Чаша конусной дробилки, также известная как неподвижный корпус конуса или вогнутая рама, является ключевым структурным компонентом, образующим неподвижную внешнюю оболочку камеры дробления. Расположенная над эксцентриковой втулкой и окружающая конус, она обеспечивает структурную поддержку футеровки конуса, образует камеру дробления вместе с конусом, распределяет нагрузку на основание и удерживает материалы, обеспечивающие эффективное течение. Она требует высокой механической прочности, жесткости и точности размеров и обычно изготавливается из высокопрочной литой стали или сварных стальных листов.
Конструктивно это большой конический или цилиндрический усеченно-конический компонент с полой внутренней частью, состоящий из корпуса чаши (высокопрочная литая сталь типа ZG35CrMo), монтажного интерфейса вкладыша чаши (пазы типа «ласточкин хвост», зажимной фланец), интерфейса регулировочного механизма (резьбовая наружная поверхность, направляющие пазы), ребер жесткости, выпускного отверстия и портов смазки/инспекции.
Процесс литья чаши включает выбор материала (ZG35CrMo), изготовление модели (с усадкой), формовку (в песчаную форму на смоляной связке), плавку и заливку (с контролем температуры и расхода), а также охлаждение с термической обработкой (нормализацией и отпуском). Механическая обработка включает черновую обработку, обработку резьбы и направляющих элементов, обработку внутренних поверхностей и посадочных мест, обработку фланцев и отверстий под болты, а также обработку поверхности.
Процессы контроля качества включают испытания материалов (химический состав и прочность на разрыв), проверку точности размеров (КИМ и лазерный сканер), проверку структурной целостности (ультразвуковой и магнитопорошковый контроль), испытания механических характеристик (твердость и испытание под нагрузкой), а также сборочно-функциональные испытания. Они гарантируют, что чаша обладает необходимой структурной прочностью, точностью и надежностью, способной выдерживать экстремальные нагрузки, что обеспечивает эффективную и долгосрочную эксплуатацию в горнодобывающей промышленности и при переработке щебня.
Чаша конусной дробилки (также называемая корпусом неподвижного конуса или вогнутой рамой) является ключевым структурным компонентом, образующим неподвижную внешнюю оболочку камеры дробления. Расположенная над эксцентриковой втулкой и окружающая конус, она выполняет следующие основные функции:
Структурная поддержка: Размещение и крепление футеровки чаши (фиксированной конусной футеровки), обеспечивающей стабильную конструкцию, выдерживающую высокие дробящие усилия (до тысяч килоньютонов), возникающие во время работы.
Формирование камеры дробления: Работает совместно с конусом дробления, образуя кольцевую камеру дробления, где материал сжимается и дробится между неподвижной чашей дробления и вращающимся конусом дробления.
Распределение нагрузки: Передача осевых и радиальных нагрузок от процесса дробления на несущую раму дробилки, снижение концентрации напряжений на критически важных компонентах, таких как главный вал и подшипники.
Материальное сдерживание: Предотвращение высыпания измельченного материала из камеры дробления, обеспечение эффективного потока материала через разгрузочное отверстие.
Учитывая ее роль в выдерживании больших нагрузок и обеспечении структурной устойчивости, чаша должна обладать высокой механической прочностью, жесткостью и точностью размеров. Ее часто изготавливают из высокопрочной литой стали или сварных стальных пластин.
2. Состав и строение чаши
Чаша обычно представляет собой большой конический или цилиндрический компонент в форме усеченного конуса с полой внутренней частью, состоящий из следующих основных частей и структурных деталей:
Корпус чаши: Основная несущая оболочка с толщиной стенки 80–200 мм, изготовленная из литой стали (например, ZG35CrMo) или сварной низколегированной стали (например, Q355B). Наружная поверхность может иметь ребра жесткости, а внутренняя поверхность обработана под футеровку чаши.
Интерфейс для монтажа вкладыша чаши:
Пазы типа «ласточкин хвост»: Продольные или кольцевые канавки на внутренней поверхности, которые сопрягаются с соответствующими выступами на футеровке чаши, защищая ее от вращательных усилий во время дробления.
