Il frantoio a mascelle a pendolo singolo, un dispositivo di frantumazione primaria tradizionale, è dotato di una ganascia mobile che oscilla in un singolo arco attorno a un albero di sospensione, adatto alla frantumazione di materiali con resistenza alla compressione ≤250 MPa (ad esempio, calcare, ganga di carbone) in particelle di 10-200 mm (rapporto di frantumazione 3-5). La sua struttura comprende un telaio, ganasce fisse/mobili, trasmissione ad albero eccentrico, regolazione a spessori e dispositivi di sicurezza a piastra di snodo, ed è caratterizzata da semplicità e basso costo.
La produzione prevede telai fusi/saldati, alberi eccentrici in 40Cr (rapporto di forgiatura ≥2,5) e piastre di serraggio in ZGMn13 (temprate in acqua). Il controllo qualità include ultrasuoni per le fusioni, controlli di coassialità dei cuscinetti (≤0,1 mm) e prove di carico (conformità granulometrica ≥90%).
Ampiamente utilizzato nelle piccole miniere, nei materiali da costruzione, nella costruzione di strade rurali e nella prelavorazione del carbone, offre affidabilità economica per esigenze di frantumazione di base a basso budget, sebbene con un'efficienza inferiore rispetto ai modelli a doppio pendolo.
Introduzione dettagliata ai frantoi a mascelle a pendolo singolo
Il frantoio a mascelle a pendolo singolo è il tipo di frantoio a mascelle più tradizionale e ampiamente utilizzato. La sua ganascia mobile oscilla in un singolo arco attorno a un albero di sospensione (simile a un pendolo), da cui il nome "single pendulum.". Caratterizzato da una struttura semplice, basso costo e facile manutenzione, svolge un ruolo chiave nella frantumazione primaria per miniere di piccole e medie dimensioni, materiali da costruzione e costruzione di strade. Può frantumare materiali con resistenza alla compressione ≤250 MPa (ad esempio, calcare, arenaria, ganga) con un rapporto di frantumazione di 3-5 e un'apertura di scarico regolabile da 10 a 200 mm.
I. Composizione e struttura dei frantoi a mascelle a pendolo singolo
La struttura di un frantoio a mascelle a pendolo singolo è progettata attorno al principio di frantumazione a pendolo, ed è composta da cinque componenti principali: telaio, meccanismo di schiacciamento, sistema di trasmissione, dispositivo di regolazione e dispositivo di sicurezzaQuesti componenti lavorano insieme per ottenere la compressione e la frantumazione del materiale, con strutture e funzioni specifiche come segue:
Telaio
Come base portante, i modelli di piccole e medie dimensioni (ad esempio, PE250×400) utilizzano acciaio fuso integrale (ZG230-450), mentre i modelli più grandi (ad esempio, PE600×900) adottano strutture saldate (piastre in acciaio Q235B, spesse 15–30 mm). Il telaio presenta fori per le sedi dei cuscinetti (a supporto dell'albero eccentrico) e sedi per le piastre di articolazione (per il montaggio delle piastre di articolazione) su entrambi i lati.
Il fondo è aperto (per facilitare lo scarico), con la ganascia fissa e il sistema di trasmissione fissati rispettivamente all'estremità anteriore e posteriore. La rigidità complessiva deve resistere alle forze d'impatto durante lo schiacciamento (100–500 kN, a seconda del modello).
Meccanismo di frantumazione
Mascella fissa: Verticalmente o leggermente inclinata (≤15°) nella parte anteriore del telaio, la sua superficie è dotata di una piastra di ganascia fissa (acciaio ad alto tenore di manganese ZGMn13, spessore 30–80 mm) con denti trapezoidali o triangolari (alti 5–10 mm) per migliorare la presa del materiale.
Mascella mobile: Collegato al telaio tramite un albero di sospensione (fulcro fisso) nella parte superiore e collegato alla piastra di articolazione nella parte inferiore, formando una struttura a pendolo. Realizzato in acciaio fuso (ZG310-570) con una piastra a ganascia mobile (simmetrica alla piastra a ganascia fissa), oscilla descrivendo un arco attorno all'albero di sospensione durante il funzionamento, creando una compressione periodica con la ganascia fissa.
Sistema di trasmissione
Motore: Fornisce potenza (3–75 kW, a seconda del modello), collegata alla puleggia tramite cinghie trapezoidali con una velocità di rotazione di 750–1500 giri/min.
Puleggia e albero eccentrico: La puleggia (ghisa grigia HT250) trasferisce la potenza del motore all'albero eccentrico (acciaio 45# o 40Cr, temprato a 22–28 HRC). Il design eccentrico converte il moto rotatorio nell'oscillazione della ganascia mobile (150–300 cicli/min).
