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技術 | 水泥回轉窯大小齒輪傳動故障分析和處理

來源:《裝備技術》 發布日期:2019/12/5 編輯:徐展迪
核心提示:水泥回轉窯大小齒輪傳動故障分析和處理

該公司建設了一條年產30萬噸電石法PVC生產線,每年產生電石廢渣干基約50萬噸。這些電石渣堆積在廠區附近,極易污染環境。為減輕環保處置的壓力,2011年,某公司決定新建一條新型干法水泥生產線,利用PVC生產線產生的電石廢渣來生產水泥,年產水泥熟料75萬噸、水泥120萬噸。


該水泥生產線配置的回轉窯為∅4m×60m三檔支撐的回轉窯,2014年初建成投產。該窯在初期安裝時,大小齒輪傳動系統存在一定的隱蔽缺陷。投產后發現回轉窯傳動小齒輪座振動偏大,2015年5月,發現小齒輪底座二次灌漿層有一條明顯的貫穿性裂紋,初步判斷系小齒輪底座松動產生振動所致。經公司技術人員現場檢查后研究分析認為,回轉窯小齒輪底座4只M42地腳螺栓對小齒輪底座的緊同強度不夠,導致小齒輪的底座和下部墊鐵產生輕微的松動,運轉中大、小齒輪嚙合間隙不穩定,大齒輪的齒面疲勞點蝕加快,出現臺階,直接影響了大齒圈的使用壽命,極大威脅設備的安全運行,必須采取措施消除該故障隱患。


∅4m×60m回轉窯的大、小齒輪基本參數:


回轉窯小齒輪參數:齒數z₁=29個,模數M=28,齒寬日B₁=60mm,頂圓d₁=∅868mm。


回轉窯大齒輪參數:齒數Z₂=224個,模數M=28,齒寬B₂=60mm,頂圓d₂=∅6328mm。


1 回轉窯大、小齒輪傳動存在的問題


大修實施前,對回轉窯大、小齒輪嚙合面作了全面檢測,對存在的問題整理如下:


(1)回轉窯的大齒輪嚙合面磨損嚴重,有臺階和疲勞點蝕狀況。


(2)小齒輪底座的振動值通常在7.2~8.2mm/s,最大振動值為12.5mm/s,見表1。

(3)回轉窯小齒輪底座晃動明顯,局部混凝土的基礎有輕微裂紋。


(4)回轉窯的小齒輪座存在相對退出現象,疑似小齒輪位置向外側移動。2015年9月,針對以上情況,公司決定對回轉窯大、小齒輪傳動異常進行處理。為確保本次檢修成功,公司對故障原因進行了詳細分析,制訂了詳細的處理方案。


2 回轉窯大、小齒輪傳動異常的原因分析


(1)回轉窯運行中,小齒輪底座處振動偏大,與大、小齒輪的局部間隙偏小有關。


(2)回轉窯大齒輪的齒面臺階和毛邊造成齒輪嚙合時,間隙和嚙合位置等有變化,導致運行的振動加大。


(3)回轉窯的小齒輪軸承座的軸承間隙偏大,導致齒輪嚙合間隙和位置變化。


(4)回轉窯大齒輪彈簧板螺栓和接口螺栓有局部松動,導致大齒輪形狀的不穩定變化。


(5)回轉窯小齒輪底座及小齒輪的地腳螺栓有松動,導致齒輪嚙合的振動進一步加大。


(6)回轉窯兩側的兩個小齒輪的獨立底座,設計的基礎強度不夠,導致基礎地腳處混凝土有開裂的情況。


(7)回轉窯大、小齒輪加工制造時的尺寸等參數,存在加工精度的偏差,需要在線跑合。


(8)由于正值夏季,氣溫偏高,潤滑油粘度偏低,齒面油膜形成效果不好。


3 回轉窯大、小齒輪傳動異常的處理方法和步驟


(1)拆除回轉窯大齒輪輔助裝置,用防雨篷布覆蓋,保護大齒輪,防止大、小齒輪受外界粉塵、雨水等影響。


(2)檢查緊固回轉窯大齒輪的接口法蘭、定位螺栓、彈簧板螺栓等相關緊固件;清洗回轉窯大、小齒輪齒面及兩側節圓處的油污;用液壓扳手檢查、緊固回轉窯大齒輪接口螺栓,檢查緊固回轉窯大齒輪上彈簧板聯接螺栓,檢查緊固回轉窯筒體上彈簧板聯接螺栓;測量回轉窯大齒輪接口間隙,塞薄尺測量,并再次緊固。


(3)檢查回轉窯大齒輪處簡體的變形情況。距大齒輪中心南約700mm處,窯筒體圓跳動檢查數據記錄見表2。經分析,筒體變形在許可的范圍內,運轉中需關注局部高點位置的齒輪接觸隋況。


