立轴冲击式破碎机磨耗分析

时间：2015-03-26作者：上海巍立路桥设备有限公司浏览：11

我国引进破碎机技术比较早，破碎机制造商也比较多，但从目前我国的破碎机行业的实际情况来看，大多数生产厂家的设计理念仍停留在简单的测绘与模仿上，往往 是知其然而不知其所以然，独立研制开发的能力弱，借助于动力学分析以及运动学分析、有限元分析等软件辅助设计之处还很少，同时，在制造的工艺水平上更与国 外同类产品差距较大。此外对破碎机制造业的投入仍不足，制约了新型立轴冲击破碎机的研发。目前需要关注以下几个问题：
 
         (1)磨损率问题
          改进磨损率一直是每个生产厂家的首要目标。立轴冲击破碎机的 主要耐磨件有抛料头、耐磨夹块、上下耐磨板、给料套筒等，这些零件的寿命一般为：抛料头半个月，耐磨夹块一个月，给料套筒和上下耐磨板半年，相对来说更换 频率是比较高的，不仅这些耐磨件价格比较昂贵，且停机更换时会影响生产，影响企业的生产效益。以抛料头和耐磨夹块为例，其结构简图如图1．7所示。图 1．8表示的是抛料头和耐磨夹块磨损前后的状态。目前降低磨损的方法主要有在耐磨件表面浇铸耐磨材料，用更耐磨的材料来代替原来的耐磨件等。这些方法只是 从材料的角度出发解决问题，而磨损作为系统的函数，还与载荷、速度、介质、结构等环境参数密切相关，需要更多的关注和研究。

图1．8磨损前后抛料头的状态
 
        (2)产品粒度分布问题
         产品粒度分布也是企业着重考虑的问题之一。立轴冲击破碎机以其能获得良好的产品粒形而被广大用户所青睐，但其破碎率相对圆锥破碎机等 较低，大部分只能用于第三、四级破碎回路中，小粒级的物料含量相对来说较少，粒度分布不均匀，以星彰石料公司某一生产线的出料粒度分布为例，如表1．1所 示，各个粒度区间的物料含量分御不均匀，通常厂家希望0～15mm含量的物料尽可能多，尤其是5～15mm的，而表中此部分物料的含量不是很高，不能满足 生产效益要求。表1．1粒级分布
 


粒级（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

 
          产品粒度分布不仅与破碎机的自身特性、工作参数和物料特性紧密相关，还会受到生产成本和磨损因素的制约，因此通过对破碎机磨损率及产品粒度分布的分析，能 深入了解耐磨件的磨损机理以及物料产品粒度分布的相互关系，可为有效减少磨损和优化产品粒度分布提供了理论依据。
 
          (3)故障分析与控制
           立轴冲击破碎机工作过程是大量物料流动的过程，因此主要工作部件转子以及支承转子的轴承箱支架承受巨大的冲击载荷，在进料不均匀是有铁块进入时更易引起振 动，严重时会导致主轴断裂。在实际生产中，当设备振动达到一定限度时，通过设定振动开关上限来切断电动机电源达到保护作用。但这只是一种被动控制。而通过 模拟和分析物料在破碎腔的流动和破碎过程、了解转子或抛料头的磨损规律、对转子及轴承箱支架进行模态分析等可以更有效、更主动地预知故障和控制失效。另一 方而，借助故障分析和知识积累，也可更快、更准确地找到故障原因和故障部位。如振动过大产生的原因可能有以下几个方面：转子有抛料头损坏或转子有不均匀的 磨损、转子内积料不均匀、减振垫损坏、转子或皮带轮锥套松动、主轴承损坏和螺栓松动等。实际上，轴承温度过高、电流表异常电流过大或过小、抛料头的不均匀 磨损(偏上或偏下)都与转子的工作参数及积料量、积料特性等密切相关，需要通过大量的实验、仿真等摸清规律，把握本质。
 
           影响磨损的主要因素
          通常，按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分，磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。对于立轴冲击破碎机而 言，由于它的进料粒度在0-40mm之间，即形状不同，大小各异的石灰岩进入破碎机，立轴冲击破碎机内的物料几乎都是处于运动的状态，对破碎机的零件有冲 击碰撞作用，造成零件材料的迁移，具有磨料磨损的特性；而物料对零件长时间循环反复的冲击，亦会导致材料表面层的脱落，具有疲劳磨损的特性；物料本身的化 学成分及含水量的变化，将会导致摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应，造成表面材料的损失，具有腐蚀磨损的特性等等。立轴冲击破碎机是将物料在转子内进 行加速后甩出转子，而后与物料或物料挚相互碰撞而破碎的，其关键部件转子的磨损主要是给料与转子的冲击摩擦，以及散布在破碎腔内转子周围的细料对转子的摩 擦造成的，这就决定了该机型的主要摩擦方式就是冲击磨料磨损，并伴有疲劳磨损及腐蚀磨损等。
 
          以立轴冲击破碎机抛料头为例，其主要作用是保护转子本体，以免转子本体受到物料的冲击磨损作用而损坏。转子工作过程的转速高达1800r／min，落入转 子的物料在瞬间即被加速，而后沿着三个流道口甩出转子进入破碎腔，在这个过程中，物料是连续不断的，且速度高达40～80m／s，对流道口处的抛料头有连 续不断的冲击作用，造成抛料头的磨损，对立轴冲击破碎机而言，影响抛料头磨损的主要因素主要有以下几个方面：
         (1)抛料头特性
          抛料头的材料特性是抗磨损的重要因素，其硬度越高，韧性越好，耐磨性越好，目前生产厂家都在寻找更加耐磨的材料来代替已有的材料。
 
          (2)物料特性
           ①物料粒径的影响
           物料粒径在0～40mm之间，不同的粒径对磨损的影响不同，因此不同的粒度分布对磨损的影响也不同。
           ②物料粒形的影响
           物料的粒形对磨损有很大的影响，尖锐物料可以比较容易地刺入材料表面，引起材料的塑性变形，或者直接切削材料，而切削是一次成屑，所以尖锐物料的磨损能力很强，而圆钝的磨损能力相对较差。立轴冲击破碎机破碎的物料大都形状不规则，且带有尖锐角，因此磨损是比较严重的。
 
           (3)外部环境影响
            ①冲击速度的影响
            立轴冲击破碎机工作时，由于主轴转速很高，在离心力作用下物料产生的冲击速度也很大，当物料以较高的速度对易损件连续冲击时，易损件的磨损是比较快的，且速度的大小对磨损有着较大的影响。
           ②冲击角度的影响
            破碎机工作过程中物料是相互碰撞的，它们对关键零部件的冲击也是无序和随机的，因此与其碰撞时候的冲击角度也是变化的，有资料表明，对于韧性材料，在小颗 粒物料(一般为um级别)进行磨损时，磨损量先是随着冲击角度增而增加，在某一角度时达到较大值，其后随着冲击角度的增加磨损量随之下降。但本文研究的都 是大粒径的，其磨损的情况具体怎样，还有待于进一步分析。
 
           总之，立轴冲击破碎机耐磨性与寿命研究的特点在于：
           (1)提高立轴冲击破碎机整机的破碎性能，主要围绕转子及破碎腔结构的改进，如应用现代计算机辅助设计优化转子及破碎腔的结构，有效减少磨损的物料挚。
           (2)采用新型的具有高耐磨和抗冲击的材料，提高易损件的使用寿命。
           (3)灵活性也是趋势之一，使得破碎机能够自由组合和拆分，适应不同的工作情况。

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