技术 | 回转窑液压挡轮常见问题及修复方案

 

1.液压挡轮装置

回转窑的挡轮是用来限制(普通挡轮)或控制(液压挡轮)窑体的轴向窜动。一般情况下,挡轮和轮带侧面要保持一定的间距U,该间距的值根据窑筒体允许的轴向窜动距离确定。U值的确定原则是既使轮带与托轮在全宽上均匀磨损,又使窑上大小齿轮良好啮合,同时窑两头的密封装置不致失去密封作用。

 

对于多支点支撑的回转窑,由于窑体的热胀冷缩,挡轮一般会布置在传动大齿圈附近的轮带两侧。这样做既能防止由于大齿圈过度的轴向移动而影响啮合,又便于大小齿轮罩的设计。

(1)普通挡轮

在普通挡轮装置中,挡轮的转动可作为窑体上窜或下滑的极限位置的标志。在运转中,上挡轮或下挡轮不能够长时间连续转动。两个挡轮附近装有限位安全开关,用来保证窑体不会从托轮支承上滑落下来。但是它也有一定得局限性,主要表现在:

Ø 轮带与托轮接触不良。两个相依滚动的圆柱体在轴线完全平行时才能够均匀接触。如果轴线歪斜后,会造成托轮或轮带表面压溃、剥落、点蚀等缺陷。

Ø 滑动摩擦的增加。轮带与托轮间轴线不平行造成两个圆柱体的滑动摩擦增加,加速零部件的磨损及设备的功耗。

Ø 接触表面润滑不良。如果改善了表面润滑条件就必须使轴线歪斜得更大才能防止窑体下滑,但是这样会破坏窑体平衡而产生窜动。阻碍了接触表面充分润滑。加剧设备的磨损。

Ø 维护管理繁琐。由于轮带与托轮表面的摩擦系数是经常变化的,而且受多种因素的影响。因此该设备在日常的维护中需要勤观察、多调整,以防止单侧挡轮经常受力。

(2)液压挡轮

液压挡轮通常用在大型回转窑中,它具有能耗小,运转均匀,保证窑体直线性的优点。液压挡轮结构,如图1所示。形如蘑菇状的挡轮1,内装有向心球面滚柱轴承2,使挡轮可以摆动一个微小的角度,以保持挡轮侧面和轮带完全接触。在止推滚珠轴承4的下方用上球面座7和下球面座6起调心作用。球面座的球心应与轴承2的球心重合于O点,才能转动灵活。挡轮1通过空心轴8支承在两根平行的导向轴4上,导向轴由左底座10和右底座5固定在基础上。在活塞杆9或轮带的推动下,挡轮和空心轴能在导向轴上灵活地往复运动。

 

液压挡轮装置由三部分组成,分别是:挡轮、油缸和油站。其工作原理见图2。在起动窑体的同时,起动油泵电机6。油泵电机6与电磁换向阀15有联锁装置,使二位二通电磁换向阀15处于常闭状态。此时,油从油箱8中吸出,经滤油器7吸入油泵。压力油经单向阀4入溢流节流阀4后,再入油缸,推动活塞迫使窑体上窜。当挡轮座的碰块移动到与上限位开关10相碰时,使电磁换向阀15通电后变为接通状态,并同时使油泵电机6停止。此时,在窑体下滑力作用下,开始缓缓下滑并将油缸2中油液排出,经调速阀14电磁换向阀15流回油箱8。

 

当窑体继续下滑到使挡轮座的碰块碰到下限位开关9时,油泵电机6又接通电源而电磁换向阀15断电。此时电磁换向阀通道闭合,使挡轮重新推动窑体上窜。如此往复“游动”,循环下去。托轮轴线与窑体轴线处于平行状态,同时窑体不断往复游动,这样就达到了在托轮和轮带全宽上均匀磨损的目的。窑体上窜速度由溢流节流阀4调节,而窑体下滑速度由调速阀14控制。要求八小时使窑体上下窜动1~2次。不能太快,否则大小齿轮工作表面会拉出轴向刻痕。

