回轉(zhuǎn)窯托輪和托輪軸在熱裝配中應(yīng)注意的一些問題

Problems of Thermal Assembling Rotary Kiln Rollers and Its Shaft

王高見，馬孝直，張秀華

托輪和托輪軸是回轉(zhuǎn)窯支撐裝置中的重要零件，在整機運轉(zhuǎn)中起到支撐回轉(zhuǎn)窯筒體及耐火材料重量、托浮輪帶和定位窯體的作用。托輪和托輪軸熱裝配質(zhì)量的好環(huán)，決定了回轉(zhuǎn)窯整機的運轉(zhuǎn)率。本文結(jié)合產(chǎn)品特性和我公司在裝配中的經(jīng)驗，對托輪和托輪軸熱裝配過程中應(yīng)注意的一些問題進行闡述。

托輪；托輪軸；過盈；加熱；熱裝配

1 引言

回轉(zhuǎn)窯是水泥廠的核心設(shè)備，其運轉(zhuǎn)率決定著全廠的總產(chǎn)量，因此消滅或減少機械故障，保證窯的長期安全運轉(zhuǎn)，對水泥廠的生產(chǎn)具有重要意義。

回轉(zhuǎn)窯主要由筒體、支撐、傳動三大部分組成。托輪組是整個支撐裝置的重要組成部分，具有承受重量、托浮輪帶和定位窯體的作用。在回轉(zhuǎn)窯運行過程中，托輪組還起到控制窯體上下竄動的作用。

在水泥廠常有回轉(zhuǎn)窯設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生托輪和托輪軸竄軸的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這個問題，必須馬上停止運轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備，及時更換托輪和托輪軸，這一停一換直接影響了設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率，給水泥廠造成巨大經(jīng)濟損失。這個問題主要是托輪和托輪軸在制造過程中因零件精度、過盈量選擇不當?shù)仍蛟斐?，本文就回轉(zhuǎn)窯托輪和托輪軸在熱裝配工作中應(yīng)注意的問題和應(yīng)對措施與同仁探討。

2 托輪和托輪軸過盈量的選擇

托輪組主要由托輪、托輪軸和止推盤組成，根據(jù)使用要求，托輪和托輪軸的設(shè)計通常選擇過盈配合。表1為我公司兩種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯托輪軸和托輪的技術(shù)要求。從表1中可以看到，當軸外圓加工到最小、托輪孔加工到最大時其過盈量最?。环粗斴S外圓加工到最大、托輪孔加工到最小時其過盈量最大。從實際工作狀態(tài)來說，過盈量選擇過小，托輪和托輪軸在高溫下工作時容易出現(xiàn)松動造成竄軸，過盈量選擇過大在熱裝過程中容易使托輪漲裂，所以在實際工作中我們要盡量避免以上兩種極限的發(fā)生，選擇合適的過盈量進行熱裝配。

3 托輪和托輪軸在裝配過程中的選配

在實際機械加工的過程中，根據(jù)設(shè)計圖紙的要求加工出來的托輪和托輪軸雖然都是合格品，但每個零件尺寸都不相同。所以，這些零件進入裝配前，需要對其尺寸進行復(fù)查，并做好檢驗記錄。復(fù)查的目的就是對托輪和托輪軸進行選配，我們要求兩者的過盈量一般控制在0.37～0.42mm（以φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯為例）范圍內(nèi)，對選配好的零件一對一進行標記，然后進入實際裝配。

表1 兩種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯托輪軸和托輪的技術(shù)要求

在實際裝配過程中，對于孔軸過盈配合的裝配，根據(jù)每個廠設(shè)備和工藝的不同，通常可以選擇壓入裝配法、低溫裝配法（或稱冷裝配法、冷裝法）和加熱裝配法（或稱熱裝配法、熱裝法），目前我公司采用熱裝配法。

4 托輪在加熱過程中的溫度、時間的選擇

對孔零件的加熱方法有浸入油類液體加熱、氧炔火焰加熱、加熱爐加熱和電感應(yīng)加熱等，我廠對于托輪軸熱裝配通常使用加熱爐對托輪進行加熱。電加熱爐通過將零件加熱升溫，利用熱脹冷縮的原理使孔膨脹到一定的尺寸并且保證在安裝軸時不會被擦傷。在零件裝配前，確定孔的加熱溫度和加熱時間是相當重要的，若加熱溫度過低，孔的膨脹太小，無法裝配；而溫度過高，則消耗能源且浪費時間。所以為保證零件的熱裝配質(zhì)量，我們編制了熱裝配加熱規(guī)范，其中加熱溫度t1要求按式（1）計算：

