DP-340皮帶輸送機因其運量大、易于安裝、便于維護等優點,廣泛應用于煤礦井下。
1.載荷分析
DP-340皮帶輸送機是由電動機通過減速器帶動主動滾筒轉動,由一對同步齒輪的嚙合實現主、從動滾筒的共同轉動,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輸。
工作時,由于巷道起伏多變,輸送機的載荷隨坡度的變化而變化,同時,在井下實際生產中,煤量的大小也隨采煤工作面條件的變化而變化,這樣就造成輸送機的負載復雜多變,滾筒軸受到的力矩載荷也在不斷地發生變化,特別是在重負荷時緊急停車、輸送機倒轉時被逆止器逆止、重負荷時強行啟動這三種惡劣工況下,滾筒軸要承受的扭矩******,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交變的沖擊載荷,在這種反復交變的沖擊載荷的作用下,軸很容易失效。
安裝時,主動滾筒和從動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力,平行度誤差越大,滾筒軸受到的剪切應力越大。
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區域,即疲勞斷裂區和瞬斷區。從斷口斷面看,斷口上疲勞區有明顯的疲勞條紋,說明軸的破壞屬于疲勞破壞:瞬斷區所占比例大約為50%,可以認為,在工作過程中,軸的過載程度比較大;從疲勞區看,磨得比較粗糙,說明疲勞裂紋產生后,因過載程度太大,裂紋的擴展速度較快,疲勞裂紋擴展期在總壽命中所占的比例較小,兩斷面還未發生摩擦就進入瞬斷期;從瞬斷區看,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,軸的斷裂是屬于應力集中引起的多源疲勞斷裂。另外,根據對斷軸的結構分析,發現80mm—90mm的軸肩過渡處,圓角半徑較小,只有2mm—3mm,應力集中較大,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
根據皮帶輸送機滾筒軸的使用條件和技術要求,結合有關資料介紹,軸應選用淬透性較好的中碳合金結構鋼,它們的淬透性都比較好,經過調質處理后強韌結合較好,為進一步提高疲勞強度,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力集中,應適當加大圓角半徑,提高機加上質量。鍵槽部位中頻淬火操作時應注意避免熱影響區到達軸肩過渡處,如果采用局部表面滾壓強化來提高這一區域的疲勞強度,可以在圓角過渡處形成有利于疲勞強度的表面殘余壓應力。
通過以上分析,可以得出以下結論:
(1)皮帶輸送機所處的位置坡度大,煤量大,頻繁的重負荷停車或啟動,使軸承受較大的反復交變的沖擊載荷,過早地發生疲勞破壞。建議在坡度大的位置使用皮帶輸送機時,盡量縮短皮帶輸送機的長度,并且適當控制煤量,加強皮帶輸送機的管理,避免頻繁啟動停車,尤其是重負荷停車或啟動。
(2)安裝質量差,滾筒軸中心線不平行,使滾筒軸承受很大的剪切力,造成軸端彎曲或斷裂。建議提高安裝質量,縮小滾筒軸的不平行度。
(3)滾筒軸的材質差,熱處理后達不到設計的技術要求,強度低,使軸發生早期的疲勞斷裂.建議選用淬透性較好的中碳合金結構鋼。
(4)80mm—90mm軸肩過渡處,圓角半徑太小,只有2mm—3mm,造成軸肩過渡處應力集中較高,這是軸出現早期斷裂的一個主要原因。建議提高機加上質量,適當加大圓角半徑,并采用局部表面滾壓強化的方法,使疲勞壽命得到提高。
(5)熱處理質量差,軸的鍵槽部位需經過中頻淬火處理,淬火時操作不當,使軸頸變化的過渡處處于中頻淬火的熱影響區內,熱影響區不利的殘余應力與軸的幾何形狀突變處的應力集中迭加,是造成軸早期疲勞斷裂的原因之一。建議提高熱處理質量,避免軸頸變化的過渡處處在熱處理的熱影響區內。(圖/文weblod.com)
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