В данной статье подробно рассматривается регулировочное кольцо конусных дробилок, ключевой компонент в верхней части узла неподвижного конуса, который регулирует дробящий зазор для контроля размера материала на выходе и поддерживает футеровку неподвижного конуса, одновременно размещая защитные устройства. В статье подробно описывается его состав, включая корпус кольца, монтажную поверхность футеровки неподвижного конуса, зубья/резьбы регулировочной шестерни, порты гидроцилиндра/пружинные камеры, каналы смазки, уплотнительные канавки и запирающий механизм, а также их конструктивные особенности. Описывается процесс литья корпуса кольца, включающий ионизацию материала, изготовление модели, формовку, плавку, заливку, термическую обработку и контроль. Также описываются процессы механической обработки и производства (черновая обработка, отжиг для снятия напряжений, чистовая обработка, обработка поверхности, сборка) и меры контроля качества (проверка материалов, проверка точности размеров, функциональные испытания, испытания на износостойкость, окончательный контроль). Эти процессы гарантируют, что регулировочное кольцо обеспечивает точную регулировку зазора и надежную защиту конусных дробилок в сложных условиях эксплуатации.
Подробное описание компонента регулировочного кольца конусной дробилки
1. Функция и роль регулировочного кольца
Регулировочное кольцо (также известное как кольцо чаши или регулирующее кольцо) – ключевой компонент конусных дробилок, расположенный в верхней части неподвижного конуса. Его основная функция – регулировка зазора между подвижным конусом (головкой) и неподвижным конусом (футеровкой чаши), что позволяет контролировать размер выгружаемого материала. Вращение регулировочного кольца перемещает неподвижный конус вверх или вниз, изменяя ширину зазора в зависимости от твердости материала и желаемой зернистости продукта. Кроме того, оно служит структурной опорой для неподвижного конуса и содержит предохранительные устройства (например, гидроцилиндры или пружины), которые защищают дробилку от перегрузок, обеспечивая временное движение вверх при неожиданных ударах.
2. Состав и конструкция регулировочного кольца
Регулировочное кольцо представляет собой большой кольцевой компонент прочной конструкции, состоящий из следующих основных частей:
Кольцо тела: Основная кольцевая конструкция, обычно изготавливаемая из высокопрочной литой стали (ZG35CrMo) или ковкого чугуна (QT500-7), с наружным диаметром от 1 до 5 метров в зависимости от размера дробилки. Её внутренняя поверхность имеет резьбу или зубья шестерён, которые входят в зацепление с механизмом регулировки (например, гидродвигателями или ручными рукоятками) для облегчения вращения.
Монтажная поверхность с фиксированным конусом: Коническая или ступенчатая внутренняя поверхность на корпусе кольца, которая крепит неподвижную конусную футеровку (футеровку чаши) с помощью болтов, пазов типа «ласточкин хвост» или клиновых зажимов. Эта поверхность подвергается прецизионной обработке для обеспечения плотной посадки и предотвращения смещения футеровки во время дробления.
Зубья или резьба регулировочной шестерни: Внешние или внутренние зубья шестерни (модуль 8–12) или трапецеидальная резьба на корпусе кольца, которые входят в зацепление с ведущей шестерней или регулировочной гайкой для передачи вращательного усилия для регулировки зазора.
Порты гидравлического цилиндра или пружинные камеры: Углубления или отверстия в корпусе кольца, в которых размещаются гидравлические цилиндры (для гидравлических систем регулировки) или пружины сжатия (для механических систем). Эти компоненты поглощают перегрузки и возвращают кольцо в исходное положение после заклинивания.
Каналы смазки: просверленные отверстия или канавки, через которые смазка подается на зубья шестерен, резьбу и монтажные поверхности, что снижает трение и износ во время вращения и работы.
Уплотнительные канавки: Кольцевые канавки на сопрягаемых поверхностях (например, между кольцом и рамой дробилки), которые удерживают уплотнительные кольца или прокладки для предотвращения попадания пыли и утечки смазки.
Механизм блокировки: набор болтов, защелок или гидравлических зажимов, которые фиксируют регулировочное кольцо на месте после установки необходимого зазора, предотвращая непреднамеренное вращение во время дробления.
3. Процесс литья корпуса кольца
Корпус регулировочного кольца изготавливается методом литья в песчаные формы или литья по выплавляемым моделям с использованием следующих этапов:
Выбор материала:
Литая сталь (ZG35CrMo) предпочтительна для крупных дробилок из-за ее высокой прочности на растяжение (≥785 МПа) и ударной вязкости, позволяющей выдерживать большие нагрузки и динамические напряжения.
Ковкий чугун (QT500-7) используется для колец среднего размера, обеспечивая лучшую литейность и меньшую стоимость при сохранении достаточной прочности (предел прочности на растяжение ≥500 МПа).
Изготовление выкроек:
Полномасштабная модель создается из пенопласта, дерева или материалов, напечатанных на 3D-принтере, и воспроизводит внешний диаметр кольца, внутреннюю резьбу/зубцы и внутренние детали. Для больших колец используются сегментированные модели для упрощения работы.
Для компенсации усадки после литья добавляются припуски на усадку (2–3% для литой стали) и углы уклона (3–5°).
Формование:
Вокруг модели формируются песчаные формы на основе смолы, а внутренние полости (например, отверстия цилиндров) формируются с помощью песчаных стержней. Форма армируется стальными прутьями для предотвращения деформации во время заливки.
При литье по выплавляемым моделям (используется для изготовления сложных зубьев шестерен) керамическую оболочку формируют путем погружения пенопластовой модели в огнеупорный шликер с последующей сушкой и спеканием.
