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雙軸攪拌機葉片的失效分析和改進

發布時間:2018-04-28 09:38| 瀏覽: |來源: 新聞中心

雙軸攪拌機是制磚機械的關鍵設備之一,其攪拌效果的優劣直接影響磚坯的質量和生產效率由于工作條件惡劣,致使攪拌機的葉片成為易損部件。經過對哈爾濱地區幾家磚廠普遍使用的500磚機現場調查得知.攪拌機葉片的材質一般為A3鋼板,表面堆焊Fe—O5,其使用壽命僅在15~20天左右每臺機器有52只葉片,每年要消耗鋼材約1.5t,Fe一05143kg,僅材料費合人民幣9000元.若按哈爾濱市近百家磚廠估算,每年的消耗量臺人民幣9O萬元左右,而制磚設備在全國分布面廣量大,浪費就更驚人!這不僅浪費鋼材,而且也增加了紅磚的成本,葉片磨損較大時,攪拌的均勻性和效率明顯下降,需停機修復。頻繁修復不僅降低了生產效率,也增加了工人維修強度因此,提高攪拌機葉片的耐磨壽命便成為十分重要的課題。近年來,為了提高葉片的使用壽命,國內許多單位先后研制了幾種材料和表面處理方法,并且在雙軸攪拌機葉片的結構改進上下了許多功夫。但從哈爾濱市多數磚廠使用情況看,葉片磨損仍存在過快的問題,本文認為要進一步提高葉片的使用壽命,必須運用磨擦學原理對葉片的失效進行分析
2、葉片的工況條件及失效分析
2.1葉片的工況條件
攪拌機葉片在工作中,不僅有攪拌泥料的作用,而且要以一定的推力將泥料推至傳送帶,葉片安裝在攪拌軸上用螺母鎖緊。攪拌軸的轉速為45r/rain,葉片與軸的夾角約為20°,葉片外緣的最大直徑為500mm,混合泥料的成分是:粘土60%、粉煤灰23%、粉碎后的工業煤渣17%,在進料端稍后處噴灑一定量的水。
2.2葉片的失效分析
從現場報廢的葉片可以看出,葉片有以下幾種失效形式。
(1)葉片根部折斷;
(2)葉片螺桿彎曲變形;
(3)葉片堆焊層產生凹坑剝落加速呈片磨損;
(4)葉片工作面及頂部磨損。
3種失效形式屬于葉片制造、安裝、使用不當引起的.采取適當的措施是可以防止的。而葉片的磨損是葉片的主要失效形式。葉片安裝在攪拌機軸上.工作一段時間以后.在泥料的不斷磨擦、擠壓作用下,由于葉片頂部的線速度較大,使頂部逐漸變薄,特別是在工作面左右兩邊角處,線速度最大,磨損更為嚴重,使得安裝在攪拌軸上的葉片直徑逐漸縮小,當葉片回轉直徑
和厚度磨損到一定程度以后,攪拌均勻性和輸送泥料的效率明顯下降,此時葉片報廢應及時更換。葉片的磨損主要有兩種情況。
2.2.1低應力磨粒磨損
從葉片的工況條件可知,葉片軸轉速較低,泥料對葉片工作表面的沖擊力較小,在泥料連續流動的條件下,其對葉片表面的擠壓力也不大,這種作用方式產生的磨損應屬于低應力磨粒磨損,泥料中的硬顆粒在葉片工作面滑過時,在摩擦擠壓作用下就象刀具在金屬表面進行切削一樣,把葉片表層金屬刮去一薄層,泥料的反復作用,將使葉片工作端逐漸變薄變短,從葉片工作表面取樣在光學顯微鏡下觀察,可以看到葉片工作表面較光亮,有明顯的劃痕,且劃痕較細、較淺。
2.2.2腐蝕磨粒磨損
葉片基體材質多為A鋼或其它低碳鋼,在潮濕泥料環境下都是較易腐蝕的。當葉片表面堆焊的Fe—o5發生脫落或磨損后,腐蝕即在裸露基體表面發生,特別是停機較長時間時,腐蝕就更嚴重,至使葉片工作表面發生氧化生成硬而脆的Fe2O2.當攪拌機再起動時在流動泥料的作用下,腐蝕層會很快被磨去,其磨損速度比正常無腐蝕磨損更快。
    因此,低應力磨粒磨損和腐蝕磨粒磨損共同作用,使葉片早期磨損失3改進建議
3.1合理選擇葉片工作面的材料
