首鋼長冶鋼鐵有限公司 山西 長治 046000

1 前言

脹緊連接套(以下簡稱脹套)是通過擰緊12.9級高強(qiáng)度拉力螺栓,在內(nèi)環(huán)與軸之間、外環(huán)與輪轂之間產(chǎn)生抱緊力實(shí)現(xiàn)機(jī)件與軸的無鍵連接。當(dāng)承受負(fù)荷時,靠脹套與機(jī)件、軸的結(jié)合壓力及產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩、軸向力或二者的復(fù)合載荷。冶金行業(yè)的燒結(jié)機(jī)主傳動、連鑄機(jī)中包車傳動等環(huán)境應(yīng)用較多。由于其安裝在部件內(nèi)部,出現(xiàn)前期隱患時不易被檢查發(fā)現(xiàn),因此需對其失效情況進(jìn)行總結(jié)分析,以便在設(shè)備安裝、使用過程中予以關(guān)注,避免造成設(shè)備非計劃停機(jī)。

2 脹套在燒結(jié)機(jī)主傳動應(yīng)用中會出現(xiàn)傳遞扭矩失效，軸表面或輪轂內(nèi)孔磨損等損壞

2020年初,長鋼公司4#燒結(jié)機(jī)主機(jī)頭輪傳動出現(xiàn)3組脹套(型號Z2-380×475)失效,導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)停機(jī)檢修。分析脹套失效原因為：

(1)4#燒結(jié)機(jī)于2004年9月投產(chǎn),2020年2月為儲備燒結(jié)礦增大了上料量、機(jī)速、主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量和電機(jī)運(yùn)行頻率。對比投運(yùn)前后參數(shù)：料批由日均363t/h,增加到日均383.2t/h,平均增加20.2t/h；機(jī)速由1.8m/min提高約8%達(dá)到1.9m/min；主抽變頻正常運(yùn)行為35.5HZ,增加到44.6HZ。

(2)在拆除脹套外側(cè)隔環(huán)時發(fā)現(xiàn),安裝脹套的軸與輪轂間隙內(nèi)有大量減速器潤滑油流出,在安裝密封圈的輪轂內(nèi)側(cè)表面有一處約5mm×5mm較大砂眼。脹套在長期傳遞大扭矩過程中產(chǎn)生疲勞變形,使得脹套與緊固件之間脹緊力下降,缺陷處密封失效,潤滑油經(jīng)長年運(yùn)行滲入脹套內(nèi)套與軸之間,使得摩擦力進(jìn)一步降低,不能克服主機(jī)扭矩增加而發(fā)生打滑。

(3)經(jīng)查閱相關(guān)資料,同部位設(shè)備故障在其它鋼廠燒結(jié)機(jī)也曾出現(xiàn)過。2010年12月,某鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)與脹套配合部位軸徑約有50%的接觸面出現(xiàn)溝狀磨損,最深處達(dá)1.5mm。通過對磨損部位進(jìn)行表面處理,達(dá)到干凈、干燥、露原色后,分別涂抹高分子金屬修復(fù)材料恢復(fù)到原配合尺寸后進(jìn)行了總裝配,用時12小時完成修復(fù)。

3 嚴(yán)格管控脹套安裝過程，做好零部件檢查，按安裝規(guī)范施工

(1)查驗零部件。脹套連接的設(shè)備一般是在現(xiàn)場裝配,這就需要建設(shè)方、施工方和監(jiān)理方做好零部件檢查工作。檢查軸、輪轂、脹套、軸套等尺寸和表面粗糙度符合圖紙設(shè)計要求,且無銹蝕、無缺陷。

(2)清理零部件。在安裝脹套前,先對安裝位置進(jìn)行清理,用油石打磨干凈各種小毛刺及尖角,再選擇四氯化碳清洗軸、脹緊套、大齒輪內(nèi)孔等,并用清潔無油白布擦干后方可進(jìn)行脹套安裝。

