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        環(huán)冷機(jī)車(chē)輪脫落的研究和對(duì)策

        2021-03-27 16:35:22王利志王鋒崔文龍陰利輝吳寶兵
        中國(guó)設(shè)備工程 2021年5期
        關(guān)鍵詞:冷機(jī)燒結(jié)機(jī)油封

        王利志,王鋒,崔文龍,陰利輝,吳寶兵

        (河鋼股份有限公司承德分公司,河北 承德 067002)

        目前,國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠多采用環(huán)冷機(jī)冷卻燒結(jié)礦,隨著燒結(jié)機(jī)的不斷大型化,環(huán)冷機(jī)也相應(yīng)地朝大型化方向發(fā)展。環(huán)冷機(jī)機(jī)體的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)一般有車(chē)輪式、托輪式等。其中,托輪式車(chē)體靠托架在托輪上運(yùn)轉(zhuǎn),車(chē)輪式車(chē)體與車(chē)輪共同在軌道上運(yùn)行。以我鋼廠415㎡環(huán)冷機(jī)車(chē)輪式車(chē)體為例,環(huán)冷機(jī)沿中徑44m圓環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)一周時(shí)間為:46.6~139.8min,正常時(shí)間為:80min。在運(yùn)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)通過(guò)環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)將溫度高700~800℃燒結(jié)礦冷卻至燒結(jié)礦表面溫度應(yīng)在100℃以下。由此可見(jiàn),燒結(jié)機(jī)故障停機(jī)將極大影響整個(gè)燒結(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)。

        環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)停機(jī)的主要原因是環(huán)冷機(jī)車(chē)輪的脫落。當(dāng)車(chē)輪脫落后進(jìn)行事故搶修需要3~4小時(shí),特別是車(chē)輪脫落后發(fā)現(xiàn)不及時(shí)臺(tái)車(chē)停在更換位置空間不足部位時(shí)會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)以上停機(jī),嚴(yán)重影響了燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)產(chǎn)量。本文通過(guò)對(duì)環(huán)冷機(jī)車(chē)輪軸承受力情況及潤(rùn)滑密封情況進(jìn)行分析,找出問(wèn)題所在,并制定相應(yīng)的對(duì)策,以期達(dá)到環(huán)冷機(jī)車(chē)輪穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

        1 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪脫落原因分析

        1.1 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪軸承力分析

        環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置為相對(duì)對(duì)稱(chēng)布置的電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,摩擦輪壓緊、驅(qū)動(dòng)摩擦板轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而達(dá)到使環(huán)冷轉(zhuǎn)動(dòng)的目的(如圖1)。

        圖1 環(huán)冷機(jī)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

        該種驅(qū)動(dòng)方式造成環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)單車(chē)在驅(qū)動(dòng)力F1和F2作用下運(yùn)行軌跡呈橢圓運(yùn)行(圖2)。進(jìn)而使車(chē)輪軸承在臺(tái)車(chē)運(yùn)行時(shí)除受車(chē)體及負(fù)荷重量產(chǎn)生的壓力(F3)外(圖3),還受臺(tái)車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的往復(fù)軸向力(F4)。

        圖2 環(huán)冷機(jī)理論及實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡

        我廠415㎡環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)車(chē)輪軸承型為雙列圓錐輥?zhàn)虞S承,其結(jié)構(gòu)示意圖及受力圖如圖3。析可知,在車(chē)體及負(fù)荷重量產(chǎn)生的壓力F3

        圖3 環(huán)冷機(jī)軸承受力分析圖

        由圖3分作用下,軸承里套分別承受了F3.1、F3.3的軸向力和F3.2、F3.4的徑向力,以及臺(tái)車(chē)在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中承受的往復(fù)軸向力F4。從受力分析可知,鎖母的緊力和軸向間隙的控制是在軸承內(nèi)外套間隙固定情況下保證車(chē)輪軸承穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

        1.2 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪潤(rùn)滑密封形式分析

        我鋼廠環(huán)冷機(jī)在環(huán)冷機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中測(cè)量環(huán)冷機(jī)車(chē)輪實(shí)際工作環(huán)境溫度最高為:160.9℃,平均環(huán)境溫度為:124.2℃,車(chē)輪輪體最高溫度為86.7℃。其測(cè)溫圖如圖4。

