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輥磨磨輥端蓋螺栓斷裂的分析與對策

2023年02月19日 14:23:43      來源:安慶永益機械有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量:15

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輥磨磨輥端蓋螺栓斷裂的分析與對策

2020-09-19
陳亞鵬 李向陽
(中材裝備集團有限公司)
一、前言

國內(nèi)某水泥廠的礦渣輥磨在運轉(zhuǎn)過程中突然出現(xiàn)異常響聲,磨機振動大,磨機附近各測點瞬間振動值達到8mm/s,磨機運轉(zhuǎn)不平穩(wěn),導致磨機直接跳停。停機后打開磨門檢查發(fā)現(xiàn):輪轂連同輥套沿軸向發(fā)生偏移,偏移量40~50mm。

打開磨輥悶蓋端小蓋發(fā)現(xiàn),磨輥軸端軸承壓板的4個固定螺栓已全部被剪斷,斷裂形狀見圖1。初步判斷異響來源于此處,同時磨輥腔內(nèi)有部分碎鐵屑,軸承可能已經(jīng)損壞。
圖1 螺栓斷裂圖

二、損壞情況

基于此,立即將磨輥裝置從磨內(nèi)拆出并返廠檢查,發(fā)現(xiàn)有以下情況:

(1)壓板與圓錐軸承內(nèi)圈、雙列圓錐軸承內(nèi)圈與內(nèi)間隔套之間的接觸面處存在因長期相對轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的摩擦痕跡,且比較明顯,如圖2所示。
圖2 壓板磨損痕跡圖

(2)軸端壓板與螺栓接觸部位長期相對擠壓而產(chǎn)生凹坑變形,如圖3所示。
圖3 壓板變形圖

(3)拆除輪轂、軸承、間隔套等相關(guān)零件,發(fā)現(xiàn)圓柱軸承滾珠有銹蝕,局部有凹坑和點蝕現(xiàn)象,內(nèi)圈有剝落痕跡;圓錐軸承內(nèi)有銹蝕、凹坑和點蝕現(xiàn)象;磨輥內(nèi)部無異物。

三、原因分析

3.1 磨輥壓板螺栓的受力分析

磨輥在正常工作狀態(tài)下,加壓油缸通過搖臂將壓力傳遞到磨輥,使之轉(zhuǎn)變?yōu)閷α洗驳姆勰チ?。物料受到磨盤與磨輥之間產(chǎn)生的相對運動的摩擦力與粉磨力,反之磨輥軸承受到的反力如圖4所示。
圖4 磨輥受力分析圖

在正常工況下,軸承承受斜向上的軸向力和垂直于軸向的分力,軸承端部固定螺栓不承受軸向推力,不存在直接拉斷的可能性。

3.2 螺栓的檢驗

3.2.1 尺寸檢驗

該規(guī)格使用螺栓為M42×130,等級為8.8級,材料為45號鋼,該螺栓理論承受扭緊力矩為3193N·m,安全系數(shù)為2.0,為了驗證螺栓是否存在質(zhì)量問題,選擇與斷裂螺栓同一批次螺栓進行檢驗。目前螺栓的生產(chǎn)多采用流水線作業(yè),通過對同一批次的10件螺栓進行尺寸測量,得到螺栓的外徑尺寸為41.9mm,根部過渡圓角為1.4mm,符合標準設(shè)計要求。

3.2.2螺栓的性能試驗

(1)化學成分分析

對所選螺栓進行化學成分分析,結(jié)果見表1所示。
表1 螺栓化學成分分析表
從檢驗報告可以看出化學成分符合JB/T6397—2006標準要求。

(2)沖擊測試

按照GB/T229—2007的要求測試,結(jié)果如表2所示。
表2 沖擊測試表
經(jīng)過檢驗,參照GB/T3098.1—2010中的要求,沖擊試驗合格。

(3)硬度測試

按照GB/T4340.1—2009的要求測試,結(jié)果如表3所示。
表3 硬度檢測表
經(jīng)過檢驗,參照GB/T3098.1—2010中的要求,硬度合格。

(4)楔負載測試

參照GB/T3098.1—2010中的要求進行試驗,結(jié)果如表4所示。
表4 楔負載測試表
(5)保證載荷

參照GB/T3098.1—2010中的要求進行試驗,結(jié)果如表5所示。
表5 保證載荷測試表
由以上分析可以得出,螺栓的化學成分測試與機械性能均符合標準要求,斷裂的原因與螺栓本身無關(guān)。

3.3 其他原因分析

通過上述分析,排除了螺栓本身存在質(zhì)量問題的可能性,正常使用狀態(tài)下螺栓不可能發(fā)生剪斷現(xiàn)象,遂研究是否存在操作不合理的情況。

通過對水泥廠內(nèi)部進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)導致以上問題的原因應(yīng)為拆卸磨輥輥套時采用的更換方法不當,未按照使用手冊的指導操作。磨輥豎直放置,下部固定在搖臂上,加熱后采用吊車直接起吊輥套,整個拉力通過輪轂、軸承傳遞至端蓋螺栓,使軸承端蓋螺栓承受超過其抗拉強度極限的載荷,該狀態(tài)時螺栓被拉長,且無法恢復。從壓板表面存在的凹槽來看,說明在外力作用下由于壓板單位面積壓力過大,表面硬度相對較低,壓板發(fā)生變形,表面留下凹坑;更換新輥套后,磨輥運轉(zhuǎn)時,螺栓端部與壓板之間存在間隙,繼而導致軸承內(nèi)圈與壓板之間存在間隙,無法起到壓緊并固定軸承內(nèi)圈的作用,運轉(zhuǎn)時在磨盤回轉(zhuǎn)力矩作用下,軸承內(nèi)圈發(fā)生旋轉(zhuǎn),帶動壓板旋轉(zhuǎn),長時間運轉(zhuǎn)導致螺栓被剪斷。 

四、處理方案

(1)改變磨輥輥套的拆卸方式,拆卸前首*行火焰均勻加熱,溫度控制在120℃以下,拆卸時以輪轂為支點,制作拆卸工裝,使輪轂和輥套之間相互作用,避免螺栓受力。

(2)要求廠內(nèi)檢修時嚴格按照輥磨安裝與使用要求操作。

(3)增加防松墊片。由于壓板材料選用Q235一A,表面硬度為140HB,取消彈簧墊圈,改用鋼板制作的防松墊片,增大與螺栓端部的接觸面積,避免壓板螺栓孔部位的局部變形。

(4)更換軸承、壓板、壓緊螺栓,重新按照新磨輥要求裝配磨輥。

(5)加強設(shè)備的檢查,停機檢修時,按時打開磨輥后端的小端蓋,檢查壓板壓緊螺栓是否松動,壓板是否牢固。

五、結(jié)語

磨輥作為輥磨最核心的部件,在使用、維護、更換備件時,要嚴格按照操作說明執(zhí)行,避免外力對磨輥部件內(nèi)部造成損傷,影響輥磨的正常使用和運作。事故發(fā)生后,該廠嚴格按照處理方案進行處理,事后嚴格按照使用要求操作,磨輥更換完畢后已連續(xù)運轉(zhuǎn)兩年,運作情況良好,未再出現(xiàn)上述損壞情況,該輥磨的其他磨輥,也未再次出現(xiàn)上述問題,保證了設(shè)備的持續(xù)可靠運轉(zhuǎn),為企業(yè)節(jié)約了大量的維護成本。
來源:《水泥技術(shù)》2017年 第6期
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