張克福

（神華內(nèi)蒙古煤焦化有限責(zé)任公司西來(lái)峰焦化廠，內(nèi)蒙古烏海 016000）

0 前言

神華烏海能源公司西來(lái)峰焦化廠使用尼達(dá)YS2KT-300×730-60M雙層臺(tái)車振動(dòng)篩篩分濕熄后的混合焦，設(shè)備運(yùn)行4 a后，振動(dòng)篩激振器開始頻繁出現(xiàn)故障。檢修中發(fā)現(xiàn)激振器法蘭底座和周邊箱體四周已出現(xiàn)極細(xì)微的裂紋，法蘭盤底座表面有輕微啃噬，個(gè)別激振器安裝孔竄大，通常的維修方法是前期對(duì)振動(dòng)篩箱體進(jìn)行修補(bǔ)加固焊接，當(dāng)?shù)鬃ㄌm盤及周圍側(cè)板出現(xiàn)較大裂紋而無(wú)法維修時(shí)，整體更換振動(dòng)篩箱體。整體更換新箱體的成本較高，且工作強(qiáng)度大、吊裝工作危險(xiǎn)系數(shù)大，因此決定對(duì)激振器底座進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

1 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)及工作原理

尼達(dá)YS2KT-300×730-60M振動(dòng)篩由篩體、驅(qū)動(dòng)裝置、軟連接、激振器、減振彈簧、剛性支撐、支架、轉(zhuǎn)軸等部件組成。采用雙軸4激振器式，激振器安裝在篩箱側(cè)板上，同步齒輪皮帶隨2臺(tái)電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軟連接帶動(dòng)激振器產(chǎn)生圓振力，激振器轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)偏心塊產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生很大的離心力，迫使篩箱產(chǎn)生一定振幅的圓運(yùn)動(dòng)，篩上焦炭在傾斜的篩面上受到篩箱傳給的沖量而產(chǎn)生連續(xù)的拋擲運(yùn)動(dòng)，焦炭與篩面接觸時(shí)，一定粒度的焦炭透過雙層階梯馬蹄篩孔被篩分下去，實(shí)現(xiàn)焦炭的篩分操作。

2 激振器底座箱板開裂原因及影響

（1）振動(dòng)篩振動(dòng)過大。振動(dòng)篩工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)激振器啟動(dòng)，偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力，通過激振器底座傳遞給振動(dòng)篩。長(zhǎng)時(shí)間高頻率的使用導(dǎo)致激振器固定螺栓松動(dòng)或疲勞斷裂，激振器與底座出現(xiàn)間隙。長(zhǎng)時(shí)間帶病作業(yè)會(huì)造成底座表面被激振器沖擊啃噬、底座安裝孔竄大，激振器連接螺栓孔竄大，最終使底座及周圍箱體受到高載荷沖擊出現(xiàn)振動(dòng)疲勞而產(chǎn)生裂紋，如果不及時(shí)修復(fù)，這種情況會(huì)繼續(xù)加劇，而新安裝的激振器也會(huì)因安裝基礎(chǔ)的條件不滿足導(dǎo)致裝配精度降低，造成激振器損壞和箱體繼續(xù)開裂、變形的惡性循環(huán)。

（2）兩組激振器的激振力不同或方向不一致。箱體兩側(cè)的激振器偏心塊夾角出現(xiàn)偏差，使兩組激振器的激振力不同或方向不一致從而導(dǎo)致振動(dòng)異常。激振力的合力方向取決于偏心塊的偏心位置，若兩組激振器的偏心塊夾角不同，振動(dòng)方向角和振動(dòng)力也不同，篩體就會(huì)產(chǎn)生扭振，導(dǎo)致篩體側(cè)板強(qiáng)度下降，致使底座及周圍箱體變形出現(xiàn)裂紋。

（3）振動(dòng)篩側(cè)板強(qiáng)度不夠。側(cè)板承受著篩箱和物料的總質(zhì)量，并將激振力傳遞到篩箱的各個(gè)部位，強(qiáng)度不夠?qū)е潞Y箱側(cè)板變形使激振器底座錯(cuò)位，振動(dòng)篩長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)使激振器底座被啃噬、螺栓孔竄大，進(jìn)而損壞激振器底座。

（4）激振器固定螺栓松動(dòng)。將原底座固定螺栓更換為高強(qiáng)度細(xì)螺紋螺栓后，起到了一定的防松效果，但長(zhǎng)時(shí)間使用仍然會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)。如果激振器底座固定螺栓不能夠及時(shí)得到緊固，高負(fù)荷、高扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)的激振器就會(huì)切斷聯(lián)接螺栓，使得激振器整體旋轉(zhuǎn)，沖擊箱體板，急劇的磨損底座法蘭面，導(dǎo)致激振器底座的受損及周邊箱體的開裂。

