سنگ شکن مخروطی فنری قدیمی

قاب، جزء اصلی سازه است که معمولاً از فولاد ریخته‌گری شده با مقاومت بالا (مانند ZG270 - 500) ساخته می‌شود. این قاب، پایه و تکیه‌گاه پایداری برای سایر اجزا فراهم می‌کند. قسمت بالایی قاب، محفظه مقعر را در خود جای داده است، در حالی که قسمت پایینی، غلاف شفت خارج از مرکز، شفت اصلی و سایر قطعات متحرک را پشتیبانی می‌کند. دنده‌های تقویت‌کننده اغلب به قاب اضافه می‌شوند تا استحکام آن را افزایش داده و در برابر نیروهای ضربه‌ای شدید ایجاد شده در هنگام خرد شدن مقاومت کنند. قاب به گونه‌ای طراحی شده است که مقاوم باشد و ضخامت آن در مناطق بحرانی 30 تا 50 میلی‌متر باشد.

گوشته یک قطعه مخروطی شکل است که از فولاد پر منگنز (مانند ZGMn13) یا چدن پر کروم ساخته شده است. این قطعه بر روی شفت اصلی نصب شده و به صورت خارج از مرکز در داخل مقعر می‌چرخد. سطح گوشته با پروفیل خاصی طراحی شده است تا مواد را به طور موثر خرد کند. ضخامت گوشته بسته به مدل و کاربرد از 30 تا 80 میلی‌متر متغیر است. قسمت پایین گوشته از طریق یک یاتاقان کروی به شفت اصلی متصل شده است که امکان حرکت چرخشی روان و پایدار را فراهم می‌کند.

مقعر، قسمت بیرونی ثابت محفظه خردایش است. همچنین از مواد مقاوم در برابر سایش مانند فولاد پر منگنز یا چدن پر کروم ساخته شده است. مقعر به قسمت بالایی قاب ثابت شده و شکل مخروطی دارد که با بدنه مطابقت دارد. سطح داخلی مقعر با آسترهای سایشی قابل تعویض پوشیده شده است. ساختار مقعر برای مقاومت در برابر ضربه و سایش مواد خرد شده، با ضخامت 25 تا 60 میلی متر طراحی شده است.

غلاف شفت خارج از مرکز یک جزء کلیدی برای انتقال حرکت است. این غلاف از فولاد ریخته‌گری آلیاژی (مانند ZG35CrMo) ساخته شده است. غلاف شفت خارج از مرکز به دور شفت اصلی می‌چرخد و باعث می‌شود که گوشته به صورت خارج از مرکز بچرخد. این غلاف مجهز به یک چرخ‌دنده مخروطی با قطر بزرگ است که با یک چرخ‌دنده مخروطی کوچک روی شفت انتقال نیرو درگیر می‌شود. خروج از مرکز غلاف شفت به دقت طراحی شده است تا دامنه حرکت چرخشی گوشته را که معمولاً از 10 تا 30 میلی‌متر متغیر است، کنترل کند.

سیستم انتقال قدرت شامل یک موتور، تسمه‌های V شکل، یک پولی، یک شفت انتقال قدرت و چرخ‌دنده‌های مخروطی است. موتور (معمولاً با محدوده توان ۵۵ تا ۳۱۵ کیلووات) نیروی محرکه را فراهم می‌کند. تسمه‌های V شکل، قدرت را از موتور به پولی روی شفت انتقال قدرت منتقل می‌کنند. سپس شفت انتقال قدرت، چرخ‌دنده مخروطی کوچک را می‌چرخاند که با چرخ‌دنده مخروطی بزرگ روی غلاف شفت خارج از مرکز درگیر می‌شود و باعث چرخش غلاف شفت خارج از مرکز می‌شود. نسبت انتقال قدرت چرخ‌دنده‌های مخروطی معمولاً در محدوده ۱:۴ تا ۱:۶ است.

