TH型斗式提升機鏈鉤斷裂故障原因分析及改造措施

白保生，陳 虹

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠 661600)

斗式提升機為垂直輸送設備，種類較多，但其工作程序均為料斗把物料從底部儲槽中舀起，隨著輸送帶或鏈條提升至頂部，繞過頂輪后向下翻轉，料斗將物料傾入接收槽內。斗式提升機具有結構簡單、占地面積小、輸送效率高、操作維護方便等優點，在化工、礦山、冶煉等各行業已得到廣泛應用。常用的斗式提升機主要分為TD、D、HL、TH、NE型等系列，以云南云天化紅磷化工有限公司(以下簡稱云南紅磷化工公司)使用較為普遍的TH型斗式提升機為例，雖然設備在輸送顆粒、粉狀固體物料等方面具有工作效率較高、工作性能優良及操作維護方便等優點，但其鏈鉤斷裂故障頻繁發生，常影響設備的持續安全穩定運行。斗式提升機的鏈鉤斷裂后若發現不及時，會造成鏈條、料斗整體掉落，搶修工作比較困難，容易造成較大的經濟損失。云南紅磷化工公司180 kt/a磷酸銨裝置返料斗式提升機的型號為TH400型，據統計，新換的鏈鉤使用2個月后即開始出現斷裂現象，因此每天都要安排人員巡檢斗式提升機。雖然采取反復更換鏈鉤材質、調整淬火工藝等措施，但均未從根本上解決問題，鏈鉤的斷裂已成為影響裝置長周期運行的重要因素之一。

1 鏈鉤受力分析與失效形式

鏈鉤是斗式提升機提升鏈與料斗的連接件，同時也是提升鏈上的承載環，其設計尺寸見圖1。

圖1 鏈鉤設計尺寸

鏈鉤工作時承受循環荷載作用，且隨提升高度增加其所承受的荷載逐步遞增，見圖2和圖3。

1.圓環鏈 2.鏈鉤 3.鎖緊螺母 4.料斗圖2 鏈鉤受力示意

1.上鏈輪 2.鏈鉤 3.料斗 4.圓環鏈圖3 斗式提升機運行示意

圓環鏈與鏈鉤組成受力部件，在斗提機上下鏈輪間循環運行[1]，鏈鉤處于下鏈輪B點時受力最小；鏈鉤剛接觸上鏈輪A點時，鏈鉤與鏈輪產生沖擊，受力最大。受力部件長期在上下垂直拉應力交替變化、鏈鉤與鏈輪的沖擊力等外力的影響下，鏈鉤的薄弱部位易發生脆性斷裂破壞，如圖4所示。當拉應力(f)大于鏈鉤材料的疲勞極限時，應力集中區域就發生疲勞斷裂。理論上鏈鉤與料斗依靠螺母擰緊裝配后，鏈鉤的開口就形成閉環，消除了鏈鉤因受交變應力的影響而發生的破壞。但在實際運行過程中，往往存在許多突發因素的影響，如鎖緊螺母松脫、料斗與鏈鉤配合螺栓孔磨損變大等，都會造成鏈鉤處于開環或半開環狀態，導致鏈鉤應力集中區域的應力增大，使用壽命縮短。

圖4 鏈鉤斷裂部位

2 改造措施

(1)改造思路

采用一定的技術加固鏈鉤，使鏈鉤始終處于閉環狀態，避免鏈鉤受力薄弱環節因應力增大而發生疲勞破壞[1]。

(2)改造方式

在鏈鉤與料斗安裝位置(鏈鉤開口方向)增設1塊加強板，以TH400型斗式提升機為例，加強板材質采用普通碳素鋼Q235B，板厚6～8 mm，長、寬以適于安裝為宜，鎖緊螺母擰緊后，沿螺母圓周與加強板焊接固定，使鏈鉤形成永久性閉環狀態。因螺母是與加強板焊接，對鏈鉤產生的熱應力很小，可以忽略不計。改造前后鏈鉤與料斗的連接如圖5和圖6所示。

1.鏈鉤 2.料頭圖5 改造前鏈鉤與料斗的連接

1.鏈鉤 2.料頭 3.加強板圖6 改造后鏈鉤與料斗的連接

改造后，鏈鉤形成與圓環鏈一樣的閉環狀態，不因上下垂直拉應力交替變化、生產負荷波動、料斗配合螺栓孔磨損而產生受力不均勻的破壞。采用上述改造措施后，云南紅磷化工公司180 kt/a磷酸銨裝置的TH型斗式提升機鏈鉤經2年多的連續運行，未發生斷裂事故。

3 結語

云南紅磷化工公司對TH斗式提升機鏈鉤實施改造以來，有效延長了TH型斗式提升機的使用壽命，不但降低了設備檢修成本，而且有利于裝置的持續安全穩定運行。