基于卸船机耐磨衬板耐磨机理研究
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摘要:本文主要论述了不同耐磨衬板材料的属性和耐磨机理,提出了影响耐磨衬板寿命的因素。最后分析了合理安装和维护耐磨衬板的措施，可供同行参考借鉴。
关键词: 桥式抓斗卸船机、 耐磨衬板 措施
前言
桥式抓斗卸船机漏斗耐磨衬板的出现, 保护了漏斗壁的磨损,延长了漏斗使用寿命。尽管现在也有一些厂家制造一些不使用耐磨衬板的特殊耐磨漏斗,但此漏斗不能适用于所有物料的装卸, 一旦漏斗损坏, 漏斗不易更换和修复。了解耐磨衬板的种类和分类, 明白耐磨衬板磨损的机理,清楚影响耐磨衬板寿命的因素,是卸船机设计制造人员和卸船机使用单位的必备知识。
一、不同耐磨材料属性的比较
磨损材料分为有机材料、无机材料和混合材料。有机材料的磨损依据自身较低的摩擦系数, 在表面形成光滑的一层有机“膜 ”, 以达到自润滑的目的。所以有机材料的硬度不是那么高,但是依据自己 “以柔克刚 ”的特性, 达到了耐磨损的效果, 但工作温度不宜超过 100 ℃。而金属材料的磨损是物质之间的动摩擦引起的, 损坏的是物质间的分子键或原子键。卸船机漏斗结构一般是方形的, 每个漏斗面与水平面都有夹角 ,以达到物料的顺利下落, 其倾角 为:= + ( 5°~ 10°)
式中，为物料与漏斗壁的静摩擦角。在水平或低角度摩擦时,陶瓷具有优越的耐磨性;在直角或大角度冲击时, 有机材料表现突出,尤其在潮湿环境下更能体现其耐磨性;金属材料也具有高强度、高硬度和耐磨性优点,但其质量大,不同金属材料也会因材料性质不同, 耐磨性也有一定的差异。因有机材料具有良好的韧性, 如果物料从衬板接缝进入衬板与斗壁之间, 并逐渐积累增多, 最后衬板很容易被物料“顶”成弧形, 出现凸起现象, 最终不仅造成衬板的损坏,同时漏斗壁也受到了一定程度的磨损。不锈钢、合金钢价格稍贵一些, 有机耐磨衬板价格最低,经济实用性最好。
二、 耐磨材料的磨损机理分析研究
磨损是产品失效的三种形式之一, 磨损是在机械方面式作用下造成物体表面材料逐渐损失和消耗。分析卸船机漏斗耐磨材料的磨损机理, 从内、外两个方面考虑。
1、外部环境条件的的作用
①物料载荷。物料载荷主要是抓斗抓取物料的重力载荷, 抓斗满斗时物料最多,卸料时漏斗衬板面上所受的物料冲击载荷和压力也就越大,磨损也就越严重。
②物料硬度。物料硬度是漏斗衬板产生磨损的重要因素, 物料硬度越高相应的与衬板产生的摩擦也就越强烈,对衬板的损坏也就越严重。
③抓斗距漏斗上口的垂直高度。落料时抓斗底面距漏斗上口面的距离越高, 相应的物料具有的重力势能也就越大, 对耐磨衬板产生的冲击载荷也随之增大,衬板的磨损也就越严重。
④振动给料机出料的功率。物料落进漏斗后, 如果漏斗下口的振动给料机功率选择过大或电动推杆打开卸料门过大,那么物料在漏斗内不会进行长时间停歇, 就急速的下落, 这样物料对衬板的磨损也就加大。
⑤漏斗面的倾斜角度。卸船机漏斗结构大多是方形的, 每个面与水平面都有夹角 。如果 选择不合理,物料就会对漏斗耐磨衬板产生很大的压力,这样物料对耐磨衬板产生很大的磨损。陶瓷耐磨衬板属于脆性材料, 随着角度的增大, 其磨损量也在增加,在接近 90°时, 磨损量达到最大, 表明陶瓷材料不宜在大倾角冲击摩擦的工况下使用;韧性材料在小倾角冲击磨损工况下,磨损严重,但是达到一定角度后, 磨损达到极大值,然后磨损又逐渐减轻,可以看出, 韧性材料在倾角小的时候磨损大, 而在倾角较大时, 可以充分体现韧性材料的耐磨性。
