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技术 | 提升机料斗螺栓断裂分析 首页 >>新闻动态>正文
 
技术 | 提升机料斗螺栓断裂分析
时间:19-09-10 08:50:30 点击:
 

某水泥厂钢丝胶带提升机在使用过程中,料斗螺栓出现批量断裂现象,给生产造成困扰。该螺栓规格型号M14×70,材质45号钢,性能等级8.8级。经现场调研,提取断裂螺栓做金相分析,并随机抽取同批次库存螺栓送检第三方,组织技术人员对断裂料斗螺栓及与螺栓相关部件间配合状况进行分析。

     螺栓断裂原因分析

    2.1理化检测分析

从现场断裂螺栓上取样进行化学成分分析,结果如表1。可见螺栓的化学成分符合GB/T3077—1999要求。

提升机

取断裂螺栓同批次库存螺栓样件进行物理机械性能分析,结果见表2。由表2可知螺栓的抗拉强度、冲击韧性、表面硬度均符合GB/T3098.1—2000标准要求。

提升机

取4只断裂螺栓,从螺栓断裂部位取样进行金相检验,发现4只样件内部组织均为回火索氏体加少量铁素体,未发现淬火裂纹,见图1。从金相组织上看,表明热处理工艺不存在问题,且较为稳定。
根据理化检验分析可知,该批料斗螺栓物理机械性能符合该水泥厂采购合同中规定的GB/T3098.1—2000中8.8级性能要求。

2.2螺栓断裂状态及相互作用零部件分析

仔细观察断裂螺栓,发现其断裂位置集中在第6个丝牙到第10个丝牙之间(从大平头端面开始计数),此位置刚好位于螺母与钢质球面垫片接触位置(由于钢丝胶带与橡胶垫板为弹性材料,理论上的第10个丝牙位置,实际上有1个牙距左右的变动范围)。

螺栓断口侧面丝牙上有明显的击打磨损痕迹,有的甚至被磨平,且断裂表面均有不同大小台阶,见图2,表明料斗螺栓在断裂前受严重剪切冲击力。

提升机

检查与螺栓配套的凸型球面垫片,其内外球面尺寸均符合设计和使用要求。

由于该水泥厂提升机料斗为原厂旧件,翻查其库存料斗备件,发现料斗凸型球面外弧尺寸严重不规整,呈扁平状,圆弧大小不一,且部分凸型球面中心偏离孔中心线,残留毛刺未去除,如图3示。

提升机2.3螺栓断裂原因分析总结

由于原厂料斗凸型球面弧度不规整,与凸型球面垫片弧度差别较大,螺母紧固后,凸型球面垫片刚度大,不易变形,与料斗接触为线接触,因为料斗运行中周期性承受冲击剪切,一段时间后球面垫片有松动,导致螺栓松动,形成了料斗剪切螺栓现象。

料斗凸型球面孔有毛刺,致其与球面垫片不能完全贴合,一段时间后球面垫片会出现松动,也是料斗剪切螺栓现象的原因之一。

另外,原厂提升机头部滚筒呈橄榄形,弧度较大,料斗过头轮时,对两端部料斗螺栓冲击更大,料斗两端部剪切螺栓现象相对严重。

综上所述,料斗螺栓失效主要是由于料斗凸型球面不规整,与凸型球面垫片接触为线接触,且由于毛刺的存在,两者之间不能形成良好的贴合,料斗经过提升机头部滚筒锥面时,对料斗螺栓冲击较大。对此,该水泥厂选用另一厂家生产的钢丝胶带、料斗连接螺栓、主带夹、辅带夹配件,对其进行了更换。

结语

(1)螺栓原材料选用方面,要求供应商选用大品牌,选碳含量靠近标准下限的原材料产品,且稳定原材料品牌和采购渠道,保证螺栓成品的稳定性。材质不局限于45号钢,选用低含碳量的铬钼钢。

(2)由于提升机料斗螺栓使用时需要承受较大的冲击剪切载荷,故要求其具有较好的冲击韧性和疲劳极限。螺栓热处理后,物理机械性能不仅限于满足GB/T3098.1—2000中指标要求,应根据其使用工况,提出符合现场使用条件的修正技术指标,比如适当降低其抗拉强度,增加其冲击韧性等措施。

(3)选购提升机料斗螺栓时,要保证与其配合部件间的匹配性,尽量选用同一主机设备厂家产品,保证螺栓连接的可靠性,也可避免在后续责任追究等方面的混乱状态。

 


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