В данной статье подробно описывается кольцевое уплотнение конусной дробилки, важнейший уплотнительный компонент, устанавливаемый между регулировочным кольцом и рамой или подвижными и неподвижными конусными узлами, который предотвращает загрязнение, удерживает смазку и поддерживает баланс давления. Описывается его состав, включая корпус уплотнения (резина со встроенным металлическим армирующим кольцом), кромки/уплотнительные кромки, металлическое армирующее кольцо, особенности монтажа и вентиляционные отверстия (в некоторых конструкциях), а также их структурные характеристики. Подробно описывается производственный процесс, включающий подготовку материала, формование (компрессионное или литьевое), вулканизацию и обрезку. Также описывается механическая обработка металлического армирующего кольца, подготовка узла уплотнения и этапы установки. Кроме того, описываются меры контроля качества, такие как испытания материалов, проверка точности размеров, испытания уплотнительных свойств, испытания на воздействие окружающей среды и долговечность, а также визуальный осмотр и контроль дефектов. Эти процессы гарантируют, что кольцевое уплотнение обеспечивает надежную герметизацию, защищает внутренние компоненты и продлевает срок службы дробилки в суровых условиях.
Подробное описание компонента кольцевого уплотнения конусной дробилки
1. Функция и роль кольцевого уплотнения
Уплотнительное кольцо (также называемое пылезащитным или масляным) — важнейший уплотнительный элемент конусных дробилок, устанавливаемый, главным образом, между регулировочным кольцом и рамой или между подвижным и неподвижным конусами. Его основные функции включают:
Предотвращение загрязнения: Блокировка попадания пыли, частиц камня и влаги во внутреннюю систему трансмиссии (например, эксцентриковый вал, подшипники и каналы смазки) для предотвращения абразивного износа и коррозии.
Удерживающие смазки: Герметизация смазочного масла или смазки внутри камер подшипников и компонентов трансмиссии, обеспечение непрерывной смазки и снижение повреждений, вызванных трением.
Поддержание баланса давления: Помощь в регулировании внутренних перепадов давления между камерой дробления и системой трансмиссии, предотвращение утечки масла, вызванной колебаниями давления.
2. Состав и строение кольцевой печати
Кольцевое уплотнение представляет собой композитный кольцевой компонент, обеспечивающий высокую износостойкость и гибкость, состоящий из следующих основных частей:
Корпус уплотнения: Основная кольцевая конструкция, обычно изготавливаемая из бутадиен-нитрильного каучука (NBR), полиуретана (ПУ) или фторкаучука (ФКМ), с металлическим армирующим кольцом (углеродистая или нержавеющая сталь), повышающим жесткость конструкции. Выбор резинового материала зависит от рабочей температуры (NBR для диапазона от -40°C до 120°C; ФКМ для температур выше 150°C).
Губы или уплотнительные кромки: Одна или несколько гибких кромок на внутреннем и внешнем диаметрах корпуса уплотнения, которые плотно прилегают к сопрягаемым поверхностям (например, к наружной стенке регулировочного кольца или внутренней стенке рамы). Эти кромки часто имеют подпружиненную конструкцию (стягивающую пружину), которая обеспечивает постоянное давление на сопрягаемую поверхность, обеспечивая надежное уплотнение даже при незначительном износе.
Металлическое армирующее кольцо: Тонкое кольцевое стальное кольцо (SPCC или нержавеющая сталь 304), запрессованное в резиновый корпус при формовании. Оно обеспечивает размерную стабильность, предотвращает деформацию под радиальным давлением и гарантирует сохранение формы уплотнения во время сборки и эксплуатации.
Монтажная канавка или фланец: Углубленная или выступающая конструкция на внешнем крае уплотнения, которая входит в соответствующую канавку на раме дробилки или регулировочном кольце, фиксируя уплотнение на месте и предотвращая осевое смещение во время вибрации.
Вентиляционные отверстия (в некоторых конструкциях): Небольшие отверстия, просверленные в металлическом армирующем кольце, для выравнивания давления между внутренней и внешней сторонами уплотнения, что снижает риск деформации кромки из-за перепадов давления.
3. Процесс изготовления кольцевого уплотнения
В отличие от металлических деталей, кольцевые уплотнения изготавливаются преимущественно методом формования резины, а не литья, ввиду их гибкости и композитности. Основные этапы следующие:
Подготовка материала:
Резиновая смесь: Сырой каучук (например, бутадиен-нитрильный каучук) смешивают с добавками (сажей для армирования, серой для вулканизации, антиоксидантами и смазывающими веществами) в смесителе Банбери. Смесь перемешивают при температуре 80–100 °C до образования однородной резиновой смеси с вязкостью по Муни 60–80 (МЛ 1+4 при 100 °C).
Металлическое армирующее кольцо: Полосы из углеродистой стали нарезаются на кольца, очищаются от заусенцев и обрабатываются связующим веществом (например, Чемлок 205) для обеспечения прочного сцепления между металлом и резиной.
Формование (компрессионное или литьевое формование):
Компрессионное формование: Резиновая смесь предварительно формуется в форме кольца и помещается в нагретую форму (160–180 °C) рядом с металлическим армирующим кольцом. Форма закрывается, и в течение 5–15 минут под давлением (10–20 МПа) резина вулканизируется, приклеиваясь к металлическому кольцу и формируя форму уплотнения (включая кромки и канавки).
