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提高锤式破碎机锤头寿命的途径

1、引言
锤式破碎机是冶金、矿山、建材和电力等行业常用的破碎设备。锤头是其中主要的易磨损件,目前主要用高锰钢制作。但其抗磨性差,使用寿命短,需要频繁更换,不仅浪费材料,而且影响正常工作。因此,提高锤头的寿命成为亟待解决的问题。
2、锤式破碎机的工作原理及锤头失效分析
(1)锤式破碎机的工作原理如图1所示,

物料从喂料口落下进人破碎腔,与高速旋转的锤头相撞击,被破碎的物料以很高的速度撞击在有一定间隙的蓖条上,粒度较大的物料经过反复破碎,破碎后符合要求的细小物料通过蓖条缝排除。

(2)锤头失效分析
锤头在工作期间,除受到撞击外,还受到物料的冲刷,这样长期反复使用,锤头的工作面就会受到破坏,使表面形状发生变化,如果用在可逆式破碎机上,锤头两侧的棱角就都会被磨成光滑的圆弧面,如图2所示。锤头在工作初期表面形状未发生改变时,锤头主要受到撞击磨损,物料以正向力撞击金属表面产生塑性变形和撞击坑。当锤头的工作面磨成圆弧后,此时其表面受力发生了变化,原来锤头锤面受力F,现在作用在磨损面上的力F可分解为2个分力,一个是垂直于锤面的法向力Fr=Fsina,一个是平行于锤面的切向力Fq=Fcosa。前者对锤头产生撞击作用,后者对锤面造成切削、冲刷。二者的大小取决于冲击角a。在锤头工作初期,冲击角a=90度,这时要表现为撞击磨损,当锤头磨损后,a角变小,F,变大,这就使金属从锤面上迁移,表现为冲刷磨损,此类磨损是锤头失效的主要形式。尽管物料的撞击可产生一定量的加工硬化,但冲击力还不足以使锤头的工作面形成坚固的硬化层,造成锤头的耐磨性不够,**终使得锤头在工作初期失效。因此提高锤头的硬度,可提高其耐磨性,从而减轻撞击磨损;提高材料的韧性有助抑制裂纹的产生和扩展,有利于减轻冲刷磨损。因此,选择合适的材料是提高锤头寿命的基本途径。

3锤式破碎机锤头材料的选择
(1)锰钢锤头
目前国内的破碎机锤头大部分使用高锰钢材质,其耐磨性不够,使用寿命非常短。破碎石灰石的锤头一般可使用60一90d,在某些特殊条件下,使用不到7d。同时由于锤头在工作中所受的冲击力并不大,使高锰钢锤头的加工硬化效果不显著,其抗冲刷磨损能力差。由于Cr能起到强化奥氏体,提高钢的硬度、强度和耐磨性的作用,因此在高锰钢中加人Cr元素,可使锤头大大强化。在破碎铁矿石时,锤头的使用寿命比普通高锰钢提高50%,

(2)锤式碎石机复合锤头
传统的高锰钢锤头耐磨性差,使用寿命短,耗材量大。为此,绿巨人app免费版下载安装将锤头设计成锤柄和锤端分别制造。如图3所示,

锤柄部分采用高锰钢或碳钢,使其具有足够的强韧性,锤头部分采用高铬铸铁。而高铬铸铁是一种具有优良耐磨性的材料,这样锤端就会有足够的耐磨性,同时由于高铬铸铁韧性较低,易发生脆性断裂,所以锤柄选择高韧性的高锰钢或碳钢材质,克服了单一材料的缺点。

实践表明,在水泥行业破碎水泥熟料,其使用寿命比高锰钢锤头提高2倍以上。此外,还可采用镶铸白口铁锤头,试验证明,在破碎莫氏硬度为6.5的钠长石时,使用寿命可稳定地达到高锰钢锤头的3倍,从上面的分析可知,以上2种复合锤头满足使用性能要求。

(3)锤式破碎机低合金钢锤头
复合锤头,虽然具有较高的使用寿命,但其铸造及热处理工艺复杂。为此,近年来研制开发了多种低合金钢锤头,已推广的有40CrMnSiMoRe低合金钢锤头。40CrMnSiMoRe钢合金元素含量少,生产成本低,工艺简单,通过合适的热处理即可获得需要的机械强度。经过对锤头运行状况分析以及在破碎机上的实验,证实了该种材料符合锤头的各项性能指标,可作为一种良好的锤头材料。在峰峰发电厂锤式破碎机上,40CrMnSiMoRe锤头与高锰钢锤头进行了磨损对比试验。试验方法是在破碎机上安装两排锤头,每种装一排,同机运行,试验结果为:40CrMn-SiMoRe锤头运行了21d,高锰钢锤头运行了14d,由于两种锤头的磨损长度不同,因此用磨损长度来衡量实际的使用寿命更为实际,如表2所示。

实验表明,40CrMnSiMoRe钢锤头的耐磨性能大大优于高锰钢锤头,前者的耐磨性是后者的2.25倍

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