磨煤機(jī)磨輥輥套與磨輥?zhàn)g連接方式的研究

□ 李治寶

上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司 上海 200245

磨煤機(jī)磨輥輥套與磨輥?zhàn)g連接方式的研究

□ 李治寶

上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司 上海 200245

對(duì)HP系列磨煤機(jī)磨輥輥套與磨輥?zhàn)g的連接方式進(jìn)行了分析，對(duì)熱套連接轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了校核，并探索采用脹緊連接套連接和后部端蓋壓緊方式連接替代熱套連接，對(duì)三種連接形式的優(yōu)劣進(jìn)行了比較。

磨煤機(jī)；磨輥；連接

1 結(jié)構(gòu)分析

磨輥輥套作為HP系列磨煤機(jī)的碾磨件，直接碾磨原煤。碾磨的原煤煤質(zhì)參差不齊，大量劣煤、硬物進(jìn)入磨煤機(jī)。為了保證磨輥輥套的使用壽命，采用表面堆焊技術(shù)，將耐磨焊絲堆焊在輥套表面，形成有效的抗磨損層。磨輥輥套磨損到一定程度，就需要拆下重新堆焊，以保證設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

HP系列磨煤機(jī)磨輥裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。兩個(gè)面對(duì)面安裝的大圓錐滾柱軸承將磨輥?zhàn)潭ㄔ谳S上，采用熱套工藝過盈連接將磨輥輥套裝配在磨輥?zhàn)?。磨輥輥套與磨輥?zhàn)g的連接除常見的熱套連接外，還有脹緊連接套連接和后部端蓋壓緊方式連接。

圖1 HP磨煤機(jī)磨輥裝置結(jié)構(gòu)

2 三種連接方式原理

2.1 熱套連接

熱套連接是在較高的溫度下完成的，要保證套裝時(shí)的溫度高于工件溫度。熱套連接可以傳遞軸向力、扭矩，也可以承受彎矩。

在熱套連接過程中，應(yīng)先將磨輥輥套進(jìn)行加熱，加熱的方法根據(jù)裝配工件材質(zhì)、尺寸、工作環(huán)境、配合過盈值而定。

以HP743型磨煤機(jī)為例，磨輥輥套和磨輥?zhàn)x擇過盈配合，磨輥輥套孔尺寸為磨輥?zhàn)浜贤鈭A為表面粗糙度均為3.2 μm。此種配合產(chǎn)生的最大過盈量Ymax=0-0.229=-0.229 mm，最小過盈量Ymin=0.102-0.127=-0.025 mm。

假設(shè)磨輥輥套與磨輥?zhàn)倪B接以兩個(gè)簡(jiǎn)單厚壁圓筒在彈性范圍內(nèi)的連接為基礎(chǔ)計(jì)算。由于連接壓力而產(chǎn)生的變形與應(yīng)力成線形關(guān)系，連接的承載能力主要取決于連接的摩擦力和磨輥輥套、磨輥?zhàn)膹?qiáng)度。計(jì)算的假設(shè)條件如下。

（1）磨輥輥套與磨輥?zhàn)幱谄矫鎽?yīng)力狀態(tài)，即軸向應(yīng)力為零。

（2）磨輥輥套與磨輥?zhàn)谶B接長(zhǎng)度上連接壓力為常數(shù)。

（3）材料的彈性模量為常數(shù)。

當(dāng)連接面的徑向壓強(qiáng)為Pfmin時(shí)，連接面所產(chǎn)生的最小摩擦阻力矩應(yīng)大于或等于外加轉(zhuǎn)矩M。由于最小過盈量已知，則徑向壓強(qiáng)Pfmin可由式（1）校核：

式中：Sa和Si分別為磨輥輥套和磨輥?zhàn)B接面的表面粗糙度；df為連接面名義直徑；Ca和Ci分別為磨輥輥套和磨輥?zhàn)膭傂砸驍?shù)；Ea、Ei分別為磨輥輥套和磨輥?zhàn)牧系膹椥阅Ａ俊?/p>

磨輥輥套直徑比qa和磨輥?zhàn)睆奖萹i按式（2）～（ 3）計(jì)算：

式中：da為磨輥輥套外徑，da=1 021 mm；di為磨輥?zhàn)鶅?nèi)徑，di=419 mm。

計(jì)算得 qa=0.78，qi=0.52， 查 GB/T 5371—2004《極限與配合 過盈配合的計(jì)算與選用》，得Ca=3.821，Ci=1.531，因此，Pfmin=0.284 9 MPa。

上述最小連接壓力傳遞的轉(zhuǎn)矩可按式（4）計(jì)算：

式中：If為連接長(zhǎng)度，If=196 mm；μ為摩擦因數(shù)，μ=0.11。

則 M=6.075 058 kN·m。

2.2 脹緊連接套連接

脹緊連接套連接是在轂孔與軸之間裝配一個(gè)或幾個(gè)脹緊連接套，由一對(duì)分別帶有內(nèi)外錐面的套筒組成。在軸向力作用下，連接套同時(shí)脹緊軸與轂，是一種靜態(tài)連接，以傳遞轉(zhuǎn)矩、軸向力或兩者的復(fù)合載荷。

裝配連接套后，擰緊連接螺栓，便可將軸和轂脹緊，以傳遞載荷。

以HP743型磨煤機(jī)為例，將磨輥輥套與磨輥?zhàn)倪B接改為脹緊連接套連接，如圖2所示。

圖2 磨輥輥套與磨輥?zhàn)浘o連接套連接結(jié)構(gòu)

