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回轉窯托輪斷軸的原因及預防
王占光
(焦作堅固水泥)
  托輪與托輪軸是回轉窯的關鍵部件,與其它托輪支撐著回轉窯的全部重量,不但價值高制造周期長,且更換難度大,一旦出現托輪軸斷裂,會給企業生產帶來很大損失,必須予以重視,現就托輪軸斷裂的原因及預防進行闡述。
  一、托輪斷軸的原因
  托輪與軸一般采用熱或冷裝法,把軸與托輪緊密裝配在一起,作為被包容件的托輪軸將會收到很大的壓力,使之產生巨大的摩擦力,不然會隨著托輪的壓延伸長,與軸產生松動。由于托輪通過軸支撐著窯的所有重量,所以軸承受著很大的剪應力,同時由于托輪是旋轉部件,還要受到交變應力的侵擾。不但如此還有溫度應力、摩擦力的干擾,受力比較復雜。下面從受力的角度其它方面的影響,闡述托輪軸斷裂的原因。
  1、托輪與軸配合不合理
  托輪與軸的配合過盈量一般為軸徑的千分之零點六到千分之一,以保證托輪與軸不會產生松動,但這個過盈量會使軸在托輪孔的端部產生縮頸,產生應力集中,那么軸在此發生斷裂不難想像,事實也是如此。
  2、疲勞斷裂
  由于托輪受力復雜,若把托輪與軸作為一個整體考慮,那么軸所承受的彎曲應力、剪應力最大之處在托輪孔端部的對應處,該處在交變負荷的作用下容易疲勞,所以斷裂也應發生在托輪與軸結合部位的端部。
  3、制造缺陷
  托輪軸一般需要由鋼錠或圓鋼鍛打、機械加工、熱處理等工序完成,中間一旦出現缺陷又未能檢出,比如鋼錠內雜質、鍛造蟲皮等、熱處理中出現微裂紋,這些缺陷不但使軸承載能力受限,還產生應力集中,由此為源,一旦裂紋擴張,斷裂就不可避免。
  4、溫度應力或受力不當
  回轉窯大瓦發熱是一種常見故障,若操作維護不當,容易使托輪軸產生表面裂紋。當大瓦發熱時,軸的溫度一定很高,此時若使軸急劇冷卻,由于軸的內部冷卻很慢,急劇收縮的軸表面只有通過裂紋來釋放巨大的收縮應力,這時表面裂紋會產生應力集中,在交變應力的作用下,裂紋一旦出現環向擴張,且達到一定程度就會發生斷裂。托輪受力過大也是如此,比如調整不當,使軸或軸的某個截面受力過大,容易造成托輪軸的斷裂。
  二、托輪軸斷裂的預防
  時面說了托輪軸斷裂的原因,現根據原因談談預防的方法。
  1、托輪與軸包容區域采取不同的過盈量
  因托輪與軸過盈量很大,所以托輪內孔端部熱裝冷卻收緊后,使得軸在該處產生縮頸,應力集中過大,所以在設計、制造、安裝過程中,將托輪內孔的兩端部(范圍100mm左右),由內而外逐步減小過盈量,以緩解縮頸現象的發生,縮小的量可逐步減小到中間過盈量的三分之一到二分之一,以此避免或減少縮頸現象。
  2、全面探傷消除缺陷
  缺陷會使軸的承載能力下降,也會產生應力集中,常常引發斷裂事故,危害極大,必須予以重視,對于托輪軸來說,必須提前查出缺陷,比如在加工前要對選材進行探傷,選擇沒有問題的材料;加工中也要探傷,消除缺陷,保證軸的內在質量,同時保證軸的加工精度,消除裂紋源和應力集中源。
  3、對大窯合理調整,減少附加載荷
  多根托輪軸通過托輪支撐著窯的全部重量,載荷很大,若安裝或維修調整不當,就會產生偏載。離窯中心線不一致時,會致使某個托輪受力過大;當托輪軸線與窯中心線不平行時,會使軸的某側受力變大。受力過大不當回引發大瓦發熱,還會因軸的某處應力大,給軸造成傷害,所以對窯的維修調整必須重視,避免或減少附加載荷,使窯輕快運行。在維修過程中,避免在軸上動火、動焊,避免對軸砂輪打磨,以減少對軸的損傷。
  4、運轉期間不要對熱軸急冷
  大窯在運轉中,會因某些原因引起大瓦發熱,此時為了減少生產損失,有些單位往往采取快速冷卻,這就容易造成軸表面產生微裂紋,所以要采取緩冷但辦法,力求避免急劇冷卻。
  結束語,以上只是對托輪軸斷裂的原因及預防的粗淺看法,托輪軸的斷裂多是綜合原因造成的結果,同時在此提醒,由于本人水平有限,文中定有不到或不當之處,還望讀者批評指正。謝謝!
(來源:智慧水泥)
2020-07-19

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