文档介绍：管式磨中空轴断裂分析与预防
天津仕名机电备件有限公司
刘长雨戴景明胡彦方

管式球磨机中空轴发生裂纹和断裂在水泥行业较为常见。一
般裂纹的发生部位多在中空轴肩 R 角处。向中空轴表面或向法兰
处延伸。如发现不及时,就有可能发生设备事故。因此中空轴裂
纹的早期发现和预防对水泥企业是一个重要课题。
,我们分析一下中空轴磨机的结构与运行状态
磨机结构:中空轴磨机由筒体,两端中空轴,轴承座及
滑动轴承组成。中空轴承担着整个磨机重量和研磨体重量。以Φ
*13M 磨机为例。整体重量约在 400 吨左右。中空轴与筒体
连接为法兰螺栓连接。
磨机运行状态:当磨机带料运行时,磨内钢球与物料随
磨机旋转作用而形成一定角度。当磨机转数在转/分时。球
体的抛离角度在 50 度左右。表面大钢球做抛落运动,小球作滑
动运动,从而对物料进行粉碎和研磨。而相对于设备而言,是在
做不均匀的旋转运动,这种运动对中空轴和减速机都造成了影响
和伤害,由于磨机作用给减速机与中空轴的输出力为变量且不在
中心,又形成了扭振。这样中空轴肩与磨机筒体法兰处 R 角既承
担着磨机整体重量的同时在又不均匀运动中受扭力最大、应力集
中,也是磨机最薄弱之处。在长期的高负荷状态下运行,此处就
极易发生裂纹。

经我们对磨机运行各阶段的调查,发生断裂的磨机中空
轴其中既有直断面也有的成 45 度斜面断裂的。一般扭振造成的
断裂面成 45 度角,疲劳造成的多为直断面。因此,发生断裂的
原因既有扭振造成的也有疲劳造成的损伤。
中空轴发生断裂,还有基础不均匀沉降、造成磨机与减
速机同轴度下降,磨机主轴瓦与磨机旋转切入方向的磨损,
造成减速机与磨机中心线发生变化,形成不对中故障和振动
故障,其引发的后果是不平衡危害,造成中空轴运行过程中
反复弯曲变形和内应力变化,引发材料的疲劳发生断裂。
制造缺陷,砂眼、隐性裂纹造成的损伤。
以上原因均会对中空轴造成伤害。例如:*13M 磨
机使用 4 年后未对磨机与减速机中心及水平进行测量调整,
在生产期间发现中空轴与筒体螺栓不断被切断,换后不久又
发生断裂。后来采取了将中空轴法兰与磨筒体法兰侧面焊接
加强筋方式处理。法兰螺栓断裂减少。两个月后,发现中空
轴出现两道裂纹。一道向法兰盘处延伸,一道向中空轴方向
延伸,后经测量,磨机进料端低于出料端 2 ㎜,磨机中心低
于减速机中心线㎜,且向磨机旋转切入方向一侧偏移
㎜。据此作出调整及中空轴焊接处理,螺栓断裂消失。因此,
对设备发生的问题,要科学的多角度的发现判断解决问题。

关键,根据我们的经验采取下列措施可降低或杜绝发生中空轴裂
纹的风险。
在设计上加大中空轴 R 角的尺寸,在不影响出料筛安装的
情况下加大中空轴 R 角处的厚度,提高强度,减少发生裂纹的机
率。
加强中空轴制造过程中的质