液压挡轮窑上行困难的分析

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液压挡轮窑上行困难的分析
2007-4-24　作者:


1 N4 ~) u  t$ e  i, D" F; h作者：李国权　
7 X7 u! b" h" y* H9 x) S1 b单位：南宁水泥厂　　
　　中图分类号:TQ172.622.2　文献标识码:B　文章编号:1002-9877(2002)06-0039-02
　　
5 y' \% U- ?9 N# Q& T5 B1、　存在的问题
　　某厂Φ3.2m×52m五级旋风预热器窑倾斜度为3.5%，转速0.1～2.33r/min，液压挡轮油缸工作行程50mm，工作压力20MPa，挡轮推力50t。按图纸所给的轮带与筒体垫板间隙，窑头第Ⅰ档是1mm，Ⅱ档4～5mm，Ⅲ档3～4mm。1996年投产后，因疏于维护，技术状态较差。2000年因窑无法上行停修时，测得Ⅲ档轮带与筒体垫板的间隙已增大到约17mm，各档轮带与挡圈的间隙从20～40mm不等(正常情况下是2～3mm)；筒体在烧成带一段曾因“红窑”而造成较大面积的变形；托轮磨损严重。在此前约1年多时间里损坏过3套托轮调心滚子轴承，型号为3003264，液压工作缸支座因上推阻力过大被顶裂2次。由于挡轮轴长期受到过大的弯曲交变应力作用，在应力集中处产生疲劳微裂纹后最终断裂。
2　液压挡轮上行阻力过大的原因分析
　　
2.1　托轮磨损严重
) x" a0 r! t- O1 c" u　　托轮磨损严重，形成中间凹、两端高的“马鞍”状，3档托轮都不同程度地有此现象，使窑上行时阻力明显增加。托轮磨损原因有以下几方面:
' B+ X; E- r% D. R& A　　1)液压挡轮窑的上行作用方式与普通挡轮窑不同，普通挡轮窑的上行是依靠调斜各托轮轴线、增大托轮面的摩擦系数来产生上推力，基本上3档托轮同步推窑上行。而液压挡轮窑则依靠挡轮推动第Ⅲ档轮带至极端位置后才带动窑体上行，继而带动Ⅰ、Ⅱ档轮带上移。由于该窑安装时轮带和垫板的原始间隙留得较大，使窑的实际行程小于油缸工作行程，因此，经长期运转后，轮带仅能在托轮的中部往复游移，使托轮面局部磨损加剧。另一方面，轮带的上下行程逐渐缩短，托轮两端外圆磨损极少，相应地加速了托轮面“马鞍”状的形成，使窑的上下行阻力增加，形成恶性循环。
% B) i/ e7 Z/ w" y　　2)从窑筒体残留的变形程度与面积可以看出，该窑曾出现过较严重的“红窑”事故。窑体变形后运转振动大，托轮受力不匀，局部接触应力增大，也加剧了托轮的磨损。另一方面，窑体变形、振动也增加了上行的阻力，同时也加剧了轮带与挡圈、轮带与筒体垫板的磨损。
　　3)窑尾密封效果差(与窑体变形有一定关系)，漏灰较多，落到轮带与托轮面上，加速了托轮表面、轮带与挡圈、垫板的磨损。
& i8 a6 V* F! Z& t8 \6 a　　4)使用说明书要求窑的上下行速度控制在1mm/min以下，每行10min停留1h。使挡轮分阶段上下行至端点的调控方法，对正常情况下的回转窑是合适的，有利于托轮的均匀磨损，减少油缸中活塞的往复次数，延长摩擦副的使用寿命。但对于轮带与挡圈、轮带与筒体垫板间隙较大的情况，则会因“空程”的影响(即油缸推杆的行程与窑、轮带的行程不相等)使托轮中部更快地磨凹。
  }. m( N9 h# X8 b! G# w2.2　磨损、变形导致受力状态改变
4 O& u# j* k1 P4 T' x% w　　1)由于轮带与垫板、挡圈存在较大的原始间隙，当液压挡轮开始上行时，3档轮带也受力同步上移。但由于间隙较大，轮带与窑体中心线必产生一定程度的倾斜，使轮带与挡圈、垫板的接触面积减少，局部接触应力增大，相对滑动的结果使磨损加剧(即使间隙正常的回转窑，每转中轮带与筒体垫板都有一定的位移量)，形成恶性循环，使上述间隙进一步增大。
! h+ {4 j- W6 Z7 ~* a- X　　轮带往复行程随着轮带与挡圈间隙的增大而减少，加剧了托轮中部的磨损，结果，又进一步阻碍了轮带的上下移动。窑从投产到本次停修的4年间，各档托轮外圆面均进行过现场车削，使托轮直径减少约20mm。由于间隙增大后未及时处理，轮带与挡圈、垫板的磨损和托轮的磨损互相影响，使窑况日渐恶化。
