石灰窑窑顶杠杆及其支座改型

杨 杨,郑俊兴,郭志刚,陈 星,杨 磊

(唐山三友化工股份有限公司,河北 唐山 063305)

目前我公司石灰窑在连续上料过程中,需要通过窑顶连接杆带动窑顶双排链条的运动,使杠杆向下运动,此时杠杆压下通过连接板和销轴连接的吊杆,同时吊杆带动料盅向下运动,完成料盅的开启动作,使旋转料斗、料斗下段内的物料进入到石灰窑内部进行煅烧反应。在石灰窑正常上料过程中,窑顶杠杆及其支座有着十分重要的作用。窑顶杠杆长度为2 055 mm,厚度为50 mm,杠杆上均布3个直径为40 mm的通孔,用于安装杠杆销轴。杠杆支座主要由20 mm厚的钢板拼焊组装,杠杆支座的两块立板上各有一个直径为40 mm的通孔,通孔处安装杠杆销轴,用于支撑杠杆。

1 窑顶杠杆及其支座存在问题

石灰窑窑顶杠杆及其支座在使用过程中经常出现如下问题:

1)杠杆在运行过程中,由于杠杆尾部将近2 t配重在料盅的启闭过程中,需频繁的进行上下圆弧形往复运动,且主要受力点全部集中在杠杆中间安装销轴部位,当配重落下时,在杠杆尾部产生约19 600 N的作用力,由于杠杆中间部位为主要受力点,对杠杆中间部位产生18 620 N·m的力矩。由于杠杆中间部位频繁受较大的力矩,会导致杠杆从中间部位突然断裂。虽然可以对断裂部位进行焊接加固,但在后续的使用过程中,仍会发生突然断裂的现象。并且杠杆修复作业时间较长,对石灰窑的正常操作产生了较大的影响。

2)由于磨损部位主要发生在杠杆孔边缘与杠杆销轴接触部位,该部位被连接板、杠杆支座、重锤吊环挡住,在日常巡检中不便发现设备隐患,杠杆中间销轴在使用3个月后,由于磨损量较大,已超过杠杆销轴直径的2/3,会出现突然断裂的现象,导致石灰窑无法正常上料。

2 石灰窑窑顶杠杆及其支座改型

针对上述现有石灰窑窑顶杠杆及其支座存在的问题,对其进行相应的改型设计。

2.1 增加杠杠中部宽度

保持杠杆厚度50 mm不变,将整体宽度为110 mm的杠杆改为中间宽度为180 mm,同时由中间向两端过渡的杠杆结构,既加强了杠杆的整体强度,同时也避免的了对设备重量的较大改变。

2.2 杠杠材质由Q235A改为Q345B

材质Q235B比Q235A含碳量低,将含碳量控制在0.2%以下,使连接板与钢板具有更加良好的焊接性能。同时使杠杆的最小屈服强度由原来的215 MPa增大到295 MPa,当杠杆尾部产生约19 600 N的作用力作业在杠杆中间部位时,可以进一步增大杠杆的抵抗受力变形的能力。

2.3 杠杆支座更换为轴承座

将杠杆支座更换为轴承座,轴承座内安装型号为22315C的双列调心滚子轴承。当杠杆运行时,内部轴承能够对杠杆进行自动调心,减少杠杆运行时的跑偏现象,同时双列调心滚子轴承既能承受径向载荷,又能承受轴向载荷,且22315C的双列调心滚子轴承能承受的基本额定载荷为342 000N,远大于2 t配重在杠杆中间部位产生的作用力。取消安装在杠杆中间的杠杆轴,通过两块180 mm×140 mm×20 mm的连接板,两块连接板通过4条M16×65的8.8级高强螺栓连接。两块连接板分别与杠杆中间底部、杠杆轴通过焊接连接在一起。杠杆轴为直径90 mm,长度140 mm的实心轴,杠杆轴两侧分别安装22315C的双列调心滚子轴承和轴承座。双列调心滚子轴承在安装时采用热装,加热温度不超过100 ℃,轴承外圈与轴承座及轴承压盖的半圆孔处应接触良好,用涂色法检验时,与轴承座在对称于中心线120°,与轴承压盖在对称于中心线90°的范围内应均与接触。用0.03 mm塞尺进行检验时,塞尺不得塞入外圈宽度的1/3。轴承内圈端面应紧靠杠杆轴的轴向定位面,其允许的最大间隙为0.1 mm。装配后在轴承空腔内注入相当空腔容积约30%～50%的清洁3#锂基脂。

