磨煤機磨輥輥套與磨輥座間連接方式的研究

□ 李治寶

上海電氣上重碾磨特裝設備有限公司 上海 200245

磨煤機磨輥輥套與磨輥座間連接方式的研究

□ 李治寶

上海電氣上重碾磨特裝設備有限公司 上海 200245

對HP系列磨煤機磨輥輥套與磨輥座間的連接方式進行了分析，對熱套連接轉矩進行了校核，并探索采用脹緊連接套連接和后部端蓋壓緊方式連接替代熱套連接，對三種連接形式的優劣進行了比較。

磨煤機；磨輥；連接

1 結構分析

磨輥輥套作為HP系列磨煤機的碾磨件，直接碾磨原煤。碾磨的原煤煤質參差不齊，大量劣煤、硬物進入磨煤機。為了保證磨輥輥套的使用壽命，采用表面堆焊技術，將耐磨焊絲堆焊在輥套表面，形成有效的抗磨損層。磨輥輥套磨損到一定程度，就需要拆下重新堆焊，以保證設備的長期可靠運行。

HP系列磨煤機磨輥裝置結構如圖1所示。兩個面對面安裝的大圓錐滾柱軸承將磨輥座固定在軸上，采用熱套工藝過盈連接將磨輥輥套裝配在磨輥座上。磨輥輥套與磨輥座間的連接除常見的熱套連接外，還有脹緊連接套連接和后部端蓋壓緊方式連接。

圖1 HP磨煤機磨輥裝置結構

2 三種連接方式原理

2.1 熱套連接

熱套連接是在較高的溫度下完成的，要保證套裝時的溫度高于工件溫度。熱套連接可以傳遞軸向力、扭矩，也可以承受彎矩。

在熱套連接過程中，應先將磨輥輥套進行加熱，加熱的方法根據裝配工件材質、尺寸、工作環境、配合過盈值而定。

以HP743型磨煤機為例，磨輥輥套和磨輥座選擇過盈配合，磨輥輥套孔尺寸為磨輥座配合外圓為表面粗糙度均為3.2 μm。此種配合產生的最大過盈量Ymax=0-0.229=-0.229 mm，最小過盈量Ymin=0.102-0.127=-0.025 mm。

假設磨輥輥套與磨輥座的連接以兩個簡單厚壁圓筒在彈性范圍內的連接為基礎計算。由于連接壓力而產生的變形與應力成線形關系，連接的承載能力主要取決于連接的摩擦力和磨輥輥套、磨輥座的強度。計算的假設條件如下。

（1）磨輥輥套與磨輥座處于平面應力狀態，即軸向應力為零。

（2）磨輥輥套與磨輥座在連接長度上連接壓力為常數。

（3）材料的彈性模量為常數。

當連接面的徑向壓強為Pfmin時，連接面所產生的最小摩擦阻力矩應大于或等于外加轉矩M。由于最小過盈量已知，則徑向壓強Pfmin可由式（1）校核：

式中：Sa和Si分別為磨輥輥套和磨輥座連接面的表面粗糙度；df為連接面名義直徑；Ca和Ci分別為磨輥輥套和磨輥座的剛性因數；Ea、Ei分別為磨輥輥套和磨輥座材料的彈性模量。

磨輥輥套直徑比qa和磨輥座直徑比qi按式（2）～（ 3）計算：

式中：da為磨輥輥套外徑，da=1 021 mm；di為磨輥座內徑，di=419 mm。

計算得 qa=0.78，qi=0.52， 查 GB/T 5371—2004《極限與配合 過盈配合的計算與選用》，得Ca=3.821，Ci=1.531，因此，Pfmin=0.284 9 MPa。

上述最小連接壓力傳遞的轉矩可按式（4）計算：

式中：If為連接長度，If=196 mm；μ為摩擦因數，μ=0.11。

則 M=6.075 058 kN·m。

2.2 脹緊連接套連接

脹緊連接套連接是在轂孔與軸之間裝配一個或幾個脹緊連接套，由一對分別帶有內外錐面的套筒組成。在軸向力作用下，連接套同時脹緊軸與轂，是一種靜態連接，以傳遞轉矩、軸向力或兩者的復合載荷。

裝配連接套后，擰緊連接螺栓，便可將軸和轂脹緊，以傳遞載荷。

以HP743型磨煤機為例，將磨輥輥套與磨輥座的連接改為脹緊連接套連接，如圖2所示。

圖2 磨輥輥套與磨輥座脹緊連接套連接結構

根據 JB/T 7934—1999表 3，選用 Z2-710×820型脹緊連接套，其額定載荷轉矩為1 054 kN·m，遠高于采用熱套連接時最小過盈量所能承受的轉矩。雖然在采用熱套連接時沒有考慮承受軸向力，但是該型號脹緊連接套的額定軸向力為2 970 kN，完全能滿足要求。