根據(jù) JB/T 7934—1999表 3，選用 Z2-710×820型脹緊連接套，其額定載荷轉(zhuǎn)矩為1 054 kN·m，遠(yuǎn)高于采用熱套連接時(shí)最小過盈量所能承受的轉(zhuǎn)矩。雖然在采用熱套連接時(shí)沒有考慮承受軸向力，但是該型號(hào)脹緊連接套的額定軸向力為2 970 kN，完全能滿足要求。

脹緊連接套配合的軸和孔，其公差極限偏差按GB/T1800和GB/T1801系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。磨輥輥套和磨輥?zhàn)g的尺寸配合選用φ820基孔制過渡配合,過盈量為-0.018～0.074 mm。與脹緊連接套連接的軸和孔，其表面粗糙度按GB/T 1031—2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu) 輪廓法表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》規(guī)定。

2.3 后部端蓋壓緊方式連接

磨輥輥套與磨輥?zhàn)捎脙商幣浜厦骈g隙配合，后部大端蓋壓緊，結(jié)構(gòu)如圖3所示。磨輥輥套套在磨輥?zhàn)?，依靠磨輥?zhàn)安颗_(tái)階定位。前部配合面直徑略大于后部配合面直徑，有利于磨輥輥套套入。大端蓋壓緊磨輥輥套，并被一組螺栓固定在磨輥?zhàn)稀Ｇ昂蟛颗浜献畲箝g隙均為0.27 mm,最小間隙均為0，配合偏差為0.27 mm，配合類型為間隙配合。

圖3 磨輥輥套與磨輥?zhàn)蟛慷松w壓緊連接方式結(jié)構(gòu)

3 三種連接方式比較

3.1 熱套連接

熱套連接可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

在磨輥檢修時(shí)，有專用的磨輥翻出機(jī)構(gòu)，磨輥裝置繞軸旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)到豎直的維修位置。一旦磨輥固定在豎直位置上，就可以用行車吊開已磨損的輥套，換上新輥套。

熱套連接存在缺點(diǎn)。由圖4可以看出，當(dāng)磨輥輥套處于翻出磨煤機(jī)殼體位置時(shí)，磨輥輥套加熱的空間受限，無法進(jìn)行有效加熱。當(dāng)磨輥裝置處于豎直位置時(shí)，磨輥中心線只是偏離磨煤機(jī)殼體很小的距離，極難保證吊鉤豎直向上提起磨輥輥套，起吊時(shí)易出現(xiàn)配合面卡死的現(xiàn)象。

圖4 磨輥裝置豎直維修示意圖

3.2 脹緊連接套連接

脹緊連接套連接有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

（1）脹緊連接套使零件制造和安裝簡(jiǎn)單。安裝脹緊連接套的磨輥輥套和磨輥?zhàn)浜厦婕庸ぞ容^過盈配合的加工精度低。

（2）脹緊連接套安裝時(shí)不需要加熱、冷卻和加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩?cái)Q緊即可，且調(diào)整方便，可以將磨輥輥套在軸上方便地調(diào)整到所需要的位置。

（3）脹緊連接套的使用壽命長(zhǎng)，強(qiáng)度高，依靠摩擦傳動(dòng)，對(duì)被連接件沒有鍵槽削弱，也無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作中不會(huì)產(chǎn)生磨損。

（4）脹緊連接套可以承受多重載荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種樣式。根據(jù)安裝載荷大小，還可以多個(gè)脹緊連接套串聯(lián)使用。

（5）脹緊連接套拆卸方便，具有良好的互換性。脹緊連接套能將較大配合間隙的磨輥輥套和磨輥?zhàn)B接起來，拆卸時(shí)將螺栓擰松，即可使磨輥輥套和磨輥?zhàn)痖_。脹緊時(shí)，接觸面緊密貼合，使磨輥輥套不易脫落。

脹緊連接套連接的缺點(diǎn)為：對(duì)于較大尺寸的磨輥輥套，由于所傳遞的力矩大，選擇的脹緊連接套尺寸也大，成本上升，安裝難度有所增加。

3.3 后部端蓋壓緊方式連接

（1）磨輥輥套與磨輥?zhàn)g采用間隙配合，使零件制造和安裝簡(jiǎn)單。

（2）安裝時(shí)不需要加熱、冷卻和加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩扭緊即可。

（3）拆卸方便，且具有良好的互換性。

（4）需要嚴(yán)格控制前后兩配合面的間隙量，間隙量過小無法體現(xiàn)裝配的簡(jiǎn)便，間隙量過大致使磨輥輥套在磨輥?zhàn)洗蚧?，損壞零件。

4 結(jié)束語

通過筆者分析可見，磨輥輥套與磨輥?zhàn)倪B接可以采用多種形式，采用脹緊連接套連接或后部端蓋壓緊方式連接替代熱套連接完全可行。

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Theconnection modeof themill roll sleeveand themill roll seat of HPseriespulverizer wasanalyzed,and thetorquefor shrinkagefit connection waschecked whileexploringother connection modesthat might replace shrinkage fit connection such as the connection with expansion joint sleeve or the connection with impaction of rear end cover.Theadvantagesand disadvantagesof threeconnection modeswerecompared.

Pulverizer；Mill Roll；Connection

TH123

A

1672-0555（2017）03-051-04

2017年6月

李治寶（1981—），男，本科，工程師，主要從事電站制粉設(shè)備設(shè)計(jì)及新產(chǎn)品開發(fā)工作

（編輯：平 平）