新型檢測(cè)與在線維修技術(shù)在防鋼燒結(jié)圓筒混合機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐

劉麗芳

摘 要：本文主要介紹采用在線銑削、車削、磨削的檢修方法對(duì)輪帶、托輪存在的表面剝離等故障進(jìn)行在線修理恢復(fù)其圓度與光潔度，并運(yùn)用激光跟蹤儀對(duì)故障處理過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)的圓筒混合機(jī)進(jìn)行制造精度與安裝數(shù)據(jù)快速?gòu)?fù)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析制定調(diào)整措施消除振動(dòng)故障，恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，這種檢修技術(shù)大大縮短停機(jī)線下維修的時(shí)間，減少了對(duì)生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定性的影響。

關(guān)鍵詞：圓筒混合機(jī);激光跟蹤儀檢測(cè);振動(dòng)故障;在線車削維修技術(shù)

1存在問(wèn)題及原因分析

圓筒混合機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)線中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，輪帶、托輪又是圓筒混合機(jī)上的關(guān)鍵零部件，其設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量與安裝精度直接影響著圓筒混合機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性以及設(shè)備運(yùn)行效率。圓筒混合機(jī)設(shè)備通常裝好后要及時(shí)投入使用，通過(guò)連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)以保持筒體的直線度、圓度從而達(dá)到設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期平穩(wěn)性要求。

防鋼2#500㎡燒結(jié)生產(chǎn)線2020年6月23日正式投用，配套的圓筒一、二次混合機(jī)規(guī)格為：φ5.0米* 24米。混合機(jī)運(yùn)行初期表現(xiàn)平穩(wěn)、振動(dòng)小，設(shè)備運(yùn)行5個(gè)月后，一次混合機(jī)出料端的托輪及輪帶表面均出現(xiàn)不同程度的小點(diǎn)蝕、小剝離等故障現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)診斷及與主機(jī)廠討論分析，產(chǎn)生故障的主要原因是：新寇疫情的發(fā)生使整個(gè)燒結(jié)系統(tǒng)的建安工程全線停工后延，混合機(jī)設(shè)備被迫靜置3個(gè)月， 24米長(zhǎng)的筒體發(fā)生了下?lián)献冃危啂c托輪的接觸不好未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%以上的接觸面，現(xiàn)場(chǎng)查看實(shí)際只有40%左右，同時(shí)φ5.64米的輪帶出現(xiàn)橢圓，造成托輪、輪帶表面局部受力集中出現(xiàn)點(diǎn)蝕剝離故障。如不及時(shí)處理托輪與輪帶將會(huì)加劇造成大塊剝離損壞無(wú)法修復(fù)2#500㎡燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)線被逼停，影響燒結(jié)及高爐的連續(xù)生產(chǎn)和公司的效益，所以需要及時(shí)對(duì)托輪及輪帶的小故障進(jìn)行修復(fù)。

2修復(fù)方案

圓筒混合機(jī)設(shè)備還在質(zhì)量保障期內(nèi)，托輪備件采購(gòu)在途未歸無(wú)備件可換。筒體輪帶屬事故件未到更換周期無(wú)備件采購(gòu)計(jì)劃。托輪、輪帶的修復(fù)方法有：a、人工進(jìn)行堆焊打磨并保溫退火修復(fù)，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量不能保證; b、整體更換，廠家賠付的制作周期需4個(gè)月，且現(xiàn)場(chǎng)更換安裝要停機(jī)1個(gè)月，時(shí)間和公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀都不允許理;c、間歇性停機(jī)在線金加工車削修復(fù)輪帶和托輪。為不影響2#燒結(jié)生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，經(jīng)與廠家協(xié)商后，采用在線修復(fù)的方式使用自制的非標(biāo)機(jī)床金加工車除已點(diǎn)蝕剝離的表面恢復(fù)其圓度與光潔度，恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性。修復(fù)方案如下：

