Concasseur à mâchoires à simple oscillation

Introduction détaillée aux concasseurs à mâchoires à pendule unique

Le concasseur à mâchoires à pendule unique est le type de concasseur à mâchoires le plus traditionnel et le plus répandu. Sa mâchoire mobile oscille en un seul arc autour d'un arbre de suspension (similaire à un pendule), d'où son nom de « pendule unique ». Caractérisé par une structure simple, un faible coût et une maintenance aisée, il joue un rôle essentiel dans le concassage primaire pour les mines de petite et moyenne taille, les matériaux de construction et la construction routière. Il peut concasser des matériaux ayant une résistance à la compression ≤ 250 MPa (par exemple, calcaire, grès, gangue) avec un rapport de concassage de 3 à 5 et une ouverture de décharge réglable de 10 à 200 mm.

I. Composition et structure des concasseurs à mâchoires à pendule unique

1. Cadre

• Les modèles de petite et moyenne taille (par exemple, PE250×400) utilisent comme base porteuse de l'acier moulé intégral (ZG230-450), tandis que les modèles plus grands (par exemple, PE600×900) adoptent des structures soudées (plaques d'acier Q235B de 15 à 30 mm d'épaisseur). Le cadre est doté de trous pour les paliers (supportant l'arbre excentrique) et de logements pour les plaques à genouillère (plaques de montage) de chaque côté.

• Le fond est ouvert (facilitant le déchargement), avec la mâchoire fixe et le système de transmission fixés respectivement à l'avant et à l'arrière. La rigidité globale doit résister aux forces d'impact lors de l'écrasement (100 à 500 kN, selon le modèle).

2. Mécanisme de broyage

• Mâchoire fixe:Verticalement ou légèrement incliné (≤15°) à l'avant du cadre, sa surface est équipée d'une plaque de mâchoire fixe (acier à haute teneur en manganèse ZGMn13, épaisseur 30–80 mm) avec des dents trapézoïdales ou triangulaires (hauteur 5–10 mm) pour améliorer la préhension du matériau.

• Mâchoire mobile: Relié au châssis par un axe de suspension (point d'appui fixe) en haut et relié à la plaque de bascule en bas, formant une structure pendulaire. Fabriqué en acier moulé (ZG310-570) avec une plaque de mâchoire mobile (symétrique à la plaque de mâchoire fixe), il pivote en arc de cercle autour de l'axe de suspension pendant le fonctionnement, créant une compression périodique avec la mâchoire fixe.

3. Système de transmission

• Moteur: Fournit de la puissance (3 à 75 kW, selon le modèle), reliée à la poulie via des courroies trapézoïdales avec une vitesse de rotation de 750 à 1 500 tr/min.

• Poulie et arbre excentrique:La poulie (fonte grise HT250) transmet la puissance du moteur à l'arbre excentrique (acier 45# ou 40Cr, trempé à 22–28 HRC). La conception excentrique convertit le mouvement de rotation en oscillation de la mâchoire mobile (150–300 cycles/min).

• Arbre de suspension et roulementsL'arbre de suspension (acier 45#, trempé en surface à 40–45 HRC) est fixé à la partie supérieure du cadre, la mâchoire mobile pivotant autour de lui via des roulements à billes ou à rouleaux. L'arbre excentrique est soutenu par des roulements à rouleaux sphériques logés dans les logements du cadre pour une rotation stable.

4. Dispositif de réglage

• Utilisations réglage de la caleUn jeu de cales d'épaisseur variable est placé entre la plaque de bascule et la paroi arrière du châssis. L'ouverture de décharge se règle par ajout/retrait de cales avec une précision de ± 1 mm. Les modèles de petite et moyenne taille nécessitent un remplacement manuel des cales, tandis que les modèles de grande taille peuvent nécessiter des vérins manuels pour un réglage plus facile.

