Конусная дробилка серии CS

Верхняя рамаВерхняя рама изготовлена из высокопрочной литой стали (например, ЗГ270-500) и имеет цилиндрическую форму. В верхней части рама оснащена фланцем, который служит точкой соединения с загрузочной воронкой. Внутренняя стенка верхней рамы тщательно обработана для точного соответствия футеровке неподвижного конуса. Для повышения её структурной целостности и повышения устойчивости к значительным ударным нагрузкам предусмотрены радиальные рёбра жёсткости. Эти рёбра, обычно толщиной от 40 до 100 мм, стратегически расположены для равномерного распределения нагрузки, обеспечивая длительный срок службы рамы.

Нижняя рама: Нижняя рама, изготовленная из прочной литой стали (например, ZG35CrMo), является основанием дробилки. В ней размещены такие важные компоненты, как эксцентриковая втулка вала, подшипник главного вала и, в некоторых моделях, гидравлические цилиндры. Эта рама надежно закреплена на фундаменте анкерными болтами (обычно в диапазоне M30–M60). Нижняя рама также имеет внутренние масляные каналы, необходимые для надлежащей смазки движущихся частей, снижения трения и обеспечения плавной работы.

Движущийся конусПодвижный конус – важнейшая часть дробильного механизма. Он состоит из кованого корпуса конуса из стали 42CrMo и износостойкой футеровки. Корпус конуса изготовлен с высокой точностью, а его сферическое дно плотно прилегает к сферическому подшипнику главного вала. Это обеспечивает плавное и гибкое колебательное движение во время работы. Износостойкая футеровка, изготовленная из высокохромистого чугуна (Cr20) или марганцевой стали (ЗГМн13), крепится к корпусу конуса методом литья из цинкового сплава. Этот метод обеспечивает прочное и надежное соединение, а износостойкий слой обычно имеет толщину 30–80 мм, что позволяет выдерживать абразивные нагрузки, возникающие в процессе дробления.

Фиксированный конус (вогнутый): Неподвижный конус, также известный как вогнутая часть, представляет собой кольцевую облицовку, установленную на внутренней стенке верхней рамы. Обычно она разделена на 3–6 сегментов, что упрощает установку и замену. Материал неподвижного конуса и подвижного конуса идентичны, что обеспечивает высокую износостойкость. Каждый сегмент имеет тщательно спроектированный профиль полости с углом, обычно составляющим от 18° до 25°. Взаимоблокирующие конструкции между сегментами предотвращают утечку материала, обеспечивая эффективное и равномерное дробление.

Втулка эксцентрикового вала: Изготовленная из литой стали (ZG35CrMo), втулка эксцентрикового вала является ключевым компонентом, приводящим в движение главный вал. Её эксцентриситет обычно составляет от 10 до 30 мм, что определяет амплитуду качания подвижного конуса. Наружная поверхность втулки эксцентрикового вала оснащена большой конической шестернёй, изготовленной из легированной стали 20CrMnTi и подвергнутой цементации и закалке. Эта обработка повышает износостойкость и усталостную прочность шестерни, обеспечивая надёжную передачу мощности.

Пара конических шестерен: Пара конических шестерен, состоящая из малой конической шестерни, установленной на входном валу, и большой конической шестерни, закрепленной на эксцентриковом валу, отвечает за передачу мощности от двигателя. Передаточное отношение тщательно подбирается, обычно в диапазоне 1:4–1:6, для достижения желаемой скорости вращения и крутящего момента эксцентрикового вала.

Двигатель и клиноременный привод: Дробилка приводится в действие двигателем с регулируемой частотой вращения, мощность которого обычно варьируется от 160 до 630 кВт. Двигатель соединён с входным валом клиновыми ремнями, а скорость вращения шкива регулируется в диапазоне от 980 до 1480 об/мин. Эта система регулируемого привода обеспечивает гибкость эксплуатации, позволяя дробилке адаптироваться к различным материалам и производственным требованиям.

