螺旋分级机断轴情况的分析与处理

导读:经检查分析断轴的原因有如下几点：（1）强度不够：分级机空心轴一般由厚壁无缝钢管制成，而现有轴是由б=20钢板，煨制成半圆形对焊而成，因此强度不够；（2）工艺原因：料浆浓度较高造成分级机螺旋叶片结疤严重，再者球磨机出口筛板空隙偏大，碎球等铁块杂物进入分级机槽内，造成卡槽，使分级机运行负荷增大；（3）操作维护原因：球磨机系统停车时，刷洗不彻底，物料结块，给下次运行带来困难；设备产能提高，运转率提高，清理、检修工作没有及时适应调整；螺旋体装配调整不到位；（4）系统配置原因：原设计拖动电机为Y180L-4，22kW，后因产能提高电机故障频繁，1996~1988年分别将电机改为Y200L-4，30kW，使分级机长期超负荷运行，造成螺旋空心轴疲劳断裂。

螺旋分级机断轴情况的分析与处理 螺旋分级机是湿法球磨机配套的设备，与球磨机共同完成磨碎与分级。

它是由传动装置带动双叶螺旋在槽内回转，经磨细的矿浆从侧面进料口进入槽内，在槽内下端形成一个沉淀区，低速回转的螺旋叶片能起一定的搅拌作用，浆液经搅拌后，细颗粒浮于上面成为溢流，由溢流堰溢出进入下道工序，粗重颗粒沉于槽底，成为返砂由螺旋叶片输送到返砂流槽，再进入磨机，重新磨碎。

如图1所示。

我厂熟料溶于工序，共有8台螺旋分级机，其技术参数如下：型号FC-24，а=15°，φhttps://www.flowerba.com/×https://www.flowerba.com/；拖动电机Y200L-4，30kW。

投产以来，在1996~1999年期间，各台分级机相继断轴，严重影响了工艺系统正常运行。

1、断轴的原因分析 从现场情况看螺旋轴断裂的位置一般在轴中部的4~5m之间。

经检查分析断轴的原因有如下几点： （1）强度不够：分级机空心轴一般由厚壁无缝钢管制成，而现有轴是由б=20钢板，煨制成半圆形对焊而成，因此强度不够； （2）工艺原因：料浆浓度较高造成分级机螺旋叶片结疤严重，再者球磨机出口筛板空隙偏大，碎球等铁块杂物进入分级机槽内，造成卡槽，使分级机运行负荷增大； （3）操作维护原因：球磨机系统停车时，刷洗不彻底，物料结块，给下次运行带来困难；设备产能提高，运转率提高，清理、检修工作没有及时适应调整；螺旋体装配调整不到位； （4）系统配置原因：原设计拖动电机为Y180L-4，22kW，后因产能提高电机故障频繁，1996~1988年分别将电机改为Y200L-4，30kW，使分级机长期超负荷运行，造成螺旋空心轴疲劳断裂。

2、断轴的处理 分级机螺旋空心轴断裂后，因备件供应及新轴费用较高等原因，主要依靠现场修复。

将螺旋体断裂的两部分从槽内吊出放在检修场地用枕木垫在下面，防止转动滑落，将螺旋体上的结疤清理干净，拆除断口处两侧约的卡箍、叶片等。

用б=20的钢板分别煨制R=280mm和R=300mm半圆形钢板各两块，长度均为1m作为螺旋轴断裂出的内加外强板。

（1）将煨制好的两块R=280mm半圆形钢板从螺旋断口处塞入，两侧各约500mm找直对接好，在原螺旋轴的一周内沿轴向方向割三道长约400mm，宽约30mm的焊口并施焊，然后沿螺旋轴端口焊接一周。

（2）用R=300mm的两块半圆形钢板在原螺旋轴外部，同样在所包钢板的圆周上沿轴向方向割三道长约400mm、宽约30mm的焊口，并施焊，要求内外加强板错开90°，焊口不得处于同一位置，再焊外部加强板的轴向焊缝和环向焊缝。

（3）焊接用的焊条应符合GB981-76（低碳钢及低合金高强度钢焊条）中的有关规定，焊接质量保证焊缝机械性能不低于母材的机械性能。

焊接时，对称焊多层分段焊，防止焊接变形，在多层焊接过程中，前次残留下来的熔渣，飞溅物等碎屑，清理干净后，再焊下一层。

焊前检查所开坡口，不允许有裂纹夹渣等缺陷。

焊缝要饱满，平整美观，其表面的最高点不得超过基本金属表面，最低点不得低于基本金属表面。

3、焊接后的使用效果 我厂8台分级机相继断轴，都是现场焊接修复，经近几年的运行观察，效果良好。

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螺旋分级机衬铁失效分析

螺旋分级机衬铁失效分析 球磨机的配套设备螺旋分级机的衬铁是易损件，在使用过程中会造成磨损，今天我们就来分析一下球磨机本大设备分级机的衬铁失效的原因。

高铬铸铁具有高硬度，其金相组织为坚硬的马氏体基体及Cr7C3型共晶碳化物，因此具有较好的耐磨性能。

但是，如果成分设计不合理，铸、熔炼和热处理工艺不好，就难以获得预期的高耐磨性、力学性能和理想的组织状态，甚至导致大量的破碎失效，其造成的经济损失比不耐磨更为严重。

