輕灰爐進(jìn)料絞龍軸承改造

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山　063305)

輕灰爐是純堿生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行平穩(wěn)與否直接關(guān)系到生產(chǎn)穩(wěn)定與否以及產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣。我公司輕灰爐進(jìn)料采用螺旋絞龍輸送方式，固定端為滾動(dòng)軸承，使用軸承型號為22236，浮動(dòng)端為軸瓦。使用過程中由于各種原因，軸承大約使用3～6個(gè)月便會(huì)損壞一次，造成生產(chǎn)波動(dòng)，成為制約穩(wěn)定生產(chǎn)的瓶頸。

1　存在問題

原設(shè)計(jì)輕灰爐進(jìn)料絞龍固定端支撐軸承采用調(diào)心滾子軸承，型號為22236，該類軸承可以承受較大的徑向載荷，而只能承受較小的軸向載荷，并具備0.5°～2°的自調(diào)心范圍，以調(diào)節(jié)兩端軸承的相對偏心。當(dāng)由于另一端軸瓦磨損、絞龍軸變形或安裝偏差等原因造成絞龍軸傾斜時(shí)，可以自行調(diào)整軸承運(yùn)行狀態(tài)，保證正常運(yùn)行。生產(chǎn)中使用一段時(shí)間后經(jīng)常出現(xiàn)由于保持架損壞或滾動(dòng)體脫出內(nèi)外圈滾道而造成停爐檢修的現(xiàn)象，使用壽命短，最短時(shí)使用三個(gè)月即出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重制約生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2　原因分析

為了改善設(shè)備運(yùn)行狀況，咨詢軸承生產(chǎn)廠家，針對上述現(xiàn)象產(chǎn)生原因進(jìn)行了仔細(xì)的研究分析。主要有以下幾個(gè)方面因素。

1)進(jìn)堿絞龍輸送物料含有的一定的水分，存在一定的粘度，并且長時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)殼體以及絞龍葉片結(jié)疤的現(xiàn)象，造成推送物料時(shí)的附加軸向力，而且隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長，結(jié)疤有增厚趨勢，該軸向力最終作用于軸承上，調(diào)心滾子軸承本身不具備承受較大軸向力的能力。引起軸承保持架以及滾道、滾動(dòng)體磨損加速。

2)該類軸承滾動(dòng)體為雙列，在絞龍運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸向力的產(chǎn)生造成兩排滾子運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)產(chǎn)生細(xì)微差別，干擾保持架的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)加速保持架的磨損，隨之保持架與內(nèi)外圈滾道之間的間隙增大，當(dāng)軸向力增大到超出軸承能夠承受的軸向力極限時(shí)，發(fā)生保持架脫出內(nèi)外圈的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)保持架損壞，導(dǎo)致設(shè)備故障而進(jìn)行檢修。

3)潤滑油質(zhì)較臟，加速軸承的磨損。

4)絞龍推送物料為含一定水分的重堿，其中夾帶一定的游離氨，對銅材質(zhì)保持架有一定的腐蝕作用，加速保持架磨損損壞。此外，還有其他一些安裝等不確定因素造成的先期軸承隱性缺陷。其最直接的原因?yàn)榍皟蓷l因素。

3　解決措施

根據(jù)原調(diào)心滾子軸承損壞原因的分析，經(jīng)過與軸承生產(chǎn)廠家技術(shù)人員交流，為了降低改造成本和難度，在不改動(dòng)軸及軸承座結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，采用如下技術(shù)方案進(jìn)行軸承改造。同時(shí)公司從自身原因采取了一些強(qiáng)化管理措施，保證軸承檢修及保養(yǎng)質(zhì)量，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.1　軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)

新軸承選用特殊的軸承結(jié)構(gòu)，采用兩個(gè)圓錐滾子軸承背對背安裝方式為主體結(jié)構(gòu)，以承受徑向力及與由于推送物料所產(chǎn)生的較大軸向力。同時(shí)，為了保有軸承原有的自調(diào)心功能，軸承外圈滾道內(nèi)表面加工成球面，在外圈與滾動(dòng)體之間加裝外球面的中間體，保證其與軸承外圈有一定的自由度，可以達(dá)到約2°的調(diào)心范圍，結(jié)構(gòu)如圖1。使得軸承在保持原有結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的前提下，增加了整體強(qiáng)度，提高了承受軸向力的能力。

