大型钢包耳轴修复工艺研究

耳轴 根部 受到垂直重力 引起 的剪力 ：
ｐ ＝ ｝Ｑ ｝ｘ ３ ７ ２ ４ ０ ０ ０ ＝ － １ ８ ６ ２ ０ ０ ０ Ｎ
耳轴抗弯模量：
一
合 力 的影 响力 最为严重 ；
受到的垂直载重引 起的剪力： ｐ ＝ ÷Ｑ
一
２１ —
重工 与起 重技术
ＨＥＡＶ Ｙ Ｉ ＮＤＵＳ Ｔ ＲＩ ＡＬ＆ Ｈ０Ｉ Ｓ ｒ ｎＮＧ ＭＡＣ ＨＩ Ｎ ＥＲ Ｙ
受到弯矩 ： Ｍ＝ １ Ｂ × Ｑ
一
＝
｝ Ｂ Ｑ …
Ｍ ＝ － ￣ － Ｂ Ｑ 。 ｝ × ０ ． ４ ２ ２ ５ × ３ ７ ２ ４ ０ ０ ０
＝
３ ９ ３ ３ ４ ７ ． ５ Ｎ・ ｍ
剪 切 受 力 圈 Ⅱ Ⅱ Ｂ
炬 目
猪体
扭 圈 咖 图 ４ 耳轴受力 应力公式表 扭 转切 应力 抗扭截面模量
＝
耳 轴 ： ， ＿ Ｑ ｝ × ０ ． ２ × ０ ． ４ ８ × ３ ７ ２ ４ ０ ０ ０
＝
８ ９ ３ ７ ６ Ｎ・ ｍ，
ｇ＝ ０． ３。
３ ． ２重载耳轴起 吊时计算 结果 重载 时应力 云图如 图 １ ～ 图３ 所示， 分 罐外 、 罐 内 及 变形云 图形式 。
图 １ 应力云图
图 ２ 应力云图（ 罐内）
图 ３ 变开Biblioteka ｊ 云 图 ３ － ３ 计算 结论 耳轴 ：最大 Ｖ ｏ ｎ Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力 ： １ １ ８ ＭＰ ａ ，安 全系 数 ｎ ＝ ２ ． ８ ８ ； 最 大剪 应力＝ ６ ５ ＭＰ ａ ， 安全 系数 ｎ ＝ ３ ． ０ ２ 。 耳轴 座 ： 最大 Ｖ ｏ ｎ Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力＝ ４ ５ ＭＰ ａ ， 安 全 系数 ｎ ＝ ２ ． ４ ４ ； 最 大剪应力 ＝ ２ ５ ＭＰ ａ ， 安全 系数 ｎ ＝ ２ ． ５ ４ 。 耳轴 座 连接板 ： 最大 Ｖ ｏ ｎ Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力＝ ６ ０ ＭＰ ａ 时， 安全系数 ｎ ＝ ２ ． ３ １ ； 最 大 剪应 力 ＝ ３ ０ ＭＰ ａ时 ， 安 全 系 数
３ 数值分析修复可靠性
２ １ ０ ｔ 钢包耳轴修复过程及验算 ： 原设计耳 轴尺寸 （ Ｐ ： ７ ０ ０ ｍ ｍ，现改为 ７ １ ０ ａ ｒ ｍ， 需 要 验算耳轴 座上部减薄 ５ ｍ ｍ后其 强度是 否满足钢包 满载的强度要求。 ３ ． １ 结构材料及 其许 用应 力 钢水罐罐体材料（ 耳轴座周围连接板） ２ ０ ｇ ， 屈服 极限ｑ ， ＝ １ ３ ９ ＭＰ ａ ， 耳轴材料 ： ｌ ８ Ｍｎ Ｍｏ Ｎ ｂ ， 调质 ， 屈 服 极 限 。 ＝ ３ ４ ０ ＭＰ ａ材 料 机 械 特 性 ： 弹 性 模 量 ： Ｅ＝ ２ １ ０ ０ ０ ０ Ｎ ／ ｍ ｍ ２ ；剪切模 量 ： Ｇ ＝ ８ １ ０ ０ ０ Ｎ ／ ｍ ｍ ；泊松 比 ：