改型前、后的杠杆及其支座见图1、图2。图2中用轴承和轴承座代替原杠杆支座。将原杠杆销轴改型为可以安装轴承的杠杆轴,并与轴承一起安装在轴承座内部。将连接板的其中1块焊接在杠杆上,另一块焊接在杠杆轴上。两块连接板通过4条M16×65的高强螺栓连接。当杠杆正常运行时,可以通过连接板带动杠杆轴,通过轴承在轴承座内正常运转,减少了原杠杆轴、杠杆与杠杆支座的磨损。在轴承座两侧盖上钻孔、攻丝,安装油杯两件,可以方便快捷的对轴承座内轴承进行加油润滑。对于杠杆中间部位的轴承座只需每两周进行一次加油润滑即可,为进一步延长杠杆及其支座的使用寿命,每年需拆除轴承座侧面端盖,检查内部轴承情况,若轴承滚动体、保持架等无明显的磨损损坏情况时,即可继续正常使用。

图1 改型前的杠杆结构

图2 改型后的杠杆及其支座总体装配示意图

改型后的杠杆及其支座在安装时,需拆除现有窑顶钢架上方的钢结构基础,使用14#槽钢做支架,支架高度为355 mm,在支架上焊接430 mm×390 mm×20 mm的钢板1块,钢板上加工4个直径为27 mm的通孔,钢板焊接完成后,通过水平尺测量钢板的水平度,水平误差不超过0.5 mm/m,通过4条8.8级的M24×120的高强螺栓进行将轴承座连接固定即可。由于杠杆及其支座在正常使用过程中,频繁承受较大的冲击振动。因此,需对两块连接板上的4条M16×65的高强螺栓与螺母进行点焊,通过破坏螺栓的螺纹副,进行螺栓的防松处理。在后期的使用过程中,需提前将杠杆轴与22315C的双列调心滚子轴承、轴承座、连接板组装在一起。当出现轴承磨损、断裂或杠杆轴轴承位磨损的情况,造成杠杆无法正常运转时。只需拆除连接轴承座的4条M24×120的高强螺栓和连接杠杆轴与杠杆的连接板上的4条M16×65的高强螺栓,将提前组装好的轴承、轴承座、连接板进行更换即可。

我公司在2018年对10#石灰窑窑顶杠杆及其支座进行改型,目前已平稳运行5年。

3 结 语

石灰窑窑顶杠杆及其支座由于结构不合理,导致检修工经常对其进行维护,同时给生产也带来了较大压力。杠杆中间部位由于频繁发生断裂,每6个月需更换1次;杠杆中间销轴磨损较快,每3个月需更换一次;杠杆支座由于两侧孔的磨损,每年需更换1次。10台石灰窑窑顶杠杆组件的检修耗费大量人力物力,同时频繁的检修也给石灰窑的正常生产操作造成了一定的影响。改型后的石灰窑窑顶杠杆及其支座,由于取消了容易磨损的杠杆支座和杠杆中间销轴,不仅能够保证长时间的稳定运行,减少在更换杠杆中间销轴过程中的一氧化碳气体的泄漏。改型后的窑顶杠杆及其支座制作工艺简单,成本低廉,其中的轴承座为上料架绳轮拆除不用的轴承座,性价比高,杠杆、杠杆轴、连接板等零部件在本公司内部即可完成制作,为公司的采购节省了大量资金。