Наш заказчик «Три ущелья» имеет 2 комплекта гирационных дробилок 50-65МК-Т. Данная модель была введена в эксплуатацию в августе 1999 года. После операции все агрегаты отреагировали нормально. Благодаря большому коэффициенту измельчения и высокой производительности, он стал основным оборудованием для обработки искусственного песка и камня в этом проекте. Однако один из главных валов дробилки сломался во время операции дробления до 14 ноября 2001 года. Теоретическая наработка составила всего два года и три месяца. Однако фактический производственный статус проектного отдела заключается в том, что одновременно используются два типа оборудования. Двое никогда не бегали вместе. Следовательно, более реалистичное теоретическое время эксплуатации должно составлять более одного года. Хотя согласно контракту, гарантийный срок основной оси завода составляет 18 месяцев, и отдел проекта песчаника Three Gorges Xia'anxi также был связан с заводским представителем компании Svedala в течение более 2 месяцев на основании контракта, но последняя причина - Достаточно и не получила заводскую компенсацию. Фактически, из-за использования многих подобных типов машин в стране и за рубежом и оригинальной модернизации устройства на заводе, главный вал не может быть сломан за такой короткий период времени. Очевидно и легко увидеть, что главный вал сломан ненормально. В то же время это было время пика бетонирования плотины Трех ущелий. После того, как главный вал этого выключателя сломался, состояние другого тоже заставило нас поволноваться. Если у другого такая же ситуация за короткий промежуток времени, то результаты просто не осмеливаются представить. Потому что импортная цена главного вала достигает 2.3 миллиона юаней, а срок доставки также больше (самый быстрый - 6 месяцев). Помимо конструктивных недостатков самого главного вала, проектный отдел отклонил план импорта главного вала, решил изучить технические возможности организации в Малайзии и попробовать возможность его отечественного производства.
При последующем демонтаже и осмотре мы обнаружили, что сломанная часть главного вала произошла в области перехода дуги от верхнего диаметра вала Φ489 к диаметру вала Φ630, и эта переходная область изначально была местом, где должно быть напряжение. относительно концентрированный. Взяв образец излома и проанализировав его с помощью сканирующей электронной микроскопии, поверхность излома представляет собой усталостное излом, вызванное достижением основным валом эффективного времени для его использования, а не хрупкое изломом, вызванное внешней силой. После нашего полного анализа и демонстрации мы пришли к выводу, что данная модель является модификацией роторного отбойного молотка типа 42-50. За исключением удлинения главного вала и увеличения диаметра подачи, остальные положения не изменились соответствующим образом. Следовательно, из-за увеличения диаметра корма степень измельчения машины больше, чем у типа 42-50. Следовательно, сила дробления, поддерживаемая главным валом, была увеличена, но диаметр главного вала соответственно не увеличился. В то же время, по мере увеличения длины главного вала, соответственно увеличиваются изгибающие моменты, до которых точка излома главного вала. Исходя из фактической ситуации прерванного движения, область дугового перехода главного вала - это область, в которой изгибающий момент вала является наибольшим, и область, где относительно сосредоточено напряжение. Следовательно, это также самая слабая часть всего главного вала. Если главный вал ломается из-за неспособности противостоять внешним силам, место с трещиной должно быть в слабом месте. Смотрите следующую картинку:
Найдя основную причину поломки главного вала, мы начали изучать, как уменьшить вероятность поломки главного вала. Для предотвращения разрушения главного вала, помимо контроля диаметра подаваемого сырья, увеличения прочности на изгиб главного вала и уменьшения коэффициента концентрации напряжений главного вала, пересекающего область дуги, являются двумя очень эффективными путями. Для увеличения прочности на изгиб главного вала, в случае, когда длину главного вала нельзя изменить, необходимо увеличить размер диаметра верхнего вала и радиус переходной дуги. Однако увеличение диаметра верхнего вала главного вала вызовет ряд проблем при сборке других связанных деталей, которые на самом деле не будут работать. Следовательно, более целесообразно увеличить размер закругленных углов переходной дуги. А снизить коэффициенты в наборе напряжений главного вала можно только на переходной дуге размера галтеля. Теоретически можно улучшить коэффициент централизации напряжений на главной оси, увеличив размер скругления дуги пересечения. Вы можете узнать, можете ли вы его улучшить, только путем подробных расчетов; увеличить прочность области пересечения дуги главной оси и уменьшить напряжение на поверхности. С помощью наших подробных расчетов мы определили, что можем увеличить размер дуги пересечения главного вала с R160 мм до R285 мм, не влияя на сборку других деталей. Поскольку отношение r / d = 160/489 = 0.32> 0.25 исходного размера r галтеля круглой дуги к диаметру вала d малого конца главного вала, из Руководства по механическому проектированию известно, что, когда r / d больше чем 0.25 Простое увеличение размера галтели переходной дуги уже не может снизить коэффициент усталостного напряжения надреза в этой области. Следовательно, увеличение размера угла переходной дуги не изменило ситуацию с напряжением, установленным в области. Однако, увеличивая размер закругленных углов пересекающейся дуги, можно увеличить размер радиального поперечного сечения главного вала. Следовательно, прочность на изгиб основного вала может быть увеличена. А за счет увеличения прочности и точности поверхности зоны пересечения дуги главного вала можно также снизить концентрацию напряжений в этой зоне. Таким образом, сопротивление изгибу зоны пересечения дуги главного вала может быть улучшено, тем самым снижая вероятность разрушения в этой зоне.