Albero di sospensione e cuscinetti: L'albero di sospensione (acciaio 45#, temprato superficialmente a 40-45 HRC) è fissato alla parte superiore del telaio, con la ganascia mobile che ruota attorno ad esso tramite cuscinetti a strisciamento o a rotolamento. L'albero eccentrico è supportato da cuscinetti a rulli sferici nelle sedi dei cuscinetti del telaio per una rotazione stabile.
Dispositivo di regolazione
Usi regolazione dello spessore: Un set di spessori di diverso spessore viene posizionato tra la piastra di articolazione e la parete posteriore del telaio. L'apertura di scarico viene regolata aggiungendo/rimuovendo spessori con una precisione di ±1 mm. I modelli di piccole e medie dimensioni richiedono la sostituzione manuale degli spessori, mentre i modelli di grandi dimensioni possono utilizzare martinetti manuali per una regolazione più semplice.
Dispositivo di sicurezza
IL piastra di commutazione Agisce come un perno di sicurezza: realizzato in ghisa HT200 (materiale fragile), è installato tra la ganascia mobile e la sede della piastra di articolazione del telaio. Quando materiali non frantumabili (ad esempio, blocchi di ferro) entrano nella camera, la piastra di articolazione si rompe sotto pressione eccessiva, proteggendo i componenti critici (albero eccentrico, telaio).
II. Processi di produzione
Il processo di produzione dei frantoi a mascelle a pendolo singolo si concentra sulla rigidità strutturale e sull'affidabilità della trasmissione, con i seguenti passaggi chiave:
Produzione di telai
Telaio in ghisa: L'acciaio fuso ZG230-450 viene colato in grezzi tramite stampaggio in sabbia di resina (temperatura di colata 1450–1550 °C). Dopo un lento raffreddamento (per evitare ritiri/crepe), la sgrossatura è seguita da un invecchiamento (per alleviare le sollecitazioni di fusione). La superficie di montaggio della ganascia fissa viene lavorata con finitura superficiale fino a una planarità ≤0,2 mm/m e i fori delle sedi dei cuscinetti sono alesati con tolleranza H8 (Ra ≤3,2 μm).
Telaio saldato: Le piastre Q235B sono tagliate a controllo numerico (tolleranza ±1 mm) e saldate tramite saldatura ad arco sommerso (altezza di saldatura 8–12 mm). L'invecchiamento vibratorio post-saldatura (20–50 Hz per 2–4 ore) garantisce tensioni residue ≤80 MPa per prevenire deformazioni in servizio.
Produzione di componenti chiave
Albero eccentrico: L'acciaio 40Cr viene forgiato (rapporto di forgiatura ≥2,5), sgrossato e rinvenuto (tempra a 840°C + rinvenimento a 560°C) a 22–28 HRC. La tornitura di precisione garantisce una tolleranza di eccentricità di ±0,1 mm, con la superficie del perno rettificata a Ra ≤1,6 μm. L'ispezione con particelle magnetiche (MT) garantisce l'assenza di cricche superficiali.
Mascelle mobili e fisse: La ganascia mobile è realizzata in ZG310-570 tramite stampaggio in sabbia, ricotto (600–650 °C per 3 ore) dopo la sgrossatura. Il foro per l'albero di sospensione è alesato con tolleranza H7 con una distanza di accoppiamento di 0,05–0,1 mm con l'albero di sospensione. La ganascia fissa è realizzata tramite fusione integrale con il telaio o imbullonata, con parallelismo alla ganascia mobile ≤0,2 mm/m.
Piastre mascellari: ZGMn13 viene sottoposto a tempra in acqua (1050°C per 1–2 ore, tempra in acqua) per formare una struttura austenitica (resistenza all'impatto ≥180 J/cm²). I profili dei denti vengono formati tramite lavorazione meccanica o fusione per un contatto uniforme con il materiale.
Montaggio e messa in servizio
Assemblea: L'albero di sospensione è fissato al telaio, seguito dalla ganascia mobile (con gioco dei cuscinetti di 0,1–0,2 mm), dall'albero eccentrico, dalla puleggia, dalla piastra di articolazione e dagli spessori. I bulloni sono serrati secondo le specifiche (ad esempio, bulloni M20: 200–250 N·m).
Test senza carico: Il tempo di esecuzione di 1 ora controlla la temperatura del cuscinetto (≤75℃), il rumore (≤90 dB) e l'oscillazione regolare. La tensione della cinghia trapezoidale viene regolata (flessione 1,5% della corsa).
Test di carico: La frantumazione del calcare per 2 ore verifica la conformità delle dimensioni di scarico (≥90%), la stabilità della corrente del motore (fluttuazione ≤10%) e la funzionalità del dispositivo di sicurezza (fratture della piastra di articolazione in caso di sovraccarico simulato).