Зажимной фланец: Радиальный фланец в верхней части чаши с отверстиями под болты для крепления вкладыша чаши, обеспечивающий его надежную фиксацию при ударных нагрузках.
Интерфейс механизма регулировки:
Резьбовая наружная поверхность: многие чаши имеют внешнюю трапециевидную резьбу, которая входит в зацепление с регулировочным кольцом, что позволяет регулировать чашу по вертикали для изменения зазора дробления (и, следовательно, размера продукта).
Направляющие слоты: Линейные канавки на внешней поверхности, которые совпадают с направляющими штифтами на верхней раме, предотвращая вращение чаши во время регулировки зазора.
Ребра жесткости: Радиальные или аксиальные ребра (толщиной 20–50 мм), распределенные по внешней поверхности, повышают жесткость, уменьшая прогиб под нагрузкой до ≤0,5 мм при максимальном рабочем давлении.
Разгрузочное отверстие: Круглое или прямоугольное выходное отверстие в нижней части чаши, размер которого позволяет контролировать максимальный размер продукта и облегчает поток материала к разгрузочному конвейеру.
Порты смазки и осмотра: Небольшие отверстия или каналы для подачи смазки к регулировочному резьбовому соединению и для визуального контроля степени износа вкладыша чаши.
3. Процесс литья чаши
Для больших и сложных конструкций чаш литье в песчаные формы является основным методом изготовления, обеспечивающим структурную целостность и точность размеров:
Выбор материала:
Высокопрочная литая сталь (ZG35CrMo) предпочтительна из-за ее превосходной прочности на растяжение (≥700 МПа), ударной вязкости (≥35 Дж/см²) и свариваемости, что делает ее пригодной для применения в условиях высоких нагрузок.
Изготовление выкроек:
Из пенополиуретана или дерева изготавливается полноразмерная модель, повторяющая внешнюю форму чаши, внутреннюю полость, рёбра, резьбу (упрощённо) и детали фланцев. При этом учитываются припуски на усадку (1,5–2,5%), причём для толстостенных участков припуски увеличиваются.
Модель включает в себя внутренние сердечники для формирования полой полости и монтажных пазов, что обеспечивает точное размерное соотношение между элементами.
Формование:
Подготавливается песчаная форма на основе смолы, модель помещается в нижнюю половину формы (драгу), а верхняя половина (шапку) формуется поверх неё. Для создания внутренней полости и рёбер вставляются песчаные стержни, которые точно выравниваются для обеспечения равномерной толщины стенок (допуск ±3 мм).
Плавка и заливка:
Литую сталь выплавляют в электродуговой печи при температуре 1520–1560 °C, при этом химический состав контролируется следующим образом: C 0,32–0,40%, Кр 0,8–1,1% и Мо 0,15–0,25% для обеспечения баланса прочности и вязкости.
Заливка производится с помощью разливочного ковша с контролируемым расходом (50–100 кг/с), что позволяет заполнять полость формы без турбулентности, минимизируя пористость и обеспечивая полное заполнение тонких ребер.
Охлаждение и термообработка:
Отливка охлаждается в форме в течение 72–120 часов для снижения термических напряжений, после чего извлекается методом выбивки. Дробеструйная обработка (стальная дробь марки G18) удаляет остатки песка, достигая шероховатости поверхности Ра50–100 мкм.
Нормализация: Нагрев до 850–900 °C в течение 4–6 часов с последующим охлаждением на воздухе для измельчения зеренной структуры.
Закалка: Нагрев до 600–650 °C в течение 3–5 часов для снижения твердости до 180–230 HBW, улучшения обрабатываемости при сохранении прочности.
4. Процесс обработки и изготовления
Черновая обработка:
Литая чаша устанавливается на вертикальном токарном станке с ЧПУ для обработки наружной поверхности, верхнего фланца и нижнего разгрузочного отверстия с припуском на чистовую обработку 5–8 мм. Основные размеры (наружный диаметр, высота) контролируются с точностью ±1 мм.
