كسارة مخروطية من سلسلة علوم الحاسب الآلي

الإطار العلويمصنوع من فولاذ مصبوب عالي القوة (مثل ZG270-500)، صُمم الإطار العلوي بشكل أسطواني. يتميز بحافة علوية تعمل كنقطة اتصال لقادوس التغذية. الجدار الداخلي للإطار العلوي مُشَكَّل بدقة ليتناسب تمامًا مع بطانة المخروط الثابتة. لتعزيز سلامته الهيكلية وتحمله لقوى السحق الكبيرة، زُوِّد بأضلاع تقوية شعاعية. تتراوح سُمك هذه الأضلاع عادةً بين 40 و100 مم، وهي موزعة بشكل استراتيجي لتوزيع الحمل بالتساوي، مما يضمن متانة الإطار على المدى الطويل.

الإطار السفليالهيكل السفلي، المصنوع من فولاذ مصبوب عالي التحمل (مثل ZG35CrMo)، هو أساس الكسارة. يحتوي على مكونات أساسية مثل غلاف العمود اللامركزي، ومحمل العمود الرئيسي، وفي بعض الطرازات، أسطوانات هيدروليكية. يُثبّت هذا الهيكل بإحكام على الأساس باستخدام مسامير تثبيت (عادةً ما تكون بمقاسات M30-M60). يحتوي الهيكل السفلي أيضًا على ممرات زيت داخلية، وهي ضرورية لتزييت الأجزاء المتحركة بشكل صحيح، وتقليل الاحتكاك، وضمان سلاسة التشغيل.

مخروط متحرك:المخروط المتحرك جزء أساسي في آلية التكسير. يتكون من جسم مخروطي مطروق من 42CrMo وبطانة مقاومة للتآكل. جسم المخروط مطروق بدقة، وقاعدته الكروية مصممة لتلائم بشكل مريح المحمل الكروي للعمود الرئيسي. هذا يسمح بحركة تأرجح سلسة ومرنة أثناء التشغيل. البطانة المقاومة للتآكل، المصنوعة من حديد الزهر عالي الكروم (Cr20) أو فولاذ المنغنيز (ZGMn13)، مثبتة بجسم المخروط باستخدام صب سبائك الزنك. تضمن هذه الطريقة ربطًا محكمًا وآمنًا، حيث يتراوح سمك الطبقة المقاومة للتآكل عادةً بين 30 و80 مم لتحمل قوى الكشط الناتجة عن عملية التكسير.

المخروط الثابت (المقعر)المخروط الثابت، المعروف أيضًا بالمقعّر، هو بطانة حلقية تُركّب على الجدار الداخلي للإطار العلوي. عادةً ما يكون مُقسّمًا إلى 3-6 أجزاء، مما يُسهّل التركيب والاستبدال. مادة المخروط الثابت هي نفسها مادة بطانة المخروط المتحرك، مما يوفر مقاومة عالية للتآكل. لكل جزء تجويف مُصمّم بعناية، بزاوية تتراوح عادةً بين 18 و25 درجة. تمنع الهياكل المتشابكة بين الأجزاء تسرب المواد، مما يضمن تكسيرًا فعالًا ومتسقًا.

كم العمود اللامركزي:يُصنع غلاف العمود اللامركزي من الفولاذ المصبوب (ZG35CrMo)، وهو مُكوّن أساسي في تحريك اهتزاز العمود الرئيسي. يتراوح انحرافه عادةً بين 10 و30 مم، مما يُحدد سعة تأرجح المخروط المتحرك. السطح الخارجي لغلاف العمود اللامركزي مُجهّز بترس مخروطي كبير، مصنوع من فولاذ سبائك 20CrMnTi، ويخضع لعملية الكربنة والتبريد. تُعزز هذه المعالجة مقاومة الترس للتآكل ومقاومة التعب، مما يضمن نقل طاقة موثوقًا.

زوج تروس مخروطيةيتألف زوج التروس المخروطية من ترس مخروطي صغير مُثبّت على عمود الإدخال وترس مخروطي كبير مُثبّت على غلاف العمود اللامركزي، وهو مسؤول عن نقل الطاقة من المحرك. يتم اختيار نسبة التروس بعناية، عادةً في نطاق 1:4 - 1:6، لتحقيق سرعة الدوران وعزم الدوران المطلوبين لغلاف العمود اللامركزي.