⑥物料的颗粒大小。在初期，随着物料粒度的增加,对衬板的磨损成线性关系加剧,但物料粒度达到一定尺寸即临界物料颗粒直径后, 磨损曲线增长变缓, 或者出现不再增长的现象。物料颗粒尺寸也会在降落过程中发生变化, 棱角尖锐的颗粒, 对衬板磨损程度大,光滑状的颗粒, 对衬板产生的磨损就相对较小。同时漏斗上口, 如果放置漏斗格栅, 那么就会对大颗粒物料进行阻挡和分解, 减轻了衬板所受的冲击力和压力。
⑦物料湿度的影响。湿度分为物料湿度和外界附加湿度。外界湿度来源于外界自然雨水和喷淋洒水, 物料与衬板之间的湿度增加,摩擦系数也随之增大,二者产生相对滑动时, 产生的摩擦力也就增大,对衬板的磨损也就越严重。
⑧温度的影响。温度的影响也可以说是季节变更的影响, 夏季平均温度高, 物料分子与衬板分子活跃性强, 分子互相进入对方的趋势也就越严重, 因而之间的摩擦系数也就增大, 摩擦力也随之增大, 衬板受到的磨损也就越严重。
⑨衬板接缝的影响。如果每个衬板的面积比较小, 造成漏斗面上的衬板块数增加,接缝也就增多,尤其是有机高分子量衬板,接缝增多,颗粒小的物料很容易通过接缝进入衬板与漏斗壁之间,随着物料的积累, 就会造成衬板螺栓磨损加重, 同时衬板会凸起变形,最终造成联接螺栓断裂,衬板掉落, 严重影响生产效率和安全, 所以要合理设计衬板接缝。
2、耐磨材料特性的作用
就漏斗衬板磨损机理, 漏斗衬板磨损主要是冲击磨损和冲蚀磨损。磨损一般分为三个时期: 第一为初级磨损也是低磨损区, 第二为稳定磨损时期也称过磨损区; 第三为加剧磨损时期即高磨损区。第一、三磨损时期磨损程度较为严重,第二时期趋于稳定。就衬板的硬度与磨损的关系,随着耐磨衬板材料硬度的提高, 其相对耐磨性也呈线性关系提高,对于硬度较小的材料而言,当物料的硬度大于耐磨材料硬度时,随着物料硬度的升高,耐磨材料磨损严重;当物料硬度与材料硬度大致相等时, 磨损严重性达到最大点, 当材料硬度超过物料硬度后,磨损就不再增加。所以这期间分磨损为三个时期即低磨损区,过度磨损区和高磨损区。耐磨材料的硬度并非都是一样的, 有的耐磨材料外层硬度达到了耐磨要求, 但是受到技术、设备等的影响, 其内部硬度并不理想, 当材料外层磨损掉后, 内部硬度低的材料就很容消耗掉,最终导致整个衬板磨损殆尽。
三、安装和维护耐磨衬板的注意事项
在漏斗上口四周第一块板的上口以及横向接缝处应切成一斜切口即斜接缝, 以防止物料的渗入,不锈钢衬板也应选择沉头螺钉紧固, 衬板之间的接缝距离一般在 10 mm左右。检查安装衬板的平整性, 确保每一个面的衬板都处在一个平面中。要经常检查沉头螺栓的紧固情况, 特别是漏斗外侧安装有振动电机的情况下,避免衬板因螺栓松动而掉落或损伤。如果有一块衬板损坏或脱落, 要更换同型号的漏斗耐磨衬板,以免其他衬板因此发生加剧性磨损。
四、结语
桥式抓斗卸船机在港口码头的应用越来越广泛, 因其具有间歇式的作业属性,所以漏斗是桥式抓斗卸船机卸料系统重要的结构部件, 漏斗耐磨衬板的选择和使用也随之成为桥式抓斗卸船机卸料系统设计的焦点。面对卸船机越来越高的生产效率, 漏斗耐磨衬板的磨损也越来越严重,所以认清漏斗耐磨衬板磨损的机理, 了解影响漏斗耐磨衬板寿命的因素,科学合理的安装、维护漏斗耐磨衬板,都显得那样的迫切和重要。
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