液压挡轮常见问题及维护措施

2.回转窑液压挡轮系统的常见问题

回转窑液压挡轮系统主要由挡轮系统和液压系统组成。回转窑窑体的轴向窜动是由液压挡轮控制的,它可以使轮带和托轮在全宽上能够均匀磨损,同时又能够保证窑体中心线的直线性,减少功率消耗。导致挡轮系统出现故障,如不及时处理能引起停窑减产,浪费了大量的人力物力和财力。

(1)回转窑液压挡轮系统故障的原因分析:

Ø 挡轮安装不当,表面接触不良

在安装挡轮时要求挡轮中心线与窑体纵向中心线重合;只有这样,轮带与挡轮表面才是理想的纯滚动摩擦。一旦挡轮中心线与窑体纵向中心线偏差较大时,就会在挡轮表面产生向上和向下的两个方向的摩擦力,导致挡轮上窜,上压盖螺栓受力过大断裂,甚至整个挡轮脱落断裂等故障。当挡轮靠近窑体回转方向,轮带的旋转将给挡轮表面产生向下的摩擦力,使最下部的推力轴承受力过大而失效。

另一方面,回转窑安装时一般都有的斜度要求,因此液压挡轮底座也相应有安装斜度要求,这样挡轮与轮带在高度方向上的接触才能达90%以上,而一旦两者斜度偏差较大时,接触面就会出现只在上部或下部的50%都不到的区域,从而影响轴上弯距;扭矩等受力状况引起轴的失效;轮带与挡轮表面因加工或磨损不均匀将引起啮合不好,产生对轴的冲击破坏。

Ø 基础底板螺栓偏小

一般在挡轮设计时都考虑到计算和校核挡轮与底板联结螺栓组的受力,但有可能忽略底板基础螺栓的校核或所取安全系数较小。

Ø 挡轮轴孔配合过盈量偏小

挡轮与轴采用一个平键的过盈联结,为防止挡轮轴向窜动,上部有六个防松螺栓;挡轮与实心轴的配合公差选用是根据挡轮传递的载荷;根据计算挡轮轴孔配合理论选用;一旦实际过盈量小于此值,这时将导致其配合表面的压力偏小不能满足在该工况下的工作条件,造成轴孔间产生相对滑动,将扭力直接作用在键上,使原来靠轴孔过盈配合传递扭矩变为和键一起传递扭矩;在冲击载荷下,特别当键也选用较松配合不能满足使用要求时,极易造成滚键,挡轮窜出等故障现象。

Ø 轴类本身问题

轴类零件一旦选材不当,可能导致其本身机械性能达不到使用要求;加工或热处理不当,可能形成应力集中或产生裂纹源,极易导致开裂失效。焊接修复时的快速加热和快速冷却会改变母体的韧性,残余应力若不能很好消除,也易引起裂纹失效。

(2)液压挡轮系统故障保护措施

Ø 为避免以后再发生类似问题,针对以上分析我们采取了相应的保护措施:

Ø 改进存在的不合理结构或隐患的部位;

Ø 严细设备管理,完善细化各项项目实施的可行操作规范;

Ø 现场维修中,管理部门要严格细量化各项安装技术要求指标,施工单位要针对要求详尽编排出可行性操作方案;

Ø 确保各项共同检验数据符合要求规范;

Ø 确保轴孔配合过盈量,轴的综合机械性能,轮盘表面硬度等关键质量控制点;

Ø 控制每颗螺栓是否达到要求的强度等级指标,密封圈性能是否达标等细节问题;

Ø 加强对岗位工人的技术培训,做好日常点检及维护工作,发现问题及时汇报。

液压挡轮轴正常生产运行过程中易出现的设备问题:

(1)轴承位磨损,挡轮轴与轴承过盈间隙小,造成轴和轴承相对运动磨损;

(2)轴承润滑不足,造成轴承和轴烧结,而损坏轴;

