Części konstrukcyjne ze stali węglowej kruszarki szczękowej: konstrukcja i trwałość

Załaduj mapowanie ścieżki w ramkach kruszarki

Siła kruszenia w kruszarce szczękowej z podwójnym przegubem może przekraczać 400 MPa przy siedzeniach przełączanych. To ogromne ciśnienie przepływa przez szczękę wahliwą, do płytek przełączających i ostatecznie dociera do głównej ramy ze stali węglowej. Jeśli droga obciążenia nie jest ciągła, naprężenia lokalizują się w ostrych narożnikach, tworząc miejsca inicjacji pęknięć.

Praktycznym rozwiązaniem jest wykorzystanie analizy elementów skończonych do optymalizacji topologii. Na przykład dodanie dużych promieni na przecięciu płyt bocznych i tylnej ściany ramy może zmniejszyć współczynniki koncentracji naprężeń 30% do 40% . Rama konstrukcyjna nie powinna być tylko pudełkiem; musi działać jak dostrojona sprężyna, która lekko ugina się bez trwałego odkształcenia.

Wybór gatunku materiału wykraczający poza zwykłą stal węglową

Określenie „stal węglowa” jest niejasne i niebezpieczne. Części konstrukcyjne ze stali węglowej kruszarki szczękowej w nowoczesnych kruszarkach stosuje się głównie gatunki spawalne odlewane lub kute o określonej granicy plastyczności. Celem jest zrównoważenie wytrzymałości z plastycznością, aby absorbować obciążenia udarowe bez kruchego pękania.

Zastosowanie do płyt głównych niskostopowej stali o wysokiej wytrzymałości, takiej jak znormalizowany S355 lub podobny gatunek konstrukcyjny, pozwala na uzyskanie cieńszych i lżejszych sekcji bez utraty nośności. To bezpośrednio zmniejsza ciężar własny i siły dynamiczne działające na fundament.

Odprężanie i kontrola zniekształceń w spawanych ramach

Najpopularniejsza metoda wytwarzania podwozi kruszarki szczękowej polega na spawaniu łukiem metali ciężkich w gazie grubych płyt ze stali węglowej. Strefa wpływu ciepła jest krytyczną luką. Bez odpowiedniej obróbki po spawaniu szczątkowe naprężenia rozciągające mogą osiągnąć granicę plastyczności materiału podstawowego, drastycznie przyspieszając zmęczenie korozyjne.

Redukcja naprężeń termicznych nie podlega negocjacjom . Ogrzanie całego złącza spawanego do temperatury około 600°C i umożliwienie powolnego, kontrolowanego cyklu chłodzenia usuwa naprężenia blokujące powstałe podczas spawania. Pomijanie tego kroku w celu obniżenia kosztów często skutkuje pojawieniem się pęknięć już na pierwszym etapie 6 do 12 miesięcy pracy, zwłaszcza na styku płytek policzkowych i obudowy łożyska głównego.

Konstrukcja Pitmana i integralność gniazda łożyska

Pitman jest sercem zespołu ruchomej szczęki. Jest to zazwyczaj odlew ze stali węglowej lub prefabrykowana sekcja skrzynkowa. Podstawowym rodzajem awarii nie jest pęknięcie, ale cierne i zużycie gniazd łożysk. Po utracie pasowania wciskowego pomiędzy zewnętrzną bieżnią łożyska a otworem Pitmana rozpoczyna się mikroruch.

Można to złagodzić, zazwyczaj określając ciaśniejsze pasowanie z wciskiem 0,05 do 0,10 mm luzu ujemnego w zależności od średnicy otworu. Ponadto pitman musi być wystarczająco sztywny wzdłużnie, aby zapobiec ugięciom przy zginaniu. Ugięcie większe niż 0,5 mm w środku rozpiętości łożyska może powodować obciążenie krawędziowe łożysk baryłkowych, zmniejszając ich obliczoną trwałość o ponad 50% .