        圖4 環(huán)冷機(jī)工作環(huán)境及車(chē)輪紅外測(cè)溫圖

        環(huán)冷機(jī)車(chē)輪組件中對(duì)軸承腔的密封形式主要有兩種,一種為骨架油封密封,一種為骨架油封加迷宮密封兩種。此兩種密封示意圖如圖5。

        圖5 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

        由于環(huán)冷機(jī)的冷卻方式為鼓風(fēng)冷卻,臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱之間密封采用的是浮動(dòng)滑板式密封,在環(huán)冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)有細(xì)小的燒結(jié)礦顆粒吹出,當(dāng)密封失效時(shí),一部分落入軸頭及密封環(huán)處的顆粒會(huì)隨著臺(tái)車(chē)的運(yùn)行進(jìn)入車(chē)輪軸承潤(rùn)滑腔內(nèi)的油脂中,造成油品污染,導(dǎo)致軸承因潤(rùn)滑失效而損壞。

        2 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪脫落預(yù)防措施

        2.1 重新組裝車(chē)輪確定關(guān)鍵尺寸鏈

        為了解決在檢修過(guò)程中對(duì)車(chē)輪安裝的精度要求,利用AUTOCAD對(duì)車(chē)輪進(jìn)行建模。通過(guò)在建模過(guò)程中恢復(fù)各備件的原始安裝精度,通過(guò)尺寸鏈計(jì)算出車(chē)輪組件的關(guān)鍵控制點(diǎn)(圖6)線下新備件實(shí)際組裝車(chē)輪組件與檢修拆除控制尺寸鏈大的臺(tái)車(chē)半軸組件與AUTOCAD建模后尺寸鏈進(jìn)行分別對(duì)比。除規(guī)定半軸精度外,還確定了各尺寸部件的相關(guān)要求如表1。

        圖6 環(huán)冷機(jī)車(chē)輪檢修控制尺寸示意圖

        表1 車(chē)輪尺寸鏈控制要求表

        2.2 重新設(shè)計(jì)車(chē)輪密封形式,采用耐高溫密封油封

        由于環(huán)冷機(jī)車(chē)輪實(shí)際工作環(huán)境溫度最高為:160.9℃,平均環(huán)境溫度為:124.2℃,車(chē)輪輪體最高溫度為86.7℃。在生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)端蓋部位的骨架油封由于溫度過(guò)高油封材質(zhì)變軟,油封整體向外擠出,導(dǎo)致密封失效。為防止該現(xiàn)象發(fā)生,重新設(shè)計(jì)了車(chē)輪的端蓋取消了車(chē)輪端蓋處的密封,將端蓋由“透蓋”形式改為了“悶蓋”形式(圖7)。為防止高溫對(duì)骨架油封的影響,將密封環(huán)處的骨架油封材質(zhì)由原來(lái)的丁腈橡膠改為氟橡膠。

        3 措施落實(shí)前后對(duì)比

        從2017年7月開(kāi)始利用檢修逐漸對(duì)環(huán)冷機(jī)車(chē)輪進(jìn)行安裝尺寸控制及密封更換,經(jīng)過(guò)一年的實(shí)踐通過(guò)對(duì)車(chē)輪脫落事故統(tǒng)計(jì)得出,故障率降低了65%。環(huán)冷機(jī)車(chē)輪脫落故障得到了有效的控制。

        4 結(jié)語(yǔ)

        圖7 環(huán)冷機(jī)透蓋改造示意圖

        環(huán)冷機(jī)車(chē)輪軸承長(zhǎng)期處于低速重載的工況下運(yùn)行,如何有效準(zhǔn)確地判斷出軸承故障一直是點(diǎn)檢、維護(hù)人員的一大難點(diǎn)。對(duì)環(huán)冷機(jī)車(chē)輪的安裝尺寸控制及密封形式的改善能過(guò)有效地避免因車(chē)輪軸承因在重載及潤(rùn)滑不足條件下產(chǎn)生故障導(dǎo)致停機(jī)、停產(chǎn)。通過(guò)對(duì)環(huán)冷機(jī)車(chē)輪脫落的研究,也能印證軸承的裝配精度及潤(rùn)滑狀態(tài)是否良好直接關(guān)系到整個(gè)車(chē)輪的使用壽命。

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