Pelanggan kami, The Three Gorges, yang memiliki 2 set penghancur putaran 50-65MK-Ⅱ. Model ini mulai beroperasi pada Agustus 1999. Setelah operasi, semua unit merespon dengan normal. Dan karena rasio penghancurannya yang besar dan produktivitas yang tinggi, itu telah menjadi peralatan utama untuk pemrosesan pasir dan batu buatan dalam proyek ini. Namun, salah satu poros utama crusher putus selama operasi penghancuran hingga 14 November 2001. Waktu operasi teoritis hanya dua tahun tiga bulan. Namun, status produksi sebenarnya dari departemen proyek adalah bahwa dua jenis peralatan digunakan satu per satu. Tidak ada dua orang yang pernah berlari bersama. Oleh karena itu, waktu operasi teoritis yang lebih realistis harus lebih dari satu tahun. Meskipun menurut kontrak, jangka waktu jaminan komitmen sumbu utama pabrik adalah 18 bulan, dan Departemen Proyek Batu Pasir Xia'anxi Tiga Ngarai juga telah terjerat dengan perwakilan pabrik Perusahaan Svedala selama lebih dari 2 bulan berdasarkan kontrak, tetapi Alasan terakhir Cukup dan gagal mendapatkan kompensasi pabrik. Faktanya, menurut penggunaan banyak jenis mesin serupa di dalam dan luar negeri dan pemodelan ulang asli perangkat dari pabrik, poros utama tidak dapat dipatahkan dalam waktu sesingkat itu. Jelas dan mudah untuk melihat bahwa poros utama retak secara tidak normal. Pada saat ini, juga pada saat puncak penuangan beton Bendungan Tiga Ngarai. Setelah poros utama breaker ini putus, kondisi yang satu lagi juga membuat kami mulai khawatir. Jika yang lain memiliki situasi yang sama dalam waktu singkat, maka hasilnya tidak berani dibayangkan. Karena harga impor main shaft mencapai 2.3 juta yuan, dan jangka waktu pengiriman juga lebih lama (paling cepat 6 bulan). Selain kekurangan desain poros utama itu sendiri, departemen proyek menolak rencana impor poros utama, memutuskan untuk mempelajari kapasitas teknis organisasi di Malaysia, dan mencoba kemungkinan produksi nasionalnya.
Dalam pembongkaran dan inspeksi berikutnya, kami menemukan bahwa bagian retak dari poros utama terjadi di daerah transisi busur dari diameter poros atas Φ489 ke diameter poros Φ630, dan daerah transisi ini pada awalnya merupakan tempat di mana tegangan seharusnya berada. relatif terkonsentrasi. Dengan mengambil sampel dari rekahan dan menganalisanya dengan memindai mikroskop elektron, permukaan rekahan merupakan rekahan kelelahan yang disebabkan oleh poros utama mencapai waktu efektif untuk penggunaannya, bukan rekahan getas yang disebabkan oleh gaya luar. Setelah analisis dan demonstrasi penuh kami, kami sampai pada kesimpulan bahwa model ini adalah modifikasi dari rotary breaker tipe 42-50. Kecuali untuk perpanjangan poros utama dan peningkatan diameter umpan, posisi lainnya tidak diubah. Oleh karena itu, karena peningkatan diameter umpan, rasio penghancuran mesin lebih besar dari pada tipe 42-50. Oleh karena itu, gaya penghancur yang didukung oleh poros utama telah ditingkatkan, tetapi diameter poros utama belum ditingkatkan. Pada saat yang sama, dengan diperpanjangnya panjang poros utama, momen momen lentur dimana titik putus dari poros utama juga bertambah. Dari keadaan sebenarnya dari gerak putus tersebut, daerah transisi busur pada poros utama adalah daerah dimana momen tekuk poros terbesar, dan daerah dimana tegangan relatif terkonsentrasi. Oleh karena itu, ini juga merupakan area terlemah dari keseluruhan poros utama. Jika poros utama putus karena ketidakmampuan menahan gaya luar, maka daerah retak harus berada di daerah yang lemah. Lihat gambar berikut ini:
Setelah menemukan penyebab utama patahnya poros utama, kami mulai mempelajari cara mengurangi kemungkinan putusnya poros utama. Untuk mencegah patahnya poros utama, selain mengontrol diameter umpan bahan baku, meningkatkan kekuatan lentur poros utama dan mengurangi koefisien konsentrasi tegangan dari poros utama yang melintasi area busur adalah dua jalur yang sangat efektif. Untuk menambah kuat tekuk poros utama, dalam hal panjang poros utama tidak dapat diubah, maka perlu dilakukan penambahan ukuran diameter poros atas dan jari-jari busur transisi. Namun, meningkatkan ukuran diameter poros atas dari poros utama akan membawa serangkaian masalah perakitan bagian terkait lainnya, yang sebenarnya tidak akan berfungsi. Oleh karena itu, lebih mungkin untuk meningkatkan ukuran sudut membulat dari busur transisi. Dan untuk mengurangi koefisien pada set tegangan poros utama hanya dapat dilakukan pada ukuran fillet busur transisi. Secara teoritis, Anda dapat meningkatkan koefisien sentralisasi tegangan sumbu utama dengan meningkatkan ukuran fillet busur silang. Anda hanya dapat mengetahui apakah Anda dapat memperbaikinya dengan perhitungan terperinci; meningkatkan kekuatan area busur crossover sumbu utama dan mengurangi tegangan pada permukaan. Dan melalui perhitungan terperinci kami, kami telah menentukan bahwa kami dapat meningkatkan ukuran busur persimpangan poros utama dari R160mm ke R285mm, tanpa memengaruhi perakitan bagian lain. Karena rasio r / d = 160/489 = 0.32> 0.25 dari dimensi r sudut busur bulat asli r dengan diameter poros ujung kecil d dari poros utama, diketahui dari Manual Perancangan Mekanis bahwa ketika r / d lebih besar dari 0.25 Hanya meningkatkan ukuran fillet busur transisi tidak lagi dapat mengurangi koefisien tegangan takik kelelahan di area ini. Oleh karena itu, peningkatan ukuran sudut busur transisi tidak mengubah situasi tegangan yang ditetapkan di area tersebut. Namun, dengan meningkatkan ukuran sudut bulat dari busur melintang, ukuran penampang radial dari poros utama dapat ditingkatkan. Oleh karena itu, kekuatan lentur poros utama dapat ditingkatkan. Dan dengan meningkatkan kekuatan dan akurasi permukaan zona perlintasan busur poros utama, konsentrasi tegangan di zona tersebut juga dapat dikurangi. Dengan cara ini, tahanan lentur zona persimpangan busur dari poros utama dapat ditingkatkan, sehingga mengurangi kemungkinan patah di zona ini.
Oleh karena itu, kami telah memutuskan untuk meningkatkan ukuran sudut bulat dari busur persimpangan poros utama menjadi R285mm untuk meningkatkan kekuatan tekuk dan konsentrasi tegangan di area busur persimpangan poros utama, dan pada saat yang sama, meningkatkan ketepatan poros utama. melintasi area busur.
Sangat mudah untuk melihat bahwa peningkatan ukuran poros utama yang melintasi fillet busur pasti akan meningkatkan kekuatan lentur poros utama, sehingga perhitungan pemeriksaan rinci artikel ini dihilangkan.
Selain itu, untuk mencegah retaknya poros utama, hal ini juga dapat dilakukan dengan mengubah material poros utama untuk meningkatkan sifat mekanis keseluruhan poros utama, sehingga dapat mencapai tujuan untuk meningkatkan ketangguhan dan peningkatan ketangguhan keseluruhan poros utama. kekuatan lentur poros utama. Kemudian kami dapat melakukan analisis sampel dan eksperimen pada material dan sifat mekanik dari poros utama yang retak, dan membandingkannya dengan sifat mekanik dari baja struktural paduan dari berbagai merek di negara tersebut untuk menemukan material dengan kinerja yang lebih baik dan lebih baik. Jika dapat ditemukan, maka kondisi produksi negara poros utama pada dasarnya akan tersedia.
