回轉(zhuǎn)窯托輪和托輪軸在熱裝配中應(yīng)注意的一些問(wèn)題
Problems of Thermal Assembling Rotary Kiln Rollers and Its Shaft
王高見,馬孝直,張秀華
托輪和托輪軸是回轉(zhuǎn)窯支撐裝置中的重要零件,在整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中起到支撐回轉(zhuǎn)窯筒體及耐火材料重量、托浮輪帶和定位窯體的作用。托輪和托輪軸熱裝配質(zhì)量的好環(huán),決定了回轉(zhuǎn)窯整機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。本文結(jié)合產(chǎn)品特性和我公司在裝配中的經(jīng)驗(yàn),對(duì)托輪和托輪軸熱裝配過(guò)程中應(yīng)注意的一些問(wèn)題進(jìn)行闡述。
托輪;托輪軸;過(guò)盈;加熱;熱裝配
回轉(zhuǎn)窯是水泥廠的核心設(shè)備,其運(yùn)轉(zhuǎn)率決定著全廠的總產(chǎn)量,因此消滅或減少機(jī)械故障,保證窯的長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)水泥廠的生產(chǎn)具有重要意義。
回轉(zhuǎn)窯主要由筒體、支撐、傳動(dòng)三大部分組成。托輪組是整個(gè)支撐裝置的重要組成部分,具有承受重量、托浮輪帶和定位窯體的作用。在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過(guò)程中,托輪組還起到控制窯體上下竄動(dòng)的作用。
在水泥廠常有回轉(zhuǎn)窯設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生托輪和托輪軸竄軸的現(xiàn)象,一旦出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題,必須馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備,及時(shí)更換托輪和托輪軸,這一停一換直接影響了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,給水泥廠造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。這個(gè)問(wèn)題主要是托輪和托輪軸在制造過(guò)程中因零件精度、過(guò)盈量選擇不當(dāng)?shù)仍蛟斐?,本文就回轉(zhuǎn)窯托輪和托輪軸在熱裝配工作中應(yīng)注意的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施與同仁探討。
托輪組主要由托輪、托輪軸和止推盤組成,根據(jù)使用要求,托輪和托輪軸的設(shè)計(jì)通常選擇過(guò)盈配合。表1為我公司兩種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯托輪軸和托輪的技術(shù)要求。從表1中可以看到,當(dāng)軸外圓加工到最小、托輪孔加工到最大時(shí)其過(guò)盈量最??;反之當(dāng)軸外圓加工到最大、托輪孔加工到最小時(shí)其過(guò)盈量最大。從實(shí)際工作狀態(tài)來(lái)說(shuō),過(guò)盈量選擇過(guò)小,托輪和托輪軸在高溫下工作時(shí)容易出現(xiàn)松動(dòng)造成竄軸,過(guò)盈量選擇過(guò)大在熱裝過(guò)程中容易使托輪漲裂,所以在實(shí)際工作中我們要盡量避免以上兩種極限的發(fā)生,選擇合適的過(guò)盈量進(jìn)行熱裝配。
在實(shí)際機(jī)械加工的過(guò)程中,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求加工出來(lái)的托輪和托輪軸雖然都是合格品,但每個(gè)零件尺寸都不相同。所以,這些零件進(jìn)入裝配前,需要對(duì)其尺寸進(jìn)行復(fù)查,并做好檢驗(yàn)記錄。復(fù)查的目的就是對(duì)托輪和托輪軸進(jìn)行選配,我們要求兩者的過(guò)盈量一般控制在0.37~0.42mm(以φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯為例)范圍內(nèi),對(duì)選配好的零件一對(duì)一進(jìn)行標(biāo)記,然后進(jìn)入實(shí)際裝配。
表1 兩種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯托輪軸和托輪的技術(shù)要求
在實(shí)際裝配過(guò)程中,對(duì)于孔軸過(guò)盈配合的裝配,根據(jù)每個(gè)廠設(shè)備和工藝的不同,通常可以選擇壓入裝配法、低溫裝配法(或稱冷裝配法、冷裝法)和加熱裝配法(或稱熱裝配法、熱裝法),目前我公司采用熱裝配法。
