Unser Kunde, The Three Gorges, hat 2 Sätze von Kreiselbrechern mit 50-65MK-.. Dieses Modell wurde im August 1999 in Betrieb genommen. Nach dem Betrieb reagierten alle Einheiten normal. Aufgrund seines hohen Zerkleinerungsverhältnisses und seiner hohen Produktivität ist es in diesem Projekt zur Hauptausrüstung für die Verarbeitung von künstlichem Sand und Stein geworden. Eine der Hauptwellen des Brechers brach jedoch während des Zerkleinerungsvorgangs bis zum 14. November 2001. Die theoretische Betriebszeit betrug nur zwei Jahre und drei Monate. Der tatsächliche Produktionsstatus der Projektabteilung besteht jedoch darin, dass jeweils zwei Arten von Geräten verwendet werden. Keine zwei sind jemals zusammen gelaufen. Daher sollte eine realistischere theoretische Betriebszeit mehr als ein Jahr betragen. Laut Vertrag beträgt die Garantiefrist für die Hauptachse des Werks 18 Monate, und die Sandstein-Projektabteilung von Three Gorges Xia'anxi ist aufgrund des Vertrags seit mehr als 2 Monaten mit dem Werksvertreter der Svedala Company verstrickt Der letzte Grund ist ausreichend und es ist nicht gelungen, die Entschädigung der Fabrik zu erhalten. Aufgrund der Verwendung vieler ähnlicher Maschinentypen im In- und Ausland und der ursprünglichen Umgestaltung des Geräts durch das Werk kann die Hauptwelle nicht in so kurzer Zeit gebrochen werden. Es ist offensichtlich und leicht zu erkennen, dass die Hauptwelle abnormal gebrochen ist. Zu dieser Zeit war es auch zur Spitzenzeit des Betonierens des Drei-Schluchten-Damms. Nachdem die Hauptwelle dieses Leistungsschalters gebrochen war, machte uns auch der Zustand des anderen Sorgen. Wenn der andere in kurzer Zeit die gleiche Situation hat, sind die Ergebnisse einfach nicht vorstellbar. Weil der Importpreis für die Hauptwelle 2.3 Millionen Yuan beträgt und die Lieferzeit auch länger ist (die schnellste beträgt 6 Monate). Zusätzlich zu den Konstruktionsfehlern des Hauptschachts selbst lehnte die Projektabteilung den Importplan des Hauptschachts ab, beschloss, die technischen Kapazitäten der Organisation in Malaysia zu untersuchen und die Möglichkeit ihrer nationalen Produktion zu prüfen.
Bei der anschließenden Demontage und Inspektion stellten wir fest, dass der gebrochene Teil der Hauptwelle im Lichtbogenübergangsbereich des oberen Wellendurchmessers Φ489 zum Wellendurchmesser Φ630 auftrat, und dieser Übergangsbereich war ursprünglich ein Ort, an dem die Spannung sein sollte relativ konzentriert. Wenn eine Probe des Bruchs entnommen und durch Rasterelektronenmikroskopie analysiert wird, ist die Bruchfläche der Ermüdungsbruch, der dadurch verursacht wird, dass die Hauptwelle die effektive Zeit für ihre Verwendung erreicht, und nicht der Sprödbruch, der durch die äußere Kraft verursacht wird. Nach unserer vollständigen Analyse und Demonstration kamen wir zu dem Schluss, dass dieses Modell eine Modifikation des Rotationsschalters vom Typ 42-50 ist. Mit Ausnahme der Verlängerung der Hauptwelle und der Vergrößerung des Vorschubdurchmessers wurden die übrigen Positionen nicht entsprechend geändert. Aufgrund der Vergrößerung des Durchmessers des Vorschubs ist das Quetschverhältnis der Maschine daher größer als das des Typs 42-50. Daher wurde die von der Hauptwelle getragene Quetschkraft erhöht, aber der Durchmesser der Hauptwelle wurde nicht entsprechend erhöht. Gleichzeitig werden mit zunehmender Länge der Hauptwelle die Biegemomentmomente, bis zu denen die Bruchstelle der Hauptwelle erhöht wird, entsprechend erhöht. Ausgehend von der tatsächlichen Situation der unterbrochenen Bewegung ist der Lichtbogenübergangsbereich der Hauptwelle der Bereich, in dem das Biegemoment der Welle am größten ist, und der Bereich, in dem die Spannung relativ konzentriert ist. Daher ist es auch der schwächste Bereich der gesamten Hauptwelle. Wenn die Hauptwelle aufgrund der Unfähigkeit, äußeren Kräften standzuhalten, bricht, sollte sich der rissige Bereich im schwachen Bereich befinden. Siehe folgendes Bild:
Nachdem wir den Hauptgrund für den Bruch der Hauptwelle gefunden hatten, begannen wir zu untersuchen, wie die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs der Hauptwelle verringert werden kann. Um den Bruch der Hauptwelle zu verhindern, sind neben der Steuerung des Durchmessers der Rohstoffzufuhr die Erhöhung der Biegefestigkeit der Hauptwelle und die Verringerung des Spannungskonzentrationskoeffizienten der Hauptwelle, die den Lichtbogenbereich kreuzt, zwei sehr effektive Wege. Um die Biegefestigkeit der Hauptwelle zu erhöhen, müssen für den Fall, dass die Länge der Hauptwelle nicht geändert werden kann, der obere Wellendurchmesser und der Radius des Übergangsbogens vergrößert werden. Das Vergrößern des oberen Wellendurchmessers der Hauptwelle führt jedoch zu einer Reihe von Montageproblemen anderer verwandter Teile, die tatsächlich nicht funktionieren. Daher ist es praktikabler, die Größe der abgerundeten Ecken des Übergangsbogens zu erhöhen. Und um die Koeffizienten im Spannungssatz der Hauptwelle zu reduzieren, kann nur an der Übergangsbogen-Filetgröße gearbeitet werden. Theoretisch können Sie den Spannungszentralisierungskoeffizienten der Hauptachse verbessern, indem Sie die Größe der Überkreuzungsbogenverrundung erhöhen. Sie können nur wissen, ob Sie es durch detaillierte Berechnungen verbessern können. Erhöhen Sie die Stärke des Kreuzungsbogenbereichs der Hauptachse und verringern Sie die Belastung der Oberfläche. Durch unsere detaillierten Berechnungen haben wir festgestellt, dass wir den Kreuzungsbogen der Hauptwelle von R160mm auf R285mm vergrößern können, ohne die Montage anderer Teile zu beeinträchtigen. Da das Verhältnis r / d = 160/489 = 0.32> 0.25 der ursprünglichen Rundbogenverrundungsabmessung r zum kleinen Endwellendurchmesser d der Hauptwelle ist, ist aus dem Handbuch für mechanische Konstruktion bekannt, dass wenn r / d größer ist als 0.25 Durch einfaches Erhöhen der Kehlgröße des Übergangslichtbogens kann der Ermüdungskerbspannungskoeffizient in diesem Bereich nicht mehr verringert werden. Daher hat die Zunahme der Eckgröße des Übergangsbogens die Situation der in dem Bereich eingestellten Spannung nicht verändert. Durch Erhöhen der abgerundeten Eckgröße des Kreuzungsbogens kann jedoch die radiale Querschnittsgröße der Hauptwelle erhöht werden. Daher kann die Biegefestigkeit der Hauptwelle verbessert werden. Durch Erhöhen der Festigkeit und Oberflächengenauigkeit der Lichtbogenkreuzungszone der Hauptwelle kann auch die Spannungskonzentration in der Zone verringert werden. Auf diese Weise kann der Biegewiderstand der Lichtbogenkreuzungszone der Hauptwelle verbessert werden, wodurch die Bruchwahrscheinlichkeit in dieser Zone verringert wird.
Aus diesem Grund haben wir beschlossen, die Größe der abgerundeten Ecke des Kreuzungsbogens der Hauptwelle auf R285 mm zu erhöhen, um die Biegefestigkeit und die Spannungskonzentration im Bereich des Kreuzungsbogens der Hauptwelle zu verbessern und gleichzeitig die Präzision der Hauptwelle zu erhöhen Kreuzungsbogenbereich.
Es ist leicht zu erkennen, dass eine Vergrößerung der Hauptwelle, die die Bogenverrundung kreuzt, sicherlich die Biegefestigkeit der Hauptwelle erhöht, so dass die detaillierte Kontrollberechnung dieses Artikels weggelassen wird.
