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技术 | 水泥回转窑大小齿轮传动故障分析和处理

来源:《装备技术》 发布日期:2019/12/5 编辑:徐展迪
核心提示:水泥回转窑大小齿轮传动故障分析和处理

该公司建设了一条年产30万吨电石法PVC生产线,每年产生电石废渣干基约50万吨。这些电石渣堆积在厂区附近,极易污染环境。为减轻环保处置的压力,2011年,某公司决定新建一条新型干法水泥生产线,利用PVC生产线产生的电石废渣来生产水泥,年产水泥熟料75万吨、水泥120万吨。


该水泥生产线配置的回转窑为∅4m×60m三档支撑的回转窑,2014年初建成投产。该窑在初期安装时,大小齿轮传动系统存在一定的隐蔽缺陷。投产后发现回转窑传动小齿轮座振动偏大,2015年5月,发现小齿轮底座二次灌浆层有一条明显的贯穿性裂纹,初步判断系小齿轮底座松动产生振动所致。经公司技术人员现场检查后研究分析认为,回转窑小齿轮底座4只M42地脚螺栓对小齿轮底座的紧同强度不够,导致小齿轮的底座和下部垫铁产生轻微的松动,运转中大、小齿轮啮合间隙不稳定,大齿轮的齿面疲劳点蚀加快,出现台阶,直接影响了大齿圈的使用寿命,极大威胁设备的安全运行,必须采取措施消除该故障隐患。


∅4m×60m回转窑的大、小齿轮基本参数:


回转窑小齿轮参数:齿数z₁=29个,模数M=28,齿宽日B₁=60mm,顶圆d₁=∅868mm。


回转窑大齿轮参数:齿数Z₂=224个,模数M=28,齿宽B₂=60mm,顶圆d₂=∅6328mm。


1 回转窑大、小齿轮传动存在的问题


大修实施前,对回转窑大、小齿轮啮合面作了全面检测,对存在的问题整理如下:


(1)回转窑的大齿轮啮合面磨损严重,有台阶和疲劳点蚀状况。


(2)小齿轮底座的振动值通常在7.2~8.2mm/s,最大振动值为12.5mm/s,见表1。

(3)回转窑小齿轮底座晃动明显,局部混凝土的基础有轻微裂纹。


(4)回转窑的小齿轮座存在相对退出现象,疑似小齿轮位置向外侧移动。2015年9月,针对以上情况,公司决定对回转窑大、小齿轮传动异常进行处理。为确保本次检修成功,公司对故障原因进行了详细分析,制订了详细的处理方案。


2 回转窑大、小齿轮传动异常的原因分析


(1)回转窑运行中,小齿轮底座处振动偏大,与大、小齿轮的局部间隙偏小有关。


(2)回转窑大齿轮的齿面台阶和毛边造成齿轮啮合时,间隙和啮合位置等有变化,导致运行的振动加大。


(3)回转窑的小齿轮轴承座的轴承间隙偏大,导致齿轮啮合间隙和位置变化。


(4)回转窑大齿轮弹簧板螺栓和接口螺栓有局部松动,导致大齿轮形状的不稳定变化。


(5)回转窑小齿轮底座及小齿轮的地脚螺栓有松动,导致齿轮啮合的振动进一步加大。


(6)回转窑两侧的两个小齿轮的独立底座,设计的基础强度不够,导致基础地脚处混凝土有开裂的情况。


(7)回转窑大、小齿轮加工制造时的尺寸等参数,存在加工精度的偏差,需要在线跑合。


(8)由于正值夏季,气温偏高,润滑油粘度偏低,齿面油膜形成效果不好。


3 回转窑大、小齿轮传动异常的处理方法和步骤


(1)拆除回转窑大齿轮辅助装置,用防雨篷布覆盖,保护大齿轮,防止大、小齿轮受外界粉尘、雨水等影响。


(2)检查紧固回转窑大齿轮的接口法兰、定位螺栓、弹簧板螺栓等相关紧固件;清洗回转窑大、小齿轮齿面及两侧节圆处的油污;用液压扳手检查、紧固回转窑大齿轮接口螺栓,检查紧固回转窑大齿轮上弹簧板联接螺栓,检查紧固回转窑筒体上弹簧板联接螺栓;测量回转窑大齿轮接口间隙,塞薄尺测量,并再次紧固。


