回轉(zhuǎn)窯液壓擋輪系統(tǒng)故障原因分析

　　液壓擋輪是用來控制回轉(zhuǎn)窯窯體的軸向竄動，使輪帶和托輪在全寬上能夠均勻磨損，同時(shí)又能夠保證窯體中心線的直線性，使大小齒輪嚙合良好，減少功率消耗；中聯(lián)淮海集團(tuán)Φ5.8m×98m回轉(zhuǎn)窯是六·五期間從羅馬尼亞引進(jìn)的目前國內(nèi)最大窯型，在Ⅲ；Ⅳ檔處裝有2個(gè)液壓擋輪，自1997年以來擋輪系統(tǒng)故障頻繁，使回轉(zhuǎn)窯多次停產(chǎn)搶修，特別是2000年全年發(fā)生擋輪故障5次，停機(jī)時(shí)間占全年設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間的10%以上， 浪費(fèi)了大量的人力；物力和財(cái)力；  

　　1、液壓系統(tǒng)故障  

　　1.1 工作原理  

　　液壓擋輪系統(tǒng)主要由擋輪系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)2部分組成，如圖1，在啟動回轉(zhuǎn)窯的同時(shí)將啟動油泵電機(jī)，油泵電機(jī)與電磁換向閥14有聯(lián)鎖裝置，使其處于常閉狀態(tài)，此時(shí)油箱中的油通過電機(jī)帶動油泵1吸出壓力油經(jīng)單向閥3，16，溢流節(jié)流閥7，單向閥8進(jìn)入油缸，推動活塞使窯體上竄；當(dāng)擋輪的上限位塊碰到上限位開關(guān)后，14通電變?yōu)榻油顟B(tài)，并同時(shí)使油泵電機(jī)停止，此時(shí)窯體在自身下滑力的作用下，緩慢下滑，油缸中的油通過微量調(diào)速閥13及電磁換向閥14流回油箱，當(dāng)窯體下滑到擋輪的下限位塊碰到下限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)又接通電源而換向閥斷電，擋輪又重新推動窯體上行，如此反復(fù)；巨龍集團(tuán)窯體上下竄動行程為約60mm，上行時(shí)間2h左右，下行時(shí)間8h左右，上行油壓一般大于5MPa。 

　　1.2 液壓系統(tǒng)常見故障及處理  

　　液壓系統(tǒng)雖然無太大故障，但處理不好也可能引起停窯減產(chǎn)，常見的故障及相應(yīng)處理辦法處理擋輪系統(tǒng)故障及原因分析。2臺液壓擋輪自運(yùn)行以來，先后出現(xiàn)過軸最下部的止推軸承頻繁更換；擋輪上壓蓋螺栓松動斷裂，擋輪脫落竄出；擋輪軸孔部位軸滾鍵；斷裂；基礎(chǔ)底板地腳螺栓斷裂后帶動整個(gè)底板掀起等惡性事故。  

　　2.1 擋輪軸孔配合過盈量偏小  

　　擋輪與軸采用1個(gè)平鍵的過盈聯(lián)結(jié)，為防止擋輪軸向竄動，上部有6個(gè)防松螺栓；擋輪與實(shí)心軸的配合公差選用是根據(jù)擋輪傳遞的載荷；各自的材料；摩擦因素幾何尺寸和表面粗糙度等計(jì)算確定的；根據(jù)計(jì)算擋輪軸孔配合理論選用Φ260H7/u6(見圖2)；一旦實(shí)際過盈量小于此值，這時(shí)將導(dǎo)致其配合表面的壓力偏小不能滿足在該工況下的工作條件，造成軸孔間產(chǎn)生相對滑動，將扭力直接作用在鍵上，使原來靠軸孔過盈配合傳遞扭矩變?yōu)楹玩I一起傳遞扭矩；在沖擊載荷下，特別當(dāng)鍵也選用較松配合不能滿足使用要求時(shí)，極易造成滾鍵，擋輪竄出等故障現(xiàn)象。處理故障時(shí)我們實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)滾鍵。擋輪竄出的軸孔的實(shí)際配合尺寸遠(yuǎn)低于計(jì)算過盈量要求。  

　　2.2 擋輪安裝不當(dāng)；表面接觸不良  

　　在安裝擋輪時(shí)，理論上要求擋輪中心線與窯體縱向中心線重合，最大允差≤1.5mm；這種狀態(tài)下，輪帶與擋輪表面是理想的純滾動摩擦，而一旦擋輪中心線與窯體縱向中心線偏差較大時(shí)，就會在擋輪表面產(chǎn)生向上和向下的兩個(gè)方向的摩擦力(見圖3)；這樣，安裝不當(dāng)時(shí)當(dāng)擋輪遠(yuǎn)離窯體回轉(zhuǎn)方向，輪帶的旋轉(zhuǎn)將給擋輪表面產(chǎn)生向上的摩擦力，導(dǎo)致?lián)踺喩细Z，上壓蓋螺栓受力過大斷裂，甚至整個(gè)擋輪脫落斷裂等故障。當(dāng)擋輪靠近窯體回轉(zhuǎn)方向，輪帶的旋轉(zhuǎn)將給擋輪表面產(chǎn)生向下的摩擦力，使最下部的推力軸承受力過大而失效。