5. Dispositif de sécurité

• Le plaque à bascule Agit comme une goupille de sécurité : fabriquée en fonte HT200 (matériau cassant), elle est installée entre la mâchoire mobile et le siège de la plaque de bascule du cadre. Lorsque des matériaux incassables (par exemple, des blocs de fer) pénètrent dans la chambre, la plaque de bascule se fracture sous une pression excessive, protégeant ainsi les composants critiques (arbre excentrique, cadre).

II. Procédés de fabrication

1. Fabrication de cadres

• Cadre mouléL'acier fondu ZG230-450 est coulé en ébauches par moulage au sable de résine (température de coulée : 1 450-1 550 °C). Après un refroidissement lent (pour éviter les retraits et les fissures), l'ébauche est suivie d'un vieillissement (relâchement des contraintes de coulée). La surface de montage des mors fixes est usinée pour une planéité ≤ 0,2 mm/m, et les logements de palier sont percés selon une tolérance H8 (Ra ≤ 3,2 µm).

• Cadre soudéLes plaques Q235B sont découpées CNC (tolérance de ± 1 mm) et soudées à l'arc submergé (hauteur de soudure : 8 à 12 mm). Un vieillissement vibratoire post-soudage (20 à 50 Hz pendant 2 à 4 heures) assure une contrainte résiduelle ≤ 80 MPa pour éviter toute déformation en service.

2. Fabrication de composants clés

• arbre excentriqueL'acier 40Cr est forgé (rapport de forgeage ≥ 2,5), ébauché et revenu (trempe à 840 °C + revenu à 560 °C) à 22–28 HRC. Le tournage de précision garantit une tolérance d'excentricité de ± 0,1 mm, la surface du tourillon étant rectifiée à Ra ≤ 1,6 μm. Le contrôle par magnétoscopie (MT) garantit l'absence de fissures de surface.

• Mâchoires mobiles et fixesLa mâchoire mobile est moulée en ZG310-570 par moulage au sable, puis recuite (600–650 °C pendant 3 heures) après ébauche. Le trou de l'arbre de suspension est percé selon une tolérance H7 avec un jeu d'ajustement de 0,05–0,1 mm. La mâchoire fixe est soit coulée d'un seul tenant avec le châssis, soit boulonnée, avec un parallélisme avec la mâchoire mobile ≤ 0,2 mm/m.

• Plaques de mâchoireLe ZGMn13 subit une trempe à l'eau (1050 °C pendant 1 à 2 heures, puis trempe à l'eau) pour former une structure austénitique (résistance aux chocs ≥ 180 J/cm²). Les profils des dents sont formés par usinage ou moulage pour un contact uniforme avec le matériau.

3. Assemblage et mise en service

• Assemblée: L'arbre de suspension est fixé au châssis, suivi de la mâchoire mobile (avec un jeu de roulement de 0,1 à 0,2 mm), de l'arbre excentrique, de la poulie, de la plaque de bascule et des cales. Les boulons sont serrés au couple spécifié (par exemple, boulons M20 : 200 à 250 N·m).

• Essai à vide: Une heure de fonctionnement permet de vérifier la température des roulements (≤ 75 °C), le bruit (≤ 90 dB) et le bon fonctionnement de l'oscillation. La tension de la courroie trapézoïdale est réglée (déflexion de 1,5 % de la portée).

• Test de charge:Le concassage du calcaire pendant 2 heures vérifie la conformité de la taille de décharge (≥ 90 %), la stabilité du courant du moteur (fluctuation ≤ 10 %) et la fonctionnalité du dispositif de sécurité (fractures de la plaque à bascule sous surcharge simulée).

III. Processus de contrôle qualité

1. Inspection des matières premières et des blancs

• Les composants en acier moulé (châssis, mâchoire mobile) sont soumis à une inspection visuelle à 100 % (absence de retrait/fissures) et à un contrôle UT (défauts internes ≤ φ 3 mm). Les plaques d'acier (châssis soudés) nécessitent des certificats de matériaux avec une résistance à la traction ≥ 375 MPa.

