Náš zákazník, The Three Gorges, který má 2 sady rotačních drtičů 50-65MK-Ⅱ. Tento model byl uveden do provozu v srpnu 1999. Po ukončení operace reagovaly všechny jednotky normálně. A díky velkému poměru drcení a vysoké produktivitě se v tomto projektu stalo hlavním zařízením pro zpracování umělého písku a kamene. Jeden z hlavních hřídelů drtiče se však během operace drcení zlomil až do 14. listopadu 2001. Teoretická doba provozu byla pouze dva roky a tři měsíce. Skutečný stav výroby projektového oddělení je však ten, že se používají dva typy zařízení jeden po druhém. Žádní dva spolu nikdy neutekli. Realističtější teoretická provozní doba by proto měla být více než jeden rok. Ačkoli podle smlouvy je záruční doba pro hlavní osu závazku továrny 18 měsíců a oddělení projektu Tři soutěsky Xia'anxi Sandstone bylo také na základě smlouvy zapleteno se zástupcem továrny společnosti Svedala Company na více než 2 měsíce, ale konečným důvodem je Dostačující a nepodařilo se mu získat náhradu továrny. Ve skutečnosti nelze vzhledem k použití mnoha podobných typů strojů doma i v zahraničí a původní přestavbě zařízení továrnou zlomit hlavní hřídel za tak krátkou dobu. Je zřejmé a snadno viditelné, že hlavní hřídel je abnormálně zlomená. V této době to bylo také v době špičky betonového vylití přehrady Tři soutěsky. Poté, co se zlomil hlavní hřídel tohoto jističe, stav druhého způsobil také to, že jsme si začali dělat starosti. V případě, že ten druhý má stejnou situaci v krátkém časovém období, pak si výsledky jednoduše neodvážíme představit. Protože dovozní cena hlavního hřídele je až 2.3 milionu juanů a doba dodání je také delší (nejrychlejší je 6 měsíců). Kromě konstrukčních nedostatků samotné hlavní šachty odmítlo projektové oddělení plán importu hlavní šachty, rozhodlo se prostudovat technickou kapacitu organizace v Malajsii a vyzkoušet možnost její národní výroby.
Při následné demontáži a kontrole jsme zjistili, že zlomená část hlavní hřídele se vyskytla v oblasti přechodu oblouku o průměru horní hřídele Φ489 na průměr hřídele Φ630 a tato přechodová oblast byla původně místem, kde by mělo být napětí relativně koncentrovaný. Tím, že se odebere vzorek zlomeniny a analyzuje se pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, je povrch lomu únavovým lomem způsobeným hlavním hřídelem, který dosáhne efektivní doby pro jeho použití, spíše než křehkým zlomením způsobeným vnější silou. Po naší úplné analýze a předvedení jsme dospěli k závěru, že tento model je modifikací rotačního kladiva typu 42-50. Kromě prodloužení hlavního hřídele a zvětšení průměru posuvu nebyly ostatní polohy odpovídajícím způsobem změněny. Proto je v důsledku zvětšení průměru krmiva poměr drcení stroje větší než u typu 42-50. Proto se zvýšila tlaková síla podporovaná hlavním hřídelem, ale průměr hlavního hřídele nebyl odpovídajícím způsobem zvýšen. Současně s prodlužováním délky hlavního hřídele se odpovídajícím způsobem zvětšují ohybové momenty, na které se zlomový bod hlavního hřídele. Ze skutečné situace přerušeného pohybu je oblast přechodu oblouku hlavní hřídele oblast, kde je ohybový moment hřídele největší, a oblast, kde je napětí relativně koncentrované. Je to tedy také nejslabší oblast celé hlavní hřídele. Pokud se hlavní hřídel zlomí kvůli neschopnosti odolat vnějším silám, měla by být prasklá oblast ve slabé oblasti. Viz následující obrázek:
Po zjištění hlavního důvodu zlomeniny hlavní hřídele jsme začali studovat, jak snížit pravděpodobnost zlomení hlavní hřídele. Aby se zabránilo lomu hlavní hřídele, jsou dvě velmi účinné cesty, kromě kontroly průměru přívodu suroviny, zvýšení pevnosti v ohybu hlavní hřídele a snížení koeficientu koncentrace napětí hlavní hřídele procházející přes oblast oblouku. Ke zvýšení pevnosti v ohybu hlavního hřídele, v případě, že nelze změnit délku hlavního hřídele, je nutné zvětšit velikost průměru horní hřídele a poloměr přechodového oblouku. Zvětšení průměru horního hřídele hlavního hřídele však přinese řadu problémů s montáží dalších souvisejících dílů, které ve skutečnosti nebudou fungovat. Proto je proveditelnější zvětšit velikost zaobleného rohu přechodového oblouku. A ke snížení koeficientů v sadě napětí hlavní hřídele lze provést pouze na přechodové velikosti zaoblení oblouku. Teoreticky můžete zlepšit koeficient centralizace napětí hlavní osy zvětšením velikosti zaoblení výhybky. Můžeš vědět, jestli to můžeš vylepšit podrobnými výpočty; zvýšit pevnost oblasti křížového oblouku hlavní osy a snížit napětí na povrchu. A prostřednictvím našich podrobných výpočtů jsme zjistili, že můžeme zvětšit velikost oblouku přechodu hlavní hřídele z R160mm na R285mm, aniž by to ovlivnilo montáž dalších dílů. Vzhledem k tomu, že poměr r / d = 160/489 = 0.32> 0.25 původního rozměru zaoblení zaobleného oblouku r k průměru malé hřídele d hlavní hřídele, je z příručky pro mechanický design známo, že když je r / d větší než 0.25 Pouhé zvětšení velikosti zaoblení přechodového oblouku již nemůže snížit koeficient únavového vrubového napětí v této oblasti. Zvětšení velikosti rohu přechodového oblouku tedy nezměnilo situaci napětí nastaveného v oblasti. Avšak zvětšením velikosti zaobleného rohu křižovatkového oblouku lze zvětšit velikost radiálního průřezu hlavního hřídele. Proto lze zvýšit pevnost v ohybu hlavního hřídele. A zvýšením pevnosti a přesnosti povrchu zóny přechodu oblouku hlavní hřídele lze také snížit koncentraci napětí v zóně. Tímto způsobem může být zlepšena odolnost proti ohybu v oblasti přechodu oblouku hlavní hřídele, čímž se sníží pravděpodobnost zlomeniny v této zóně.
