Arbre principal de broyeur giratoire 50-65MK-Ⅱ

Notre client, Les Trois Gorges, qui possède 2 ensembles de concasseurs giratoires 50-65MK-Ⅱ. Ce modèle a été mis en service en août 1999. Après l'opération, toutes les unités ont répondu normalement. Et en raison de son taux de concassage élevé et de sa productivité élevée, il est devenu le principal équipement de traitement artificiel du sable et de la pierre dans ce projet. Cependant, l'un des arbres principaux du concasseur s'est rompu pendant l'opération de concassage jusqu'au 14 novembre 2001. La durée théorique de fonctionnement n'était que de deux ans et trois mois. Cependant, l'état de production réel du département de projet est que deux types d'équipements sont utilisés un à la fois. Jamais deux n'ont couru ensemble. Par conséquent, une durée de fonctionnement théorique plus réaliste devrait être supérieure à un an. Bien que selon le contrat, la période de garantie d'engagement de l'axe principal de l'usine soit de 18 mois, et le département du projet de grès des Trois Gorges Xia'anxi a également été empêtré avec le représentant de l'usine de Svedala Company pendant plus de 2 mois sur la base du contrat, mais le la dernière raison est suffisante et n'a pas permis d'obtenir l'indemnisation de l'usine. En fait, selon l'utilisation de nombreux types de machines similaires dans le pays et à l'étranger et le remodelage original de l'appareil par l'usine, l'arbre principal ne peut pas être cassé en si peu de temps. Il est évident et facile de voir que l'arbre principal est anormalement fracturé. A cette époque, c'était aussi l'heure de pointe du coulage du béton du barrage des Trois Gorges. Après la rupture de l'arbre principal de ce brise-roche, l'état de l'autre nous a également inquiétés. Dans le cas où l'autre a la même situation dans un court laps de temps, alors les résultats ne sont tout simplement pas osés imaginer. Parce que le prix d'importation de l'arbre principal atteint 2,3 millions de yuans et que le délai de livraison est également plus long (le plus rapide est de 6 mois). Outre les défauts de conception du puits principal lui-même, le département du projet a rejeté le plan d'importation du puits principal, a décidé d'étudier la capacité technique de l'organisation en Malaisie et d'essayer la possibilité de sa production nationale.
Lors du démontage et de l'inspection qui ont suivi, nous avons constaté que la partie fracturée de l'arbre principal s'était produite dans la zone de transition d'arc du diamètre supérieur de l'arbre Φ489 au diamètre de l'arbre Φ630, et cette zone de transition était à l'origine un endroit où la contrainte devait être relativement concentré. En prélevant un échantillon de la fracture et en l'analysant par microscopie électronique à balayage, la surface de fracture est la fracture de fatigue causée par l'arbre principal atteignant le temps effectif pour son utilisation, plutôt que la fracture fragile causée par la force externe. Après notre analyse complète et notre démonstration, nous sommes arrivés à la conclusion que ce modèle est une modification du disjoncteur rotatif de type 42-50. À l'exception de l'extension de l'arbre principal et de l'augmentation du diamètre d'alimentation, le reste des positions n'a pas été modifié en conséquence. Par conséquent, en raison de l'augmentation du diamètre de l'alimentation, le taux de concassage de la machine est supérieur à celui du type 42-50. Par conséquent, la force d'écrasement supportée par l'arbre principal a été augmentée, mais le diamètre de l'arbre principal n'a pas été augmenté en conséquence. En même temps, à mesure que la longueur de l'arbre principal est allongée, les moments de moment de flexion auxquels le point cassé de l'arbre principal sont augmentés en conséquence. À partir de la situation réelle du mouvement interrompu, la zone de transition d'arc de l'arbre principal est la zone où le moment de flexion de l'arbre est le plus grand et la zone où la contrainte est relativement concentrée. Par conséquent, c'est aussi la zone la plus faible de tout l'arbre principal. Si l'arbre principal se brise en raison de l'incapacité à résister aux forces externes, la zone fissurée doit se trouver dans la zone faible. Voir l'image suivante :

