板链式提升机常见故障分析与处理
摘要:本文介绍了板链式提升机在生产使用过程中常见的链板断裂、脱落等现象,提出了链板、链条生产及装配工艺改进的措施。
关键词:板链式提升机断裂分析处理
板链斗式提升机是引进国外先进技术而研制的新型提升产品;由于节能高效,无功功率损耗少,噪声低,寿命长,板链斗式提升机正在逐步替代环链式提升机,广泛应用于各工业国家。
板链斗式提升机为流入式喂料,物料流入料斗内靠板链提升到顶端,在物料重力作用下自行卸料。
链条是优质合金钢高强度板式链条,耐磨而可靠。
适用于中、大块和有磨琢性的物料(如石灰石、水泥熟料、石膏、块煤)的垂直输送。
斗式提升机生产过程中,常出现链板脱落卡壳及断裂现象,根据笔者近几年的生产及工作经验,经分析原因,并进行多次试验,着重从以下几个方面对板式提升机做了技术改进及调整。
1 改进加工制作及装配工艺
针对我公司水泥磨配用750mm×31.35m斗式提升机,其额定输送能力360t/h,输送链为双列板链。
试生产期间,斗式提升机常出现链板脱落、断裂、卡壳现象。
经过现场观察,链条行经头尾轮时,出现销轴相对外链板转动现象,并伴有刺耳的摩擦尖叫声。
开口销与销轴同步转动,在外链板上磨划形成一个个光亮的圆圈,磨损至一定程度时掉落,导致销轴后窜,外链板脱落。
同时,斗式提升机头部振动超过12mm/s,并伴有强烈冲击。
试运行时间不足720h,链条销轴与外链板的装配普遍存在间隙(0.02～0.08mm),与套筒配合的销轴表面径向最大磨损量4.5mm,其未磨损部位的表面实测硬度为HRC27～30,单节距最大伸长8.5mm,节距变化引起提升机尾轮下降95mm,头部链轮齿厚磨损8mm。
(1)原因分析:销轴与外链板的装配应为较大过盈的紧配合,而实际加工和装配精度未达到此项技术要求。
间隙配合导致销轴相对外链板转动,磨断开口销,是造成外链板脱落的根本原因。
(2)处理方法:通过优化结构,强化加工制作工艺,保证零件的加工装配精度。
1、对内外链板冲孔分三道工序:首先是粗冲,将链板半成品放进相应的底盘模具里,用粗冲头(其尺寸要比对应的最终链板孔尺寸小1mm)同时冲出两孔;2、然后更换底盘模具,同时将粗冲头更换为精冲头,将初次冲孔的链板半成品放进相应的底板模具里,从另一面对粗冲过的孔进行精冲(两孔同时冲出)。
最后对链板进行抛丸处
理及热处理,这样链板加工成型;3、链条的组装:内链板和套筒的配合为过渡紧配合,滚子和套筒为滑动配合,首先将它们装配成内链节。
销轴和内链节为滑动配合,外链板或者龟板和销轴为过渡紧配合,将内链节和销轴与外链板(或龟板)装配成单节链条。
具体工艺为:先将滚子装配于套筒上,再于压力机上将内链板压入套筒内或者用锺子均匀将内链板打入套筒内,然后将销轴装入装配好的内链节的销轴孔内,最后将外链板(或龟板)于压力机上压入销轴内或者用锺子均匀打入销轴内。
最后将销钉插入销轴的两侧,单节链条装配完成。
并且采用削边销轴和削边套筒结构,销轴与外链板、套筒与内链板的装配均采用过盈量较大的紧配合(过盈量0.10～0.15mm),解决了销轴与外链板的相对转动问题,改进后的链条主要参数见表1,链结构见图1,双板链与料斗的连接见图(图略)。
2 优化选材,提高抗疲劳性能
板链式提升机输送磨琢性强的水泥物料时,坚硬的物料微粒易进入套筒与销轴间,形成磨粒磨损,磨粒磨损是销轴与套筒的主要失效形式,疲劳失效的薄弱环节则是内外链板。
我公司在NE100型板链式提升机产品设计初期,由于选材不当(链板、销轴材质选用45#钢),试车不足100小时,多数链板断裂,严重影响整机运行。
由于45#钢表面硬度较低,不耐磨,在交变应力载荷作用下,销轴及链板表面易发生疲劳损伤并最终发生疲劳断裂。
因此链板各部件的选材尤为重要。
结合理论及实践,对于板链式提升机选材:套筒:材质选用40Cr;销轴:材质选用20CrMnMo;滚子:材质选用40Cr;内外链板:材质选用40Mn或65Mn;尤其内外链板的选材,可直接采用成型板材(带钢),一次成型,避免剪板后的毛刺、飞边及弯曲等情况的存在。
3 优化热处理工艺,提高链板各部件耐磨性能
板链式提升机各零件的表面硬度是影响链板耐磨性的主要因素。
由于斗式提升机输送链销轴表面硬度不足,耐磨性差,而造成短期内大量磨损,致使链条节距改变,加大运行冲击振动,恶化链传动工况,是产生断链事故的重要原因。
因此必须做到套筒、销轴和滚子三个零件表面硬度的匹配。
应严格遵照热处理工艺条件操作:套筒:材质40Cr,需淬火处理HRC50～54;销轴:材质20CrMnMo,需经渗碳淬火HRC58～62,渗层深度1.5～2mm;滚子:材质40Cr,需淬火处理HRC48～52;内外链板:材质65Mn,须采用冲孔,正火(HB280～320)和挤孔工艺;工件最后经过滚光发蓝处理;针对工件淬火后产生裂纹的情况,首先应从原材料入手进行分析, 如果原材料表面和内部有裂纹,在热处理之前未发现,有可能形成淬火裂纹;其次应及时安排一道“二次回火”工序,用以及时消除内部组织应力,避免因淬火残余应力过大而导致工件裂纹的产生;淬火时由于冷却不当,也会使零件发生淬裂事故,故淬火时选择合适的冷却介质极其重要。
4 应用效果
全面采取上述改进后的加工工艺后,改进后的新链条,经装机使用,已生产水泥37万t,且正常运转,检测单节距无明显变化,也未出现销轴转动、异常磨损和链板断裂、脱落现象,整机工作运行平稳,保证了正常生产。
参考文献
[1]吕晓霞,彭彦宏,陆有.链板失效分析.热加工工艺,2010,(06).
[2] 张融南,叶斌,金昌,陈金贤.链板淬火过程应力集中问题的有限元分析.机械工程师,Mechanical Engineer,2007,(04).
[3]龙志红.对NE150斗提机的故障分析及改进措施.硫磷设计与粉体工程,2007,(04).。