管式磨中空軸斷裂分析與預(yù)防

劉長雨，亓勝玉，戴景明，胡彥方

管式磨中空軸斷裂分析與預(yù)防

Analysis and Prevention of Tube Mill Hollow Shaft Fracture

劉長雨1，亓勝玉2，戴景明1，胡彥方1

管式球磨機(jī)中空軸發(fā)生裂紋和斷裂在水泥行業(yè)較為常見。一般裂紋的發(fā)生部位多在中空軸肩R角處，向中空軸表面或向法蘭處延伸，如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就有可能發(fā)生設(shè)備事故，因此中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防是水泥企業(yè)的一個(gè)重要課題。

1 中空軸磨機(jī)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀態(tài)

1.1 磨機(jī)結(jié)構(gòu)

中空軸磨機(jī)由筒體、兩端中空軸、軸承座及滑動(dòng)軸承組成，中空軸承擔(dān)著整個(gè)磨體重量和研磨體重量，以?3.8m×13m磨機(jī)為例，整體重量約在400t左右。中空軸與筒體用法蘭螺栓連接。

1.2 磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)磨機(jī)帶料運(yùn)行時(shí)，磨內(nèi)鋼球與物料隨磨機(jī)旋轉(zhuǎn)作用而形成一定角度。當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)在15.3r/min、鋼球填充率在30%左右時(shí)，球體的拋離角度在50°左右。一部分鋼球做拋落運(yùn)動(dòng)，而其余鋼球做瀉落運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)物料進(jìn)行粉碎和研磨。而相對(duì)于設(shè)備而言，是在做不均勻的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)對(duì)中空軸和減速機(jī)都造成了損害，由于磨機(jī)作用給減速機(jī)與中空軸的輸出力為變量且不在中心，又形成了扭振。這樣中空軸肩與磨機(jī)筒體法蘭處R角既承擔(dān)著磨機(jī)整體重量又在不均勻運(yùn)動(dòng)中受扭力最大、應(yīng)力集中，是磨機(jī)中空軸較為敏感之處，在長期的高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，此處就極易發(fā)生裂紋。

2 中空軸發(fā)生斷裂的原因分析

（1）經(jīng)我們對(duì)磨機(jī)運(yùn)行各階段的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生斷裂的磨機(jī)中空軸中既有直斷面也有成45°斜面斷裂的。一般扭振造成的斷裂面成45°角，疲勞造成的多為直斷面。因此，發(fā)生斷裂的原因既有扭振造成的也有疲勞造成的損傷。

（2）基礎(chǔ)不均勻沉降造成磨機(jī)與減速機(jī)同軸度下降，磨機(jī)主軸瓦與磨機(jī)旋轉(zhuǎn)切入方向的磨損造成減速機(jī)與磨機(jī)中心線發(fā)生變化，使中空軸在運(yùn)行過程中反復(fù)彎曲變形引發(fā)材料的疲勞發(fā)生斷裂。

（3）制造缺陷，砂眼、隱性裂紋造成的損傷。

以上原因均會(huì)對(duì)中空軸造成傷害。例如：某廠?3.8m×13m磨機(jī)使用4年未對(duì)磨機(jī)與減速機(jī)中心及水平進(jìn)行測量調(diào)整，在生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)中空軸與筒體聯(lián)結(jié)螺栓不斷被切斷，屢換屢斷。后來采取了將中空軸法蘭與磨筒體法蘭側(cè)面焊接加強(qiáng)筋方式處理，法蘭螺栓斷裂減少。兩個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)中空軸出現(xiàn)兩道裂紋，一道向法蘭盤處延伸，一道向中空軸方向延伸。后經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，磨機(jī)進(jìn)料端低于出料端2mm，磨機(jī)中心低于減速機(jī)中心線2.8mm，且向磨機(jī)旋轉(zhuǎn)切入方向一側(cè)偏移2.3mm。技術(shù)人員據(jù)此作出調(diào)整及焊接處理中空軸，螺栓斷裂現(xiàn)象消失。

3 對(duì)中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防

表1 中空軸磨機(jī)斷裂原因統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防是保證磨機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)采取下列措施可降低或杜絕發(fā)生中空軸裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 在設(shè)計(jì)上加大中空軸R角的尺寸，在不影響出料篩安裝的情況下適當(dāng)加大中空軸R角處的厚度，提高強(qiáng)度，降低此處應(yīng)力，減少發(fā)生裂紋的幾率。

3.2 加強(qiáng)中空軸制造過程中的質(zhì)量控制，鑄件及加工過程中要進(jìn)行探傷檢查。

3.3 通過輔助設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)中空軸裂紋

（1）稀油站油位不穩(wěn)定下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有多臺(tái)磨機(jī)發(fā)現(xiàn)中空軸稀油站油位不穩(wěn)定且持續(xù)降低，檢查軸承箱體未發(fā)現(xiàn)外泄，稀油站熱交換器（冷卻器）未發(fā)現(xiàn)泄漏。經(jīng)檢查中空軸發(fā)現(xiàn)貫通裂紋。當(dāng)磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，裂紋隨磨機(jī)運(yùn)行不斷開合，潤滑油進(jìn)入中空軸內(nèi)，混入物料流失。

（2）稀油站油位降低的另一原因也有可能是軸瓦座循環(huán)水套開裂與主軸瓦高壓油槽貫通產(chǎn)生泄漏，因此，當(dāng)發(fā)生油站油位持續(xù)不穩(wěn)定下降時(shí)，要綜合分析，檢查處理問題。

3.4 定期檢查

（1） 磨機(jī)投入運(yùn)行一年后，每年利用大修時(shí)間對(duì)磨機(jī)標(biāo)高與減速機(jī)中心線、水平線進(jìn)行測量，根據(jù)測量情況進(jìn)行調(diào)整。定期檢查調(diào)整可有效提高中空軸使用壽命，減少中空軸發(fā)生裂紋風(fēng)險(xiǎn)。

（2） 每3個(gè)月利用故障停車機(jī)會(huì)，用慢盤車裝置，對(duì)中空軸表面，尤其是R角處進(jìn)行表面檢查；對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行緊固檢查；對(duì)螺栓孔進(jìn)行表面裂紋檢查；以上檢查時(shí)間不會(huì)大于2h，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，以保證磨機(jī)的安全運(yùn)行。

（3） 磨機(jī)運(yùn)行過程中，要根據(jù)磨機(jī)實(shí)際能力調(diào)整參數(shù)，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行和帶病運(yùn)行，提高磨機(jī)使用壽命。

TQ172.632.1

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2011-07-11； 編輯：呂 光