張子豪
（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）
摘 要：在試生產(chǎn)過程中，當(dāng)物料循環(huán)量達(dá)到1 000 t/h時(shí)，水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)提升機(jī)電流大幅度波動(dòng)，尾輪大幅度上下串動(dòng)，提升機(jī)尾輪卡死斷軸。將原來的尾輪內(nèi)置配重改造為外置配重，將尾輪軸由滑動(dòng)摩擦形式改造為滾動(dòng)摩擦。改造后，提升機(jī)能力和可靠性得到增強(qiáng)，滿足生產(chǎn)需求。
關(guān)鍵詞：水泥粉磨系統(tǒng)；循環(huán)提升機(jī)；尾輪；卡死；斷軸；配重；摩擦
DX項(xiàng)目水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)提升機(jī)設(shè)計(jì)Z大運(yùn)輸能力為1200t/h。試生產(chǎn)中，當(dāng)運(yùn)輸量達(dá)到1000t/h時(shí)，料流不穩(wěn)，尾輪上下竄動(dòng)大，進(jìn)而引發(fā)尾輪卡死斷軸現(xiàn)象。為解決此問題，我們對循環(huán)提升機(jī)實(shí)施了改造。
01 水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)鏈斗提升機(jī)工藝布置
DX項(xiàng)目水泥粉磨采用輥壓機(jī)+球磨機(jī)半終粉磨工藝，循環(huán)提升機(jī)工藝布置流程如圖1。水泥原料通過喂料提升機(jī)進(jìn)入到緩沖倉，緩沖倉下料到輥壓機(jī)，經(jīng)輥壓機(jī)擠壓的物料由循環(huán)提升機(jī)輸送到V型選粉機(jī)，粗料回到輥壓機(jī)。該系統(tǒng)中，循環(huán)提升機(jī)的能力是物料循環(huán)量大小的決定因素之一。
02 循環(huán)提升機(jī)斷軸原因分析
該項(xiàng)目水泥磨循環(huán)提升機(jī)采用的是內(nèi)置配重形式，配重輪安裝在鏈輪兩邊；鏈輪軸采用滑動(dòng)摩擦方式；尾部鏈輪是活動(dòng)設(shè)計(jì)，采用長絲桿進(jìn)行限位。循環(huán)提升機(jī)尾輪結(jié)構(gòu)見圖2。
從圖2可知，循環(huán)提升機(jī)尾輪的這種結(jié)構(gòu)十分緊湊，整個(gè)軸包括軸承都密封在提升機(jī)殼體內(nèi)，可以減少冒灰，但是配置無法調(diào)節(jié)，可能會(huì)產(chǎn)生軸兩端受力不均的情況，兩端受力不均會(huì)產(chǎn)生別軸問題。如果喂料波動(dòng)大，尾輪軸竄動(dòng)幅度大，軸承座頂住上部限位絲桿，別軸現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)軸會(huì)被頂彎，或者斷軸。這種結(jié)構(gòu)采用的滑動(dòng)軸承，摩擦產(chǎn)生的熱量大，軸溫度高，影響軸的屈服強(qiáng)度。
在提升機(jī)運(yùn)行過程中，料流不穩(wěn)定時(shí)會(huì)引起較大的電流波動(dòng)（10～20 A波動(dòng)范圍）。由于是滑動(dòng)摩擦軸承，提升機(jī)軸端在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)持續(xù)高溫的現(xiàn)象�，F(xiàn)場測量軸的外部溫度接近300 ℃（環(huán)境溫度10 ℃）。
提升機(jī)斷軸后，我們仔細(xì)觀察軸斷面（見圖3），軸斷面存在韌性斷裂紋路，斷面Z外端有幾處藍(lán)色的斑點(diǎn)。斷面從藍(lán)色部位開始擴(kuò)展，軸芯部分韌性明顯好于軸斷面的外緣。從圖3可以看出，軸上細(xì)小裂紋處因被加熱而發(fā)藍(lán)，裂紋擴(kuò)展。溫度升高導(dǎo)致軸的屈服強(qiáng)度降低，抗彎強(qiáng)度降低，當(dāng)負(fù)載超過軸的抗彎強(qiáng)度時(shí)，軸斷裂。
