磨煤機(jī)拉桿磨損及快速更換研究

任艷紅

（山西工程職業(yè)學(xué)院，太原 030032）

ZGM95G 型中速輥式磨煤機(jī)適用于碾磨煙煤、無煙煤、褐煤、貧瘦煤等多種煤種，其效率高、電耗低、壽命長、安全可靠、操作簡單、檢修方便，廣泛適用于電力、冶金、建材、化工等行業(yè)的煤粉制備[1-2]。

1 磨煤機(jī)拉桿概述

磨煤機(jī)主要工作部分碾磨裝置由轉(zhuǎn)動的磨環(huán)和3 個沿磨環(huán)滾動的相對固定且可自轉(zhuǎn)的磨輥組成。3 個磨輥安裝在三角壓架上，壓架又通過3 根拉桿與外部液壓油缸連接，起到減振作用。在磨煤機(jī)工作過程中，碾磨力由液壓加載系統(tǒng)產(chǎn)生，通過拉桿加載裝置將荷載施加在壓架的3 個角上，帶動磨輥工作。碾磨力依次傳導(dǎo)到磨環(huán)、磨輥、壓架、拉桿、傳動盤以及液壓油缸上，最后通過臺板傳至基礎(chǔ)。

拉桿分為上、下兩段，上拉桿通過球面調(diào)心軸承與壓架連接，經(jīng)拉桿密封由機(jī)殼引出，通過連接卡套與下拉桿以螺紋結(jié)構(gòu)連接，下拉桿再與加載油缸連為一體。由于上拉桿很短，主要起到連接作用，在磨煤機(jī)運(yùn)行過程中一般不易受損壞，易受損壞的通常為下拉桿，下文所指的拉桿均為下拉桿部分。拉桿從機(jī)殼穿出處有拉桿密封裝置，能夠保證煤粉不外泄，同時拉桿又可以自由地上下移動。磨煤機(jī)的每根拉桿均為直徑為110 mm、長度為3 240 mm 的實(shí)心圓柱鋼，其上端部螺紋尺寸為M100×150，下端部螺紋尺寸為M100×100，每根拉桿質(zhì)量約240 kg，如圖1 所示。在工作過程中，拉桿承受的靜負(fù)荷為236 kN，動負(fù)荷為95 kN，當(dāng)量負(fù)荷為475 kN。

圖1 磨煤機(jī)拉桿結(jié)構(gòu)

2 拉桿磨損情況及更換過程存在問題

為供應(yīng)高爐等用煤設(shè)備，磨煤機(jī)基本無多余停機(jī)時間，有些企業(yè)的磨煤機(jī)甚至處于不間斷運(yùn)行狀態(tài)，直至設(shè)備出現(xiàn)故障徹底停機(jī)后才進(jìn)行維修。由于長時間的超負(fù)荷運(yùn)行以及維護(hù)保養(yǎng)不及時，加之拉桿上端部復(fù)雜負(fù)荷的共同作用，在高頻運(yùn)動摩擦狀態(tài)下，拉桿與壓架上部連接部位極易發(fā)生磨損，靠近螺紋連接部位的拉桿桿身部分與周邊鋼結(jié)構(gòu)接觸部位也易發(fā)生異常磨損，可能出現(xiàn)拉桿螺紋部分?jǐn)嗔鸦蚵菁y周邊區(qū)域斷裂的現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)研，通常在更換新拉桿后運(yùn)行半年左右就會出現(xiàn)較嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。

在拉桿更換過程中，企業(yè)一般需要在拉桿上臨時焊接兩個吊耳，采用橋式起重機(jī)將拉桿吊起懸空進(jìn)行安裝，起吊上升的同時要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以對中拉桿端部螺紋，更換過程比較困難，通常需要半天甚至一天時間。拉桿頻繁更換以及更換過程費(fèi)時費(fèi)力，嚴(yán)重制約了煤粉制備生產(chǎn)進(jìn)度。

3 拉桿快速更換實(shí)用工裝的設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)思路

拉桿在更換組裝過程中需要按照“支撐頂起→旋轉(zhuǎn)拉桿→對準(zhǔn)螺桿部分→旋入壓架內(nèi)”的步驟進(jìn)行。常規(guī)的橋式起重機(jī)起吊、借助人力實(shí)現(xiàn)螺紋對中等方法難以實(shí)現(xiàn)拉桿準(zhǔn)確定位和定向，不能實(shí)現(xiàn)快速更換，因此設(shè)計(jì)一種拉桿快速更換工裝非常有必要。