2.1提前制作修復(fù)所用的機(jī)床。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的角度位置需要，利用廠家本部已有的金加工設(shè)備部件設(shè)計(jì)制作在線修理機(jī)床，機(jī)床同時(shí)具備車、銑、磨三種加工功能。（這期間不需要圓筒混合機(jī)停機(jī)）。

2.2機(jī)床主體部分由床身和托板構(gòu)成，通過(guò)機(jī)床端面5.5Kw伺服電機(jī)帶動(dòng)行星減速機(jī)輸出扭矩，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠拉動(dòng)托板移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于筒體輪帶、托輪表面，沿筒體輪帶、托輪軸線方向的進(jìn)給動(dòng)作。

2.3在此基礎(chǔ)上，選用C30車床刀架與托板固定，利用刀架絲杠實(shí)現(xiàn)筒體徑向進(jìn)給，從而能對(duì)托輪表面進(jìn)行車削加工。

2.4同時(shí)制作砂帶磨一套，使用時(shí)將其直接與刀架把合，對(duì)加工表面進(jìn)行磨削加工，提高光潔度。

2.5對(duì)于需要銑削加工的輪帶表面，將5.5KW銑削動(dòng)力頭通過(guò)支架把合在車床床身上部，動(dòng)力頭同時(shí)具有上下調(diào)整（調(diào)整范圍150mm左右）及圍繞動(dòng)力頭中心旋轉(zhuǎn)功能（旋轉(zhuǎn)角度正負(fù)15°），可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)刀具位置，實(shí)現(xiàn)最佳切削角度。

3.1機(jī)床床身底平面設(shè)計(jì)安裝底板一塊，傾斜角度與現(xiàn)場(chǎng)一致，同時(shí)具備穩(wěn)定床身、調(diào)整床身與輪帶夾角和利于現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝機(jī)床的三項(xiàng)功能。（這期間不需要圓筒混合機(jī)停機(jī)）。

3.2拆除出料端的輪帶罩清理擦凈托輪、輪帶的表面油潤(rùn)滑油，這樣有利于車削，同時(shí)也防止鐵削粘上托輪和輪帶表面，以免發(fā)生2次傷痕，同時(shí)將托輪兩端側(cè)軸徑處清理干凈，用于打表找正。（這期間需要圓筒混合機(jī)停機(jī)16小時(shí)，可利用成品緩沖料倉(cāng)滿時(shí)停機(jī)）。

3.3安裝及調(diào)整機(jī)床。利用車床底座的螺栓，將車床導(dǎo)軌上平面用斜度規(guī)和水平儀找正調(diào)到與托輪平行，導(dǎo)軌側(cè)面與托輪軸兩端處平行1-5mm。將車床與支架固定，利用車床導(dǎo)軌側(cè)面將百分表座固定。于托輪兩端外露軸頸處φ460mm處打表測(cè)量，調(diào)整到托輪軸兩端跳動(dòng)0.1-0.2mm，固定車床。（這期間不需要圓筒混合機(jī)停機(jī)）。

3.4保證托輪與輪帶的接觸面積達(dá)到設(shè)計(jì)要求的措施。當(dāng)出料端的托輪直徑金加工車削小后會(huì)造成出料端輪帶的中心坐標(biāo)位置發(fā)生變化，從而使筒體兩輪帶中心線2.2度傾角也變化，使四個(gè)托輪受力不均加劇剝離損壞。如何始終保證托輪與輪帶的接觸承力達(dá)到設(shè)計(jì)要求是在線修理的難點(diǎn)，需要采取措施解決。

