對(duì)立軸沖擊式破碎機(jī)錘頭的材料和質(zhì)量的研究

立式?jīng)_擊破碎機(jī)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(jī)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理能力高、破碎比大、能耗少等一系列優(yōu)點(diǎn)，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?yàn)樾枰?jīng)常更換易損件或因備品備件供應(yīng)不及時(shí)，從而降低了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)率，這種局面嚴(yán)重影響和制約了立式?jīng)_擊破碎機(jī)在我國進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展，故對(duì)錘頭材料和質(zhì)量進(jìn)行研究有著十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

對(duì)立軸沖擊式破碎機(jī)錘頭材料和質(zhì)量進(jìn)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(zhǎng)，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(dòng)力學(xué)分析和破碎的能量條件，導(dǎo)出了錘頭質(zhì)量的計(jì)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(jī)磨球，各種破碎機(jī)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(hào)。但由于國內(nèi)Mo合金資源缺乏且價(jià)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(qiáng)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(jìn)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變作用，且冷卻時(shí)使奧氏體形成馬氏體的傾向增強(qiáng)。為此，我們選擇高鉻錳鎢合金作為錘頭的試驗(yàn)材料。

(2)材質(zhì)的熱處理工藝為了增強(qiáng)高鉻錳鎢合金錘頭的耐磨性和沖擊韌性，延長(zhǎng)其使命壽命。高鉻錳鎢合金經(jīng)淬火后，進(jìn)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(jī)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(dá)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(jìn)一步強(qiáng)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(kuò)展的趨勢(shì)，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(jī)械性能經(jīng)反復(fù)測(cè)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(duì)比：用高鉻錳鎢合金生產(chǎn)的錘頭裝機(jī)進(jìn)行了生產(chǎn)運(yùn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果與原合金鋼錘頭使用情況對(duì)比錘頭使用壽命的對(duì)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(dāng)，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(dòng)力學(xué)的分析：在立式?jīng)_擊破碎機(jī)中，由于碰撞過程極為復(fù)雜，為了便于研究，對(duì)它的碰撞過程進(jìn)行如下幾點(diǎn)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(fēng)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(duì)單顆粒物料碰撞過程可簡(jiǎn)化為的力學(xué)模型。

(2)錘頭質(zhì)量的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在確定破碎機(jī)錘頭質(zhì)量時(shí)，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(shí)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(shí)所需的力。一般情況時(shí)，破碎機(jī)錘頭質(zhì)量與物料碰撞產(chǎn)生的沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物料破碎時(shí)所需的力，在此不作考慮。

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