تُعد أسطوانة الأمان (المعروفة أيضًا باسم أسطوانة التحرير) مكون أمان أساسي في كسارات المخروط، وهي مسؤولة بشكل أساسي عن حماية المعدات من تأثيرات التحميل الزائدعند دخول مواد غير قابلة للسحق (مثل كتل الحديد) إلى الكسارة أو تجاوز حمولة المواد الحد الأقصى، يُطلق الزيت الهيدروليكي في أسطوانة الأمان بسرعة عبر صمام تخفيف الضغط، مما يدفع المخروط المتحرك لأعلى لزيادة الفجوة في حجرة السحق والسماح بتفريغ الأجسام الغريبة. بعد إخراج الأجسام الغريبة، يُعاد ضبط النظام الهيدروليكي، ويعود المخروط المتحرك إلى وضع التشغيل، مما يضمن التشغيل المستمر والمستقر للمعدات.
الأسطوانة الآمنة عبارة عن مكون أسطواني يتم تشغيله هيدروليكيًا، ويتكون من الأجزاء الأساسية التالية:
ال جسم الأسطوانة يعمل كحاوية للزيت الهيدروليكي والمكبس، ويتحمل الضغط الهيدروليكي الداخلي. يتميز بهيكل أسطواني مجوف، ويتطلب جداره الداخلي معالجة عالية الدقة لضمان أداء محكم وحركة سلسة للمكبس. عادةً ما تكون المواد المستخدمة من الحديد الزهر عالي القوة أو الفولاذ المصبوب.
ال مكبس ينقل الطاقة الهيدروليكية لدفع إزاحة المخروط المتحرك. وهو هيكل أسطواني يطابق الجدار الداخلي لجسم الأسطوانة، ويتصل قمته بقضيب توصيل المخروط المتحرك. عادةً ما يخضع سطحه لمعالجة مقاومة للتآكل.
ال مجموعة الختم يمنع تسرب الزيت الهيدروليكي (الداخلي والخارجي). يتكون من حلقات O، وأختام مركبة (مثل حلقات غليد، وأختام U-كوب)، وأختام غبار، مثبتة عند المكبس ونهاية جسم الأسطوانة.
ال مدخل/مخرج الزيت يتصل بخط الأنابيب الهيدروليكي لحقن وتفريغ الزيت الهيدروليكي. يقع على الجدار الجانبي لجسم الأسطوانة، ويتميز بواجهة ملولبة (مثل ملولب الأنابيب البريطاني) تتوافق مع النظام الهيدروليكي.
ال كم دليل يضمن محورية حركة المكبس ويقلل التآكل اللامركزي. مُغلَّف من الخارج، مصنوع من حديد زهر مقاوم للتآكل أو سبيكة نحاسية، بدقة ثقب داخلي من الدرجة تكنولوجيا المعلومات 7.
بعض الموديلات مجهزة بـ جهاز التخزين المؤقت لتقليل الصدمات أثناء إعادة ضبط المكبس بسرعة. يتكون من غلاف عازل وفتحة خانق، ويقع أسفل جسم الأسطوانة، ويحقق امتصاص الصدمات من خلال خنق الزيت الهيدروليكي.
يتم تشكيل المكونات الأساسية مثل جسم الأسطوانة ومكبس الأسطوانة الآمنة في الغالب عن طريق عمليات الصب، مع التدفق المحدد على النحو التالي:
اختيار المواد
جسم الأسطوانة: يتم اختيار الحديد الزهر الرمادي عالي القوة (اتش تي 300) أو الحديد المطاوع (كيو تي 500-7)، والذي يتطلب قوة شد ≥ 500MPa وصلابة 180-240HBW لضمان مقاومة الضغط العالي ومقاومة التشوه.
المكبس: يتم استخدام الحديد المطاوع (كيو تي 600-3) أو الفولاذ المصبوب (ZG35CrMo) بشكل شائع، مما يتطلب مقاومة عالية للتآكل والصلابة.