Um zu verhindern, dass die Hauptwelle reißt, kann dies auch erreicht werden, indem das Material der Hauptwelle geändert wird, um die mechanischen Gesamteigenschaften der Hauptwelle zu verbessern, um den Zweck zu erreichen, die Gesamtzähigkeit der Hauptwelle zu verbessern und zu verbessern die Biegefestigkeit der Hauptwelle. Anschließend können wir Probenanalysen und Experimente zu den Material- und mechanischen Eigenschaften der gebrochenen Hauptwelle durchführen und diese mit den mechanischen Eigenschaften von legierten Baustählen verschiedener Marken im Land vergleichen, um Materialien mit immer besserer Leistung zu finden. Wenn es gefunden werden kann, sind die Bedingungen für die Produktion des Hauptwellenlandes grundsätzlich gegeben.
Auswahl des Materials der Hauptwelle des Kreiselbrechers
Bei der Probenahme und chemischen Analyse sind die wichtigsten chemischen Komponenten wie folgt:
Element | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
Inhalt% | 0.42 | 0.27 | 0.98 | 0.009 | 0.005 | 0.67 | 0.57 | 0.25 | 0.05 | 0.22 |
Nach Durchsicht des „Mechanical Design Manual“ und Vergleich mit unseren heimischen legierten Baustahlsorten ähnelt seine chemische Zusammensetzung 40CrMnMo.
Durch Probenahme und Durchführung mechanischer Leistungstests sind die tatsächlichen mechanischen Eigenschaften dieser Hauptwelle des Kreiselbrechers wie folgt:
Zugfestigkeit (MPa) | Fließgrenze (MPa) | Dehnung (%) | Flächenreduzierungsrate (%) | Schlagkraft (J) | Härte (HB) | |
Testen 1 | 992 | 854 | 12 | 51 | 56 | 209 |
Testen 2 | 1006 | 866 | 11 | 54 | 60 | 207 |
AVG. | 999 | 860 | 11.5 | 52.5 | 58 | 208 |
Nach Durchsicht des „Mechanical Design Manual“ und Rücksprache mit den zuständigen einheimischen Herstellern werden in unserem Land hauptsächlich vier Arten von Materialien für die Hauptschächte von Zerkleinerern und Aufzügen verwendet. Dies sind: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Sie haben die gleichen mechanischen Eigenschaften wie die 42CrMo.
Werkstoff | Zugfestigkeit (MPa) | Fließgrenze (MPa) | Dehnung (%) | Flächenreduzierungsrate (%) | Schlagkraft (J) | Härte (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 hat bessere Schmiede- und Wärmebehandlungseigenschaften. Bei Verwendung von Aufkohlungs- und Abschreckverfahren kann es die Eigenschaften einer guten Zähigkeit, hohen Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Verbindung mit dem Lager aufweisen. Kleine Drehschalter sind besser zu verwenden. Sie sollten sehr selten in großen Drehschaltern eingesetzt werden. Insbesondere erfordert diese Art von Struktur mit einer Buchse am oberen Ende nicht notwendigerweise die Verwendung von Aufkohlungs- und Abschreckprozessen.
40CrMnMo kann auf die Hauptschächte großer Leistungsschalter und Aufzüge angewendet werden. Es hat eine gute Härtbarkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit. Wenn es die Leistungsstandards erfüllen kann, sollte es eine gute Wahl sein. Dieses Material ist jedoch äußerst empfindlich gegenüber Wasserstoff und erzeugt leicht eine Wasserstoffversprödung, dh weiße Flecken. Es ist äußerst schwierig im Produktionsprozess zu kontrollieren, daher wird es selten verwendet.
42CrMo wird häufig in den Hauptschächten großer Leistungsschalter und Aufzüge eingesetzt. Es hat eine hohe Festigkeit und eine gute Zähigkeit. Es kann verwendet werden, um die Hauptwelle des Leistungsschalters herzustellen, aber seine Zähigkeit ist etwas niedriger als 40CrNiMoA;
40CrNiMoA wird auch häufig in den Hauptschächten großer Unterbrecher und Aufzüge eingesetzt. Es hat eine gute Härtbarkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit. Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften sind besser als bei der ursprünglichen Unterbrecherwelle. Der Produktionsprozess ist ausgereift und die mechanische Leistung stabil. Es sollte sehr korrekt sein, das ursprüngliche Wellenmaterial zu ersetzen.
Nach der oben genannten Analyse und dem Vergleich und der Konsultation der zuständigen Experten haben wir uns schließlich für 40CrNiMoA als Material des Hauptlandes entschieden.