(3)規(guī)范安裝、緊固螺栓。在安裝螺栓前,用汽油清洗每條螺栓,用四氯化碳脫脂并吹干。用毛刷沾少量潤滑脂涂抹在螺栓絲扣上依次帶入,目的是防止絲扣及端頭產(chǎn)生干摩擦,影響螺栓實(shí)際擰緊程度,并使螺栓均勻受力,提高緊固效果(注意：禁止使用二硫化鉬類潤滑脂。由于鉬粉的摩擦系數(shù)很小,當(dāng)脹套長期使用中,會引起環(huán)體部件打滑松動)。先讓每條螺栓處于松開狀態(tài)使脹套松弛,用軟鐵絲將開口處閉合箍好,用木錘輕輕振打外環(huán)將脹緊套平滑的裝入連接位置,不得傾斜。并注意脹套內(nèi)環(huán)開口處向下,外環(huán)的開口處向上,相差180°,且各組脹套的外環(huán)開口位置互相間各錯開90°。脹套螺栓需用力矩扳手對角、交叉、均勻地擰緊,按規(guī)定力矩分四次擰緊,分別為1/3、1/2及規(guī)定的螺栓擰緊力矩擰緊,最后以規(guī)定螺栓擰緊力矩沿圓周方向檢查所有螺栓,保證各脹緊套的預(yù)緊力一致,受力均衡,如果有個別螺栓仍未鎖緊,必需重復(fù)以上步驟。

(4)控制減速器齒輪位置變化。在緊固螺栓過程中,要實(shí)時檢測軸與輪轂間距、齒輪位置變化等情況,以避免齒輪發(fā)生大的偏斜導(dǎo)致后期無法調(diào)整。選用內(nèi)徑千分尺測量軸與輪轂孔上下左右內(nèi)外側(cè)間距,并在齒輪外側(cè)垂直和水平位置放置至少4個百分表檢測齒輪軸向和徑向位置偏移情況,在安裝過程中所測間距和齒輪位置偏移控制在圖紙要求范圍內(nèi),并依據(jù)測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)螺栓擰緊順序,避免遺漏。長鋼公司本次安裝圖紙要求為間隙小于0.05mm、齒輪偏移小于0.5mm,實(shí)際控制在間隙小于0.03mm,偏移小于0.4mm。

(5)密封可靠。脹套兩側(cè)密封為靜密封,是防止油水進(jìn)入脹套的重要部件,因此在安裝前認(rèn)真檢查密封圈及安裝位置無缺陷,在安裝過程中用木片輕輕將密封圈裝入。

4 設(shè)備維檢修中的幾點(diǎn)建議

(1)盡可能不過負(fù)載使用。脹套已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計時根據(jù)傳遞載荷的大小,按標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的型號和軸、輪轂尺寸。如果生產(chǎn)過程中確實(shí)需增加負(fù)荷,必須限定負(fù)載大小,在安全的狀態(tài)下使用,否則就可能造成脹套失效。

(2)因脹套安裝在部件內(nèi)部,日常無法檢查,建議結(jié)合日常生產(chǎn)負(fù)荷,利用燒結(jié)機(jī)設(shè)備的大修周期進(jìn)行定期更換。

(3)做好脹套日常成套儲備,并按要求做好防銹工作,必要時采用塑料袋密封。如設(shè)備選用多套脹套,則同時儲備同一廠家、同等套數(shù)的脹套,避免新舊搭配使用。因為,多個脹套串聯(lián)使用時,單個脹套傳遞載荷的能力隨著脹套數(shù)目的增加而降低,其總的額定載荷需乘以額定載荷系數(shù)(如Z2型,選用2個脹套,則額定載荷系數(shù)為1.8,3個脹套為2.7)。如果使用舊件,額定載荷系數(shù)還需向下調(diào)整,選用同等數(shù)量脹套可能無法達(dá)到原設(shè)計要求。

5 結(jié)束語

脹套在大型設(shè)備中選用具有不需熱壓配合,互換性好,避免了軸與輪轂開鍵槽后產(chǎn)生的應(yīng)力集中,在超載時可以保護(hù)設(shè)備不受損壞等優(yōu)點(diǎn),在各個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但大型設(shè)備因脹套損壞對生產(chǎn)系統(tǒng)影響較大,因此必須在安裝、運(yùn)行過程中按規(guī)范操作,避免出現(xiàn)脹套失效的情況發(fā)生。