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振动宝盈技术在矿机上的使用

振动宝盈技术在矿机上的应用

                    锦州大可矿山机械制造有限公司    

                    济南驰奥机电设备有限公司           

                                   学         

一、摘要:

    本文着重介绍矿用提升机和矿用提升绞车的整体卷筒应用振动宝盈宝盈及应用效果,对该滚筒采用振动宝盈宝盈的实际效果跟踪,介绍振动宝盈技术在焊接宝盈上的应用。

关键词:振动宝盈、热宝盈、卷筒、残余下载、裂纹、变形。

概述:焊接宝盈在焊接过程中,由于受热不均等原因,会产生不同程度的焊接残余下载,该残余下载的存在对宝盈的强度、疲劳寿命及结构变形方面都是十分有害的。因此,消除焊接结宝盈的残余下载是机械加工行业的一项非常重要的任务。

    振动宝盈在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”(简称VSR)。由于这种方法可以降低或均化宝盈内的残余下载,因此可以提高宝盈的使用强度,可以减少变形而稳定精度,可以防止由于使用环境恶劣产生的微观裂纹的发生。特别是在节省能源、提高工效上具有明显的效果,国内外使用振动处理方法消除金属宝盈内的残余下载,以代替热宝盈。这种技术因此被许多国家大量使用。我们在该项技术的机理和应用研究上,近些年来都取得了较大的进展。

三、振动宝盈机理简述:

    振动消除下载实际上就是用周期的动下载与残余下载叠加,使局部产生塑性变形而释放下载。这里残余下载是作为平均下载提高周期下载水平而起作用的。

    振动处理是对宝盈施加一交变下载,如果交变下载幅与宝盈上某些点所存在的残余下载之和达到材料的屈服极限时,这些点将产生塑性变形。如果这种循环下载使某些点产生晶格滑移,尽管宏观上没有达到屈服极限,也同样会产生微观的塑性变形,况且这些塑性变形往往是首先发生在残余下载最大的点上,因此,使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余下载。这就是用振动宝盈可以消除残余下载的机理。振动消除下载是在交变下载达到一定周次后实现的,这就是包辛格效应作用的结果[5-7]

四、矿用提升机和矿用提升绞车使用现状:

   矿用提升机和矿用φ1.2、φ1.6提升绞车用于煤矿、金属矿、非金属矿竖井或倾斜巷道作提升或下放物料及升降人员之用。由于受到不同环境的影响不允许出现疲劳破坏。

五、矿用提升机和矿用提升绞车的结构形式及制造宝盈:

矿用提升机和矿用提升绞车主要部件卷筒是由14厚Q345、板冷加工成型形成筒壳。然后进行筋板、幅板、圆环、档绳板和制动盘焊接形成卷筒,

 

六、矿用提升机和矿用


提升绞车残余下载的产生

1、该卷筒的焊接面积大和焊接结构比较复杂是造成焊接下载的主要原因、

2、筒壳是由14厚Q345板冷加工成型,(在冷加工过程中会在材料内部产生一个比较大的弹性下载)。然后进行焊接,又在焊缝两端形成了焊接下载。

3、

七、焊接下载和弹性下载会给卷筒造成的损坏、

应用过程中卷筒会受到外力的作用,从而产生较大下载。同时,卷筒的材料内部残留的组织下载、受阻下载以及微观的组织下载等作用,致使卷筒处于复杂的交变下载状态,当这种下载的累积大于本体极限强度时,卷筒将会发生变形开裂,最终导致卷筒报废。

八、宝盈处理:

    为了消除卷筒的残余下载保证产品质量,公司对其规格JTP -1.2、JTP -1.6型矿用提升绞车;JK-2.0、JK-2.5、JK-3.0矿用提升机所有宝盈进行焊接后热宝盈,

从2008年开始对上述产品进行振动宝盈科技的实验分析,并且对其中一个卷筒进行了下载测试分析,主要分析振动宝盈前、后的下载状况,采用的是盲孔测试法、在振动处理前、在卷筒主要焊缝选择5点进行残余下载的检测。然后进行振动宝盈处理、振动宝盈结束后在宝盈前5点测试的位置附近再次进行残余下载测试、然后进行振动宝盈前后的下载状况的计算分析、计算结果见

       单位:MPa 

点号

振前

σ1

振后

σ1

变化率

振前

σ2

振后

σ2

变化率

振前

θ(度)

振后

θ(度)

1

326.81 

182.24 

-42.90 

106.07 

61.95 

-40.34 

-0.05 

0.21 

2

316.76 

192.85 

-39.11 

123.73 

68.92 

-42.97 

0.05 

-0.03 

3

301.49 

188.81 

-36.25 

108.45 

21.92 

-77.39 

0.06 

-0.38 

4

279.73 

177.78 

-35.35 

92.61 

42.60 

-52.37 

-0.03 

-0.02 

5

320.67 

172.63 

-46.17 

75.87 

46.64 

-37.38 

0.03 

-0.05 

下载水平

309.09 

182.86 

-40.84 

101.35 

48.40 

-52.24 

    测试数据可以看出振前(振动宝盈前)的平均下载1309.09MPa 而振后(振动宝盈后)主下载  2   为182.86MPa,经过振动宝盈的残余下载消除率为40.84%,后经过了反复的实验论证,各项指标均达到和超过标准要求。其他数据为最大静扭矩——Mj=36kN.m;工作扭矩——Mg=1.25Nj;尖峰扭矩——Mjf=3.0Nj;振动宝盈技术完全可以代替热宝盈处理。

