Il nostro cliente, The Three Gorges, che dispone di 2 set di frantoi rotanti 50-65MK-Ⅱ. Questo modello è stato messo in funzione nell'agosto 1999. Dopo l'operazione, tutte le unità hanno risposto normalmente. E a causa del suo ampio rapporto di frantumazione e dell'elevata produttività, è diventata l'attrezzatura principale per la lavorazione artificiale di sabbia e pietra in questo progetto. Tuttavia, uno degli alberi principali del frantoio si è rotto durante l'operazione di frantumazione fino al 14 novembre 2001. Il tempo di funzionamento teorico è stato di soli due anni e tre mesi. Tuttavia, l'effettivo stato di produzione del reparto progetti è che due tipi di apparecchiature vengono utilizzati uno alla volta. Nessuno ha mai corso insieme. Pertanto, un tempo di funzionamento teorico più realistico dovrebbe essere superiore a un anno. Sebbene secondo il contratto, il periodo di garanzia dell'impegno dell'asse principale della fabbrica è di 18 mesi, e anche il dipartimento del progetto di arenaria delle Tre Gole Xia'anxi è stato impigliato con il rappresentante della fabbrica della società Svedala per più di 2 mesi in base al contratto, ma il il motivo finale è sufficiente e non è riuscito a ottenere il risarcimento della fabbrica. Infatti, in base all'uso di molti tipi di macchine simili in patria e all'estero e al rimodellamento originale del dispositivo in fabbrica, l'albero principale non può essere rotto in un periodo di tempo così breve. È ovvio e facile vedere che l'albero principale è rotto in modo anomalo. In questo momento, era anche il momento di punta del getto di cemento della diga delle Tre Gole. Dopo che l'albero principale di questo demolitore si è rotto, anche le condizioni dell'altro ci hanno fatto iniziare a preoccuparci. Nel caso in cui l'altro abbia la stessa situazione in un breve periodo di tempo, i risultati non sono semplicemente osati immaginare. Perché il prezzo di importazione dell'albero principale è di 2.3 milioni di yuan e anche il periodo di consegna è più lungo (il più veloce è di 6 mesi). Oltre ai difetti di progettazione dell'albero principale stesso, il dipartimento di progetto ha rifiutato il piano di importazione dell'albero principale, ha deciso di studiare la capacità tecnica dell'organizzazione in Malesia e provare la possibilità della sua produzione nazionale.
Nel successivo smantellamento e ispezione, abbiamo scoperto che la parte fratturata dell'albero principale si verificava nell'area di transizione dell'arco del diametro dell'albero superiore Φ489 al diametro dell'albero Φ630, e questa area di transizione era originariamente un punto in cui dovrebbe essere lo stress relativamente concentrato. Prendendo un campione della frattura e analizzandolo al microscopio elettronico a scansione, la superficie della frattura è la frattura da fatica causata dall'albero principale che raggiunge il tempo effettivo per il suo utilizzo, piuttosto che la frattura fragile causata dalla forza esterna. Dopo la nostra completa analisi e dimostrazione, siamo giunti alla conclusione che questo modello è una modifica del demolitore rotante 42-50. Ad eccezione dell'estensione dell'albero principale e dell'aumento del diametro di avanzamento, il resto delle posizioni non sono state modificate di conseguenza. Pertanto, a causa dell'aumento del diametro dell'alimentazione, il rapporto di frantumazione della macchina è maggiore di quello del tipo 42-50. Pertanto, la forza di schiacciamento supportata dall'albero principale è stata aumentata, ma il diametro dell'albero principale non è stato aumentato di conseguenza. Allo stesso tempo, all'aumentare della lunghezza dell'albero principale, i momenti flettenti ai quali il punto di rottura dell'albero principale viene corrispondentemente aumentato. Dalla situazione reale del movimento interrotto, l'area di transizione dell'arco dell'albero principale è l'area in cui il momento flettente dell'albero è il più grande e l'area in cui la sollecitazione è relativamente concentrata. Pertanto, è anche l'area più debole dell'intero albero principale. Se l'albero principale si rompe a causa dell'incapacità di resistere alle forze esterne, l'area incrinata dovrebbe trovarsi nell'area debole. Vedi l'immagine seguente:
Dopo aver individuato il motivo principale della frattura dell'albero principale, abbiamo iniziato a studiare come ridurre la probabilità di rottura dell'albero principale. Per evitare la rottura dell'albero principale, oltre a controllare il diametro dell'alimentazione della materia prima, aumentare la resistenza alla flessione dell'albero principale e ridurre il coefficiente di concentrazione delle sollecitazioni dell'albero principale che attraversa l'area dell'arco sono due percorsi molto efficaci. Per aumentare la resistenza alla flessione dell'albero principale, nel caso in cui la lunghezza dell'albero principale non possa essere modificata, è necessario aumentare la dimensione del diametro dell'albero superiore e il raggio dell'arco di transizione. Tuttavia, aumentare la dimensione del diametro dell'albero superiore dell'albero principale porterà una serie di problemi di assemblaggio di altre parti correlate, che in realtà non funzioneranno. Pertanto, è più fattibile aumentare la dimensione dell'angolo arrotondato dell'arco di transizione. E per ridurre i coefficienti nel set di sollecitazioni dell'albero principale può essere fatto solo sulla dimensione del raccordo dell'arco di transizione. Teoricamente, è possibile migliorare il coefficiente di centralizzazione delle sollecitazioni sull'asse principale aumentando la dimensione del raccordo dell'arco incrociato. Puoi solo sapere se puoi migliorarlo con calcoli dettagliati; aumentare la forza dell'area dell'arco di crossover dell'asse principale e ridurre lo stress sulla superficie. E attraverso i nostri calcoli dettagliati, abbiamo determinato che possiamo aumentare la dimensione dell'arco di attraversamento dell'albero principale da R160mm a R285mm, senza influenzare l'assemblaggio di altre parti. Poiché il rapporto r / d = 160/489 = 0.32> 0.25 della dimensione originale del raccordo ad arco tondo r rispetto al diametro dell'albero di estremità piccola d dell'albero principale, è noto dal Manuale di progettazione meccanica che quando r / d è maggiore di 0.25 Il semplice aumento della dimensione del raccordo dell'arco di transizione non può più ridurre il coefficiente di sollecitazione dell'intaglio a fatica in quest'area. Pertanto, l'aumento della dimensione dell'angolo dell'arco di transizione non ha modificato la situazione della sollecitazione impostata nell'area. Tuttavia, aumentando la dimensione dell'angolo arrotondato dell'arco di incrocio, è possibile aumentare la dimensione della sezione trasversale radiale dell'albero principale. Pertanto, la resistenza alla flessione dell'albero principale può essere migliorata. Inoltre, aumentando la resistenza e la precisione della superficie della zona di attraversamento dell'arco dell'albero principale, è possibile ridurre anche la concentrazione di sollecitazioni nella zona. In questo modo è possibile migliorare la resistenza alla flessione della zona di attraversamento dell'arco dell'albero principale, riducendo così la probabilità di frattura in questa zona.
Pertanto, abbiamo deciso di aumentare la dimensione dell'angolo arrotondato dell'arco di attraversamento dell'albero principale a R285 mm per migliorare la resistenza alla flessione e la concentrazione di sollecitazioni nell'area dell'arco di attraversamento dell'albero principale e, allo stesso tempo, aumentare la precisione dell'albero principale area dell'arco di attraversamento.
È facile vedere che aumentando la dimensione dell'albero principale che attraversa il raccordo ad arco aumenterà sicuramente la resistenza alla flessione dell'albero principale, quindi il calcolo di controllo dettagliato di questo articolo viene omesso.