محرك وحزام V:يوفر محرك متغير التردد، تتراوح قدرته عادةً بين ١٦٠ و٦٣٠ كيلوواط، مصدر الطاقة للكسارة. يتصل المحرك بعمود الإدخال عبر أحزمة على شكل حرف V، ويمكن تعديل سرعة البكرة في نطاق ٩٨٠ إلى ١٤٨٠ دورة في الدقيقة. يتيح نظام التشغيل متغير السرعة هذا مرونة في التشغيل، مما يُمكّن الكسارة من التكيف مع مختلف المواد ومتطلبات الإنتاج.

وحدة الضبط الهيدروليكيةفي بعض الطرازات المتقدمة من سلسلة علوم الحاسب الآلي، تتضمن وحدة ضبط هيدروليكية. تتكون هذه الوحدة عادةً من 6 إلى 12 أسطوانة هيدروليكية، مُرتبة حول الهيكل السفلي. تعمل هذه الأسطوانات بضغط تشغيل يتراوح بين 16 و25 ميجا باسكال، وتُستخدم لضبط حجم منفذ التفريغ، الذي يتراوح بين 5 و50 مم. مُدمجة في النظام مستشعرات موضع لضمان التحكم الدقيق في عرض منفذ التفريغ، بدقة ±0.1 مم.

نظام السلامةالكسارة مُجهزة بنظام حماية من الحمل الزائد. في الطُرز المُزودة بأسطوانات هيدروليكية، تُستخدم صمامات تخفيف الضغط للحماية من الحمل الزائد. عند دخول مواد غير قابلة للسحق، مثل الأجسام المعدنية، إلى تجويف الكسارة، تتقلص الأسطوانات الهيدروليكية، مما يُوسّع منفذ التفريغ للسماح بطرد المواد الغريبة. بمجرد إزالة العائق، تعود الأسطوانات تلقائيًا إلى وضعها الأصلي. في الطُرز التقليدية المُزودة بنابض، تعمل مجموعة من النوابض (عادةً 16 زوجًا من نوابض الفولاذ المُسبك عالي الأداء) كآلية حماية من الحمل الزائد. عند تطبيق قوة زائدة، تنضغط النوابض، مما يسمح للأجزاء المتحركة بالتحرك ويمنع تلف الكسارة.

خزانة التحكم الذكيةبعض كسارات المخروط الحديثة من سلسلة علوم الحاسب الآلي مُجهزة بخزانة تحكم ذكية. تعتمد هذه الخزانة على نظام تحكم منطقي قابل للبرمجة (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة)، يراقب مختلف المعلمات، مثل درجة الحرارة والضغط واستهلاك الطاقة. كما تُتيح التشغيل عن بُعد، وتوفر وظائف تشخيص الأعطال، مما يُمكّن المُشغّلين من تحديد ومعالجة أي مشاكل قد تظهر أثناء التشغيل بسرعة.

تزييت الزيت الرقيقيُستخدم نظام تزييت زيتي رقيق مستقل لضمان سلاسة تشغيل المكونات الأساسية. يتميز هذا النظام بمضخات مزدوجة لتوفير الطاقة، ومبردات لتنظيم درجة حرارة الزيت، ومرشحات لإزالة الشوائب. يقوم النظام بتوزيع زيت ايزو نباتي 46 على المحامل والتروس، مع الحفاظ على ضغط زيت يتراوح بين 0.2 و0.4 ميجا باسكال، ودرجة حرارة الزيت أقل من 55 درجة مئوية.

هيكل مقاوم للغبارلمنع دخول الغبار إلى الكسارة والتأثير على أدائها، تم تركيب هيكل شامل مقاوم للغبار. يتضمن هذا عادةً مزيجًا من مانعات التسرب المتاهة، ومانعات تسرب الزيت، ونظام تطهير الهواء. يعمل نظام تطهير الهواء بضغط يتراوح بين 0.3 و0.5 ميجا باسكال، مما يُولّد ضغطًا إيجابيًا داخل الكسارة، مما يمنع دخول الغبار. في البيئات عالية الغبار، قد تُجهّز بعض الطُرز أيضًا بخيار رش الماء لزيادة امتصاص الغبار.

