温差应力对斗式提升机的影响分析与解决方案

 

1 生产实际中出现的问题

针对斗提机出现的问题，新乡市百盛机械有限公司技术组与厂家进行了沟通，认为是工作时负荷太大、料斗质量差等原因造成的。设备生产厂家更换了质量较好的料斗，但更换之后原来的问题仍然没有彻底解决，而且还出现了链轮驱动轴断裂现象。相关专家又提出可能存在安装问题，于是安装单位又对安装精度进行了核实，垂直度得到了修正，但问题依旧未解决。项目部只有不断维修，消耗大量备件，严重影响了正常生产。

 

2 斗提机技术条件与工作现象

2.1 斗提机技术参数

 

斗提机型号为HL300，高度为22m，双链轮式;输送化学石膏和磷酸生产废弃物;输送能力为12.8t/h，物料温度为60一80°C，实际送料量为7t/h。

 

2.2 故障现象

 

(1)运行过程中有时会听到链条擦壳的声音，此时必须及时调紧链条，否则会出现脱链现象。

 

(2)设备完好运行时间一般为2周，更换质量较好的料斗后，时间一长，最终料斗还是会坏，链条拉断。

 

(3)每次损坏都是在运行一段时间重新开车后不久造成的。

 

3 原因分析与假设

该公司还有同一生产厂家提供的另外2台斗提机，但并未出现上述问题。

 

在该斗提机前面有烘干、脱水和球磨等工艺过程，物料输送稳定，且不存在结疤、卡死等现象，而且也未出现流道堵塞现象，所以超设计负荷假设不成立。

 

带着上述问题结合生产实际情况，找出了问题所在。好的斗提机与容易坏的斗提机的主要不同点就是运行的温度不同。容易坏的这台壳体内外存在60°的温度差，因此判断出温差产生的应力是造成斗提机损坏的根本原因，现在从下面的计算中加以验证。

 

4.2 应力计算

 

(1)温差导致链条比外壳多伸长△L,m

 

△L=L△ta=18.9mm,

 

伸长率ε=△L/L=8.6x10-4

 

(2)假设最初下链轮所受的力为。，则在生产中链条受到的应力为

 

σ=Eε=179MPa。

 

查表得钢材的许用应力[σ]=170MPa，因为有σ≥[σ]，所以在热态下下滚轮不受力的情况下，斗提机再冷却到室温，链条所受到的拉应力就超过材料的许用应力。

 

以上计算只算链条的拉伸，而未计算斗提机壳体的压缩，因为壳体的横截面积比链条的横截面积大得多，故将壳体视为刚体计算。

 

(3)单根链条所受的拉力

 

F二σA=45.5kN，

 

单根链条作用在料斗的面积

 

A1=δd=54mm2,在料斗上的最大挤压应力

 

σjy=F/(A1x10-6)=84.2MPa。

 

挤压应力σjy远大于其许用挤压应力[σjy]=2[σ]=340MPa，因此料斗会发生塑性变形，发生变形后链条松动，发生异响，保运人员就会及时收紧，几个循环下来就导致料斗损坏，乃至整条链条断裂。上面的计算是基于在热态下预紧力为零计算的，而生产实际中操作维护人员通过链轮调节螺杆的预紧力会远大于零;另外由于传动轮张紧边的力远大于松弛边的拉力，因此各部件实际所承受的应力远大于上面计算的数据，料斗、链条拉坏就在所难免。究其根本原因是各部件存在温度差引起伸长度不一样，使设备内部各部件之间产生内应力，当内应力达到或超过材料所承受的极限时，就造成设备的损坏。通过以上分析说明温差应力是造成料斗损坏、链条拉断的根本原因。

 

5 对策措施

5.1 短期对策

 

每次启动前先检查一下链条的张紧情况，保证链条处于合理的张紧程度，在投料过程中再适度调紧链条;生产结束后将链条调松到初始状态。采用这种方法一直未出现斗提机故障，但这种方法较为麻烦，而且还必须依赖操作工人的责任心。

 

5.2 长期解决方案

 

将原来下部调节链轮的螺杆拉紧装置更改为重力张紧装置，使链条拉紧力恒定在稳定的范围，不再出现冷紧热松的现象，彻底消除了设备隐患。通过结构上的改进彻底消除了温差应力的影响，使链条料斗拉应力不超过材料的许用范围，该设备经改进后从未发生过故障。

 

6 结语

通过斗提机损坏原因分析，提出了温差应力是造成斗提机损坏的根本原因的假设，通过公式验算证明假设正确;提出解决方案，在实际生产中加以改进，使设备故障率大大降低，取得了良好的经济效益。