輥磨磨輥軸套的優(yōu)化設(shè)計(jì)

孫正衛(wèi)

輥磨磨輥軸套的優(yōu)化設(shè)計(jì)

Optimal Design on the Sleeve of Roller Mill

孫正衛(wèi)

磨輥密封及軸套磨損是輥磨中常見問題，從設(shè)計(jì)初始對密封圈和軸套進(jìn)行優(yōu)化選配，能較好地保證磨輥的使用周期，磨輥漏油或損壞時(shí)進(jìn)行科學(xué)合理的改造升級，可以提高水泥廠的運(yùn)行效率，具有良好的可操作性和經(jīng)濟(jì)效益。

輥磨；軸套；磨損；優(yōu)化

1 引言

近年來，高效節(jié)能環(huán)保的輥磨越來越受到水泥廠的青睞，許多新建水泥粉磨系統(tǒng)均采用輥磨代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管磨機(jī)。但水泥廠惡劣的生產(chǎn)環(huán)境和復(fù)雜的物料系統(tǒng)讓輥磨故障頻頻，其中磨輥部分的密封裝置受到的挑戰(zhàn)最大，造成磨輥軸磨損嚴(yán)重，密封圈壽命大大降低。更換輥軸和密封圈是一件非常繁雜的工作，且成本高昂，周期較長。磨損不可避免，但通過改變輥軸結(jié)構(gòu)，增加鑲嵌軸套的工藝可以有效地保護(hù)輥軸，降低維護(hù)成本?，F(xiàn)以TRM2020輥磨為例，將原因分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造方案列出與大家共享，供參考。

2 技術(shù)要求

原TRM2020輥磨磨輥（見圖1）除要求改造后達(dá)到原設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、符合現(xiàn)場安裝要求外，還需滿足以下條件：

（1）軸（M4012.2-3）在直徑400mm處與密封件的結(jié)合處采用鑲套方式結(jié)構(gòu)，鑲套工藝、材質(zhì)，建議采用合金材料，套壽命達(dá)到五年以上。

（2）設(shè)計(jì)鑲套結(jié)構(gòu)時(shí)，解決套內(nèi)外壓力油的密封問題，套的軸向、徑向定位問題。

（3）密封件保證采用原有結(jié)構(gòu)形式，或可靠性高于原有結(jié)構(gòu)形式，必須采用進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)件，壽命5年以上。

（4）重新加工，或設(shè)計(jì)、加工滿足需要的透蓋。

（5）鑲套結(jié)構(gòu)的改造（包括尺寸）能通用于原輥?zhàn)拥募几摹?/p>

（6）提供變更鑲套結(jié)構(gòu)部分（包括透蓋）的零件生產(chǎn)制造圖、裝配圖、裝配工藝及要求。

3 方案概況

（1）本臺需要技術(shù)改造的TRMC2020輥磨為煤磨，是國內(nèi)輥磨的早期產(chǎn)品，由于技術(shù)工藝不夠成熟，局部結(jié)構(gòu)不合理，諸多問題在使用過程中暴露出來。

（2）本方案針對軸（M4012.2.1-3）在直徑400mm處與橡膠密封件磨損嚴(yán)重，根據(jù)技術(shù)要求提供的思路，在軸的易磨損部位采用外鑲薄壁軸套的方法，并使軸套能夠基本滿足技術(shù)要求中提到的各項(xiàng)條件。

4 原因分析

圖1 TRM2020輥磨磨輥

圖2 U型凹槽

圖4 關(guān)鍵部件

（1）軸（M4012.2.1-3）的材質(zhì)為鍛造40Cr調(diào)質(zhì)處理，硬度HB217-255以上，與其接觸的是普通橡膠密封圈，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸處于靜態(tài)，密封圈為動態(tài)，按常規(guī)橡膠密封圈不可能將軸磨損得如此嚴(yán)重，而密封圈近乎完好。其中主要原因是在運(yùn)轉(zhuǎn)中，灰塵進(jìn)入此“滑動磨擦”，與潤滑油摻和形成致命的“油石”，并不斷循環(huán)損蝕某一部位，此“油石”長期得不到清理，最終將軸“軟磨硬傷”，出現(xiàn)如圖2所示的“U”凹槽。

（2）造成“油石”的主要原因有兩種可能：一是密封系統(tǒng)出現(xiàn)問題；二是附屬設(shè)備風(fēng)機(jī)使用不當(dāng)。在本設(shè)備中，風(fēng)機(jī)的主要功能是使內(nèi)部產(chǎn)生高壓，外部粉塵由于壓力較小無法進(jìn)入磨輥內(nèi)部，從而保持油封處潔凈的運(yùn)行環(huán)境。當(dāng)然潔凈只是相對而言，畢竟輥磨內(nèi)部結(jié)構(gòu)工況條件惡劣，不可能達(dá)到理想狀態(tài)。一般來說，在輥磨主電機(jī)啟動前就應(yīng)將風(fēng)機(jī)打開，并始終伴隨設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，而關(guān)閉風(fēng)機(jī)也是在主電機(jī)停止運(yùn)行之后進(jìn)行。

