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水泥立磨磨輥總成損壞原因分析及優(yōu)化

作者:曹振華,陳明,何彪,董學(xué)江,劉哲,王進(jìn)強(qiáng)

(淶水金隅冀東環(huán)保科技有限公司)

摘 要:某公司水泥制成采用立磨(JLMS24.3)預(yù)粉磨+閉路球磨(Φ4.8 m×9.5 m)的聯(lián)合粉磨系統(tǒng),該系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)以來(lái)水泥產(chǎn)量穩(wěn)定在240~250 t/h,其預(yù)粉磨設(shè)備主要由立磨加外置組合式選粉機(jī)組成,該立磨結(jié)構(gòu)形式與CKP立磨相似,在實(shí)際使用過(guò)程中多次出現(xiàn)磨輥總成前端密封、定位端蓋頂開(kāi)情況,直接影響立磨的正常運(yùn)行,現(xiàn)針對(duì)磨輥總成結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)使用情況,分析端蓋頂開(kāi)原因,制定改進(jìn)措施,與同行交流學(xué)習(xí)。

1 磨輥總成結(jié)構(gòu)組成

該立磨磨輥總成內(nèi)部主要有兩組軸承支撐(圓柱滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承),圓柱軸承僅承受徑向載荷,圓錐滾子軸承可以承受徑向載荷和軸向載荷,這兩個(gè)軸承通過(guò)間隔套、端蓋定位并相互支撐,總成游隙由端蓋和圓錐軸承間隔套調(diào)整;圓錐軸承定位直接通過(guò)前端密封、定位端蓋來(lái)固定(見(jiàn)圖1)。

圖1 磨輥總成結(jié)構(gòu)示意

2 磨輥總成軸承前端密封、定位端蓋頂開(kāi)原因分析

(1)總成在液壓缸加載壓力作用下受的負(fù)載在其軸向分解力主要朝向磨機(jī)中心的反方向,圓錐軸承和圓柱軸承作為兩個(gè)支點(diǎn)雖將磨輥固定在輥軸上,由于軸承游隙的存在,在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)存在一定的軸向載荷沖擊,磨輥相對(duì)于輥軸有一定的微小的移動(dòng),當(dāng)立磨運(yùn)行時(shí)料層的變化會(huì)使磨輥在磨盤上動(dòng)態(tài)上下浮動(dòng)變化位置,雖有蓄能器的緩沖壓力,但加載油缸內(nèi)部有桿腔的壓力也在波動(dòng),這個(gè)時(shí)候會(huì)對(duì)軸承有周期性的軸向沖擊載荷,尤其是進(jìn)入異物或料層不穩(wěn)時(shí),振動(dòng)加劇,定位端蓋受到的沖擊載荷更為明顯,同時(shí)此結(jié)構(gòu)圓錐軸承密封、定位端蓋被密封風(fēng)環(huán)包圍,螺栓切斷或損壞,很難及時(shí)被發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)圖2)。

圖2 總成定位端蓋位置示意

(2)圓錐滾子軸承前端端蓋起到兩個(gè)作用,一是調(diào)整游隙、固定軸承,二是密封磨輥輪轂內(nèi)的潤(rùn)滑油。因該端蓋直接參與磨輥總成游隙調(diào)整后的定位、固定,其固定選用12條M30×140(12.9級(jí))高強(qiáng)螺栓緊固。

(3)安裝螺栓過(guò)程中使用錘擊扳手緊固未按規(guī)定使用扭矩扳手緊固,部分螺栓附加上額外緊固載荷,組裝總成后回裝磨輥前已使整體螺栓受力不一致。

(4)在運(yùn)行狀態(tài)下通過(guò)對(duì)螺栓受力分析,磨輥在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中其上下螺栓受力不一致。磨輥下部位置在加載壓力和物料料層波動(dòng)雙重作用受力較大,上部位置受力相對(duì)較?。灰蚰ポ伿切D(zhuǎn)設(shè)備,定位端蓋位置隨磨輥旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng),造成其本身受力位置不固定,螺栓在長(zhǎng)期的交變載荷作用下受力不均,造成定位螺栓易被切斷。

綜上分析磨輥總成這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的局限性,定位端蓋直接受到總成的軸向沖擊,在實(shí)際使用過(guò)程中未充分考慮到定位螺栓所受到交變載荷的問(wèn)題,造成螺栓切斷、端蓋頂開(kāi)情況發(fā)生。

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施

結(jié)合目前磨輥使用情況并從實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值上考慮,查閱相關(guān)技術(shù)資料后采用在不動(dòng)目前輥軸和輪轂尺寸的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。具體方法為:將圓柱軸承與圓錐軸承調(diào)換相對(duì)位置,使圓錐軸承受到的軸向沖擊通過(guò)間隔套、軸承外圈作用到輪轂軸肩上,而不作用在前端端蓋上,讓前端端蓋只起密封作用,不參與軸承的定位、固定。軸承游隙調(diào)整后軸向沖擊的作用力作用在輪轂軸肩上、反作用力作用在輥軸的壓蓋上,將輥軸壓蓋螺栓由原來(lái)的3條M48×160(12.9級(jí))改為4條M48×160(12.9級(jí))壓緊(見(jiàn)圖3)。

圖3 改進(jìn)后磨輥總成示意

4 改進(jìn)后磨輥總成裝配和使用注意事項(xiàng)