實(shí)現(xiàn)拉桿準(zhǔn)確定位和定向，需從定位和驅(qū)動兩方面統(tǒng)籌考慮。組裝工裝需要在磨煤機(jī)的拉桿組裝位置下端定點(diǎn)放置。為了實(shí)現(xiàn)位置固定，工裝配置了支撐座；為了實(shí)現(xiàn)拉桿的頂起上升，工裝配置了液壓千斤頂；為了實(shí)現(xiàn)拉桿在頂升到位后能夠自由轉(zhuǎn)動，對中并旋入拉桿上端壓架的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，工裝配置了電動機(jī)、推力球軸承及拉桿夾緊裝置，電動機(jī)提供拉桿旋轉(zhuǎn)的動力，借助軸承的軸向支承作用和夾緊裝置的抱緊作用，共同實(shí)現(xiàn)拉桿邊旋轉(zhuǎn)邊上升的動作，從而使拉桿的上端外螺紋順利旋入壓架的內(nèi)螺紋部分[3]。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 定位裝置

定位裝置用于在組裝過程中準(zhǔn)確定位拉桿，組成零部件包括底板、支撐座、放置槽、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤、推力球軸承、支撐桿、夾桿以及摩擦墊等。底板能夠?qū)崿F(xiàn)工裝的安裝定位，裝有液壓千斤頂。支撐座底部與千斤頂頂部固定連接，頂部開設(shè)有放置槽，用于放置待安裝的拉桿。推力球軸承安裝在放置槽的底部，其下部座圈與放置槽接觸，上部軸圈與拉桿底部接觸。支撐座的內(nèi)壁連有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定有轉(zhuǎn)盤，能夠?qū)崿F(xiàn)拉桿在組裝過程中的靈活轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)盤上固定多個支撐桿，支撐桿上連接有夾桿。夾桿截面為L 形，底部和頂部均為球頭結(jié)構(gòu)，在組裝過程中其頂部球頭直接與拉桿接觸，起固定拉桿的作用。夾桿上裝有扭簧，扭簧的兩端連接支撐桿和夾桿，在拉桿組裝時能夠牽引夾桿實(shí)現(xiàn)夾緊功能。夾桿的頂部球頭裝有摩擦墊，用于減少抱緊拉桿時球頭自身的磨損。

3.2.2 驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置用于支撐拉桿上升的同時驅(qū)動拉桿轉(zhuǎn)動，組成零部件包括液壓千斤頂、電機(jī)、蝸輪、蝸桿等。液壓千斤頂能夠?qū)崿F(xiàn)拉桿的舉升。電機(jī)固定安裝在支撐座的側(cè)面，輸出軸與支撐座內(nèi)部安裝的蝸桿固定連接，向外輸出動力。蝸輪固定安裝在轉(zhuǎn)軸上，通過與蝸桿嚙合傳遞電機(jī)的動力，并實(shí)現(xiàn)減速作用，方便在拉桿組裝過程中緩慢勻速將拉桿上部螺紋平穩(wěn)旋入磨煤機(jī)的壓架內(nèi)螺紋孔。

磨煤機(jī)拉桿快速更換工裝結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 磨煤機(jī)拉桿更換工裝結(jié)構(gòu)

3.3 應(yīng)用過程

在拉桿更換前，先將拉桿上部M100×150 螺紋端朝上，下部M100×100 螺紋端朝下豎直放入組裝工裝的放置槽內(nèi)。拉桿底部端面與推力球軸承的軸圈直接接觸，下部螺紋與夾桿下部球頭接觸。為了防止夾桿球頭損傷螺紋，可以墊一層薄銅皮作防護(hù)。夾桿下部球頭在受到拉桿的擠壓后會轉(zhuǎn)動并壓縮扭簧，使得夾桿頂部球頭轉(zhuǎn)動靠近拉桿，實(shí)現(xiàn)拉桿的自動定心，保證拉桿上升過程中，始終與磨煤機(jī)的壓架孔相對正，且不會發(fā)生傾斜，實(shí)現(xiàn)順利旋入[4-5]。在拉桿更換過程中，啟動液壓千斤頂和電機(jī)后，液壓千斤頂驅(qū)動支撐座上升。靠近磨煤機(jī)壓架底部時，電機(jī)會帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動的同時實(shí)現(xiàn)減速，蝸輪再帶動轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動拉桿旋轉(zhuǎn)。由于拉桿下端面與推力球軸承的軸圈接觸，桿部由夾桿的靜摩擦力帶動，能夠輕松帶動拉桿轉(zhuǎn)動，使得拉桿頂部外螺紋與磨煤機(jī)壓架上的內(nèi)螺紋自動連接，極大地方便了拉桿的安裝，節(jié)省了時間和人力，提高了磨煤機(jī)拉桿的更換維修效率。

