磨煤機拉桿磨損及快速更換研究

任艷紅

（山西工程職業(yè)學院，太原 030032）

ZGM95G 型中速輥式磨煤機適用于碾磨煙煤、無煙煤、褐煤、貧瘦煤等多種煤種，其效率高、電耗低、壽命長、安全可靠、操作簡單、檢修方便，廣泛適用于電力、冶金、建材、化工等行業(yè)的煤粉制備[1-2]。

1 磨煤機拉桿概述

磨煤機主要工作部分碾磨裝置由轉動的磨環(huán)和3 個沿磨環(huán)滾動的相對固定且可自轉的磨輥組成。3 個磨輥安裝在三角壓架上，壓架又通過3 根拉桿與外部液壓油缸連接，起到減振作用。在磨煤機工作過程中，碾磨力由液壓加載系統(tǒng)產生，通過拉桿加載裝置將荷載施加在壓架的3 個角上，帶動磨輥工作。碾磨力依次傳導到磨環(huán)、磨輥、壓架、拉桿、傳動盤以及液壓油缸上，最后通過臺板傳至基礎。

拉桿分為上、下兩段，上拉桿通過球面調心軸承與壓架連接，經拉桿密封由機殼引出，通過連接卡套與下拉桿以螺紋結構連接，下拉桿再與加載油缸連為一體。由于上拉桿很短，主要起到連接作用，在磨煤機運行過程中一般不易受損壞，易受損壞的通常為下拉桿，下文所指的拉桿均為下拉桿部分。拉桿從機殼穿出處有拉桿密封裝置，能夠保證煤粉不外泄，同時拉桿又可以自由地上下移動。磨煤機的每根拉桿均為直徑為110 mm、長度為3 240 mm 的實心圓柱鋼，其上端部螺紋尺寸為M100×150，下端部螺紋尺寸為M100×100，每根拉桿質量約240 kg，如圖1 所示。在工作過程中，拉桿承受的靜負荷為236 kN，動負荷為95 kN，當量負荷為475 kN。

圖1 磨煤機拉桿結構

2 拉桿磨損情況及更換過程存在問題

為供應高爐等用煤設備，磨煤機基本無多余停機時間，有些企業(yè)的磨煤機甚至處于不間斷運行狀態(tài)，直至設備出現(xiàn)故障徹底停機后才進行維修。由于長時間的超負荷運行以及維護保養(yǎng)不及時，加之拉桿上端部復雜負荷的共同作用，在高頻運動摩擦狀態(tài)下，拉桿與壓架上部連接部位極易發(fā)生磨損，靠近螺紋連接部位的拉桿桿身部分與周邊鋼結構接觸部位也易發(fā)生異常磨損，可能出現(xiàn)拉桿螺紋部分斷裂或螺紋周邊區(qū)域斷裂的現(xiàn)象。經調研，通常在更換新拉桿后運行半年左右就會出現(xiàn)較嚴重的磨損現(xiàn)象。

在拉桿更換過程中，企業(yè)一般需要在拉桿上臨時焊接兩個吊耳，采用橋式起重機將拉桿吊起懸空進行安裝，起吊上升的同時要進行旋轉，以對中拉桿端部螺紋，更換過程比較困難，通常需要半天甚至一天時間。拉桿頻繁更換以及更換過程費時費力，嚴重制約了煤粉制備生產進度。

3 拉桿快速更換實用工裝的設計應用

3.1 設計思路

拉桿在更換組裝過程中需要按照“支撐頂起→旋轉拉桿→對準螺桿部分→旋入壓架內”的步驟進行。常規(guī)的橋式起重機起吊、借助人力實現(xiàn)螺紋對中等方法難以實現(xiàn)拉桿準確定位和定向，不能實現(xiàn)快速更換，因此設計一種拉桿快速更換工裝非常有必要。

實現(xiàn)拉桿準確定位和定向，需從定位和驅動兩方面統(tǒng)籌考慮。組裝工裝需要在磨煤機的拉桿組裝位置下端定點放置。為了實現(xiàn)位置固定，工裝配置了支撐座；為了實現(xiàn)拉桿的頂起上升，工裝配置了液壓千斤頂；為了實現(xiàn)拉桿在頂升到位后能夠自由轉動，對中并旋入拉桿上端壓架的內螺紋結構，工裝配置了電動機、推力球軸承及拉桿夾緊裝置，電動機提供拉桿旋轉的動力，借助軸承的軸向支承作用和夾緊裝置的抱緊作用，共同實現(xiàn)拉桿邊旋轉邊上升的動作，從而使拉桿的上端外螺紋順利旋入壓架的內螺紋部分[3]。

3.2 結構設計

3.2.1 定位裝置

定位裝置用于在組裝過程中準確定位拉桿，組成零部件包括底板、支撐座、放置槽、轉軸、轉盤、推力球軸承、支撐桿、夾桿以及摩擦墊等。底板能夠實現(xiàn)工裝的安裝定位，裝有液壓千斤頂。支撐座底部與千斤頂頂部固定連接，頂部開設有放置槽，用于放置待安裝的拉桿。推力球軸承安裝在放置槽的底部，其下部座圈與放置槽接觸，上部軸圈與拉桿底部接觸。支撐座的內壁連有轉軸，轉軸上固定有轉盤，能夠實現(xiàn)拉桿在組裝過程中的靈活轉動。轉盤上固定多個支撐桿，支撐桿上連接有夾桿。夾桿截面為L 形，底部和頂部均為球頭結構，在組裝過程中其頂部球頭直接與拉桿接觸，起固定拉桿的作用。夾桿上裝有扭簧，扭簧的兩端連接支撐桿和夾桿，在拉桿組裝時能夠牽引夾桿實現(xiàn)夾緊功能。夾桿的頂部球頭裝有摩擦墊，用于減少抱緊拉桿時球頭自身的磨損。