Après avoir trouvé la raison principale de la rupture de l'arbre principal, nous avons commencé à étudier comment réduire la probabilité de rupture de l'arbre principal. Pour éviter la fracture de l'arbre principal, en plus de contrôler le diamètre de l'alimentation en matière première, augmenter la résistance à la flexion de l'arbre principal et réduire le coefficient de concentration de contraintes de l'arbre principal traversant la zone de l'arc sont deux voies très efficaces. Pour augmenter la résistance à la flexion de l'arbre principal, dans le cas où la longueur de l'arbre principal ne peut pas être modifiée, il est nécessaire d'augmenter la taille du diamètre supérieur de l'arbre et le rayon de l'arc de transition. Cependant, l'augmentation de la taille du diamètre supérieur de l'arbre principal entraînera une série de problèmes d'assemblage d'autres pièces connexes, qui ne fonctionneront pas. Par conséquent, il est plus facile d'augmenter la taille des coins arrondis de l'arc de transition. Et pour réduire les coefficients dans le jeu de contraintes de l'arbre principal, cela ne peut se faire que sur la taille du congé d'arc de transition. Théoriquement, vous pouvez améliorer le coefficient de centralisation des contraintes de l'axe principal en augmentant la taille du congé d'arc de croisement. Vous ne pouvez savoir si vous pouvez l'améliorer que par des calculs détaillés ; augmenter la force de la zone de l'arc de croisement de l'axe principal et réduire la contrainte sur la surface. Et grâce à nos calculs détaillés, nous avons déterminé que nous pouvons augmenter la taille de l'arc de croisement de l'arbre principal de R160mm à R285mm, sans affecter l'assemblage des autres pièces. Comme le rapport r / d = 160/489 = 0,32> 0,25 de la dimension de congé d'arc rond d'origine r au diamètre d'arbre de petite extrémité d de l'arbre principal, on sait d'après le manuel de conception mécanique que lorsque r / d est supérieur supérieur à 0,25 Le simple fait d'augmenter la taille du congé de l'arc de transition ne peut plus réduire le coefficient de contrainte d'entaille de fatigue dans cette zone. Par conséquent, l'augmentation de la taille des coins de l'arc de transition n'a pas modifié la situation de la contrainte définie dans la zone. Cependant, en augmentant la taille du coin arrondi de l'arc de croisement, la taille de la section transversale radiale de l'arbre principal peut être augmentée. Par conséquent, la résistance à la flexion de l'arbre principal peut être améliorée. Et en augmentant la résistance et la précision de surface de la zone de croisement d'arc de l'arbre principal, la concentration de contraintes dans la zone peut également être réduite. De cette manière, la résistance à la flexion de la zone de passage d'arc de l'arbre principal peut être améliorée, réduisant ainsi la probabilité de rupture dans cette zone.
Par conséquent, nous avons décidé d'augmenter la taille des coins arrondis de l'arc de croisement de l'arbre principal à R285 mm afin d'améliorer la résistance à la flexion et la concentration des contraintes dans la zone de l'arc de croisement de l'arbre principal, et en même temps, d'augmenter la précision de l'arbre principal. zone de passage de l'arc.
Il est facile de voir que l'augmentation de la taille de l'arbre principal traversant le congé d'arc augmentera certainement la résistance à la flexion de l'arbre principal, de sorte que le calcul de vérification détaillé de cet article est omis.
De plus, pour empêcher l'arbre principal de se fissurer, cela peut également être réalisé en changeant le matériau de l'arbre principal pour améliorer les propriétés mécaniques globales de l'arbre principal, de manière à atteindre l'objectif d'améliorer la ténacité globale de l'arbre principal et d'améliorer la résistance à la flexion de l'arbre principal. Ensuite, nous pouvons effectuer des analyses d'échantillons et des expériences sur les propriétés matérielles et mécaniques de l'arbre principal fracturé, et les comparer avec les propriétés mécaniques des aciers de construction alliés de différentes marques dans le pays pour trouver des matériaux avec de meilleures performances. S'il peut être trouvé, alors les conditions pour la production du pays du puits principal seront fondamentalement en place.

Sélection du matériau de l'arbre principal du concasseur giratoire

Par prélèvement d'échantillons et analyse chimique, les principaux composants chimiques sont les suivants :

Après avoir vérifié le «Manuel de conception mécanique» et l'avoir comparé avec nos nuances d'acier de construction en alliage domestique, sa composition chimique est similaire à 40CrMnMo.

En échantillonnant et en réalisant des tests de performances mécaniques, les propriétés mécaniques réelles de cet arbre principal de concasseur giratoire sont les suivantes :

Après avoir examiné le «Manuel de conception mécanique» et consulté les fabricants nationaux concernés, il existe principalement quatre types de matériaux utilisés dans les puits principaux des broyeurs et des ascenseurs dans notre pays. Ce sont : 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Ils ont les mêmes propriétés mécaniques que le 42CrMo.

20CrNiMo a de meilleures propriétés de forgeage et de traitement thermique. Lors de l'utilisation de processus de carburation et de trempe, il peut avoir les caractéristiques d'une bonne ténacité, d'une résistance élevée et d'une résistance à l'usure du joint avec le roulement. Il est préférable d'utiliser des disjoncteurs rotatifs de petit type. Ils doivent être utilisés très rarement dans les disjoncteurs rotatifs de grande taille. En particulier, ce type de structure avec douille à l'extrémité supérieure ne nécessite pas nécessairement l'utilisation de procédés de cémentation et de trempe.
Le 40CrMnMo peut être appliqué sur les arbres principaux des grands disjoncteurs et ascenseurs. Il a une bonne trempabilité, une résistance élevée et une ténacité. S'il peut répondre aux normes de performance, ce devrait être un bon choix. Cependant, ce matériau est extrêmement sensible à l'hydrogène et génère facilement une fragilisation par l'hydrogène, c'est-à-dire des taches blanches. Il est extrêmement difficile à contrôler dans le processus de production, il est donc rarement utilisé ;
Le 42CrMo est largement utilisé dans les puits principaux des grands disjoncteurs et des ascenseurs. Il a une haute résistance et une bonne ténacité. Il peut être utilisé pour fabriquer l'arbre principal du brise-roche, mais sa ténacité est légèrement inférieure à 40CrNiMoA ;
Le 40CrNiMoA est également largement utilisé dans les puits principaux des grands disjoncteurs et ascenseurs. Il a une bonne trempabilité, une résistance élevée et une ténacité. Les principales propriétés mécaniques sont meilleures que l'arbre du brise-roche d'origine. Et son processus de production est mature et les performances mécaniques sont stables. Il devrait être très correct de remplacer le matériau de l'arbre d'origine.
Par conséquent, après l'analyse et la comparaison susmentionnées, et consulté les experts concernés, nous avons finalement choisi le 40CrNiMoA comme matériau du pays principal.

Mr. Nick Sun     [email protected]