Гидравлический блок регулировки: В некоторых современных моделях серии CS предусмотрен гидравлический регулировочный блок. Этот блок обычно состоит из 6–12 гидроцилиндров, расположенных вокруг нижней рамы. Эти цилиндры работают при рабочем давлении 16–25 МПа и используются для регулировки размера выпускного отверстия, который может варьироваться от 5 до 50 мм. В систему интегрированы датчики положения для точного регулирования ширины выпускного отверстия с точностью ±0,1 мм.

Система безопасностиДробилка оснащена системой защиты от перегрузки. В моделях с гидроцилиндрами для защиты от перегрузки используются предохранительные клапаны. При попадании в камеру дробления недробимых материалов, таких как металлические предметы, гидроцилиндры втягиваются, расширяя выпускное отверстие для удаления посторонних предметов. После устранения препятствия цилиндры автоматически возвращаются в исходное положение. В традиционных моделях с пружинным механизмом защиты от перегрузки используется комплект пружин (обычно 16 пар пружин из высокопрочной легированной стали). При приложении чрезмерного усилия пружины сжимаются, обеспечивая движение подвижных частей и предотвращая повреждение дробилки.

Интеллектуальный шкаф управления: Некоторые современные конусные дробилки серии CS оснащены интеллектуальным шкафом управления. Этот шкаф основан на системе программируемого логического контроллера (ПЛК), которая контролирует различные параметры, такие как температура, давление и энергопотребление. Он также обеспечивает дистанционное управление и предоставляет функции диагностики неисправностей, позволяя операторам быстро выявлять и устранять любые проблемы, возникающие в процессе эксплуатации.

Жидкая масляная смазка: Для обеспечения бесперебойной работы критически важных компонентов используется независимая система смазки жидким маслом. Система оснащена двумя насосами для резервирования, охладителями для регулирования температуры масла и фильтрами для удаления загрязнений. Система обеспечивает циркуляцию масла ИСО ВГ 46 к подшипникам и шестерням, поддерживая давление масла в диапазоне 0,2–0,4 МПа и температуру масла ниже 55 °C.

Пылезащитная конструкция: Для предотвращения попадания пыли в дробилку и снижения её производительности применяется комплексная пылезащитная конструкция. Она обычно включает в себя комбинацию лабиринтных уплотнений, масляных сальников и систему продувки воздухом. Система продувки воздухом, работающая под давлением 0,3–0,5 МПа, создаёт избыточное давление внутри дробилки, предотвращая попадание пыли. В условиях высокой запылённости некоторые модели могут быть оснащены опцией распыления воды для дополнительного подавления пыли.

Изготовление выкроек: Для литья рамы создаются высокоточные модели. В современном производстве часто используются модели, напечатанные на 3D-принтере из смолы. Эти модели разрабатываются с усадкой, обычно в диапазоне 1,2–1,5%, чтобы учесть изменения размеров, происходящие в процессе литья. Модели также с высокой точностью включают в себя все сложные детали, такие как рёбра жесткости и масляные каналы.

ФормованиеДля литья каркасов обычно используются песчаные формы на основе смолы. Полость формы покрыта огнеупорным покрытием на основе циркония толщиной обычно 0,2–0,3 мм. Это покрытие улучшает качество поверхности отливки и способствует снижению количества дефектов. Для формирования внутренних полостей, таких как масляные каналы, используются стержни, обеспечивающие точное совмещение и точность размеров.

Плавка и заливка:

Для литейной стали марки ЗГ270-500 плавка сырья осуществляется в индукционной печи. Температура плавки строго контролируется в диапазоне 1520–1560 °C. Для дальнейшего повышения качества отливок может применяться вакуумная заливка. Расплавленная сталь заливается в форму при температуре 1480–1520 °C, при этом скорость заливки строго контролируется для предотвращения турбулентности и образования включений.

В литейную сталь ZG35CrMo для достижения требуемых механических свойств в процессе плавки добавляют хром (0,8–1,2%) и молибден (0,2–0,3%). Температура заливки стали ZG35CrMo обычно составляет 1500–1540 °C.