تصميم وتصنيع القوالب
تُصنع قوالب الرمل (رمل الراتنج أو رمل سيليكات الصوديوم) وفقًا لرسومات القطع، مع ترك مسافة تشغيل تتراوح بين 3 و5 مم. صُممت الرافعات والبوابات بدقة لتجنب تجاويف الانكماش والمسامية. بالنسبة لقوالب جسم الأسطوانة، يجب ضمان أسطوانية التجويف الداخلي لمنع الانحناء أو الانحناء بعد الصب.
الذوبان والصب
صهر الحديد الزهر: يُستخدم فرن حثي متوسط التردد، مع ضبط درجة حرارة الحديد المنصهر بين ١٤٥٠ و١٥٠٠ درجة مئوية. يُضبط التركيب الكيميائي (مثل الكربون: ٣٫٢-٣٫٦٪، السيليكون: ١٫٨-٢٫٢٪) لضمان السيولة والخصائص الميكانيكية.
الصب: يُستخدم نظام صب سفلي، مع ضبط سرعة الصب بين 5 و8 كجم/ثانية لتجنب انجراف الخبث. بعد الصب، يُبرَّد المصبوب ببطء في الفرن إلى أقل من 200 درجة مئوية لتقليل الإجهاد الداخلي.
الهز والتنظيف
بعد تبريده إلى درجة حرارة الغرفة، يُزال قالب الرمل بالاهتزاز. تُنظف الرافعات والبوابات بالقطع أو الطحن بالغاز، مع الحفاظ على ارتفاع متبقٍّ لا يقل عن ١ مم.
المعالجة الحرارية
جسم الأسطوانة: يتم إجراء عملية تخفيف الإجهاد عن طريق التسخين إلى 550-600 درجة مئوية، والإمساك به لمدة 2-3 ساعات، والتبريد البطيء إلى 200 درجة مئوية قبل الصب لإزالة إجهاد الصب ومنع التشوه بعد التصنيع.
المكبس: إذا كان مصنوعًا من الفولاذ المصبوب، يتم إجراء التطبيع عن طريق التسخين إلى 850-900 درجة مئوية، والاحتفاظ به لمدة ساعة، والتبريد بالهواء لتكرير الحبوب وتحسين الصلابة.
فحص الصب
التفتيش البصري: التأكد من عدم وجود شقوق أو تجاويف انكماش أو ثقوب رملية.
الاختبار غير المدمر: يتم تطبيق الاختبار بالموجات فوق الصوتية (جامعة تكساس) على المناطق الحرجة (على سبيل المثال، الجدار الداخلي للأسطوانة) بتغطية 100٪، ومنع المسام أو الشوائب ≥φ3 مم.
تتطلب قطع الصب عملية التصنيع لتلبية دقة التصميم، مع العملية المحددة على النحو التالي:
التشغيل الخشن
جسم الأسطوانة: تدوير الدائرة الخارجية والوجه النهائي والتجويف الداخلي، مع ترك بدل تشطيب بمقدار 1-2 مم؛ حفر وربط خيوط مدخل/مخرج الزيت (على سبيل المثال، G1/2).
المكبس: تدوير الدائرة الخارجية والوجه النهائي، وتشغيل الأخاديد للأختام (التسامح في العرض والعمق ± 0.05 مم).
تشطيب الآلات
الجدار الداخلي للأسطوانة: يتم صقله لتحقيق خشونة السطح را0.8-1.6μm، والأسطوانية ≤0.01mm/m، وتسامح القطر من الدرجة تكنولوجيا المعلومات 7.
الدائرة الخارجية للمكبس: طحن دقيق يصل إلى را1.6μm، مع خلوص مناسب مع الجدار الداخلي للأسطوانة يتم التحكم فيه عند 0.03-0.08 مم (يتم ضبطه وفقًا لزوجة الزيت الهيدروليكي).