Inoltre, per evitare che l'albero principale si rompa, può anche essere ottenuto cambiando il materiale dell'albero principale per migliorare le proprietà meccaniche complessive dell'albero principale, in modo da raggiungere lo scopo di migliorare la tenacità complessiva dell'albero principale e migliorare la resistenza alla flessione dell'albero principale. Quindi possiamo condurre analisi campione ed esperimenti sul materiale e le proprietà meccaniche dell'albero principale fratturato e confrontarli con le proprietà meccaniche degli acciai strutturali legati di diverse marche nel paese per trovare materiali con prestazioni sempre migliori. Se può essere trovato, le condizioni per la produzione del paese dell'albero principale saranno fondamentalmente a posto.
Selezione del materiale dell'albero principale del frantoio rotante
Prelevando campioni e analisi chimiche, i principali componenti chimici sono i seguenti:
elemento | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
Contenuto% | 0.42 | 0.27 | 0.98 | 0.009 | 0.005 | 0.67 | 0.57 | 0.25 | 0.05 | 0.22 |
Dopo aver controllato il "Manuale di progettazione meccanica" e averlo confrontato con i nostri gradi di acciaio strutturale in lega domestica, la sua composizione chimica è simile a 40CrMnMo.
Campionando ed eseguendo test delle prestazioni meccaniche, le proprietà meccaniche effettive di questo albero principale del frantoio rotante sono le seguenti:
resistenza alla trazione (MPa) | Punto di snervamento (MPa) | Allungamento (%) | Tasso di riduzione dell'area (%) | Potenza d'urto (J) | Durezza (HB) | |
Test 1 | 992 | 854 | 12 | 51 | 56 | 209 |
Test 2 | 1006 | 866 | 11 | 54 | 60 | 207 |
AVG. | 999 | 860 | 11.5 | 52.5 | 58 | 208 |
Dopo aver esaminato il "Manuale di progettazione meccanica" e aver consultato i produttori nazionali pertinenti, ci sono principalmente quattro tipi di materiali utilizzati negli alberi principali di trituratori e ascensori nel nostro paese. Questi sono: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Hanno le stesse proprietà meccaniche del 42CrMo.
Materiali | resistenza alla trazione (MPa) | Punto di snervamento (MPa) | Allungamento (%) | tasso di riduzione dell'area (%) | Potenza d'urto (J) | Durezza (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 ha migliori proprietà di forgiatura e trattamento termico. Quando si utilizzano processi di cementazione e tempra, può avere le caratteristiche di buona tenacità, elevata resistenza e resistenza all'usura del giunto con il cuscinetto. I martelli rotanti di tipo piccolo sono migliori da usare. Dovrebbero essere usati molto raramente in demolitori rotanti di grandi dimensioni. In particolare, questo tipo di struttura con una boccola sull'estremità superiore non richiede necessariamente l'utilizzo di processi di cementazione e tempra.
40CrMnMo può essere applicato agli alberi principali di grandi demolitori e ascensori. Ha una buona temprabilità, alta resistenza e tenacità. Se può soddisfare gli standard di prestazione, dovrebbe essere una buona scelta. Tuttavia, questo materiale è estremamente sensibile all'idrogeno e genera facilmente infragilimento da idrogeno, cioè macchie bianche. È estremamente difficile da controllare nel processo di produzione, quindi è usato raramente;
42CrMo è ampiamente utilizzato negli alberi principali di grandi demolitori e ascensori. Ha un'elevata resistenza e una buona tenacità. Può essere utilizzato per realizzare l'albero principale del demolitore, ma la sua tenacità è leggermente inferiore a 40CrNiMoA;
40CrNiMoA è anche ampiamente utilizzato negli alberi principali di grandi demolitori e ascensori. Ha una buona temprabilità, alta resistenza e tenacità. Le principali proprietà meccaniche sono migliori rispetto all'albero del demolitore originale. E il suo processo di produzione è maturo e le prestazioni meccaniche sono stabili. Dovrebbe essere molto corretto sostituire il materiale dell'albero originale.
Pertanto, dopo l'analisi e il confronto di cui sopra, e consultati gli esperti competenti, abbiamo finalmente scelto 40CrNiMoA come materiale del paese principale.