宋宇范

輥磨是集破碎、干燥、粉磨、分級(jí)輸送于一體的大型粉磨設(shè)備，具有粉磨效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、電耗低、鋼耗少、磨輥磨損小、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)。

輥磨通過減速機(jī)將電機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速由水平方向轉(zhuǎn)換成豎直方向后帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)。輥磨減速機(jī)采用螺旋傘齒、平行斜齒、行星輪系結(jié)構(gòu)進(jìn)行減速增扭，由于其需承載磨盤自重和搖臂通過液壓缸施加給磨輥的壓力等垂直載荷，輥磨減速機(jī)設(shè)置有能夠承受垂直載荷的靜壓軸承。

輥磨減速機(jī)靜壓軸承是一種采用靜力潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承。靜壓軸承由外部的高壓油泵提供潤(rùn)滑油來形成高壓油膜，以承受垂直載荷。靜壓軸承能夠在減速機(jī)輸出法蘭靜止的狀態(tài)下，建立起承載油膜，保證減速機(jī)在啟動(dòng)階段其摩擦副相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)表面無直接接觸，在減速機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)期間，所承受的滑動(dòng)阻力僅來自于流體粘性，其摩擦因數(shù)小、工作壽命長(zhǎng)。

我公司在維修各種輥磨減速機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)，減速機(jī)靜壓軸承表面的巴氏合金存在不同程度的貫穿劃痕并伴有鐵質(zhì)雜質(zhì)鑲嵌，同時(shí)在減速機(jī)輸出法蘭推力面上存在同心圓形狀的溝槽拉傷。受損的靜壓軸承及輸出法蘭推力面見圖1。減速機(jī)輸出法蘭推力面出現(xiàn)溝槽會(huì)降低輸出法蘭推力面與靜壓軸承形成的油囊的密封性，在同等供油壓力下，高壓油膜變薄，靜壓軸承能夠承載的垂直載荷下降，引發(fā)磨機(jī)跳停甚至靜壓軸承巴氏合金燒損。若想恢復(fù)靜壓軸承及輸出法蘭推力面的設(shè)計(jì)精度，靜壓軸承表面的巴氏合金需重新進(jìn)行澆注加工；輸出法蘭推力面需使用高精度的大型機(jī)床并配合超聲波振打設(shè)備或桁磨設(shè)備進(jìn)行打磨加工，才能使輸出法蘭推力面平面度和表面光潔度符合設(shè)計(jì)要求。這兩項(xiàng)工作不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且維修費(fèi)用高。

圖1 受損的靜壓軸承及輸出法蘭推力面

2015年，我公司對(duì)A公司原料輥磨減速機(jī)（型號(hào)TBP153V）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搶修時(shí)發(fā)現(xiàn)，減速機(jī)靜壓軸承及輸出法蘭推力面受損。

A公司擁有2條2 500t/d熟料生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線配備1臺(tái)原料輥磨，一號(hào)熟料生產(chǎn)線配備UM46.4輥磨、TBP153V減速機(jī)；二號(hào)熟料生產(chǎn)線配備JLM46.4輥磨、JLP250G減速機(jī)。2014年，因生產(chǎn)需要，考慮到兩臺(tái)輥磨結(jié)構(gòu)相近且減速機(jī)安裝尺寸相同，該公司將TBP153V減速機(jī)從一號(hào)生產(chǎn)線輥磨拆下，安裝在二號(hào)生產(chǎn)線輥磨上使用；對(duì)一號(hào)生產(chǎn)線輥磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站改造后，將JLP250G減速機(jī)安裝在一號(hào)生產(chǎn)線輥磨使用。

TBP153V減速機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2。在使用過程中，TBP153V減速機(jī)因回油過濾器內(nèi)出現(xiàn)大量鐵屑，潤(rùn)滑油站過濾器頻繁出現(xiàn)壓差高的問題，導(dǎo)致減速機(jī)無法正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)減速機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拆解后，發(fā)現(xiàn)以下問題：

圖2 TBP153V減速機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）齒輪軸下軸承（32260DF）外圈滾道點(diǎn)蝕剝落（見圖3）。