根據(jù)以上分析，我們可以對軸斷裂現(xiàn)象進(jìn)行過程推理。提升機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)提升機(jī)尾輪軸上下浮動(dòng)，正常工作情況下軸承距離限位頂絲有一定的間距。當(dāng)提升機(jī)進(jìn)料料流不穩(wěn)定或者提升機(jī)尾輪處積料過多時(shí)，斗子鏟料，提升機(jī)鏈條受力，軸承座上提，如果配重不夠，軸承座就會(huì)向上竄動(dòng)；如果竄動(dòng)量過大，頂絲會(huì)頂住軸承座；如果斗子里面的料兩邊不平衡，鏈輪會(huì)一直承受向上的拉力，軸承座會(huì)卡在“高位”。此時(shí)，軸在滑動(dòng)軸承中被頂住，摩擦產(chǎn)生大量的熱，溫度不斷上升，軸的屈服強(qiáng)度下降。當(dāng)溫度達(dá)到“極限值”時(shí)，軸開始從“薄弱”位置（允許范圍內(nèi)的微小缺陷位置）擴(kuò)展裂紋，直至軸無法承受彎矩而斷裂。
03 改造方法
我們決定將內(nèi)置配重改為外置可調(diào)配重。外置配重為杠桿形式，可根據(jù)現(xiàn)場喂料量在外部增加或者減少配重，調(diào)節(jié)方便，能確保尾輪平穩(wěn)地上下浮動(dòng)。將滑動(dòng)軸承改為滾動(dòng)軸承，消除摩擦發(fā)熱，大幅度降低運(yùn)行時(shí)軸的溫度（小于100 ℃）。
這種結(jié)構(gòu)提高了軸的運(yùn)行可靠性，同時(shí)配重調(diào)節(jié)更加方便。配重的調(diào)節(jié)與提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性相匹配，可大大降低尾輪斷軸風(fēng)險(xiǎn)。循環(huán)提升機(jī)尾輪改造后的結(jié)構(gòu)如圖4。
改造中，我們保留了原有的鏈輪，其他部分全部更換。改造需要的部件主要包括：鏈輪軸、軸承座、限位滑道、鉸支座、配重支架、配重塊、彈簧、絲桿、機(jī)械限位支架、側(cè)門。先將原有鏈輪拆除，拆除鏈輪附近的料斗以及斷開鏈條，然后將鏈輪安裝到新的鏈輪軸上，尾部鏈輪安裝回提升機(jī)，恢復(fù)料斗，鏈條重新接上。安裝軸密封塊及軸承座，安裝鉸支座及配重支架，安裝配重。
04 結(jié)束語
改造后，循環(huán)提升機(jī)在1100～1150 t/h能力下運(yùn)行時(shí)，尾輪的浮動(dòng)范圍很小，不會(huì)被限位絲桿頂住，且十分穩(wěn)定。在該能?下連續(xù)運(yùn)行120 h，軸溫度保持在60 ℃，無卡軸、別軸現(xiàn)象。
輥壓機(jī)+球磨機(jī)半終粉磨工藝，在條件合適時(shí)，還可改為水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)。這兩種情況對循環(huán)提升機(jī)的能力有較高的要求，選型不當(dāng)會(huì)成為生產(chǎn)瓶頸。
就該系統(tǒng)，如果循環(huán)物料量一直維持在800 t/h，提升機(jī)原選型內(nèi)置配重形式較好，內(nèi)置配重防塵效果好，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，成本較低。當(dāng)增加輥壓機(jī)系統(tǒng)成品量時(shí)，循環(huán)物料量提高，提升機(jī)內(nèi)置配重和尾輪滾動(dòng)軸承就顯得力不從心了。這在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該引起重視。
（來源：水泥行業(yè)專家聯(lián)盟）
