溫差應力對斗式提升機的影響分析與解決方案

 

1 生產實際中出現的問題

針對斗提機出現的問題，新鄉市百盛機械有限公司技術組與廠家進行了溝通，認為是工作時負荷太大、料斗質量差等原因造成的。設備生產廠家更換了質量較好的料斗，但更換之后原來的問題仍然沒有徹底解決，而且還出現了鏈輪驅動軸斷裂現象。相關專家又提出可能存在安裝問題，于是安裝單位又對安裝精度進行了核實，垂直度得到了修正，但問題依舊未解決。項目部只有不斷維修，消耗大量備件，嚴重影響了正常生產。

 

2 斗提機技術條件與工作現象

2.1 斗提機技術參數

 

斗提機型號為HL300，高度為22m，雙鏈輪式;輸送化學石膏和磷酸生產廢棄物;輸送能力為12.8t/h，物料溫度為60一80°C，實際送料量為7t/h。

 

2.2 故障現象

 

(1)運行過程中有時會聽到鏈條擦殼的聲音，此時必須及時調緊鏈條，否則會出現脫鏈現象。

 

(2)設備完好運行時間一般為2周，更換質量較好的料斗后，時間一長，最終料斗還是會壞，鏈條拉斷。

 

(3)每次損壞都是在運行一段時間重新開車后不久造成的。

 

3 原因分析與假設

該公司還有同一生產廠家提供的另外2臺斗提機，但并未出現上述問題。

 

在該斗提機前面有烘干、脫水和球磨等工藝過程，物料輸送穩定，且不存在結疤、卡死等現象，而且也未出現流道堵塞現象，所以超設計負荷假設不成立。

 

帶著上述問題結合生產實際情況，找出了問題所在。好的斗提機與容易壞的斗提機的主要不同點就是運行的溫度不同。容易壞的這臺殼體內外存在60°的溫度差，因此判斷出溫差產生的應力是造成斗提機損壞的根本原因，現在從下面的計算中加以驗證。

 

4.2 應力計算

 

(1)溫差導致鏈條比外殼多伸長△L,m

 

△L=L△ta=18.9mm,

 

伸長率ε=△L/L=8.6x10-4

 

(2)假設最初下鏈輪所受的力為。，則在生產中鏈條受到的應力為

 

σ=Eε=179MPa。

 

查表得鋼材的許用應力[σ]=170MPa，因為有σ≥[σ]，所以在熱態下下滾輪不受力的情況下，斗提機再冷卻到室溫，鏈條所受到的拉應力就超過材料的許用應力。

 

以上計算只算鏈條的拉伸，而未計算斗提機殼體的壓縮，因為殼體的橫截面積比鏈條的橫截面積大得多，故將殼體視為剛體計算。

 

(3)單根鏈條所受的拉力

 

F二σA=45.5kN，

 

單根鏈條作用在料斗的面積

 

A1=δd=54mm2,在料斗上的最大擠壓應力

 

σjy=F/(A1x10-6)=84.2MPa。

 

擠壓應力σjy遠大于其許用擠壓應力[σjy]=2[σ]=340MPa，因此料斗會發生塑性變形，發生變形后鏈條松動，發生異響，保運人員就會及時收緊，幾個循環下來就導致料斗損壞，乃至整條鏈條斷裂。上面的計算是基于在熱態下預緊力為零計算的，而生產實際中操作維護人員通過鏈輪調節螺桿的預緊力會遠大于零;另外由于傳動輪張緊邊的力遠大于松弛邊的拉力，因此各部件實際所承受的應力遠大于上面計算的數據，料斗、鏈條拉壞就在所難免。究其根本原因是各部件存在溫度差引起伸長度不一樣，使設備內部各部件之間產生內應力，當內應力達到或超過材料所承受的極限時，就造成設備的損壞。通過以上分析說明溫差應力是造成料斗損壞、鏈條拉斷的根本原因。

 

5 對策措施

5.1 短期對策

 

每次啟動前先檢查一下鏈條的張緊情況，保證鏈條處于合理的張緊程度，在投料過程中再適度調緊鏈條;生產結束后將鏈條調松到初始狀態。采用這種方法一直未出現斗提機故障，但這種方法較為麻煩，而且還必須依賴操作工人的責任心。

 

5.2 長期解決方案

 

將原來下部調節鏈輪的螺桿拉緊裝置更改為重力張緊裝置，使鏈條拉緊力恒定在穩定的范圍，不再出現冷緊熱松的現象，徹底消除了設備隱患。通過結構上的改進徹底消除了溫差應力的影響，使鏈條料斗拉應力不超過材料的許用范圍，該設備經改進后從未發生過故障。

 

6 結語

通過斗提機損壞原因分析，提出了溫差應力是造成斗提機損壞的根本原因的假設，通過公式驗算證明假設正確;提出解決方案，在實際生產中加以改進，使設備故障率大大降低，取得了良好的經濟效益。