该溢流型球磨机在运行中,多次发生出料端盖法兰连接螺栓断裂现象,严重制约生产的顺利进行,现就2002年初投产使用的6 球磨机运行情况及事故状况进行分析,以期找出球磨机端盖法兰连接螺栓的断裂原因及其解决办法。
球磨机由筒体、进、出料装置、进、出料端盖、衬板、钢球、中空轴、大齿圈、承重瓦(主轴承)和动力传动装置组成(见图1)。主轴承采用静压润滑方式,简体与进、出料端盖分别采用螺栓连接,传动方式为边缘式传动,传动大齿圈固定在出料端。在球磨机连续运转过程中,由于受冲击载荷影响,端盖法兰连接螺栓会出现不同程度的松动;另外,生产中对断裂螺栓进行更换,因各螺栓紧固程度不一致,使得简体与端盖法兰之间出现间隙。由于物料进入法兰间隙,造成进出料端法兰结合面之间间隙逐步大且不均匀;同时,引起进出料端空心轴中心线与筒体中心线发生偏移,因此球磨机在运行中对进出料端法兰连接螺栓产生周期性的拉压力。而6 球磨机已投运7年,螺栓内部逐步出现疲劳裂纹,积累到一定程度后,连接螺栓会在较薄弱部位发生断裂。由于个螺栓断裂,使得相邻连接螺栓的负荷相应加大,螺栓断裂的连锁反应则不可避免。故当发生单个螺栓断裂时,如不及时停机,将会造成多个螺栓断裂。相对于进料端而言,由于传动大齿圈安装在出料端,故出料端法兰连接螺栓的负荷大于进料端,因此出料端法兰连接螺栓发生断裂的几率大于进料端。
球磨机运转过程中,端盖法兰连接螺栓承受力,当连接螺栓受力大于极限值后,断裂较有可能出现在螺栓的较薄弱处,即螺栓六角头根部和螺纹根部,此两处为应力集中处,现场实践也印证了这一点。
球磨机开机为当日零时,气温较低(约0 )。开机后加入洗液的温度高达约90℃ ,筒体和端盖直接与洗液接触,温升较快,热膨胀量大;而法兰外部不与洗液直接接触,温升较慢,热膨胀量小,使得端盖法兰连接螺栓承受一个额外的拉力,增加了螺栓断裂的几率。故因温度变化导致热胀冷缩不匀所产生的应力较常温下增大,是导致连接螺栓断裂的原因之一。
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