Proto jsme se rozhodli zvětšit velikost zaobleného rohu oblouku přechodu hlavního hřídele na R285 mm, abychom zlepšili pevnost v ohybu a koncentraci napětí v oblasti oblouku přechodu hlavního hřídele a současně zvýšili přesnost hlavního hřídele křížení oblouku.
Je snadné vidět, že zvětšení velikosti hlavního hřídele protínajícího obloukové zaoblení jistě zvýší pevnost v ohybu hlavního hřídele, takže je podrobný kontrolní výpočet tohoto článku vynechán.
Aby se zabránilo prasknutí hlavního hřídele, lze toho dosáhnout také změnou materiálu hlavního hřídele, aby se zlepšily celkové mechanické vlastnosti hlavního hřídele, aby se dosáhlo účelu zlepšení celkové houževnatosti hlavního hřídele a zvýšení pevnost v ohybu hlavního hřídele. Poté můžeme provést analýzu vzorků a experimenty s materiálem a mechanickými vlastnostmi zlomeného hlavního hřídele a porovnat je s mechanickými vlastnostmi legovaných konstrukčních ocelí různých značek v zemi, abychom našli materiály s lepším a lepším výkonem. Pokud se to podaří najít, pak podmínky pro produkci země hlavní šachty budou v zásadě existovat.
Výběr materiálu hlavní hřídele rotačního drtiče
Odběrem vzorků a chemickou analýzou jsou hlavní chemické složky následující:
Prvek | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
Obsah % | 0.42 | 0.27 | 0.98 | 0.009 | 0.005 | 0.67 | 0.57 | 0.25 | 0.05 | 0.22 |
Po prostudování „Příručky pro mechanický design“ a porovnání s našimi domácími druhy legovaných konstrukčních ocelí je jeho chemické složení podobné 40CrMnMo.
Odběrem vzorků a provedením zkoušek mechanické výkonnosti jsou skutečné mechanické vlastnosti této hlavní hřídele krouživého drtiče následující:
pevnost v tahu (MPa) | Mez kluzu (MPa) | Prodloužení (%) | Míra zmenšení plochy (%) | Rázová síla (J) | Tvrdost (HB) | |
Zkušební 1 | 992 | 854 | 12 | 51 | 56 | 209 |
Zkušební 2 | 1006 | 866 | 11 | 54 | 60 | 207 |
AVG. | 999 | 860 | 11.5 | 52.5 | 58 | 208 |
Po prostudování „Příručky pro mechanický design“ a konzultaci s příslušnými tuzemskými výrobci existují v naší zemi hlavně čtyři typy materiálů používaných v hlavních šachtách drtičů a výtahů. Jsou to: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Mají stejné mechanické vlastnosti jako 42CrMo.
Materiál | pevnost v tahu (MPa) | Mez kluzu (MPa) | Prodloužení (%) | míra zmenšení plochy (%) | Rázová síla (J) | Tvrdost (HB) |
20CrNiMo | 980 | 785 | 9 | 40 | 47 | ≤219 |
40CrNiMoA | 980 | 835 | 12 | 55 | 78 | ≤269 |
40CrMnMo | 980 | 785 | 10 | 45 | 63 | ≤217 |
42CrMo | 1080 | 930 | 12 | 45 | 63 | ≤247 |
20CrNiMo má lepší vlastnosti kování a tepelného zpracování. Při použití procesu nauhličování a kalení může mít vlastnosti dobré houževnatosti, vysoké pevnosti a odolnosti proti opotřebení spoje s ložiskem. Lepší je použití malých rotačních kladiv. Měly by se používat velmi zřídka u velkých rotačních kladiv. Zejména tento typ konstrukce s pouzdrem na horním konci nutně nevyžaduje použití procesů nauhličování a kalení.
40CrMnMo lze použít na hlavní hřídele velkých kladiv a výtahů. Má dobrou kalitelnost, vysokou pevnost a houževnatost. Pokud dokáže splnit výkonové standardy, měla by to být dobrá volba. Tento materiál je však extrémně citlivý na vodík a snadno generuje křehnutí vodíku, to znamená bílé skvrny. Je extrémně obtížné jej ovládat ve výrobním procesu, proto se používá jen zřídka;
42CrMo je široce používán v hlavních hřídelích velkých kladiv a výtahů. Má vysokou pevnost a dobrou houževnatost. Může být použit k výrobě hlavního hřídele jističe, ale jeho houževnatost je o něco nižší než 40CrNiMoA;
40CrNiMoA je také široce používán v hlavních hřídelích velkých kladiv a výtahů. Má dobrou kalitelnost, vysokou pevnost a houževnatost. Hlavní mechanické vlastnosti jsou lepší než původní hřídel jističe. A jeho výrobní proces je vyzrálý a mechanický výkon je stabilní. Mělo by být velmi správné vyměnit původní materiál hřídele.
Proto jsme po výše uvedené analýze a srovnání a po konzultaci s příslušnými odborníky nakonec vybrali materiál 40CrNiMoA jako materiál hlavní země.