• Les pièces forgées (arbre excentrique, arbre de suspension) sont vérifiées pour le rapport de forgeage et la granulométrie, avec des essais mécaniques échantillonnés (résistance à la traction ≥ 600 MPa, limite d'élasticité ≥ 350 MPa).

2. Contrôle de la précision de l'usinage

• La coaxialité des trous de palier est vérifiée à l'aide de comparateurs à cadran (≤ 0,1 mm). Le parallélisme entre les surfaces de montage des mors fixes et mobiles est vérifié à l'aide de niveaux (≤ 0,2 mm/m).

• Les erreurs d'excentricité et de circularité de l'arbre excentrique sont mesurées à l'aide de microscopes à outils (≤ 0,1 mm) et la rugosité de la surface du tourillon est validée à l'aide de profilomètres (Ra ≤ 1,6 μm).

3. Assemblage et tests de performance

• Écarts d'assemblage: Différence d'écartement entre les mâchoires mobiles et fixes (supérieure et inférieure) ≤ 1 mm. Surface de contact de la plaque de bascule avec le siège ≥ 70 % (garantissant une transmission uniforme de la force). Échauffement du roulement en fonctionnement à vide ≤ 40 °C (au-dessus de la température ambiante).

• Performances écrasantes: Le concassage de calcaire de 150 MPa à capacité nominale permet d'obtenir un taux de concassage ≥ 90 % de la valeur de conception (par exemple, PE400×600 : ≥ 3,8 par rapport à la conception 4). Teneur en particules surdimensionnées ≤ 5 %.

• Validation de sécurité:Des tests de surcharge simulés (taille d'alimentation nominale 1,5 ×) confirment les fractures de la plaque à bascule en 30 secondes sans endommager les autres composants.

IV. Applications dans les lignes de production et les industries

1. Concassage primaire pour petites et moyennes mines

• Utilisé comme concasseur de première étape dans les petites mines de fer ou de calcaire, il réduit le minerai dynamité (200–500 mm) à 50–150 mm pour les broyeurs à boulets ou les concasseurs à cône. Par exemple, les mines de calcaire de 100 000 t/an utilisent souvent des modèles PE400×600 avec cribles vibrants pour des lignes de concassage simples.

2. Production de matériaux de construction

• Broie le grès et le schiste pour la fabrication de murs (par exemple, blocs de béton cellulaire) ou de déchets de construction (briques, béton) pour la fabrication de granulats recyclés (remblai de chaussée). Sa structure simple permet des déplacements fréquents (par exemple, petites stations de concassage mobiles).

3. Concassage de la base de la construction routière

• Concasse les pavés et roches locaux pour obtenir des granulats de base routiers ≤ 100 mm (par exemple, macadam stabilisé au ciment) dans les projets routiers ruraux ou de faible pente. Le criblage peut être omis dans les scénarios à faibles exigences afin de réduire les coûts.

4. Industrie du charbon

• Broie le charbon brut ou la gangue (résistance à la compression ≤ 80 MPa). Son faible taux de broyage minimise le surbroyage du charbon (réduction des pertes de fines), ce qui le rend adapté au prétraitement dans les laveuses de charbon de petite et moyenne taille.

V. Principales différences avec les concasseurs à mâchoires à double pendule

• Trajectoire du mouvement:La mâchoire mobile à pendule simple oscille uniquement en arc (oscillation plus grande en bas), tandis que la mâchoire mobile à double pendule combine l'oscillation en arc avec le mouvement vertical (efficacité supérieure).

• Efficacité:Les modèles à pendule simple ont une capacité inférieure de 10 à 20 % à celle des modèles à pendule double de même taille, mais offrent une maintenance plus simple et des coûts inférieurs.

• Adéquation des matériaux:Les concasseurs à pendule simple sont plus adaptés aux matériaux moyennement tendres (par exemple, le calcaire), tandis que les modèles à double pendule traitent les matériaux plus durs (par exemple, le granit).