УДК 691.714.018.8

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МОЛОТКОВ РОТОРНЫХ

ДРОБИЛОК

 

IMPROVEMENT OF WEAR RESISTANCE OF ROTARY HAMMERS 
CRUSHERS

 

Густов Ю.И., Воронина И.В., Жердева Ю.А.

(Национальный исследовательский Московский государственный

строительный университет, г. Москва, РФ)

Gustov Yu.I., Voronina I.V., Zherdeva Yu.A.

(«Moscow State of civil engineering» (National Research University)

 

В работе представлены результаты промышленных испытаний молотков роторной дробилки, наплавленных испытаний молотков роторной дробилки, наплавленных различными покрытиями электродами. Установлены наибольшая абразивная износостойкость наплавленного металла при больших значениях твердости, коэффициента трения и гармонического показателя парциальных величин микроизноса и микрометалла.

The paper presents the results of industrial tests of the hammers crusher, weld test hammers impact crushers, deposited by various coating electrodes. Set the highest abrasive wear resistance of deposited metal at high values of hardness, coefficient of friction and harmonic measure partial values of microsec and microsetella.

 

Ключевые слова: износостойкость, молоток, дробилка, наплавка, электрод, твердость, коэффициент трения, гармонический показатель.

Key words: wear resistance, hammer, crusher, welding electrode, hardness, coefficient of friction, harmonic measure.

 

При дроблении различных пород молотки дробилок подвергаются интенсивному абразивному износу. Для повышения их износостойкости наиболее эффективной представляется наплавка износостойких сплавов на рабочие поверхности. Цель работы – исследование износостойкости молотков, наплавленных сплавами различных систем легирования (структурных классов), и обоснованный выбор наиболее эффективной системы наплавки.

Исходя из анализа применяемых наплавочных материалов в условиях абразивного изнашивания (ножи дорожных фрез, лопатки грунтосмесительных машин, ножи и зубья землеройной техники и т.п.), для исследования приняли следующие наплавочные электроды: ВСН-6, ЦН-16, И-1, И-2, КБХ-45, Х-5 и Т-590.

Наплавленные молотки испытаны в условиях Шатурского торфобрикетного завода при дроблении торфа высокой абразивности и коррозионного воздействия (pH=5).

Режимы ручной электродуговой наплавки при диаметре электродов 5 мм, полученные значения твердости наплавленных металлов, микротвердость их основы и упрочняющей фазы, а также относительная износостойкость Ԑ наплавок (эталон – марка Т-590) приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Показатели наплавленных металлов

Марка

электрода

Ток, А

Твердость,

HRC

Микротвердость, МПа

Относительная износостойкость, Ԑ

основы

упрочняющей фазы

ВСН-6

ЦН-16

И-1

И-2

КБХ-45

Х-5

Т-590

150-170

260-270

150-170

150-170

250-260

240-260

240-250

44-47

54-57

36-39

35-37

56-58

59-64

55-57

4670

5550

4660

4650

9960

10800

7480

7580

7880

4790

4720

14900

16100

14220

0,69

0,88

0,52

0,54

1,56

2,94

1,00

Зависимость относительной износостойкости наплавленных металлов от их твердости имеет степенной характер (рис. 1)

Рисунок 1 - Зависимость относительной износостойкости от твердости наплавок

 

По микротвердости основы (H0) и упрочняющих фаз (Hф) наплавленных металлов (см. табл. 1) с учетом средней микротвердости абразивных частиц (Hа=10000 МПа) определяется коэффициент трения скольжения по формуле:

                     .                                                            (1)

Для контрольного сопоставления используется апробированная зависимость [1-3]:

             ,                                                                         (2)

где Dа – парциальный микроизнос шероховатой поверхности трения [1].

Результаты расчета по (1) и (2) приведены ниже. (таблица 2.)

 

Таблица 2 - Расчетные значения коэффициента

Электроды

ВСН-6

ЦН-16

И-1

И-2

КБХ-45

Х-5

Т-590

 по (1)

0,210

0,237

0,240

0,240

0,286

0,293

0,236

 по (2)

0,258

0,262

0,232

0,190

0,292

0,290

0,277

Dа

0,49

0,46

0,56

0,68

0,35

0,36

0,41

 

Установлено: чем ближе твердости основы и упрочняющих фаз, тем больше коэффициент трения, при увеличении агрегатной твердости наплавленных металлов коэффициент трения возрастает.

