні матеріалу багато лінзоподібних ямок.
- Подрібнити. Макроповерхня гладка, а при великому збільшенні можна спостерігати дрібні абразивні подряпини.
- Подряпина. Подряпини можна спостерігати неозброєним оком або при малому збільшенні, спричинені абразивним різанням або оранкою.
- Долото. Є притискні ями та іноді грубі та короткі подряпини, які спричинені абразивним впливом.