3 激振器底座的更換及定位

振動(dòng)篩激振器底座和激振器固定內(nèi)外護(hù)罩的螺栓孔處的箱體都已經(jīng)出現(xiàn)裂紋，補(bǔ)焊多次效果不佳，如果直接切除原底座更換一個(gè)相同大小的底座不能消除底座盤外延裂縫，為消除底座外延附近箱體板裂紋，恢復(fù)箱體板的強(qiáng)度，需要擴(kuò)大箱體底座安裝外孔，加工與新安裝孔相匹配的激振器底座。為提高底座強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命，新加工底座材料選用具有較好沖擊韌性及強(qiáng)度的16Mn，并在原底座厚度50 mm基礎(chǔ)上加厚至60 mm。更換過程的難點(diǎn)是激振器底座的安裝定位。如果定位出現(xiàn)偏差，不能保證激振器軸與傳動(dòng)軸的同軸度及激振器底座與箱體側(cè)板的平行度，使用后將會(huì)造成激振器軸承損壞、傳動(dòng)軸扭曲變形、激振器底座使用壽命縮短等問題。

3.1 激振器底座安裝孔的改造

（1）拆除激振器后以原底座外圓為基準(zhǔn)，根據(jù)垂徑定理找出原底座圓心。以準(zhǔn)備切割的激振器底座中心點(diǎn)焊一塊半徑170 mm，厚3 mm的圓板（與底座外平面平齊）用于輔助劃線，根據(jù)垂徑定理找到底座圓心，以此圓心在箱體上劃一個(gè)大于切割底座外側(cè)直徑的圓（直徑800 mm）作為基準(zhǔn)線。

（2）利用已確定好的圓心在箱體側(cè)板畫出新底座安裝孔（直徑640 mm）的圓形切割線，該切割線大于原底座外徑和已開裂的部位，沿圓形切割線將原底座外邊緣箱體裂紋和激振器護(hù)罩固定螺栓孔完全割掉。

（3）切割完畢后，內(nèi)外側(cè)箱體板邊緣均打磨35°單V形坡口，將坡口面和箱體表面切割處打磨找平，要求切割面與板表面光滑平整符合焊接要求。

3.2 激振器底座的安裝定位

3.2.1 激振器底座軸向定位

在新加工激振器底座中心點(diǎn)焊接輔助圓鋼板，依照垂徑定理的劃線方法畫出圓心，然后將底座放入已切割完成的箱體底座安裝孔中。在箱體兩側(cè)焊接軸向找正固定輔助調(diào)節(jié)螺栓，通過調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整激振器底座平行度（圖1）。使用高精度水平尺配合深度尺測(cè)量底座與箱體側(cè)板的平行度，測(cè)量時(shí)，在底座外圓上均布12個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，保證底座與箱體側(cè)板的平行度，要求平行度誤差＜0.1。

3.2.2 激振器底座徑向定位

如圖2所示，在垂直激振器底座內(nèi)外表面對(duì)稱焊接4塊30×30 mm 的鐵塊 1，2，3，4，配合外側(cè)箱體同樣對(duì)正 4等分焊接的4個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，用于調(diào)節(jié)新底座的徑向位置。利用在外側(cè)箱體上已畫好的直徑800 mm輔助圓基準(zhǔn)線，并在此圓周上均分12個(gè)點(diǎn)A,B…,L，配合調(diào)節(jié)螺桿逐步微調(diào)整底座位置，測(cè)量底座圓心到12個(gè)點(diǎn)距離，所測(cè)距離相等或偏差＜0.2 mm，則說明新底座圓心與原底座圓心重合。然后8等分對(duì)稱點(diǎn)焊固定激振器底座。

3.2.3 焊接安裝

激振器底座位置固定完成后，開始對(duì)底座和箱體進(jìn)行全面焊接，底座焊接完成后，將另外新加工的2個(gè)固定加強(qiáng)圓盤（外徑700 mm，內(nèi)徑640 mm，內(nèi)外邊倒角作為焊接坡口）扣在底座兩平面上（配合公差±0.20 mm），與箱體兩側(cè)箱板壓緊貼合后焊接固定。焊接作業(yè)完成后檢測(cè)底座盤的安裝精度符合安裝要求，恢復(fù)安裝激振器、偏心塊、軟連接、傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸、內(nèi)外護(hù)罩等其他輔助裝置。

3.2.4 其他維修改進(jìn)措施

（1）更換底座減振彈簧。原彈簧由于長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致減振彈簧疲勞失效，振動(dòng)不平衡會(huì)造成整機(jī)受力不均。

