Натяжной стержень — ключевой вспомогательный элемент щековых дробилок, соединяющий нижнюю часть подвижной щеки с рамой и служащий для натяжения распорной плиты и амортизации ударов посредством пружины. Он состоит из высокопрочного корпуса стержня, натяжной пружины (60Si2Mn), регулировочной гайки и соединительных штифтов. Стержень изготовлен из таких материалов, как 40Cr (предел прочности на разрыв ≥800 МПа).
Изготовление включает ковку и прецизионную механическую обработку прутка (с термообработкой до твердости 240–280 HBW), навивку пружин/термообработку (твердость 38–42 ХРК) и строгий контроль качества (контроль дефектов и ультразвуковая дефектоскопия, проверка размеров и испытания на растяжение).
Контроль качества обеспечивает стабильную работу под нагрузкой со сроком службы 1–2 года, что критически важно для безопасности и стабильности работы дробилки.
Подробное введение в компонент натяжного стержня щековых дробилок
Натяжной стержень — важный вспомогательный несущий элемент щековых дробилок, устанавливаемый между нижней частью поворотной щеки и задней стенкой рамы. Он поддерживает постоянное натяжение, обеспечивая плотное прилегание распорной плиты к посадочным местам поворотной щеки и рамы, а также взаимодействует с пружиной для поглощения ударных вибраций во время дробления. Он необходим для стабилизации работы дробилки и защиты от перегрузок, напрямую влияя на устойчивость дробящей щели и безопасность оборудования.
I. Состав и конструкция натяжного стержня
Конструкция натяжного стержня обеспечивает баланс между эффективностью передачи натяжения и эффективностью амортизации, при этом основные компоненты и конструктивные особенности перечислены ниже:
Корпус натяжного стержня Длинный стержень из высокопрочной круглой или кованой стали диаметром обычно 30–80 мм для малых и средних дробилок и 100–150 мм для крупных машин. Один конец имеет наружную резьбу (для крепления регулировочной гайки), а другой – кольцевой или вилкообразный выступ (соединённый с нижней поворотной щекой штифтом). Диаметр отверстия в выступе должен точно соответствовать диаметру штифта для обеспечения плавного вращения.
Пружина растяжения Цилиндрическая винтовая пружина, надетая на тело штока, изготовлена из высокопрочной пружинной стали (например, 60Si2Mn). Диаметр пружинной проволоки варьируется от 8 до 30 мм, количество активных витков – от 5 до 15. Оба конца пружины плотно прилегают к седлам, создавая натяжение за счёт предварительного сжатия. Во время работы пружина поглощает энергию удара за счёт деформации, гася вибрации, возникающие при колебаниях поворотной щеки.
Регулировочная гайка и шайбы Шестигранная гайка (сталь 45# или 35CrMo), соответствующая резьбовому концу штока, используется для регулировки предварительного натяжения пружины (путём затягивания/ослабления для изменения степени сжатия). Между гайкой и опорной поверхностью пружины обычно устанавливаются износостойкие шайбы (например, из закаленной стали) для уменьшения трения.
Седла пружин и стопорные кольца Круглые или кольцевые детали (опоры пружин) на обоих концах пружины обеспечивают её позиционирование и передачу усилия. Упорное кольцо или стопорное кольцо вблизи выступающего конца пружины предотвращает её отсоединение при натяжении.
Штифт и шплинт Цилиндрический штифт (40Cr), соединяющий выступ с поворотной щекой, поверхностно закаленный (50–55 ХРК), закреплен шплинтом или стопорным кольцом для надежного соединения.
II. Процесс изготовления корпуса натяжного стержня
Корпус стержня выдерживает постоянное растяжение и знакопеременные нагрузки, изготовлен из стали 45# (закаленной с отпуском) или 40Cr (закаленной с отпуском), при производстве особое внимание уделяется ковке и механической обработке:
Подготовка сырья и ковка
Круглые стальные заготовки высокого качества (на 10–15 мм больше готового диаметра) проверяются на наличие внутренних трещин с помощью неразрушающего контроля.
Нагрев до 850–1000 °C для свободной ковки с вытяжкой и осадкой для формирования выступа (вилкообразные выступы требуют последующей резки). Ковка обеспечивает непрерывное движение волокон, без складок и перегрева.