圖3 齒輪軸下軸承外圈滾道

（2）中間軸上部鼓形齒沉積大量油泥，齒面有塑性壓痕，壓痕深度約2mm（見圖4）。

圖4 中間軸上部鼓形齒

（3）內(nèi)齒套下部鼓形齒齒面有塑性壓痕，壓痕深度約3mm（見圖5）。

圖5 內(nèi)齒套下部鼓形齒

（4）太陽輪有一個(gè)齒的齒面有3處點(diǎn)蝕剝落，其余齒面在下部齒頂處有點(diǎn)蝕剝落，齒面有微裂紋（見圖6）。

圖6 太陽輪齒面

（5）行星輪軸承（23144B）內(nèi)圈滾道、滾動(dòng)體表面嚴(yán)重點(diǎn)蝕剝落，外圈滾道有大量碎屑?jí)汉郏ㄒ妶D7）。

圖7 行星輪軸承

（6)靜壓軸承表面巴氏合金刮損出溝槽且表面有鐵質(zhì)雜質(zhì)鑲嵌（見圖8）。

圖8 靜壓軸承表面損傷且有雜質(zhì)鑲嵌

（7）輸出法蘭推力面出現(xiàn)條紋狀的環(huán)向拉傷（見圖9）。

圖9 輸出法蘭推力面出現(xiàn)條紋狀環(huán)向拉傷

該減速機(jī)的軸承故障可通過更換軸承快速解決，但靜壓軸承及輸出法蘭損傷需要經(jīng)過修復(fù)加工后才能恢復(fù)其技術(shù)參數(shù)，修復(fù)加工工作對(duì)加工機(jī)床精度要求較高。本次靜壓軸承和輸出法蘭的維修，因缺乏專用設(shè)備，且維修費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)，成為影響整體維修進(jìn)度的關(guān)鍵工序。

通過分析靜壓軸承上鑲嵌的鐵質(zhì)雜質(zhì)，可知其形狀相對(duì)規(guī)則，與減速機(jī)軸承點(diǎn)蝕剝落后產(chǎn)生的鐵屑不符；輸出法蘭順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，雜質(zhì)鑲嵌集中在靜壓軸承油囊右側(cè)的旋出端，按位置分析，鐵質(zhì)雜質(zhì)應(yīng)該是通過高壓油管路進(jìn)入的。

二號(hào)生產(chǎn)線輥磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站系統(tǒng)運(yùn)行原理見圖10。由圖10可知，低壓油泵將潤(rùn)滑油從油箱中泵出，先進(jìn)入過濾精度為0.08mm的低壓粗過濾器進(jìn)行過濾，再進(jìn)入板式冷卻器進(jìn)行冷卻；潤(rùn)滑油從板式冷卻器流出后，進(jìn)入過濾精度為0.04mm的高壓精過濾器過濾，再被高壓油泵加壓后進(jìn)入高壓油分配器，經(jīng)高壓油管路進(jìn)入靜壓軸承。如潤(rùn)滑油內(nèi)存在雜質(zhì)，通過低壓粗過濾器和高壓精過濾器兩次過濾即可將雜質(zhì)有效去除。經(jīng)了解，本次減速機(jī)維修前，雖經(jīng)常因鐵屑問題導(dǎo)致過濾器壓差報(bào)警，但清理過程中并未發(fā)現(xiàn)過濾器濾片存在損傷，本次拆檢也確實(shí)未發(fā)現(xiàn)兩個(gè)過濾器濾片損傷。

圖10 二號(hào)生產(chǎn)線輥磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站系統(tǒng)運(yùn)行原理

在對(duì)二號(hào)生產(chǎn)線輥磨潤(rùn)滑油站故障進(jìn)行排查的過程中，一號(hào)生產(chǎn)線輥磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站也出現(xiàn)故障跳停事故?？刂葡到y(tǒng)提示，故障為一號(hào)生產(chǎn)線輥磨減速機(jī)潤(rùn)滑油站5號(hào)靜壓軸承壓力偏低，檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)高壓油泵運(yùn)行聲音異常，且出口壓力低于其他3臺(tái)高壓油泵。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，1號(hào)高壓油泵發(fā)生故障（1號(hào)高壓油泵向1號(hào)、5號(hào)、9號(hào)、13號(hào)靜壓軸承供油，2號(hào)高壓油泵向2號(hào)、6號(hào)、10號(hào)、14號(hào)靜壓軸承供油，3號(hào)、4號(hào)高壓油泵依此類推）。將1號(hào)高壓油泵更換后，減速機(jī)空載運(yùn)行時(shí)各靜壓軸承壓力正常，投料后出現(xiàn)9號(hào)靜壓軸承壓力低，故障跳停，經(jīng)多次檢查未發(fā)現(xiàn)異常，再次帶料運(yùn)轉(zhuǎn)后出現(xiàn)3號(hào)、7號(hào)靜壓軸承壓力低，故障跳停。

