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解析反應(yīng)釜攪拌軸非正常情況發(fā)生斷裂損壞原因

發(fā)表時(shí)間:2023-07-29 23:37

解析反應(yīng)釜攪拌軸非正常情況發(fā)生斷裂損壞原因

近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,我國(guó)化工機(jī)械設(shè)備制造業(yè)也迎來(lái)了快速發(fā)展的契機(jī)。對(duì)于反應(yīng)釜攪拌裝置來(lái)說(shuō),是化工生產(chǎn)過程必不可少的設(shè)備之一。

關(guān)鍵詞:化工機(jī)械設(shè)備;反應(yīng)釜攪拌裝置;非正常情況;斷裂損壞

在反應(yīng)釜攪拌裝置當(dāng)中,攪拌軸為核心部件之一,主要負(fù)責(zé)對(duì)電機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng),然后經(jīng)攪拌軸傳導(dǎo)至攪拌葉片當(dāng)中,使攪拌反應(yīng)釜能夠?qū)どa(chǎn)的物料進(jìn)行攪拌及反應(yīng)。但是,在實(shí)際應(yīng)用過程中,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜攪拌軸會(huì)發(fā)生斷裂損壞的問題,進(jìn)而影響裝置的正常使用及使用壽命。鑒于此,本課題圍繞“反應(yīng)釜攪拌軸非正常情況發(fā)生斷裂損壞原因”進(jìn)行分析研究具備一定的價(jià)值意義。

1 反應(yīng)釜攪拌軸非正常情況發(fā)生斷裂損壞情況分析

以某化工企業(yè)為例,所使用的自吸式組合攪拌釜在使用過程中,反應(yīng)釜攪拌軸出現(xiàn)非常正常情況下的斷裂損壞問題;該自吸式組合攪拌釜的主要指標(biāo)參數(shù)為:容積為20mm3,攪拌釜直徑為Φ2400mm,攪拌器直徑為Φ650mm,電機(jī)功率為55kW,攪拌軸轉(zhuǎn)速為260r/m,攪拌軸軸徑為Φ120mm。

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值得注意的是,該反應(yīng)釜攪拌裝置中的攪拌軸是在使用6個(gè)月后發(fā)生斷裂損壞問題。針對(duì)攪拌軸斷裂問題,維修專業(yè)技術(shù)人員針對(duì)其攪拌軸的直徑進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算,值得注意的是由于該裝置為自吸式攪拌器,在氣液交換方面,是通過在空心軸上開孔的方式實(shí)現(xiàn)。通過深入分析,結(jié)果顯示:攪拌軸斷裂位置,即為自吸式攪拌器的進(jìn)氣孔位置。

2 斷裂損壞原因分析

針對(duì)上述提到的反應(yīng)釜攪拌軸在非正常情況下所發(fā)生的斷裂損壞問題,經(jīng)維修專業(yè)技術(shù)人員的計(jì)算及分析,將兩大原因排除之外:其一,掉軸強(qiáng)度不足問題;其二,材料質(zhì)量問題。進(jìn)一步通過分析,表明攪拌軸斷裂摘要的原因?yàn)椤捌跀嗔选?,其具體原因如下:

由于攪拌軸上下端均安裝了底部軸承,上軸承起到滾動(dòng)的作用,下軸承則起到滑動(dòng)摩擦的作用,屬于簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu);處于作業(yè)期間下,攪拌轉(zhuǎn)速為260r/m,因設(shè)備攪拌軸偏長(zhǎng),攪拌軸上下軸度存在一些偏差,基于軸上安裝自吸式攪拌器部位因存在通氣孔,且這個(gè)部位偏薄,易形成集中應(yīng)力。

