堆取料機回轉軸承更換施工方法

蔡圣華，黃 斌，徐 剛

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

對于堆取料機而言，回轉軸承是不可或缺的構成，在設備的運行過程中發揮著重要作用，但因工況惡劣、受力復雜、維修不到位等原因容易出現不同程度的磨損甚至損壞，只有更換方可恢復正常運行，而這往往需要高昂的成本和較長的時間，因此有必要對其更換施工方法加以分析和探討。

1 堆取料機回轉軸承概述

堆取料機是當前散料裝卸常見的大型設備，已經在諸多行業中彰顯了巨大優勢。其回轉軸承直徑尺寸較大，設有安裝孔、齒輪、潤滑油孔、密封裝置等，能夠同時承受較大的徑向負荷、軸向負荷和傾覆力矩，兼具普通軸承組合的功能，具有結構緊湊、旋轉靈活、傳動平穩等特點，是堆取料機必不可少的一大部件[1]。但在實際使用過程中，由于經常性的過載操作、日常維護不及時、檢修不到位等，在一定程度上加重了回轉軸承的磨損情況，加之其自身質量的影響，致使回轉軸承承載性能、旋轉精度、減摩性能等不斷下降，難以滿足使用要求，即所謂的軸承損壞或失效。一旦回轉軸承損壞，勢必會引發堆取料機停轉、功能受損等異常情況，因此，為了保證堆取料機的正常運轉，必須采取合適的方法及時更換失效的回轉軸承。

2 堆取料機回轉軸承更換方案的選擇

2.1 工程概況

已知某煉鐵原料廠中的堆取料機高25 m，總重297 t，由回轉體、回轉軸承、機體底座、運行傳送等部分構成，其中整個回轉體和回轉軸承分別重約270 t 和6.5 t，軸承外徑為3600 mm，堆取料和配重臂長分別為30 m 和15 m。該設備在回轉軸承的作用下可旋轉110°，并以關節軸承為支點完成上下升降旋轉的動作，同時具有堆料和取料兩大功能，即卸載經原料輸送皮帶傳送的原料并將其堆放至原料廠，以及取放原料至高爐原料輸送皮帶直至傳送至高爐，可見堆取料機在煉鐵高爐原料供應過程中的作用十分重要。如果其因故障無法生產，則要借助裝載機等設備補救，既影響生產效率又增加了生產成本，所以企業對堆取料機工作性能要求極高。但是經檢修發現，3#堆取料機回轉軸承中的珠粒已經破碎、無法回轉，喪失了生產功能，所以需要更換回轉軸承。

2.2 施工方法比選

（1）順序解體的傳統方法，即由上至下解體拆除和反向順序回裝。簡單的說，就是按照從上到下的順序對回轉軸承以上的結構進行解體拆除，待回轉軸承的拆除與更換后再以拆除相反的順序加以回裝直至恢復原狀。該方案看似合理但深入分析后發現難以實施，如：該堆取料機設備總重在270 t 左右，也就意味著需要解體270 t 的重量，工作量很大；通過科學計算，解體與恢復回轉體所需工期至少為12 d，顯然會嚴重干擾高爐的生產計劃；僅上部回轉體這一拆除安裝中最重的部件就需要300 t汽車式起重機2 個臺班完成，其余部件也需要借助80 t 汽車式起重機配合完成拆除和安裝，這大大提高了施工成本；堆取料機臂長、拆除部件與起重機占位至少需要平整硬化場地40 m×30 m，而本次施工需要高爐停產4 d，且可以提供的施工場地只有15 m×10 m，顯然不能滿足檢修需要。

（2）回轉體整體頂升回轉軸承滑移的新方法，即在現有條件的基礎上，在高爐停產前先完成2 根千斤頂支撐梁的制作，配以4 臺頂升支座和1 個馬鐙分別用于支撐200 t 液壓千斤頂和堆取料臂，以及安全樁4 個對回轉體進行支撐。同時在高爐完全停產后對支撐梁進行安裝，制作并安裝滑移軌道用于回轉軸承更換。隨后從4 個方向用鋼絲繩封固地面固定物與回轉體于一體，并在馬鐙上架設堆取料臂防止回轉體搖晃或傾覆，在液壓千斤頂的作用下整體頂升回轉體100 mm 后合理安裝安全樁，借助水平滑移完成回轉軸承的更換[2]。最為重要的是，該方案僅需16 t 汽車式起重機2 個臺班以及3 d 的施工時間和15 m×10 m的施工場地即可完成更換。

考慮到堆取料機設備上重下輕、施工難度大、檢修工期緊，遇到大風等惡劣天氣還可能發生傾覆的問題，綜合分析后決定選用回轉體整體頂升回轉軸承滑移的施工方法加以更換。

2.3 明確施工流程

首先，制作千斤頂支撐梁、馬鐙和安全樁（停產前），并在停產后安裝支撐梁、馬鐙以及制作安裝滑移軌道。

其次，整體封固旋轉體，依次拆除回轉軸承護罩、螺栓、潤滑管路。

再者，架設千斤頂后進行回轉體的頂升和安全樁的安裝，拆除回轉軸承進行滑移更換并予以安裝找正。

最后，拆除安全樁并整體回落安裝回轉體，依次恢復潤滑管路等部件后拆除支撐梁、滑移軌道、馬鐙，通過試車進行竣工驗收。

3 堆取料機回轉軸承更換施工要點

3.1 制作千斤頂支撐梁

為進一步保證堆取料機機體底座施工安全、結構穩定，可用鋼板（t=30 mm）焊接4 道加強肋用于安裝2 根千斤頂支撐梁于4 根承重支腿上，安裝后的支撐梁上表面應與回轉軸承上表面保持400 mm 的距離的同時低于軸承下表面，為后續架設高375 mm 的千斤頂和平行滑移回轉軸承提供一定的操作空間。但是要注意平行布置支撐梁，找平找正后再固定焊接。結合堆取料機和回轉體重量可知，4 臺200 t 液壓千斤頂完全能夠滿足施工要求，此時除了予以對稱布置外，還要求回轉軸承能夠在千斤頂之間順利通過。

