皮帶機配重上改向滾筒改造

[摘要]為了降低原皮帶機配重上改向滾筒故障率，提高生產效率，特提出此改造方案，該改造方案包括：將原來配重上改向滾筒軸由原來Φ180mm加粗至Φ220mm；將原來鎖緊軸承方式改為熱裝軸承方式，并將軸承和軸承座增大。改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期效果，在港口生產中起到了關鍵作用。

[關鍵詞] 4400t/h 皮帶機改向滾筒軸承

中圖分類號：U653.92 文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，我部所屬的三條 4400T/H 高架機和三臺堆料機，在作業過程中，配重上改向滾筒頻繁出現竄軸、軸承、鎖緊套損壞發熱甚至引起軸承座著火的事故。經過在現場打開軸承座上蓋后發現，軸承鎖緊套上鎖母已經完全脫落，軸承保持架損壞，滾珠已經竄出，更有嚴重者滾筒軸由原來的Φ180mm磨損到只剩Φ140mm左右了。后經過更換鎖緊套或者更換新滾筒后恢復正常作業，但仍給我部的生產帶來設備安全和火災隱患。到目前為止，高架機和堆料機配重上改向滾筒每年都會發生 3-5次軸承竄軸故障，軸承座發熱或者起火事故，而且隨著港口生產任務的增加，皮帶機和堆料機作業量的不斷增加，其危險程度也將增大，因此，盡快解決這一問題已是迫在眉睫。

1 原因分析

皮帶機配重上改向滾筒主要承受配重的質量和皮帶啟動時皮帶所帶來的沖擊力，配重的重量約為17T。配重上改向滾筒軸徑為Φ180mm，滾筒軸承為鎖緊形式，其型號為23140K，鎖緊套型號為H3140，滾筒圖如圖1 所示。使用部位為翻車機地面皮帶機配重滾筒上方的前、后改向滾筒，如圖2 所示。

我們首先對滾筒軸承受力進行分析。滾動軸承在運轉時，可能出現各種類型的失效形式，但是套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式，也是通常作為滾動軸承壽命計算的依據。軸承發生點蝕破壞后，在運轉時通常會出現較強的振動、噪聲和發熱現象。

滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現點蝕之前，軸承的轉數或相應的運轉小時數。滾動軸承的承載能力計算主要是指軸承的壽命計算。該軸承損傷部位呈現出較明顯的疲勞斷裂特征，在斷裂表面外部有較舊的斷裂面，而中心區域為新的斷裂面，即瞬斷面。根據這些現象，以及該軸承的實際工況及受力情況，我們初步分析該軸承可能存在強度偏低的問題，并對該軸進行力學分析，如圖3所示。

在正常空載時，其力學計算如下：

已知：地面皮帶機P = 1710 kW

電機轉速為：W = 990 r/min

皮帶帶速為：V = 5.6 m/s

爬坡高度度為：39.4m；α= 90°

根據： P = FV 可得： F = P / V

F = 305 kN

又可知懸皮配重 G = 17 T

可得： F合 = （F +G/2 ）×2×cos（a）= 627 kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數 S? = 2，則可得額定靜載荷為： F 合×S? = 627×2=1250 kN，根據手冊可知，原軸承23140K 的額定動載荷為 910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故在正常空載轉動時滾筒軸承是滿足要求的

由手冊克制，額定動載荷 Cr = 910 kN，額定靜載荷 Cor = 2014 kN，則皮帶機正常工作時配重滾筒受力力學計算如下，根據上面已經計算得知：

F = = 305 kN

懸皮配重 G = 17 T

又可知正常工作時皮帶上煤的重量大約為：220 T

可得： F 合 = （F +G/2 + 220）×2×cos（a）= 1027kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數S0 = 2，則可得 F 合×S0 =1067×2 = 2134 kN，根據手冊可知，原軸承 23140K的額定動載荷為910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故F合×S0 = 2134 kN > 2014 kN，在正常作業滿載轉動時，滾筒軸承是不滿足要求的。

經過上面計算得知滾筒軸偏細，導致軸承和鎖緊套較小，不能承受由配重引起的沖擊載荷，導致軸承壽命降低，時間一長就會導致竄軸、軸承、鎖緊套損壞、軸承座體發熱甚至引起火災等事故。