圖1 激振器底座軸向定位

圖2 激振器底座徑向定位

（2）主偏心塊加堿“半月形”配重板、調(diào)整偏心塊夾角以調(diào)整激振力的大小，實(shí)現(xiàn)所需要的振幅。偏心塊配重板要根據(jù)振動(dòng)篩篩料實(shí)際情況酌情增減，并用螺栓緊固防止長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)松動(dòng)。調(diào)整偏心塊夾角時(shí)要使兩端偏心塊對(duì)稱，兩組激振器的偏心塊夾角相同，保證兩端偏心塊重心連接線與主軸平行。調(diào)整后實(shí)現(xiàn)兩組激振器激振力的大小和方向一致，振動(dòng)篩振動(dòng)平穩(wěn)。焦炭篩分時(shí)即要不粘物料、激振力又不能過大。

（3）提高振動(dòng)篩兩側(cè)側(cè)板的強(qiáng)度。激振器底座更換后，在振動(dòng)篩兩側(cè)側(cè)板四周加焊8根24#槽鋼，形成兩個(gè)加強(qiáng)框架，提高板的強(qiáng)度，一定程度上消除單面?zhèn)劝迨艿?個(gè)激振器傳遞的扭振，保證箱體的整體受力，分解轉(zhuǎn)化為整個(gè)箱體的振幅。

4 激振器底座焊接工藝

激振器底座材料為16Mn，主要用于需要承受沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件，在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，心部仍保持奧氏體良好的韌性塑性的同時(shí)、硬化層具有良好的耐磨性能。但是16Mn焊接性較差，原因是：導(dǎo)熱能力低、膨脹零塑性溫度為1280℃。斷口觀察表明，加熱溫度為1060℃時(shí)系數(shù)大，使焊接區(qū)有大的溫度梯度，產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力而易產(chǎn)晶界已開始熔化，枝晶面上有析出物和低熔點(diǎn)共晶存在，產(chǎn)生隨生裂紋。而激振器底座在使用過程中既要承受著很大的壓力和沖擊，也要有一定的抗沖擊韌性，如果焊接工藝不合理，就會(huì)造成焊接作業(yè)過程中焊縫熱影響區(qū)域出現(xiàn)熱裂紋和冷裂紋，達(dá)不到強(qiáng)度要求。通過實(shí)驗(yàn)制定嚴(yán)格的焊接工藝要求：

（1）挑選具有較高焊接水平的焊工進(jìn)行此項(xiàng)作業(yè)，使用E5015（J507）堿性低氫鈉焊條，適用于焊接各種典型的Q235、Q245R、Q345結(jié)構(gòu)鋼和多種高錳鋼，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于普通的J422或是J427焊條，適合焊接受力較大或是受動(dòng)載荷較高的鋼結(jié)構(gòu)。

（2）使用ZX7-400逆變直流焊機(jī)反接操作，焊接電流：打底電流 80～110 A,填充電流 90～130 A,使用 E5015（J507）堿性低氫鈉焊條焊接，用J422焊條罩面，焊條焊接前經(jīng)300～350℃烘焙1h，隨烘隨用。

（3）由于法蘭較厚,接口坡口較大，填充的熔敷金屬量較大，產(chǎn)生的熱量較高，為消除焊接熱影響區(qū)域的熱變形及產(chǎn)生的熱裂紋，激振器底座和焊接處箱體板需要提前預(yù)熱至100℃左右，焊接作業(yè)期間一直保持此溫度。焊接時(shí)采用8等分,分段對(duì)稱、多層焊接，盡可能減小塑性變形。焊接應(yīng)該短弧操作，以窄道為宜連續(xù)施焊，盡量不要斷弧。每焊接完一個(gè)位置，都要用水平尺測(cè)量激振器底座平面的變形量。

（4）焊接過程中要邊焊接邊用手錘錘擊焊縫，用外力輔助其塑性延伸而降低熱應(yīng)力。

（5）焊縫強(qiáng)度至少達(dá)到母材強(qiáng)度，焊縫的表面外形應(yīng)均勻，焊道與焊件過渡平滑，不得有裂紋、氣孔、夾渣、弧坑、焊瘤和未焊滿等缺陷，焊縫不得低于母材0.5 mm的凹陷深度，發(fā)現(xiàn)上述缺陷應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，并與原焊縫形狀基本保持一致。

（6）焊接完畢后用切割槍加熱焊件，進(jìn)行740～760℃，5 min的回火處理，加熱溫度可用測(cè)溫槍實(shí)測(cè)控制。

5 結(jié)語(yǔ)

通過分析激振器底座及箱板的開裂原因，選擇合適的激振器底座加工材料，改造激振器底座安裝孔，確定簡(jiǎn)單易行的安裝定位方法，制定合理的焊接工藝，完成振動(dòng)篩激振器底座的改造。改造后，振動(dòng)篩運(yùn)行良好。

［1］韓國(guó)明.焊接工藝?yán)碚撆c技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.