(4)調整回轉窯小齒輪,向內平移1.5mm,同時調整找正傳動裝置。


(5)處理回轉窯大、小齒輪的齒面、齒頂的臺階和毛邊問題?;剞D窯大齒輪嚙合面磨損較重,有拉傷痕,靠右側約40~60mm寬度內點蝕、剝落較重,有兩處臺階,一處是齒根部臺階,一處是齒頂部小臺階,臺階高度2~2.5mm,節圓處嚙合面凹下。小齒輪齒面相對較好,無嚴重點蝕拉毛現象,也有同樣的臺階。


處理方法及步驟如下:


a打磨齒輪根部臺階,并圓弧過渡;打磨齒頂部小臺階,高度約15~20mm,頂部磨削量約0.6~1mm,直到無明顯的臺階為止。打磨完成后,涂紅彤粉慢轉,并用打印紙和透明膠帶壓印,顯示記錄嚙合情況,此時檢查的接觸率約為40%~50%,嚙合表面有兩條線,見圖1。加研磨劑跑合,接觸面逐漸增大,負載后接觸面還會有所加大。

b打磨要求:采用逐步打磨的方法,禁止過度打磨,嚙合表面過渡要光滑,開機后利用磨合劑磨合或利用跑合用的潤滑油磨合,使其逐步趨于正常嚙合,同時采用仿形樣塊刮研檢查和驗收。


(6)檢查回轉窯大、小齒輪的嚙合情況,調整回轉窯小齒輪。以涂紅或其他方便的方法進行檢查,視情況繼續打磨齒面(光亮點需繼續打磨),直至齒面的接觸率滿足要求為止。


(7)若在回轉窯大、小齒輪磨合過程中,發現部分齒面仍然存在局部接觸亮點,應再次適當打磨,之后繼續觀察處理。


(8)檢查小齒輪軸承,測量軸承間隙,側間隙在8~12μm屬于正常范圍。


(9)回裝、調整、檢查回轉窯的加油系統,注意清理廢油和磨合劑,以保證了解到磨合的真實情況,同時防止過度跑合而損傷齒面。


(10)回轉窯小齒輪底座整體聯合加固處理:在原地腳螺栓邊緣處80~100mm的位置,分別用水鉆鉆4個∅63mm深度500mm的孔,用于安裝新增地腳螺栓,然后配制巧同快化學植筋膠。按照技術要求,將巧同快化學植筋膠A、B膠料調配好,為放人新的地腳螺栓做準備。緊接著,將巧固快化學植筋膠灌入書63mm的孔內,同時將M42×800的地腳螺栓垂直埋入孔內,并保持上部適當同定。螺栓放入后,巧固快化學植筋膠需要固化16h,此時不能隨意抽動或者拔出。新增地腳螺栓同化后,用液壓扳手緊固新增加的螺栓,壓緊加固壓板,實現全體加固。


4 回轉窯大、小齒輪傳動大修后的效果


回轉窯大、小齒輪傳動大修于2015年9月15日結束,9月18日投料。運轉后齒輪嚙合面的接觸情況見圖2。2015年10月8日。26日期間進行了多次監測?;剞D窯大、小齒輪傳動檢修后,小齒輪底座的振動測量數據見表3。



由表1、表3對比可以看出,小齒輪底座的振動值比檢修前有較大改善,到2015年11月,齒輪底座振動一直保持在3~4mm/s,取得了明顯的效果。


大修后回轉窯大、小齒輪嚙合情況及磨損量的測試如下:


(1)大、小齒輪嚙合的頂隙

南側=11.5mm  北側=11.3mm


(2)大、小齒輪嚙合的側隙

南側=2.5mm 北傾=3.3mm


(3)大、小齒輪的齒面嚙合面積的測量和計算

a小齒輪平均接觸面積A×B(間隙測量,選代表性平均)


平均接觸率A*B/(C*D)×100%=82.24%


b大齒輪磨損量測量(分度圓處)A=0.32mm


c小齒輪磨損測量(分度圓處)A=0.12mm


5 結語


(1)回轉窯大、小齒輪傳動大修后,大、小齒輪的嚙合參數大有改觀,接觸率有所增加,回轉窯的大、小齒輪傳動系統整體振動較小,回轉窯運轉相對更加平穩。


(2)本次回轉窯大、小齒輪的大修工作,使我們對大、小齒輪在熱態和冷態下的不同嚙合情況有了進一步了解,為今后更好地操作和維護回轉窯提供了依據。



來源:《裝備技術》


作者:孫東霞、王云亭、王斌章、張立國


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