　　此外，回轉(zhuǎn)窯安裝時(shí)一般都有3%的斜度要求，因此液壓擋輪底座也相應(yīng)有3%的安裝斜度要求，這樣擋輪與輪帶在高度方向上的接觸才能達(dá)90%以上，而一旦兩者3%的斜度偏差較大時(shí)，接觸面就會出現(xiàn)只在上部或下部的50%都不到的區(qū)域，從而影響軸上彎距；扭矩等受力狀況引起軸的失效；輪帶與擋輪表面因加工或磨損不均勻?qū)⒁饑Ш喜缓?，產(chǎn)生對軸的沖擊破壞；例如2000年Ⅲ檔在更換新液壓擋輪后，新?lián)踺啽砻嬗捎诓荒苓m應(yīng)原舊擋輪在輪帶上磨出的痕跡，擋輪與輪帶嚙合狀況極差，回轉(zhuǎn)窯每轉(zhuǎn)1min，擋輪液壓表多次顯示值由9MPa回零，然后擋輪在突然與輪帶嚙合后再次突然啟動，液壓表顯示值也隨之突然回升；對于此狀況我們可根據(jù)液壓缸缸徑Φ360mm粗略估算每分鐘沖擊力的大小：F=p·s=9×3602×π/4=916kN?，F(xiàn)場實(shí)際使用過程中該擋輪使用不久液壓缸就出現(xiàn)泄漏，擋輪軸使用不到1個(gè)月就因沖擊力破壞而斷裂失效。 

　　2.3 基礎(chǔ)底板螺栓偏小  

　　一般在擋輪設(shè)計(jì)時(shí)都考慮到計(jì)算和校核擋輪與底板聯(lián)結(jié)螺栓組的受力，但有可能忽略底板基礎(chǔ)螺栓的校核或所取安全系數(shù)較小。巨龍集團(tuán)2臺液壓擋輪底板基礎(chǔ)螺栓為M48，而根據(jù)計(jì)算需M56，這也就合理地解釋了1999年為什么會出現(xiàn)螺栓連拔起的現(xiàn)象。  

　　2.4 軸類本身問題  

　　軸類零件一旦選材不當(dāng)，可能導(dǎo)致其本身機(jī)械性能達(dá)不到使用要求；加工或熱處理不當(dāng)，可能形成應(yīng)力集中或產(chǎn)生裂紋源，極易導(dǎo)致開裂失效。焊接修復(fù)時(shí)的快速加熱和快速冷卻會改變母體的韌性，殘余應(yīng)力若不能很好消除，也易引起裂紋失效，2000年就有1根軸焊接修復(fù)更換后使用不到11d就整軸斷裂。

　　除以上介紹的幾類情況外，還有因維護(hù)不當(dāng)(如軸承缺油引起的軸承損壞，因輪盤與輪帶硬度匹配要求不當(dāng))引起其一表面磨損太快等。  

　　3、解決辦法  

　　為避免以后再發(fā)生類似問題，針對以上分析我們采取了相應(yīng)的解決辦法：   
　　(1)嚴(yán)細(xì)設(shè)備管理，完善細(xì)化各項(xiàng)項(xiàng)目實(shí)施的可行操作規(guī)范；  
　　(2)改進(jìn)存在的不合理結(jié)構(gòu)或隱患的部位；  
　　(3)抓大不放小，嚴(yán)把備件質(zhì)量關(guān)；既要確保軸孔配合過盈量；軸的綜合機(jī)械性能；輪盤表面硬度等關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，還應(yīng)控制每顆螺栓是否達(dá)到要求的強(qiáng)度等級指標(biāo)，密封圈性能是否達(dá)標(biāo)等細(xì)節(jié)問題；決不允許因?yàn)槭褂貌缓细駛浼o正常生產(chǎn)運(yùn)行帶來隱患；  
　　(4)現(xiàn)場維修中，管理部門要嚴(yán)格細(xì)量化各項(xiàng)安裝技術(shù)要求指標(biāo)，施工單位要針對要求詳盡編排出可行性操作方案；最終確保各項(xiàng)共同檢驗(yàn)數(shù)據(jù)符合要求規(guī)范； 
　　(5)加強(qiáng)對崗位工人的技術(shù)培訓(xùn)，崗位工人則要做好日常點(diǎn)檢及維護(hù)工作，詳盡紀(jì)錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)，技術(shù)人員則通過數(shù)據(jù)比較分析將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。