輕灰爐進料絞龍軸承改造

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山　063305)

輕灰爐是純堿生產中的關鍵設備，其運行平穩與否直接關系到生產穩定與否以及產品質量優劣。我公司輕灰爐進料采用螺旋絞龍輸送方式，固定端為滾動軸承，使用軸承型號為22236，浮動端為軸瓦。使用過程中由于各種原因，軸承大約使用3～6個月便會損壞一次，造成生產波動，成為制約穩定生產的瓶頸。

1　存在問題

原設計輕灰爐進料絞龍固定端支撐軸承采用調心滾子軸承，型號為22236，該類軸承可以承受較大的徑向載荷，而只能承受較小的軸向載荷，并具備0.5°～2°的自調心范圍，以調節兩端軸承的相對偏心。當由于另一端軸瓦磨損、絞龍軸變形或安裝偏差等原因造成絞龍軸傾斜時，可以自行調整軸承運行狀態，保證正常運行。生產中使用一段時間后經常出現由于保持架損壞或滾動體脫出內外圈滾道而造成停爐檢修的現象，使用壽命短，最短時使用三個月即出現損壞，嚴重制約生產的穩定運行。

2　原因分析

為了改善設備運行狀況，咨詢軸承生產廠家，針對上述現象產生原因進行了仔細的研究分析。主要有以下幾個方面因素。

1)進堿絞龍輸送物料含有的一定的水分，存在一定的粘度，并且長時間使用會出現殼體以及絞龍葉片結疤的現象，造成推送物料時的附加軸向力，而且隨著設備運轉時間的延長，結疤有增厚趨勢，該軸向力最終作用于軸承上，調心滾子軸承本身不具備承受較大軸向力的能力。引起軸承保持架以及滾道、滾動體磨損加速。

2)該類軸承滾動體為雙列，在絞龍運轉過程中，軸向力的產生造成兩排滾子運轉狀態產生細微差別，干擾保持架的正常運轉，也會加速保持架的磨損，隨之保持架與內外圈滾道之間的間隙增大，當軸向力增大到超出軸承能夠承受的軸向力極限時，發生保持架脫出內外圈的現象，或者出現保持架損壞，導致設備故障而進行檢修。

3)潤滑油質較臟，加速軸承的磨損。

4)絞龍推送物料為含一定水分的重堿，其中夾帶一定的游離氨，對銅材質保持架有一定的腐蝕作用，加速保持架磨損損壞。此外，還有其他一些安裝等不確定因素造成的先期軸承隱性缺陷。其最直接的原因為前兩條因素。

3　解決措施

根據原調心滾子軸承損壞原因的分析，經過與軸承生產廠家技術人員交流，為了降低改造成本和難度，在不改動軸及軸承座結構尺寸的前提下，采用如下技術方案進行軸承改造。同時公司從自身原因采取了一些強化管理措施，保證軸承檢修及保養質量，提高運行穩定性。

3.1　軸承結構改進

新軸承選用特殊的軸承結構，采用兩個圓錐滾子軸承背對背安裝方式為主體結構，以承受徑向力及與由于推送物料所產生的較大軸向力。同時，為了保有軸承原有的自調心功能，軸承外圈滾道內表面加工成球面，在外圈與滾動體之間加裝外球面的中間體，保證其與軸承外圈有一定的自由度，可以達到約2°的調心范圍，結構如圖1。使得軸承在保持原有結構優點的前提下，增加了整體強度，提高了承受軸向力的能力。

圖1　軸承結構改進

由于此次改造需要在原有絞龍軸不進行改動、軸承座改動最小的前提下進行，選用新軸承結構為非標形式，結合生產廠家研究確定具體方案如下：軸承外徑、內徑尺寸不變，與原軸承型號尺寸相同，以適應絞龍軸以及軸承座不進行改動的原則。在此基礎上，由軸承生產廠家進行設計核算，減小軸承滾動體直徑尺寸，增加滾動體數量，達到既保證軸承承載能力，又可以滿足增加球面座所需的空間位置，軸承內圈寬度較原設計軸承略有增加，通過減小軸承定位軸套尺寸來保證，鎖緊螺母由原設計兩個改為一個。與原軸承對比情況如表1。

表1　軸承改進前后對比表

球面座加工工藝：

球面座由生產廠家選擇合適的軸承鋼材料制作，加工工藝要求與軸承內外圈一致，采用如下工藝：選材——鍛造——車削加工——熱處理——粗磨——精磨——精研或拋光——檢驗。

要求其外球面及內錐面表面粗糙度達到Ra0.4。

3.2　保持架材質

考慮到絞龍推送物料為含一定水分的重堿，其中夾帶一定的游離氨，對銅保持架有腐蝕作用，為此該軸承保持架采用碳鋼材質，降低由于腐蝕保持架帶來的隱患。

3.3　強化管理

在對軸承本體結構進行改進的同時，強化其潤滑管理，提高潤滑脂質量以及優化保養頻次及效果，延長軸承使用壽命。此外，加強檢修人員培訓，提高檢修能力及精度，制定檢修標準，保證檢修質量，杜絕由于檢修不佳帶來的軸承加速損壞因素。

4　效果檢驗

新軸承于2017年3月安裝于我公司2#輕灰爐進堿絞龍試用，運行過程中檢查使用良好，四個月后發生損壞，根據現象分析原因是由于軸承在安裝過程當中主軸上鎖緊螺母緊固的螺紋太少，其預緊力不足，而設備在工作過程振動引起螺母的松動，導致無法有效對軸承進行軸向緊固，軸承在工作過程中的受力狀況不穩定，進而造成軸承保持架部分脫出滾道的故障，軸承各零部件沒有明顯磨損或損壞等跡象，說明軸承結構、受力能力沒有問題。

針對螺母鎖緊量不夠的問題，與軸承供應商進行了溝通，進一步改進措施確定為：在軸承原有寬度110 mm的基礎上再減少3 mm，相對提高螺母的預緊效果，并采用螺紋膠強化螺母的鎖緊效果，同時在絞龍軸以后的設計采購中，將螺紋部位尺寸加長。即可解決預緊力問題，效果有待后續改造完成后使用過程中進行檢驗。

5　結　語

通過新軸承試用結果可以看出，軸承結構改進收到了明顯效果，承受軸向力能力大大提高，約提高2.6倍，由于此次改造立足于最小的改動，軸承座及絞龍軸沒有進行改進，限于軸承寬度可以調整范圍較小，鎖緊螺母預緊效果有所降低。后期對軸頭部分結構尺寸調整后必將大大延長軸承的使用壽命，降低因軸承問題造成的設備故障率，確保設備長周期穩定運行。