一、动力传输系统故障

1. 电机过热烧毁

• 机理：超载时转子堵转转矩不足，定子电流飙升至额定值 1.5-2 倍（如额定电流 30A，超载时达 45-60A），铜损（I²R）激增导致绕组温度超过绝缘等级极限（F 级绝缘耐温 155℃，持续超 180℃时漆包线碳化）。

• 典型表现：电机外壳烫手（＞75℃）、三相电流不平衡度＞10%、热继电器频繁跳闸，绕组绝缘电阻低于 0.5MΩ。

2. 减速机齿轮失效

• 机理：超载使齿轮啮合面接触应力超过许用值（硬齿面齿轮许用接触应力≤600MPa，超载时可达 800MPa 以上），引发齿面疲劳点蚀、胶合甚至断齿（模数 m=8 的齿轮断齿临界扭矩为 2800N・m，超载至 3500N・m 时易发生轮齿崩裂）。

• 特征信号：运行时发出周期性 “咯噔” 异响，油液中检测到铁磁性颗粒（光谱分析 Fe 元素含量＞50ppm），减速箱油温超 80℃（正常≤65℃）。

二、搅拌核心部件损伤

1. 搅拌轴弯曲与断裂

• 机理：超载时轴承受非对称径向力（如填充率超 70% 时，轴中部径向力达设计值 1.8 倍），当弯曲应力 σ=My/W＞220MPa（45# 钢屈服强度）时发生塑性变形，长期交变载荷下轴肩圆角处（应力集中系数 Kt=2.5）会萌生疲劳裂纹。

• 检测特征：轴端跳动量＞0.15mm（正常≤0.08mm），空载时晃动明显，超声波探伤发现≥2mm 深度的裂纹。

2. 桨叶结构破坏

• 机理：桨叶承受物料摩擦力矩 M=μ・F・r（μ 为摩擦系数，F 为物料压力），超载时力矩超设计值 20% 以上（如螺带式桨叶设计扭矩 1500N・m，超载至 1800N・m），导致叶根焊缝处（应力集中区）开裂，或桨叶整体扭曲变形（扭曲角＞5° 时混合效率骤降）。

• 直观表现：桨叶与筒壁间隙不均匀（偏差＞3mm），物料混合出现 “死区”，停机检查可见叶根焊点脱落或母材塑性变形。

三、支撑与传动部件失效

1. 轴承异常磨损

• 机理：超载使轴承径向载荷 F_r 超过额定动载荷 C 的 30%（如 6310 轴承 C=60kN，超载时 F_r=20kN＞18kN），滚动体与滚道接触应力 σ_H=√(8F_r/πbL)＞1500MPa，导致滚道表面金属剥落（剥落坑直径＞1mm），润滑脂因温升（＞90℃）碳化失效。

• 预警信号：轴承部位振动速度有效值＞4.5mm/s（ISO 10816 标准限值），噪声频谱在 10-20kHz 出现峰值，红外测温显示轴承外圈温差＞15℃。

2. 联轴器与密封件损坏

• 联轴器：弹性柱销联轴器超载时柱销剪切应力 τ=8T/πd³＞60MPa（尼龙柱销许用应力），导致柱销断裂；膜片联轴器则因交变弯曲应力＞200MPa 产生疲劳裂纹（膜片厚度 δ=1.5mm 时，极限循环次数＜10^5 次）。

• 轴封：机械密封端面比压 p=k・F/A（k 为弹簧比压系数），超载振动使端面平行度超 0.02mm，摩擦副温升超 120℃导致石墨环烧蚀，泄漏量＞5mL/h（正常≤1mL/h）。

四、机架与基础结构损伤

1. 机架塑性变形

• 机理：超载时机架承受附加弯矩（如 2000L 混料机超载时机架跨中弯矩达设计值 1.6 倍），当应力 σ=M/W＞235MPa（Q235 钢屈服强度）时产生永久变形，表现为机架水平度偏差＞0.5mm/m（安装要求≤0.1mm/m），地脚螺栓孔出现拉长现象。

2. 地脚螺栓断裂

• 机理：超载振动使螺栓承受交变拉应力（振幅 Δσ=100-150MPa），超过 4.8 级螺栓的疲劳极限（Δσ 疲劳 = 80MPa），在螺纹根部（应力集中系数 Kt=3）发生疲劳断裂，断裂面可见贝壳状疲劳纹路。

五、安全保护系统失灵

1. 过载保护装置失效

• 热继电器整定值错误（如按额定电流 1.1 倍整定，实际超载时未动作），导致电机长期过载；扭矩限制器预紧力调节不当（如设定值为额定扭矩 1.3 倍，实际超载至 1.5 倍仍未打滑），失去保护功能。

2. 监测仪表误判

• 电流传感器量程不足（如额定电流 30A，选用 50A 量程传感器，超载时线性度偏差＞5%），PLC 接收错误信号未触发报警；振动传感器安装位置不当（未固定在轴承座正上方），导致故障信号漏检。

预防阈值与应急措施