更换维修 的可行性及 安全 ｌ 生， 采用机加工、 冷装 、 焊接 及轴套
式 设计方式更换钢包耳轴 。
关键词： 钢包 ； 耳轴； 数值模拟 ； 机￣ １ Ｓ Ｅ； 冷装
１ 引言
钢包是冶金设备投资数量最多 ，也是最重要 的 倾倒钢水的设备。钢包的作用是接受来 自转炉的钢 水并通过钢包车将其运送到下一道炼钢工序ｆ １ 】 。钢包 两端的耳轴与本体连接在一体 ，是使用频率最多的 零件， 也是 极易磨损 的部位 。正常 生产 时耳轴表 面与 吊钩 内衬 频 繁接 触 、 挤压 ， 导 致耳 轴 表 面 凹凸不 平 ， 耳轴局部与 吊钩接触位置磨损严重 ，导致耳轴与原 中心偏心 。当耳轴摩擦 副产生相对运 动时 ， 软基材 料 表面较粗大的凸起由于粘着磨损而产生脱落 ，形成 较硬的粗大磨粒 ；同时耳轴表面也由于粘着磨损产 生了高硬度的细小磨粒。两种磨粒滞留在接触区内 共同参与磨粒磨损 ，在摩擦副 中粗大磨粒承受了大 部分载荷 ，仅有极少部分高硬度细小磨粒参与磨料 磨损 。由于粗大磨粒硬度小于耳轴表面硬度， 因此粗 大磨 粒对 耳轴 磨损作 用很小 ，耳 轴磨损 速度 显著 降 低 。实践 证 明 ， 由于耳轴处 于 高温辐射 区 ， 油脂 润 滑 失效 ， 耳轴磨损相当严重 ， 并多次发生耳轴表面大面 积拉伤嘲 。
ｎ ＝２ ． ６７。
４ 力学计算
（ １ ） 受力分 析 耳轴主要承受静载荷 ， 起吊瞬间考虑冲击 、 载荷 和耳轴 圆角处的盈利集 中。 静载荷具 体为钢包 总重的 半， 钢包 总重包 括 钢包 自重 、 炉衬 重钢 水重 引起 的 力， 我们记 为 Ｑ …。从 图 ４中看 出耳轴 根部受 到 的复
２ ０ １ ４年第 ３期 总第 ４ ３期
重工 与起重技 术
ＨＥ ＡＶＹ Ｉ ＮＤＵＳ Ｔ ＲＩ ＡＬ ＆ Ｈ０Ｉ Ｓ ｎＮＧ ＭＡＣ ＨＩ ＮＥＲＹ
ＮＯ ． ３ ２ ０１ ４
Ｓｅ ｒ ｉ ａ Ｉ ＮＯ ． ４ ３
大 型 钢 包 耳 轴 修 复 工 艺 研 究
大连 华锐 重工 集 团股份 有 限公 司钢构 设备 制造 厂 大连 华锐重 工 集 团股份 有 限公 司港 口机械 制造 事业 部 大连华锐 重 工集 团股份 有 限公 司通 用减速机 厂
摘 要： 通过数 值模拟计算 、 力学计算验证 ２ ｌ ｏ ｔ 钢 铁 包 耳 轴
杨 殿 臣 赵 兴华 赵 会芳
２ 修 复 工 艺
我公司给原包体耳轴镗孔 ， 去掉原耳轴 ， 制造新 耳轴（ １ ８ Ｍ ｎ Ｍ ｎ Ｎ ｂ ） ， 通过过盈配合将新耳轴放入已镗 好的包体内， 采用冷装方式方法。通过适当的焊接方 法固定钢铁包耳轴 ， 这样既满足耳轴的同心度也满足 耳轴的力学性能，也能够保证两侧耳轴 的同心度在 ４ ｍ ｍ范围内。然后 ， 用耳轴套过渡配合于耳轴与板钩 的接触处。这样设计可以通过勤更换耳轴套 ， 增加耳 轴的服役时间， 大大节约维修成本。