提升機(jī)平衡臂斷裂分析

摘 要：本文對(duì)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；

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-09-00-01

一、前言

提升機(jī)是酒鋼焦化公司140t/h干熄焦工程的關(guān)鍵設(shè)備，直接用于二煉焦車間3、4號(hào)焦?fàn)t年產(chǎn)140萬(wàn)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(wàn)元，而且如果事故處理不當(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(duì)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

（一）主要參數(shù)及工作性質(zhì)

提升機(jī)額定起重量： 60 t。

起升高度： 36 m

起升速度： 20 m/min 、10 m/min 、4 m/min

操作周期： 約8 min

正常生產(chǎn)爐數(shù)： 123爐/日

滿罐： 57 t

空罐： 35 t

提升機(jī)工作時(shí)，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩經(jīng)滑輪改變方向，與平衡臂相連，帶動(dòng)焦罐上升或下降運(yùn)行。

（二）平衡臂斷裂原因

1、加工工藝分析

（1）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(shí)效處理

彈性體經(jīng)探傷，表面、內(nèi)部無(wú)缺陷

（2）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。

2、受力分析

（1）提升受力分析：當(dāng)提升機(jī)開(kāi)始提升焦罐時(shí)，鋼絲繩長(zhǎng)度38m，鋼絲繩近似垂直狀態(tài)，當(dāng)焦罐提升至上限時(shí)，鋼絲繩長(zhǎng)度3m，此時(shí)，鋼絲繩發(fā)生兩個(gè)方向的角度變化，

由：F=8.5t 得：F1′=8.5·Sin 18 °=25.74 KN

F1=.8.5·Sin 15°=21.56 KN

（2）走行受力分析：當(dāng)提升機(jī)開(kāi)始走行時(shí)，由于速度由0、3.5m/min、40m/min循環(huán)一次，由于瞬時(shí)加速度的作用，產(chǎn)生與F1′方向相同的力F。

由F= F1′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，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(huì)發(fā)生疲勞斷裂。

事故斷口的特征分析，每次斷口疲勞源在受力方向的反面，即與F1′、F1交變作用有關(guān)。因此，消除F1′、F1交變載荷對(duì)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。

（三）處理方法

1、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，由于無(wú)加油孔，潤(rùn)滑不良，長(zhǎng)時(shí)間摩擦，軸圓周表面變?yōu)闄E圓形。吊叉產(chǎn)生角向轉(zhuǎn)動(dòng)困難，這時(shí)，大部分F1′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(rùn)滑銅套，使吊叉轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，焦罐上升時(shí)，2 F1′作用點(diǎn)轉(zhuǎn)移到銷軸上，既有效地預(yù)防了負(fù)載傳感器的疲勞斷裂，又消除M48螺桿在F1′方向的受力。

2、如何消除F1方向力的影響：由于平衡臂與鋼絲繩安裝時(shí)，沒(méi)有將銷軸2調(diào)整與橫梁垂直，使楔型接頭不能沿F1力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，F(xiàn)1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(shí)，楔型接頭可以繞銷軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，則F1方向的作用力不會(huì)上移到M48螺桿上，造成M48螺桿疲勞斷裂。

（四）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，橫梁至平臺(tái)空間距離約680mm，在橫梁中間下方采用600的H型鋼焊接在平臺(tái)上，整個(gè)鋼性保護(hù)支架與橫梁的間隙為30～40mm，便于橫梁能自由擺動(dòng)。

三、結(jié)論

通過(guò)上述分析和改進(jìn)處理后，干熄焦提升機(jī)運(yùn)行至今，平衡臂使用性能良好，有效地預(yù)防了平衡臂斷裂事故的發(fā)生。