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| DP-340皮帶輸送機(jī)滾筒軸頸斷裂分析 |
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DP-340皮帶輸送機(jī)因其運(yùn)量大、易于安裝、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤礦井下。
1.載荷分析
DP-340皮帶輸送機(jī)是由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，由一對同步齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)滾筒的共同轉(zhuǎn)動(dòng)，利用輸送帶與滾筒表面之間的靜摩擦來完成輸送帶的載物運(yùn)輸。
工作時(shí)，由于巷道起伏多變，輸送機(jī)的載荷隨坡度的變化而變化，同時(shí)，在井下實(shí)際生產(chǎn)中，煤量的大小也隨采煤工作面條件的變化而變化，這樣就造成輸送機(jī)的負(fù)載復(fù)雜多變，滾筒軸受到的力矩載荷也在不斷地發(fā)生變化，特別是在重負(fù)荷時(shí)緊急停車、輸送機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)被逆止器逆止、重負(fù)荷時(shí)強(qiáng)行啟動(dòng)這三種惡劣工況下，滾筒軸要承受的扭矩最大，且具有沖擊性，如果這種惡劣工況頻繁和長期存在，則滾筒軸必然要承受巨大的反復(fù)交變的沖擊載荷，在這種反復(fù)交變的沖擊載荷的作用下，軸很容易失效。
安裝時(shí)，主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒的中心線必須保證互相平行，否則，滾筒軸要承受徑向的剪切應(yīng)力，平行度誤差越大，滾筒軸受到的剪切應(yīng)力越大。
2.斷軸的斷裂面分析
由斷軸的斷口可見：斷裂面有截然不同的兩個(gè)區(qū)域，即疲勞斷裂區(qū)和瞬斷區(qū)。從斷口斷面看，斷口上疲勞區(qū)有明顯的疲勞條紋，說明軸的破壞屬于疲勞破壞：瞬斷區(qū)所占比例大約為50%，可以認(rèn)為，在工作過程中，軸的過載程度比較大；從疲勞區(qū)看，磨得比較粗糙，說明疲勞裂紋產(chǎn)生后，因過載程度太大，裂紋的擴(kuò)展速度較快，疲勞裂紋擴(kuò)展期在總壽命中所占的比例較小，兩斷面還未發(fā)生摩擦就進(jìn)入瞬斷期；從瞬斷區(qū)看，斷口為纖維狀，說明最后斷裂屬于韌性斷裂。所以，從斷口的形貌分析可以判斷，軸的斷裂是屬于應(yīng)力集中引起的多源疲勞斷裂。另外，根據(jù)對斷軸的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)80mm—90mm的軸肩過渡處，圓角半徑較小，只有2mm—3mm，應(yīng)力集中較大，這也是引起軸早期斷裂的重要原因之一。
3.鋼材成分和熱處理分析
根據(jù)皮帶輸送機(jī)滾筒軸的使用條件和技術(shù)要求，結(jié)合有關(guān)資料介紹，軸應(yīng)選用淬透性較好的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，它們的淬透性都比較好，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后強(qiáng)韌結(jié)合較好，為進(jìn)一步提高疲勞強(qiáng)度，熱處理后的硬度還可提高到HB300左右。為緩和軸肩過渡處的應(yīng)力集中，應(yīng)適當(dāng)加大圓角半徑，提高機(jī)加上質(zhì)量。鍵槽部位中頻淬火操作時(shí)應(yīng)注意避免熱影響區(qū)到達(dá)軸肩過渡處，如果采用局部表面滾壓強(qiáng)化來提高這一區(qū)域的疲勞強(qiáng)度，可以在圓角過渡處形成有利于疲勞強(qiáng)度的表面殘余壓應(yīng)力。
通過以上分析，可以得出以下結(jié)論：
(1)皮帶輸送機(jī)所處的位置坡度大，煤量大，頻繁的重負(fù)荷停車或啟動(dòng)，使軸承受較大的反復(fù)交變的沖擊載荷，過早地發(fā)生疲勞破壞。建議在坡度大的位置使用皮帶輸送機(jī)時(shí)，盡量縮短皮帶輸送機(jī)的長度，并且適當(dāng)控制煤量，加強(qiáng)皮帶輸送機(jī)的管理，避免頻繁啟動(dòng)停車，尤其是重負(fù)荷停車或啟動(dòng)。
(2)安裝質(zhì)量差，滾筒軸中心線不平行，使?jié)L筒軸承受很大的剪切力，造成軸端彎曲或斷裂。建議提高安裝質(zhì)量，縮小滾筒軸的不平行度。
(3)滾筒軸的材質(zhì)差，熱處理后達(dá)不到設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，強(qiáng)度低，使軸發(fā)生早期的疲勞斷裂．建議選用淬透性較好的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。
(4)80mm—90mm軸肩過渡處，圓角半徑太小，只有2mm—3mm，造成軸肩過渡處應(yīng)力集中較高，這是軸出現(xiàn)早期斷裂的一個(gè)主要原因。建議提高機(jī)加上質(zhì)量，適當(dāng)加大圓角半徑，并采用局部表面滾壓強(qiáng)化的方法，使疲勞壽命得到提高。
(5)熱處理質(zhì)量差，軸的鍵槽部位需經(jīng)過中頻淬火處理，淬火時(shí)操作不當(dāng)，使軸頸變化的過渡處處于中頻淬火的熱影響區(qū)內(nèi)，熱影響區(qū)不利的殘余應(yīng)力與軸的幾何形狀突變處的應(yīng)力集中迭加，是造成軸早期疲勞斷裂的原因之一。建議提高熱處理質(zhì)量，避免軸頸變化的過渡處處在熱處理的熱影響區(qū)內(nèi)。(圖/文www.changrong-jx.com)
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