2 改造方案

當事故發生后，我部技術人員認真分析原因，仔細查閱相關圖紙資料，并多次到現場查看情況，并根據上面計算分析結果，最后決定對 R1、R3 配重上改向滾筒進行技術改造，具體方案為：保持原來的中心距不變，將滾筒軸徑由原來的Φ180mm改為Φ220mm，鎖緊套去掉不用，同時軸承也由原來的23140K改變為熱裝軸承23148CK/W33，軸承座改為熱裝軸承的軸承座并且眼距由原來的長520mm，寬105mm 改為長720mm，寬 140mm。經過計算可知，軸承 23148CK/W33 滿足取料機沖擊載荷和靜載荷要求。改造后的滾筒如圖 4 所示。

3 施工方案

首先，將該皮帶機停止作業，拉下急停開關，在電氣室斷掉皮帶驅動電機控制柜主電源，合上接地刀。然后，拆除配重上改向滾筒兩邊的罩子和妨礙施工的附屬設施。用四個5噸導鏈將皮帶機的配重打起，將滾筒的緊固螺栓松開，接著將滾筒軸承座的一側的調節螺栓松開。用3噸導鏈將皮帶拉離滾筒，用導鏈、鋼絲繩、吊車共同配合將舊滾筒卸下，然后量新滾筒軸承座中心距和固定螺孔距離位置，重新在固定軸承座的臂架梁上打孔。用吊車將新的滾筒吊到滾筒位置。在用導鏈、和鋼絲繩與吊車配合將滾筒安裝的滾筒位置。接著緊固滾筒軸承座的調節螺栓。緊固滾筒軸承座的緊固螺栓，并先不擰緊，先用塞尺測量滾筒軸承座的迷宮間隙是否滿足標準。然后待調整完成后，將滾筒軸承座的緊固螺栓擰緊。接著將滾筒打油，并將打配重的導鏈松開，在電氣室恢復驅動電機控制柜主電源，與中控確認故障情況，確認維修人員安全撤離后恢復皮帶機的急停拉繩。最后試車、觀察滾筒兩端軸承座的溫度。更換堆料機懸皮配重滾筒時，準備工作是先將單機開到堆場最東端錨固位置，單機錨固，并把回轉也錨固好，在電氣室斷掉懸皮電機控制柜電源，并得到司機的確認，施工方式與地面皮帶機相同。

4 結束語

通過此次改造解決了設備的重大安全隱患，年效益約28萬元，在施工過程中，未發生任何問題，比計劃提前1天完成，且竣工資料完整，非常符合要求，改造驗收一次性成功，改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期，在港口生產中起到了關鍵作用。

參考文獻：

[1]陸海龍. 斗輪堆取料機改向滾筒的改進[A]. 廣西：廣西電機

工程學會第九屆青年學術論壇論文集[C]，2006.

[2] 聞邦椿. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3] 秦保新，李剛，李奉生. 堆料機受料皮帶機配重設計及使用[J]. 設備管理與維修， 2011，（S1）：191-194.

[4]ZJT1A-96帶式輸送機設計選用手冊/機械工業部設計單位聯合設計組編.-鄭州黃河水利出版社，1998.9

作者簡介：陳建立（1981-），男，河北滄州人，助理程師，主要從事港口大型機械的操作使用與維修保養工作。endprint

[摘要]為了降低原皮帶機配重上改向滾筒故障率，提高生產效率，特提出此改造方案，該改造方案包括：將原來配重上改向滾筒軸由原來Φ180mm加粗至Φ220mm；將原來鎖緊軸承方式改為熱裝軸承方式，并將軸承和軸承座增大。改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期效果，在港口生產中起到了關鍵作用。

[關鍵詞] 4400t/h 皮帶機改向滾筒軸承

中圖分類號：U653.92 文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，我部所屬的三條 4400T/H 高架機和三臺堆料機，在作業過程中，配重上改向滾筒頻繁出現竄軸、軸承、鎖緊套損壞發熱甚至引起軸承座著火的事故。經過在現場打開軸承座上蓋后發現，軸承鎖緊套上鎖母已經完全脫落，軸承保持架損壞，滾珠已經竄出，更有嚴重者滾筒軸由原來的Φ180mm磨損到只剩Φ140mm左右了。后經過更換鎖緊套或者更換新滾筒后恢復正常作業，但仍給我部的生產帶來設備安全和火災隱患。到目前為止，高架機和堆料機配重上改向滾筒每年都會發生 3-5次軸承竄軸故障，軸承座發熱或者起火事故，而且隨著港口生產任務的增加，皮帶機和堆料機作業量的不斷增加，其危險程度也將增大，因此，盡快解決這一問題已是迫在眉睫。