Зависимость относительной износостойкости наплавок от коэффициентов трения аппроксимируется степенной функцией (рис. 2).

Рисунок 2 - Зависимость относительной износостойкости от коэффициента трения

 

Выводы:

1.  Для повышения долговечности молотков дробилки в условиях коррозионно-абразивного изнашивания целесообразно применять наплавку электродами марки Х-5 (тип металла Э-300Х25Г2Р2СТ). При этом достигается трехкратное повышение долговечности в сравнении с наплавкой электродами марки Т-590 (тип Э-320Х25С2ГР).

2.  Наплавка электродами марки Т-590 при затрудненном удалении шлаковой корки допускает трещинообразование в наплавленном слое и поэтому может быть рекомендована только для дробления мягких технологических масс.

Теоретический интерес представляет исследование микротопографии поверхностей трения молотков. Важными показателями микротопографии являются парциальный микроизнос   (см. формулу 2) и парциальный микрометалл , составляющие в сумме 1,0.

Числовые значения  и  вместе с их суммой можно рассматривать как ряд Фибоначчи, на основе которого можно представить ряд триад парциальных величин  и . [4] Применительно к наплавке электродами Х-5, показавшей наибольшую износостойкость (см. рис. 1 и 2), ряды триад представлены в таблице 3.

 

Таблице 3 - Ряды триад наплавки Х-5

1,0

1,762

2,762

С

0,362

0,638

1,0

1,7624

1,5674

1,762

2,762

4,525

0,141

0,221

0,362

1,567

1,638

2,762

4,525

7,287

0,0534

0,0876

0,141

1,640

1,610

4,525

7,287

11,812

0,0205

0,0329

0,0534

1,605

1,623

7,287

11,812

19,10

0,00782

0,0127

0,0205

1,624

1,614

11,812

19,10

30,912

0,0030

0,00482

0,00782

1,607

1,622

19,10

30,912

50,012

0,0011

0,00185

0,0030

1,682

1,622

30,912

50,012

80,924

0,00042

0,000680

0,0011

1,619

1,618

50,012

80,924

130,936

0,00016

0,00026

0,00042

1,628

1,615

80,924

130,936

211,86

0,0000610

0,000099

0,00016

1,623

1,616

 

Установлено: близкие к гармоническим значения знаменателей ряда d1=1,619 и d2=1,618 установлены при триаде Т8. Число гармонических двумерных величин равно . Показатель экспоненты будет . Тогда парциальный микроизнос составит

,                                                 (3)

что соответствует экспериментальному значению.

Проверка экспоненциального показателя по значениям  и соответственно дает , . Среднее значение .

Аналогичные расчеты гармонических показателей дали значения: для наплавок И-1 n=5,5; И-2 n=5,67; ЦН-16 n=6,65.

Таким образом, большей износостойкости наплавленного металла соответствует более высокий гармонический показатель.

Общий вывод.

Большим значениям твердости, коэффициента трения скольжения и гармонического показателя парциальных величин микроизноса и микрометалла соответствует наибольшая износостойкость. Такими трибологическими характеристиками обладает металл, наплавленных покрытыми электродами марки Х-5. Для повышения износостойкости и долговечности молотков роторных дробилок рекомендуется наплавка этими электродами.

 

Список использованных источников

1.    Густов Ю.И. Триботехника строительных машин и оборудования: Монография. / Московский государственный строительный университет. М.: МГСУ, 2011. 192 с.

2.    Густов Ю.И., Воронина И.В., Катанина А.Г. Бородеформационный критерий поверхностей трения рабочих органов и сопряжений строительной техники // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сборник научных трудов. Выпуск 23. Брянск, БГИТУ, 2016. С.90-94.

3.    Густов Д.Ю., Густов Ю.И., Юшков А.А. Механизмы абразивного изнашивания и коэффициенты полезного действия трибосистем строительной техники// Механизация строительства. 2016. №9. С.50-53.

4.    Коробко В.И. Золотое сечение и проблемы гармонии систем. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов СНГ, 1998.  373 с.

5.    Dowson D. Progress in tribology: an historical perspective.- In: New Directions in Tribology/ Ed by I. M. Hutchings. Buru. St. Edmunds and London, MEP., 1997. D 4-20