矿山圆锥破碎机衬板的性能分析与优化

现今液压圆锥破碎机在矿山等工程领域越来越受欢迎和重视,国内关于液压圆锥破碎机的制造产商也是遍地开花,但大部分都是一些中小企业,主要依靠经验值国外的产品,缺乏自己的技术研巧,因此无论在质量上还是技术水平与国外的产品还是有一定的差距的,只有少部分大型企业和研巧院会投入大量的研究分析,W此完善提高液压圆锥破碎机的工作性能,提高其生产效率W及使用寿命。在所有类型的破碎设备中,不论是飄式破碎机还是圆锥破碎机亦或是反击破等,其中磨损快、更换频繁的均是衬板,因此衬板的耐磨性一直是用户和制造商为关也的指标,那么提高衬板的使用寿命,则是对液压圆锥破碎机作出优化改进的首要任务。

圆锥破碎机衬板的性能分析

由于衬板是主要的并且是直接接触破碎物料的零件,因此也是破碎机中磨损快速的零件。影响破碎机衬板磨损的因素主要包含:
(1)被破碎物料的体积。体积越大,衬板磨损越快;
(2)被破碎物料的硬度。硬度越商,衬板磨损越快;
(3)破碎机的规格尺寸;
(4)动锥体摆动一次作为一个破碎周期,周期内被破碎物在破碎腔内走的路程。路程越长,衬板磨损越快;
(5)动锥衬板与定锥衬板工作表面间距离,距离越小,衬板磨损越快;
(6)衬板本身的机械性能,包括尺寸大小、硬度、初性等。


衬板磨损之后,为保证生产的继续进行,必须要进行更换。但是更换衬板,会影响生产的连续性,影响生产效率,要是频繁更换,更会严重影响了企业运行的经济效益,对衬板的耐磨性能的提高是破碎机设计中的重要问题之一。优化设计是一种新的设计方法,通过集合众多因素组成各种方案,然后综合考虑进而给出方案,可W极大地提升设计效率,在机械设计中得到了广泛的应用。为提高衬板的耐磨性,通过应用优化设计方法,从衬板的材质、厚度W及动锥与定锥两者间的距离H个方面对圆锥破碎机的衬板进行优化改进,并采用惩罚函数法对影响衬板耐磨性能的参数进行了描述,提髙衬板的使用寿命。

圆锥破碎机衬板材质的改进

衬板是圆锥破碎机中主要工作元件之一,直接接触矿石物料,对物料起到破碎作用,由于在作中受到破碎力和摩擦作用,极易产生磨损。由于破碎机破碎的物料都是硬度较高的矿石类,因此对衬板材料的性能提出了很高的要求,要具有高硬度、高强度、高抗冲击性,并且具有良好的耐磨性,保证一定的使用寿命。

分别体现在对材料的组织要求和性能要求方面:
(1)组织要求金属材料的显微组织决定了其性能。通常情况下,衬板磨损属于磨料磨损,因此,在此工况下工作的衬板,要求具有高硬度和高强度,能尽量减少磨料磨损程度。一般情况下,破碎机衬板采用的材料是猛合金钢,因此,在显微组织结构呈马氏体与少量贝氏体共存的情况下,材料会具有较髙的硬度和冲击初性,能较好的实现抗磨和抗冲击,满足衬板的显微组织要求。
(2)性能要求
(a)高硬度和高强度硬度可W反映材料的耐磨性。一般来说,材料的耐磨性随着硬度的增大而提高。对于磨料磨损环境中的材料来说,要提高其耐磨性,必须合理选择材料的硬度和冲击初性,使两者达到平衡。但是通常情况下,金属材料的硬度越高,初性越差,硬度越低,初性则越好,两者是相互矛盾的。当金属材料的硬度达到并超过60HRC后,材料的初性快速下降,使得材料在工作中产生脆性断裂、剥落等现象,大大影响的工作过程的稳定性和安全性。因此,为保证材料的硬度和耐磨性,破碎机衬板的硬度一般在40HRCW上,同时采取相应的措施,如通过微合金化手段和相应的热处理工艺来増强材料的强度,从而提高材料硬度和耐磨性,保证其使用寿命,使衬板满足设计与使用要求。
(b)良好的初性初性在材料性能中扮演着重要的角色,使材料拥有良好的抗弯性能,防止材料出现断裂失效,通过和材料硬度的合理搭配,使材料性能实现化。材料的初性可W通过合理的热处理工艺来实现。随着回火温度的提高,钢的强度、硬度下降,而塑性和初性提高。一般情况下,对于破碎机使用的衬板材料,要求冲击初性达到16J/cm2W上,才能保证衬板不会在工作中出现突然断裂失效现象,保证生产的安全进行。
(c)良好的铸造和加工性能,衬板的制造是采用铸造结合机加工的方式,因此,为获得良好的衬板,材料的铸造性能和可加工性需要关注。要保证掩注过程中尽量减少出现气泡、夹杂、缩孔等铸造缺陷,保证清晰的轮廓,同时要保证晶粒细化,提高材料的致密程度。在机加工过程中,则要在保证尺寸和凡何精度的前提下,尽量减少残余应力,不必过度在意加工硬化。
(d)优良的浑透性除了要保证衬板材料的硬度、初性和良好的铸造和加工性能之外,还要求衬板材料有良好的萍透性。即在浑火时能形成一定深度的沮织结构理想的马氏体,对于提高衬板的耐磨性有重要的影响。

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