水泥立磨磨輥總成損壞原因分析及優(yōu)化
2023-12-21
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)際使用過程中多次出現(xiàn)磨輥總成前端密封、定位端蓋頂開情況，直接影響立磨的正常運(yùn)行，現(xiàn)針對磨輥總成結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場使用情況，分析端蓋頂開原因，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，這兩個軸承通過間隔套、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前端密封、定位端蓋來固定（見圖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)行中會存在一定的軸向載荷沖擊，磨輥相對于輥軸有一定的微小的移動，當(dāng)立磨運(yùn)行時料層的變化會使磨輥在磨盤上動態(tài)上下浮動變化位置，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，這個時候會對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，振動加劇，定位端蓋受到的沖擊載荷更為明顯，同時此結(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，很難及時被發(fā)現(xiàn)（見圖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）高強(qiáng)螺栓緊固。
（3）安裝螺栓過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)下通過對螺栓受力分析，磨輥在運(yùn)轉(zhuǎn)過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雙重作用受力較大，上部位置受力相對較?。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，造成其本身受力位置不固定，螺栓在長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)際使用過程中未充分考慮到定位螺栓所受到交變載荷的問題，造成螺栓切斷、端蓋頂開情況發(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)價值上考慮，查閱相關(guān)技術(shù)資料后采用在不動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)換相對位置，使圓錐軸承受到的軸向沖擊通過間隔套、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的3條M48×160（12.9級）改為4條M48×160（12.9級）壓緊（見圖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
（1）結(jié)構(gòu)改進(jìn)后磨輥的裝配對總成使用的影響：磨輥在運(yùn)行過程中，總成輪轂內(nèi)溫度在（90±10） ℃范圍內(nèi)波動，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，輪轂、軸承外圈溫度會比輥軸、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)整游隙過大，軸向的推力會使圓錐軸承受力不均勻，運(yùn)行過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，與此同時總成在實(shí)際游隙調(diào)整時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，在裝配過程中需預(yù)組裝軸承，消除以上誤差對裝配帶來的影響，具體方法為：軸承開箱后預(yù)組裝圓錐軸承：①在檢修試驗平臺上，水平放置組對軸承外圈、內(nèi)圈組件（間隔套未放入軸承內(nèi)），均勻盤動軸承，保持軸承滾動體保持平衡，測量兩個軸承外圈相對位置間距，均勻取3~6個測量點(diǎn)，取平均值Q1；②使用外徑千分尺測量軸承間隔套寬度，均勻取3~6個點(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，均勻測量，取平均值Q6；⑦Q4-Q5-Q6＞0，加長外端蓋止口深度，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算游隙，調(diào)整出合理的游隙量。
（2）改進(jìn)后螺栓緊固對總成使用的影響：磨輥密封端蓋螺栓M30×140（12.9級）、輥軸定位螺栓M48×160（12.9級）的緊固，嚴(yán)禁使用錘擊扳手一次完成緊固螺栓，錘擊緊固螺栓會造成螺栓受力不均，部分螺栓的受力過大；磨輥在投入運(yùn)行前附加上了緊固載荷，安裝緊固螺栓時使用扭矩扳手按照規(guī)定扭矩值來進(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)行過程中關(guān)注立磨擋料圈對總成使用的影響：合理的立磨擋料圈高度對磨機(jī)做功、振動等影響較大。在加載壓力和喂料量一定的情況下，料層的厚薄，可通過調(diào)整擋料圈高度來穩(wěn)定料層，以此來減少磨機(jī)振動，降低對磨輥軸承的損壞。
（4）改進(jìn)后運(yùn)行過程中關(guān)注磨輥輥套、磨盤的磨損對總成使用的影響：物料的粉碎在加載壓力的作用下通過轉(zhuǎn)動的磨盤和磨輥之間的間隙來完成。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)過程中，輥套和磨盤外側(cè)磨損較多且不均勻，磨損增多后會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)振動會整體加劇。在使用過程中利用停磨機(jī)會及時測量磨輥、磨盤的磨損量，定期對磨盤、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)量較少時堆焊一次），降低立磨振動，提高磨機(jī)運(yùn)行效率。
5 結(jié)束語
磨輥總成作為立磨核心部件，通過對其結(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。
來源：《水泥》
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