Упорная плита (толкающая плита) является важнейшим компонентом передачи усилия, соединяющим подвижную щеку и раму щековых дробилок, а также выполняет функцию ключевого устройства защиты от перегрузки, известного как предохранительная система оборудования. Во время работы она преобразует вращательное движение эксцентрикового вала в возвратно-поступательное движение подвижной щеки, заставляя подвижную и неподвижную щеки периодически смыкаться для дробления материала. При попадании в дробилку твердых недробимых предметов (например, железных брусков), вызывая резкое увеличение нагрузки, толкающая плита разрушается под действием чрезмерного напряжения, защищая основные компоненты, такие как рама и эксцентриковый вал, от повреждений.
Распорная плита имеет относительно простую конструкцию, обычно пластинчатую или клиновидную. В зависимости от модели дробилки её можно разделить на: встроенные переключающие пластины и комбинированные переключающие пластины (состоит из верхней/нижней распорных плит и соединительных болтов, обычно используемых в крупных дробилках). Его основная конструкция включает:
Тело: Основной корпус представляет собой плоскую пластину с дугообразными или плоскими поверхностями на обоих концах, называемыми опорными концами, которые сопрягаются с посадочными местами поворотных плит на подвижной щеке и раме. Радиус кривизны этих опорных концов должен точно соответствовать посадочным местам для обеспечения равномерного распределения усилия.
Ребра жесткости: Продольные ребра жесткости отлиты по обеим сторонам корпуса в некоторых крупных поворотных пластинах для повышения общей жесткости, предотвращая преждевременное разрушение из-за чрезмерного изгибающего напряжения во время работы.
Ослабляющие канавки/канавки концентрации напряжений: Канавки, выполненные в середине или определенных местах распорной пластины, снижают локальную прочность, обеспечивая контролируемый разрыв (обычно посередине) при перегрузке, что облегчает замену и позволяет избежать повреждения других компонентов осколками разрушения.
Соединительные отверстия (для комбинированных поворотных пластин): Верхняя и нижняя части комбинированных толкающих пластин соединены болтами, при этом в местах соединений выполнены установочные отверстия для обеспечения соосности и перпендикулярности при сборке.
Распорные плиты обычно изготавливаются из серого чугуна (ХТ200, ХТ250) или ковкого чугуна (КТ350-10). Серый чугун, отличающийся низкой стоимостью и умеренной хрупкостью (соответствующей требованиям по устойчивости к разрушению при перегрузках), подходит для дробилок малого и среднего размера. Ковкий чугун, обладающий более высокой прочностью, используется в крупных дробилках, чтобы выдерживать большие ударные нагрузки.
Процесс литья распорной плиты должен обеспечивать баланс прочности и хрупкости материала, обеспечивая стабильную передачу усилия при нормальной работе и надёжное разрушение при перегрузках. Конкретный процесс заключается в следующем:
Подготовка формы
Применяется литье в песчаные формы (в песчано-глинистые или смоляно-песчаные формы). По чертежам распорных плит изготавливаются деревянные или металлические модели, точно повторяющие форму корпуса, рёбра жёсткости и пазы для ослабления, с припуском на обработку 2–3 мм (усадка серого чугуна составляет около 0,8–1%).
Поверхность полости песчаной формы должна быть гладкой, чтобы избежать образования песчаных раковин на отливке. На поверхности разъема предусмотрены вентиляционные каналы для предотвращения газопроницаемости и образования пор при заливке.
Плавка и заливка
Плавка серого чугуна: чугун, стальной лом и возвратный лом дозируются и плавятся в вагранке или среднечастотной печи при температуре 1380–1420 °C. Химический состав контролируется (C: 3,0–3,4 %, Си: 1,8–2,2 %, Мн: 0,5–0,8 %, S ≤0,12 %, P ≤0,2 %) для баланса прочности и хрупкости (избыточное содержание Си снижает хрупкость, потенциально предотвращая разрушение при перегрузке).
Ковкий чугун сначала отливают как белый чугун (с пониженным углеродным эквивалентом, чтобы избежать образования графита), а затем подвергают отжигу для получения пластичной структуры.
Открытая система заливки обеспечивает плавное течение расплавленного металла в форму, предотвращая попадание шлака. Для поворотных плит с ребрами жесткости скорость заливки поддерживается на уровне 5–8 кг/с для предотвращения образования холодных пробок в ребрах.
Вытряхивание и очистка
Отливку выбивают после охлаждения до температуры ниже 300 °C. Приливы и литники удаляют (мелкие шиберные плиты выбивают, крупные — газопламенной резкой), следы от литников шлифуют.
Поверхностный песок и заусенцы очищаются, а ключевые области (опорные торцы, ослабляющие канавки) осматриваются на предмет отсутствия явных дефектов.
Термическая обработка
Плиты коленчатые из серого чугуна: Отжиг для снятия напряжений (нагрев до 500–550 °C, выдержка в течение 2–3 часов, затем охлаждение в печи до 200 °C) производится для устранения литейных напряжений и предотвращения деформации во время обработки на станке или эксплуатации.
