堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換施工方法

蔡圣華，黃 斌，徐 剛

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

對(duì)于堆取料機(jī)而言，回轉(zhuǎn)軸承是不可或缺的構(gòu)成，在設(shè)備的運(yùn)行過程中發(fā)揮著重要作用，但因工況惡劣、受力復(fù)雜、維修不到位等原因容易出現(xiàn)不同程度的磨損甚至損壞，只有更換方可恢復(fù)正常運(yùn)行，而這往往需要高昂的成本和較長的時(shí)間，因此有必要對(duì)其更換施工方法加以分析和探討。

1 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承概述

堆取料機(jī)是當(dāng)前散料裝卸常見的大型設(shè)備，已經(jīng)在諸多行業(yè)中彰顯了巨大優(yōu)勢(shì)。其回轉(zhuǎn)軸承直徑尺寸較大，設(shè)有安裝孔、齒輪、潤滑油孔、密封裝置等，能夠同時(shí)承受較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷和傾覆力矩，兼具普通軸承組合的功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊、旋轉(zhuǎn)靈活、傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，是堆取料機(jī)必不可少的一大部件[1]。但在實(shí)際使用過程中，由于經(jīng)常性的過載操作、日常維護(hù)不及時(shí)、檢修不到位等，在一定程度上加重了回轉(zhuǎn)軸承的磨損情況，加之其自身質(zhì)量的影響，致使回轉(zhuǎn)軸承承載性能、旋轉(zhuǎn)精度、減摩性能等不斷下降，難以滿足使用要求，即所謂的軸承損壞或失效。一旦回轉(zhuǎn)軸承損壞，勢(shì)必會(huì)引發(fā)堆取料機(jī)停轉(zhuǎn)、功能受損等異常情況，因此，為了保證堆取料機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須采取合適的方法及時(shí)更換失效的回轉(zhuǎn)軸承。

2 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換方案的選擇

2.1 工程概況

已知某煉鐵原料廠中的堆取料機(jī)高25 m，總重297 t，由回轉(zhuǎn)體、回轉(zhuǎn)軸承、機(jī)體底座、運(yùn)行傳送等部分構(gòu)成，其中整個(gè)回轉(zhuǎn)體和回轉(zhuǎn)軸承分別重約270 t 和6.5 t，軸承外徑為3600 mm，堆取料和配重臂長分別為30 m 和15 m。該設(shè)備在回轉(zhuǎn)軸承的作用下可旋轉(zhuǎn)110°，并以關(guān)節(jié)軸承為支點(diǎn)完成上下升降旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，同時(shí)具有堆料和取料兩大功能，即卸載經(jīng)原料輸送皮帶傳送的原料并將其堆放至原料廠，以及取放原料至高爐原料輸送皮帶直至傳送至高爐，可見堆取料機(jī)在煉鐵高爐原料供應(yīng)過程中的作用十分重要。如果其因故障無法生產(chǎn)，則要借助裝載機(jī)等設(shè)備補(bǔ)救，既影響生產(chǎn)效率又增加了生產(chǎn)成本，所以企業(yè)對(duì)堆取料機(jī)工作性能要求極高。但是經(jīng)檢修發(fā)現(xiàn)，3#堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承中的珠粒已經(jīng)破碎、無法回轉(zhuǎn)，喪失了生產(chǎn)功能，所以需要更換回轉(zhuǎn)軸承。

2.2 施工方法比選

（1）順序解體的傳統(tǒng)方法，即由上至下解體拆除和反向順序回裝。簡(jiǎn)單的說，就是按照從上到下的順序?qū)剞D(zhuǎn)軸承以上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解體拆除，待回轉(zhuǎn)軸承的拆除與更換后再以拆除相反的順序加以回裝直至恢復(fù)原狀。該方案看似合理但深入分析后發(fā)現(xiàn)難以實(shí)施，如：該堆取料機(jī)設(shè)備總重在270 t 左右，也就意味著需要解體270 t 的重量，工作量很大；通過科學(xué)計(jì)算，解體與恢復(fù)回轉(zhuǎn)體所需工期至少為12 d，顯然會(huì)嚴(yán)重干擾高爐的生產(chǎn)計(jì)劃；僅上部回轉(zhuǎn)體這一拆除安裝中最重的部件就需要300 t汽車式起重機(jī)2 個(gè)臺(tái)班完成，其余部件也需要借助80 t 汽車式起重機(jī)配合完成拆除和安裝，這大大提高了施工成本；堆取料機(jī)臂長、拆除部件與起重機(jī)占位至少需要平整硬化場(chǎng)地40 m×30 m，而本次施工需要高爐停產(chǎn)4 d，且可以提供的施工場(chǎng)地只有15 m×10 m，顯然不能滿足檢修需要。