صنع الأنماطتُصنع أنماط عالية الدقة لصب الإطار. في التصنيع الحديث، تُستخدم غالبًا أنماط الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تُصمم هذه الأنماط بنسب انكماش تتراوح عادةً بين 1.2% و1.5%، وذلك لمراعاة التغيرات في الأبعاد التي تحدث أثناء عملية الصب. كما تتضمن هذه الأنماط جميع التفاصيل الدقيقة، مثل هياكل الأضلاع وممرات الزيت، بدقة عالية.

صبتُستخدم قوالب الرمل المُلصقة بالراتنج بشكل شائع في صب الهياكل. يُطلى تجويف القالب بطبقة مقاومة للحرارة أساسها الزركونيوم، بسمك يتراوح عادةً بين 0.2 و0.3 مم. يُحسّن هذا الطلاء تشطيب سطح الصب ويُساعد على تقليل العيوب. تُستخدم النوى لتشكيل التجاويف الداخلية، مثل ممرات الزيت، لضمان محاذاة دقيقة ودقة أبعاد.

الذوبان والصب:

بالنسبة للصلب المصبوب ZG270-500، تُصهر المواد الخام في فرن حثي. تُضبط درجة حرارة الانصهار بدقة ضمن نطاق 1520-1560 درجة مئوية. ولتحسين جودة الصب، يُمكن استخدام الصب بمساعدة الفراغ. يُسكب الفولاذ المصهور بعد ذلك في القالب عند درجة حرارة 1480-1520 درجة مئوية، مع ضبط دقيق لسرعة الصب لتجنب الاضطراب وتكوين الشوائب.

بالنسبة لفولاذ ZG35CrMo المصبوب، يُضاف الكروم (0.8-1.2%) والموليبدينوم (0.2-0.3%) أثناء عملية الصهر لتحقيق الخواص الميكانيكية المطلوبة. تتراوح درجة حرارة صب ZG35CrMo عادةً بين 1500 و1540 درجة مئوية.

المعالجة الحراريةبعد الصب، يخضع الإطار لسلسلة من عمليات المعالجة الحرارية. أولًا، تُجرى عملية التطبيع عند درجة حرارة تتراوح بين 880 و920 درجة مئوية، يليها التبريد بالهواء. تُحسّن هذه العملية بنية حبيبات المعدن. بعد ذلك، تُجرى عملية التطبيع عند درجة حرارة تتراوح بين 550 و600 درجة مئوية لتخفيف الإجهاد الداخلي والوصول إلى نطاق صلابة يتراوح بين 180 و220 درجة مئوية، مما يضمن سلامة الإطار ومتانته.

صب:يُعدّ قولبة الغلاف، التي تستخدم رابطًا من راتنج الفينول، الطريقة المُفضّلة لصب غلاف العمود اللامركزي. تُوفّر هذه العملية دقة أبعاد عالية، بتفاوتات تبلغ ±0.1 مم على التجويف اللامركزي. يُوفّر قالب الغلاف سطحًا أملسًا، مما يُقلّل الحاجة إلى عمليات تشغيل مُكثّفة بعد الصب.

الصب والمعالجة الحراريةيُسكب فولاذ ZG35CrMo المنصهر في قالب صدفي عند درجة حرارة تتراوح بين 1500 و1540 درجة مئوية. بعد الصب، يُبرّد غلاف العمود اللامركزي في الزيت عند درجة حرارة 850 درجة مئوية لتصلب السطح. يلي ذلك عملية تطبيع عند درجة حرارة 580 درجة مئوية لتحقيق الصلابة المطلوبة (هـ ب 220-260) وقوة الشد (≥785 ميجا باسكال)، مما يضمن قدرته على تحمل ظروف التشغيل عالية الإجهاد.

التشكيليُسخَّن قضيب فولاذ 42CrMo أولاً إلى نطاق درجة حرارة يتراوح بين 1150 و1200 درجة مئوية في فرن غاز. هذه الحرارة العالية تجعل الفولاذ قابلاً للطرق، مما يسمح بالتشكيل بكفاءة. ثم يُعرَّض القضيب لسلسلة من عمليات التشكيل والتشكيل لتشكيله على شكل مخروطي ذي قاعدة كروية. تضمن عمليات التشكيل هذه محاذاة تدفق حبيبات المعدن مع اتجاه الإجهاد، مما يُحسِّن الخصائص الميكانيكية لجسم المخروط المتحرك.

