管磨機(jī)中空軸法蘭螺栓斷裂原因的分析處理

韓飛 石常軍

（河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，秦皇島066004）

管磨機(jī)中空軸法蘭螺栓斷裂原因的分析處理

韓飛 石常軍

（河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，秦皇島066004）

水泥企業(yè)中的管磨機(jī)中空軸法蘭與筒體的聯(lián)接螺栓在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中常常出現(xiàn)頻繁斷裂現(xiàn)象，有的是從螺栓頭的根部，有的是從螺母的附近，還有的是在光桿與螺紋的交接處折斷，斷口比較平整，每次螺栓斷裂后更換新螺栓時(shí)都會(huì)重新擰緊，但使用不久又會(huì)出現(xiàn)斷裂，就此現(xiàn)象發(fā)生的原因進(jìn)行了分析，總結(jié)如下。

1 螺栓斷裂原因分析

1.1 螺栓材質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理

（1）螺栓材質(zhì)問(wèn)題是新投產(chǎn)磨機(jī)出現(xiàn)聯(lián)接螺栓斷裂的主要原因之一。選材不當(dāng)；螺桿的熱處理工藝選擇不當(dāng)；淬火操作馬虎；回火時(shí)間控制不當(dāng)；以及鍛制螺桿頭時(shí)終鍛溫度太低等原因都會(huì)造成螺桿頭根部微裂紋。

（2）螺桿頭的設(shè)計(jì)中，在螺桿頭根部有一加工圓角，該圓角在車削加工時(shí)往往被忽視，筒體法蘭上與此圓角相配的螺孔相應(yīng)部位沒(méi)有設(shè)計(jì)必需的倒角，致使裝配時(shí)螺桿頭平面很難與筒體表面貼緊，使得局部應(yīng)力集中不易消除，導(dǎo)致螺栓斷裂。

1.2 裝配質(zhì)量差

（1）法蘭平面垂直度嚴(yán)重超差，或筒體制造時(shí)未按正確的制作工藝進(jìn)行，以致于裝配間隙較大，使螺栓聯(lián)接剛度不足，造成螺栓疲勞裂紋，導(dǎo)致斷裂。

（2）由于在緊固螺栓時(shí)，一般是以工人的經(jīng)驗(yàn)緊固的，很難保證全部螺栓受力均勻，磨機(jī)在運(yùn)行中也會(huì)造成螺栓斷裂。

1.3 螺母壓緊力衰減，螺母自鎖性喪失

（1）螺紋配合間隙過(guò)大，或者螺距太大，導(dǎo)致自鎖性能差。

（2）螺紋粗糙度差，受力后牙扣之間擠壓使螺紋中徑配合間隙加大，螺母向后退移。

（3）磨機(jī)筒體端蓋內(nèi)表面系非加工面，在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，螺栓在載荷作用下，其螺栓頭與筒體端蓋接觸平面的較高點(diǎn)被壓平（或被壓低），因而個(gè)別已擰緊的螺母相對(duì)松動(dòng)，造成全部螺栓受力不均勻，磨機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，某個(gè)或某幾個(gè)螺栓就受到一次撞擊，壓在螺栓頭下面的端蓋鋼板被撞擊出凹坑，螺栓頭變形，而且越松撞擊力越大，凹坑和變形越大。

（4）中空軸與筒體端蓋聯(lián)接螺栓是右旋螺紋，磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致螺母松動(dòng)。

（5）磨機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的螺栓松動(dòng)現(xiàn)象；一般既沒(méi)有檢查，也不可能采取緊固措施。投入正式生產(chǎn)后，松動(dòng)日趨嚴(yán)重，法蘭間隙隨之漸大，在兩法蘭平面間就有了一層薄薄的物料夾層，降低了聯(lián)接副的剛度，增加了螺栓應(yīng)力幅值，同時(shí)由于法蘭止口的阻擋作用，物料夾層很難消除，從而加速了螺栓的疲勞破壞。

（6）運(yùn)轉(zhuǎn)中研磨體及物料對(duì)筒體的沖擊，造成磨體回轉(zhuǎn)部分振動(dòng)，螺母松動(dòng)。

（7）螺母壓緊力衰減導(dǎo)致的螺母松動(dòng)程度不完全一致，而沒(méi)有松動(dòng)的螺栓相對(duì)被加大了負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就會(huì)折斷。

1.4 螺栓與孔配合過(guò)松

鉸制孔用螺栓與鉸制孔配合過(guò)松，造成中空軸與筒體端蓋之間產(chǎn)生徑向相對(duì)滑移，這時(shí)的螺栓不僅承受軸向撞擊力作用，而且受到徑向撞擊剪切力作用，螺栓受力條件惡劣，導(dǎo)致螺栓斷裂。

1.5 材質(zhì)問(wèn)題

磨機(jī)筒體端蓋材料剛度差，或者筒體端蓋內(nèi)表面與中空軸大法蘭外表面不平行會(huì)導(dǎo)致螺栓斷裂。

1.6 工作溫度過(guò)高

磨機(jī)工作溫度高，筒體法蘭聯(lián)接螺栓機(jī)械性能降低，有時(shí)甚至造成螺栓螺紋牙型變化，聯(lián)接強(qiáng)度降低而斷裂。

1.7 維修方法不當(dāng)