III. Processi di controllo qualità
Per garantire l'affidabilità di base (durata di progettazione ≥8 anni, escluse le parti soggette a usura), il controllo qualità si concentra sugli indicatori chiave delle prestazioni:
Ispezione delle materie prime e dei pezzi grezzi
I componenti in acciaio fuso (telaio, ganascia mobile) vengono sottoposti a ispezione visiva al 100% (assenza di ritiri/crepe) e a UT (difetti interni ≤φ3 mm). Le piastre in acciaio (telai saldati) richiedono certificati dei materiali con resistenza alla trazione ≥375 MPa.
I pezzi forgiati (albero eccentrico, albero di sospensione) vengono verificati per rapporto di forgiatura e dimensione del grano, con prove meccaniche a campione (resistenza alla trazione ≥600 MPa, limite di snervamento ≥350 MPa).
Controllo della precisione della lavorazione
La coassialità del foro della sede del cuscinetto viene verificata con comparatori a quadrante (≤0,1 mm). Il parallelismo tra le superfici di montaggio della ganascia fissa e mobile viene verificato con livelle (≤0,2 mm/m).
Gli errori di eccentricità e rotondità dell'albero eccentrico vengono misurati con microscopi per utensili (≤0,1 mm) e la rugosità della superficie del perno viene convalidata con profilometri (Ra ≤1,6 μm).
Assemblaggio e test delle prestazioni
Gap di assemblaggio: La differenza di spazio tra le ganasce mobili e fisse (superiore vs. inferiore) ≤1 mm. L'area di contatto della piastra di articolazione con la sede è ≥70% (garantendo una trasmissione uniforme della forza). L'aumento della temperatura del cuscinetto durante il funzionamento a vuoto è ≤40°C (oltre la temperatura ambiente).
Prestazioni di frantumazione: La frantumazione di calcare da 150 MPa alla capacità nominale consente di ottenere un rapporto di frantumazione ≥90% del valore di progetto (ad esempio, PE400×600: ≥3,8 rispetto al valore di progetto 4). Contenuto di particelle sovradimensionate ≤5%.
Validazione della sicurezza: I test di sovraccarico simulato (1,5× dimensione di alimentazione nominale) confermano le fratture della piastra di articolazione entro 30 secondi senza danneggiare altri componenti.
IV. Applicazioni nelle linee di produzione e nelle industrie
I frantoi a mascelle a pendolo singolo, apprezzati per la loro semplicità e il basso costo, sono utilizzati principalmente in linee di produzione di piccole e medie dimensioni con requisiti modesti di efficienza e forma delle particelle:
Frantumazione primaria di miniere di piccole e medie dimensioni
Come frantoio di primo stadio nelle piccole miniere di ferro o calcare, riduce il minerale esploso (200-500 mm) a 50-150 mm per i successivi mulini a sfere o frantoi a cono. Ad esempio, le miniere di calcare da 100.000 tonnellate/anno utilizzano spesso modelli PE400×600 con vagli vibranti per linee di frantumazione semplici.
Produzione di materiali da costruzione
Frantumazione di arenaria e scisto per la produzione di materiali da costruzione (ad esempio, blocchi di calcestruzzo cellulare) o di scarti edili (mattoni, calcestruzzo) per la produzione di aggregati riciclati (riempimento di massicciate stradali). La sua struttura semplice si adatta a frequenti spostamenti (ad esempio, piccole stazioni di frantumazione mobili).
Frantumazione di basi per costruzioni stradali
Frantumazione di ciottoli e rocce locali per ottenere aggregati di base stradali ≤100 mm (ad esempio, macadam stabilizzato con cemento) in progetti stradali rurali o di bassa qualità. La vagliatura può essere omessa in scenari con requisiti minimi per ridurre i costi.
Industria del carbone
Frantumazione di carbone grezzo o ganga (resistenza alla compressione ≤80 MPa). Il basso rapporto di frantumazione riduce al minimo la frantumazione eccessiva del carbone (riducendo la perdita di fini), rendendolo adatto alla pre-lavorazione in impianti di lavaggio del carbone di piccole e medie dimensioni.
V. Differenze chiave rispetto ai frantoi a mascelle a doppio pendolo
Traiettoria di movimento: La ganascia mobile a pendolo singolo oscilla solo ad arco (oscillazione maggiore nella parte inferiore), mentre la ganascia mobile a pendolo doppio combina l'oscillazione ad arco con il movimento verticale (maggiore efficienza).
Efficienza: I modelli a pendolo singolo hanno una capacità inferiore del 10-20% rispetto ai modelli a pendolo doppio delle stesse dimensioni, ma offrono una manutenzione più semplice e costi inferiori.
Idoneità del materiale: I frantoi a pendolo singolo sono più adatti ai materiali medio-morbidi (ad esempio il calcare), mentre i modelli a doppio pendolo gestiscono materiali più duri (ad esempio il granito).
In sintesi, i frantoi a mascelle a pendolo singolo rimangono ampiamente utilizzati in scenari di frantumazione su piccola scala e con budget limitato che richiedono funzionalità di base, rappresentando una soluzione di frantumazione primaria entry-level.