المعالجة الحراريةبعد التشكيل، يخضع جسم المخروط المتحرك لعملية تبريد في الماء عند درجة حرارة 840 درجة مئوية، مما يُبرّد المعدن بسرعة ويُصلبه. يلي ذلك عملية تلطيف عند درجة حرارة 560 درجة مئوية لتخفيف الإجهاد الداخلي وتحقيق صلابة تتراوح بين 28 و32 درجة مئوية، بالإضافة إلى قوة شد ≥900 ميجا باسكال، مما يوفر القوة والمتانة اللازمتين لتشغيله في الكسارة.

التشغيل الخشنتُستخدم ماكينات الطحن التحكم الرقمي بالكمبيوتر لتشكيل حواف وأضلاع الإطار مبدئيًا. خلال هذه العملية، يُترك بدل تشغيل يتراوح بين 2 و3 مم على الأسطح ليتم تشطيبه لاحقًا. ثم تُستخدم ماكينات التثقيب لتصنيع قواعد المحامل، مع الحفاظ على تفاوتات الأبعاد وفقًا لمعيار تكنولوجيا المعلومات 7 لضمان ملاءمة مثالية للمحامل.

التصنيع الدقيق: تُصقل أسطح الشفة لتحقيق استواء ≤0.1 مم/م وخشونة سطحية ≤1.6 ميكرومتر. يُعدّ هذا السطح الأملس ضروريًا لضمان إحكام الغلق والتوصيل الميكانيكي. تُثقب وتُثبّت ثقوب البراغي، عادةً ما تكون في نطاق M30 إلى M60، بتفاوت خيط يبلغ 6H. يُضمن تحديد موضع ثقوب البراغي بدقة ±0.1 مم، مما يُمكّن من تثبيت المكونات المختلفة بأمان.

الدورانتُستخدم مخارط التحكم الرقمي بالكمبيوتر لتصنيع القطر الخارجي وثقب التجويف اللامركزي لغلاف العمود. أثناء عملية الخراطة، يُترك هامش 0.5 مم لعمليات الطحن اللاحقة. يُراقب انحراف التجويف بدقة باستخدام مؤشر قرص لضمان مطابقته لمتطلبات التصميم، مع تفاوت قدره ±0.05 مم.

طحن: يُصقل القطر الخارجي والثقب اللامركزي لتحقيق تفاوت أبعادي قدره تكنولوجيا المعلومات 6 وخشونة سطحية قدرها را0.8 ميكرومتر. كما يُشَكَّل سطح تثبيت الترس لضمان عموديته على المحور، بتفاوت ≤0.02 مم/100 مم. تُعد هذه المعالجة عالية الدقة ضرورية لضمان سلاسة تشغيل غلاف العمود اللامركزي وتناسق تروس المخروطية.

الطحنتُستخدم مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لتشكيل السطح المخروطي للمخروط المتحرك. يتم الحفاظ على زاوية المخروط بتفاوت ±0.05 درجة، وخشونة السطح عند را3.2 ميكرومتر. كما تُشَكَّل القاعدة الكروية للمخروط المتحرك لضمان توافقها التام مع المحمل الكروي.

سطح تركيب البطانة:السطح الذي تُركَّب عليه البطانة المقاومة للتآكل مُشَكَّل آليًا بحيث يكون مستويًا ≤0.1 مم/م. هذا السطح المستو ضروري لعملية صب سبائك الزنك، التي تُثبِّت البطانة بجسم المخروط، مما يضمن التصاقًا محكمًا ومتجانسًا.

اختبار المواد:

يُجرى تحليل طيفي على جميع المكونات المصبوبة والمطروقة للتحقق من تركيبها الكيميائي. على سبيل المثال، بالنسبة لمادة ZG35CrMo، يجب أن يتراوح محتوى الكربون بين 0.32% و0.40%، ومحتوى المنغنيز بين 0.5% و0.8%. أي انحراف عن هذه النسب المحددة قد يؤثر على الخواص الميكانيكية للمادة.

تُجرى اختبارات الشد والصدمات على قطع اختبار مأخوذة من نفس دفعة المواد. بالنسبة لطرق 42CrMo، يجب أن تكون مقاومة الخضوع ≥ 785 ميجا باسكال، وأن تكون طاقة الصدمة ≥ 60 جول/سم². تضمن هذه الاختبارات قدرة المواد على تحمل ظروف الإجهاد العالية أثناء تشغيل الكسارة.