生产实践中，螺旋分级机衬铁的常见失效形式有正常的磨料磨损和脆裂两种。

其中脆裂属于不正常的失效形式。

下面对螺旋分级机衬铁的失效形式进行介绍与原因分析： 1、磨料磨损失效 此种失效为正常磨料磨损失效。

衬铁在工作过程中，与矿石这样的大块磨料相接触，在长期的冲击与碾磨过程中，衬铁逐渐磨损变小，直至尺寸不再满足正常工作要求。

2、脆性失效 由于抗磨件在工作过程中所受的冲击是难以预料的，因此，有时候也会出现脆裂失效，脆裂失效的原因大概有以下几点： a、如果铸铁内存在连续的网状碳化物，就会分割基体，使材料脆性增加，在外力的作用和温度等的影响下，使衬铁内部应力增加，并沿碳化物产生裂纹，从而导致材料脆裂失效。

b、如果铸铁在热处理过程中，产生微裂纹，工作中这些微裂纹就会扩展而出现破碎失效。

c、分级机中进入螺栓等金属物件，卡住衬铁，使衬铁受力过大而产生断裂失效。

针对衬铁的失效情况及生产实践中总结的经验，提出了新型材料的性能要求： （1）材料铸态硬度在HRC58度以上。

（2）材料要有一定的冲击韧性。

（3）材料的残余奥氏体含量要尽量少，控制在20%以下。

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φ螺旋分级机的传动部件改造

φ螺旋分级机的传动部件改造 在百花岭选矿厂磨浮车间，与格子型球磨机配套的分级设备为φ螺旋分级机，共9套18台，对球磨机研磨后的矿砂进行分级处理。

1、存在的问题 受当时减速器技术水平的限制，螺旋分级机传动部设计过于复杂，分为3级减速：第1级为减速器，第2级为大小直齿轮，第3级为大小伞齿轮。

螺旋分级机的传动部为双联单驱动，即1台电动机和1台减速器带动两联螺旋分级机（见图1），传动部安装找正复杂，偏差较大，难以达到图纸要求。

此外，在运行过程中两联分级机互相影响，横轴铜瓦磨损后，小伞齿轮的水平轴线发生倾斜，直接影响大小伞齿轮的啮合，增加了额外负载，导致减速器振动加大。

同时，内侧联分级机的负荷大，造成两联分级机的大锥齿轮磨损情况不一致，与减速器带动的齿轮相互啮合时振动大，故障多。

2、改造原则 （1）在不改变大型备件（螺旋大轴）的结构条件下，选择新的传动方式与其配合传动。

（2）不破坏原有减速器和电动机基础，根据现场空间和分级机上部原有钢结构支架，选择新的安装位置。

（3）对其中一台改造试验，基础暂时先作钢结构支架，观察现场实际运行状况后再定是否需要水泥基础。

3、改造方案研究 根据计算，提出了2个改造方案，方案对比如下。

（1）方案1：将大伞齿轮去掉，选择一个传动比i=，扭矩N≥的减速器与主轴直连。

优点是传动最简单，节省空间，易实现。

缺点是需要改大轴的上部结构与减速器输出端相连。

由于大轴长（>15m），需要外委加工，风险大。

（2）方案2：保留大伞齿轮，选择一个传动比i=，扭矩N≥的减速器。

优点是去掉了大小直齿轮的传动，节省空间。

大轴及大齿轮不做任何改动，风险小，易实现。

缺点是传动方式上没有方案1简单。

由于分级机无备用设备，出现意外时，直接影响生产。

方案1改变主轴结构，困难与风险均较大，因此选择方案2，风险小，易实现，同时也能解决现场存在的问题。

4、方案实施 （1）减速器的选型：减速器的种类很多，从目前国内应用看，SEW系列电动机-减速器一体机具有体积小、传递转矩大的特点，传动比分级细，可满足多种工况，性能优越。

使用系数主要为开停车的频繁程度、每天运转时间、载荷的变化程度系数与减速器工作温度系数乘积。

尽管分级机启动次数少，但每天24h连续运转，返砂量变化较大，减速器为自然冷却，无水冷和风冷装置，为了稳妥起见，综合考虑，经综合比较，选用SEW系列K157减速器。

该减速器传动比i=，许用转矩为，使用系数为。

按传动比i=计算，大伞齿轮转矩为，可以满足使用要求。

（2）减速器的安装：减速器安装的理想位置是2台减速器摆放在2个伞齿轮中间位置，这样，2台减速器底座和底脚螺栓受到大伞齿轮的反作用力，方向向下，底座和底脚螺栓受力较好，但是现场位置不够。

因此，将2台减速器摆放在2个伞齿轮的外侧，减速器底座和底脚螺栓受到大伞齿轮的反作用力，方向向上。

底座和底脚螺栓虽然没有受压状态好，但也可以正常运行。

要想减速器受压，同时现场满足安装，可以将左右螺旋调换位置，但从返砂效果看，分级机两侧槽壁上堆积的矿砂较多，没目前效果好。

经比较，决定将2台减速器摆放在2个伞齿轮的外侧。

遂利用9号球磨机更换衬板时对其分级机进行了改造，改造后的分级机传动形式如图2所示。

5、改造效果 传动部改造完成后，2台减速器空载和负载运行平稳，温度最高为36℃，属于正常范围。

连续运行4个月无异常情况发生。

改造前，该球磨机3个月的平均故障率为，9台球磨机3个月的平均故障率为，改造后该球磨机运行故障率为零。

目前，已经成功推广应用。

6、结语 由于选用了更大的传动比以及电动机和减速器一体化技术，新传动装置结构紧凑，占用空间少，安装找正简便，运行可靠，维护量少，传动效率高，达到了改造的预期目的。

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