對(duì)于軸來(lái)說(shuō),處于工作期間,主要受扭矩的影響,因攪拌軸和軸度之間有偏差存在,因此當(dāng)軸處于高速作業(yè)狀態(tài)下,也會(huì)遭遇彎矩的影響;同時(shí),值得注意的是,由彎矩所呈現(xiàn)的彎曲應(yīng)力為交變應(yīng)力;如果軸所承受的轉(zhuǎn)矩大小恒定不變,同時(shí)其方向也恒定不變,則由扭矩引發(fā)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,根據(jù)其循環(huán)特征可知,屬于靜應(yīng)力;并且,基于氣孔部位的特殊結(jié)構(gòu)當(dāng)中,會(huì)有應(yīng)力集中情況呈現(xiàn),這部分的應(yīng)力可能對(duì)材料的許用應(yīng)力要高;如果零件承受的應(yīng)力比疲勞極限要高,每一次的載荷循環(huán)均會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生一定程度的損傷,且此類損傷為可積累的;如果損傷累積至臨界值,那么零件會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。

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結(jié)合上述分析,再以線性疲勞積累理論為依據(jù),從其中的帕姆格倫-邁因鈉定理可看出,每一次疲勞損傷在線性累加的基礎(chǔ)上,會(huì)形成總損傷;而對(duì)于軸的疲勞斷裂來(lái)說(shuō),會(huì)經(jīng)歷多個(gè)過程,具體體現(xiàn)為:其一,萌生期,即疲勞裂紋的萌生;其二,擴(kuò)展期,即亞臨界擴(kuò)展期;其三,失穩(wěn)擴(kuò)展期。

結(jié)合上述分析不難發(fā)現(xiàn),對(duì)于反應(yīng)釜攪拌裝置,在使用6個(gè)月之后,隨著軸的疲勞斷裂時(shí)期不斷的進(jìn)展,便會(huì)導(dǎo)致其軸出現(xiàn)斷裂損壞問題,使反應(yīng)釜裝置無(wú)法繼續(xù)正常使用。

3 相關(guān)預(yù)防措施分析

根據(jù)以上對(duì)反應(yīng)釜攪拌軸發(fā)生斷裂損壞問題原因的分析,為了避免此類問題的發(fā)生,則有必要采取及時(shí)有效的預(yù)防措施,總結(jié)起來(lái)具體措施如下:

對(duì)于反應(yīng)釜攪拌裝置,在設(shè)計(jì)期間需遵守“嚴(yán)謹(jǐn)性”的態(tài)度;基于設(shè)計(jì)允許的條件下,確保設(shè)計(jì)安全系數(shù)的合理,滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對(duì)攪拌軸,需進(jìn)行預(yù)判,即預(yù)判其有無(wú)存在疲勞斷裂的可能性;同時(shí)采取更換不同加工工藝的方式,使材料的疲勞性能得到有效改善;并且,基于實(shí)踐操作期間,還有必要加強(qiáng)分析試驗(yàn),使反應(yīng)釜攪拌軸發(fā)生斷裂損壞的風(fēng)險(xiǎn)降至最低化。

針對(duì)反應(yīng)釜攪拌裝置,還有必要定期進(jìn)行維護(hù),對(duì)固定螺栓進(jìn)行檢查,觀察、分析有無(wú)松動(dòng),避免攪拌器出現(xiàn)擺動(dòng)量增大的情況,進(jìn)而使反應(yīng)劇烈震動(dòng)的出現(xiàn)得到有效避免;并加強(qiáng)槳葉的固定處理,確保其與攪拌軸之間維持垂直關(guān)系,將其垂直度誤差控制在<0.4%范圍內(nèi)。此外,對(duì)攪拌器是否腐蝕進(jìn)行定期檢查,并定期檢查是否存在一些質(zhì)量缺陷,比如裂紋、松脫以及變形等等;如果存在,及時(shí)對(duì)癥處理,確保反應(yīng)釜攪拌裝置運(yùn)行的質(zhì)量及安全性。

綜上所述,反應(yīng)釜攪拌軸基于非正常情況下發(fā)生斷裂損壞,其主要原因?yàn)槠跀嗔选榱耸狗磻?yīng)釜攪拌軸斷裂損壞的發(fā)生得到有效預(yù)防,則需合理科學(xué)設(shè)計(jì),加強(qiáng)對(duì)攪拌軸在運(yùn)行期間的故障預(yù)判,并且還有必要做好定期維護(hù)作業(yè),以此使反應(yīng)釜攪拌軸斷裂損壞的發(fā)生得到有效避免,進(jìn)一步提高反應(yīng)釜攪拌裝置的實(shí)用價(jià)值及使用壽命。


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