對立軸沖擊式破碎機錘頭的材料和質(zhì)量的研究

立式?jīng)_擊破碎機是國內(nèi)外近20多年所發(fā)明的一種新型、高效多段沖擊破碎設(shè)備。它主要是利用高速回轉(zhuǎn)錘頭的沖擊、擠壓和研磨作用使物料粉碎。由于該機型具有結(jié)構(gòu)簡單、處理能力高、破碎比大、能耗少等一系列優(yōu)點，目前在工程上中等硬度脆性物料破碎中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于原合金錘頭質(zhì)量差、使用壽命低，不僅限制了圓盤線速度的提高，增加了原合金錘頭的消耗量，而且因為需要經(jīng)常更換易損件或因備品備件供應(yīng)不及時，從而降低了設(shè)備的運轉(zhuǎn)作業(yè)率，這種局面嚴重影響和制約了立式?jīng)_擊破碎機在我國進一步的應(yīng)用和發(fā)展，故對錘頭材料和質(zhì)量進行研究有著十分重要的理論意義和實用價值。

對立軸沖擊式破碎機錘頭材料和質(zhì)量進行了研究．在錘頭材料方面，選擇高鉻合金作為錘頭的材料，經(jīng)熱處理后，其抗磨性能高、韌性好、使用壽命長，是一種較為理想的錘頭材料；在錘頭質(zhì)量方面，根據(jù)錘頭動力學(xué)分析和破碎的能量條件，導(dǎo)出了錘頭質(zhì)量的計算公式，為錘頭質(zhì)量的確定提供了理論依據(jù)。

一、錘頭材料的研究

(1)錘頭材質(zhì)選擇：隨著新的耐磨材料不斷研制，高鉻鑄鐵作為第三代抗磨材料，在國際上已廣泛用于冶金、礦山、材等工業(yè)部門的破碎設(shè)備。如：球磨機磨球，各種破碎機的錘頭、板錘、襯板等，尤其是由美國Clmax公司研制的15cr3Mo合金，以其抗磨性高而被冠以抗磨材料“王”的稱號。但由于國內(nèi)Mo合金資源缺乏且價格昂貴，推廣應(yīng)用受到一定限制。我國W，Mn資源豐富，且w與Mo的性質(zhì)相似，它與碳的結(jié)合力稍低于Mo，但強于Cr，Mn，W與Mo一樣能提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，顯著抑制珠光體轉(zhuǎn)變，且在碳化物與基體中的分配較Mo均勻，抑制珠光體的作用發(fā)揮較好。Mn具有促進珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變作用，且冷卻時使奧氏體形成馬氏體的傾向增強。為此，我們選擇高鉻錳鎢合金作為錘頭的試驗材料。

(2)材質(zhì)的熱處理工藝為了增強高鉻錳鎢合金錘頭的耐磨性和沖擊韌性，延長其使命壽命。高鉻錳鎢合金經(jīng)淬火后，進行低溫回火處理以消除鑄件的殘余應(yīng)力，使淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，以改善其沖擊韌性。

(3)材質(zhì)的金相組織及機械性能高鉻錳鎢合金經(jīng)熱處理后，其組織為：馬氏體+一次碳化物+鑄鐵少量粒狀二次碳化物+少量殘余奧氏體。一次碳化物呈分散、孤立狀，且塊度較小，體積比值達27％左右，起到了抗磨損的骨干作用；支撐一次碳化物的馬氏體基體，由于其上析出高度彌散的二次碳化物的緣故，進一步強化了馬氏體，提高了基體組織的抗磨性能；少量的殘余奧氏體減緩了裂紋擴展的趨勢，從而使高鉻錳鎢合金抗磨性能高且韌性較好。高鉻錳鎢合金熱處理后的金相組織高鉻錳鎢合金的機械性能經(jīng)反復(fù)測試后，高鉻錳鎢合金的硬度高且韌性較好。

(4)錘頭使用壽命的對比：用高鉻錳鎢合金生產(chǎn)的錘頭裝機進行了生產(chǎn)運行試驗，其試驗結(jié)果與原合金鋼錘頭使用情況對比錘頭使用壽命的對比錘頭平均使用壽錦o／h原合金錘頭 366995高鉻錳鎢合金錘頭l 12015Cr3Mo合金錘頭從表3可知，用高鉻錳鎢合金生產(chǎn)的錘頭，其使用壽命與美國的15Cr3Mo合金錘頭相當，是原合金鋼錘頭的2．7倍左右。

二、錘頭質(zhì)量的研究

(1)錘頭動力學(xué)的分析：在立式?jīng)_擊破碎機中，由于碰撞過程極為復(fù)雜，為了便于研究，對它的碰撞過程進行如下幾點假設(shè)：①錘頭與物料的碰撞發(fā)生在錘頭碰撞中心上，即錘頭與銷軸間的碰撞反沖量S：=0；②錘頭與物料的碰撞是彈性正碰撞；③在碰撞過程中，忽略摩擦力和風阻等影響。錘頭與單顆粒物料碰撞的力學(xué)模型根據(jù)上述假設(shè)，錘頭對單顆粒物料碰撞過程可簡化為的力學(xué)模型。

(2)錘頭質(zhì)量的確定：根據(jù)設(shè)計要求，在確定破碎機錘頭質(zhì)量時，一方面應(yīng)使其能破碎物料，另一方面應(yīng)使錘頭不致于過度偏倒據(jù)有關(guān)資料介紹心]，錘頭的偏轉(zhuǎn)問題主要與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)。根據(jù)破碎理論可知，欲破碎物料，必須滿足能量條件和受力條件。能量條件是指錘頭質(zhì)量產(chǎn)生的能量E，必須大于或等于破碎物料時所需的功A。受力條件是指錘頭質(zhì)量與物料碰撞產(chǎn)生的沖擊力必須大于物料破碎時所需的力。一般情況時，破碎機錘頭質(zhì)量與物料碰撞產(chǎn)生的沖擊力遠遠大于物料破碎時所需的力，在此不作考慮。

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