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马钢张庄矿高压辊磨机装配工艺研究
2019-02-20
针对马钢张庄矿高压辊磨机辊套疲劳断裂严重、对辊精度不能满足生产要求等问题, 马钢重机公司根据张庄矿实际生产要求对对辊进行国产化,国产化内容包括辊轴、辊套等零部件的 新制以及装配工艺攻关,通过技术研发同时结合实际生产经验,成功对高压辊磨机辊套与辊轴以及 辊轴与轴承进行装配,完成了张庄矿高压辊磨机整对对辊的国产化,为该型设备后续生产及优化提 供了理论和实践参考依据。
Serial No. 597 January. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 597期 2019 年 1 月第 1 期 马钢张庄矿高压辊磨机装配工艺研究 王ꢀ 飞ꢀ 高安阳ꢀ 王ꢀ 磊ꢀ 赵录冬ꢀ 殷ꢀ 娜ꢀ 葛科铎 ( 安徽马钢重型机械制造有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 针对马钢张庄矿高压辊磨机辊套疲劳断裂严重、对辊精度不能满足生产要求等问题, 马钢重机公司根据张庄矿实际生产要求对对辊进行国产化,国产化内容包括辊轴、辊套等零部件的 新制以及装配工艺攻关,通过技术研发同时结合实际生产经验,成功对高压辊磨机辊套与辊轴以及 辊轴与轴承进行装配,完成了张庄矿高压辊磨机整对对辊的国产化,为该型设备后续生产及优化提 供了理论和实践参考依据。 关键词ꢀ 高压辊磨机ꢀ 装配工艺ꢀ 对辊ꢀ 疲劳断裂 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 01. 043 ꢀ ꢀ 高压辊磨机是一种对辊式破碎机,最早出现于 德国,作为破碎设备出现在水泥行业,后应用于选矿 业,尤其是铁矿石破碎中。 高压辊磨机技术理论基 础为层压粉碎理论,层压粉碎是指大量颗粒受到高 度的空间约束而集聚在一起,在强大外力作用下互 相接触、挤压形成的群体粉碎。 层压粉碎的关键在 于:在有限的空间内,压力不断增加,使颗粒间间隙 越来越小,直至颗粒之间可以互相传递应力,当应力 强度达到颗粒压碎强度时,颗粒即开始粉碎,产生大 图 2ꢀ 高压辊磨机结构示意 重力给料、液压、润滑和控制等部件组成。 对辊组分 动辊和定辊,结构相同,动辊两端独立的液压系统将 动辊推向定辊,在滑轨上作小幅滑动,产生破碎所需 的压力,动辊、定辊轴承座间有防止辊子接触的间距 块。 高压辊磨机易损件为对辊的辊套,达到使用周 期后均可拆卸更换,辊套基体采用耐磨合金钢制造, 辊套镶嵌碳化钨硬质合金柱钉,与矿物接触面均有 耐磨保护层,高压辊磨机工作时,物料填充在柱钉 [ 1] 量的细粒、微细粒及颗粒内微裂纹 。 1 ꢀ 高压辊磨机结构简介 高压辊磨机与传统对辊机相比,有两点本质上 的不同,一是高压辊磨机实施的是准静压粉碎,这种 准静压粉碎方式相对于冲击粉碎方式节省能耗约 3 0% ;二是高压辊磨机对物料实施的是料层粉碎,是 物料与物料之间的相互粉碎。 高压辊磨机工作原理 示意见图 1,高压辊磨机结构示意见图 2。 [ 2] 间,形成自生式抗磨料垫保护辊面 。 从 20 世纪 80 年代开始,我国国内各科研院所以及企事业单位 陆续开始高压辊磨机的科研及生产工作,其中中钢 集团安徽天源科技股份有限公司通过分析辊套表面 失效机理,从而提出辊套与柱钉采用过盈配合的生 高 压辊磨机主要由铰接式机架、对辊组、传动、 [ 3] 产工艺,大大提高了辊套滚面的使用寿命 ;洛阳 矿山机械研究院对高压辊磨机辊面侧边耐磨技术进 行深入研究,通过改进侧边结构及材料,从而提高辊 图 1ꢀ 高压辊磨机工作原理示意 [ 4] 面侧边耐磨寿命 ;马钢重机公司与张庄矿联合开 展高压辊磨国产化攻关。 高压辊磨机参数见表 1, 高压辊磨机对辊结构见图 3。 ꢀ ꢀ 王ꢀ 飞(1987—),男,技术主管,硕士,243000 安徽省马鞍山市 雨山区三台路。 1 77 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 ꢁ 1 表 1ꢀ 高压辊磨机参数 热胀量,mm;a 为材料的线膨胀系数,℃ ;t 为环境 温度,℃;dt 为结合直径,mm。 热装时需要的最小间 隙 Δ2 按表 2 进行选取。 2 产量/ (t/ h) 直径 / mm 速度/ (m/ s) 功率/ kW 压力/ (N/ mm ) 1 650 1 950 1. 85 1 600 4. 1 表 2ꢀ 最小间隙表 dt 900 ~ 1 000 1 000 ~ 1 120 1 120 ~ 1 250 1 250 ~ 1 400 1. 8 2. 0 2. 2 2. 6 Δ2 ꢀ ꢀ 经过计算,加热温度 tn = 226 ℃,建议加热目标 温度控制在 260±10 ℃。 2 . 2ꢀ 热装时加热时间的确定 加热和保温时间的经验数据:每厚 10 mm 需 10 min 加热时间,每厚 40 mm 需 10 min 保温时间。 