　　2)窑体变形后运转振动大，挡轮与第Ⅲ档轮带磨损也不均匀，加上托轮中部磨损严重，使窑上下窜动时随托轮磨损曲面升降，阻力增加。第Ⅲ档轮带与挡圈、垫板间隙磨大后，挡轮推动轮带使之与窑体中心线产生倾斜。虽然挡轮使用调心滚子轴承，有微小的自动调心作用，使挡轮与轮带在正常情况下保持较好接触，但当轮带与窑体中心线倾斜过大时，挡轮的受力情况有所改变，如图1所示。由于挡轮与轮带的接触点上移，反作用力G1′对支座O点的弯矩增大，因此，液压挡轮在相同推力作用下，推窑上行的效果比正常间隙情况下差。
　　
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2 b  V0 {; G7 @9 E　　图1　挡轮和轮带的受力分析
2.3　托轮组调整不当
　　除上述原因外，阻碍窑上窜还有一重要原因，就是对托轮组进行过不适当的调整，造成窑上行困难。液压挡轮窑的托轮轴线要求与窑筒体中心线平行，即使有微小的倾斜也应处于推窑向上的状态。但该窑靠窑头Ⅰ、Ⅱ档托轮不知何时何故被调成“八”字形，而且倾斜角度较大，开口朝窑的低端，其中Ⅱ档托轮位置如图2所示。
　　
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　　图2　Ⅱ档托轮状态示意
　　由于2组托轮都调成“八”字，因此，液压挡轮上推时，油缸工作负载急剧增加，使窑在多种因素影响下无法上行，支座顶裂，被迫停窑处理。
　　另外，该窑的托轮采用调心滚子轴承，1年多的时间损坏3套轴承是极不正常的现象，从损坏的轴承及现场观察看，轴承损坏的原因是托轮调整方法不当，一次调整量过大，而且只松开托轮一端的轴承座螺栓进行调整，造成轴承内外圈倾斜量过大，加上托轮轴半球形顶头与止推挡盖的间隙可能过大(正常值为0.5～1mm)，窑上下行时，托轮轴向力通过轴承滚子传到轴承外圈的端部挡边上，由于内外圈歪斜过大，使外圈端面挡边局部受力过大而被滚子顶崩一大块。因此，在调整托轮时，应将两轴承座螺栓松开，分步小量同时进行调整，使轴承端面与轴线保持基本垂直。重新检查所有托轮止推半球与挡盖的轴向间隙，防止轴承受过大的轴向力而损坏。
+ T9 `' i/ {8 w3　处理与维护
　　1)查明各种故障原因后，通过现场车削恢复托轮表面的圆柱度。车削时注意调整好走刀与托轮轴线的垂直方向和水平方向的平行度，将误差控制在0.05mm/m之内。
　　2)托轮外圆车削后，窑仍难上行，当仅将产生推窑向下的Ⅱ档4号托轮按原安装刻线粗略调整后，窑即开始缓慢上行，尽管此时油压示值大于正常值，也足以说明“八”字托轮的负作用是很大的。同时，两托轮推力相反，使托轮与轮带表面接触应力增大，易造成局部擦伤，因此，应逐步消除“八”字，使托轮轴线与窑中心线保持平行。
　　3)刚车削过的托轮表面较均匀，可根据安装基础中心线标记及托轮直径初步找正窑体中心线与托轮的位置，然后，根据托轮面的受力情况和轴端半球的轴向间隙判断托轮所受轴向力并结合窑的转向判断托轮轴线与窑中心线的倾斜方向，进一步调整使托轮轴线与窑中心线平行；也可同时结合压铅丝的方法判断托轮的受力情况，逐步在运转中通过托轮的调整，使窑基本恢复原有直度。
　　4)根据生产计划，应留出足够的停歇时间，将所有过大的间隙通过更换或加垫焊固的办法加以消除，防止窑况进一步恶化。
4　结束语
# T3 J1 v3 C# e: S. n2 g: w　　虽然液压挡轮窑的看管维护比普通挡轮窑简单方便，但要保持窑况正常，还需加强设备的管理。轮带与挡圈、垫板间隙增大或托轮磨损较大，会使筒体及轮带刚度降低，筒体变形，弯曲应力加大，易造成筒体与垫板焊缝开裂，更重要的是对窑衬稳固性产生不良影响，使窑衬出现松动，严重时出现掉砖“红窑”事故，应引起足够重视。

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