Pour sélectionner correctement le type, la taille et le matériau des garnitures de broyeur semi-autogène, il est nécessaire de combiner les conditions de travail (telles que la dureté du matériau, les spécifications du broyeur, les paramètres de fonctionnement) et les exigences d'installation (telles que la structure du corps du cylindre, la méthode de fixation des boulons), et de faire attention à l'adaptation des paramètres clés. Ce qui suit est une explication détaillée à partir de trois dimensions : détermination de la taille, sélection des tolérances et paramètres clés :
La taille des garnitures de broyeur semi-autogène doit correspondre au cylindre du broyeur (diamètre intérieur, longueur, répartition des trous de boulons) et s'adapter aux caractéristiques de traitement du matériau (dureté, granulométrie, taux de remplissage). L'essentiel est de déterminer les quatre paramètres clés du type de garniture, de l'épaisseur, de la longueur et de la largeur, et des spécifications des trous de boulons :
Les garnitures de broyeur semi-autogène sont divisées en différents types en fonction des positions d'installation, et la sélection doit correspondre aux exigences fonctionnelles de chaque position :
- Garnitures de cylindre (corps principal) : Supportent l'impact direct et l'usure des matériaux et des billes d'acier, nécessitent une résistance élevée à l'usure et une ténacité à l'impact ;
- Scénario d'adaptation : Broyage général des matériaux (minerai, calcaire), correspondant à la longueur du cylindre du broyeur (généralement divisé en plusieurs sections pour l'épissure) ;
- Garnitures d'extrémité (extrémités avant/arrière) : Supportent l'impact axial des matériaux, nécessitent une conception de bord épaissi ;
- Scénario d'adaptation : Broyeurs à taux de remplissage élevé (30-35 %), empêchent les fuites de matériaux des espaces d'extrémité ;
- Barres de levage (intégrées aux garnitures de cylindre) : Responsables du levage des matériaux et des billes d'acier, nécessitent une hauteur et un angle raisonnables ;
- Scénario d'adaptation : Les broyeurs à basse vitesse (14-18 tr/min) ont besoin de barres de levage plus hautes, les broyeurs à haute vitesse ont besoin d'une hauteur modérée pour éviter de projeter excessivement les matériaux ;
- Garnitures de grille (extrémité de décharge) : Contrôlent la vitesse de décharge des matériaux, nécessitent un espacement précis de la grille ;
- Scénario d'adaptation : Processus de broyage par classification, espacement de la grille correspondant à la granulométrie du produit fini (généralement 15-30 mm).
L'épaisseur affecte directement la durée de vie et la consommation d'énergie du broyeur, déterminée par la dureté du matériau et l'intensité de l'impact :
- Matériau tendre (dureté Mohs ≤ 5, comme le charbon, le gypse) : δ = 80-100 mm, éviter une épaisseur excessive augmentant la charge du broyeur ;
- Matériau mi-dur (dureté Mohs 5-7, comme le calcaire, le minerai de fer) : δ = 100-120 mm, équilibrer la résistance à l'usure et la charge ;
- Matériau dur (dureté Mohs ≥ 7, comme le granit, le basalte) : δ = 120-150 mm, conception épaissie pour résister à l'usure à fort impact ;
- Note spéciale : Pour les broyeurs de grand diamètre (Φ ≥ 5 m), l'épaisseur peut être augmentée de 10 à 20 % sur la base des plages ci-dessus, et le poids de la garniture par unité de surface ne doit pas dépasser 30 kg/m² pour éviter de surcharger le système d'entraînement du broyeur.
- Largeur (W) : Cohérente avec la division de la section du cylindre du broyeur (généralement 500-1200 mm), la largeur des garnitures adjacentes doit être la même pour assurer une épissure serrée ;
- Longueur (L) : Pour les garnitures de cylindre, L = (1/4-1/6) × circonférence du broyeur (conception modulaire, facile à installer et à remplacer) ; pour les garnitures d'extrémité, L correspond au rayon du couvercle d'extrémité du broyeur (structure en forme de secteur, généralement 8-12 pièces épissées en un cercle complet) ;
- Principe d'épissure : La longueur totale des garnitures dans chaque couche circonférentielle est égale à la circonférence intérieure du broyeur (erreur ≤ 5 mm), et la longueur des garnitures axialement adjacentes est décalée (conception de joint décalé) pour éviter les espaces continus.
Les trous de boulons sont utilisés pour fixer la garniture au cylindre du broyeur, et les paramètres incluent le diamètre du trou (d₀), la profondeur du trou (h) et l'entraxe (P) :
- Diamètre du trou (d₀) : Correspondant aux boulons de fixation (généralement boulons haute résistance M24-M42), d₀ = diamètre du boulon + 2-4 mm (réserver l'espace de réglage de l'installation) ;
- Profondeur du trou (h) : h = hauteur de la tête du boulon + 5-10 mm (s'assurer que la tête du boulon est complètement encastrée dans la garniture, éviter les collisions avec les matériaux), et une conception de lamage est requise (diamètre du lamage = d₀ + 8-12 mm) pour protéger la tête du boulon ;
- Entraxe (P) : P = 300-500 mm, déterminé par la taille de la garniture (plus la surface de la garniture est grande, plus l'entraxe est petit), s'assurer que la distance maximale entre les boulons adjacents ne dépasse pas 500 mm pour éviter la déformation de la garniture sous l'impact.