5 軸套選型（圖3）

（1）結(jié)構(gòu)：采用壁厚10mm無法蘭簡單薄壁軸套。

（2）材質(zhì)：軸承鋼（Cr15SiMn），調(diào)質(zhì)處理，硬度≥HB240。

（3）工藝：軸套為無縫環(huán)鍛件，調(diào)質(zhì)處理，數(shù)控車床加工，特種磨床磨外圓，保證形位公差精度，軸向用軸承內(nèi)圈進(jìn)行定位。

（4）配合：軸套與軸采用H6/m6過渡配合，軸套內(nèi)孔公差0～+0.040，一是可以解決技術(shù)要求2中的套內(nèi)外壓力油的密封問題，二是便于拆裝更換，薄壁軸套對熱變形較大，稍微加熱即可。

6 關(guān)鍵部件（圖4）

（1）軸（M4012.2.1-3）?400尺寸公差需要更改：由原來的0～-0.140修改為+0.023～+0.063。

（2）原普通橡膠密封圈重新設(shè)計(jì)，規(guī)格型號調(diào)整為420×460×20，在專業(yè)密封件廠家定制，材質(zhì)由普通橡膠改為氟橡膠，無骨架改為雙骨架，氟橡膠的耐油、耐熱和耐磨性能比進(jìn)口普通密封圈更加優(yōu)良。

（3）需要重新設(shè)計(jì)加工的相關(guān)零件有：壓圈（二）（M4012.2.1-44）、透蓋（M4012.2.1-31）。

7 使用要求

（1）嚴(yán)格遵守原設(shè)備制造商提供的有關(guān)安裝、運(yùn)行、維護(hù)、維修等各種規(guī)章制度。

（2）保證設(shè)備運(yùn)行環(huán)境整潔，對風(fēng)機(jī)等特殊設(shè)備制定嚴(yán)格的操控制度，責(zé)任到人。

（3）制定切實(shí)有效的檢修計(jì)劃，及時(shí)清理可能造成關(guān)鍵件損傷的油泥和灰塵。

8 優(yōu)勢與劣勢

（1）優(yōu)勢：經(jīng)過以上系列改造后，首先保證了軸的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性，其次能較好地解決軸套磨損后的拆裝更換問題，從而大大提高了設(shè)備的整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

（2）劣勢：成本增加，對現(xiàn)場環(huán)境和操作規(guī)程要求更加嚴(yán)格。

9 報(bào)價(jià)和投資回報(bào)預(yù)算

（1）改造成本約5萬元，含3件備用氟橡膠，可保證5件的使用壽命。

（2）投資回報(bào)預(yù)算按水泥廠正常產(chǎn)量，一個(gè)月即可收回改造成本。

（3）改造周期：約30天。

10 其他說明

（1）技術(shù)要求提供的軸M4012.2.1-3，屬帶深孔磨輥軸，軸的制作加工周期較長。

（2）由于磨內(nèi)物料的復(fù)雜和水泥廠工況條件的惡劣，輥磨磨輥軸可保證五年以上，輥套一般一年左右，密封圈視現(xiàn)場環(huán)境及維護(hù)情況，氟橡膠一般保證兩年左右。

（3）關(guān)于改造方案中的圖紙及工藝，可作為雙方技術(shù)合作協(xié)商解決。

11 結(jié)語

目前，國內(nèi)輥磨技術(shù)已趨于成熟，結(jié)構(gòu)更加合理，制作工藝更加完善。2003～2005年生產(chǎn)出廠的輥磨已到更換主要備件的階段，由于受到輥磨規(guī)格繁雜、備件制作周期長、占用資金大、更換無預(yù)期等因素影響，備件的現(xiàn)貨采購有很大困難。所以，作為水泥企業(yè)需要提前做好充足的準(zhǔn)備，有條件進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備更新的就要及早進(jìn)行，增收降耗、保證設(shè)備安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)才是當(dāng)務(wù)之急。

[1]申占民,等.立式輥磨液壓系統(tǒng)污染的防治[J].水泥技術(shù),2010（1）.■

TQ172.632.5

A

1001-6171（2012）05-0082-02

徐州中材裝備重型機(jī)械有限公司，江蘇徐州221006；

2011-12-27；編輯：沈穎