4 解決拉桿磨損情況的根本措施

4.1 定期檢修和保養(yǎng)

拉桿作為磨煤機(jī)的主要承力和傳力裝置，不屬于易損件，其磨損屬于非正常的使用磨損。磨煤機(jī)使用企業(yè)應(yīng)重視設(shè)備使用和日常維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備維護(hù)和使用說明書中的規(guī)定及要求，定期對磨煤機(jī)進(jìn)行檢修和維護(hù)保養(yǎng)，及時檢查和清理拉桿密封裝置，并注意檢查拉桿在運(yùn)行過程中是否與其他鋼結(jié)構(gòu)有異常接觸現(xiàn)象，從而延長拉桿的使用壽命[6-7]。

在正常生產(chǎn)運(yùn)行中，企業(yè)必須為磨煤機(jī)的日常點(diǎn)檢、定期維護(hù)、專項(xiàng)檢修等維保工作創(chuàng)造必要的條件，決不允許磨煤機(jī)連續(xù)數(shù)千小時不停磨、不檢查、不間斷運(yùn)行。設(shè)備操作人員和設(shè)備維修人員必須經(jīng)過專項(xiàng)培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方可上崗。在設(shè)備檢修和維修過程中，必須使用符合設(shè)備設(shè)計(jì)要求的替換零部件。

4.2 改進(jìn)拉桿連接密封部位

為避免拉桿上部螺紋端異常磨損和拉桿頻繁更換導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)維修問題，煤粉生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對拉桿密封裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)，如優(yōu)化密封裝置結(jié)構(gòu)或材料、優(yōu)化上下拉桿的連接方案設(shè)計(jì)或采取其他連接方式替換螺紋連接結(jié)構(gòu)等，盡量從根本上杜絕拉桿磨損故障導(dǎo)致的停機(jī)問題。

4.3 聯(lián)系廠家解決拉桿設(shè)計(jì)缺陷

通過走訪調(diào)研其他磨煤機(jī)使用企業(yè)，證實(shí)磨煤機(jī)的拉桿上部螺紋端磨損并非小概率事件，類似型號的磨煤機(jī)在正常使用過程中，大多存在拉桿上部螺紋端易磨損、更換后的新拉桿達(dá)不到正常使用壽命、拉桿更換過程復(fù)雜維修時間長以及拉桿更換成本高等問題，嚴(yán)重制約了各煤粉生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)進(jìn)度[8-10]。為此，建議磨煤機(jī)應(yīng)用企業(yè)及時將拉桿故障信息反饋給磨煤機(jī)生產(chǎn)制造廠家，爭取從磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造源頭上徹底解決拉桿異常磨損現(xiàn)象，改進(jìn)優(yōu)化拉桿結(jié)構(gòu)或拉桿連接密封裝置。

5 結(jié)語

針對ZGM95G 型中速輥式磨煤機(jī)的拉桿磨損問題和如何在維修過程中快速更換拉桿，磨煤機(jī)使用企業(yè)除了考慮實(shí)現(xiàn)拉桿快速更換，設(shè)計(jì)專用工具或工裝以解決拉桿更換困難的問題外，還應(yīng)尋求解決拉桿產(chǎn)生異常磨損的根本原因。一方面，企業(yè)要盡量保證磨煤機(jī)的合理正常使用，并嚴(yán)格定期維護(hù)和保養(yǎng)；另一方面，要考慮改進(jìn)和優(yōu)化拉桿結(jié)構(gòu)或拉桿連接密封裝置，并聯(lián)系磨煤機(jī)制造廠家從設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造源頭上優(yōu)化磨煤機(jī)的拉桿連接部位結(jié)構(gòu)，徹底解決磨煤機(jī)拉桿的磨損問題，保證設(shè)備在應(yīng)用過程中能正常運(yùn)行。