回转窑液压挡轮系统故障原因分析

　　液压挡轮是用来控制回转窑窑体的轴向窜动，使轮带和托轮在全宽上能够均匀磨损，同时又能够保证窑体中心线的直线性，使大小齿轮啮合良好，减少功率消耗；中联淮海集团Φ5.8m×98m回转窑是六·五期间从罗马尼亚引进的目前国内最大窑型，在Ⅲ；Ⅳ档处装有2个液压挡轮，自1997年以来挡轮系统故障频繁，使回转窑多次停产抢修，特别是2000年全年发生挡轮故障5次，停机时间占全年设备故障停机时间的10%以上， 浪费了大量的人力；物力和财力；  

　　1、液压系统故障  

　　1.1 工作原理  

　　液压挡轮系统主要由挡轮系统；液压系统2部分组成，如图1，在启动回转窑的同时将启动油泵电机，油泵电机与电磁换向阀14有联锁装置，使其处于常闭状态，此时油箱中的油通过电机带动油泵1吸出压力油经单向阀3，16，溢流节流阀7，单向阀8进入油缸，推动活塞使窑体上窜；当挡轮的上限位块碰到上限位开关后，14通电变为接通状态，并同时使油泵电机停止，此时窑体在自身下滑力的作用下，缓慢下滑，油缸中的油通过微量调速阀13及电磁换向阀14流回油箱，当窑体下滑到挡轮的下限位块碰到下限位开关时，电机又接通电源而换向阀断电，挡轮又重新推动窑体上行，如此反复；巨龙集团窑体上下窜动行程为约60mm，上行时间2h左右，下行时间8h左右，上行油压一般大于5MPa。 

　　1.2 液压系统常见故障及处理  

　　液压系统虽然无太大故障，但处理不好也可能引起停窑减产，常见的故障及相应处理办法处理挡轮系统故障及原因分析。2台液压挡轮自运行以来，先后出现过轴最下部的止推轴承频繁更换；挡轮上压盖螺栓松动断裂，挡轮脱落窜出；挡轮轴孔部位轴滚键；断裂；基础底板地脚螺栓断裂后带动整个底板掀起等恶性事故。  

　　2.1 挡轮轴孔配合过盈量偏小  

　　挡轮与轴采用1个平键的过盈联结，为防止挡轮轴向窜动，上部有6个防松螺栓；挡轮与实心轴的配合公差选用是根据挡轮传递的载荷；各自的材料；摩擦因素几何尺寸和表面粗糙度等计算确定的；根据计算挡轮轴孔配合理论选用Φ260H7/u6(见图2)；一旦实际过盈量小于此值，这时将导致其配合表面的压力偏小不能满足在该工况下的工作条件，造成轴孔间产生相对滑动，将扭力直接作用在键上，使原来靠轴孔过盈配合传递扭矩变为和键一起传递扭矩；在冲击载荷下，特别当键也选用较松配合不能满足使用要求时，极易造成滚键，挡轮窜出等故障现象。处理故障时我们实际调查发现滚键。挡轮窜出的轴孔的实际配合尺寸远低于计算过盈量要求。  

　　2.2 挡轮安装不当；表面接触不良  

　　在安装挡轮时，理论上要求挡轮中心线与窑体纵向中心线重合，最大允差≤1.5mm；这种状态下，轮带与挡轮表面是理想的纯滚动摩擦，而一旦挡轮中心线与窑体纵向中心线偏差较大时，就会在挡轮表面产生向上和向下的两个方向的摩擦力(见图3)；这样，安装不当时当挡轮远离窑体回转方向，轮带的旋转将给挡轮表面产生向上的摩擦力，导致挡轮上窜，上压盖螺栓受力过大断裂，甚至整个挡轮脱落断裂等故障。当挡轮靠近窑体回转方向，轮带的旋转将给挡轮表面产生向下的摩擦力，使最下部的推力轴承受力过大而失效。

　　此外，回转窑安装时一般都有3%的斜度要求，因此液压挡轮底座也相应有3%的安装斜度要求，这样挡轮与轮带在高度方向上的接触才能达90%以上，而一旦两者3%的斜度偏差较大时，接触面就会出现只在上部或下部的50%都不到的区域，从而影响轴上弯距；扭矩等受力状况引起轴的失效；轮带与挡轮表面因加工或磨损不均匀将引起啮合不好，产生对轴的冲击破坏；例如2000年Ⅲ档在更换新液压挡轮后，新挡轮表面由于不能适应原旧挡轮在轮带上磨出的痕迹，挡轮与轮带啮合状况极差，回转窑每转1min，挡轮液压表多次显示值由9MPa回零，然后挡轮在突然与轮带啮合后再次突然启动，液压表显示值也随之突然回升；对于此状况我们可根据液压缸缸径Φ360mm粗略估算每分钟冲击力的大小：F=p·s=9×3602×π/4=916kN。现场实际使用过程中该挡轮使用不久液压缸就出现泄漏，挡轮轴使用不到1个月就因冲击力破坏而断裂失效。 

　　2.3 基础底板螺栓偏小  

　　一般在挡轮设计时都考虑到计算和校核挡轮与底板联结螺栓组的受力，但有可能忽略底板基础螺栓的校核或所取安全系数较小。巨龙集团2台液压挡轮底板基础螺栓为M48，而根据计算需M56，这也就合理地解释了1999年为什么会出现螺栓连拔起的现象。  

　　2.4 轴类本身问题  

　　轴类零件一旦选材不当，可能导致其本身机械性能达不到使用要求；加工或热处理不当，可能形成应力集中或产生裂纹源，极易导致开裂失效。焊接修复时的快速加热和快速冷却会改变母体的韧性，残余应力若不能很好消除，也易引起裂纹失效，2000年就有1根轴焊接修复更换后使用不到11d就整轴断裂。

　　除以上介绍的几类情况外，还有因维护不当(如轴承缺油引起的轴承损坏，因轮盘与轮带硬度匹配要求不当)引起其一表面磨损太快等。  

　　3、解决办法  

　　为避免以后再发生类似问题，针对以上分析我们采取了相应的解决办法：   
　　(1)严细设备管理，完善细化各项项目实施的可行操作规范；  
　　(2)改进存在的不合理结构或隐患的部位；  
　　(3)抓大不放小，严把备件质量关；既要确保轴孔配合过盈量；轴的综合机械性能；轮盘表面硬度等关键质量控制点，还应控制每颗螺栓是否达到要求的强度等级指标，密封圈性能是否达标等细节问题；决不允许因为使用不合格备件给正常生产运行带来隐患；  
　　(4)现场维修中，管理部门要严格细量化各项安装技术要求指标，施工单位要针对要求详尽编排出可行性操作方案；最终确保各项共同检验数据符合要求规范； 
　　(5)加强对岗位工人的技术培训，岗位工人则要做好日常点检及维护工作，详尽纪录设备运行参数，发现问题及时汇报，技术人员则通过数据比较分析将隐患消灭在萌芽状态。