Термическая обработкаПосле литья рама проходит ряд термических процессов. Сначала проводится нормализация при температуре 880–920 °C, затем охлаждение на воздухе. Это измельчает зернистую структуру металла. После этого производится отпуск при температуре 550–600 °C для снятия внутренних напряжений и достижения твёрдости в диапазоне HB 180–220, что обеспечивает структурную целостность и долговечность рамы.

Формование: Литьё в оболочковую форму с использованием связующего на основе фенольной смолы является предпочтительным методом литья втулки эксцентрикового вала. Этот процесс обеспечивает высокую точность размеров с допуском ±0,1 мм на эксцентриковом отверстии. Оболочковая форма обеспечивает гладкую поверхность, что снижает необходимость в сложной механической обработке после литья.

Заливка и термообработка: Расплавленная сталь ZG35CrMo заливается в оболочковую форму при температуре 1500–1540 °C. После отливки втулка эксцентрикового вала закаливается в масле при температуре 850 °C для повышения поверхностной прочности. Затем следует отпуск при температуре 580 °C для достижения необходимого сочетания твёрдости (HB 220–260) и прочности на разрыв (≥785 МПа), что гарантирует её способность выдерживать высокие нагрузки в условиях эксплуатации.

Ковка: Заготовка из стали 42CrMo сначала нагревается в газовой печи до температуры 1150–1200 °C. Высокая температура делает сталь пластичной, что позволяет эффективно ковать её. Затем заготовка подвергается серии операций осадки и ковки для придания ей конической формы со сферическим основанием. Эти процессы ковки обеспечивают выравнивание направления движения зерен металла по направлению напряжений, что улучшает механические свойства подвижного конуса.

Термическая обработкаПосле ковки корпус подвижного конуса подвергается закалке в воде при температуре 840 °C, что обеспечивает быстрое охлаждение металла и его закалку. После этого следует отпуск при температуре 560 °C для снятия внутренних напряжений и достижения твёрдости ХРК 28–32 и предела прочности на разрыв ≥900 МПа, что обеспечивает необходимую прочность и вязкость для работы в дробилке.

Черновая обработка: Фрезерные станки с ЧПУ используются для первоначальной обработки фланцев и ребер рамы. При этом на поверхностях оставляется припуск на обработку 2–3 мм для последующей обработки. Затем расточные станки используются для изготовления посадочных мест под подшипники с размерными допусками IT7, обеспечивающими надлежащую посадку подшипников.

Прецизионная обработка: Поверхности фланцев шлифуются до плоскостности ≤0,1 мм/м и шероховатости Ра1,6 мкм. Такая гладкая поверхность критически важна для надёжной герметизации и механического соединения. Отверстия под болты, обычно в диапазоне M30–M60, сверлятся и нарезаются с допуском резьбы 6H. Точное позиционирование этих отверстий под болты обеспечивается с точностью ±0,1 мм для надёжного крепления различных компонентов.

Поворот: Для обработки наружного диаметра и эксцентрикового отверстия втулки вала используются токарные станки с ЧПУ. При токарной обработке оставляют припуск 0,5 мм для последующего шлифования. Эксцентриситет отверстия тщательно контролируется с помощью индикатора часового типа, чтобы убедиться в его соответствии проектным требованиям с допуском ±0,05 мм.

Шлифование: Наружный диаметр и эксцентриковое отверстие шлифуются с допуском размеров IT6 и шероховатостью поверхности Ра0,8 мкм. Посадочная поверхность шестерни также обрабатывается для обеспечения перпендикулярности оси с допуском ≤0,02 мм/100 мм. Такая высокоточная обработка необходима для плавной работы втулки эксцентрикового вала и правильного зацепления конических шестерен.

Фрезерование: Для формирования конической поверхности подвижного конуса используются обрабатывающие центры с ЧПУ. Допуск угла конуса составляет ±0,05°, а шероховатость поверхности — Ра3,2 мкм. Сферическое основание подвижного конуса также обработано для обеспечения надлежащей посадки в сферический подшипник.