(3)拆卸和装配过程中不够严谨,造成配合面损伤。

(4)轴承室磨损

(5)其它易冲击冲刷类磨损等。

针对以上液压挡轮易出现的设备故障问题,一般的冲击冲刷问题及轴承损坏属于正常的金属疲劳磨损或者由于保养不到位导致的。这些问题传统工艺解决相对简单,解决成本较低。

液压挡轮主轴是液压挡轮装置中最重要的部件,主轴轴承位或轴承室一旦出现磨损,将对整个液压挡轮装置运行造成的影响,严重威胁回转窑的正常运行。

3.液压挡轮主轴磨损解决方案

针对易损件,如轴承,一般维修相对比较简单,直接采用更换的方式进行维修即可,拆卸相对简单,检修周期短可实现在线修复,传统检修方法即可以有效解决。但是对于破碎机设备中最重要的部件,即主轴磨损传统工艺解决相对困难,需要大量的拆卸,投入大量的人力物力及生产时间等,给企业生产带来严重的影响。

Ø 传统修复工艺

针对于破碎机主轴的磨损,传统工艺修复方案有以下几类:

(1)现场电刷镀工艺

(2)整体拆卸,然后补焊机加工修复

(3)热喷涂或激光熔焊工艺

(4)更换新部件。

Ø 电刷镀修复工艺

其优点就是可以实现在线修复,其缺点非常明显。电刷镀工艺其刷镀涂层受到磨损量的限制,一般电刷镀涂层刷镀厚度小于0.2mm。当磨损量大于0.2mm时,其刷镀效率将成倍下降,且刷镀层过厚时,使用过程中刷镀层容易脱落,使用寿命短。

Ø 补焊机加工修复工艺

补焊机加工修复工艺是传统工艺修复工艺中最常见的一种方式,其特点就是修复精度高。其缺点是对于小型轴类的修复过程中容易造成应力集中或者造成轴的弯曲变形;对于锤式破碎机主轴等大型轴类的修复无法进行在线修复,拆卸和运输将大大增加修复成本和修复周期,且对于机加工设备的要求极高,综合性价比低,大大影响企业的正常生产,增加维修维护成本。同时补焊工艺无法避免热应力的问题,造成轴使用过程中出现裂纹甚至断裂的危险,大大增加生产安全隐患。

Ø 热喷涂或激光熔焊

热喷涂和激光熔焊工艺,是一种新型的金属修复工艺,其特点是在喷涂或激光熔焊时,产生的温度较低,修复后的金属热应力小,对金属损伤较小,其修复后金属表面硬度高等特点。由于修复后必须采用加加工艺,对于大型、难以拆卸的设备的修复难以在线修复。

Ø 更换新部件

对于液压挡轮主轴的磨损,采用更换的方式不仅成本高,且拆装和运输综合成本较高;随着整体水泥行业的生产过剩,设备的修旧利废,已经是优化企业综合效益的体现。

4. 索雷工业高分子复合材料修复技术

索雷工业高分子碳纳米聚合材料修复技术是利用高分子复合材料特有的机械性能和针对性的修复工艺在线修复液压挡轮装置等大型轴类的磨损。

Ø 修复工艺简单:

(1)根据主轴的尺寸,及磨损情况,确定修复工艺;

(2)现场结合传统“打麻点”确定同心工艺和高分子复合材料恢复轴的尺寸(3)安装轴承部件,开机运行即可。

Ø 索雷技术优势:其优点是复合材料粘结力好,良好的抗压性能及具备金属所具有的弹性变形等综合力学性能实现在线修复,修复效率高,没有热应力影响,时间短,一般情况下6小时内完成修。

Ø 索雷工业高分子复合材料类似一种冷焊技术,在线修复过程中不会产生高温,很好的保护设备本体不受损伤,且修复过程中不受轴单边磨损量的限制。

Ø 高分子复合材料使用过程中不会产生金属疲劳磨损,在设备正常维护保养的前提下,其修复后使用寿命甚至高于新部件的使用寿命。

综上所述,索雷工业高分子复合材料修复回转窑液压挡轮主轴磨损方面具有修复效率高,可实现在线修复,综合修复成本低,给企业设备维修维护方面提供有力的解决方案,大大降低企业的生产成本。

 

 

2020年7月28日 11:20
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