（2）回轉(zhuǎn)體整體頂升回轉(zhuǎn)軸承滑移的新方法，即在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，在高爐停產(chǎn)前先完成2 根千斤頂支撐梁的制作，配以4 臺(tái)頂升支座和1 個(gè)馬鐙分別用于支撐200 t 液壓千斤頂和堆取料臂，以及安全樁4 個(gè)對(duì)回轉(zhuǎn)體進(jìn)行支撐。同時(shí)在高爐完全停產(chǎn)后對(duì)支撐梁進(jìn)行安裝，制作并安裝滑移軌道用于回轉(zhuǎn)軸承更換。隨后從4 個(gè)方向用鋼絲繩封固地面固定物與回轉(zhuǎn)體于一體，并在馬鐙上架設(shè)堆取料臂防止回轉(zhuǎn)體搖晃或傾覆，在液壓千斤頂?shù)淖饔孟抡w頂升回轉(zhuǎn)體100 mm 后合理安裝安全樁，借助水平滑移完成回轉(zhuǎn)軸承的更換[2]。最為重要的是，該方案僅需16 t 汽車式起重機(jī)2 個(gè)臺(tái)班以及3 d 的施工時(shí)間和15 m×10 m的施工場(chǎng)地即可完成更換。

考慮到堆取料機(jī)設(shè)備上重下輕、施工難度大、檢修工期緊，遇到大風(fēng)等惡劣天氣還可能發(fā)生傾覆的問題，綜合分析后決定選用回轉(zhuǎn)體整體頂升回轉(zhuǎn)軸承滑移的施工方法加以更換。

2.3 明確施工流程

首先，制作千斤頂支撐梁、馬鐙和安全樁（停產(chǎn)前），并在停產(chǎn)后安裝支撐梁、馬鐙以及制作安裝滑移軌道。

其次，整體封固旋轉(zhuǎn)體，依次拆除回轉(zhuǎn)軸承護(hù)罩、螺栓、潤滑管路。

再者，架設(shè)千斤頂后進(jìn)行回轉(zhuǎn)體的頂升和安全樁的安裝，拆除回轉(zhuǎn)軸承進(jìn)行滑移更換并予以安裝找正。

最后，拆除安全樁并整體回落安裝回轉(zhuǎn)體，依次恢復(fù)潤滑管路等部件后拆除支撐梁、滑移軌道、馬鐙，通過試車進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

3 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換施工要點(diǎn)

3.1 制作千斤頂支撐梁

為進(jìn)一步保證堆取料機(jī)機(jī)體底座施工安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可用鋼板（t=30 mm）焊接4 道加強(qiáng)肋用于安裝2 根千斤頂支撐梁于4 根承重支腿上，安裝后的支撐梁上表面應(yīng)與回轉(zhuǎn)軸承上表面保持400 mm 的距離的同時(shí)低于軸承下表面，為后續(xù)架設(shè)高375 mm 的千斤頂和平行滑移回轉(zhuǎn)軸承提供一定的操作空間。但是要注意平行布置支撐梁，找平找正后再固定焊接。結(jié)合堆取料機(jī)和回轉(zhuǎn)體重量可知，4 臺(tái)200 t 液壓千斤頂完全能夠滿足施工要求，此時(shí)除了予以對(duì)稱布置外，還要求回轉(zhuǎn)軸承能夠在千斤頂之間順利通過。

3.2 安裝回轉(zhuǎn)軸承軌道

該方案中的滑移軌道采用的是I14 鋼，兩根軌道之間設(shè)定2500 mm 的距離，即一端經(jīng)4 根工字鋼支撐于地面，另一端固定于機(jī)體底座，其上表面與回轉(zhuǎn)軸承下表面處于同一水平面。為使滑移軌道更加安全穩(wěn)定，還用工字鋼加固了軌道下方和平行軌道，配以適量的潤滑油脂減少摩擦，進(jìn)而保證滑移順利暢通。

3.3 整體封固回轉(zhuǎn)體

當(dāng)堆取料機(jī)站位后將用H 型鋼制作的長、寬、高分別為6500 mm、4000 mm 和6500 mm 的馬鐙騎在皮帶通廊的合適位置，并借助槽鋼將其固定于軌道上，至于槽鋼應(yīng)一端與馬鐙焊接，一端經(jīng)軌道壓板螺栓加以固定，隨后在馬鐙上平穩(wěn)架設(shè)堆取料臂，并在成對(duì)斜鐵的作用下塞實(shí)兩者的接觸面。在此基礎(chǔ)上用由4 根Ф19.5 mm 鋼絲繩制成的攬風(fēng)繩連接地面固定點(diǎn)和堆取料機(jī)的最高點(diǎn)為四棱錐狀，且根據(jù)實(shí)際情況選擇綁扎、固定攬風(fēng)繩于地面大樹上或牢靠的立柱上，并用5 t 的手拉葫蘆將其拉緊，確定其是否可靠牢固，進(jìn)而增強(qiáng)回轉(zhuǎn)體頂起后的穩(wěn)定性（圖1），而運(yùn)行機(jī)構(gòu)的4 套車輪可臨時(shí)選用軌道卡加以固定，使其不能活動(dòng)即可。

