Eixo principal do triturador giratório 50-65MK-Ⅱ

Nosso cliente, The Three Gorges, que tem 2 conjuntos de britadores giratórios 50-65MK-Ⅱ. Esse modelo entrou em operação em agosto de 1999. Após a operação, todas as unidades responderam normalmente. E por causa de sua grande taxa de britagem e alta produtividade, tornou-se o principal equipamento para processamento artificial de areia e pedra neste projeto. No entanto, um dos eixos principais do britador quebrou durante a operação de britagem até 14 de novembro de 2001. O tempo teórico de operação era de apenas dois anos e três meses. No entanto, o status de produção real do departamento de projeto é que dois tipos de equipamentos são usados ​​um de cada vez. Dois nunca correram juntos. Portanto, um tempo de operação teórico mais realista deve ser superior a um ano. Embora de acordo com o contrato, o período de garantia de compromisso do eixo principal da fábrica seja de 18 meses, e o Departamento de Projeto de Arenito de Três Gargantas Xia'anxi também esteja envolvido com o representante da fábrica da Svedala Company por mais de 2 meses com base no contrato, mas o motivo final é Suficiente e não conseguiu obter a compensação da fábrica. De fato, de acordo com o uso de muitos tipos de máquinas semelhantes em casa e no exterior e a remodelação original do dispositivo pela fábrica, o eixo principal não pode ser quebrado em um período tão curto de tempo. É óbvio e fácil ver que a diáfise principal está anormalmente fraturada. Neste momento, também foi o momento de pico da concretagem da Barragem das Três Gargantas. Depois que o eixo principal deste rompedor quebrou, a condição do outro também nos deixou preocupados. Caso o outro tenha a mesma situação em um curto período de tempo, os resultados simplesmente não se atrevem a imaginar. Porque o preço de importação do eixo principal é tão alto quanto 2,3 milhões de yuans, e o período de entrega também é mais longo (o mais rápido é de 6 meses). Além das falhas de projeto do próprio eixo principal, o departamento de projeto rejeitou o plano de importação do eixo principal, decidiu estudar a capacidade técnica da organização na Malásia e tentar a possibilidade de sua produção nacional.
Na desmontagem e inspeção subsequentes, verificamos que a parte fraturada do eixo principal ocorreu na área de transição do arco do diâmetro do eixo superior Φ489 para o diâmetro do eixo Φ630, e essa área de transição era originalmente um local onde a tensão deveria ser relativamente concentrado. Ao colher uma amostra da fratura e analisá-la por microscopia eletrônica de varredura, a superfície da fratura é a fratura por fadiga causada pelo eixo principal atingindo o tempo efetivo para seu uso, ao invés da fratura frágil causada pela força externa. Após nossa análise e demonstração completas, chegamos à conclusão de que este modelo é uma modificação do rompedor rotativo tipo 42-50. Exceto para a extensão do eixo principal e o aumento do diâmetro de alimentação, o resto das posições não foram alteradas de acordo. Portanto, devido ao aumento do diâmetro da alimentação, a taxa de britagem da máquina é maior que a do tipo 42-50. Portanto, a força de esmagamento suportada pelo eixo principal foi aumentada, mas o diâmetro do eixo principal não foi aumentado de acordo. Ao mesmo tempo, à medida que o comprimento do eixo principal é alongado, os momentos de momento fletor aos quais o ponto de ruptura do eixo principal é correspondentemente aumentado. A partir da situação real do movimento interrompido, a área de transição do arco do eixo principal é a área onde o momento de flexão do eixo é maior e a área onde a tensão é relativamente concentrada. Portanto, é também a área mais fraca de todo o eixo principal. Se o eixo principal quebrar devido à incapacidade de resistir a forças externas, a área rachada deve estar na área fraca. Veja a imagem a seguir:

Depois de encontrar o principal motivo da fratura do eixo principal, começamos a estudar como reduzir a probabilidade de quebra do eixo principal. Para evitar a fratura do eixo principal, além de controlar o diâmetro da alimentação da matéria-prima, aumentar a resistência à flexão do eixo principal e reduzir o coeficiente de concentração de tensão do eixo principal cruzando a área do arco são dois caminhos muito eficazes. Para aumentar a resistência à flexão do eixo principal, no caso em que o comprimento do eixo principal não pode ser alterado, é necessário aumentar o tamanho do diâmetro do eixo superior e o raio do arco de transição. No entanto, aumentar o tamanho do diâmetro do eixo superior do eixo principal trará uma série de problemas de montagem de outras peças relacionadas, que na verdade não funcionarão. Portanto, é mais viável aumentar o tamanho do canto arredondado do arco de transição. E para reduzir os coeficientes no conjunto de tensões do eixo principal só pode ser feito no tamanho do filete do arco de transição. Teoricamente, você pode melhorar o coeficiente de centralização de tensão do eixo principal aumentando o tamanho do filete do arco cruzado. Você só pode saber se pode melhorá-lo através de cálculos detalhados; aumentar a força da área do arco de cruzamento do eixo principal e reduzir o estresse na superfície. E através de nossos cálculos detalhados, determinamos que podemos aumentar o tamanho do arco de cruzamento do eixo principal de R160mm para R285mm, sem afetar a montagem de outras peças. Como a razão r / d = 160/489 = 0,32> 0,25 da dimensão original do filete do arco redondo r para o diâmetro do eixo da extremidade pequena d do eixo principal, sabe-se do Manual de Projeto Mecânico que quando r / d é maior que 0,25 Simplesmente aumentar o tamanho do filete do arco de transição não pode mais reduzir o coeficiente de tensão do entalhe de fadiga nesta área. Portanto, o aumento do tamanho do canto do arco de transição não alterou a situação da tensão definida na área. No entanto, aumentando o tamanho do canto arredondado do arco de cruzamento, o tamanho da seção transversal radial do eixo principal pode ser aumentado. Portanto, a resistência à flexão do eixo principal pode ser aumentada. E aumentando a resistência e a precisão da superfície da zona de cruzamento do arco do eixo principal, a concentração de tensão na zona também pode ser reduzida. Desta forma, a resistência à flexão da zona de cruzamento do arco do eixo principal pode ser melhorada, reduzindo assim a probabilidade de fratura nesta zona.
Portanto, decidimos aumentar o tamanho do canto arredondado do arco de cruzamento do eixo principal para R285mm para melhorar a resistência à flexão e a concentração de tensão na área do arco de cruzamento do eixo principal e, ao mesmo tempo, aumentar a precisão do eixo principal área do arco de cruzamento.
É fácil ver que aumentar o tamanho do eixo principal cruzando o filete do arco certamente aumentará a resistência à flexão do eixo principal, portanto o cálculo de verificação detalhado deste artigo é omitido.
Além disso, para evitar que o eixo principal rache, também pode ser alcançado alterando o material do eixo principal para melhorar as propriedades mecânicas gerais do eixo principal, de modo a atingir o objetivo de melhorar a resistência geral do eixo principal e melhorar a resistência à flexão do eixo principal. Em seguida, podemos realizar análises de amostras e experimentos sobre as propriedades materiais e mecânicas do eixo principal fraturado, e compará-las com as propriedades mecânicas de ligas de aços estruturais de diferentes marcas no país para encontrar materiais com cada vez melhor desempenho. Se ele puder ser encontrado, então as condições para a produção do país do eixo principal estarão basicamente em vigor.

Seleção de material do eixo principal do britador giratório

Ao coletar amostras e análises químicas, os principais componentes químicos são os seguintes:

Após verificar o “Manual de Projeto Mecânico” e compará-lo com nossos aços estruturais de liga nacional, sua composição química é semelhante a 40CrMnMo.

Por amostragem e realização de testes de desempenho mecânico, as propriedades mecânicas reais deste eixo principal do britador giratório são as seguintes:

Após revisar o “Manual de Projeto Mecânico” e consultar os fabricantes nacionais relevantes, existem principalmente quatro tipos de materiais utilizados nos eixos principais de trituradores e elevadores em nosso país. São eles: 20CrNiMo, 40CrNiMoA, 40CrMnMo, 42CrMo. Eles têm as mesmas propriedades mecânicas que o 42CrMo.

20CrNiMo tem melhores propriedades de forjamento e tratamento térmico. Ao usar processos de cementação e têmpera, pode ter as características de boa tenacidade, alta resistência e resistência ao desgaste da junta com o rolamento. Os rompedores rotativos pequenos são melhores de usar. Eles devem ser usados ​​muito raramente em rompedores rotativos de grande porte. Em particular, este tipo de estrutura com bucha na extremidade superior não requer necessariamente o uso de processos de cementação e têmpera.
O 40CrMnMo pode ser aplicado nos eixos principais de grandes rompedores e elevadores. Tem boa temperabilidade, alta resistência e tenacidade. Se puder atender aos padrões de desempenho, deve ser uma boa escolha. No entanto, este material é extremamente sensível ao hidrogênio e facilmente gera fragilização por hidrogênio, ou seja, manchas brancas. É extremamente difícil de controlar no processo de produção, por isso raramente é usado;
O 42CrMo é amplamente utilizado nos eixos principais de grandes rompedores e elevadores. Tem alta resistência e boa tenacidade. Pode ser usado para fazer o eixo principal do rompedor, mas sua tenacidade é ligeiramente inferior a 40CrNiMoA;
O 40CrNiMoA também é amplamente utilizado nos poços principais de grandes rompedores e elevadores. Tem boa temperabilidade, alta resistência e tenacidade. As principais propriedades mecânicas são melhores do que o eixo do disjuntor original. E seu processo de produção é maduro e o desempenho mecânico é estável. Deve ser muito correto substituir o material original do eixo.
Portanto, após a análise e comparação acima mencionadas, e consultados os especialistas relevantes, finalmente escolhemos o 40CrNiMoA como o material do país principal.

Mr. Nick Sun     [email protected]