根據巖石破碎學說的P.R雷廷格(Rittinger)理論,巖石破碎后,新形成的破裂面與破碎能量成正比。一塊單位體積的巖塊投入到運轉中的反擊破破碎腔內,它受轉子板錘的撞擊而彈向反擊襯板,該石塊獲得速度越大,被彈到反擊襯板上破碎的能量也就越大,破碎形成的破裂面積越大,被破碎成的粒徑就越小;反之,破碎形成的破裂面積越小,被破碎成的粒徑就越大。
因一級道碴的母材巖石硬度都較高,可假設巖塊與轉子板錘(高鉻鋼材質)的碰撞為完全彈性碰撞,且巖塊不被破碎。巖塊從進料口以自由落體進入破碎腔,原速度及能量都較小,該部分能量相對于巖石破碎的能量可忽略不計,只認定是靜止的巖塊受到板錘的撞擊。
假設反擊式破碎機調整轉速前轉子轉速為w1,它可使投入到破碎腔內、邊長為n的立方體巖塊一次性破碎成邊長為1的立方體小巖塊(不考慮重復過度破碎);調整降低反擊破碎機轉子轉速至w2,該轉速可使邊長為的立方體巖塊一次性破碎成邊長為1.5的立方體小巖塊(也不考慮重復過度破碎)。
1.宏觀分析
1)外表觀察
在反擊破一轉子體上距軸孔表面20mm~30mm處有一寬3mm,長35mm的鑄造缺陷,內有氧化物,可能是導致一轉子體斷裂的原因;第三反擊體調整彈簧架損壞,均整板部位損壞,個別的主軸承座有輕微損壞,可能是源于轉子體安裝板錘處的風焊。
2)硬度檢測
對殘骸取樣進行硬度測試,發現其硬度低于HRC10,可見此硬度值遠低于規定的使用硬度,不符合軸類零件的使用要求。
2.微觀分析
1)斷口檢測分析
在反擊式破碎機斷裂體上取樣進行斷口分析和金相組織分析,其結果如下.從圖斷口掃描電鏡照片可以看出,其斷裂方式為沿晶和解理混合斷裂,解理刻面平整粗大,靠近板錘鑲嵌處,距離表面約0.5mm深處存在有不規則皮下氣孔,另外,現場檢查時,在二轉子板錘鑲嵌槽中部的裂紋表面上發現一最大深度為5mm,長15mm的半圓形陳舊裂紋,裂紋表面嚴重氧化,并有液態金屬流淌的痕跡。
2)金相組織檢驗分析
圖是試樣不同熱處理狀態的顯微組織.為金相組織照片,其中圖a)是在轉子體上取樣直接觀察的金相組織照片,組織粗大,具有大塊自由鐵素體存在,并有較多的魏氏組織鐵素體存在.根據組織狀態初步判斷,轉子體未經熱處理,屬于鑄造狀態.自由鐵素體的尺寸與斷口中的解理刻面的大小相當.圖b)是920℃正火態的顯微組織,正火后的試樣組織變得很細小、均勻,具有良好的機械性能.同時在基體中發現了一個球形夾雜,它破壞了基體的連續性,降低零件的強度,件的過早失效;圖c)淬火后的組織為板條馬氏體,圖d)是900℃淬火加550℃回火的調質態組織,調質后的組織為回火索氏體,組織更加均勻、細小另外進行了硬度檢測,直接取樣樣品的硬度為HB90~110,正火態樣品的硬度為HB160~190,調質態樣品的硬度為HB240~260。
在反擊式破碎機工作生產過程中,有時需要改變轉子的轉速來增強物料的破碎效果,那么當轉子轉速改變時巖石的軌跡也是否跟著變化。對于這個問題的研究,用直徑為170mm花崗巖材質的石塊,在轉速分別為1000r/min、700r/min、400r/min時進行仿真分析。
在一定的空間范圍內不同轉速條件下沖擊碰撞后物料的軌跡曲線接近重合,盡管從圖上看出由于重力作用Y,坐標位置有一定偏差,但從數值上對比,偏差不大,同時考慮實際破碎腔空問尺寸的有限,因此可認為轉速不同對物料軌跡影響不大,即對反擊板形狀影響較小。 反擊式破碎機在實際的破碎生產中,需要破碎的巖石不論是大小還是形狀都是不相同的。本研究對直徑分別為220mm、170mm、100mm的球形花崗巖材質的石塊、碰撞角為45°、轉速為700r/min,碰撞位置為板錘頂部時進行分析計算。3種不同粒徑的軌跡曲線近乎平行,因此在其運動過程中,要產生比較好的破碎效果,就要使反擊板的法線與物料的運動軌跡曲線相互平行。
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