石灰窯窯頂杠桿及其支座改型

楊 楊,鄭俊興,郭志剛,陳 星,楊 磊

(唐山三友化工股份有限公司,河北 唐山 063305)

目前我公司石灰窯在連續(xù)上料過程中,需要通過窯頂連接桿帶動窯頂雙排鏈條的運(yùn)動,使杠桿向下運(yùn)動,此時杠桿壓下通過連接板和銷軸連接的吊桿,同時吊桿帶動料盅向下運(yùn)動,完成料盅的開啟動作,使旋轉(zhuǎn)料斗、料斗下段內(nèi)的物料進(jìn)入到石灰窯內(nèi)部進(jìn)行煅燒反應(yīng)。在石灰窯正常上料過程中,窯頂杠桿及其支座有著十分重要的作用。窯頂杠桿長度為2 055 mm,厚度為50 mm,杠桿上均布3個直徑為40 mm的通孔,用于安裝杠桿銷軸。杠桿支座主要由20 mm厚的鋼板拼焊組裝,杠桿支座的兩塊立板上各有一個直徑為40 mm的通孔,通孔處安裝杠桿銷軸,用于支撐杠桿。

1 窯頂杠桿及其支座存在問題

石灰窯窯頂杠桿及其支座在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)如下問題:

1)杠桿在運(yùn)行過程中,由于杠桿尾部將近2 t配重在料盅的啟閉過程中,需頻繁的進(jìn)行上下圓弧形往復(fù)運(yùn)動,且主要受力點全部集中在杠桿中間安裝銷軸部位,當(dāng)配重落下時,在杠桿尾部產(chǎn)生約19 600 N的作用力,由于杠桿中間部位為主要受力點,對杠桿中間部位產(chǎn)生18 620 N·m的力矩。由于杠桿中間部位頻繁受較大的力矩,會導(dǎo)致杠桿從中間部位突然斷裂。雖然可以對斷裂部位進(jìn)行焊接加固,但在后續(xù)的使用過程中,仍會發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象。并且杠桿修復(fù)作業(yè)時間較長,對石灰窯的正常操作產(chǎn)生了較大的影響。

2)由于磨損部位主要發(fā)生在杠桿孔邊緣與杠桿銷軸接觸部位,該部位被連接板、杠桿支座、重錘吊環(huán)擋住,在日常巡檢中不便發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患,杠桿中間銷軸在使用3個月后,由于磨損量較大,已超過杠桿銷軸直徑的2/3,會出現(xiàn)突然斷裂的現(xiàn)象,導(dǎo)致石灰窯無法正常上料。

2 石灰窯窯頂杠桿及其支座改型

針對上述現(xiàn)有石灰窯窯頂杠桿及其支座存在的問題,對其進(jìn)行相應(yīng)的改型設(shè)計。

2.1 增加杠杠中部寬度

保持杠桿厚度50 mm不變,將整體寬度為110 mm的杠桿改為中間寬度為180 mm,同時由中間向兩端過渡的杠桿結(jié)構(gòu),既加強(qiáng)了杠桿的整體強(qiáng)度,同時也避免的了對設(shè)備重量的較大改變。

2.2 杠杠材質(zhì)由Q235A改為Q345B

材質(zhì)Q235B比Q235A含碳量低,將含碳量控制在0.2%以下,使連接板與鋼板具有更加良好的焊接性能。同時使杠桿的最小屈服強(qiáng)度由原來的215 MPa增大到295 MPa,當(dāng)杠桿尾部產(chǎn)生約19 600 N的作用力作業(yè)在杠桿中間部位時,可以進(jìn)一步增大杠桿的抵抗受力變形的能力。

2.3 杠桿支座更換為軸承座

將杠桿支座更換為軸承座,軸承座內(nèi)安裝型號為22315C的雙列調(diào)心滾子軸承。當(dāng)杠桿運(yùn)行時,內(nèi)部軸承能夠?qū)Ω軛U進(jìn)行自動調(diào)心,減少杠桿運(yùn)行時的跑偏現(xiàn)象,同時雙列調(diào)心滾子軸承既能承受徑向載荷,又能承受軸向載荷,且22315C的雙列調(diào)心滾子軸承能承受的基本額定載荷為342 000N,遠(yuǎn)大于2 t配重在杠桿中間部位產(chǎn)生的作用力。取消安裝在杠桿中間的杠桿軸,通過兩塊180 mm×140 mm×20 mm的連接板,兩塊連接板通過4條M16×65的8.8級高強(qiáng)螺栓連接。兩塊連接板分別與杠桿中間底部、杠桿軸通過焊接連接在一起。杠桿軸為直徑90 mm,長度140 mm的實心軸,杠桿軸兩側(cè)分別安裝22315C的雙列調(diào)心滾子軸承和軸承座。雙列調(diào)心滾子軸承在安裝時采用熱裝,加熱溫度不超過100 ℃,軸承外圈與軸承座及軸承壓蓋的半圓孔處應(yīng)接觸良好,用涂色法檢驗時,與軸承座在對稱于中心線120°,與軸承壓蓋在對稱于中心線90°的范圍內(nèi)應(yīng)均與接觸。用0.03 mm塞尺進(jìn)行檢驗時,塞尺不得塞入外圈寬度的1/3。軸承內(nèi)圈端面應(yīng)緊靠杠桿軸的軸向定位面,其允許的最大間隙為0.1 mm。裝配后在軸承空腔內(nèi)注入相當(dāng)空腔容積約30%～50%的清潔3#鋰基脂。

