水泥粉磨站的中空軸一般是由鑄鋼制造、帶有法蘭的空心圓柱體,它裝在簡體的兩端,承受著整個磨體和研磨體的全部載荷,在交變應力作用下連續運行。小空軸是磨機的關鍵性零件之一,也是磨機本體最薄弱的環節、最難控制質量的機件,它能否安全運轉,將直接影響生產。
我公司∮3.5m×llm水泥粉磨設備在正常情況下,曾相繼發生進料中空軸、出料中空軸r區部位及軸頸部位開裂的事故。每次處理事故時,從停磨倒球、拆下開裂的中空軸、安裝新的中空軸、加球、試車,整個過程約需8d-lOd,這既浪費了大量的人力物力,又嚴重影響了生產。為此,我們對∮3.5m×1lm水泥磨中空軸開裂原因進行了分析,并對其結構沒計和強度計算、加工制造等方面進行深入的研究,提出了改進措施。
磨機受力分析及強度校核
從兩次中空軸故障分析,r區圓弧過渡部分及軸頸部分是整個中空軸的薄弱環節。為此,我們對∮3.5m×1lm水泥磨進行受力分析。
改進措施
1、結構改進
從強度校驗發現,中空軸r區強度不合要求;而且中空軸r區由于應力集中和材料內部鑄造缺陷(如縮孔、夾渣、偏析、裂痕等),使r區出現裂紋在所難免。適當取較人的r值及提高r區的表面加工粗糙度要求,將能明顯降低應力集中的影響。但r區的內在缺陷難以完全避免,也難以準確判斷,因此提高r區強度的關鍵是改進結構設計。
2、減小Mz,Mk。在磨機產量、功率不變的情況下,要減小Mz,Mk,則只有減小軸承座對中空軸支座反力R到危險截面處的長度L0,通過對磨簡體及軸承座尺寸的分析、對現場安裝與檢修條件的分析.L0尺寸可以減小80mm,這對新磨機設計而言是可以采用的,但對于老磨機的改造,由于要將軸承座往磨機中心靠攏,使軸承座、底座、基礎等都要改造,工作量太大,不為首選。
制造加工
中空軸在設計制造加工巾,存在以下問題:
(1)∮2340mm與軸頸∮1400mm的同軸度、∮2340mm法蘭端面對∮1400mm中心線的全跳動、∮2340mm的尺寸公差等,原設計精度等級較低,造成磨機在運轉過程中簡體產生跳動,從而對r區產生不均勻應力。在周期性拉伸和彎曲負荷作用下,使巾空軸r區易產生裂紋。
(2)r區外側面粗糙度要求太低,內側面不加工,也使r區易產生應力集中。
(3)沒有探傷檢測要求,致使有嚴重缺陷的鑄造件進入下一工序加工,給中空軸的正常使用造成隱患。
為此,必須對中空軸的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等根據機加工的經濟精度及建材設備使用規范進行設計。