Wpływ awarii części konstrukcyjnej na produkcję

Pęknięcie elementu konstrukcyjnego ze stali węglowej jest wykładniczo bardziej destrukcyjne niż wymiana części zużywalnych. Wymiana płytki przełączającej zajmuje kilka minut, ale pęknięcie zespawane w ramie głównej to rozwiązanie tymczasowe, które często wymaga całkowitego rozebrania maszyny w celu późniejszej prawidłowej ponownej obróbki.

Weź pod uwagę konsekwencje kosztowe

• Koszt naprawy bezpośredniej obejmuje wykwalifikowanych spawaczy, badania nieniszczące i obróbkę w terenie.
• Koszty pośrednie wynikające z utraconej produkcji zazwyczaj wahają się od 5000 do 15 000 dolarów za godzinę w dużych kamieniołomach.
• Katastrofalna awaria ramy może spowodować nieprawidłowe ustawienie całego układu napędowego, powodując uszkodzenie drogiego wału mimośrodowego i kół zamachowych.

Regularne kontrole wzrokowe skupiające się na czterech rogach strefy wyrzutu ramy mają kluczowe znaczenie. Test penetracyjny barwnika co 2000 godzin pracy może wykryć mikropęknięcia, zanim osiągną krytyczną długość.

Optymalizacja naprężenia łącznika podczas montażu

Chociaż dyskusja koncentruje się na częściach ze stali węglowej, najczęstszymi punktami awarii są połączenia śrubowe utrzymujące te konstrukcje razem. Do śrub mocujących wspornika siodełka należy używać hydraulicznych kluczy dynamometrycznych.

Progresywne przyłożenie momentu obrotowego

Przyłożenie pełnego momentu obrotowego w jednym kroku powoduje nierównomierne dociśnięcie uszczelki. Prawidłowa metoda obejmuje trzy etapy: 30%, 60% i 100% końcowej wartości momentu obrotowego, zgodnie z sekwencją krzyżową.

Weryfikacja rozciągnięcia śruby

Ultradźwiękowe mierniki śrub zapewniają najdokładniejszy pomiar napięcia wstępnego. Zwykły pomiar momentu obrotowego jest zawodny ze względu na zmienne tarcie w gwintach, które może zużywać nawet do 50% wejściowego momentu obrotowego.

Dynamiczne wyważanie zespołu kolby szczęki

Szczęka wahliwa jest odlewem ze stali węglowej poddawanym działaniu ogromnych sił posuwisto-zwrotnych. Niezrównoważony zespół szczęk generuje oscylacyjne siły bezwładności, które wstrząsają całą konstrukcją. Chociaż koła zamachowe przeciwdziałają wibracjom skrętnym, liniowe siły drżące muszą być zminimalizowane poprzez symetrię konstrukcyjną.

Stosowanie przeciwwag odlanych integralnie z kołami zamachowymi lub przykręconych do obręczy koła zamachowego, dopasowanych w przybliżeniu 50% masy ruchu posuwisto-zwrotnego , przekształca wektor siły z niszczycielskiego uderzenia poziomego w łatwiejszy do opanowania ruch obrotowy. Wydłuża to znacznie trwałość zmęczeniową śrub kotwiących ramę i spoinowania.

Ochrona antykorozyjna konstrukcji stalowych

W środowiskach górniczych korozja w połączeniu z cyklicznymi naprężeniami powoduje awarie znacznie szybciej niż każdy z tych czynników osobno. Właściwy system powłok jest częścią integralności strukturalnej stali węglowej.

Grubowarstwowy podkład epoksydowy o minimalnej grubości suchej powłoki 75 mikronów , a następnie nałożona poliuretanowa powłoka nawierzchniowa o grubości 50 mikronów, zapewnia barierę przed kwaśną wodą. Szczególną uwagę należy zwrócić na wewnętrzne kieszenie za płytami policzkowymi, w których gromadzi się mokry pył i cyklicznie wysycha, tworząc wysoce korozyjne środowisko atakujące spoiny od wewnątrz. Otwory drenażowe umieszczone w odpowiednich, najniższych punktach są istotną cechą projektu.