3.2 安裝回轉軸承軌道

該方案中的滑移軌道采用的是I14 鋼，兩根軌道之間設定2500 mm 的距離，即一端經4 根工字鋼支撐于地面，另一端固定于機體底座，其上表面與回轉軸承下表面處于同一水平面。為使滑移軌道更加安全穩定，還用工字鋼加固了軌道下方和平行軌道，配以適量的潤滑油脂減少摩擦，進而保證滑移順利暢通。

3.3 整體封固回轉體

當堆取料機站位后將用H 型鋼制作的長、寬、高分別為6500 mm、4000 mm 和6500 mm 的馬鐙騎在皮帶通廊的合適位置，并借助槽鋼將其固定于軌道上，至于槽鋼應一端與馬鐙焊接，一端經軌道壓板螺栓加以固定，隨后在馬鐙上平穩架設堆取料臂，并在成對斜鐵的作用下塞實兩者的接觸面。在此基礎上用由4 根Ф19.5 mm 鋼絲繩制成的攬風繩連接地面固定點和堆取料機的最高點為四棱錐狀，且根據實際情況選擇綁扎、固定攬風繩于地面大樹上或牢靠的立柱上，并用5 t 的手拉葫蘆將其拉緊，確定其是否可靠牢固，進而增強回轉體頂起后的穩定性（圖1），而運行機構的4 套車輪可臨時選用軌道卡加以固定，使其不能活動即可。

圖1 堆取料機回轉體整體封固示意

3.4 更換回轉軸承

完成堆取料機機體底座、回轉體以及回轉軸承之間的連接螺栓拆除后，可同步頂升4 臺千斤頂保證回轉體能夠均勻并達到100 mm 的起升幅度，期間要注意千斤頂保持長時間的穩壓狀態，直至回轉軸承更換結束后方可回落。考慮到液壓千斤頂可能存在泄壓風險，在其附近均增設1 個安全樁，待頂升到位后將其設在旁邊的支撐梁上，經成對斜墊鐵緊固與回轉體的間隙，進而承擔部分荷載緩解200 t 液壓千斤頂的壓力，即使千斤頂因泄壓事故，安全樁也能支撐回轉體避免其傾覆[3]。但安全樁的制作需要選用Ф219×16 mm 的無縫鋼管，控制凈高為470 mm，并用鋼板滿焊封堵兩端。隨后利用手拉葫蘆和滑移軌道將堆取料機中的舊回轉軸承拉出，并經25 t 汽車式起重機吊裝至地面，再吊裝新回轉軸承至滑移軌道結合使用手拉葫蘆保證其準確就位，此時同步回落千斤頂促使回轉體緩慢回落至距離軸承上方5 mm 的位置，接下來穿上回轉體與機體底座的連接螺栓，繼續同步回落千斤頂離開回轉機構頂升面，確認連接螺栓全部緊固后完成回轉軸承的更換。

3.5 拆安相關部件

拆除回轉軸承前應先將皮帶罩子、下料庫、潤滑油管、保護罩等與之連接的零部件拆除，最好用不褪色記號筆對解體的各個部件作出不同的標記，以免后續安裝出現錯誤。其中，拆除后的干油管要主顧固定、鎖緊管頭，并用潔凈的擦機布嚴密包裹管口，以此防止管路漏油、串油以及雜物進入等。更換回轉軸承完畢后，按照與拆除順序相反的次序規范回裝各個部件。

需要注意的是，在具體施工中應格外重視火災和傾覆事故的發生，畢竟該廠的作業介質是易燃、可自燃物質—原煤粉，加之電氣焊操作較多，所以必須配備足夠的干粉滅火器和連接施工現場的消防水管。同時，考慮到回轉體太重，為保證其頂升過程的安全性和穩定性，可用4 臺20 t 雙螺旋拉緊器拉緊回轉體和機體底座，這樣一來在安全樁、整體封固和拉緊裝置的共同作用下，頂升操作會更為安全可靠。此外，清理后的油污需專門放置和及時清運，施工廢料要分類堆放和盡快清理，以免產生不必要的環境污染。

4 堆取料機回轉軸承更換施工效果分析

通過實施上述施工方案，本次堆取料機回轉軸承更換工作順利完成，工期僅用了3 d，遠遠少于傳統的施工方法，不僅施工效率大大提高，還消除了因施工場地有限、停產時間短無法更換回轉軸承的現實難題。通過進一步分析可知，回轉體整體頂升回轉軸承滑移更換這一方法具有顯著優勢，如提前制作千斤頂支撐梁、馬鐙、安全樁等既未影響停產時間，也未影響檢修時間；安全樁的使用和整體封固回轉體的措施有效提升了施工的安全性；無需使用大型汽車式起重機便可完成回轉軸承更換任務，在一定程度上節約了施工成本。概括地說，就是提高了效率，縮短了工期，節約了成本。但值得一提的是，必須加強施工管理，嚴格控制每一環節，以免適得其反。

5 結束語

堆取料機回轉軸承更換難度大，施工成本高，需要立足實際選擇合理的施工方案，而回轉體整體頂升回轉軸承滑移更換法有利于施工效率的提升、工期的縮短、施工成本的降低，故值得推廣應用。