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    2575園振動篩側板開裂原因分析

       日期:2018-04-21     瀏覽:742    
    核心提示:本文作者:彭志林(湘潭鋼鐵集團有限公司)摘 要: 運用系統分析的原理,對湘鋼湘鄉白云石礦新建粉礦生產系統的2575園振動篩篩

    本文作者:彭志林(湘潭鋼鐵集團有限公司)


     


     

    摘 要:

          運用系統分析的原理,對湘鋼湘鄉白云石礦新建粉礦生產系統的2575園振動篩篩箱側板開裂現象進行了詳細分析,認為篩箱側板開裂的主要原因是由于橫梁設計不合理造成的。

    1、問題的提出

           湘鋼湘鄉白云石礦2575園振動篩于2000年6月安裝在新建粉礦生產系統,作為0~ 5 mm粉礦產品的最終分級設備。該振動篩為自定中心式園振動篩,其篩面長為7500 mm,寬為2500mm,配套電機為Y200L— 4型(30 kW, 1460 r/min),振動頻率為16.67~13.33 Hz,振幅為8~12 mm,篩分處理量為180~ 200 t/h,其減振方式為座雙層減振。激振器是采用國外技術生產的自定中心式激振器,具有結構緊湊,激振力大的優點。激振器安裝在兩主側板上,其間采用萬向節聯接,以確保兩激振器同步。但在系統試生產的過程中,發現兩側振動器下方側板均產生裂紋,其裂紋從激振器下方一直延伸到篩箱側板下沿(見圖1),同時側板間聯接橫梁用的鋼管管端沿管向開裂。

    圖1 激振器下方側板開裂示意

                  1-激振器; 2-橫梁圓管; 3-裂縫

           隨后采取了將激振力設置降低到偏中狀態,并對篩箱兩側開裂處附近約800 mm× 500 mm的面積進行置換。采用的工藝是:直流電焊,保溫,兩面同時對焊,雙面坡口為30°,中間厚度為5 mm,盡量保證焊接質量。同時采用鋁基脂代替ZL—3鋰基脂(SY1412—75)進行潤滑。通過以上措施,對振動篩進行處理,但運行時間不到15天,再次發現原開裂處加劇開裂的現象。軸承發熱仍舊,導致電機電流急劇上升,電機自動停機。針對上述現象,筆者進行了如下檢測。

    2、檢測方法與檢驗結果

    2.1 成分分析

           在側板開裂處取樣,分析其化學成分,結果見附表。由附表可知,側板成分符合GB/T1591-94標準的要求。

    附表 側板化學成分分析結果(% )

    項目C Mn Si S P V Nb Ti

    檢驗值  0.181.42 0.40  0.015 0.0250.020 0.0450.18

    標準范圍0.201.0~1.6<0.55 <0.035<0.045 0.02~0.15 0.015~0.06 0.02~ 0.2

    2.2 金相檢驗

    金相試樣在開裂區用線切割取樣,在X-05大型金相顯微鏡下觀察,其結果見圖2。

    圖2 裂縫處金相組織 × 100

    由圖2可見,側板金相組織為鐵素體加少量珠光體,其晶粒沿某一方向變形,形成帶狀組織。

    3、分析討論

          根據化學成分分析結果,該側板成分符合標準要求,排除了側板斷裂由材質原因所致。但由金相檢驗可知,在側板開裂區金相組織被拉長變形,呈纖維狀,證明側板斷裂是一個由屈服到斷裂的過程。材料的屈服強度不夠是側板開裂的主要原因,在靜載荷下,側板所選鋼材為Q345,其屈服強度>345 MPa。根據振動篩強度設計,最大激振力為47040 kg;篩箱重8772 kg,石料在篩體內重約1000 kg;側板厚度為13 mm,材質為Q345,其屈服強度為274.4~ 349.3 MPa;彈簧支點之間的水平距離為5600 mm,篩箱高度為1850 mm,篩箱傾角18° (見圖3)。振動篩處于振動狀態下,因振動產生的動變形使得材料的應力增加,當這種因動變形而產生的最大動應力發生在篩箱停機過共振區時,其所承受的應力一般是靜載荷的4~ 5倍。圖3所示B點為篩箱側板承受最大動應力部位。通過對B點建立力學模型,進行受力分析,根據彎矩圖,計算最大彎矩,最大應力為105 MPa。在篩箱過共振區時,B點的最大拉應力在400~ 500 MPa,因此側板從設計上來講,是不合理的。

    圖3 振動篩結構示意

    1—激振器; 2—篩體; 3—彈簧;

    4—隔振梁; 5—隔振彈簧    

      從橫梁結構分析,該振動篩的橫梁采用圓管結構(見圖4),因2575圓振動篩屬大型振動篩,一般大型振動篩的橫梁設計采用冷礦篩的箱形結構,很少采用圓管結構。因圓管的剛度與強度比箱形結構要差(同比尺寸)。橫梁在振動篩結構中的作用是很重要的,如果橫梁的強度與剛度達不到設計與使用的要求,會導致橫梁斷裂,側板開裂,繼而對激振器產生外力作用,最壞結果是篩體變形開裂,設備根本不能運行。從該振動篩的橫梁設計情況來看,可以認為采用圓管(況且圓管管徑過小)是不合理的。從以上出現的現象來看,特別是在側板加厚之后,仍然存在問題,可以間接說明橫梁設計的不合理性。

    圖4 主側板與橫梁結構示意

    1—主側板; 2—厚壁管

          另外,橫梁與側板聯接方面也存在問題。圖5為主側板與橫梁結構示意圖。從圖5可見,橫梁在振動情況下受力比較大,橫梁出現沿管向開裂的情況,說明橫梁與主側板聯接處存在應力集中的問題,因此即使橫梁采用圓管結構,在橫梁與側板聯接部分都應采取加強筋進行加強。

    圖5 橫梁與主側板加強筋示意

    1—加強筋; 2—主側板; 3—橫梁圓管;

    4—管端軸向開裂; 5—主側板底

    4、解決辦法

           綜上所述,為了從根本上解決這一影響礦山生產的瓶頸問題, 2002年3月,該礦對振動篩進行了大修,由于橫梁在篩箱結構中是主結構件,不便于改進,因此決定將圓管結構橫梁,整體置換成等當量橫截面積的箱型結構橫梁。然后在運轉的初期,將激振力調至偏小值,隨運轉時間的增加,再逐步將激振力調至正常值。自大修至今,沒再出現側板開裂現象,設備運轉正常。

    5、結 論

    (1)、側板開裂的直接原因是材料在使用過程中發生屈服現象所致;

    (2)、2575圓振動篩屬大型振動篩,該類振動篩采用圓管結構設計不合理,應改用冷礦篩的箱型結構。


     

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