(3)检查回转窑大齿轮处简体的变形情况。距大齿轮中心南约700mm处,窑筒体圆跳动检查数据记录见表2。经分析,筒体变形在许可的范围内,运转中需关注局部高点位置的齿轮接触隋况。


(4)调整回转窑小齿轮,向内平移1.5mm,同时调整找正传动装置。


(5)处理回转窑大、小齿轮的齿面、齿顶的台阶和毛边问题。回转窑大齿轮啮合面磨损较重,有拉伤痕,靠右侧约40~60mm宽度内点蚀、剥落较重,有两处台阶,一处是齿根部台阶,一处是齿顶部小台阶,台阶高度2~2.5mm,节圆处啮合面凹下。小齿轮齿面相对较好,无严重点蚀拉毛现象,也有同样的台阶。


处理方法及步骤如下:


a打磨齿轮根部台阶,并圆弧过渡;打磨齿顶部小台阶,高度约15~20mm,顶部磨削量约0.6~1mm,直到无明显的台阶为止。打磨完成后,涂红彤粉慢转,并用打印纸和透明胶带压印,显示记录啮合情况,此时检查的接触率约为40%~50%,啮合表面有两条线,见图1。加研磨剂跑合,接触面逐渐增大,负载后接触面还会有所加大。

b打磨要求:采用逐步打磨的方法,禁止过度打磨,啮合表面过渡要光滑,开机后利用磨合剂磨合或利用跑合用的润滑油磨合,使其逐步趋于正常啮合,同时采用仿形样块刮研检查和验收。


(6)检查回转窑大、小齿轮的啮合情况,调整回转窑小齿轮。以涂红或其他方便的方法进行检查,视情况继续打磨齿面(光亮点需继续打磨),直至齿面的接触率满足要求为止。


(7)若在回转窑大、小齿轮磨合过程中,发现部分齿面仍然存在局部接触亮点,应再次适当打磨,之后继续观察处理。


(8)检查小齿轮轴承,测量轴承间隙,侧间隙在8~12μm属于正常范围。


(9)回装、调整、检查回转窑的加油系统,注意清理废油和磨合剂,以保证了解到磨合的真实情况,同时防止过度跑合而损伤齿面。


(10)回转窑小齿轮底座整体联合加固处理:在原地脚螺栓边缘处80~100mm的位置,分别用水钻钻4个∅63mm深度500mm的孔,用于安装新增地脚螺栓,然后配制巧同快化学植筋胶。按照技术要求,将巧同快化学植筋胶A、B胶料调配好,为放人新的地脚螺栓做准备。紧接着,将巧固快化学植筋胶灌入书63mm的孔内,同时将M42×800的地脚螺栓垂直埋入孔内,并保持上部适当同定。螺栓放入后,巧固快化学植筋胶需要固化16h,此时不能随意抽动或者拔出。新增地脚螺栓同化后,用液压扳手紧固新增加的螺栓,压紧加固压板,实现全体加固。


4 回转窑大、小齿轮传动大修后的效果


回转窑大、小齿轮传动大修于2015年9月15日结束,9月18日投料。运转后齿轮啮合面的接触情况见图2。2015年10月8日。26日期间进行了多次监测。回转窑大、小齿轮传动检修后,小齿轮底座的振动测量数据见表3。



由表1、表3对比可以看出,小齿轮底座的振动值比检修前有较大改善,到2015年11月,齿轮底座振动一直保持在3~4mm/s,取得了明显的效果。


大修后回转窑大、小齿轮啮合情况及磨损量的测试如下:


(1)大、小齿轮啮合的顶隙

南侧=11.5mm  北侧=11.3mm


(2)大、小齿轮啮合的侧隙

南侧=2.5mm 北倾=3.3mm


(3)大、小齿轮的齿面啮合面积的测量和计算

a小齿轮平均接触面积A×B(间隙测量,选代表性平均)


平均接触率A*B/(C*D)×100%=82.24%


b大齿轮磨损量测量(分度圆处)A=0.32mm


c小齿轮磨损测量(分度圆处)A=0.12mm


5 结语


(1)回转窑大、小齿轮传动大修后,大、小齿轮的啮合参数大有改观,接触率有所增加,回转窑的大、小齿轮传动系统整体振动较小,回转窑运转相对更加平稳。


(2)本次回转窑大、小齿轮的大修工作,使我们对大、小齿轮在热态和冷态下的不同啮合情况有了进一步了解,为今后更好地操作和维护回转窑提供了依据。



来源:《装备技术》


作者:孙东霞、王云亭、王斌章、张立国


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