通過梳理前幾次跳停時(shí)的中控記錄發(fā)現(xiàn)，降輥信號(hào)和靜壓軸承壓力低存在連鎖關(guān)系。降輥動(dòng)作完成20s內(nèi)，靜壓軸承壓力<2.45MPa時(shí)出現(xiàn)連鎖跳停，其中只有6號(hào)靜壓軸承壓力>2.45MPa。初步分析判斷是壓力測(cè)點(diǎn)故障引發(fā)的問題，因此，使用檢測(cè)壓力表對(duì)通過高壓油分配器上各靜壓軸承的壓力進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與壓力傳感器反饋結(jié)果一致，只有6號(hào)靜壓軸承壓力>2.45MPa，其余都<2.45MPa，排除了壓力測(cè)點(diǎn)故障的可能性。本次測(cè)定發(fā)現(xiàn)，高壓油泵出口壓力正常，而經(jīng)過高壓油分配器之后的高壓油壓力卻達(dá)不到要求，說明高壓油泵到高壓油分配器之間存在問題。通過逐一拆解高壓油泵到高壓油分配器之間的管路，發(fā)現(xiàn)高壓油分配器內(nèi)的單向閥遇堵塞物被卡住，無法有效開啟，堵塞物與靜壓軸承上鑲嵌的雜質(zhì)相同。由于沒有單向閥備件，將所有單向閥進(jìn)行拆解清理，并檢查確認(rèn)低壓粗過濾器和高壓精過濾器濾片無損傷，再次試車，跳停故障消除，一號(hào)生產(chǎn)線輥磨恢復(fù)正常運(yùn)行。高壓油分配器結(jié)構(gòu)示意見圖11，高壓油分配器內(nèi)置單向閥結(jié)構(gòu)示意及實(shí)物圖見圖12。

圖11 高壓油分配器結(jié)構(gòu)示意

圖12 高壓油分配器內(nèi)置單向閥結(jié)構(gòu)示意及實(shí)物圖

在協(xié)助該公司排除一號(hào)生產(chǎn)線輥磨跳停故障的過程中，現(xiàn)場(chǎng)工程師表示，由于供油壓力低及輸入軸漏油，兩臺(tái)減速機(jī)潤(rùn)滑油站柱塞式高壓油泵無法維修，使用不足一年就需更換一次。結(jié)合二號(hào)生產(chǎn)線輥磨潤(rùn)滑油站原理圖分析，高壓油從高壓精過濾器到高壓油分配器之間，僅有一個(gè)高壓油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，高壓油泵導(dǎo)致故障發(fā)生的可能性最大。

該高壓油泵為K60N-064 RSCN型柱塞泵。通過對(duì)近期更換下的柱塞高壓油泵進(jìn)行拆解可知，柱塞高壓油泵由7根柱塞桿通過斜盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成柱塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成供油工作，每個(gè)柱塞頭上裝配有3個(gè)密封環(huán)。拆解發(fā)現(xiàn)7個(gè)柱塞頭上的密封環(huán)均已出現(xiàn)不同程度損傷，而密封環(huán)斷裂后的形態(tài)與靜壓軸承瓦面鑲嵌的雜質(zhì)一致（見圖13）。

圖13 密封環(huán)斷裂后的形態(tài)

經(jīng)與出現(xiàn)過上述情況的客戶了解，其潤(rùn)滑油站高壓油泵均為柱塞式。由此可知，柱塞式高壓油泵密封環(huán)斷裂是靜壓軸承瓦面鑲嵌雜質(zhì)產(chǎn)生的源頭。

通過與多個(gè)專業(yè)廠家就高壓油泵使用壓力及工況要求開展技術(shù)交流，該公司最終選擇了使用齒輪油泵替換柱塞油泵的方案，該方案無需對(duì)減速機(jī)潤(rùn)滑油站進(jìn)行較大改動(dòng)，只需改動(dòng)電機(jī)支架及進(jìn)回油管，一個(gè)臺(tái)班工時(shí)即可完成現(xiàn)場(chǎng)改造，且齒輪式高壓油泵較柱塞式高壓油泵成本節(jié)省了40%以上。高壓油泵改造前后對(duì)比見圖14。

圖14 高壓油泵改造前后對(duì)比

2015年底，該公司輥磨潤(rùn)滑油站的高壓油泵改造完成，減速機(jī)高壓油泵壓力穩(wěn)定，泵體使用壽命達(dá)2年以上，減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性大幅提高。