Литье под давлением: При крупносерийном производстве расплавленная резиновая смесь впрыскивается в нагретую форму с металлическим кольцом. Этот метод обеспечивает более точный контроль размеров и равномерное распределение материала, а время цикла сокращается до 2–5 минут.
Вулканизация:
Температура формы поддерживается на уровне 160–180 °C для завершения реакции вулканизации, в результате которой происходит сшивание молекул каучука, что обеспечивает эластичность и механическую прочность. Для уплотнителей из фторкаучука (ФКМ) может быть проведена пост-вулканизация (2–4 часа при 100–120 °C) для повышения химической стойкости.
Отделка и отделка:
Облой (излишки резины) удаляется с краев уплотнения с помощью обрезных машин (вращающихся ножей или криогенной обрезки с жидким азотом), что обеспечивает гладкие уплотнительные кромки без заусенцев.
Уплотнительные кромки полируются абразивными подушечками для достижения шероховатости поверхности Ра0,8–1,6 мкм, что улучшает контакт с сопрягаемыми поверхностями.
4. Процессы обработки и сборки
В то время как резиновые компоненты требуют минимальной механической обработки, металлическое армирующее кольцо и сопрягаемые детали подвергаются прецизионной обработке:
Обработка металлического армирующего кольца:
Стальное кольцо вырубается из полос с помощью штамповочного пресса, наружный и внутренний диаметры подвергаются черновой обработке с точностью ±0,1 мм.
Поверхность кольца очищается и покрывается связующим веществом, сушится при температуре 80–100 °C в течение 30 минут для активации адгезии.
Подготовка к сборке уплотнения:
Сопрягаемые канавки на раме дробилки или регулировочном кольце обрабатываются на станках с ЧПУ с точностью до 0,05 мм, глубина ±0,02 мм, что обеспечивает плотное прилегание уплотнения без искажений.
Сопрягаемые поверхности (контактирующие с кромками уплотнения) шлифуются до шероховатости Ра0,8–1,6 мкм и полируются для удаления заусенцев и царапин, которые могут повредить уплотнение.
Особенности установки:
Кольцевое уплотнение запрессовывается в монтажную канавку с помощью гидравлического пресса, при этом направляющий инструмент предотвращает деформацию кромки во время установки.
Стягивающие пружины (при наличии) растягиваются и располагаются в канавке пружины уплотнительной кромки для поддержания радиального давления на сопрягаемую поверхность.
5. Процессы контроля качества
Испытание материалов:
Испытание резиновой смеси: прочность на разрыв (≥15 МПа для NBR), удлинение при разрыве (≥300%) и твердость (60–70 по Шору А) проверяются с использованием стандартов ASTM D412.
Испытание металлического кольца: прочность сцепления между резиной и металлом проверяется путем испытания на отслаивание (≥5 Н/мм), чтобы убедиться в отсутствии расслоения.
Проверка точности размеров:
Наружный и внутренний диаметры уплотнения измеряются с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) для обеспечения соблюдения допусков (±0,1 мм для критических размеров).
Толщина и угол наклона кромки проверяются с помощью профильного проектора, отклонения составляют ≤0,05 мм, что гарантирует надлежащий контакт с сопрягаемыми поверхностями.
Испытание эффективности герметизации:
Испытание под давлением: уплотнение устанавливается в испытательную установку и подвергается воздействию внутреннего давления (0,5–1 МПа) с маслом или воздухом. Не допускается утечка в течение 30 минут, контролируемая визуальным осмотром или контролем падения давления.
Испытание на пыленепроницаемость: уплотнение подвергается воздействию мелкой пыли класса A2 по стандарту ИСО 12103-1 в условиях, имитирующих рабочие, в течение 100 часов. Последующий осмотр подтверждает отсутствие проникновения пыли в герметичную полость.
Испытания на воздействие окружающей среды и долговечность:
Температурная стойкость: Уплотнения выдерживаются в печи при температуре 120 °C (NBR) или 200 °C (ФКМ) в течение 168 часов, а испытания после старения подтверждают минимальные изменения твердости (≤5 по Шору А) и прочности на разрыв (снижение ≤20%).
Испытание на усталость при изгибе: уплотнение подвергается 100 000 циклов радиального сжатия (±0,5 мм) для имитации вибрации, при этом не допускается образование трещин или деформация кромки.
Визуальный осмотр и проверка дефектов:
Проверка поверхности: Резиновые поверхности осматриваются с помощью лупы (10-кратного) на наличие пузырьков, трещин и неравномерного отверждения. Металлические кольца проверяются на наличие ржавчины и заусенцев.
Проверка адгезии: проводится испытание ножом, чтобы убедиться в отсутствии расслоения между резиной и металлом; любое расслоение приводит к отбраковке.
Благодаря соблюдению этих процессов производства и контроля качества кольцевое уплотнение обеспечивает надежную герметизацию, эффективно защищая внутренние компоненты конусной дробилки от загрязнения и потери смазки, тем самым продлевая срок службы оборудования в суровых условиях горнодобывающей промышленности и в условиях щебня.