غلاف التوجيه: ثقب دقيق + شحذ للفتحة الداخلية لضمان دقة الملاءمة مع المكبس.
معالجة السطح
السطح الخارجي للأسطوانة: طلاء (طبقة أساسية + طبقة علوية) أو طلاء كهربائي (طلاء الزنك والتخميل) لمقاومة التآكل؛ يبقى التجويف الداخلي غير معالج (مشحم بالزيت الهيدروليكي).
سطح المكبس: طلاء الكروم الصلب (سمك 0.05-0.1 مم)، يليه طحن دقيق لضمان دقة الأبعاد وتحسين مقاومة التآكل.
حَشد
تركيب مجموعة الختم: تركيب أختام الغبار والأختام الرئيسية (على سبيل المثال، حلقات غليد) وحلقات التوجيه بشكل متسلسل، مع ضمان عدم وجود تشوه أو خدوش.
تجميع المكبس والأسطوانة: قم بدفع المكبس ببطء لتجنب إتلاف الأختام، واختبار الحركة السلسة (بدون تشويش).
إن جودة أسطوانة الأمان تؤثر بشكل مباشر على أداء السلامة للكسارة، مما يتطلب مراقبة صارمة في الروابط التالية:
فحص المواد الخام
تحليل التركيب الكيميائي: استخدام مطياف للكشف عن عناصر مثل الكربون والسيليكون والمنجنيز في الحديد الزهر / الفولاذ المصبوب، وضمان الامتثال لمعايير المواد.
اختبار الخواص الميكانيكية: أخذ العينات لاختبارات الشد (قياس قوة الشد والاستطالة) واختبارات الصلابة (جهاز اختبار صلابة برينيل).
فحص دقة التصنيع
دقة الأبعاد: استخدام ميكرومتر داخلي وخارجي لفحص القطر الداخلي للأسطوانة والقطر الخارجي للمكبس، مع التسامح ضمن الدرجة تكنولوجيا المعلومات 7.
التسامح الهندسي: استخدام مقياس الاستدارة للتحقق من استدارة الجدار الداخلي للأسطوانة، ومؤشر الاتصال لاختبار استقامة المكبس (≤0.02 مم/م).
جودة السطح: استخدام مقياس الخشونة لقياس قيم را، مع الفحص البصري للتأكد من عدم وجود تقشير أو ثقوب في طلاء الكروم.
اختبار الأداء الهيدروليكي
اختبار الختم: تثبيت الضغط عند ضغط العمل المقدر (عادة 10-20 ميجا باسكال) لمدة 30 دقيقة، مع تسرب ≤0.1 مل/دقيقة.
اختبار التشغيل: محاكاة ظروف التحميل الزائد، وحقن الزيت الهيدروليكي، ومراقبة رفع/خفض المكبس بسلاسة، وخطأ دقة إعادة الضبط ≤0.5 مم.
اختبار التعب الحياتي
أخذ العينات لأكثر من 100000 دورة ترددية، وفحص تآكل الختم بعد الاختبار، واكتشاف شقوق الأسطوانة من خلال اختبار الجسيمات المغناطيسية.
فحص المصنع
يجب أن يكون كل أسطوانة أمان مصحوبة بتقرير تفتيش يحتوي على بيانات اختبار الأبعاد والأداء، مع منع المنتجات غير المؤهلة من مغادرة المصنع.
أسطوانة الأمان هي حاجز الأمان الرئيسي للكسارات المخروطية. يجب أن يوازن تصميمها الهيكلي بين المتانة وأداء الختم، مع عمليات الصب والتشغيل التي تضمن دقة عالية ومقاومة للتآكل. تشمل مراقبة الجودة العملية بأكملها، من المواد الخام إلى المعالجة والتجميع. يضمن نظام التشغيل المدروس استجابة أسطوانة الأمان بسرعة للأحمال الزائدة، مما يطيل عمر الكسارة.