Монтажная поверхность лайнера: Поверхность, на которую устанавливается износостойкая втулка, обрабатывается до плоскостности ≤0,1 мм/м. Эта плоская поверхность необходима для процесса литья цинкового сплава, который крепит втулку к корпусу конуса, обеспечивая прочное и равномерное соединение.

Испытание материалов:

Для определения химического состава всех литых и кованых деталей проводится спектрометрический анализ. Например, для стали ZG35CrMo содержание углерода должно находиться в диапазоне 0,32–0,40%, а содержание марганца – 0,5–0,8%. Любое отклонение от указанных диапазонов может повлиять на механические свойства материала.

Испытания на растяжение и удар проводятся на образцах, взятых из одной партии материалов. Для поковок из стали 42CrMo предел текучести должен быть ≥785 МПа, а энергия удара — ≥60 Дж/см². Эти испытания подтверждают способность материалов выдерживать высокие нагрузки при работе дробилки.

Размерная инспекция:

Координатно-измерительные машины (КИМ) используются для измерения основных размеров деталей. Это включает в себя измерение эксцентриситета втулки эксцентрикового вала, конусности подвижного конуса и положения отверстий под болты. КИМ обеспечивает высокоточные измерения с допуском ±0,05 мм, гарантируя правильную сборку деталей.

Технология лазерного сканирования также используется для определения профиля дробящей полости, образованной подвижным и неподвижным конусами. Эта технология позволяет точно сравнивать фактический профиль с проектными характеристиками, обеспечивая стабильность и эффективность процесса дробления.

Неразрушающий контроль (НК):

Ультразвуковой контроль (УЗК) используется для выявления внутренних дефектов в отливках, таких как рамы и втулки эксцентрикового вала. Дефекты диаметром более 3 мм считаются недопустимыми, поскольку могут нарушить структурную целостность детали.

Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) проводится на поковках, таких как главный вал и корпус подвижного конуса, для выявления поверхностных и приповерхностных трещин. Трещины длиной более 1 мм отбраковываются, поскольку они могут привести к катастрофическому отказу во время эксплуатации.

Тестирование производительности:

Динамическая балансировка выполняется для узлов ротора, таких как эксцентриковая втулка вала и сопряжённые с ней компоненты. Целью процесса балансировки является достижение класса точности G2.5, что гарантирует уровень вибрации во время работы ≤2,5 мм/с. Этот процесс с низким уровнем вибрации снижает износ компонентов и повышает общую устойчивость дробилки.

Проводится 48-часовое испытание под нагрузкой с использованием стандартных материалов, таких как гранит. В ходе испытания тщательно контролируются такие параметры, как производительность, распределение размера частиц на выходе и износ футеровки. Производительность должна соответствовать заданным значениям для конкретной модели, размер частиц на выходе должен быть в заданном диапазоне, а футеровка должна иметь равномерный износ для обеспечения долгосрочной эксплуатации.

Подготовка фундамента: Подготавливается бетонный фундамент класса прочности С30. В фундамент устанавливаются анкерные болты, после чего тщательно проверяется ровность поверхности фундамента, которая должна быть ≤0,1 мм/м. Затем бетон выдерживается в течение 28 дней для достижения полной прочности.

Установка нижней рамы: Нижняя рама поднимается на фундамент с помощью подходящего подъемного оборудования. Для выравнивания рамы используются прокладки, а анкерные болты предварительно затягиваются с моментом затяжки 30% от окончательного. Эта первоначальная затяжка позволяет вносить небольшие корректировки на последующих этапах монтажа.

Эксцентриковая втулка и узел главного вала: Эксцентриковая втулка устанавливается в нижнюю раму, а главный вал аккуратно вставляется во втулку. Перед установкой все подшипники тщательно смазываются подходящей смазкой для обеспечения плавной работы.

Установка подвижного конуса: Подвижный конус поднимается и точно сопрягается с главным валом. При установке износостойкой втулки на подвижный конус между корпусом конуса и втулкой заливается цинковый сплав. Цинковый сплав нагревается до температуры 450–500 °C для обеспечения надёжного сцепления и плотного прилегания.