2015-07-06 09:44:08 來源:水泥人網(wǎng)

球磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓斷裂的處理方案

摘要:球磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓頻繁斷裂。在處理這一故障時,為避免磨機(jī)長時間停機(jī),可以通過合理控制出料中空軸與螺旋筒裝配區(qū)域的裝配間隙的方法來快速解決。

?0 引言

我公司生產(chǎn)線Φ3.2 m×13 m水泥磨機(jī)于2006年8月開始安裝,調(diào)試合格后于2007年8月正式投入使用。正常運(yùn)行至2012年1月,磨機(jī)中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接處的16根M30×120螺栓開始頻繁斷裂,在頻繁更換磨機(jī)螺栓的過程中影響了磨機(jī)的正常生產(chǎn)。為解決這一問題,公司組織專業(yè)技術(shù)人員對螺栓頻繁斷裂的原因進(jìn)行了分析和總結(jié),查找出了具體原因并予以處理,效果良好。

1 斷裂原因分析

現(xiàn)場觀察,螺栓的斷裂面大部分集中在六角頭根部,斷裂面較平直,表明六角頭根部所受應(yīng)力較為集中。應(yīng)力是如何聚集在螺栓尾部的,成為解決螺栓斷裂問題的關(guān)鍵所在。

分析磨機(jī)出料裝置圖紙時發(fā)現(xiàn),磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒有一個緊密配合的區(qū)域(如圖1所示),在裝配區(qū)內(nèi),考慮熱膨脹(工作溫度100 ℃左右),中空軸與螺旋筒留有一定的膨脹間隙,當(dāng)熱量傳遞到螺旋筒時,螺旋筒與中空軸裝配部位的熱膨脹,使得兩者能夠恰好緊密配合。由于磨機(jī)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了5年,磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒裝配位置的間隙由于磨損而過大,再加上出料螺旋筒法蘭連接的出料回轉(zhuǎn)篩在實(shí)際運(yùn)行過程中是處于一種懸空狀態(tài)(如圖2所示),螺栓在中空軸端所受的作用力F1主要來自中空軸連同螺旋筒及物料的重力的反作用力,在出料回轉(zhuǎn)篩端所受的作用力F2主要來自回轉(zhuǎn)篩及物料自重的反作用力。現(xiàn)實(shí)情況是中空軸連同螺旋筒及物料的重力要大于回轉(zhuǎn)篩及物料自身的重力,即F1>F2。這種情況下,螺栓與中空軸的接觸面B成為了螺栓所受外力合力(F1-F2)的作用面。螺栓在外力合力的作用下,作用面B上承受著大量的非均衡載荷,從而造成應(yīng)力在此接觸面的應(yīng)力集中,當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時,中空軸會出現(xiàn)徑向跳動和軸向竄動較大的情況,伴隨有不規(guī)律的擺動,長時間的運(yùn)行,就會導(dǎo)致連接螺栓承受較大的拉應(yīng)力和剪切力,從而出現(xiàn)頻繁斷裂的現(xiàn)象。

2 解決方案

2.1 方案一:更換出料螺旋筒

通過加工新的螺旋筒,嚴(yán)格控制好螺旋筒與中空軸裝配部位的尺寸誤差,保證兩者的裝配精度,使螺旋筒與中空軸裝配緊密,消除連接法蘭處的非均衡載荷。

2.2 方案二:緊固出料螺旋筒與中空軸的配合

從外部設(shè)置點(diǎn),對中空軸的懸空部分進(jìn)行固定。在螺旋筒3個均分點(diǎn)上焊接上螺栓,使之與螺旋筒成為一個整體,利用螺栓與中空軸接觸配合來代替螺旋筒與中空軸的接觸配合。利用這3根螺栓作為與中空軸接觸的支撐點(diǎn),當(dāng)3條螺栓被擰緊并與中空軸緊密配合時,螺旋筒也自然地與中空軸緊密配合,從而避免出料螺旋筒在出料中空軸中出現(xiàn)懸空現(xiàn)象(如圖3所示)。

2.3 方案三:改進(jìn)中空軸與螺旋筒的裝配結(jié)構(gòu)

由于公司的幾臺磨機(jī)不同程度都存在出料中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓斷裂的相同問題,要想徹底解決這個問題,可以對中空軸和螺旋筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。在中空軸與螺旋筒的出料端再增加一處中空軸和螺旋筒的裝配部位(如圖4所示),加大螺旋筒與中空軸裝配接觸面積,降低由于中空軸與螺旋筒裝配間隙大而引起的螺旋筒懸空的機(jī)率,避免螺旋筒在中空軸連接法蘭處產(chǎn)生集中的非均衡載荷。