فنرها یک ویژگی مهم ایمنی و تنظیم در سنگ شکن مخروطی فنری قدیمی هستند. مجموعه‌ای از فنرهای با مقاومت بالا (معمولاً از جنس فولاد فنر آلیاژی، مانند 60Si2Mn) در اطراف قسمت پایینی قاب نصب می‌شوند. در صورت وجود مواد غیرقابل خرد شدن (مانند آهن ترام) در محفظه خردایش، فنرها فشرده می‌شوند و به گوشته اجازه می‌دهند به سمت پایین حرکت کند و شکاف تخلیه را افزایش دهد و از آسیب به سنگ شکن جلوگیری کند. نیروی فنر را می‌توان برای کنترل نیروی خردایش و اندازه تخلیه تنظیم کرد. محدوده فشرده سازی فنر معمولاً 20 تا 50 میلی‌متر است.

سیستم تغذیه معمولاً شامل یک قیف تغذیه در بالای سنگ شکن است. قیف تغذیه به گونه‌ای طراحی شده است که مواد را به طور یکنواخت در محفظه خردایش توزیع کند. اندازه قیف تغذیه بسته به ظرفیت سنگ شکن متفاوت است و حجم آن بین 0.5 تا 3 متر مکعب متغیر است. سیستم تخلیه در پایین سنگ شکن قرار دارد. مواد تخلیه شده از طریق شکاف تخلیه قابل تنظیم وارد می‌شوند که می‌توان آن را با تغییر موقعیت مقعر یا با استفاده از مکانیزم تنظیم فنری تنظیم کرد. شکاف تخلیه را می‌توان در محدوده 3 تا 50 میلی‌متر تنظیم کرد تا اندازه ذرات محصول نهایی کنترل شود.

الگوسازییک الگوی در مقیاس کامل، معمولاً از چوب یا رزین چاپ سه‌بعدی، با در نظر گرفتن انقباض (۱.۵ تا ۲.۰ درصد) و ماشینکاری ساخته می‌شود. این الگو به گونه‌ای طراحی شده است که شکل پیچیده قاب، شامل تمام حفره‌های داخلی و نقاط نصب را به طور دقیق نشان دهد.

قالب‌گیریقالب‌های ماسه‌ای رزینی برای ریخته‌گری قاب استفاده می‌شوند. ماسه با چسب‌های رزینی مخلوط می‌شود تا قالبی سخت‌شونده تشکیل شود. هسته‌هایی در قالب قرار داده می‌شوند تا حفره‌های داخلی، مانند حفره‌های مربوط به غلاف شفت خارج از مرکز و شفت اصلی، ایجاد شوند. سپس قالب با یک پوشش نسوز پوشانده می‌شود تا سطح نهایی ریخته‌گری بهبود یابد.

ریخته‌گریفولاد ریخته‌گری شده با استحکام بالا (ZG270 - 500) در کوره القایی با دمای 1520 تا 1560 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. فلز مذاب با دقت و با سرعت کنترل شده‌ای در قالب ریخته می‌شود تا از پر شدن مناسب قالب و به حداقل رساندن تشکیل عیوب اطمینان حاصل شود. پس از ریخته‌گری، به قاب اجازه داده می‌شود تا به آرامی در قالب خنک شود تا تنش داخلی کاهش یابد.

عملیات حرارتیقاب ریخته‌گری شده تحت یک فرآیند عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. ابتدا در دمای ۸۸۰ تا ۹۲۰ درجه سانتیگراد نرماله شده و سپس در هوا خنک می‌شود. پس از آن، در دمای ۵۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد بازپخت می‌شود تا خواص مکانیکی مانند سختی (اچ بی 180 تا ۲۲۰) و چقرمگی بهبود یابد.

ماشینکاریسپس قاب عملیات حرارتی شده ماشینکاری می‌شود. از ماشین‌های فرز سی ان سی برای ماشینکاری سطوح نصب برای غلاف مقعر، غلاف خارج از مرکز و سایر اجزا استفاده می‌شود. دقت ماشینکاری برای ابعاد کلیدی در محدوده ±0.1 میلی‌متر کنترل می‌شود. عملیات سوراخکاری و قلاویزکاری برای ایجاد سوراخ برای پیچ و مهره و سایر بست‌ها انجام می‌شود.