改型前、后的杠桿及其支座見圖1、圖2。圖2中用軸承和軸承座代替原杠桿支座。將原杠桿銷軸改型為可以安裝軸承的杠桿軸,并與軸承一起安裝在軸承座內(nèi)部。將連接板的其中1塊焊接在杠桿上,另一塊焊接在杠桿軸上。兩塊連接板通過4條M16×65的高強(qiáng)螺栓連接。當(dāng)杠桿正常運(yùn)行時,可以通過連接板帶動杠桿軸,通過軸承在軸承座內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn),減少了原杠桿軸、杠桿與杠桿支座的磨損。在軸承座兩側(cè)蓋上鉆孔、攻絲,安裝油杯兩件,可以方便快捷的對軸承座內(nèi)軸承進(jìn)行加油潤滑。對于杠桿中間部位的軸承座只需每兩周進(jìn)行一次加油潤滑即可,為進(jìn)一步延長杠桿及其支座的使用壽命,每年需拆除軸承座側(cè)面端蓋,檢查內(nèi)部軸承情況,若軸承滾動體、保持架等無明顯的磨損損壞情況時,即可繼續(xù)正常使用。

圖1 改型前的杠桿結(jié)構(gòu)

圖2 改型后的杠桿及其支座總體裝配示意圖

改型后的杠桿及其支座在安裝時,需拆除現(xiàn)有窯頂鋼架上方的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),使用14#槽鋼做支架,支架高度為355 mm,在支架上焊接430 mm×390 mm×20 mm的鋼板1塊,鋼板上加工4個直徑為27 mm的通孔,鋼板焊接完成后,通過水平尺測量鋼板的水平度,水平誤差不超過0.5 mm/m,通過4條8.8級的M24×120的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行將軸承座連接固定即可。由于杠桿及其支座在正常使用過程中,頻繁承受較大的沖擊振動。因此,需對兩塊連接板上的4條M16×65的高強(qiáng)螺栓與螺母進(jìn)行點焊,通過破壞螺栓的螺紋副,進(jìn)行螺栓的防松處理。在后期的使用過程中,需提前將杠桿軸與22315C的雙列調(diào)心滾子軸承、軸承座、連接板組裝在一起。當(dāng)出現(xiàn)軸承磨損、斷裂或杠桿軸軸承位磨損的情況,造成杠桿無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)時。只需拆除連接軸承座的4條M24×120的高強(qiáng)螺栓和連接杠桿軸與杠桿的連接板上的4條M16×65的高強(qiáng)螺栓,將提前組裝好的軸承、軸承座、連接板進(jìn)行更換即可。

我公司在2018年對10#石灰窯窯頂杠桿及其支座進(jìn)行改型,目前已平穩(wěn)運(yùn)行5年。

3 結(jié) 語

石灰窯窯頂杠桿及其支座由于結(jié)構(gòu)不合理,導(dǎo)致檢修工經(jīng)常對其進(jìn)行維護(hù),同時給生產(chǎn)也帶來了較大壓力。杠桿中間部位由于頻繁發(fā)生斷裂,每6個月需更換1次;杠桿中間銷軸磨損較快,每3個月需更換一次;杠桿支座由于兩側(cè)孔的磨損,每年需更換1次。10臺石灰窯窯頂杠桿組件的檢修耗費(fèi)大量人力物力,同時頻繁的檢修也給石灰窯的正常生產(chǎn)操作造成了一定的影響。改型后的石灰窯窯頂杠桿及其支座,由于取消了容易磨損的杠桿支座和杠桿中間銷軸,不僅能夠保證長時間的穩(wěn)定運(yùn)行,減少在更換杠桿中間銷軸過程中的一氧化碳?xì)怏w的泄漏。改型后的窯頂杠桿及其支座制作工藝簡單,成本低廉,其中的軸承座為上料架繩輪拆除不用的軸承座,性價比高,杠桿、杠桿軸、連接板等零部件在本公司內(nèi)部即可完成制作,為公司的采購節(jié)省了大量資金。