Pemilihan Bahan Poros Utama Gyratory Crusher
Dengan pengambilan sampel dan analisis kimiawi, komponen kimia utamanya adalah sebagai berikut:
Elemen | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
Kandungan % | 0.42 | 0.27 | 0.98 | 0.009 | 0.005 | 0.67 | 0.57 | 0.25 | 0.05 | 0.22 |
Setelah memeriksa "Manual Desain Mekanis" dan membandingkannya dengan kelas baja struktural paduan domestik kami, komposisi kimianya mirip dengan 40CrMnMo.
Dengan mengambil sampel dan melakukan uji kinerja mekanis, sifat mekanis sebenarnya dari poros utama penghancur berputar ini adalah sebagai berikut:
kekuatan tarik (MPa) | Titik hasil (MPa) | Pemanjangan (%) | Tingkat pengurangan area (%) | Kekuatan benturan (J) | Kekerasan (HB) | |
Uji 1 | 992 | 854 | 12 | 51 | 56 | 209 |
Uji 2 | 1006 | 866 | 11 | 54 | 60 | 207 |
AVG. | 999 | 860 | 11.5 | 52.5 | 58 | 208 |
Setelah meninjau "Manual Desain Mekanis" dan berkonsultasi dengan produsen dalam negeri yang relevan, terutama ada empat jenis bahan yang digunakan pada poros utama penghancur dan elevator di negara kita. Ini adalah: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Mereka memiliki sifat mekanik yang sama dengan 42CrMo.
Bahan | kekuatan tarik (MPa) | Titik hasil (MPa) | Pemanjangan (%) | tingkat pengurangan area (%) | Kekuatan benturan (J) | Kekerasan (HB) |
20CrNiMo | 980 | 785 | 9 | 40 | 47 | ≤ 219 |
40CrNiMoA | 980 | 835 | 12 | 55 | 78 | ≤ 269 |
40CrMnMo | 980 | 785 | 10 | 45 | 63 | ≤ 217 |
42 CrMo | 1080 | 930 | 12 | 45 | 63 | ≤ 247 |
20CrNiMo memiliki sifat penempaan dan perlakuan panas yang lebih baik. Saat menggunakan proses carburizing dan quenching, dapat memiliki karakteristik ketangguhan yang baik, kekuatan tinggi, dan ketahanan aus pada sambungan dengan bantalan. Pemutus putar tipe kecil lebih baik digunakan. Mereka harus sangat jarang digunakan pada rotary breaker berukuran besar. Khususnya, jenis struktur dengan busing di ujung atas tidak memerlukan penggunaan proses karburasi dan quenching.
40CrMnMo dapat diterapkan ke poros utama pemutus besar dan elevator. Ini memiliki pengerasan yang baik, kekuatan tinggi, dan ketangguhan. Jika dapat memenuhi standar kinerja, itu harus menjadi pilihan yang baik. Namun, bahan ini sangat sensitif terhadap hidrogen dan dengan mudah menghasilkan perapuhan hidrogen, yaitu bintik putih. Ini sangat sulit dikendalikan dalam proses produksi, sehingga jarang digunakan;
42CrMo banyak digunakan di poros utama pemutus besar dan elevator. Ia memiliki kekuatan tinggi dan ketangguhan yang baik. Ini dapat digunakan untuk membuat poros utama pemutus, tetapi ketangguhannya sedikit lebih rendah dari 40CrNiMoA;
40CrNiMoA juga banyak digunakan di poros utama pemutus besar dan elevator. Ini memiliki pengerasan yang baik, kekuatan tinggi, dan ketangguhan. Sifat mekanis utama lebih baik daripada poros pemutus asli. Dan proses produksinya matang dan kinerja mekanisnya stabil. Harus sangat benar mengganti bahan poros asli.
Oleh karena itu, setelah analisis dan perbandingan tersebut di atas, dan berkonsultasi dengan ahli yang relevan, akhirnya kami memilih 40CrNiMoA sebagai bahan negara utama.