آهنگریشمش‌های فولادی پرمنگنز (ZGMn13) یا چدن پرکروم تا دمای 1100 تا 1150 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند و سپس به شکل مخروطی گوشته فورج می‌شوند. فورج به تراز کردن ساختار دانه‌ای ماده کمک می‌کند و استحکام و مقاومت در برابر سایش آن را بهبود می‌بخشد. برای دستیابی به شکل و دقت ابعادی مطلوب، ممکن است چندین مرحله فورج انجام شود.

عملیات حرارتیپس از آهنگری، گوشته تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. برای فولاد پرمنگنز، آن را در دمای 1050 تا 1100 درجه سانتیگراد آنیل انحلالی کرده و سپس در آب سرد می‌کنند تا ساختار مارتنزیتی با سختی بالا به دست آید. سختی گوشته پس از عملیات حرارتی معمولاً اچ آر سی 45 تا 55 است.

ماشینکاریگوشته عملیات حرارتی شده برای رسیدن به ابعاد نهایی ماشینکاری می‌شود. از ماشین‌های تراش و فرز سی ان سی برای ماشینکاری سطح مخروطی بیرونی، سطح زیرین برای یاتاقان کروی و سایر ویژگی‌های لازم استفاده می‌شود. پرداخت سطح کاری گوشته با دقت کنترل می‌شود تا عمل خردایش روان با زبری را 3.2 - 6.3 میکرومتر تضمین شود.

ریخته‌گریمشابه قاب، قطعه مقعر با استفاده از قالب‌های ماسه‌ای رزینی ریخته‌گری می‌شود. فولاد پرمنگنز یا چدن پرکروم در کوره القایی با دمای ۱۴۵۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد ذوب شده و در قالب ریخته می‌شود. فرآیند ریخته‌گری با دقت کنترل می‌شود تا ضخامت یکنواخت تضمین شده و تخلخل به حداقل برسد.

عملیات حرارتیبرای بهبود خواص مکانیکی، قطعه ریخته‌گری شده تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. معمولاً نرماله و تمپر می‌شود. برای فولاد پر منگنز، دمای نرماله شدن حدود ۹۵۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است و پس از آن در دمای ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد تمپر می‌شود تا به سختی و چقرمگی مطلوب برسد.

ماشینکاریپس از عملیات حرارتی، قسمت مقعر ماشینکاری می‌شود. سطح داخلی برای مطابقت با گوشته به صورت پروفیل خاصی ماشینکاری می‌شود و سطح خارجی برای نصب روی قاب ماشینکاری می‌شود. دقت ماشینکاری برای پروفیل سطح داخلی در محدوده ±0.5 میلی‌متر و زبری سطح را 6.3 - 12.5 میکرومتر است.

ریخته‌گریفولاد ریخته‌گری آلیاژی (ZG35CrMo) برای ریخته‌گری غلاف شفت خارج از مرکز استفاده می‌شود. فرآیند ریخته‌گری مشابه فرآیند ریخته‌گری قاب است، با کنترل دقیق دمای ریختن (1500 تا 1540 درجه سانتیگراد) و طراحی قالب برای اطمینان از تشکیل مناسب شکل خارج از مرکز.

عملیات حرارتیغلاف شفت خارج از مرکز ریخته‌گری شده در دمای ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتیگراد کوئنچ شده و سپس در دمای ۵۸۰ تا ۶۲۰ درجه سانتیگراد بازپخت می‌شود تا به خواص مکانیکی مورد نیاز مانند استحکام بالا و مقاومت به سایش خوب دست یابد. سختی پس از عملیات حرارتی معمولاً اچ بی 220 تا ۲۶۰ است.