Нормализована (860–880 °C, охлаждение на воздухе) для снятия напряжений, имеет твердость 180–220 HBW для улучшения обрабатываемости.
Черновая обработка
Наружная окружность стержня обтачивается на токарном станке или станке с ЧПУ с припуском на чистовую обработку 1–2 мм. Уступ резьбового конца обтачивается с обеспечением перпендикулярности торца к оси ≤ 0,1 мм/100 мм.
Отверстие под проушину фрезеруют или сверлят: Вилкообразные проушины фрезеруют с сохранением симметрии с припуском на обработку 0,5–1 мм; перпендикулярность осей отверстия и стержня ≤ 0,1 мм/100 мм.
Термическая обработка
Закалка и отпуск: нагревают до 840–860 °C для закалки в масле, затем отпускают при 550–580 °C для образования отпущенного сорбита, достигая предела прочности на растяжение ≥ 800 МПа, предела текучести ≥ 600 МПа и твердости 240–280 HBW.
Индукционная закалка отверстия под крепление и резьбового конца: твердость поверхности 45–50 ХРК, с закаленным слоем толщиной 2–5 мм для износостойкости.
Отделка
Наружная окружность стержня обработана прецизионной точкой в соответствии с проектными размерами (допуск IT7, Ра ≤ 1,6 мкм). Резьба накатана или наточена с точностью 6g, профиль целостный, без заусенцев.
Отверстие под проушину прецизионно расточено с допуском H7, Ра ≤ 0,8 мкм, круглостью ≤ 0,01 мм и перпендикулярностью осей стержня ≤ 0,05 мм/100 мм.
III. Процесс изготовления пружины растяжения
Намотка
Пружинная проволока 60Si2Mn (допуск по диаметру ±0,05 мм) навивается на пружинонавивочном станке, обеспечивающем допуск по наружному диаметру ±0,5 мм, равномерный шаг (отклонение ≤ 0,3 мм) и правильную свободную длину.
Термическая обработка
Закалка: Нагрев до 860–880 °C для закалки в масле (твёрдость 45–50 ХРК). Отпуск: 380–420 °C в течение 2 часов для образования отпущенного троостита твёрдостью 38–42 ХРК, обеспечивающего баланс между пределом упругости и вязкостью.
Обработка поверхности
Дробеструйная обработка: поверхностная обработка стальной дробью диаметром 0,3–0,8 мм для повышения усталостной долговечности (увеличение ≥30%).
Антикоррозийная обработка: цинкование или фосфатирование + покраска (толщина покрытия 8–12 мкм), стойкость к соляному туману ≥48 часов.
IV. Процесс контроля качества компонентов натяжных стержней
Контроль качества корпуса натяжного стержня
Проверка материала: спектральный анализ подтверждает состав (например, 40Cr с 0,8–1,1% Кр). Испытания на растяжение подтверждают прочность (≥800 МПа).
Неразрушающий контроль: магнитопорошковый контроль (МТ) на наличие поверхностных трещин на штоке и выступе; флуоресцентный контроль на наличие микротрещин в основании резьбы.
Механические характеристики: Отбор проб для испытания под давлением (отклонение усилия ≤ 5% при номинальном сжатии); испытание на усталость (1 миллион циклов) без разрушения или остаточной деформации тссссс 2%.
Пробная сборка: После сборки компонентов проверьте сжатие пружины (15–25% от свободной длины). Проверьте посадку стержня (допуск H8/f7) на плавность вращения.
Испытание на растяжение: приложите натяжение, равное 1,2× номиналу, на 1 час, проверяя наличие пластической деформации (удлинение ≤ 0,1%) или срыва резьбы.
Общая проверка производительности
Ввод в эксплуатацию: 4-часовая работа при номинальной нагрузке проверяет температуру (≤60°C), вибрацию (амплитуда ≤0,1 мм) и отсутствие посторонних шумов.
Испытание на перегрузку: нагрузка, превышающая номинальную в 1,5 раза, подтверждает эффективность пружинной амортизации, при этом стержень или соединения не повреждаются.
Благодаря строгому контролю процесса натяжные стержни обеспечивают стабильную посадку распорной плиты и амортизацию ударов, срок службы составляет 1–2 года (пружины требуют регулярной замены). Регулярное техническое обслуживание включает проверку предварительного натяжения пружины и затяжки резьбы для предотвращения отсоединения распорной плиты или неравномерного зазора.