Обработка резьбы и направляющих:
Наружная трапецеидальная резьба (регулировочная) нарезается вчерне на резьбофрезерном станке с ЧПУ с припуском на чистовую обработку 0,5–1 мм. Параметры резьбы (шаг, ход, профиль) проверяются на совместимость с регулировочным кольцом.
Направляющие пазы фрезеруются на внешней поверхности с помощью фрезерного станка с ЧПУ с допусками по глубине (10–20 мм) и ширине (15–30 мм) ±0,1 мм для совмещения с направляющими штифтами верхней рамы.
Обработка внутренних поверхностей и монтажных интерфейсов:
Внутренняя поверхность (сопрягаемая с вкладышем чаши) подвергается чистовой обработке для достижения шероховатости поверхности Ра3,2 мкм и допуска угла конусности ±0,1°, что обеспечивает надлежащую посадку с вкладышем чаши.
Пазы типа «ласточкин хвост» выполнены с высокой точностью на внутренней поверхности с помощью протяжного станка с ЧПУ, при этом размеры (глубина, ширина) контролируются с точностью ±0,05 мм для надежного удержания вкладыша.
Обработка фланцев и болтовых отверстий:
Верхний прижимной фланец подвергается финишной обработке до плоскостности (≤0,05 мм/м) и перпендикулярности к оси чаши (≤0,1 мм/100 мм) с помощью шлифовального станка с ЧПУ.
Отверстия под болты сверлятся и нарезаются резьбой по классу допуска 6H с точностью позиционирования (±0,2 мм) относительно осевой линии фланца, чтобы обеспечить равномерное усилие зажима на вкладыше чаши.
Обработка поверхности:
Внешняя поверхность покрыта эпоксидной грунтовкой и полиуретановым верхним слоем (общая толщина 100–150 мкм) для защиты от коррозии в суровых условиях горнодобывающей промышленности.
Резьбовые поверхности обработаны противозадирным составом для облегчения регулировки и предотвращения заедания.
5. Процессы контроля качества
Испытание материалов:
Анализ химического состава (с помощью оптической эмиссионной спектрометрии) подтверждает, что литая сталь соответствует спецификациям (например, ZG35CrMo: C 0,32–0,40%, Кр 0,8–1,1%).
Испытание на растяжение литых образцов подтверждает прочность на растяжение ≥700 МПа и относительное удлинение ≥15%.
Проверка точности размеров:
Координатно-измерительная машина (КИМ) контролирует критические размеры: наружный диаметр (±0,5 мм), внутренний угол конусности (±0,1°), параметры резьбы и плоскостность фланца.
Лазерный сканер проверяет общий профиль, обеспечивая его соответствие 3D-модели САПР.
Испытание структурной целостности:
Ультразвуковой контроль (УЗК) проводится на корпусе и ребрах чаши для выявления внутренних дефектов (например, усадочные поры размером >φ5 мм отбраковываются).
Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) позволяет проверить наличие поверхностных трещин в зонах повышенных напряжений (впадины резьбы, кромки фланцев), а также наличие линейных дефектов размером более 1 мм, приводящих к отбраковке.
Испытание механических характеристик:
Испытание на твердость (по Бринеллю) гарантирует, что чаша имеет твердость 180–230 HBW, что обеспечивает баланс прочности и обрабатываемости.
Испытание нагрузкой включает приложение 120% номинального усилия дробления с помощью гидравлических прессов, при этом последующий осмотр не выявляет остаточной деформации (прогиб ≤0,3 мм).
Сборка и функциональное тестирование:
Пробная установка вкладыша чаши и регулировочного кольца подтверждает правильность выравнивания: вкладыш надежно фиксируется в пазах типа «ласточкин хвост», а регулировочное кольцо вращается плавно, без заеданий.
Выпускное отверстие измеряется, чтобы убедиться, что оно соответствует проектному размеру (допуск ±2 мм), проверяя правильность потока материала.
Благодаря этим процессам производства и контроля качества, конусная дробильная чаша достигает структурной прочности, точности размеров и надежности, необходимых для выдерживания экстремальных дробящих усилий, обеспечивая эффективную и долгосрочную эксплуатацию в горнодобывающих, карьерных и щебеночных условиях.
