某厂SZR1500×4500耐热振动筛激振器在生产过程中，常发生底座螺栓断裂而导致生产难以正常进行，为此针对螺栓断裂的形状，通过理论分析，出了螺栓断裂失效的原因，结合实际采取相应的改进措施，实践证明，取得良好的经济和社会效益。
某厂是采用ISP技术的铅锌冶炼厂，SZR1500×4500耐热振动筛是其生产过程中的一台重要设备，其主要的作用是将合格的铅锌烧结块分离出来以供熔炼。SZR1500×4500结构原理图如图1所示：在电机7的作用下，两个偏心轮5（如图2）做旋转运动，从而使激振器往复振动，其振幅A=4.4-4.5mm，频率f=750HZ。
自从2006年投产以来，频繁地发生激振器底座螺栓断裂事故，特别是2008年5月13日，底座螺栓全部断裂，造成挠性联轴器扭断，激振器齿面断裂，密封件失效，支柱钢板出现裂纹，为生产带来巨大的损失。其第一个先断裂形状如图3所示，其它呈典型的脆性断裂特征。螺栓断裂的情況如表1所示：
图1 激振器结构图
Fig 1. The fig of the vibrator’s structure
图2 偏心块
Fig2. The eccentric wheel
1 激振器 2、激振器底座 3、激振器 4、底座螺栓 5、偏心块 6、挠性联轴器 7、电机
图3 螺栓断裂形状
Fig3. the figuration of the bolt’s fracture
表1 底座螺栓断裂的情况
事故时间 部位 损坏情况
2006年5月 底座螺栓 激振器右侧3个螺栓断裂，其它螺栓松动，连接底座的钢板开裂。
2007年3月 底座螺栓 激振器底座左侧2个螺栓断裂，其它螺栓松动，底座连接钢板出现裂痕。
2007年10月 底座螺栓 激振器左侧2个螺栓断裂，右侧3个螺栓断裂，其它螺栓松动，连接底座的钢板出现裂纹。
2008年5月 底座螺栓 激振器左右两侧螺栓全部断裂，激振器掉落，部分齿面裂断，挠性联轴器扭断，连接底座的钢板严重开裂，密封件失效
由于频繁出现底座螺栓断裂的事故，为解决这一问题，本文通过分析研究，出了螺栓断裂的原因，并结合生产实际，采取相应的措施，实践证明，取得良好的效果。偏心轮
1、螺栓断裂的原因分析
从螺栓的断裂断面可以看出，断面比较平整，没有明显的缩颈现象，当转动断口时，断口上呈现闪光，且断口上有海滩花样，这些特正就可以确定螺栓的断裂是由拉伸疲劳造成的，而引螺栓拉伸的载荷原因可以归纳为以下几点：
（1）偏心轮的装配达不到技术要求
偏心轮是激振器产生振动的主要零件，正常工作时，一块沿顺时针运动，而另一块做逆时针运动。当两轮在最低端时，连接轴受到的力T最大（图4），此时，振幅相应最大;在其他地方，会产生一个沿X轴方向的向心力F，但由于两轮运动方向相反，可以消除它们产生的向心力F（图5）。由于两轮装配达不到一定得技术要求，当轮1运动到如图4位置，而轮2且达到如图5的位置时，这时两轮产生的向心力F不能相互抵消，从而出现一个沿X轴的载荷，使底座螺栓反复受到一个交变拉伸力，螺栓受到拉伸就会发生弹性拉长。因此，螺纹工作段内承载不均匀，进入螺母内最后一牙承受最大载荷。在变应力的影响下，首先在此位置表面出现初始裂纹，在变应力裂纹尖端在剪切应力下发生反复塑性变形，裂纹进一步扩展，其扩展速度可近似用以下经验关系（1-1）表示，当应力强度因子幅度增大到材料的断裂韧性时，裂纹扩展速度急剧增大，就会造成疲劳断裂事故的发生。若底座螺栓的一个螺纹松动或疲劳断裂，激振器就会出现倾斜，使整个激振器的发生严重的偏振，螺纹受到的拉伸力进一步加大，更加快了螺纹的裂纹扩展的速度 ，其它螺纹更容易发生断裂事故。
图4 偏心轮在最低端的受力分析图
（1-1）
式中：——每个应力循环引起的裂纹扩展量;——与材料有关的系数;——几何效应因子;——裂纹半长;——指数;——变应力的变换范围;——应力强度因子幅度。
图5 偏心轮在其他地方的受力分析图
（2）偏心轮加工精度不高
两偏心轮在加工后，两轮的重量相等，且重心也要重合，否则，与偏心轮装配精度达不到要求一样，也会产生一个沿X方向反复变化的分力，这同样使底座螺栓反复受到拉伸力，也会导致螺栓松动，发生疲劳断裂，当螺栓松动后，也会引起激振器底座倾斜现象的发生，同样加快其它螺纹裂纹扩展的速度，从而引起断裂事故的发生。
（3）螺栓的材质
SZR1500×4500耐热振动筛底座螺栓采用A3钢，抗拉强度=380-470MPa。由式（1-1）可以得知，由于A3钢抗拉强度不高， 增大，增大，疲劳裂纹扩展的速度也加大，若偏心轮装配精度不高或加工精度不高时，在变应力的影响下，很容易发生螺栓断裂事故的发生。
2、改进措施
（1）提高偏心轮的装配精度
通过逐步调整，使偏心轮的运动轨迹相同，且运动相反。可采用自动正法，即利用重心向下的原理。装配时，先让一偏心轮自动正，再加紧固定;然后在另一连接轴上，让另一偏心轮自动正，再加紧固定。通过这种方法，可以避免由于偏心轮运动不一致，消除沿X方向反复产生的分力。
（2）分组装配
对已加工后的偏心轮，通过称量重量，然后对其进行公差分组，对质量最接近的分为一组，然后编号，以便在更换偏心轮时使用。这样可以更好的保证两偏心轮重心重合。
（3）更换螺栓的材质
由于A3钢的抗拉强度较低，很难满足生产的要求，为此，对原有的材质加以更换，选用抗拉强度较高、塑性较好的材质，如Cr40，或者不锈钢都能满足生产的需要，且都取得了良好的效果。
3、结束语
通过上述的分析与改进措施，自实施以来，再未出现过螺栓松动频繁，螺栓断裂的事故。这大大减轻了工人的检修强度，延长了设备的使用寿命，提高了设备的运转率。
参考文献：
[1]王启义. 中国机械设计大典（第2卷） [M].江西科学技术出版社 2002：976-1020
[2]邓文英.金属材料及热处理[M].上海科学技术出版社 1995.5 215-300
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