某公司皮（pí）帶（dài）輸送線（xiàn）電機在試運行期間正常運行130多小時後出現了（le）連續兩次斷軸故障,本文詳細介紹了皮帶（dài）輸送線（xiàn）電機斷軸原因分析並尋求解決處（chù）理方案（àn）,取得了較好的效果。

輸煤係統所用3#、4#皮帶輸送線輸送能力10501/h,采用（yòng）電機驅動（dòng）液力耦合器減速機,減（jiǎn）速機驅動皮帶（dài）,工況為間歇運行,根據鍋爐係（xì）統需求每班（bān）上煤時間約2~3h,具體配置如下表1。

2013年（nián）9月份,輸煤係統3#皮帶（dài）與4#皮（pí）帶輸送線在正常運行（háng）時電機軸相繼斷裂,軸材質為45#鋼,斷裂處（chù）為軸徑Φ80過渡至Φ75的軸肩截麵。

3#、4#皮帶輸送線設備配（pèi）置相同,電機軸斷（duàn）裂部位相同（tóng）,斷裂截麵形狀相似,分（fèn）析（xī）軸（zhóu）斷裂截麵外觀。

如（rú）圖1,軸2B3斷裂截麵較為光滑,其餘1/3截麵（miàn）較為（wéi）粗糙,根據截麵外觀初步判斷,是加（jiā）工原因,在斷裂處軸徑Φ80過（guò）渡至Φ75的軸肩截麵)存在應力集中變徑處異常尖銳),運轉過（guò）程中因（yīn）應力集中產生微小裂紋（wén）,裂紋逐步加深,形成約占軸截麵2/3的光滑麵（miàn）,粗糙麵是裂紋擴展達到2/3左右界麵後,剩餘麵（miàn）積承受載荷超過（guò）材質屈服極限而瞬間撕裂破壞造（zào）成。

從皮帶輸送線電機軸加工工藝、軸材質等方麵,對產生原（yuán）因進行了分析,同時,對在如此短（duǎn）的（de）時間內出現斷軸（zhóu）現象進行徹（chè）底分析並提出了改進措施。

1、從軸斷裂截麵處分析,發現在斷裂（liè）的軸肩過渡部（bù）位為直角,基（jī）本沒有圓滑過渡,極易造成（chéng）應力集中。如下圖（tú）扭矩受力分（fèn）析圖,軸徑Φ80過渡至（zhì）Φ75,圖2為直角過渡,圖3為R5圓角（jiǎo）過（guò）渡,在承受相同（tóng）扭矩載（zǎi）荷下,可以看出直角部位因截麵形狀突然改變,造成應力集（jí）中,而圓角平滑過渡就可避免應力集中。

2、從電機軸製造材質上看,電（diàn）機軸材質為45#鋼,軸徑（jìng）Φ75mm,通過檢測軸（zhóu）的表麵硬度,硬度值為210HBS左右,硬度值偏低,一般調質處理後的45#鋼表麵硬度一（yī）般（bān）都達到25HRC左右,經查詢設備資料及詢問廠家發現（xiàn）軸未經過熱處理。45#鋼（gāng）熱處（chù）理前抗拉強度（dù）≥600MPa,屈服強度≥355MPa;而經（jīng）過調質處理可以獲得較高（gāo）的強度和韌性等（děng）綜合機械性（xìng）能,軸徑為Φ75mm的45#鋼經850℃淬火+550℃回火調質處理後（hòu）,其抗拉強度≥700MPa,屈服（fú）強度≥450MPa。

為什麽會在運行時間（jiān）很短的情況下出現電機軸斷裂,我們從皮帶的傳動結（jié）構上進行了（le）分析。

由於（yú）電機功率超過（guò）150千瓦,按（àn）常規,設計院設計人員選擇的啟動方式為降壓啟動欹啟動),加速時間（jiān）被設定為16~20s。而（ér）皮帶製造廠家也按照《運輸機械設（shè）計選型手冊》配置了液力耦合器,為限矩型液耦,也具有延時緩慢啟動功（gōng）能,見圖（tú）4。電機通過液力耦合（hé）器帶（dài）動減速機驅動皮帶輸送線運行,在電機受電後,緩（huǎn）慢啟動,經20s後（hòu）達到額（é）定轉速,負載加速力矩逐漸增大,同時電機（jī）軸受耦合（hé）器的反向扭矩逐漸增大,導致（zhì）電機與耦（ǒu）合器之間（jiān）軸段在較長時間存在加速過程（chéng）,又由於耦合器輸入軸與輸出（chū）軸間依靠潤滑油驅動,相對運動之間存在滯後,造成在軟啟動器與液耦啟動達到額定轉速的過程中（zhōng）,由於電機加速與液耦滯後的（de）作（zuò）用相互影響,造成電

機軸截麵頻繁（fán）發生應力方向及大小的波動,且皮帶啟動時為重（chóng）載（zǎi）,極易造成局部（bù）應（yīng）力超出材質的屈服極限,一旦,軸截麵出現微小裂紋俄們分析,因應力（lì）集中的原因,在變徑處出現微小裂紋（wén）),在如此頻繁（fán）變動的重載應力下,微小裂（liè）紋迅速擴展。同時,由於（yú）是（shì）試車（chē）階段,雖然皮帶總運行時間較短。

但頻繁啟停（tíng）的次數（shù）遠遠大於係統（tǒng）正（zhèng）常運行（háng）的啟停次數造成裂紋擴展加劇。

3、小結:重（chóng）負載運行電機軸,由於在軸（zhóu）徑（jìng）Φ80過渡至Φ75的軸肩截麵（miàn）存在加工造成的應力集（jí）中,運行中出（chū）現微小裂紋（wén）,受電機軟啟動與液力耦合器（qì）延時滯後作用相互疊加,且電機軸質45#鋼)未進行調質處理,因應力集中而造成的裂紋逐漸擴展,當裂紋擴（kuò）展程度達到截麵的約2/3處（chù）,剩餘麵積承（chéng）受載荷超過材（cái）質屈服極（jí）限強度而瞬間撕裂破（pò）壞,造成（chéng）斷軸（zhóu）。

改進方案

1、取消液力耦合器（qì）,保留電機軟啟動,改成聯軸（zhóu）器與減速機直連（lián）的連接方式（shì）。

2、電機軸肩處在加工時注（zhù）意圓（yuán）滑過渡（dù）倒角,並嚴格按製造（zào）工藝對電機軸進行調質處理,增強綜合機槭性能。

經過改進處理後（hòu）,3#、4#皮帶（dài）輸送線運（yùn）行一年,情況穩定,再未出現斷軸故障。