脹緊連接套配合的軸和孔，其公差極限偏差按GB/T1800和GB/T1801系列標準規定。磨輥輥套和磨輥座之間的尺寸配合選用φ820基孔制過渡配合,過盈量為-0.018～0.074 mm。與脹緊連接套連接的軸和孔，其表面粗糙度按GB/T 1031—2009《產品幾何技術規范（GPS）表面結構 輪廓法表面粗糙度參數及其數值》規定。

2.3 后部端蓋壓緊方式連接

磨輥輥套與磨輥座采用兩處配合面間隙配合，后部大端蓋壓緊，結構如圖3所示。磨輥輥套套在磨輥座上，依靠磨輥座前部臺階定位。前部配合面直徑略大于后部配合面直徑，有利于磨輥輥套套入。大端蓋壓緊磨輥輥套，并被一組螺栓固定在磨輥座上。前后部配合最大間隙均為0.27 mm,最小間隙均為0，配合偏差為0.27 mm，配合類型為間隙配合。

圖3 磨輥輥套與磨輥座后部端蓋壓緊連接方式結構

3 三種連接方式比較

3.1 熱套連接

熱套連接可靠性高，結構簡單。

在磨輥檢修時，有專用的磨輥翻出機構，磨輥裝置繞軸旋轉，翻轉到豎直的維修位置。一旦磨輥固定在豎直位置上，就可以用行車吊開已磨損的輥套，換上新輥套。

熱套連接存在缺點。由圖4可以看出，當磨輥輥套處于翻出磨煤機殼體位置時，磨輥輥套加熱的空間受限，無法進行有效加熱。當磨輥裝置處于豎直位置時，磨輥中心線只是偏離磨煤機殼體很小的距離，極難保證吊鉤豎直向上提起磨輥輥套，起吊時易出現配合面卡死的現象。

圖4 磨輥裝置豎直維修示意圖

3.2 脹緊連接套連接

脹緊連接套連接有許多獨特的優點。

（1）脹緊連接套使零件制造和安裝簡單。安裝脹緊連接套的磨輥輥套和磨輥座配合面加工精度較過盈配合的加工精度低。

（2）脹緊連接套安裝時不需要加熱、冷卻和加壓設備，只需將螺栓按要求的力矩擰緊即可，且調整方便，可以將磨輥輥套在軸上方便地調整到所需要的位置。

（3）脹緊連接套的使用壽命長，強度高，依靠摩擦傳動，對被連接件沒有鍵槽削弱，也無相對運動，工作中不會產生磨損。

（4）脹緊連接套可以承受多重載荷，其結構可以做成多種樣式。根據安裝載荷大小，還可以多個脹緊連接套串聯使用。

（5）脹緊連接套拆卸方便，具有良好的互換性。脹緊連接套能將較大配合間隙的磨輥輥套和磨輥座連接起來，拆卸時將螺栓擰松，即可使磨輥輥套和磨輥座拆開。脹緊時，接觸面緊密貼合，使磨輥輥套不易脫落。

脹緊連接套連接的缺點為：對于較大尺寸的磨輥輥套，由于所傳遞的力矩大，選擇的脹緊連接套尺寸也大，成本上升，安裝難度有所增加。

3.3 后部端蓋壓緊方式連接

（1）磨輥輥套與磨輥座之間采用間隙配合，使零件制造和安裝簡單。

（2）安裝時不需要加熱、冷卻和加壓設備，只需將螺栓按要求的力矩扭緊即可。

（3）拆卸方便，且具有良好的互換性。

（4）需要嚴格控制前后兩配合面的間隙量，間隙量過小無法體現裝配的簡便，間隙量過大致使磨輥輥套在磨輥座上打滑，損壞零件。

4 結束語

通過筆者分析可見，磨輥輥套與磨輥座的連接可以采用多種形式，采用脹緊連接套連接或后部端蓋壓緊方式連接替代熱套連接完全可行。

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Theconnection modeof themill roll sleeveand themill roll seat of HPseriespulverizer wasanalyzed,and thetorquefor shrinkagefit connection waschecked whileexploringother connection modesthat might replace shrinkage fit connection such as the connection with expansion joint sleeve or the connection with impaction of rear end cover.Theadvantagesand disadvantagesof threeconnection modeswerecompared.

Pulverizer；Mill Roll；Connection

TH123

A

1672-0555（2017）03-051-04

2017年6月

李治寶（1981—），男，本科，工程師，主要從事電站制粉設備設計及新產品開發工作

（編輯：平 平）