1 原因分析

皮帶機配重上改向滾筒主要承受配重的質量和皮帶啟動時皮帶所帶來的沖擊力，配重的重量約為17T。配重上改向滾筒軸徑為Φ180mm，滾筒軸承為鎖緊形式，其型號為23140K，鎖緊套型號為H3140，滾筒圖如圖1 所示。使用部位為翻車機地面皮帶機配重滾筒上方的前、后改向滾筒，如圖2 所示。

我們首先對滾筒軸承受力進行分析。滾動軸承在運轉時，可能出現各種類型的失效形式，但是套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式，也是通常作為滾動軸承壽命計算的依據。軸承發生點蝕破壞后，在運轉時通常會出現較強的振動、噪聲和發熱現象。

滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現點蝕之前，軸承的轉數或相應的運轉小時數。滾動軸承的承載能力計算主要是指軸承的壽命計算。該軸承損傷部位呈現出較明顯的疲勞斷裂特征，在斷裂表面外部有較舊的斷裂面，而中心區域為新的斷裂面，即瞬斷面。根據這些現象，以及該軸承的實際工況及受力情況，我們初步分析該軸承可能存在強度偏低的問題，并對該軸進行力學分析，如圖3所示。

在正常空載時，其力學計算如下：

已知：地面皮帶機P = 1710 kW

電機轉速為：W = 990 r/min

皮帶帶速為：V = 5.6 m/s

爬坡高度度為：39.4m；α= 90°

根據： P = FV 可得： F = P / V

F = 305 kN

又可知懸皮配重 G = 17 T

可得： F合 = （F +G/2 ）×2×cos（a）= 627 kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數 S? = 2，則可得額定靜載荷為： F 合×S? = 627×2=1250 kN，根據手冊可知，原軸承23140K 的額定動載荷為 910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故在正常空載轉動時滾筒軸承是滿足要求的

由手冊克制，額定動載荷 Cr = 910 kN，額定靜載荷 Cor = 2014 kN，則皮帶機正常工作時配重滾筒受力力學計算如下，根據上面已經計算得知：

F = = 305 kN

懸皮配重 G = 17 T

又可知正常工作時皮帶上煤的重量大約為：220 T

可得： F 合 = （F +G/2 + 220）×2×cos（a）= 1027kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數S0 = 2，則可得 F 合×S0 =1067×2 = 2134 kN，根據手冊可知，原軸承 23140K的額定動載荷為910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故F合×S0 = 2134 kN > 2014 kN，在正常作業滿載轉動時，滾筒軸承是不滿足要求的。

經過上面計算得知滾筒軸偏細，導致軸承和鎖緊套較小，不能承受由配重引起的沖擊載荷，導致軸承壽命降低，時間一長就會導致竄軸、軸承、鎖緊套損壞、軸承座體發熱甚至引起火災等事故。

2 改造方案

當事故發生后，我部技術人員認真分析原因，仔細查閱相關圖紙資料，并多次到現場查看情況，并根據上面計算分析結果，最后決定對 R1、R3 配重上改向滾筒進行技術改造，具體方案為：保持原來的中心距不變，將滾筒軸徑由原來的Φ180mm改為Φ220mm，鎖緊套去掉不用，同時軸承也由原來的23140K改變為熱裝軸承23148CK/W33，軸承座改為熱裝軸承的軸承座并且眼距由原來的長520mm，寬105mm 改為長720mm，寬 140mm。經過計算可知，軸承 23148CK/W33 滿足取料機沖擊載荷和靜載荷要求。改造后的滾筒如圖 4 所示。

3 施工方案

首先，將該皮帶機停止作業，拉下急停開關，在電氣室斷掉皮帶驅動電機控制柜主電源，合上接地刀。然后，拆除配重上改向滾筒兩邊的罩子和妨礙施工的附屬設施。用四個5噸導鏈將皮帶機的配重打起，將滾筒的緊固螺栓松開，接著將滾筒軸承座的一側的調節螺栓松開。用3噸導鏈將皮帶拉離滾筒，用導鏈、鋼絲繩、吊車共同配合將舊滾筒卸下，然后量新滾筒軸承座中心距和固定螺孔距離位置，重新在固定軸承座的臂架梁上打孔。用吊車將新的滾筒吊到滾筒位置。在用導鏈、和鋼絲繩與吊車配合將滾筒安裝的滾筒位置。接著緊固滾筒軸承座的調節螺栓。緊固滾筒軸承座的緊固螺栓，并先不擰緊，先用塞尺測量滾筒軸承座的迷宮間隙是否滿足標準。然后待調整完成后，將滾筒軸承座的緊固螺栓擰緊。接著將滾筒打油，并將打配重的導鏈松開，在電氣室恢復驅動電機控制柜主電源，與中控確認故障情況，確認維修人員安全撤離后恢復皮帶機的急停拉繩。最后試車、觀察滾筒兩端軸承座的溫度。更換堆料機懸皮配重滾筒時，準備工作是先將單機開到堆場最東端錨固位置，單機錨固，并把回轉也錨固好，在電氣室斷掉懸皮電機控制柜電源，并得到司機的確認，施工方式與地面皮帶機相同。