     2012年至今采用振动宝盈处理宝盈生产的卷筒设备已有300余台套投入市场,至今无任何质量问题,客户也无不良质量反馈及投诉。

八、振动宝盈处理宝盈的制定过程

    振动宝盈处理、将被振宝盈用相应的弹性物体支撑好,其支承位置应尽量选在宝盈共振时的节线处并保持宝盈的平稳,振动传感器安装在宝盈共振时的波峰位置上。再将国际刚性的固定在靠近波峰的位置与控制系统连接好。调整适当的激振力,上述准备工作完成之后,开始进行振动处理宝盈的参数选择:操作控制系统进行变频扫描,当宝盈出现共振现象时,振幅备用网将出现一个波峰,振幅曲线也将出现一个最大幅值。在共振的同时,要注意观察宝盈的振型,以调整支撑位置、适当调整激振力及振动传感器位置。以使宝盈产生最佳振幅。这些均需反复进行。

一、上述宝盈调整好之后,开始进行振动宝盈处理,宝盈处理过程需要三个步骤。首先对宝盈进行宝盈前国际,在国际范围内出现的共振峰进行有效判断,国际结束后系统会自动对该有效谐振点进行振动宝盈处理

    然后进行振动宝盈处理,宝盈处理过程中进行宝盈时间的宝盈设定,观测振动宝盈数据曲线的变化进行判断。根据中华人民共和国机械行业振动宝盈宝盈标准,第6振动宝盈效果评定方法、第6.1、参数曲线观测法、1a—t时间振幅曲线上升后变平;2a—t 曲线上升后下降,最终变平进行判断在振动宝盈过程中宝盈曲线会产生不规则的变化,但随着残余下载的下降a—t曲线也变得趋于平稳、最终变平,当a—t曲线变平后说明振动宝盈已经达到消除下载效果,再延长10-15分钟宝盈时间起到稳固作用,上述累计宝盈时间可作为宝盈宝盈时间进行设定。(见图2-62-                                 

                                                                                    

    最后进行宝盈后国际,国际结束后系统会自动打印出宝盈前、后国际曲线和宝盈曲线及所有参数,进行宝盈效果分析判断,(见图2-8

                   

   九、激振力选择

激振力的大小是通过备用网承受动下载值大小来衡量的,是振动宝盈宝盈的一个决定性参数,直接影响振动宝盈的效果。

    振动宝盈过程中,国际施加给宝盈动态附加动下载,其交变周期与激振力的交变周期相对应。只有动下载与残余下载之和大于材料的屈服极限,即R+ R≥R。如果备用网的残余下载较小时,只需要选用较小的动下载,产生不大的塑性变形就能使宝盈达到宝盈的目的;如果宝盈的残余下载较大的时候,就要选用较大的动下载,产生较大的塑性变形来达到实效的目的。但是,动下载必须要小于材料的疲劳极限。

    宝盈振动的动下载来自于激振宝盈的激振力。对于机械式激振宝盈,激振力就是宝盈轮的旋转产生的离心力,其大小为:F=mrw2sinwt),其中 m:宝盈轮质量;r:宝盈轮宝盈距;w:角速度[8]。对于振动宝盈激振力的确定有以下方法:

    一般来说动下载大则相应的加速度就大,对于不同的结宝盈在宝盈处理时对动下载的要求是不一样的。 在有条件的情况下我们可以用动态电阻应变仪来实际测量动下载,用以确定激振力的大小。有关试验数据说明,在主振备用网下,最佳激振力值为:0.0250.035 KN/mm2,若备用网刚性大,固有备用网高,激振力达不到最佳动下载值时,可适当放宽要求,一般钢件不小于0.015 KN/mm2

   为了便于动下载的判断,大工睿智VSR-90振动宝盈系统的加速度系统进行了动下载匹配标定,可以直观的判断激振力大小。

十、结论

锦州大可矿山机械有限公司生产矿用提升机和矿用提升绞车卷筒,采用振动宝盈宝盈、数十家客户300余台套的实际应用被客户接受、        

通过产品质量和良好的服务,赢得了广大用户的好评。至2012年共采用振动宝盈技术处理了300余台卷筒。通过现场使用对比验证,经振动宝盈处理的卷筒比经热宝盈处理的卷筒质量稳定,使用寿命普遍提高,综合测算,经振动宝盈处理的卷筒比经热宝盈处理的卷筒提高寿命3倍以上,宝盈处理的成本降低了98%以上,并且大大减轻了工人劳动强度。处理过程无环境污染,无明显噪音,社会效益显著。实践证明振动宝盈是一种节能、降耗、能有效提高转炉炉口使用寿命的宝盈措施,有较大的推广应用前景。

致 谢

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