圖1 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)體整體封固示意

3.4 更換回轉(zhuǎn)軸承

完成堆取料機(jī)機(jī)體底座、回轉(zhuǎn)體以及回轉(zhuǎn)軸承之間的連接螺栓拆除后，可同步頂升4 臺(tái)千斤頂保證回轉(zhuǎn)體能夠均勻并達(dá)到100 mm 的起升幅度，期間要注意千斤頂保持長時(shí)間的穩(wěn)壓狀態(tài)，直至回轉(zhuǎn)軸承更換結(jié)束后方可回落。考慮到液壓千斤頂可能存在泄壓風(fēng)險(xiǎn)，在其附近均增設(shè)1 個(gè)安全樁，待頂升到位后將其設(shè)在旁邊的支撐梁上，經(jīng)成對(duì)斜墊鐵緊固與回轉(zhuǎn)體的間隙，進(jìn)而承擔(dān)部分荷載緩解200 t 液壓千斤頂?shù)膲毫?，即使千斤頂因泄壓事故，安全樁也能支撐回轉(zhuǎn)體避免其傾覆[3]。但安全樁的制作需要選用Ф219×16 mm 的無縫鋼管，控制凈高為470 mm，并用鋼板滿焊封堵兩端。隨后利用手拉葫蘆和滑移軌道將堆取料機(jī)中的舊回轉(zhuǎn)軸承拉出，并經(jīng)25 t 汽車式起重機(jī)吊裝至地面，再吊裝新回轉(zhuǎn)軸承至滑移軌道結(jié)合使用手拉葫蘆保證其準(zhǔn)確就位，此時(shí)同步回落千斤頂促使回轉(zhuǎn)體緩慢回落至距離軸承上方5 mm 的位置，接下來穿上回轉(zhuǎn)體與機(jī)體底座的連接螺栓，繼續(xù)同步回落千斤頂離開回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)頂升面，確認(rèn)連接螺栓全部緊固后完成回轉(zhuǎn)軸承的更換。

3.5 拆安相關(guān)部件

拆除回轉(zhuǎn)軸承前應(yīng)先將皮帶罩子、下料庫、潤滑油管、保護(hù)罩等與之連接的零部件拆除，最好用不褪色記號(hào)筆對(duì)解體的各個(gè)部件作出不同的標(biāo)記，以免后續(xù)安裝出現(xiàn)錯(cuò)誤。其中，拆除后的干油管要主顧固定、鎖緊管頭，并用潔凈的擦機(jī)布嚴(yán)密包裹管口，以此防止管路漏油、串油以及雜物進(jìn)入等。更換回轉(zhuǎn)軸承完畢后，按照與拆除順序相反的次序規(guī)范回裝各個(gè)部件。

需要注意的是，在具體施工中應(yīng)格外重視火災(zāi)和傾覆事故的發(fā)生，畢竟該廠的作業(yè)介質(zhì)是易燃、可自燃物質(zhì)—原煤粉，加之電氣焊操作較多，所以必須配備足夠的干粉滅火器和連接施工現(xiàn)場(chǎng)的消防水管。同時(shí)，考慮到回轉(zhuǎn)體太重，為保證其頂升過程的安全性和穩(wěn)定性，可用4 臺(tái)20 t 雙螺旋拉緊器拉緊回轉(zhuǎn)體和機(jī)體底座，這樣一來在安全樁、整體封固和拉緊裝置的共同作用下，頂升操作會(huì)更為安全可靠。此外，清理后的油污需專門放置和及時(shí)清運(yùn)，施工廢料要分類堆放和盡快清理，以免產(chǎn)生不必要的環(huán)境污染。

4 堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換施工效果分析

通過實(shí)施上述施工方案，本次堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換工作順利完成，工期僅用了3 d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的施工方法，不僅施工效率大大提高，還消除了因施工場(chǎng)地有限、停產(chǎn)時(shí)間短無法更換回轉(zhuǎn)軸承的現(xiàn)實(shí)難題。通過進(jìn)一步分析可知，回轉(zhuǎn)體整體頂升回轉(zhuǎn)軸承滑移更換這一方法具有顯著優(yōu)勢(shì)，如提前制作千斤頂支撐梁、馬鐙、安全樁等既未影響停產(chǎn)時(shí)間，也未影響檢修時(shí)間；安全樁的使用和整體封固回轉(zhuǎn)體的措施有效提升了施工的安全性；無需使用大型汽車式起重機(jī)便可完成回轉(zhuǎn)軸承更換任務(wù)，在一定程度上節(jié)約了施工成本。概括地說，就是提高了效率，縮短了工期，節(jié)約了成本。但值得一提的是，必須加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格控制每一環(huán)節(jié)，以免適得其反。

5 結(jié)束語

堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承更換難度大，施工成本高，需要立足實(shí)際選擇合理的施工方案，而回轉(zhuǎn)體整體頂升回轉(zhuǎn)軸承滑移更換法有利于施工效率的提升、工期的縮短、施工成本的降低，故值得推廣應(yīng)用。