t1=(σ0+σ1)/(ad)+t0（℃） （1）式中：

σ0——實測過盈量，即軸的實際尺寸減去孔的實際尺寸，mm

σ1——使軸自由進入孔所需的間隙，?。?.1%～0.2%）d，mm

a——孔零件的線膨脹系數(shù)，查手冊為1/℃

d——公稱配合尺寸，即連接件的直徑，mm

t0——裝配場地溫度，℃

其他相關(guān)參考數(shù)值見表2（此表是我公司編制的熱裝配加熱規(guī)范中的規(guī)定）。

5 加工精度和粗糙度的控制

每個零件在設(shè)計中，根據(jù)使用要求規(guī)定了精度要求，如φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯托輪軸與托輪配合處尺寸是φ 560t7（+0.470）/（+0.40），公差范圍是0.07，托輪φ560H8（+0.110）/（0）公差范圍是0.11。為保證零件裝配的最佳尺寸，在保證加工精度的同時，我們對此配合處形位公差提出要求，要求圓柱度公差控制在7級以內(nèi)。

表2 我公司熱裝配加熱規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定

表面粗糙度也是影響配合好壞的一個重要因素，在選擇公差等級時應(yīng)同時考慮表面粗糙度的要求。對于托輪與托輪軸過盈配合的情況，理論上講應(yīng)該是加工粗糙度越高，托輪軸與托輪緊固得越牢，越不會出現(xiàn)相對滑動現(xiàn)象。從表1可見托輪內(nèi)孔表面粗糙度設(shè)計為3.2，托輪軸表面粗糙度設(shè)計為1.6。在實際控制過程中，對托輪內(nèi)孔表面粗糙度我們都盡量控制在1.6，以確保裝配質(zhì)量。

6 如何使托輪和托輪軸在熱裝過程中一步到位

要想使托輪和托輪軸在熱裝過程中一步到位，首先就要確保托輪的加熱溫度和加熱時間，保證托輪受熱均勻，使托輪內(nèi)孔的膨脹量達到裝配所需的膨脹間隙。若膨脹間隙達不到要求，則極有可能在托輪軸吊裝時出現(xiàn)卡滯的情況，導(dǎo)致無法順利裝配。由此引起的重復(fù)加熱或軸孔磨損，將讓企業(yè)付出不小的成本。

所以，在托輪軸熱裝前和加熱結(jié)束后，都要對托輪的內(nèi)孔尺寸進行復(fù)檢（各種規(guī)格產(chǎn)品進行1次），并與加熱前的尺寸以及托輪軸的實際尺寸進行比對，確保裝配間隙達到圖紙設(shè)計要求后再進行裝配。

為保證托輪和托輪軸在熱裝過程中準確到位，在托輪和托輪軸熱裝前，首先應(yīng)將加熱后的托輪放置在一個自制的水平支架上，確保深度滿足托輪軸頂出的長度，同時保證托輪水平放置，軸心線與地面垂直，支架底部在吊裝前放置千斤頂，當加熱好的托輪放置正確后，再用起吊設(shè)備（行車）將托輪軸從一端吊起，垂直緩慢吊裝入托輪。當托輪軸裝入后，使用起吊設(shè)備和千斤頂配合對托輪軸在托輪兩側(cè)的伸出量進行調(diào)整，使托輪和托輪軸裝配完成后其對稱偏差不超過1mm。

另外，托輪和托輪軸熱裝配時間要求不能超過10min，加熱后的托輪如果停留時間過長，膨脹量達不到裝配要求，將無法進行裝配，嚴重時當軸裝到一半，就無法繼續(xù)裝配，造成零件報廢。完成熱裝配待組件需待完全冷卻至室溫后才能進行下一步工作。至此托輪和托輪軸熱裝配工作完成。

[1]梁開榮,丁毅.淺談回轉(zhuǎn)窯托輪的調(diào)整[C]. 2009年中國石灰工業(yè)技術(shù)交流與合作大會論文資料匯編,2009（1）.

[2]李兵,劉義倫,肖友剛.回轉(zhuǎn)窯托輪與軸受強壓時過盈量配合的ANSYS分析[J].水泥工程, 2004（2）.

[3]陳作炳,曾芳,等.大型回轉(zhuǎn)窯輪軸過盈接觸有限元分析研究[J].裝備制造技術(shù),2007（4）.

[4]陳作炳,曾芳,等.10000t/d回轉(zhuǎn)窯輪軸過盈配合數(shù)值分析研究[J].中國水泥,2007（4）.

TQ172.622.29

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1001-6171（2013）05-0042-02

州中材裝備重型機械有限公司，江蘇 徐州 221006；

2012-12-30； 編輯：趙 蓮