Плавка и заливка:
Литая сталь выплавляется в дуговой электропечи при температуре 1520–1580 °C с добавлением легирующих элементов (Кр, Мо) для достижения необходимого химического состава. Расплавленный металл подвергается обработке для снижения содержания серы и фосфора (≤0,03%).
Заливка осуществляется единым потоком с контролируемой скоростью (100–300 кг/с), чтобы обеспечить полное заполнение формы и минимизировать турбулентность, которая может привести к образованию пор.
Охлаждение и вытряхивание:
Отливку медленно остывают в форме в течение 48–72 часов, чтобы избежать термических трещин, после чего извлекают с помощью вибрации или крана. Остатки песка очищают дробеструйной обработкой или струей воды под высоким давлением.
Термическая обработка:
Кольца из литой стали подвергаются нормализации (860–900 °C, охлаждение на воздухе) для измельчения зернистой структуры, а затем отпуску (600–650 °C) для достижения твердости 220–260 HBW, что обеспечивает баланс прочности и обрабатываемости.
Кольца из ковкого чугуна отжигают (900–950 °C) для устранения карбидов и повышения пластичности.
Инспекция литья:
Визуальный осмотр и проверка методом цветной дефектоскопии (АКДС) на наличие поверхностных трещин, раковин или неполных зубьев шестерен.
Ультразвуковой контроль (УЗК) и радиографический контроль (РТ) позволяют обнаружить внутренние дефекты со строгими ограничениями (отсутствие дефектов размером менее 5 мм в теле кольца или зубьях шестерни).
4. Процесс обработки и изготовления
Черновая обработка:
Внешняя и внутренняя поверхности кольца обтачиваются на большом токарном станке с ЧПУ для удаления излишков материала с припуском 3–5 мм. Зубья шестерен или резьба нарезаются на черновом станке или резьбофрезе.
Порты гидравлического цилиндра и отверстия для болтов просверлены и зенкованы до приблизительных размеров.
Отжиг для снятия напряжений:
После черновой обработки кольцо нагревают до температуры 550–600 °C в течение 4–6 часов и медленно охлаждают для устранения остаточных напряжений от литья и первичной резки, предотвращая тем самым коробление при чистовой обработке.
Чистовая обработка:
Внутренняя посадочная поверхность для фиксированного конусного вкладыша прецизионно отшлифована с допуском конусности ±0,05 мм/м и шероховатостью поверхности Ра1,6–3,2 мкм, что обеспечивает плотное прилегание вкладыша.
Зубья шестерен обработаны чистовой фрезой или отшлифованы с точностью АГМА 8–10, с отклонениями профиля зубьев ≤0,03 мм для обеспечения плавного зацепления с ведущей шестерней.
Резьба обработана или отшлифована с точностью до класса точности 6H по стандарту ИСО 286, с шероховатостью боковой поверхности Ра3,2 мкм для надежного зацепления.
Гидравлические отверстия хонингуются для обеспечения концентричности с отверстиями цилиндров, а уплотнительные канавки обрабатываются на станке в соответствии с точными размерами (ширина ±0,02 мм, глубина ±0,01 мм).
Обработка поверхности:
Наружная поверхность окрашена антикоррозионной грунтовкой и финишным покрытием (толщина сухой пленки ≥120 мкм) для защиты от воздействия окружающей среды.
Зубья или резьба шестерен покрыты дисульфидом молибдена или фосфатом для уменьшения трения и повышения износостойкости.
Сборка:
Гидравлические цилиндры или пружины устанавливаются в соответствующие камеры с уплотнениями и уплотнительными кольцами для предотвращения утечек.
Устанавливается запирающий механизм (болты или зажимы) и проводятся функциональные испытания для проверки плавности вращения и надежности фиксации.
5. Процессы контроля качества
Проверка материалов:
Спектрометрический анализ подтверждает химический состав литой стали/чугуна (например, ZG35CrMo: C 0,32–0,40%, Кр 0,8–1,1%, Мо 0,15–0,25%).
Испытания на растяжение образцов из каждой партии отливок подтверждают соответствие механических свойств стандартам (прочность на растяжение, ударная вязкость).
Проверка точности размеров:
Координатно-измерительные машины (КИМ) с диапазоном измерения ≥6 метров проверяют основные размеры, включая наружный диаметр, внутренний конус, шаг зубьев шестерен и шаг резьбы.
Испытательная машина для обкатки зубчатых передач проверяет пятна контакта зубьев и люфт (0,1–0,3 мм) для обеспечения плавного зацепления.
Функциональное тестирование:
Испытание на вращение: кольцо вращается на 360° под нагрузкой, чтобы убедиться в отсутствии заедания, при этом измерения крутящего момента подтверждают плавность работы (отклонение от проектных характеристик ≤5%).
Испытание гидравлической системы: Для гидравлических колец испытание под давлением, превышающим номинальное в 1,5 раза (например, 30 МПа), в течение 1 часа гарантирует отсутствие утечек из отверстий или уплотнений цилиндра.
Испытание на износостойкость:
Зубья шестерен подвергаются испытанию на износ в течение 10 000 циклов под имитированной нагрузкой, при этом допустимая глубина износа составляет ≤0,1 мм.
Резьбовые поверхности испытываются на стойкость к истиранию при многократных циклах сборки/разборки.
Окончательная проверка:
Перед сертификацией проводится комплексная проверка всех отчетов об испытаниях, включая сертификаты материалов, результаты неразрушающего контроля и записи размеров.
Кольцо подвергается пробной установке с фиксированным конусным вкладышем и регулировочным механизмом для подтверждения совместимости и правильного выравнивания.
Благодаря соблюдению этих строгих процессов регулировочное кольцо достигает необходимой прочности, точности и долговечности, обеспечивая точную регулировку зазора и надежную защиту конусной дробилки в сложных условиях горнодобывающей промышленности и при работе с щебнем.