التفتيش الأبعادي:

تُستخدم آلات القياس الإحداثية (آلة قياس الإحداثيات) لقياس الأبعاد الرئيسية للمكونات. يشمل ذلك قياس انحراف غلاف العمود اللامركزي، وانحناء المخروط المتحرك، وموضع ثقوب البراغي. توفر آلة آلة قياس الإحداثيات قياسات عالية الدقة، بتفاوت ±0.05 مم، مما يضمن تطابق المكونات بشكل صحيح أثناء التجميع.

تُستخدم أيضًا تقنية المسح الضوئي بالليزر لكشف شكل تجويف التكسير الناتج عن المخروط المتحرك والمخروط الثابت. تتيح هذه التقنية مقارنة الشكل الفعلي بدقة بمواصفات التصميم، مما يضمن اتساق عملية التكسير وكفاءتها.

الاختبار غير المدمر (الفحص غير المدمر):

يُستخدم الفحص بالموجات فوق الصوتية (جامعة تكساس) للكشف عن العيوب الداخلية في المصبوبات، مثل الإطارات وأكمام الأعمدة اللامركزية. أي عيوب يزيد قطرها عن 3 مم تُعتبر غير مقبولة، إذ قد تُؤثر على سلامة هيكل المكون.

يُجرى اختبار الجسيمات المغناطيسية (إم بي تي) على المسبوكات، مثل العمود الرئيسي وجسم المخروط المتحرك، لفحص الشقوق السطحية والقريبة من السطح. تُرفض الشقوق التي يزيد طولها عن 1 مم، لأنها قد تؤدي إلى عطل كارثي أثناء التشغيل.

اختبار الأداء:

تُجرى الموازنة الديناميكية على مكونات الدوار، مثل غلاف العمود اللامركزي والمكونات الملحقة به. تهدف عملية الموازنة إلى تحقيق درجة G2.5، مما يضمن أن يكون مستوى الاهتزاز أثناء التشغيل ≤ 2.5 مم/ثانية. هذا التشغيل منخفض الاهتزازات يقلل من تآكل المكونات ويحسن الاستقرار العام للكسارة.

يُجرى اختبار حمل لمدة 48 ساعة باستخدام مواد قياسية، مثل الجرانيت. خلال هذا الاختبار، تُراقب عن كثب معايير مثل الطاقة الإنتاجية، وتوزيع حجم جسيمات التفريغ، وتآكل البطانة. يجب أن تتوافق الطاقة الإنتاجية مع القيم المحددة للطراز، وأن يكون حجم جسيمات التفريغ ضمن النطاق المطلوب، وأن تُظهر البطانة تآكلًا منتظمًا لضمان الأداء طويل الأمد.

إعداد الأساسيتم تحضير أساس خرساني من درجة C30. تُثبّت مسامير التثبيت في الأساس، ويُفحص استواء سطح الأساس بعناية للتأكد من أنه أقل من أو يساوي 0.1 مم/م. ثم تُعالَج الخرسانة لمدة 28 يومًا للوصول إلى كامل قوتها.

تركيب الإطار السفلييُرفع الإطار السفلي إلى موضعه على الأساس باستخدام معدات الرفع المناسبة. تُستخدم الدعامات لتسوية الإطار، وتُشد مسامير التثبيت مبدئيًا بنسبة 30% من عزمها النهائي. يسمح هذا الشد الأولي بإجراء تعديلات طفيفة خلال خطوات التركيب اللاحقة.

مجموعة الأكمام اللامركزية والعمود الرئيسي:يُركَّب الغلاف اللامركزي في الإطار السفلي، ويُدخَل العمود الرئيسي فيه بعناية. تُشَحَّم جميع المحامل جيدًا بالمُشَحِّم المناسب قبل التركيب لضمان سلاسة التشغيل.

تركيب المخروط المتحرك:يُرفع المخروط المتحرك ويُثبت بدقة مع العمود الرئيسي. أثناء تركيب البطانة المقاومة للتآكل على المخروط المتحرك، تُسكب سبيكة الزنك بين جسم المخروط والبطانة. تُسخّن سبيكة الزنك إلى نطاق درجة حرارة يتراوح بين 450 و500 درجة مئوية لضمان الالتصاق الجيد والتوافق المُحكم.