ماشینکاریماشین‌های تراش و سنگ‌زنی سی ان سی برای ماشینکاری قطرهای بیرونی و داخلی غلاف شفت خارج از مرکز و همچنین سطوح چرخ‌دنده مخروطی و یاتاقان‌ها استفاده می‌شوند. دقت ماشینکاری برای قطر خارج از مرکز در محدوده ±0.05 میلی‌متر و زبری سطح سطوح تماس یاتاقان را 0.8 تا 1.6 میکرومتر است.

طراحی سیمسیم فولادی فنر آلیاژی (مانند 60Si2Mn) تا قطر مورد نیاز، با تلرانس قطر ±0.05 میلی‌متر، کشیده می‌شود. سپس سیم با استفاده از دستگاه فنرپیچی به شکل فنر پیچیده می‌شود.

عملیات حرارتیفنرهای مارپیچی عملیات حرارتی می‌شوند. ابتدا تا دمای ۸۶۰ تا ۸۸۰ درجه سانتیگراد گرم شده و سپس در روغن کوئنچ می‌شوند. پس از کوئنچ، در دمای ۴۲۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد بازپخت می‌شوند تا به سختی فنر و مقاومت در برابر خستگی مطلوب برسند.

آزمایشهر فنر از نظر نرخ فنر و ظرفیت تحمل بار آزمایش می‌شود. فنرهایی که الزامات مشخص شده را برآورده نکنند، رد می‌شوند.

درمان سطحی:

نقاشیتمام سطوح فلزی در معرض دید سنگ شکن، مانند قاب، با رنگ ضد خوردگی رنگ آمیزی می‌شوند. این رنگ معمولاً در چندین لایه اعمال می‌شود. ابتدا، یک لایه آستر برای بهبود چسبندگی اعمال می‌شود و به دنبال آن یک یا چند لایه رویه اعمال می‌شود. رنگ مورد استفاده معمولاً یک رنگ پایه اپوکسی با کیفیت بالا است که محافظت خوبی در برابر زنگ زدگی و خوردگی در محیط‌های کاری سخت ایجاد می‌کند.

روانکاریتمام قطعات متحرک، مانند یاتاقان‌ها، شفت‌ها و چرخ‌دنده‌ها، با روان‌کننده‌های مناسب روان‌کاری می‌شوند. برای یاتاقان‌ها، اغلب از گریس (مانند گریس پایه لیتیوم) استفاده می‌شود، در حالی که برای چرخ‌دنده‌ها، روان‌کننده‌های پایه روغنی اعمال می‌شوند. نقاط روان‌کاری طوری طراحی شده‌اند که برای نگهداری منظم به راحتی قابل دسترسی باشند.

مونتاژ:

سنگ شکن به ترتیب خاصی مونتاژ می‌شود. ابتدا قاب روی یک میز کار پایدار قرار می‌گیرد. سپس، غلاف شفت خارج از مرکز در قاب نصب می‌شود و پس از آن شفت اصلی و گوشته قرار می‌گیرند. سپس مقعر روی قسمت بالایی قاب نصب می‌شود. مجموعه فنر در اطراف قسمت پایینی قاب نصب می‌شود و سیستم انتقال قدرت مونتاژ و متصل می‌شود.

در حین مونتاژ، تمام اجزا با دقت تراز شده و با استفاده از پیچ و مهره محکم می‌شوند. از آچارهای گشتاور برای اطمینان از سفت شدن پیچ‌ها تا مقادیر گشتاور مشخص شده، که معمولاً در محدوده ۱۰۰ تا ۵۰۰ نیوتن متر، بسته به اندازه و نوع پیچ است، استفاده می‌شود.

تنظیم:

پس از مونتاژ، سنگ شکن تنظیم می‌شود. فاصله تخلیه بین گوشته و مقعر با استفاده از مکانیزم تنظیم فنری یا سایر دستگاه‌های تنظیم تنظیم می‌شود. تنظیم برای دستیابی به اندازه ذرات مورد نظر محصول خرد شده انجام می‌شود. دقت تنظیم برای فاصله تخلیه در محدوده ±1 میلی‌متر است.