圖1　軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)

由于此次改造需要在原有絞龍軸不進(jìn)行改動(dòng)、軸承座改動(dòng)最小的前提下進(jìn)行，選用新軸承結(jié)構(gòu)為非標(biāo)形式，結(jié)合生產(chǎn)廠家研究確定具體方案如下：軸承外徑、內(nèi)徑尺寸不變，與原軸承型號尺寸相同，以適應(yīng)絞龍軸以及軸承座不進(jìn)行改動(dòng)的原則。在此基礎(chǔ)上，由軸承生產(chǎn)廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)核算，減小軸承滾動(dòng)體直徑尺寸，增加滾動(dòng)體數(shù)量，達(dá)到既保證軸承承載能力，又可以滿足增加球面座所需的空間位置，軸承內(nèi)圈寬度較原設(shè)計(jì)軸承略有增加，通過減小軸承定位軸套尺寸來保證，鎖緊螺母由原設(shè)計(jì)兩個(gè)改為一個(gè)。與原軸承對比情況如表1。

表1　軸承改進(jìn)前后對比表

球面座加工工藝：

球面座由生產(chǎn)廠家選擇合適的軸承鋼材料制作，加工工藝要求與軸承內(nèi)外圈一致，采用如下工藝：選材——鍛造——車削加工——熱處理——粗磨——精磨——精研或拋光——檢驗(yàn)。

要求其外球面及內(nèi)錐面表面粗糙度達(dá)到Ra0.4。

3.2　保持架材質(zhì)

考慮到絞龍推送物料為含一定水分的重堿，其中夾帶一定的游離氨，對銅保持架有腐蝕作用，為此該軸承保持架采用碳鋼材質(zhì)，降低由于腐蝕保持架帶來的隱患。

3.3　強(qiáng)化管理

在對軸承本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，強(qiáng)化其潤滑管理，提高潤滑脂質(zhì)量以及優(yōu)化保養(yǎng)頻次及效果，延長軸承使用壽命。此外，加強(qiáng)檢修人員培訓(xùn)，提高檢修能力及精度，制定檢修標(biāo)準(zhǔn)，保證檢修質(zhì)量，杜絕由于檢修不佳帶來的軸承加速損壞因素。

4　效果檢驗(yàn)

新軸承于2017年3月安裝于我公司2#輕灰爐進(jìn)堿絞龍?jiān)囉?，運(yùn)行過程中檢查使用良好，四個(gè)月后發(fā)生損壞，根據(jù)現(xiàn)象分析原因是由于軸承在安裝過程當(dāng)中主軸上鎖緊螺母緊固的螺紋太少，其預(yù)緊力不足，而設(shè)備在工作過程振動(dòng)引起螺母的松動(dòng)，導(dǎo)致無法有效對軸承進(jìn)行軸向緊固，軸承在工作過程中的受力狀況不穩(wěn)定，進(jìn)而造成軸承保持架部分脫出滾道的故障，軸承各零部件沒有明顯磨損或損壞等跡象，說明軸承結(jié)構(gòu)、受力能力沒有問題。

針對螺母鎖緊量不夠的問題，與軸承供應(yīng)商進(jìn)行了溝通，進(jìn)一步改進(jìn)措施確定為：在軸承原有寬度110 mm的基礎(chǔ)上再減少3 mm，相對提高螺母的預(yù)緊效果，并采用螺紋膠強(qiáng)化螺母的鎖緊效果，同時(shí)在絞龍軸以后的設(shè)計(jì)采購中，將螺紋部位尺寸加長。即可解決預(yù)緊力問題，效果有待后續(xù)改造完成后使用過程中進(jìn)行檢驗(yàn)。

5　結(jié)　語

通過新軸承試用結(jié)果可以看出，軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)收到了明顯效果，承受軸向力能力大大提高，約提高2.6倍，由于此次改造立足于最小的改動(dòng)，軸承座及絞龍軸沒有進(jìn)行改進(jìn)，限于軸承寬度可以調(diào)整范圍較小，鎖緊螺母預(yù)緊效果有所降低。后期對軸頭部分結(jié)構(gòu)尺寸調(diào)整后必將大大延長軸承的使用壽命，降低因軸承問題造成的設(shè)備故障率，確保設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行。