3 方案分析

方案一存在兩個問題,一是由于中空軸與螺旋筒的裝配部位都出現(xiàn)了不同程度的磨損,兩者的裝配尺寸測量難度較大,不能確定精確的螺旋筒加工尺寸,加工難度較大;二是出料螺旋筒加工周期較長(有毛坯的情況下,廠家最快5~7天)。

方案二易操作,磨機(jī)檢修停機(jī)時間短,2個小時左右就可以處理完畢,但由于結(jié)構(gòu)簡單,可能會出現(xiàn)緊固不牢靠的現(xiàn)象。

方案三的特點(diǎn)是:中空軸與出料螺旋筒在裝配上控制起來難度較大,但改造中空軸和螺旋筒的結(jié)構(gòu)后,中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓在聯(lián)接中整體承受著均勻載荷,不存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,可以從根本上消除連接螺栓頻繁斷裂的病根。

4 方案實(shí)施

我廠通過認(rèn)真地研究,采用了第二套方案。具體實(shí)施過程如下:沿著物料出料方向,在磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒裝配位置的右側(cè)60 mm位置,以此位置點(diǎn)A為中心,在出料螺旋筒筒壁上沿周向分120°依次開3個Φ50的圓口,將M48螺母的中心與上述A點(diǎn)中心對齊,并將3個螺母依次焊接到出料螺旋筒壁上,取3條M48×240螺栓,螺紋長度100 mm,將3條螺栓依次與3個螺母配合,逐步擰緊螺栓(如圖5所示)。實(shí)施此方案后,效果良好,磨機(jī)至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)6個多月,除在日常有停機(jī)機(jī)會檢查3處頂緊螺栓的緊固情況并及時進(jìn)行緊固或更換外,從未再發(fā)生過螺栓斷裂事故。

5 結(jié)束語

簡單的處理方案,起到了良好的實(shí)際應(yīng)用效果,使得我公司磨機(jī)此類故障可以在短時間內(nèi)得到很好的控制和解決,保障了磨機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時大大降低了停機(jī)時間和材備費(fèi)用。當(dāng)然,要想根治此類設(shè)備隱患,還需從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一定的改進(jìn),合理地對中空軸和螺旋筒的裝配結(jié)構(gòu)給予改造,徹底消除這類設(shè)備隱患。

水泥人網(wǎng)】摘要:球磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓頻繁斷裂。在處理這一故障時,為避免磨機(jī)長時間停機(jī),可以通過合理控制出料中空軸與螺旋筒裝配區(qū)域的裝配間隙的方法來快速解決。

?0 引言

我公司生產(chǎn)線Φ3.2 m×13 m水泥磨機(jī)于2006年8月開始安裝,調(diào)試合格后于2007年8月正式投入使用。正常運(yùn)行至2012年1月,磨機(jī)中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接處的16根M30×120螺栓開始頻繁斷裂,在頻繁更換磨機(jī)螺栓的過程中影響了磨機(jī)的正常生產(chǎn)。為解決這一問題,公司組織專業(yè)技術(shù)人員對螺栓頻繁斷裂的原因進(jìn)行了分析和總結(jié),查找出了具體原因并予以處理,效果良好。

1 斷裂原因分析

現(xiàn)場觀察,螺栓的斷裂面大部分集中在六角頭根部,斷裂面較平直,表明六角頭根部所受應(yīng)力較為集中。應(yīng)力是如何聚集在螺栓尾部的,成為解決螺栓斷裂問題的關(guān)鍵所在。

分析磨機(jī)出料裝置圖紙時發(fā)現(xiàn),磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒有一個緊密配合的區(qū)域(如圖1所示),在裝配區(qū)內(nèi),考慮熱膨脹(工作溫度100 ℃左右),中空軸與螺旋筒留有一定的膨脹間隙,當(dāng)熱量傳遞到螺旋筒時,螺旋筒與中空軸裝配部位的熱膨脹,使得兩者能夠恰好緊密配合。由于磨機(jī)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了5年,磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒裝配位置的間隙由于磨損而過大,再加上出料螺旋筒法蘭連接的出料回轉(zhuǎn)篩在實(shí)際運(yùn)行過程中是處于一種懸空狀態(tài)(如圖2所示),螺栓在中空軸端所受的作用力F1主要來自中空軸連同螺旋筒及物料的重力的反作用力,在出料回轉(zhuǎn)篩端所受的作用力F2主要來自回轉(zhuǎn)篩及物料自重的反作用力。現(xiàn)實(shí)情況是中空軸連同螺旋筒及物料的重力要大于回轉(zhuǎn)篩及物料自身的重力,即F1>F2。這種情況下,螺栓與中空軸的接觸面B成為了螺栓所受外力合力(F1-F2)的作用面。螺栓在外力合力的作用下,作用面B上承受著大量的非均衡載荷,從而造成應(yīng)力在此接觸面的應(yīng)力集中,當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時,中空軸會出現(xiàn)徑向跳動和軸向竄動較大的情況,伴隨有不規(guī)律的擺動,長時間的運(yùn)行,就會導(dǎo)致連接螺栓承受較大的拉應(yīng)力和剪切力,從而出現(xiàn)頻繁斷裂的現(xiàn)象。