4 結束語

通過此次改造解決了設備的重大安全隱患，年效益約28萬元，在施工過程中，未發生任何問題，比計劃提前1天完成，且竣工資料完整，非常符合要求，改造驗收一次性成功，改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期，在港口生產中起到了關鍵作用。

參考文獻：

[1]陸海龍. 斗輪堆取料機改向滾筒的改進[A]. 廣西：廣西電機

工程學會第九屆青年學術論壇論文集[C]，2006.

[2] 聞邦椿. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3] 秦保新，李剛，李奉生. 堆料機受料皮帶機配重設計及使用[J]. 設備管理與維修， 2011，（S1）：191-194.

[4]ZJT1A-96帶式輸送機設計選用手冊/機械工業部設計單位聯合設計組編.-鄭州黃河水利出版社，1998.9

作者簡介：陳建立（1981-），男，河北滄州人，助理程師，主要從事港口大型機械的操作使用與維修保養工作。endprint

[摘要]為了降低原皮帶機配重上改向滾筒故障率，提高生產效率，特提出此改造方案，該改造方案包括：將原來配重上改向滾筒軸由原來Φ180mm加粗至Φ220mm；將原來鎖緊軸承方式改為熱裝軸承方式，并將軸承和軸承座增大。改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期效果，在港口生產中起到了關鍵作用。

[關鍵詞] 4400t/h 皮帶機改向滾筒軸承

中圖分類號：U653.92 文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，我部所屬的三條 4400T/H 高架機和三臺堆料機，在作業過程中，配重上改向滾筒頻繁出現竄軸、軸承、鎖緊套損壞發熱甚至引起軸承座著火的事故。經過在現場打開軸承座上蓋后發現，軸承鎖緊套上鎖母已經完全脫落，軸承保持架損壞，滾珠已經竄出，更有嚴重者滾筒軸由原來的Φ180mm磨損到只剩Φ140mm左右了。后經過更換鎖緊套或者更換新滾筒后恢復正常作業，但仍給我部的生產帶來設備安全和火災隱患。到目前為止，高架機和堆料機配重上改向滾筒每年都會發生 3-5次軸承竄軸故障，軸承座發熱或者起火事故，而且隨著港口生產任務的增加，皮帶機和堆料機作業量的不斷增加，其危險程度也將增大，因此，盡快解決這一問題已是迫在眉睫。

1 原因分析

皮帶機配重上改向滾筒主要承受配重的質量和皮帶啟動時皮帶所帶來的沖擊力，配重的重量約為17T。配重上改向滾筒軸徑為Φ180mm，滾筒軸承為鎖緊形式，其型號為23140K，鎖緊套型號為H3140，滾筒圖如圖1 所示。使用部位為翻車機地面皮帶機配重滾筒上方的前、后改向滾筒，如圖2 所示。

我們首先對滾筒軸承受力進行分析。滾動軸承在運轉時，可能出現各種類型的失效形式，但是套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式，也是通常作為滾動軸承壽命計算的依據。軸承發生點蝕破壞后，在運轉時通常會出現較強的振動、噪聲和發熱現象。

滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現點蝕之前，軸承的轉數或相應的運轉小時數。滾動軸承的承載能力計算主要是指軸承的壽命計算。該軸承損傷部位呈現出較明顯的疲勞斷裂特征，在斷裂表面外部有較舊的斷裂面，而中心區域為新的斷裂面，即瞬斷面。根據這些現象，以及該軸承的實際工況及受力情況，我們初步分析該軸承可能存在強度偏低的問題，并對該軸進行力學分析，如圖3所示。

在正常空載時，其力學計算如下：

已知：地面皮帶機P = 1710 kW

電機轉速為：W = 990 r/min

皮帶帶速為：V = 5.6 m/s

爬坡高度度為：39.4m；α= 90°

根據： P = FV 可得： F = P / V

F = 305 kN

又可知懸皮配重 G = 17 T

可得： F合 = （F +G/2 ）×2×cos（a）= 627 kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數 S? = 2，則可得額定靜載荷為： F 合×S? = 627×2=1250 kN，根據手冊可知，原軸承23140K 的額定動載荷為 910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故在正常空載轉動時滾筒軸承是滿足要求的