Плиты коленчатые из ковкого чугуна: проводится графитизирующий отжиг (нагрев до 900–950 °C, выдержка в течение 3–5 часов, затем медленное охлаждение до 700 °C перед охлаждением на воздухе) для разложения цементита в шаровидный графит, достигая необходимой вязкости (прочность на растяжение ≥350 МПа, относительное удлинение ≥10%).
Точность обработки распорной плиты напрямую влияет на её надёжность крепления с подвижной губкой и рамой, а также на эффективность передачи усилия. Процесс обработки выглядит следующим образом:
Черновая обработка
Используя в качестве базовых наружную окружность торцов опор и боковые поверхности, на фрезерном станке или строгальном станке обрабатывают верхнюю и нижнюю плоскости (сопрягаемые поверхности комбинированных распорных плит) с припуском на чистовую обработку 1–2 мм для обеспечения погрешности плоскостности ≤0,5 мм/м.
Дугообразные поверхности торцов опор грубо обтачиваются или грубо фрезеруются с обеспечением отклонения радиуса кривизны ≤0,5 мм, что создает основу для последующей отделки.
Отделка
Прецизионная обработка торцов опор: На вертикально-фрезерном или расточном станке обрабатывают дуговые или плоские поверхности торцов опор, обеспечивая зазор между ними и седлами распорных плит ≤0,1 мм (чрезмерный зазор приводит к появлению шума и износу при работе), шероховатость поверхности Ра ≤6,3 мкм.
Обработка ослабляющей канавки: Для обработки средней ослабляющей канавки используется концевая фреза с допуском на ширину и глубину канавки ±0,3 мм. Радиус скругления дна канавки должен соответствовать требованиям чертежа (во избежание преждевременного разрушения из-за слишком малых скруглений).
Обработка присоединительных отверстий (для комбинированных распорных плит): Отверстия под болты для соединения верхней и нижней распорных плит сверлятся на сверлильном станке с допуском положения отверстия ±0,2 мм, шероховатостью стенок отверстия Ра ≤12,5 мкм и нарезаются резьбы (класс точности резьбы 6Н) метчиком.
Обработка поверхности
Заусенцы, образовавшиеся в результате механической обработки, удаляются. Сопрягаемые поверхности торцов опор фосфатируются (для повышения износостойкости), а несопрягаемые поверхности окрашиваются для защиты от ржавчины (толщина слоя краски 40–60 мкм), что исключает пропуски покрытия и наплывы.
Качество распорной плиты напрямую влияет на стабильность и безопасность работы дробилки. Для обеспечения соответствия производительности требованиям реализован многоступенчатый контроль:
Контроль качества материалов
Проверка сырья: проводится спектральный анализ чугуна для подтверждения соответствия химического состава (например, содержание углерода 3,0–3,4% для серого чугуна ХТ250). Испытания образцов на растяжение проводятся для подтверждения соответствия предела прочности на растяжение (серый чугун ≥250 МПа) и твёрдости (170–240 HBW) стандартам.
Металлографический контроль: серый чугун должен иметь графит типа А (пластинчатый) без сетчатых карбидов. Ковкий чугун проверяется на наличие шаровидного графита, избегая при этом белых графитовых структур (вызывающих повышенную хрупкость).
Контроль качества литья
Визуальный контроль дефектов: проводится 100% визуальный контроль для исключения трещин, усадочных раковин и сквозных пор. Магнитопорошковая дефектоскопия (МТ) проводится на ключевых участках (торцы опор, ослабленные канавки) для подтверждения отсутствия поверхностных трещин.
Контроль отклонений размеров: для проверки отклонений длины и ширины (≤±1 мм) используются штангенциркули и шаблоны, а для проверки посадки концевых дуг опор (зазор ≤0,3 мм) используются дуговые шаблоны.
Контроль точности обработки
Контроль геометрических допусков: плоскостность и перпендикулярность проверяются с помощью индикатора часового типа и поверочной линейки (погрешность ≤0,1 мм/100 мм). Координатно-измерительная машина проверяет точность расположения присоединительных отверстий (отклонение ≤0,2 мм).
Проверка прочности ослабляющей канавки: отобранные готовые пластины-рычаги подвергаются испытанию под давлением с приложением нагрузки, в 1,5 раза превышающей номинальную рабочую нагрузку, для того, чтобы проверить, происходит ли разрушение в заданном положении (ослабляющей канавке) с ровной поверхностью разрушения и без разбрызгивания осколков.
Окончательная проверка перед сборкой
Пробная установка с посадочными местами для толкающих пластин: толкающие пластины устанавливаются в посадочные места подвижной губки и рамы, при этом щупом проверяется зазор между ними, чтобы убедиться в отсутствии заеданий и люфтов. Подвижная губка должна свободно вращаться при ручном управлении.
Проверка этикетки: Готовая продукция должна быть маркирована с указанием модели, материала и даты производства для отслеживания. Несертифицированные изделия маркируются индивидуально и изолируются, чтобы предотвратить смешивание с сертифицированными.
Благодаря строгим процессам литья, механической обработки и контроля качества, распорная плита обеспечивает стабильную передачу усилия при нормальной работе и надежную защиту от перегрузок. Срок службы обычно составляет 3–6 месяцев (зависит от твердости материала и частоты дробления), а регулярная замена может существенно снизить затраты на техническое обслуживание дробилки и риск выхода ее из строя.
