水泥磨机中空轴优化设计.docx

第 42 卷 2014 年第 9 期本栏目编辑 翟小华水泥磨机中空轴优化设计赵淑洁1,2，赵卫锋1,2，张振华1,2，冯静霞1,2，韩春阳1,2，孙建勇31洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 4710392矿山重型装备国家重点实验室 (中信重工机械股份有限公司) 河南洛阳 4710393河南能源化工集团有限公司物资供应管理中心 河南郑州 450046破·磨摘要：由于磨机的长期运转，其关键部件中空轴在 R 区附近不同程度地出现裂纹，并迅速扩展，最终 导致中空轴不能使用而报废。因此对 ??3.8 m×13 m 水泥磨关键部件中空轴进行了优化设计，结果表 明，优化后的中空轴结构合理，性能可靠，能很好地满足磨机的长期运行。 关键词：水泥磨机；中空轴；裂纹：优化设计中图分类号：TD453文献标志码：B文章编号：1001-3954(2014)09-0086-03Optimization design of trunnion in cement millZHAO Shujie1,2, ZHAO Weifeng1,2, ZHANG Zhenhua1,2, FENG Jingxia1,2, HAN Chunyang1,2,SUN Jianyong31Luoyang Mining Machinery Engineering Design Institute Co., Ltd., Luoyang 471039, Henan, China 2State Key Laboratory of Mining Heavy Equipment (CITICHIC), Luoyang 471039, Henan, China 3Material Supply Management Center, Henan Energy Chemical Industry Group Co., Ltd., Zhengzhou 450046, Henan, ChinaAbstract：Due to long-term operation of the mill, its key component, trunnion, formed various cracks near the R zone and then extended rapidly, which resulted in the reject of the trunnion. In the paper, the trunnion of??3.8m×13m cement mill was optimized in its structure. The optimization results showed the optimized trunnionwas reasonable in structure and reliable in performance, which guaranteed long-term operation of the mill.Key Words：cement mill; trunnion; crack; optimization design近年来随着 ??3.8 m×13 m 水泥磨机的长期运转， 其关键部件中空轴不同程度地在大法兰 R 区附 近出现裂纹，由于此处的应力集中作用，裂纹迅速扩 展，使中空轴的抗弯强度大大降低，最终导致中空轴 不能使用而报废，用户不得不重新订购中空轴备件。 出现上述情况的原因，除了与中空轴的制造和铸 造缺陷及安装有关之外，还与中空轴的自身结构尺寸 有很大的关系。笔者通过有限元分析，对中空轴的结构尺寸进行了优化设计。1改进前的中空轴1.1基本情况??3.8 m×13 m 水泥磨进料端中空轴改进前基本尺 寸为：外 R 区 180 mm，内 R 区 250 mm，法兰面与支作者简介：赵淑洁，女，1980 年生，工程师，主要从事矿山 磨机和水泥磨机的设计工作。86撑面成 90°角，法兰面厚度为 100 mm，支撑面厚度为 110 mm，质量为 9 998 kg，材质为 ZG270-500。改进前中空轴结构尺寸如图 1 所示。图 1 中空轴尺寸Fig. 1 Dimensions of trunnion第 42 卷 2014 年第 9 期1.2裂纹情况根据现场用户反映情况来看，此规格磨机的裂 纹一般是从靠近 R 区螺栓孔位置开始，然后逐渐靠近 轴的根部，在根部沿环向停留一段距离 (在环向开裂 一般严重)，最后又走向靠近 R 区螺栓孔处结束 (见图 1)。1.3裂纹形成原因分析从中空轴的结构形式和裂纹的位置及形貌来看， 裂纹主要集中在轴的根部，是应力集中的部位，且裂 纹是典型的波纹状，这说明中空轴裂纹是应力疲劳型 的，即裂纹的扩展是在磨机旋转