耳軸磨損分析

《耳軸磨損分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、1耳軸磨損分析梅山煉鐵廠100t鐵水罐如圖1所示,36只鐵水罐由于使用年久,正常生產(chǎn)時(shí)耳軸表面與吊鉤內(nèi)襯頻繁接觸、擠壓,導(dǎo)致耳軸表面凹凸不平,耳軸局部與吊鉤接觸位置磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致耳軸與原中心偏心。當(dāng)耳軸摩擦副產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),軟基材料表面較粗大的凸起由于粘著磨損而產(chǎn)生脫落,形成較硬的粗大磨粒;同時(shí)耳軸表面也由于粘著磨損產(chǎn)生了高硬度的細(xì)小磨粒。兩種磨粒滯留在接觸區(qū)內(nèi)共同參與磨粒磨損。在摩擦副中粗大磨粒承受了大部分載荷,僅有極少部分高硬度細(xì)小磨粒參與磨料磨損。由于粗大磨粒硬度小于耳軸表面硬度。因此粗大磨粒對(duì)耳軸磨損作用很小,耳軸磨

2、損速度顯著降低。實(shí)踐證明,由于耳軸處于高溫輻射區(qū),油脂潤(rùn)滑失效,耳軸磨損相當(dāng)嚴(yán)重,并多次發(fā)生耳軸表面大面積拉傷。36只鐵水罐耳軸原直徑為φ310mm,磨損后其直徑分布為φ260mm～φ280mm不等,鐵水罐中心線偏離原中心線10～20mm。從而導(dǎo)致鐵水罐不能安全使用。而且,耳軸表面凹凸不平也加速對(duì)鐵水罐吊鉤襯瓦的磨損。因此必須對(duì)耳軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核,并采取相應(yīng)表面修復(fù)措施修復(fù)鐵水罐耳軸。2耳軸強(qiáng)度的校核鐵水罐使用時(shí),耳軸主要受彎矩,通過(guò)受力分析,如圖2所示以最大應(yīng)力計(jì)算軸徑。耳軸安全系數(shù)n取為12。鋼包裝滿鋼水的重量125t,

3、龍門鉤距離3620mm,鉤內(nèi)圓φ310mm,厚為180mm。35#鋼的許用應(yīng)力式中W———抗彎截面系數(shù),mm3;Iz———耳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,mm4;d———耳軸直徑,mm。斷面處最大彎矩式中Q———鋼水包總重量;L———耳軸長(zhǎng)度,L=180mm。分別代入數(shù)值得：耳軸最小軸徑dmin：dmin>260～280mm,強(qiáng)度計(jì)算表明,鐵水罐耳軸現(xiàn)有的直徑已不能滿足安全生產(chǎn)需要。必須對(duì)耳軸表面修復(fù)或者對(duì)耳軸部分整體更換。耳軸部分整體更換時(shí)需核算新耳軸與罐體連接處的焊縫強(qiáng)度,下面針對(duì)焊縫進(jìn)行強(qiáng)度校核。3焊接強(qiáng)度核算針對(duì)更換耳軸的方案,以剪

4、應(yīng)力校核耳軸焊縫強(qiáng)度式中P———焊縫拉力,P=Q/2=680kN;a———角焊縫的計(jì)算厚度,a=0.7K;K———焊縫高度,取為25mm;l———焊縫長(zhǎng)度;n———安全系數(shù),12;Q———鋼水包總重量。35#鋼的許用剪應(yīng)力為118MPa。代入公式計(jì)算得焊縫的最短長(zhǎng)度。而耳軸所在的位置由于樞軸位置的干涉不能平鋪395mm長(zhǎng)焊縫。上面的計(jì)算表明100t鐵水罐采用耳軸部分整體更換的方案不能滿足安全要求。只能采用耳軸表面堆焊修復(fù)耳軸磨損量。4耳軸堆焊及熱處理1)找如圖1所示耳軸軸心,以兩樞軸2的中心位置為基準(zhǔn),在耳軸外圓面上確定耳軸

5、的上下中心線、左右中心線。以這兩條中心線為基準(zhǔn)可以定出耳軸表面所要堆焊的高度。2)焊前準(zhǔn)備。用磁粉探傷儀與超聲波探測(cè)儀分別對(duì)耳鈾表面及內(nèi)部,尤其是對(duì)耳鈾與罐體連接過(guò)渡圓弧處進(jìn)行探傷檢查,確保焊前無(wú)裂紋。若耳鈾內(nèi)部有裂紋,打磨至無(wú)裂紋時(shí)再行施焊。焊條經(jīng)300～350℃烘箱,烘干1～2h后使用。焊前應(yīng)將罐倒放,使罐底向上,修復(fù)面向上,可以方便焊接;用砂輪拋光機(jī)對(duì)修復(fù)部分進(jìn)行徹底除銹和打磨處理。3)堆焊。以耳軸兩條中心線為定位找正,與堆焊樣板配合確定耳軸每個(gè)部位堆焊量。用507焊條堆焊至圖4所示位置。4)焊后處理堆焊完成后,用角向

6、砂輪機(jī)、電磨頭、砂輪拋光機(jī)對(duì)堆焊面修磨,并用樣板控制最終尺寸,過(guò)渡圓角特別是耳軸與罐體連接過(guò)渡圓弧處修磨達(dá)圖紙要求。分別用磁粉、超聲波探測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè),確保焊后耳軸無(wú)裂紋。殘余應(yīng)力會(huì)引起鋼件在使用一定時(shí)間以后,或在隨后的切削加工中產(chǎn)生變形或裂紋。耳軸退火主要用來(lái)消除堆焊造成的殘余應(yīng)力、細(xì)化金相組織。采用局部退火裝置:制作一鋼筒,鋼筒內(nèi)、外襯石棉,內(nèi)盤電熱絲;鋼筒一端開(kāi)口,套在耳軸上開(kāi)口部與包體焊接固定;退火時(shí)鋼筒四周覆石棉,鋼包內(nèi)耳軸位置覆石棉;對(duì)每只鐵水罐退火過(guò)程嚴(yán)格按照?qǐng)D5所示溫度曲線要求。5結(jié)論通過(guò)對(duì)鐵水罐耳軸強(qiáng)度校核以

7、及焊縫強(qiáng)度核算,對(duì)這種型號(hào)的100t鐵水罐采用更換耳軸的方案不能滿足安全生產(chǎn)的要求,而使用堆焊的方法修復(fù)100t鐵水罐耳軸是可行的。焊后必須退火,以消除焊接殘余應(yīng)力。采用堆焊可以以較少的費(fèi)用修復(fù)鐵水罐耳軸,是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的維修方案。