由手冊克制，額定動載荷 Cr = 910 kN，額定靜載荷 Cor = 2014 kN，則皮帶機正常工作時配重滾筒受力力學計算如下，根據上面已經計算得知：

F = = 305 kN

懸皮配重 G = 17 T

又可知正常工作時皮帶上煤的重量大約為：220 T

可得： F 合 = （F +G/2 + 220）×2×cos（a）= 1027kN

而且滾筒軸承轉速很快，啟動時沖擊比較大，故選軸承靜強度安全系數S0 = 2，則可得 F 合×S0 =1067×2 = 2134 kN，根據手冊可知，原軸承 23140K的額定動載荷為910 kN，額定靜載荷為2014 kN。故F合×S0 = 2134 kN > 2014 kN，在正常作業滿載轉動時，滾筒軸承是不滿足要求的。

經過上面計算得知滾筒軸偏細，導致軸承和鎖緊套較小，不能承受由配重引起的沖擊載荷，導致軸承壽命降低，時間一長就會導致竄軸、軸承、鎖緊套損壞、軸承座體發熱甚至引起火災等事故。

2 改造方案

當事故發生后，我部技術人員認真分析原因，仔細查閱相關圖紙資料，并多次到現場查看情況，并根據上面計算分析結果，最后決定對 R1、R3 配重上改向滾筒進行技術改造，具體方案為：保持原來的中心距不變，將滾筒軸徑由原來的Φ180mm改為Φ220mm，鎖緊套去掉不用，同時軸承也由原來的23140K改變為熱裝軸承23148CK/W33，軸承座改為熱裝軸承的軸承座并且眼距由原來的長520mm，寬105mm 改為長720mm，寬 140mm。經過計算可知，軸承 23148CK/W33 滿足取料機沖擊載荷和靜載荷要求。改造后的滾筒如圖 4 所示。

3 施工方案

首先，將該皮帶機停止作業，拉下急停開關，在電氣室斷掉皮帶驅動電機控制柜主電源，合上接地刀。然后，拆除配重上改向滾筒兩邊的罩子和妨礙施工的附屬設施。用四個5噸導鏈將皮帶機的配重打起，將滾筒的緊固螺栓松開，接著將滾筒軸承座的一側的調節螺栓松開。用3噸導鏈將皮帶拉離滾筒，用導鏈、鋼絲繩、吊車共同配合將舊滾筒卸下，然后量新滾筒軸承座中心距和固定螺孔距離位置，重新在固定軸承座的臂架梁上打孔。用吊車將新的滾筒吊到滾筒位置。在用導鏈、和鋼絲繩與吊車配合將滾筒安裝的滾筒位置。接著緊固滾筒軸承座的調節螺栓。緊固滾筒軸承座的緊固螺栓，并先不擰緊，先用塞尺測量滾筒軸承座的迷宮間隙是否滿足標準。然后待調整完成后，將滾筒軸承座的緊固螺栓擰緊。接著將滾筒打油，并將打配重的導鏈松開，在電氣室恢復驅動電機控制柜主電源，與中控確認故障情況，確認維修人員安全撤離后恢復皮帶機的急停拉繩。最后試車、觀察滾筒兩端軸承座的溫度。更換堆料機懸皮配重滾筒時，準備工作是先將單機開到堆場最東端錨固位置，單機錨固，并把回轉也錨固好，在電氣室斷掉懸皮電機控制柜電源，并得到司機的確認，施工方式與地面皮帶機相同。

4 結束語

通過此次改造解決了設備的重大安全隱患，年效益約28萬元，在施工過程中，未發生任何問題，比計劃提前1天完成，且竣工資料完整，非常符合要求，改造驗收一次性成功，改造后的設備運行穩定無任何故障，達到并超過了預期，在港口生產中起到了關鍵作用。

參考文獻：

[1]陸海龍. 斗輪堆取料機改向滾筒的改進[A]. 廣西：廣西電機

工程學會第九屆青年學術論壇論文集[C]，2006.

[2] 聞邦椿. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3] 秦保新，李剛，李奉生. 堆料機受料皮帶機配重設計及使用[J]. 設備管理與維修， 2011，（S1）：191-194.

[4]ZJT1A-96帶式輸送機設計選用手冊/機械工業部設計單位聯合設計組編.-鄭州黃河水利出版社，1998.9

作者簡介：陳建立（1981-），男，河北滄州人，助理程師，主要從事港口大型機械的操作使用與維修保養工作。endprint