Bộ phận kết cấu thép cacbon của máy nghiền hàm: Thiết kế & Độ bền

Ánh xạ đường dẫn tải trong khung máy nghiền

Lực nghiền trong máy nghiền hàm chuyển đổi kép có thể vượt quá 400 Mpa ở ghế chuyển đổi. Áp suất cực lớn này truyền qua hàm xoay, vào các tấm chuyển đổi và cuối cùng tiếp đất vào khung thép carbon chính. Nếu đường tải trọng không liên tục, ứng suất sẽ tập trung ở các góc nhọn, tạo ra các vị trí bắt đầu đứt gãy.

Một giải pháp thực tế là sử dụng phân tích phần tử hữu hạn để tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Ví dụ, việc bổ sung bán kính rộng rãi tại điểm giao nhau của các tấm bên và thành khung phía sau có thể làm giảm các yếu tố tập trung ứng suất bằng cách 30% đến 40% . Khung kết cấu không chỉ là một cái hộp; nó phải hoạt động như một lò xo điều chỉnh hơi lệch một chút mà không bị biến dạng vĩnh viễn.

Lựa chọn cấp vật liệu ngoài thép carbon thông thường

Việc chỉ định “thép carbon” là mơ hồ và nguy hiểm. Bộ phận kết cấu thép carbon của máy nghiền hàm trong các máy nghiền hiện đại chủ yếu sử dụng các loại đúc có thể hàn hoặc rèn với cường độ năng suất cụ thể. Mục tiêu là cân bằng độ bền với độ dẻo để hấp thụ tải trọng va đập mà không bị gãy giòn.

Việc sử dụng thép hợp kim thấp, cường độ cao như S355 thông thường hoặc loại kết cấu tương tự cho các tấm chính cho phép tạo ra các phần mỏng hơn, nhẹ hơn mà không làm giảm khả năng chịu tải. Điều này trực tiếp làm giảm trọng lượng chết và động lực lên nền móng.

Giảm căng thẳng và kiểm soát biến dạng trong khung hàn

Phương pháp chế tạo khung máy nghiền hàm phổ biến nhất bao gồm hàn hồ quang kim loại khí nặng của các tấm thép cacbon dày. Vùng ảnh hưởng nhiệt là một điểm dễ bị tổn thương nghiêm trọng. Nếu không được xử lý sau hàn thích hợp, ứng suất kéo dư có thể đạt đến điểm chảy dẻo của vật liệu cơ bản, làm tăng đáng kể độ mỏi do ăn mòn.

Giảm căng thẳng nhiệt là không thể thương lượng . Làm nóng toàn bộ cụm hàn đến khoảng 600°C và cho phép chu trình làm mát chậm, có kiểm soát sẽ loại bỏ các ứng suất bị khóa trong quá trình hàn. Bỏ qua bước này để cắt giảm chi phí thường dẫn đến những rạn nứt ngay từ lần đầu tiên. 6 đến 12 tháng hoạt động, đặc biệt là tại điểm nối của tấm má và vỏ ổ trục chính.

Thiết kế Pitman và tính toàn vẹn của ghế chịu lực

Pitman là trái tim của cụm hàm di động. Nó thường là vật đúc bằng thép carbon hoặc phần hộp được chế tạo. Nguyên nhân hư hỏng chính của nó không phải là gãy mà là mòn và mòn ở các ổ trục. Sau khi mất đi sự vừa khít giữa vòng ngoài của vòng bi và lỗ pitman, chuyển động vi mô sẽ bắt đầu.

Điều này có thể được giảm thiểu bằng cách chỉ định mức độ phù hợp chặt chẽ hơn, thông thường 0,05 đến 0,10 mm khe hở âm tùy thuộc vào đường kính lỗ khoan. Hơn nữa, pitman phải đủ cứng theo chiều dọc để tránh bị lệch do uốn. Độ lệch lớn hơn 0,5 mm ở tâm của nhịp ổ trục có thể tạo ra tải trọng mép trên ổ tang trống, làm giảm tuổi thọ tính toán của chúng hơn 50% .