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2 解決方案

2.1 方案一:更換出料螺旋筒

通過加工新的螺旋筒,嚴(yán)格控制好螺旋筒與中空軸裝配部位的尺寸誤差,保證兩者的裝配精度,使螺旋筒與中空軸裝配緊密,消除連接法蘭處的非均衡載荷。

2.2 方案二:緊固出料螺旋筒與中空軸的配合

從外部設(shè)置點(diǎn),對中空軸的懸空部分進(jìn)行固定。在螺旋筒3個均分點(diǎn)上焊接上螺栓,使之與螺旋筒成為一個整體,利用螺栓與中空軸接觸配合來代替螺旋筒與中空軸的接觸配合。利用這3根螺栓作為與中空軸接觸的支撐點(diǎn),當(dāng)3條螺栓被擰緊并與中空軸緊密配合時,螺旋筒也自然地與中空軸緊密配合,從而避免出料螺旋筒在出料中空軸中出現(xiàn)懸空現(xiàn)象(如圖3所示)。

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2.3 方案三:改進(jìn)中空軸與螺旋筒的裝配結(jié)構(gòu)

由于公司的幾臺磨機(jī)不同程度都存在出料中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓斷裂的相同問題,要想徹底解決這個問題,可以對中空軸和螺旋筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。在中空軸與螺旋筒的出料端再增加一處中空軸和螺旋筒的裝配部位(如圖4所示),加大螺旋筒與中空軸裝配接觸面積,降低由于中空軸與螺旋筒裝配間隙大而引起的螺旋筒懸空的機(jī)率,避免螺旋筒在中空軸連接法蘭處產(chǎn)生集中的非均衡載荷。

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方案一存在兩個問題,一是由于中空軸與螺旋筒的裝配部位都出現(xiàn)了不同程度的磨損,兩者的裝配尺寸測量難度較大,不能確定精確的螺旋筒加工尺寸,加工難度較大;二是出料螺旋筒加工周期較長(有毛坯的情況下,廠家最快5~7天)。

方案二易操作,磨機(jī)檢修停機(jī)時間短,2個小時左右就可以處理完畢,但由于結(jié)構(gòu)簡單,可能會出現(xiàn)緊固不牢靠的現(xiàn)象。

方案三的特點(diǎn)是:中空軸與出料螺旋筒在裝配上控制起來難度較大,但改造中空軸和螺旋筒的結(jié)構(gòu)后,中空軸與出料螺旋筒法蘭聯(lián)接螺栓在聯(lián)接中整體承受著均勻載荷,不存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,可以從根本上消除連接螺栓頻繁斷裂的病根。

4 方案實(shí)施

我廠通過認(rèn)真地研究,采用了第二套方案。具體實(shí)施過程如下:沿著物料出料方向,在磨機(jī)出料中空軸與出料螺旋筒裝配位置的右側(cè)60 mm位置,以此位置點(diǎn)A為中心,在出料螺旋筒筒壁上沿周向分120°依次開3個Φ50的圓口,將M48螺母的中心與上述A點(diǎn)中心對齊,并將3個螺母依次焊接到出料螺旋筒壁上,取3條M48×240螺栓,螺紋長度100 mm,將3條螺栓依次與3個螺母配合,逐步擰緊螺栓(如圖5所示)。實(shí)施此方案后,效果良好,磨機(jī)至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)6個多月,除在日常有停機(jī)機(jī)會檢查3處頂緊螺栓的緊固情況并及時進(jìn)行緊固或更換外,從未再發(fā)生過螺栓斷裂事故。

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5 結(jié)束語

簡單的處理方案,起到了良好的實(shí)際應(yīng)用效果,使得我公司磨機(jī)此類故障可以在短時間內(nèi)得到很好的控制和解決,保障了磨機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時大大降低了停機(jī)時間和材備費(fèi)用。當(dāng)然,要想根治此類設(shè)備隱患,還需從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一定的改進(jìn),合理地對中空軸和螺旋筒的裝配結(jié)構(gòu)給予改造,徹底消除這類設(shè)備隱患。

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