Поэтому мы решили увеличить размер закругленного угла дуги пересечения главного вала до R285 мм, чтобы улучшить прочность на изгиб и концентрацию напряжений в области дуги пересечения главного вала, и в то же время повысить точность главного вала. область пересечения дуги.
Легко видеть, что увеличение размера главного вала, пересекающего галтель дуги, безусловно, увеличит прочность на изгиб главного вала, поэтому подробный контрольный расчет в этой статье опускается.
Кроме того, чтобы предотвратить растрескивание главного вала, этого также можно добиться, изменив материал главного вала, чтобы улучшить общие механические свойства главного вала, чтобы достичь цели улучшения общей ударной вязкости главного вала и улучшения прочность на изгиб главного вала. Затем мы можем провести анализ образцов и провести эксперименты по материалам и механическим свойствам сломанного главного вала и сравнить их с механическими свойствами легированных конструкционных сталей различных марок в стране, чтобы найти материалы с более высокими характеристиками. Если его удастся найти, то в принципе условия для производства главного вала страны будут созданы.
Выбор материала главного вала вращающейся дробилки
При взятии проб и химическом анализе основными химическими компонентами являются:
Элемент | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu |
Содержание% | 0.42 | 0.27 | 0.98 | 0.009 | 0.005 | 0.67 | 0.57 | 0.25 | 0.05 | 0.22 |
После проверки «Руководства по механическому проектированию» и сравнения его с нашими отечественными марками конструкционной легированной стали, его химический состав аналогичен 40CrMnMo.
После отбора проб и проведения испытаний на механические характеристики фактические механические свойства главного вала гирационной дробилки были следующими:
предел прочности при растяжении (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Скорость уменьшения площади (%) | Сила удара (Дж) | Твердость (HB) | |
Тест 1 | 992 | 854 | 12 | 51 | 56 | 209 |
Тест 2 | 1006 | 866 | 11 | 54 | 60 | 207 |
AVG. | 999 | 860 | 11.5 | 52.5 | 58 | 208 |
После изучения «Руководства по механическому проектированию» и консультаций с соответствующими отечественными производителями в нашей стране в главных валах измельчителей и элеваторов используются в основном четыре типа материалов. Это: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Они имеют те же механические свойства, что и 42CrMo.
Материалы | предел прочности при растяжении (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | скорость уменьшения площади (%) | Сила удара (Дж) | Твердость (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 обладает лучшими характеристиками при ковке и термообработке. При использовании процессов науглероживания и закалки он может иметь характеристики хорошей ударной вязкости, высокой прочности и износостойкости соединения с подшипником. Лучше использовать роторные отбойные молотки небольшого типа. Их следует использовать очень редко в крупногабаритных роторных отбойных молотках. В частности, этот тип конструкции с втулкой на верхнем конце не обязательно требует использования процессов науглероживания и закалки.
40CrMnMo можно наносить на главные валы крупных отбойных молотков и лифтов. Он имеет хорошую закаливаемость, высокую прочность и ударную вязкость. Если он соответствует стандартам производительности, это должен быть хороший выбор. Однако этот материал чрезвычайно чувствителен к водороду и легко вызывает водородное охрупчивание, то есть белые пятна. Его крайне сложно контролировать в производственном процессе, поэтому он используется редко;
42CrMo широко используется в главных валах крупных отбойных молотков и лифтов. Обладает высокой прочностью и хорошей вязкостью. Его можно использовать для изготовления главного вала гидромолота, но его вязкость немного ниже 40CrNiMoA;
40CrNiMoA также широко используется в главных валах крупных отбойных молотков и лифтов. Он имеет хорошую закаливаемость, высокую прочность и ударную вязкость. Основные механические свойства лучше, чем у оригинального вала молотка. И его производственный процесс является зрелым, а механические характеристики стабильны. Замена исходного материала вала должна быть очень правильной.
Таким образом, после вышеупомянутого анализа и сравнения и консультаций с соответствующими экспертами мы, наконец, выбрали 40CrNiMoA в качестве материала основной страны.