維修方法不當(dāng)也會(huì)造成螺栓斷裂。如無(wú)定期檢查制度或有制度形同虛設(shè)，螺栓松動(dòng)了，不能及早發(fā)現(xiàn)并緊固；或已斷螺栓沒(méi)有及時(shí)更換，在缺少螺栓的情況下啟動(dòng)磨機(jī)，致使相鄰部位的螺栓也會(huì)折斷；或更換的螺栓與原設(shè)計(jì)螺栓材質(zhì)不同，致使螺栓受力不一致，導(dǎo)致材質(zhì)差的螺栓斷裂。

2 螺栓斷裂的處理和預(yù)防

2.1 注重螺栓質(zhì)量

（1）在采購(gòu)或自制螺栓時(shí)應(yīng)采用45號(hào)中碳鋼或40Cr調(diào)質(zhì)螺栓，不宜采用A3鋼、低碳鋼或其它強(qiáng)度更低的材料做螺栓。

（2）螺紋的表面粗糙度起碼應(yīng)達(dá)到1.6，選用合適的細(xì)牙螺紋；挑選相配的螺栓螺母配合，使螺紋中徑和頂徑之間的間隙接近于0，改善螺母和螺栓的配合，減少螺栓的應(yīng)力集中，保證螺紋的旋合性和聯(lián)接強(qiáng)度。

（3）自制螺栓螺母無(wú)法進(jìn)行工件熱處理時(shí)，可利用化驗(yàn)室高溫電爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理：隨爐加熱至850℃，保溫40分鐘后機(jī)油淬火，在500℃下保溫2小時(shí)取出空冷。為分散工作壓力，可在工件下墊一塊鋼板。

2.2 建立設(shè)備定期檢查與不定期巡查制度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決

（1）及時(shí)更換已斷螺栓，對(duì)于數(shù)量較少如只有1～2只螺栓斷裂，可安排在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)進(jìn)行更換，以減少停機(jī)時(shí)間。

（2）及時(shí)緊固松動(dòng)的螺栓。

（3）對(duì)于螺孔變形如局部變橢圓，有凸肉、毛刺等，在修理時(shí)務(wù)必仔細(xì)銼平，防止裝配后形成殘余間隙。

（4）對(duì)于筒體法蘭在中空軸裝配上后止口處出現(xiàn)的間隙，可在止口處另加焊一塊厚約10mm、寬為80～100mm的環(huán)形鋼板，內(nèi)徑按止口尺寸加工，環(huán)向均分為3～4塊，板上可鉆若干個(gè)Φ20mm圓孔，用釘焊法焊于筒體法蘭上，以增加強(qiáng)度，避免止口失效。

（5）如采用雙螺母防松設(shè)計(jì)，可用同材質(zhì)同規(guī)格的普通螺母。必須采用厚薄兩種螺母時(shí)，宜先上薄的，后上厚的這種安裝次序。

（6）如法蘭平面出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，可用角向磨光機(jī)或手動(dòng)砂輪機(jī)打磨，最后用砂塊手工磨平整。

2.3 螺紋旋轉(zhuǎn)方向的選擇

磨機(jī)兩端中空軸螺栓分別用左、右旋螺紋，以適應(yīng)磨機(jī)的左側(cè)傳動(dòng)和右側(cè)傳動(dòng)。左右扣螺紋螺栓如何配置可用如下判別方法：站在磨機(jī)一端，沿中空軸線看其轉(zhuǎn)向，如果是逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則中空軸這一端宜用右螺紋螺栓，另一端用左螺紋螺栓；如果是順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則中空軸這一端用左螺紋螺栓，另一端用右螺紋螺栓。

2.4 實(shí)行定檢

在磨機(jī)使用過(guò)程中，要定期檢查中空軸與筒體端蓋螺母是否有松動(dòng)現(xiàn)象。磨機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，每隔1～2h檢查一次，即用最初的扭矩將螺母復(fù)擰一遍，如發(fā)現(xiàn)松動(dòng)，應(yīng)立即擰緊，并更換防松鋼絲。如連續(xù)三次無(wú)松動(dòng)，即壓緊如初，可每隔8h查一次；如連續(xù)三班（即24h）無(wú)松動(dòng)，可每隔24h查l次；如連續(xù)三個(gè)工作日（即72h）無(wú)松動(dòng)，可每周檢查一次；以后可轉(zhuǎn)向正常，每周查一次。

2.5 其它注意事項(xiàng)

對(duì)于斷裂螺栓，為使其更換后不再發(fā)生斷裂，可將所有法蘭的聯(lián)接螺栓全部更換，處理過(guò)程如下：

（1）事先做好準(zhǔn)備工作。包括準(zhǔn)備維修工具、器具，安排人員，備好足夠的中空軸聯(lián)接螺栓和粗加工的配鉸螺栓。

（2）在發(fā)生斷裂螺栓的倉(cāng)，倒掉倉(cāng)內(nèi)研磨體，拆下磨尾篩板、揚(yáng)料板或磨頭襯板，松下主軸承蓋螺栓，用“千斤頂”使磨體懸空。

（3）松開(kāi)中空軸聯(lián)接螺栓，取下中空軸并落地。

（4）清理中空軸與端蓋接觸面，鏟除物料夾層和其它雜物，使其一塵不染，達(dá)到“貼合良好，絕無(wú)間隙”。

（5）校正裝上螺栓，并對(duì)稱緊固螺栓，8只緊配螺栓配鉸后，裝好緊配螺栓，然后裝好磨尾篩板、揚(yáng)料板或磨頭襯板，添加研磨體，做好運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備工作。

（6）磨機(jī)檢修運(yùn)轉(zhuǎn)4h后，復(fù)緊聯(lián)接螺栓。

（編輯：曾英）

TQ172.632.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1007-6344（2010）03-0030-03

2010-03-02】