方法有兩種：方法一是在車削過(guò)程中托輪單面每車掉1-2mm時(shí)，架上百分表往筒體方向調(diào)整托輪兩邊軸承座頂絲，往內(nèi)水平變動(dòng)托輪位置以頂起輪帶，使托輪與筒體輪帶始終接觸承力，但正車削的這個(gè)托輪與輪帶原始設(shè)計(jì)要求的60度承力接觸角度變小，進(jìn)料端兩邊的托輪組與輪帶的接觸角度和位置是不一樣的，兩邊的托輪受力不均。這樣邊加工邊調(diào)整，直到達(dá)到加工到預(yù)定的切削量。這個(gè)方法的好處是工序簡(jiǎn)單可在線進(jìn)行，混合機(jī)可連續(xù)生產(chǎn)。

方法二是在車削過(guò)程中托輪單面每車掉1-2mm后圓筒混全機(jī)設(shè)備停機(jī)，按車小后的托輪直徑計(jì)算垂直和水平方向需調(diào)整的尺寸數(shù)據(jù)，在托輪兩邊軸承座底部垂直方向放銅皮墊高，并往內(nèi)調(diào)整水平方向所需距離，通過(guò)墊高托輪組來(lái)保持與輪帶接觸的中心標(biāo)高位置和原始設(shè)計(jì)的60度承力角度不變，確保進(jìn)料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置是一樣的。這樣開(kāi)開(kāi)停停斷續(xù)加工、調(diào)整，直到金加工到預(yù)定的切削量。方法二的好處是確保進(jìn)料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置不變受力均勻。但工序復(fù)雜需不時(shí)的停機(jī)進(jìn)行調(diào)整，混合機(jī)無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)。

燒結(jié)保供高爐的生產(chǎn)任務(wù)不能受影響，經(jīng)過(guò)討論我廠選擇按方法一 進(jìn)行維修。

3.5車削加工托輪及輪帶順序

加工順序托輪1—托輪2—輪帶。（這期間是在線進(jìn)行，混合機(jī)正常生產(chǎn)。）先將出料端表面有剝離的托輪高點(diǎn)車平，再進(jìn)行正常切削，確保托輪表面粗糙度達(dá)到12.5。切削完成后，用砂帶磨機(jī)對(duì)托輪表面進(jìn)行磨削，確保托輪表面粗糙度達(dá)6.3， 托輪跳動(dòng)量≤0.15mm。加工第1組托輪時(shí)，將第2組托輪的支架準(zhǔn)備好，同樣工序修復(fù)另一托輪和輪帶。

3實(shí)施過(guò)程的問(wèn)題處理

2020年年底按照修復(fù)方案的步驟準(zhǔn)備好后開(kāi)始實(shí)施對(duì)第1組托輪車削，在車削過(guò)程中托輪單面每車掉1-2mm時(shí)，調(diào)整軸承座頂絲確保托輪與筒輪帶的接觸面積滿足運(yùn)行要求，邊加工邊調(diào)整，最終第1組托輪直徑由φ1400mm車小了20mm至φ1380mm。第2組托輪直徑由1400mm車小了8mm至φ1392mm。按方法一車削后的尺寸通過(guò)三角函數(shù)公式計(jì)算南北托輪組需調(diào)整的尺寸如圖1所示。

在線車削過(guò)程中出現(xiàn)了一些波折，在不停機(jī)車削第1組過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行還是平穩(wěn)的，但從車第二組托輪開(kāi)始，整個(gè)混合機(jī)出現(xiàn)周期性振動(dòng)現(xiàn)象，到車削輪帶時(shí)，振動(dòng)逐漸加劇，出料端托輪振幅最大有0.450mm，托輪鋼底座出現(xiàn)局部開(kāi)裂。需要先找出原因解決消除振動(dòng)問(wèn)題再處理輪帶剝離故障，否則這種在線維修的技術(shù)就是不可行的方法。混合圓筒要想平穩(wěn)運(yùn)行，必須要同時(shí)保證兩輪帶與四個(gè)托輪組之間的平行度以及距離控制在規(guī)定的公差范圍，出現(xiàn)振動(dòng)說(shuō)明各部件相互位置關(guān)系已破壞需要進(jìn)行校正。