3.2.2 驅動裝置

驅動裝置用于支撐拉桿上升的同時驅動拉桿轉動，組成零部件包括液壓千斤頂、電機、蝸輪、蝸桿等。液壓千斤頂能夠實現(xiàn)拉桿的舉升。電機固定安裝在支撐座的側面，輸出軸與支撐座內部安裝的蝸桿固定連接，向外輸出動力。蝸輪固定安裝在轉軸上，通過與蝸桿嚙合傳遞電機的動力，并實現(xiàn)減速作用，方便在拉桿組裝過程中緩慢勻速將拉桿上部螺紋平穩(wěn)旋入磨煤機的壓架內螺紋孔。

磨煤機拉桿快速更換工裝結構，如圖2 所示。

圖2 磨煤機拉桿更換工裝結構

3.3 應用過程

在拉桿更換前，先將拉桿上部M100×150 螺紋端朝上，下部M100×100 螺紋端朝下豎直放入組裝工裝的放置槽內。拉桿底部端面與推力球軸承的軸圈直接接觸，下部螺紋與夾桿下部球頭接觸。為了防止夾桿球頭損傷螺紋，可以墊一層薄銅皮作防護。夾桿下部球頭在受到拉桿的擠壓后會轉動并壓縮扭簧，使得夾桿頂部球頭轉動靠近拉桿，實現(xiàn)拉桿的自動定心，保證拉桿上升過程中，始終與磨煤機的壓架孔相對正，且不會發(fā)生傾斜，實現(xiàn)順利旋入[4-5]。在拉桿更換過程中，啟動液壓千斤頂和電機后，液壓千斤頂驅動支撐座上升。靠近磨煤機壓架底部時，電機會帶動蝸桿轉動，蝸桿驅動蝸輪轉動的同時實現(xiàn)減速，蝸輪再帶動轉軸和轉盤轉動，進而帶動拉桿旋轉。由于拉桿下端面與推力球軸承的軸圈接觸，桿部由夾桿的靜摩擦力帶動，能夠輕松帶動拉桿轉動，使得拉桿頂部外螺紋與磨煤機壓架上的內螺紋自動連接，極大地方便了拉桿的安裝，節(jié)省了時間和人力，提高了磨煤機拉桿的更換維修效率。

4 解決拉桿磨損情況的根本措施

4.1 定期檢修和保養(yǎng)

拉桿作為磨煤機的主要承力和傳力裝置，不屬于易損件，其磨損屬于非正常的使用磨損。磨煤機使用企業(yè)應重視設備使用和日常維護，嚴格執(zhí)行設備維護和使用說明書中的規(guī)定及要求，定期對磨煤機進行檢修和維護保養(yǎng)，及時檢查和清理拉桿密封裝置，并注意檢查拉桿在運行過程中是否與其他鋼結構有異常接觸現(xiàn)象，從而延長拉桿的使用壽命[6-7]。

在正常生產運行中，企業(yè)必須為磨煤機的日常點檢、定期維護、專項檢修等維保工作創(chuàng)造必要的條件，決不允許磨煤機連續(xù)數(shù)千小時不停磨、不檢查、不間斷運行。設備操作人員和設備維修人員必須經過專項培訓，經考核合格后方可上崗。在設備檢修和維修過程中，必須使用符合設備設計要求的替換零部件。

4.2 改進拉桿連接密封部位

為避免拉桿上部螺紋端異常磨損和拉桿頻繁更換導致的設備停機維修問題，煤粉生產企業(yè)應對拉桿密封裝置進行結構優(yōu)化和改進，如優(yōu)化密封裝置結構或材料、優(yōu)化上下拉桿的連接方案設計或采取其他連接方式替換螺紋連接結構等，盡量從根本上杜絕拉桿磨損故障導致的停機問題。

4.3 聯(lián)系廠家解決拉桿設計缺陷

通過走訪調研其他磨煤機使用企業(yè)，證實磨煤機的拉桿上部螺紋端磨損并非小概率事件，類似型號的磨煤機在正常使用過程中，大多存在拉桿上部螺紋端易磨損、更換后的新拉桿達不到正常使用壽命、拉桿更換過程復雜維修時間長以及拉桿更換成本高等問題，嚴重制約了各煤粉生產企業(yè)的正常生產進度[8-10]。為此，建議磨煤機應用企業(yè)及時將拉桿故障信息反饋給磨煤機生產制造廠家，爭取從磨煤機結構設計和生產制造源頭上徹底解決拉桿異常磨損現(xiàn)象，改進優(yōu)化拉桿結構或拉桿連接密封裝置。

5 結語

針對ZGM95G 型中速輥式磨煤機的拉桿磨損問題和如何在維修過程中快速更換拉桿，磨煤機使用企業(yè)除了考慮實現(xiàn)拉桿快速更換，設計專用工具或工裝以解決拉桿更換困難的問題外，還應尋求解決拉桿產生異常磨損的根本原因。一方面，企業(yè)要盡量保證磨煤機的合理正常使用，并嚴格定期維護和保養(yǎng)；另一方面，要考慮改進和優(yōu)化拉桿結構或拉桿連接密封裝置，并聯(lián)系磨煤機制造廠家從設備的設計和制造源頭上優(yōu)化磨煤機的拉桿連接部位結構，徹底解決磨煤機拉桿的磨損問題，保證設備在應用過程中能正常運行。