提升機(jī)平衡臂斷裂分析

1、提升機(jī)平衡臂斷裂分析李平煤焦化公司二煉焦車間摘要：本文對干熄焦提升機(jī)平衡臂斷裂的事故進(jìn)行分析并提出整改措 施。關(guān)鍵詞：干熄焦 提升機(jī) 平衡臂 一、前言提升機(jī)是馬鋼焦化公司 125t/h 干熄焦工程的關(guān)鍵設(shè)備， 直接用于二 煉焦車間 5、6 號焦?fàn)t年產(chǎn) 100 萬噸焦炭干法熄焦項(xiàng)目。它的主要用途 是將運(yùn)送至提升井架下裝滿紅焦的焦罐提升到干熄爐頂， 并沿軌道橫移 走行至干熄爐裝入料斗上方，然后下降并與裝入裝置相配合，將紅焦裝 入干熄爐內(nèi)；裝焦完成后，再將空焦罐送回到運(yùn)載車上。平衡臂是提升機(jī)重要的負(fù)重設(shè)備，平衡臂上任何零件發(fā)生斷裂事 故，不僅造成干熄焦系統(tǒng)停產(chǎn)，直接經(jīng)濟(jì)損失上百萬元，而且如果事故 處

2、理不當(dāng)，后果更不堪設(shè)想。因此，分析平衡臂斷裂原因，徹底預(yù)防這 一重大事故隱患，對干熄焦系統(tǒng)安全運(yùn)行有重要意義。二、提升機(jī)平衡臂斷裂分析. 主要參數(shù)及工作性質(zhì)提升機(jī)額定起重量：68 t。起升高度：起升速度：操作周期： 正常生產(chǎn)爐數(shù)：36 m20 m/min 、10 m/min 、 4 m/min 約 8 min123爐/日滿罐：68 t空罐：46 t提升機(jī)工作時，卷筒轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩經(jīng)滑輪改變方向，與平衡臂相連，帶動焦罐上升或下降運(yùn)行，如（圖一）. 平衡臂斷裂事故及原因04年 9月 9日 北側(cè)、 10月 20日南側(cè) 負(fù)重傳感器斷，如圖二 05年 2月 28日M48 螺桿斷， 如圖二平衡臂在半年內(nèi)

3、發(fā)生三起斷裂事故. 加工工藝分析 負(fù)載傳感器： 30 t 材質(zhì)： 40CrNiMoA熱處理 HRC42-44 表面噴砂、化學(xué)鍍鎳 時效處理 彈性體經(jīng)探傷，表面、內(nèi)部無缺陷 M48 螺桿 材質(zhì)： 42 CrMo 調(diào)質(zhì)處理： HB269-302 下部數(shù)控切割：棱邊打磨成圓弧 材料性能：組織經(jīng)檢驗(yàn)合格 因此，加工工藝能滿足設(shè)備使用性能。 . 受力分析1. 提升受力分析當(dāng)提升機(jī)開始提升焦罐時，鋼絲繩長度 38m，鋼絲繩近似垂直狀態(tài)， 當(dāng)焦罐提升至上限時，鋼絲繩長度 3m,此時，鋼絲繩發(fā)生兩個方向的 角度變化，（如圖三）由：F=8.5t 得：FT =8.5 Sin 18 ° =25.74 KN

4、 F1=.8.5 Sin 15° =21.56 KN2. 走行受力分析 當(dāng)提升機(jī)開始走行時, 由于速度由 0、3.5m/min、40m/min 循環(huán)一次, 由于瞬時加速度的作用，產(chǎn)生與 FT方向相同的力F。由 F= FT V/t 得：Fmax=268.47 KN。為此，每提升焦罐一次，平衡臂就產(chǎn)生 2 F1'、2 F1和2 Fmax大小 交變作用的力,使平衡臂產(chǎn)生頻繁交變載荷,在多次交變載荷作用下, 使負(fù)載傳感產(chǎn)生疲勞。從合金材料的疲勞曲線可知, （如圖四）,在高周 疲勞（N> 104）中，如果零件的工作應(yīng)力高于材料的疲勞強(qiáng)度，就會發(fā) 生疲勞斷裂。三起事故斷口的特征分析

5、, （如圖五）,每次斷口疲勞源在受力方向 的反面，即與FT、F1交變作用有關(guān)。因此，消除F1'、F1交變載荷 對平衡臂薄弱部位的破壞,是預(yù)防平衡臂疲勞斷裂的根本措施。 . 處理方法.如何清除F1'方向力的影響。原設(shè)計(jì)銷軸 1 與吊叉孔配合（如圖二） ,由于無加油孔,潤滑不良, 長時間摩擦,軸圓周表面變?yōu)闄E圓形。吊叉產(chǎn)生角向轉(zhuǎn)動困難,這時, 大部分FT方向的力作用轉(zhuǎn)到負(fù)載傳感器上，使負(fù)載傳感器上的薄弱部 位，即：內(nèi)螺紋退刀槽處出現(xiàn)疲勞源，直至斷裂。處理方法：重新設(shè)計(jì)吊叉孔尺寸，在孔內(nèi)增加自潤滑銅套，使吊叉轉(zhuǎn)動 靈活，焦罐上升時，2 FT作用點(diǎn)轉(zhuǎn)移到銷軸上，既有效地預(yù)防了負(fù)載 傳感

6、器的疲勞斷裂，又消除 M48螺桿在FT方向的受力。. 如何消除 F1 方向力的影響由于平衡臂與鋼絲繩安裝時，沒有將銷軸 2 調(diào)整與橫梁垂直（如圖 二），使楔型接頭不能沿 F1 力方向轉(zhuǎn)動， F1 作用到 M48 螺桿上，造成 M48 螺桿上的薄弱部位，即外螺紋終止端出現(xiàn)疲勞源，最終斷裂。 處理方法：將銷軸 2 調(diào)整與橫梁垂直，焦罐提升時，楔型接頭可以繞銷 軸 2 轉(zhuǎn)動，則 F1 方向的作用力不會上移到 M48 螺桿上，造成 M48 螺桿 疲勞斷裂。. 防范措施 為預(yù)防平衡臂斷裂，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，在橫梁下方設(shè)置一保險(xiǎn)支架如（圖二）,橫梁至平臺空間距離約680mm,在橫梁中間下方采用600 的 H 型鋼焊接在