سیستم انتقال قدرت نیز تنظیم می‌شود تا از تراز صحیح چرخ‌دنده‌ها و تسمه‌ها اطمینان حاصل شود. کشش تسمه به مقدار توصیه‌شده تنظیم می‌شود که معمولاً با استفاده از یک گیج کشش تسمه اندازه‌گیری می‌شود. درگیری چرخ‌دنده‌ها بررسی می‌شود تا از عملکرد روان و حداقل صدا اطمینان حاصل شود.

آزمایش مواد:

تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایینمونه‌هایی از مواد اولیه مورد استفاده برای ریخته‌گری و آهنگری، مانند فولاد ریخته‌گری، فولاد پرمنگنز و فولاد آلیاژی، با استفاده از طیف‌سنج‌ها تجزیه و تحلیل می‌شوند تا ترکیب شیمیایی آنها تأیید شود. به عنوان مثال، میزان کربن در ZGMn13 باید در محدوده 1.0 تا 1.4 درصد و میزان منگنز آن باید 11 تا 14 درصد باشد.

آزمایش خواص مکانیکیآزمایش‌های کشش، ضربه و سختی روی نمونه‌هایی از مواد انجام می‌شود. برای فولاد ریخته‌گری با استحکام بالا (ZG270 - 500)، استحکام کششی باید حداقل 500 مگاپاسکال و ازدیاد طول نباید کمتر از 18٪ باشد.

بازرسی ابعادی:

بازرسی دستگاه اندازه‌گیری مختصات (سی ام ام)از دستگاه سی ام ام برای اندازه‌گیری ابعاد کلیدی تمام اجزا، مانند قطر غلاف شفت خارج از مرکز، ارتفاع و قطر پوشش و محفظه، و فاصله بین سوراخ‌های نصب روی قاب استفاده می‌شود. دقت اندازه‌گیری سی ام ام در محدوده ±0.02 میلی‌متر است.

بازرسی گیجگیج‌های مخصوص برای بررسی اندازه ویژگی‌هایی مانند گام رزوه پیچ‌ها و تناسب بین قطعات جفت شونده استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، تناسب بین شفت اصلی و یاتاقان با استفاده از گیج قطر داخلی و گیج شفت بررسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که لقی در محدوده مشخص شده است.

آزمایش‌های غیرمخرب (آزمایش غیر مخرب (NDT)):

تست اولتراسونیک (دانشگاه یو تی)التراسونیک (دانشگاه یو تی) برای تشخیص عیوب داخلی در قطعات ریخته‌گری، مانند تخلخل، ترک و آخال استفاده می‌شود. امواج التراسونیک از طریق ماده عبور می‌کنند و هرگونه عیوبی با تجزیه و تحلیل امواج منعکس شده تشخیص داده می‌شوند. عیوب بزرگتر از یک اندازه مشخص (معمولاً ۳ تا ۵ میلی‌متر) غیرقابل قبول تلقی می‌شوند.

آزمایش ذرات مغناطیسی (ام پی تی)ام پی تی برای تشخیص ترک‌های سطحی و نزدیک به سطح در مواد فرومغناطیسی، مانند اجزای فولادی، استفاده می‌شود. یک میدان مغناطیسی به قطعه اعمال می‌شود و ذرات مغناطیسی روی سطح پاشیده می‌شوند. ترک‌ها ذرات مغناطیسی را جذب می‌کنند و آنها را قابل مشاهده می‌کنند.

تست عملکرد:

خالی - تست بارگذاریسنگ شکن مونتاژ شده به مدت ۲ تا ۴ ساعت بدون هیچ ماده‌ای کار می‌کند. در طول این آزمایش، چرخش شفت، عملکرد سیستم انتقال قدرت و پایداری دستگاه بررسی می‌شود. سطح ارتعاش دستگاه با استفاده از حسگرهای ارتعاش اندازه‌گیری می‌شود و باید در محدوده مشخص شده (معمولاً کمتر از ۱۰ میلی‌متر بر ثانیه) باشد.