處理的第一步：復(fù)測(cè)各部件的精度現(xiàn)狀及相互位置關(guān)系數(shù)據(jù)，以診斷振動(dòng)是不是由于邊車邊調(diào)過(guò)程中出現(xiàn)人為調(diào)整失誤造成。以往檢測(cè)方式采用常規(guī)量具，如鋼圈尺或鋼絲輔助鋼尺來(lái)測(cè)量控制托輪之間距離，人為影響因素不可避免，測(cè)量準(zhǔn)確性不穩(wěn)定，且現(xiàn)場(chǎng)的其它設(shè)施混雜其中需要時(shí)間全部拆除使測(cè)量難度較高。通過(guò)咨詢與查找，了解到用激光跟蹤儀測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)：1、這種測(cè)量?jī)x采用自動(dòng)跟光技術(shù)使得測(cè)量能輕松完成超遠(yuǎn)距離測(cè)量，可在各種惡劣復(fù)雜的工作環(huán)境中靈活使用，可以一次性測(cè)量所有托輪、輪帶的數(shù)據(jù)。2、能在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)搭配的專業(yè)測(cè)量軟件分析各托輪組相對(duì)于基準(zhǔn)的偏差，實(shí)時(shí)生成檢測(cè)報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)給出結(jié)果指導(dǎo)檢修。這種檢測(cè)新技術(shù)可減少停工時(shí)間且能消除人為誤差，又保證檢修精度要求，因此我們決定租借使用這種激光跟蹤儀在現(xiàn)場(chǎng)快速?gòu)?fù)測(cè)各部件的數(shù)據(jù)。

圖二是絕對(duì)激光跟蹤儀在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)生成的檢測(cè)報(bào)告，各托輪組和輪帶的數(shù)據(jù)顯示：從進(jìn)料端看，以進(jìn)料端的南北托輪的中心線為基準(zhǔn)，出料端北面托輪中心線比進(jìn)料端北面拖輪中心線向北偏移12mm，出料端南面拖輪中心線比進(jìn)料端南面拖輪中心線向北偏移28mm。出料端輪帶中心線比進(jìn)料端輪帶中心線向北偏移17mm。與車削后要求調(diào)整的尺寸相差太大，說(shuō)明在邊車邊調(diào)的過(guò)程中調(diào)整出現(xiàn)了人為的錯(cuò)誤需要糾正。處理的第二步：按圖三顯示的數(shù)值重新調(diào)整出料端的托輪組位置（根據(jù)車后的托輪直徑進(jìn)行調(diào)整，利用三角函數(shù)計(jì)算北面托輪往里進(jìn)2mm，墊高3.46mm，南面托輪往里進(jìn)5mm，墊高8.8mm。通過(guò)墊高及向里調(diào)整托輪組來(lái)保持與輪帶接觸的中心標(biāo)高位置和原始設(shè)計(jì)的60度承力角度不變，確保進(jìn)料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置是一樣的。）。調(diào)整后試機(jī)的振幅測(cè)量結(jié)果顯示之前的振動(dòng)大為減輕。第三步：繼續(xù)對(duì)輪帶的橢圓及剝離故障進(jìn)行銑削精磨加工維修。

出料端托輪與輪帶車削精磨后軸承座垂直振動(dòng)值前后值對(duì)比：

4結(jié)論

從處理后的振動(dòng)值對(duì)比可知采用在線銑削、車削、磨削的檢修方法對(duì)輪帶、托輪存在的表面剝離等故障進(jìn)行在線修理，并運(yùn)用激光跟蹤儀對(duì)故障處理過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)的圓筒混合機(jī)進(jìn)行制造精度與安裝數(shù)據(jù)快速?gòu)?fù)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析制定調(diào)整措施消除振動(dòng)故障，恢復(fù)了設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，縮短了停機(jī)線下維修的時(shí)間，減少了對(duì)生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定性的影響，這種檢修技術(shù)是可行的。