TH型斗式提升機(jī)鏈鉤斷裂故障原因分析及改造措施

白保生，陳 虹

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開(kāi)遠(yuǎn) 661600)

斗式提升機(jī)為垂直輸送設(shè)備，種類較多，但其工作程序均為料斗把物料從底部?jī)?chǔ)槽中舀起，隨著輸送帶或鏈條提升至頂部，繞過(guò)頂輪后向下翻轉(zhuǎn)，料斗將物料傾入接收槽內(nèi)。斗式提升機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、輸送效率高、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在化工、礦山、冶煉等各行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。常用的斗式提升機(jī)主要分為T(mén)D、D、HL、TH、NE型等系列，以云南云天化紅磷化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱云南紅磷化工公司)使用較為普遍的TH型斗式提升機(jī)為例，雖然設(shè)備在輸送顆粒、粉狀固體物料等方面具有工作效率較高、工作性能優(yōu)良及操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但其鏈鉤斷裂故障頻繁發(fā)生，常影響設(shè)備的持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。斗式提升機(jī)的鏈鉤斷裂后若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，會(huì)造成鏈條、料斗整體掉落，搶修工作比較困難，容易造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。云南紅磷化工公司180 kt/a磷酸銨裝置返料斗式提升機(jī)的型號(hào)為T(mén)H400型，據(jù)統(tǒng)計(jì)，新?lián)Q的鏈鉤使用2個(gè)月后即開(kāi)始出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，因此每天都要安排人員巡檢斗式提升機(jī)。雖然采取反復(fù)更換鏈鉤材質(zhì)、調(diào)整淬火工藝等措施，但均未從根本上解決問(wèn)題，鏈鉤的斷裂已成為影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要因素之一。

1 鏈鉤受力分析與失效形式

鏈鉤是斗式提升機(jī)提升鏈與料斗的連接件，同時(shí)也是提升鏈上的承載環(huán)，其設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)圖1。

圖1 鏈鉤設(shè)計(jì)尺寸

鏈鉤工作時(shí)承受循環(huán)荷載作用，且隨提升高度增加其所承受的荷載逐步遞增，見(jiàn)圖2和圖3。

1.圓環(huán)鏈 2.鏈鉤 3.鎖緊螺母 4.料斗圖2 鏈鉤受力示意

1.上鏈輪 2.鏈鉤 3.料斗 4.圓環(huán)鏈圖3 斗式提升機(jī)運(yùn)行示意

圓環(huán)鏈與鏈鉤組成受力部件，在斗提機(jī)上下鏈輪間循環(huán)運(yùn)行[1]，鏈鉤處于下鏈輪B點(diǎn)時(shí)受力最小；鏈鉤剛接觸上鏈輪A點(diǎn)時(shí)，鏈鉤與鏈輪產(chǎn)生沖擊，受力最大。受力部件長(zhǎng)期在上下垂直拉應(yīng)力交替變化、鏈鉤與鏈輪的沖擊力等外力的影響下，鏈鉤的薄弱部位易發(fā)生脆性斷裂破壞，如圖4所示。當(dāng)拉應(yīng)力(f)大于鏈鉤材料的疲勞極限時(shí)，應(yīng)力集中區(qū)域就發(fā)生疲勞斷裂。理論上鏈鉤與料斗依靠螺母擰緊裝配后，鏈鉤的開(kāi)口就形成閉環(huán)，消除了鏈鉤因受交變應(yīng)力的影響而發(fā)生的破壞。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，往往存在許多突發(fā)因素的影響，如鎖緊螺母松脫、料斗與鏈鉤配合螺栓孔磨損變大等，都會(huì)造成鏈鉤處于開(kāi)環(huán)或半開(kāi)環(huán)狀態(tài)，導(dǎo)致鏈鉤應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力增大，使用壽命縮短。

圖4 鏈鉤斷裂部位

2 改造措施

(1)改造思路

采用一定的技術(shù)加固鏈鉤，使鏈鉤始終處于閉環(huán)狀態(tài)，避免鏈鉤受力薄弱環(huán)節(jié)因應(yīng)力增大而發(fā)生疲勞破壞[1]。

(2)改造方式

在鏈鉤與料斗安裝位置(鏈鉤開(kāi)口方向)增設(shè)1塊加強(qiáng)板，以TH400型斗式提升機(jī)為例，加強(qiáng)板材質(zhì)采用普通碳素鋼Q235B，板厚6～8 mm，長(zhǎng)、寬以適于安裝為宜，鎖緊螺母擰緊后，沿螺母圓周與加強(qiáng)板焊接固定，使鏈鉤形成永久性閉環(huán)狀態(tài)。因螺母是與加強(qiáng)板焊接，對(duì)鏈鉤產(chǎn)生的熱應(yīng)力很小，可以忽略不計(jì)。改造前后鏈鉤與料斗的連接如圖5和圖6所示。

1.鏈鉤 2.料頭圖5 改造前鏈鉤與料斗的連接

1.鏈鉤 2.料頭 3.加強(qiáng)板圖6 改造后鏈鉤與料斗的連接

改造后，鏈鉤形成與圓環(huán)鏈一樣的閉環(huán)狀態(tài)，不因上下垂直拉應(yīng)力交替變化、生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)、料斗配合螺栓孔磨損而產(chǎn)生受力不均勻的破壞。采用上述改造措施后，云南紅磷化工公司180 kt/a磷酸銨裝置的TH型斗式提升機(jī)鏈鉤經(jīng)2年多的連續(xù)運(yùn)行，未發(fā)生斷裂事故。

3 結(jié)語(yǔ)

云南紅磷化工公司對(duì)TH斗式提升機(jī)鏈鉤實(shí)施改造以來(lái)，有效延長(zhǎng)了TH型斗式提升機(jī)的使用壽命，不但降低了設(shè)備檢修成本，而且有利于裝置的持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。