Tác động của hư hỏng bộ phận kết cấu đối với sản xuất

Một vết nứt trong thành phần kết cấu thép cacbon có tính nguy hại cao hơn gấp nhiều lần so với việc thay thế bộ phận bị mòn. Việc thay thế một tấm chuyển đổi mất vài phút, nhưng việc hàn một vết nứt trên khung chính là cách khắc phục tạm thời thường yêu cầu phải tháo rời toàn bộ máy để gia công lại sau này.

Xem xét tác động chi phí

• Chi phí sửa chữa trực tiếp bao gồm thợ hàn lành nghề, thử nghiệm không phá hủy và gia công tại hiện trường.
• Chi phí gián tiếp do mất sản xuất thường dao động từ 5.000 USD đến 15.000 USD mỗi giờ trong các hoạt động khai thác đá lớn.
• Lỗi khung nghiêm trọng có thể làm lệch toàn bộ hệ thống truyền động, làm hỏng trục lệch tâm và bánh đà đắt tiền.

Việc kiểm tra trực quan thường xuyên tập trung vào bốn góc của vùng xả khung là rất quan trọng. Kiểm tra độ thẩm thấu của thuốc nhuộm mỗi 2.000 giờ hoạt động có thể phát hiện các vết nứt vi mô trước khi chúng lan truyền đến độ dài tới hạn.

Tối ưu hóa lực căng dây buộc trong lắp ráp

Trong khi cuộc thảo luận tập trung vào các bộ phận bằng thép carbon, thì các kết nối bắt vít giữ các cấu trúc này lại với nhau là những điểm hư hỏng phổ biến nhất. Phải sử dụng cờ lê mômen thủy lực trên bu lông lắp khối yên.

Ứng dụng mô-men xoắn lũy tiến

Áp dụng toàn bộ mô-men xoắn trong một bước duy nhất sẽ gây ra lực nén miếng đệm không đồng đều. Phương pháp đúng bao gồm ba giai đoạn: 30%, 60% và 100% giá trị mô-men xoắn cuối cùng, theo trình tự mẫu chéo.

Kiểm tra độ giãn bu lông

Máy đo bu lông siêu âm cung cấp phép đo tải trước chính xác nhất. Việc đo mô-men xoắn đơn giản là không đáng tin cậy do các biến số ma sát trong ren, có thể tiêu tốn tới 50% của mô-men xoắn đầu vào.

Cân bằng động của hàm cổ hội

Hàm xoay là một vật đúc bằng thép carbon chịu lực chuyển động qua lại lớn. Cụm hàm không cân bằng tạo ra lực quán tính dao động làm rung chuyển toàn bộ kết cấu. Trong khi bánh đà chống lại rung động xoắn, lực rung tuyến tính phải được giảm thiểu thông qua tính đối xứng trong thiết kế.

Sử dụng các đối trọng đúc liền vào bánh đà hoặc bắt vít vào vành bánh đà, khớp với khoảng 50% khối lượng chuyển động qua lại , biến đổi vectơ lực từ một cú đập ngang có tính hủy diệt thành một chuyển động quay dễ điều khiển hơn. Điều này giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ mỏi của bu lông neo khung và vữa.

Bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu thép

Trong môi trường khai thác mỏ, sự ăn mòn kết hợp với ứng suất theo chu kỳ gây ra hư hỏng với tốc độ nhanh hơn nhiều so với chỉ riêng từng yếu tố. Một hệ thống phủ thích hợp là một phần của tính toàn vẹn cấu trúc của thép cacbon.

Sơn lót epoxy cường độ cao có độ dày màng sơn khô tối thiểu là 75 micron , tiếp theo là lớp phủ ngoài polyurethane 50 micron, tạo ra rào cản chống lại nước axit. Phải đặc biệt chú ý đến các túi bên trong phía sau tấm má nơi bụi ướt tích tụ và khô theo chu kỳ, tạo ra môi trường ăn mòn cao tấn công các đường hàn từ bên trong. Các lỗ thoát nước được đặt ở đúng điểm thấp là một đặc điểm thiết kế cần thiết.