در صنایع معدن، معدن و بازیافت، سنگ شکن یک ماشین اساسی است. عملکرد اصلی آن کاهش اندازه مواد خام بزرگ و جامد (مانند سنگ، سنگ معدن، و بتن تخریب) به قطعات کوچکتر و یکنواختتر مناسب برای پردازش بیشتر یا استفاده مستقیم است. در حالی که انواع بسیاری از سنگ شکن ها وجود دارد. اصول، پایه های مکانیکی مشترکی دارند که بر اعمال نیروی عظیم برای غلبه بر استحکام داخلی مواد متمرکز است.
اصل اساسی: فشرده سازی و تاثیر
در قلب خود، خرد کردن فرآیند اعمال نیروی مکانیکی به یک ماده برای شکستن آن به قطعات کوچکتر است. این در درجه اول از طریق دو روش به دست می آید:
1. فشرده سازی: یک نیروی آهسته{1}} اعمال شده و پیوسته فزاینده که ماده را بین دو سطح سفت و سخت فشرده می کند تا زمانی که مقاومت فشاری آن از بین برود و شکسته شود. این در سنگ شکن های فکی و مخروطی معمول است.
2. ضربه: یک نیروی انرژی سریع- وارد شده توسط یک قطعه متحرک (مانند چکش یا روتور) که به مواد برخورد می کند و باعث می شود در امتداد خطوط گسل طبیعی خود متلاشی شود. این مکانیسم کلیدی در سنگ شکن های ضربه ای و چکشی است.
بسیاری از سنگ شکن ها ترکیبی از این نیروها را برای کاهش اندازه کارآمد به کار می گیرند.
فرآیند سه مرحلهای-در یک محفظه خرد کردن
این عمل در یک "محفظه خرد کردن" سخت شده رخ می دهد. این فرآیند را می توان به سه مرحله تقسیم کرد:
1. تغذیه و جذب: مواد خام (خوراک) به قسمت بالایی یا کناری سنگ شکن وارد می شود. می افتد یا به محفظه سنگ شکن منتقل می شود، جایی که بین عناصر متحرک دستگاه گیر می کند.
2. کاهش اندازه (خرد کردن): این مرحله اصلی است.
◦در یک فک سنگ شکن، یک فک ثابت و یک فک متحرک متحرک یک محفظه "V" را تشکیل می دهند. فک متحرک مواد را روی فک ثابت فشار می دهد و آن را فشرده می کند تا زمانی که بشکند.
◦در یک سنگ شکن مخروطی، یک گوشته چرخان غیرعادی داخل یک آستر کاسه مقعر ثابت می چرخد. همانطور که گوشته حرکت می کند، به طور متناوب به سمت و دور از آستر کاسه حرکت می کند و مواد را در بین آن فشرده می کند.
◦در یک سنگ شکن ضربه ای، مواد خوراک توسط چکش هایی که به سرعت در حال چرخش هستند یا میله های دمنده متصل به روتور مورد اصابت قرار می گیرد. این مواد در اثر ضربه متلاشی می شوند، در برابر صفحات سخت شکن (دیوارهای پیش بند) پرتاب می شوند و در اثر برخورد با سایر ذرات خوراک کاهش می یابند.
3. تخلیه: هنگامی که ذرات به اندازه کوچکتر از دهانه تخلیه تنظیم شده سنگ شکن کاهش می یابند، توسط نیروی ثقلی از محفظه سنگ شکن خارج می شوند. اندازه محصول نهایی با تنظیم این شکاف (در سنگ شکن های تراکمی) یا فضای بین روتور و پرده ضربه (در سنگ شکن های ضربه ای) کنترل می شود.
مولفه های کلیدی که اصل را فعال می کنند
سطوح خرد کننده/ آسترهای منگنزی: قطعات سایشی (فک، مانتو، آستر کاسه، میله های دمنده) که مستقیماً با مواد تماس پیدا می کنند و می شکنند. آنها از مواد فوق-سختی مانند فولاد منگنزی برای مقاومت در برابر سایش و نیروهای ضربه ای بسیار ساخته شده اند.
•حرکت خارج از مرکز یا روتور با سرعت بالا: مکانیسم محرکه. در سنگ شکن های فکی و مخروطی، یک محور غیرمرکز حرکت نوسانی یا چرخشی ایجاد می کند. در سنگ شکن های ضربه ای، روتوری با سرعت بالا (اغلب بیش از 500 دور در دقیقه) انرژی جنبشی ضربه را تولید می کند.
• مکانیسم تنظیم: سیستم های هیدرولیک یا مکانیکی که تنظیم تخلیه را تغییر می دهد و امکان کنترل دقیق بر اندازه محصول نهایی را فراهم می کند.
علم پشت سرکوب
کارایی یک سنگ شکن در هدایت نیرو برای غلبه بر مقاومت فشاری یا ضربه ای مواد است. هنگامی که نیرو اعمال می شود، غلظت تنش در عیوب یا شکاف های میکروسکوپی درون ماده ایجاد می شود. با افزایش نیرو، این ترک ها منتشر می شوند و به هم می پیوندند که منجر به شکستگی فاجعه بار می شود. انرژی از دست رفته به عنوان گرما، سر و صدا، یا سایش غیر ضروری.
بنابراین، اصل کار یک سنگ شکن، اعمال عمدی نیروی مکانیکی متمرکز-از طریق فشرده سازی، ضربه یا ترکیبی از هر دو- برای ایجاد شکستگی کنترل شده در مواد جامد است. سنگ شکن ها با تسلط بر این اصل از طریق طرح های مختلف مکانیکی، اولین گام اساسی را در پردازش مواد خام به صورت همزمان انجام می دهند. از سنگ شکن فکی عظیم اولیه که سنگ انفجار اولیه را می برد تا مخروط دقیق یا سنگ شکن ضربه ای که مجموعه مشخصات را تولید می کند، ماموریت اصلی یکسان است: کاهش اندازه از طریق اعمال استراتژیک نیرو.
