輥磨磨輥軸套的優化設計

孫正衛

輥磨磨輥軸套的優化設計

Optimal Design on the Sleeve of Roller Mill

孫正衛

磨輥密封及軸套磨損是輥磨中常見問題，從設計初始對密封圈和軸套進行優化選配，能較好地保證磨輥的使用周期，磨輥漏油或損壞時進行科學合理的改造升級，可以提高水泥廠的運行效率，具有良好的可操作性和經濟效益。

輥磨；軸套；磨損；優化

1 引言

近年來，高效節能環保的輥磨越來越受到水泥廠的青睞，許多新建水泥粉磨系統均采用輥磨代替傳統的管磨機。但水泥廠惡劣的生產環境和復雜的物料系統讓輥磨故障頻頻，其中磨輥部分的密封裝置受到的挑戰最大，造成磨輥軸磨損嚴重，密封圈壽命大大降低。更換輥軸和密封圈是一件非常繁雜的工作，且成本高昂，周期較長。磨損不可避免，但通過改變輥軸結構，增加鑲嵌軸套的工藝可以有效地保護輥軸，降低維護成本。現以TRM2020輥磨為例，將原因分析、優化設計及改造方案列出與大家共享，供參考。

2 技術要求

原TRM2020輥磨磨輥（見圖1）除要求改造后達到原設計的標準、符合現場安裝要求外，還需滿足以下條件：

（1）軸（M4012.2-3）在直徑400mm處與密封件的結合處采用鑲套方式結構，鑲套工藝、材質，建議采用合金材料，套壽命達到五年以上。

（2）設計鑲套結構時，解決套內外壓力油的密封問題，套的軸向、徑向定位問題。

（3）密封件保證采用原有結構形式，或可靠性高于原有結構形式，必須采用進口標準件，壽命5年以上。

（4）重新加工，或設計、加工滿足需要的透蓋。

（5）鑲套結構的改造（包括尺寸）能通用于原輥子的技改。

（6）提供變更鑲套結構部分（包括透蓋）的零件生產制造圖、裝配圖、裝配工藝及要求。

3 方案概況

（1）本臺需要技術改造的TRMC2020輥磨為煤磨，是國內輥磨的早期產品，由于技術工藝不夠成熟，局部結構不合理，諸多問題在使用過程中暴露出來。

（2）本方案針對軸（M4012.2.1-3）在直徑400mm處與橡膠密封件磨損嚴重，根據技術要求提供的思路，在軸的易磨損部位采用外鑲薄壁軸套的方法，并使軸套能夠基本滿足技術要求中提到的各項條件。

4 原因分析

圖1 TRM2020輥磨磨輥

圖2 U型凹槽

圖4 關鍵部件

（1）軸（M4012.2.1-3）的材質為鍛造40Cr調質處理，硬度HB217-255以上，與其接觸的是普通橡膠密封圈，設備運轉過程中軸處于靜態，密封圈為動態，按常規橡膠密封圈不可能將軸磨損得如此嚴重，而密封圈近乎完好。其中主要原因是在運轉中，灰塵進入此“滑動磨擦”，與潤滑油摻和形成致命的“油石”，并不斷循環損蝕某一部位，此“油石”長期得不到清理，最終將軸“軟磨硬傷”，出現如圖2所示的“U”凹槽。

（2）造成“油石”的主要原因有兩種可能：一是密封系統出現問題；二是附屬設備風機使用不當。在本設備中，風機的主要功能是使內部產生高壓，外部粉塵由于壓力較小無法進入磨輥內部，從而保持油封處潔凈的運行環境。當然潔凈只是相對而言，畢竟輥磨內部結構工況條件惡劣，不可能達到理想狀態。一般來說，在輥磨主電機啟動前就應將風機打開，并始終伴隨設備運轉，而關閉風機也是在主電機停止運行之后進行。

5 軸套選型（圖3）

（1）結構：采用壁厚10mm無法蘭簡單薄壁軸套。

（2）材質：軸承鋼（Cr15SiMn），調質處理，硬度≥HB240。

（3）工藝：軸套為無縫環鍛件，調質處理，數控車床加工，特種磨床磨外圓，保證形位公差精度，軸向用軸承內圈進行定位。

（4）配合：軸套與軸采用H6/m6過渡配合，軸套內孔公差0～+0.040，一是可以解決技術要求2中的套內外壓力油的密封問題，二是便于拆裝更換，薄壁軸套對熱變形較大，稍微加熱即可。

6 關鍵部件（圖4）

（1）軸（M4012.2.1-3）?400尺寸公差需要更改：由原來的0～-0.140修改為+0.023～+0.063。

（2）原普通橡膠密封圈重新設計，規格型號調整為420×460×20，在專業密封件廠家定制，材質由普通橡膠改為氟橡膠，無骨架改為雙骨架，氟橡膠的耐油、耐熱和耐磨性能比進口普通密封圈更加優良。

（3）需要重新設計加工的相關零件有：壓圈（二）（M4012.2.1-44）、透蓋（M4012.2.1-31）。

7 使用要求

（1）嚴格遵守原設備制造商提供的有關安裝、運行、維護、維修等各種規章制度。

（2）保證設備運行環境整潔，對風機等特殊設備制定嚴格的操控制度，責任到人。

（3）制定切實有效的檢修計劃，及時清理可能造成關鍵件損傷的油泥和灰塵。

8 優勢與劣勢

（1）優勢：經過以上系列改造后，首先保證了軸的運轉安全性，其次能較好地解決軸套磨損后的拆裝更換問題，從而大大提高了設備的整體運轉效率。

（2）劣勢：成本增加，對現場環境和操作規程要求更加嚴格。

9 報價和投資回報預算

（1）改造成本約5萬元，含3件備用氟橡膠，可保證5件的使用壽命。

（2）投資回報預算按水泥廠正常產量，一個月即可收回改造成本。

（3）改造周期：約30天。

10 其他說明

（1）技術要求提供的軸M4012.2.1-3，屬帶深孔磨輥軸，軸的制作加工周期較長。

（2）由于磨內物料的復雜和水泥廠工況條件的惡劣，輥磨磨輥軸可保證五年以上，輥套一般一年左右，密封圈視現場環境及維護情況，氟橡膠一般保證兩年左右。

（3）關于改造方案中的圖紙及工藝，可作為雙方技術合作協商解決。

11 結語

目前，國內輥磨技術已趨于成熟，結構更加合理，制作工藝更加完善。2003～2005年生產出廠的輥磨已到更換主要備件的階段，由于受到輥磨規格繁雜、備件制作周期長、占用資金大、更換無預期等因素影響，備件的現貨采購有很大困難。所以，作為水泥企業需要提前做好充足的準備，有條件進行技術改造和設備更新的就要及早進行，增收降耗、保證設備安全高效運轉才是當務之急。

[1]申占民,等.立式輥磨液壓系統污染的防治[J].水泥技術,2010（1）.■

TQ172.632.5

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1001-6171（2012）05-0082-02

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2011-12-27；編輯：沈穎