تست بارسپس سنگ‌شکن تحت آزمایش بار قرار می‌گیرد. یک نمونه معرف از ماده‌ای که قرار است خرد شود (مانند گرانیت یا سنگ آهک) با سرعت کنترل‌شده‌ای به سنگ‌شکن وارد می‌شود. ظرفیت تولید، توزیع اندازه ذرات محصول خرد شده و میزان سایش گوشته و کانکیو اندازه‌گیری می‌شود. ظرفیت تولید باید با مقدار نامی سنگ‌شکن مطابقت داشته باشد و توزیع اندازه ذرات باید در محدوده مشخص‌شده باشد.

آماده سازی فونداسیون:

یک فونداسیون بتنی برای سنگ شکن ریخته می‌شود. این فونداسیون بر اساس وزن و اندازه سنگ شکن و همچنین نیروهای دینامیکی ایجاد شده در حین کار طراحی می‌شود. بتن مورد استفاده معمولاً از درجه مقاومت بالا مانند C30 تا C40 است.

فونداسیون با دقت ±0.1 میلی‌متر بر متر با استفاده از تراز یا دستگاه تراز لیزری تراز می‌شود. پیچ‌های لنگر در طول فرآیند بتن‌ریزی در فونداسیون تعبیه می‌شوند. پیچ‌های لنگر برای محکم کردن سنگ‌شکن به فونداسیون استفاده می‌شوند و باید قطر و طول کافی برای تحمل نیروهای وارد بر سنگ‌شکن داشته باشند.

نصب سنگ شکن:

سنگ شکن با دقت بلند شده و با استفاده از جرثقیل یا سایر تجهیزات بالابری روی فونداسیون قرار داده می‌شود. سنگ شکن با پیچ‌های لنگر تراز شده و واشرهایی در زیر قاب قرار می‌گیرند تا سطح و تراز سنگ شکن تنظیم شود. واشرها از جنس فولاد هستند و ضخامت آنها بین 0.5 تا 5 میلی‌متر می‌باشد.

سپس پیچ‌های مهار با استفاده از آچار گشتاور تا مقدار گشتاور مشخص شده، که معمولاً در محدوده ۳۰۰ تا ۸۰۰ نیوتن متر، بسته به اندازه پیچ، است، سفت می‌شوند. فرآیند سفت کردن به صورت ضربدری انجام می‌شود تا توزیع یکنواخت بار تضمین شود.

نصب سیستم انتقال قدرت:

موتور روی یک پایه موتور جداگانه نصب شده است که آن هم به فونداسیون متصل است. پایه موتور برای اطمینان از هم‌ترازی مناسب با شفت انتقال قدرت سنگ‌شکن تنظیم می‌شود.

تسمه‌های V شکل بین پولی موتور و پولی خردکن نصب می‌شوند. کشش تسمه با استفاده از یک گیج کشش تسمه به مقدار توصیه شده تنظیم می‌شود. کشش صحیح تسمه برای اطمینان از انتقال قدرت کارآمد و جلوگیری از لغزش تسمه مهم است.

چرخ‌دنده‌های مخروطی در سیستم انتقال قدرت نصب و تنظیم می‌شوند تا از درگیری مناسب آنها اطمینان حاصل شود. لقی بین چرخ‌دنده‌ها با استفاده از یک گیج فیلر اندازه‌گیری شده و به مقدار مشخص شده، معمولاً در محدوده 0.1 تا 0.3 میلی‌متر، تنظیم می‌شود.

نصب سیستم روانکاری و هیدرولیک (در صورت وجود):

سیستم روغن‌کاری که شامل پمپ‌های روغن، فیلترها و لوله‌های روغن است، نصب می‌شود. لوله‌های روغن به تمام نقاط روغن‌کاری روی سنگ‌شکن، مانند یاتاقان‌ها و چرخ‌دنده‌ها، متصل هستند. سیستم روغن‌کاری با روان‌کننده مناسب پر شده و سطح روغن بررسی می‌شود.