(1)結(jié)構(gòu)改進(jìn)后磨輥的裝配對(duì)總成使用的影響:磨輥在運(yùn)行過(guò)程中,總成輪轂內(nèi)溫度在(90±10) ℃范圍內(nèi)波動(dòng),輪轂、軸承外圈在加載壓力作用下隨輥套旋轉(zhuǎn),而軸承內(nèi)圈固定在磨輥軸上不動(dòng),輪轂、軸承外圈溫度會(huì)比輥軸、軸承內(nèi)圈溫度高,外圈膨脹量要比內(nèi)圈大,因此圓錐軸承在安裝調(diào)整游隙時(shí)調(diào)整量要比工作游隙要小,其安裝間隙控制在1道或0道范圍內(nèi),以此保證運(yùn)行的工作游隙,如果調(diào)整游隙過(guò)大,軸向的推力會(huì)使圓錐軸承受力不均勻,運(yùn)行過(guò)程中易與軸承保持架產(chǎn)生摩擦和沖擊,造成保持架失效,繼而軸承損壞。合理調(diào)整圓錐軸承軸向游隙?配磨圓錐軸承間隔套,是總成組裝工藝的關(guān)鍵,與此同時(shí)總成在實(shí)際游隙調(diào)整時(shí)還需要考慮到裝配工藝、機(jī)加工水平、軸承制作、輪轂加工、輥軸加工制造誤差的存在,在裝配過(guò)程中需預(yù)組裝軸承,消除以上誤差對(duì)裝配帶來(lái)的影響,具體方法為:軸承開(kāi)箱后預(yù)組裝圓錐軸承:①在檢修試驗(yàn)平臺(tái)上,水平放置組對(duì)軸承外圈、內(nèi)圈組件(間隔套未放入軸承內(nèi)),均勻盤動(dòng)軸承,保持軸承滾動(dòng)體保持平衡,測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸承外圈相對(duì)位置間距,均勻取3~6個(gè)測(cè)量點(diǎn),取平均值Q1;②使用外徑千分尺測(cè)量軸承間隔套寬度,均勻取3~6個(gè)點(diǎn),取平均值Q2;③Q1-Q2>0,軸承間隔套寬度加厚,Q1-Q2<0,配磨軸承間隔套寬度減小,力求Q2值接近Q1值;④復(fù)核雙列圓錐滾子軸承整體寬度,均勻測(cè)量,取平均值Q4;⑤復(fù)核磨輥輪轂外沿至輪轂軸肩深度值,均勻測(cè)量,取平均值Q5;⑥復(fù)核磨輥總成外端蓋止口深度值,均勻測(cè)量,取平均值Q6;⑦Q4-Q5-Q6>0,加長(zhǎng)外端蓋止口深度,Q4-Q5-Q6<0,加工縮短外端蓋止口深度,保持Q4-Q5-Q6數(shù)值為0,從而從整體上消除輪轂加工、軸承制作、裝配工藝等產(chǎn)生的誤差,使裝配游隙更加接近計(jì)算游隙,調(diào)整出合理的游隙量。

(2)改進(jìn)后螺栓緊固對(duì)總成使用的影響:磨輥密封端蓋螺栓M30×140(12.9級(jí))、輥軸定位螺栓M48×160(12.9級(jí))的緊固,嚴(yán)禁使用錘擊扳手一次完成緊固螺栓,錘擊緊固螺栓會(huì)造成螺栓受力不均,部分螺栓的受力過(guò)大;磨輥在投入運(yùn)行前附加上了緊固載荷,安裝緊固螺栓時(shí)使用扭矩扳手按照規(guī)定扭矩值來(lái)進(jìn)行緊固,預(yù)緊力先按照規(guī)定扭矩值的50%~60%整體緊固后,再按照100%規(guī)定力矩均勻緊固,使螺栓均勻受力。

(3)改進(jìn)后運(yùn)行過(guò)程中關(guān)注立磨擋料圈對(duì)總成使用的影響:合理的立磨擋料圈高度對(duì)磨機(jī)做功、振動(dòng)等影響較大。在加載壓力和喂料量一定的情況下,料層的厚薄,可通過(guò)調(diào)整擋料圈高度來(lái)穩(wěn)定料層,以此來(lái)減少磨機(jī)振動(dòng),降低對(duì)磨輥軸承的損壞。

(4)改進(jìn)后運(yùn)行過(guò)程中關(guān)注磨輥輥套、磨盤的磨損對(duì)總成使用的影響:物料的粉碎在加載壓力的作用下通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤和磨輥之間的間隙來(lái)完成。磨盤旋轉(zhuǎn)物料受離心力和摩擦力作用下,大塊物料或異物集中在磨盤外沿、擋料圈內(nèi)側(cè),所以在生產(chǎn)過(guò)程中,輥套和磨盤外側(cè)磨損較多且不均勻,磨損增多后會(huì)造成磨輥與磨盤間隙變大、研磨區(qū)出現(xiàn)偏移,造成磨輥軸向受力發(fā)生變化,磨機(jī)振動(dòng)會(huì)整體加劇。在使用過(guò)程中利用停磨機(jī)會(huì)及時(shí)測(cè)量磨輥、磨盤的磨損量,定期對(duì)磨盤、輥套進(jìn)行堆焊(每年年初堆焊一次、7月底8月初雨季發(fā)運(yùn)量較少時(shí)堆焊一次),降低立磨振動(dòng),提高磨機(jī)運(yùn)行效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

磨輥總成作為立磨核心部件,通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,可提高立磨運(yùn)行的穩(wěn)定性;合理的裝配程序、科學(xué)的工藝操作規(guī)程,可以保證立磨連續(xù)運(yùn)行的可靠性。

來(lái)源:《水泥》

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)

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