礦井提升機(jī)有兩個卷筒，在鋼板的卷制和焊接過程中會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。如果殘余應(yīng)力不消除，在卷筒的機(jī)械加工過程中，加工尺寸就會受到應(yīng)力的影響隨時改變，難以保證加工精度；在裝配過程中，由于需要多次對卷筒進(jìn)行吊裝，易使卷筒產(chǎn)生變形，很難保證裝配的質(zhì)量；并且提升機(jī)在正常的負(fù)荷運(yùn)行過程中，也會產(chǎn)生應(yīng)力變形和應(yīng)力噪音，容易引起卷筒焊縫開裂，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。因此，提升機(jī)生產(chǎn)廠家都非常重視卷筒的殘余應(yīng)力消除問題。而本文就是闡述了采用振動時效工藝對卷筒進(jìn)行消除應(yīng)力，通過試驗(yàn)驗(yàn)證其有效性。
提升機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)及使用設(shè)備介紹
礦井提升機(jī)的卷筒屬于薄殼鋼焊接結(jié)構(gòu)件，卷筒直徑達(dá)4m，擋繩板直徑達(dá)4.48m，卷筒寬度1.7m，卷筒皮鋼板厚度達(dá)38mm，單個卷筒重量達(dá)16噸。
本次選用的振動時效設(shè)備是聚航科技生產(chǎn)的JH-700A2振動時效裝置。最大激振力：35KN；調(diào)速范圍：0-12000r/min；處理工件重量：0-30t。
振動消除應(yīng)力工藝分析
提升機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，激振頻率的選擇應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；對工件實(shí)施振動時效工藝要在亞共振區(qū)進(jìn)行。所謂亞共振區(qū)，就是共振峰的前沿。峰值點(diǎn)加速度的三分之一到三分之二這個區(qū)域所對應(yīng)的頻率。激振點(diǎn)的選擇既要考慮垂直焊縫、環(huán)焊縫的拉應(yīng)力，還要考慮到卷筒及內(nèi)板存在一定的剪切應(yīng)力。因此在兩法蘭（擋繩板）邊裝卡，角度應(yīng)垂直120°水平線，這樣既能消除環(huán)焊縫和立焊縫應(yīng)力，又能很好的消除焊接手法及工藝中新產(chǎn)生切應(yīng)力。因此制定出如下的振動時效工藝方案：即將卷筒采用三點(diǎn)水平支撐，360°平分3點(diǎn)。采用多點(diǎn)振動，每個卷筒取三個激振點(diǎn)，激振點(diǎn)選在兩支撐點(diǎn)之間中心點(diǎn)，拾振點(diǎn)選在激振點(diǎn)遙對的中心線上。
振動消除應(yīng)力過程
將卷筒按振動時效工藝的要求用三個專用橡膠墊支撐好，選好激振點(diǎn)和拾振點(diǎn)。振動時效過程將按下列步驟進(jìn)行：
1. 每個點(diǎn)都采用振前掃描，選擇合理的激振頻率。
2. 根據(jù)掃描結(jié)果，選擇一階共振點(diǎn)的亞共振頻率作為主振頻率，其他峰值點(diǎn)作為輔助頻率，在主振頻率振動10分鐘后，輔助頻率各振3-5分鐘，此過程即是整體的振動過程。
3振動過程完成后，再依據(jù)振后掃描與振前掃描數(shù)據(jù)、曲線，對照標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926-91中的條款，做出時效效果的評定報告。
振動消除應(yīng)力評定結(jié)果
第一峰值點(diǎn)：時效前，頻率是3710r/min，時效后，頻率3635r/min，峰值點(diǎn)左移75r/min，加速度值由振前的378m/s2升高到振后458m/s2，振后比振前加速度升高80m/s2，振后比振前峰值升高。
第二峰值點(diǎn)：時效前，頻率3841r/min，時效后，3820r/min，振后比振前峰值左移21r/min，振前加速度值1334m/s2，振后加速度值是1023m/s2，振后比振前加速度升高689m/s2，振后峰值升高。
第三峰值，振后比振前峰值左移，數(shù)據(jù)不再重復(fù)，峰值升高明顯，并且由振前三個峰值到振后多個峰值，說明應(yīng)力擴(kuò)散。
從a-t曲線分析，后段平直。
根據(jù)JB/T5926-91行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4.1.2檢測方法要求，出現(xiàn)下列情況之一時，即可判斷為達(dá)到振動時效工藝效果。
1. 振幅時間曲線上升后變平
2. 振幅時間曲線上升后下降，然后變平。
從此卷筒的振動時效后的掃描結(jié)果來看，完全符合并達(dá)到JB/T5926-91的4.1.2條款中的驗(yàn)收和檢測評定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
用同樣的方法，對另一個卷筒也進(jìn)行了振動消除應(yīng)力處理，振后的結(jié)果同第一個卷筒的結(jié)果特別相近，這說明，振動時效消除應(yīng)力方法對大型礦井提升機(jī)卷筒是可行的。