Les garnitures de broyeur semi-autogène fonctionnent sous des impacts et des vibrations élevés, la maîtrise des tolérances doit donc éviter les espaces, le desserrage ou les interférences excessives :
- Épissure circonférentielle (entre les garnitures adjacentes dans la même couche) : Jeu ≤ 3 mm, éviter que les matériaux ne pénètrent dans les espaces et ne provoquent le desserrage ou l'usure de la garniture ;
- Épissure axiale (entre les garnitures dans différentes couches axiales) : Jeu ≤ 5 mm, permettre un léger espace de dilatation thermique (le fonctionnement du broyeur générera de la chaleur, coefficient de dilatation thermique de la garniture ~ 11 × 10⁻⁶/°C), éviter le blocage dû à la dilatation thermique ;
- Tolérance de planéité : La planéité de la surface d'épissure ≤ 0,5 mm/m (en utilisant une règle droite pour l'inspection), éviter une épissure inégale entraînant une concentration de contraintes locales.
L'arrière de la garniture (s'ajustant avec le cylindre du broyeur) doit être étroitement fixé à la surface du cylindre :
- Jeu d'ajustement : ≤ 0,5 mm (mesuré avec une jauge d'épaisseur), éviter les espaces provoquant des vibrations de la garniture sous l'impact (entraînant le desserrage des boulons ou la fissuration de la garniture) ;
- Tolérance de perpendicularité : La surface de travail de la garniture (en contact avec les matériaux) est perpendiculaire à la surface arrière, tolérance ≤ 1 mm/m, assurer une force uniforme sur la garniture.
- Tolérance du diamètre du trou : H12 (par exemple, d₀ = 30 mm, plage de tolérance 0 ~ +0,18 mm), s'assurer que le boulon peut passer en douceur tout en évitant un jeu excessif ;
- Tolérance de l'entraxe : ± 2 mm, s'assurer que les trous de boulons s'alignent avec les trous de boulons du cylindre (tolérance des trous de boulons du cylindre H10), éviter les difficultés d'installation ;
- Tolérance du lamage : Tolérance de la profondeur du lamage ± 1 mm, tolérance du diamètre du lamage H10, s'assurer que la tête du boulon est au ras de la surface de travail de la garniture.
Les garnitures de broyeur semi-autogène sont principalement fabriquées à partir de matériaux résistants à l'usure, et les paramètres sont sélectionnés en fonction de l'impact du matériau et du type d'usure :
- Dureté : Pour l'usure abrasive (matériau tendre, taux de remplissage élevé), HRC ≥ 55 (par exemple, fonte à haute teneur en chrome) ; pour l'usure par impact (matériau dur, granulométrie importante), HRC = 45-50 (par exemple, acier au manganèse Mn13) pour équilibrer la dureté et la ténacité ;
- Ténacité à l'impact (αₖ) : ≥ 15 J/cm² (pour la fonte à haute teneur en chrome) ou ≥ 100 J/cm² (pour l'acier au manganèse), éviter la rupture fragile sous un impact important du matériau (granulométrie ≥ 100 mm) ;
- Résistance à l'usure : Taux d'usure volumique ≤ 0,15 cm³/ (kg·m) (testé par ASTM G65), assurer une durée de vie ≥ 8000 heures (condition de travail du matériau mi-dur).
- Hauteur de la barre de levage (h₁) : h₁ = 1,2-1,5 × granulométrie maximale du matériau (par exemple, granulométrie maximale 80 mm, h₁ = 96-120 mm), trop bas ne peut pas soulever les matériaux, trop haut augmente la consommation d'énergie ;
- Angle de la barre de levage (θ) : θ = 30°-45°, pour les broyeurs à basse vitesse (≤ 16 tr/min) utiliser 30°-35° (augmenter la hauteur de levage), pour les broyeurs à haute vitesse (≥ 18 tr/min) utiliser 40°-45° (éviter de projeter excessivement les matériaux) ;
- Conception de rainure résistante à l'usure : La surface de travail de la garniture est munie de rainures transversales ou longitudinales résistantes à l'usure (profondeur 5-8 mm, espacement 50-80 mm), qui peuvent stocker des matériaux pour former une "couche résistante à l'usure du matériau" et réduire l'usure directe de la garniture.
- Adaptation du taux de remplissage : Lorsque le taux de remplissage du broyeur est de 30 à 35 % (remplissage élevé), sélectionner des garnitures plus épaisses (δ + 10-20 mm) et des barres de levage plus hautes (h₁ + 10-15 mm) ; lorsque le taux de remplissage est de 25 à 30 % (remplissage faible), utiliser une épaisseur et une hauteur de barre de levage standard ;
- Adaptation de la vitesse de rotation : Basse vitesse (≤ 14 tr/min) → mettre l'accent sur la résistance à l'usure (fonte à haute teneur en chrome) ; haute vitesse (≥ 18 tr/min) → mettre l'accent sur la ténacité à l'impact (acier au manganèse ou matériaux composites) ;
- Adaptation à la corrosion : Pour le broyage humide (le matériau contient de l'eau ou des milieux corrosifs), sélectionner des garnitures en alliage résistant à la corrosion (par exemple, alliage nickel-chrome à haute teneur) ou ajouter un revêtement résistant à la corrosion (épaisseur ≥ 0,3 mm) sur la surface de la garniture.
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