張子豪
（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司）
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，水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)提升機電流大幅度波動，尾輪大幅度上下串動，提升機尾輪卡死斷軸。將原來的尾輪內(nèi)置配重改造為外置配重，將尾輪軸由滑動摩擦形式改造為滾動摩擦。改造后，提升機能力和可靠性得到增強，滿足生產(chǎn)需求。
關(guān)鍵詞：水泥粉磨系統(tǒng)；循環(huán)提升機；尾輪；卡死；斷軸；配重；摩擦
DX項目水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)提升機設(shè)計Z大運輸能力為1200t/h。試生產(chǎn)中，當(dāng)運輸量達(dá)到1000t/h時，料流不穩(wěn)，尾輪上下竄動大，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)提升機實施了改造。
01 水泥粉磨系統(tǒng)循環(huán)鏈斗提升機工藝布置
DX項目水泥粉磨采用輥壓機+球磨機半終粉磨工藝，循環(huán)提升機工藝布置流程如圖1。水泥原料通過喂料提升機進(jìn)入到緩沖倉，緩沖倉下料到輥壓機，經(jīng)輥壓機擠壓的物料由循環(huán)提升機輸送到V型選粉機，粗料回到輥壓機。該系統(tǒng)中，循環(huán)提升機的能力是物料循環(huán)量大小的決定因素之一。
02 循環(huán)提升機斷軸原因分析
該項目水泥磨循環(huán)提升機采用的是內(nèi)置配重形式，配重輪安裝在鏈輪兩邊；鏈輪軸采用滑動摩擦方式；尾部鏈輪是活動設(shè)計，采用長絲桿進(jìn)行限位。循環(huán)提升機尾輪結(jié)構(gòu)見圖2。
從圖2可知，循環(huán)提升機尾輪的這種結(jié)構(gòu)十分緊湊，整個軸包括軸承都密封在提升機殼體內(nèi)，可以減少冒灰，但是配置無法調(diào)節(jié)，可能會產(chǎn)生軸兩端受力不均的情況，兩端受力不均會產(chǎn)生別軸問題。如果喂料波動大，尾輪軸竄動幅度大，軸承座頂住上部限位絲桿，別軸現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重時軸會被頂彎，或者斷軸。這種結(jié)構(gòu)采用的滑動軸承，摩擦產(chǎn)生的熱量大，軸溫度高，影響軸的屈服強度。
在提升機運行過程中，料流不穩(wěn)定時會引起較大的電流波動（10～20 A波動范圍）。由于是滑動摩擦軸承，提升機軸端在運行過程中會出現(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。斷面從藍(lán)色部位開始擴展，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)，裂紋擴展。溫度升高導(dǎo)致軸的屈服強度降低，抗彎強度降低，當(dāng)負(fù)載超過軸的抗彎強度時，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。提升機正常運轉(zhuǎn)時提升機尾輪軸上下浮動，正常工作情況下軸承距離限位頂絲有一定的間距。當(dāng)提升機進(jìn)料料流不穩(wěn)定或者提升機尾輪處積料過多時，斗子鏟料，提升機鏈條受力，軸承座上提，如果配重不夠，軸承座就會向上竄動；如果竄動量過大，頂絲會頂住軸承座；如果斗子里面的料兩邊不平衡，鏈輪會一直承受向上的拉力，軸承座會卡在“高位”。此時，軸在滑動軸承中被頂住，摩擦產(chǎn)生大量的熱，溫度不斷上升，軸的屈服強度下降。當(dāng)溫度達(dá)到“極限值”時，軸開始從“薄弱”位置（允許范圍內(nèi)的微小缺陷位置）擴展裂紋，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。將滑動軸承改為滾動軸承，消除摩擦發(fā)熱，大幅度降低運行時軸的溫度（小于100 ℃）。
這種結(jié)構(gòu)提高了軸的運行可靠性，同時配重調(diào)節(jié)更加方便。配重的調(diào)節(jié)與提升機運行穩(wěn)定性相匹配，可大大降低尾輪斷軸風(fēng)險。循環(huán)提升機尾輪改造后的結(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，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)提升機在1100～1150 t/h能力下運行時，尾輪的浮動范圍很小，不會被限位絲桿頂住，且十分穩(wěn)定。在該能?下連續(xù)運行120 h，軸溫度保持在60 ℃，無卡軸、別軸現(xiàn)象。
輥壓機+球磨機半終粉磨工藝，在條件合適時，還可改為水泥輥壓機終粉磨系統(tǒng)。這兩種情況對循環(huán)提升機的能力有較高的要求，選型不當(dāng)會成為生產(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)增加輥壓機系統(tǒng)成品量時，循環(huán)物料量提高，提升機內(nèi)置配重和尾輪滾動軸承就顯得力不從心了。這在設(shè)計時應(yīng)該引起重視。
（來源：水泥行業(yè)專家聯(lián)盟）
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