前述分析,葉片正常失效屬于低應力磨粒磨損和腐蝕磨粒磨損共同作用。這一特征表現在葉片和泥料之間的作用力較小.泥料對葉片的工作表面沖擊力也很小.因此在葉片工作表面的材料選擇時.可以考慮選擇具有一定沖擊韌性而主要應具有較高硬度的材料,這樣有助于提高葉片的耐磨性。從資料中查出,金屬材料的硬度Hm是磨粒硬度Ha的1.25~1.3倍時,材料有較好的耐磨性.而低于這個范圍的硬度比.將使金屬材料處于過渡磨損或高磨損區。
目前哈市地區廣泛使用的葉片工作表面堆焊Fe一05,Hm—HV867~l021,泥料中最硬的磨粒Ha—HV8OO~l300,兩者之比Hm/Ha=1.08~0.66.恰好使葉片工作表面材料處于過渡或高磨損區,可見這是造成葉片材料磨損過快的根本原因。因此在選擇葉片工作表面的材料時.在保證材料具有一定的韌性條件下,應偏重提高其硬度.使Hm>(1.25~1.3)Ha,從而提高葉片的壽命。
3.2提高焊接質量,減小葉片根部應力集中
葉片常常在使用不久便在螺桿與葉片的焊接部位折斷,其原因是螺桿焊接在葉片上時,在焊區產生了焊接應力,甚至出現微裂紋。當葉片工作時,其根部的彎曲應力最大,從而易使葉片與螺桿在根部折斷解決的辦法一方面力求提高焊接質量減少焊接缺陷;另一方面可以采取所示的結構,使葉片根部與螺桿擰入攪拌軸根部有一距離d,在螺稈mm直徑變化處加工出過渡圓角.防止焊接缺陷在彎曲應力最大的部位出現,減少應力集中。
3.3合理地選擇葉片在攪拌軸上的安裝角度
葉片安裝在攪拌軸上,其平面與軸線垂線問的夾角為0,葉片工作面對泥料的法向作用力F可分解為對泥料的推進力F_和對泥料的攪拌力F:其中:
F一FNcosO.F2一FNsinO,可見當FN一定時,b角不同使F與F。力變化,考慮到攪拌的效率存在最佳值,因此日角應選擇適當,一般取20~25°左右。當葉片工作一段時問后.由于泥料對葉片的反作用,常常使b角逐漸變小,這就使對泥料的推進力F。增大,一方面加速了葉片工作面的磨損,另一方面泥料的較大的擠壓作用使葉片根部受力過大,易使葉片根部折斷或產生彎曲變形,所以在葉片工作中應注意合理選擇或調整葉片在攪拌軸上的安裝角度。
3.4合理地選擇葉片結構彤狀
傳統的葉片結構所示,其形狀是梯形或矩形,厚度方向尺寸s從葉片頂部至根部不變這種形狀的葉片在工作中切入泥料的阻力大,增加了磨擦,另一方面葉片頂部各點回轉線速度不相同.在使用中產生不均勻磨損。比較合理的葉片形狀,葉片頂部呈扇形.葉片的兩邊緣有一定的楔角,這樣可以減小葉片切入泥料的磨擦阻力,使葉片磨損均勻,提高葉片的使用壽命。
3.5提高工人素質,正確操作機器經現場調查發現,葉片的失效除上述原因之外,還與工人的操作水平有很大的關系,在操作攪拌機時,進料口的進料量以能夠供應傳送帶的正常輸泥量為宜,但多數工人在操作時為了省事.少按幾次按鈕,使進料口的進土量很大,甚至在進料口泥料堆積如山,使攪拌機超負荷工作,加大了入口處葉片承受的壓力,往往使葉片的螺桿彎曲,影響攪拌效率.甚至使螺桿折斷因此應注意要求工人正確操作攪拌機,避免人為地使葉片失效。
4結論
a.攪拌機是制磚機械的關鍵設備.對其葉片進行失效分析和改進.:悔有助于提高耐磨性.延長葉片使用壽命.對節約鋼材,提高生產效率十分有意義。
b.分析表明,葉片的主要失效形式是低應力磨粒磨損和腐蝕磨粒磨損.前者為主。
c.提高葉片的耐磨壽命,首先應考慮選擇硬度較高并且具有抗腐蝕性的葉片工作表面材料;其次是改進葉片結構形狀,提高焊接加工質量;另外還應正確使用攪拌機。

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