Программное обеспечение для анализа методом конечных элементов ANSYS использовалось при численном моделировании рамы щековой дробилки CJ411, и были проанализированы основные причины, приводящие к трещине рамы. Случайная нагрузка привела к развитию дефектов в литейном элементе дробилки, которые находились под высоким напряжением, что привело к дефектам. Высокое переменное напряжение, возникающее при длительной перегрузке, способствовало быстрому росту этих недостатков, что в конечном итоге привело к усталостному разрушению рамы. Исходя из этого, были предложены меры по ремонту и улучшению каркасной конструкции: использовать сварные элементы из углеродистой стали для замены элементов литья в зоне высокого напряжения и для замены сварки на болты для соединения между балкой и боковыми пластинами. Сравнительный анализ числового моделирования каркаса до и после ремонта показывает, что отремонтированная рама имеет рациональное распределение напряжений, и меры не только полностью использовали свойства материала, но также значительно снизили вероятность разрушения трещины, достигнув заметного улучшения. Это исследование не только решило практическую проблему, но также дает ссылку на оптимизацию конструкции рамы щековой дробилки.
Анализ причины трещины на раме дробилки
Геометрия щековой дробилки CJ411
Щековая дробилка Sandvik представляет собой составную маятниковую дробилку, которая легко регулирует размер измельчаемого материала и имеет глубокую и симметричную дробильную камеру. Рама состоит из двух стальных боковых пластин, полых чугунных отливок на обоих концах рамы и подвижных губок. Общая геометрическая структура щековой дробилки CJ411 показана на следующем рисунке.
Геометрия щековой дробилки CJ411
Численное моделирование рамы щековой дробилки CJ411
Для подробного анализа причины повреждения щековой дробилки CJ411 был проведен численный имитационный анализ рамы с помощью программного обеспечения ANSYS. Из-за отсутствия подробных геометрических параметров оригинальной конструкции основные размеры стойки были получены путем картирования прототипа стойки. Учитывая симметрию стойки, половина модели строится во время моделирования. В то же время, согласно характеристикам силы во время дробления, а основным объектом является рама, инерционное колесо исключается при моделировании, а геометрические детали подшипника, передней и задней стенок камера дробления, подвижная челюсть, фиксированная челюсть и т.п. игнорируются. Конечно-элементная вычислительная геометрическая модель, пожалуйста, проверьте следующий рисунок.
Конечно-элементная вычислительная геометрическая модель
Щековая дробилка CJ411 в основном используется для дробления молибденовой руды. Следовательно, прочность на сжатие составляет 40 МПа, что является основной основой для приложения нагрузки путем изготовления образца случайно выбранной молибденовой руды и проведения испытания на разрушение при сжатии. Блок SOL ID92 используется для свободной сетки, а граничные условия устанавливаются в соответствии с фактическим рабочим состоянием. Создана модель расчета конечных элементов, выполнено статическое численное моделирование и вычислены основные результаты. Проверьте следующую картину:
CJ411 Положение щековой дробилки 1
CJ411 Положение щековой дробилки 2
Анализ причин повреждения рамы щековой дробилки CJ411
- Во время работы сварное соединение балки рамы и боковой пластины ограничивает вращение балки под небольшим углом, так что в балке рамы и боковой плите появляется область с относительно высоким напряжением, и концентрация напряжения возникает на фиксированной опорная часть в передней части рамы. Это внутренний фактор, который приводит к поломке стойки.
- Каркасная балка и передняя стенка являются литыми элементами, и в отливке имеются неизбежные дефекты, такие как пузырьки и примеси, что создает условия для образования микротрещин. Как только напряжение достигает определенного значения, дефект становится источником трещины, а затем образуется трещина.
- Расследование показало, что до того, как машина была разрушена, она застряла со сверхтвердыми веществами (например, железными блоками), что привело к смерти машины и быстрому расширению трещины. Это означает, что устройство защиты от перегрузки - соединительная пластина не защищена, поэтому в случае случайной перегрузки может быть серьезно повреждена только рама.
- Данные показывают, что модель подходит для руды с прочностью на раздавливание ниже, чем 35 МПа, и измеренная прочность на разрыв сломанной молибденовой руды в фактическом режиме составляет 40 МПа, а зернистость дробления близка к верхнему пределу конструкции модель. Кроме того, для продолжения производства компания работает в непрерывном и всепогодном режиме и не принимает мер по техническому обслуживанию для периодического безаварийного технического обслуживания при отключении. Долгосрочная перегрузка также является одним из наиболее важных факторов повреждения стойки.
Основываясь на вышеупомянутых факторах, главная причина отказа рамы заключается в том, что случайная нагрузка приводит к тому, что крекер находится в состоянии высокого напряжения, и трещина компонента для литья растрескивается. Среда с высоким переменным напряжением при длительной перегрузке способствует быстрому росту трещины и в конечном итоге приводит к стойке.
Ремонт рамы щековой дробилки CJ411 и анализ методом конечных элементов
В связи с высокой ценой на импортное оборудование, необходимо его ремонтировать. Тем не менее, меры сварки и утолщения в области, где произошли трещины, первоначально не смогли достичь хорошего ремонтного эффекта. После ремонта новая трещина с быстрым расширением образуется вблизи сварного шва только за один оборот без изменения рабочих условий.
Поэтому необходимо принять новые меры для улучшения ремонта. Согласно анализу, только исключение перекрытия областей с высоким напряжением и областей с потенциальными дефектами может устранить трещины, которые вызывают усталостное повреждение рамы, продлевая тем самым срок службы дробилки. Меры по улучшению ремонта: будут высокими. Литые детали в зоне напряжения заменяются сварными деталями из углеродистой стали, которые не только улучшают прочность, но и уменьшают потенциальные дефекты; связь между балкой и рамой меняется с заливки на болты, что уменьшает взаимные ограничения между рамой и балкой во время работы и уменьшает внутреннюю конструкцию. Дополнительный стресс.
Конкретные шаги должны сначала отрезать балку от рамы, затем использовать стальную пластину, чтобы заполнить часть выкопанной рамы стальной пластиной, а затем привинтить приваренную балку к раме. Чтобы преодолеть концентрацию напряжений в отверстиях для болтов, утолщенные стальные пластины в отверстиях гарантируют, что рама не будет повреждена концентрацией напряжений в отверстиях для болтов.
CJ411 Положение щековой дробилки после ремонта 1
CJ411 Положение щековой дробилки после ремонта 2
Посредством анализа методом конечных элементов числового моделирования щековой дробилки CJ411, производимой Sweden Sandvik Company, было выявлено, что основная причина отказа рамы заключается в том, что случайная нагрузка приводит к тому, что дробилка находится в состоянии высокого напряжения, а литейный элемент дефекты развиваются и растрескиваются, длительная перегрузочная операция. Среда с высоким переменным напряжением способствует быстрому росту трещин и в конечном итоге приводит к усталостному разрушению рамы. Исходя из этого, рама была отремонтирована и улучшена. Он работал в течение нескольких месяцев при первоначальных условиях работы, и новых трещин не было. Видно, что метод улучшения ремонта эффективен.
В сочетании с результатами этого исследования сделаны следующие рекомендации для рационального и эффективного использования дробилки:
- Он должен быть точно выбран в соответствии с фактическими условиями труда;
- Убедитесь, что устройство самозащиты работает во время нормальной работы;
- Усилить техобслуживание оборудования и избежать перегрузок.