對(duì)孔零件的加熱方法有浸入油類液體加熱、氧炔火焰加熱、加熱爐加熱和電感應(yīng)加熱等,我廠對(duì)于托輪軸熱裝配通常使用加熱爐對(duì)托輪進(jìn)行加熱。電加熱爐通過(guò)將零件加熱升溫,利用熱脹冷縮的原理使孔膨脹到一定的尺寸并且保證在安裝軸時(shí)不會(huì)被擦傷。在零件裝配前,確定孔的加熱溫度和加熱時(shí)間是相當(dāng)重要的,若加熱溫度過(guò)低,孔的膨脹太小,無(wú)法裝配;而溫度過(guò)高,則消耗能源且浪費(fèi)時(shí)間。所以為保證零件的熱裝配質(zhì)量,我們編制了熱裝配加熱規(guī)范,其中加熱溫度t1要求按式(1)計(jì)算:
t1=(σ0+σ1)/(ad)+t0(℃) (1)式中:
σ0——實(shí)測(cè)過(guò)盈量,即軸的實(shí)際尺寸減去孔的實(shí)際尺寸,mm
σ1——使軸自由進(jìn)入孔所需的間隙,?。?.1%~0.2%)d,mm
a——孔零件的線膨脹系數(shù),查手冊(cè)為1/℃
d——公稱配合尺寸,即連接件的直徑,mm
t0——裝配場(chǎng)地溫度,℃
其他相關(guān)參考數(shù)值見表2(此表是我公司編制的熱裝配加熱規(guī)范中的規(guī)定)。
每個(gè)零件在設(shè)計(jì)中,根據(jù)使用要求規(guī)定了精度要求,如φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯托輪軸與托輪配合處尺寸是φ 560t7(+0.470)/(+0.40),公差范圍是0.07,托輪φ560H8(+0.110)/(0)公差范圍是0.11。為保證零件裝配的最佳尺寸,在保證加工精度的同時(shí),我們對(duì)此配合處形位公差提出要求,要求圓柱度公差控制在7級(jí)以內(nèi)。
表2 我公司熱裝配加熱規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定
表面粗糙度也是影響配合好壞的一個(gè)重要因素,在選擇公差等級(jí)時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮表面粗糙度的要求。對(duì)于托輪與托輪軸過(guò)盈配合的情況,理論上講應(yīng)該是加工粗糙度越高,托輪軸與托輪緊固得越牢,越不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象。從表1可見托輪內(nèi)孔表面粗糙度設(shè)計(jì)為3.2,托輪軸表面粗糙度設(shè)計(jì)為1.6。在實(shí)際控制過(guò)程中,對(duì)托輪內(nèi)孔表面粗糙度我們都盡量控制在1.6,以確保裝配質(zhì)量。
要想使托輪和托輪軸在熱裝過(guò)程中一步到位,首先就要確保托輪的加熱溫度和加熱時(shí)間,保證托輪受熱均勻,使托輪內(nèi)孔的膨脹量達(dá)到裝配所需的膨脹間隙。若膨脹間隙達(dá)不到要求,則極有可能在托輪軸吊裝時(shí)出現(xiàn)卡滯的情況,導(dǎo)致無(wú)法順利裝配。由此引起的重復(fù)加熱或軸孔磨損,將讓企業(yè)付出不小的成本。
所以,在托輪軸熱裝前和加熱結(jié)束后,都要對(duì)托輪的內(nèi)孔尺寸進(jìn)行復(fù)檢(各種規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行1次),并與加熱前的尺寸以及托輪軸的實(shí)際尺寸進(jìn)行比對(duì),確保裝配間隙達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行裝配。
為保證托輪和托輪軸在熱裝過(guò)程中準(zhǔn)確到位,在托輪和托輪軸熱裝前,首先應(yīng)將加熱后的托輪放置在一個(gè)自制的水平支架上,確保深度滿足托輪軸頂出的長(zhǎng)度,同時(shí)保證托輪水平放置,軸心線與地面垂直,支架底部在吊裝前放置千斤頂,當(dāng)加熱好的托輪放置正確后,再用起吊設(shè)備(行車)將托輪軸從一端吊起,垂直緩慢吊裝入托輪。當(dāng)托輪軸裝入后,使用起吊設(shè)備和千斤頂配合對(duì)托輪軸在托輪兩側(cè)的伸出量進(jìn)行調(diào)整,使托輪和托輪軸裝配完成后其對(duì)稱偏差不超過(guò)1mm。
另外,托輪和托輪軸熱裝配時(shí)間要求不能超過(guò)10min,加熱后的托輪如果停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),膨脹量達(dá)不到裝配要求,將無(wú)法進(jìn)行裝配,嚴(yán)重時(shí)當(dāng)軸裝到一半,就無(wú)法繼續(xù)裝配,造成零件報(bào)廢。完成熱裝配待組件需待完全冷卻至室溫后才能進(jìn)行下一步工作。至此托輪和托輪軸熱裝配工作完成。
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TQ172.622.29
A
1001-6171(2013)05-0042-02
州中材裝備重型機(jī)械有限公司,江蘇 徐州 221006;
2012-12-30; 編輯:趙 蓮