确 定的加热时间 t1 = 310 min,保温时间 t2 = 77. 5 min。 加热过程见图 4。 图 3ꢀ 高压辊磨机对辊结构 1 —定辊;2—动辊;3—游动侧侧轴承座; 4 —固定侧轴承座;5、6—保护罩 ꢀ ꢀ 根据高压辊磨的发展历程可知,对辊的技术研 究方向主要集在对辊表面技术和对辊结构两个方 面。 高压辊磨机对辊可分堆焊型和柱钉型两种。 堆 焊型对辊根据表面耐磨层花纹形状又可细分为多种 形式,如菱形网格型、横条纹型和圆点凸台型等,这 种对辊的突出特点是可反复堆焊修复且造价低,但 耐磨性能一般。 目前,已在我国水泥行业得到了广 泛应用。 试验表明,堆焊辊面用于金属矿石破碎时, 通常在 1 个月左右就需重新堆焊,且经过几次堆焊 后,辊面的圆度难以保证,严重影响设备的作业率和 性能。 柱钉型对辊造价高,但具有良好的耐磨性能, 同等工况下,辊子寿命大幅度提高,同时柱钉对辊研 制技术的不断成熟,使高压辊磨机开始被应用在金 属矿山行业,综合性价比高,因此对辊国产化类型为 图 4ꢀ 加热过程 2. 3ꢀ 装配方法 在装配工程中,首先进行工装准备和工件准备, 然后对辊套进行加热,同时对辊轴进行安装和固定, 待辊套加热结束后,辊套出炉进行辊套内孔测量,内 孔尺寸合格后进行辊套和辊轴的测量,若辊套内孔 直径不合格则再次进行加热。 [ 5] 柱钉型结构 。 对辊装配难点主要在于两个方面, 即辊套与辊轴装配、调心辊子轴承装配,本研究主要 对这两方面的装配工艺进行研究。 3ꢀ 轴承装配工艺研究 轴承在装配过程中需在轴承内圈装入锥形衬 套,利用液压螺母将锥形衬套推入,同时压紧轴承, 在达到轴承游隙标准值后保压 15 min 后再次测量 轴承游隙值,在设计值范围内则装配合格。 轴承装 配完成后卸下液压螺母再进行轴承座以及保护罩等 2 ꢀ 辊套装配工艺研究 热装时先加热辊套再与辊轴装配,辊套和辊轴 的过盈量较大,一般采取立式、热装,即将轴立起,辊 套加热后,利用行车、吊具,从上往下套入辊轴,需要 做好辊轴固定方式、辊套加热装置选择、辊套吊装及 保护措施、热装间隙选择和加热温度计算、热装前辊 套内孔尺寸测量和辊套热装定位等工作。 [ 6] 相关零部件的装配 。 轴承选用 SKF 进口轴承,执 行 SKF 轴承装配作业标准,检查零件清洁度要求, 确保 轴 承 游 隙 要 求 和 位 置 尺 寸 等。 轴 承 装 配 见图 5。 3 . 1ꢀ 设计要求 在轴承装配过程中,对轴承理论游隙值以及装 2 . 1ꢀ 温度的确定 热装时包容件的加热温度推介公式为: 配后轴承间隙都有严格规定,通过测定装配后轴承 游隙值与规定游隙值进行对比来判断轴承装配是否 合格,该次轴承装配轴承自然状态游隙设计值为 eat + t = Δ1 + Δ2 tn = adt + t , adt 式中,tn 为包容件加热温度,℃;eat 为包容件内径的 1 78 ꢀ ꢀ 王ꢀ 飞ꢀ 高安阳等:马钢张庄矿高压辊磨机装配工艺研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 1 月第 1 期 表 3ꢀ 轴承装配游隙数据 mm 均值 轴承 1 点 0. 12 0. 15 2 点 0. 2 3 点 0. 47 0. 47 # 1 0. 395 0. 385 # 2 0. 15 隙 1 和游隙 2 分布于两侧数值基本相当通过上述数 值处理方法得出游隙平均值均在设计范围内,表明 轴承装配合格,动辊轴承装配与定辊相同。 4 ꢀ 结ꢀ 语 图 5ꢀ 轴承装配 张庄矿高压辊磨机对辊装配主要包括辊轴与辊 1 —轴承;2—动迷宫环;3—辊轴;4—橡胶密封环;5—定距环;6—隔 套装配、轴承座装配,辊轴与辊套的装配,辊套加热 方式和加热温度的科学准确控制对辊套与辊轴的顺 利装配具有重要的意义。 轴承装配通过设定游隙值 来判断轴承装配的准确性是此次装配中工艺研发的 重点。 通过对辊装配研发,马钢重机公司积累了宝 贵的经验,为后续矿山高压辊磨机的国产化及精度 恢复提供了可靠依据。 套;7—橡胶密封环;8—定距环;9—端盖;10—螺栓;11—静迷宫环; 12—轴承座 0 0 3 . 75 ~ 0. 96 mm;装配后 3 点平均游隙为 0. 35 ~ . 51 mm。 . 2ꢀ 测量方法 ( 1)首先在装配之前轴承处于自然状态下,测 量游隙数值使其保证在 0. 75 ~ 0. 96 mm。 2)轴承装配完成后,测量图 6 中 3 点数据,利 ( 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 用 3 点数据之和除以 2,得出平均数据,使平均数据 在 0. 35 ~ 0. 51 mm;即 3 点平均游隙平均值为:(①+ [ [ [ [ [ [ 1]ꢀ 孙业长. 罗河铁矿复合铁矿石高压辊磨工艺应用研究[J]. 金 属矿山,2017(5):69-72. ② +③) / 2,其中定辊轴承装配数据见表 3。 2]ꢀ 印万忠,唐ꢀ 远,迟晓鹏,等. 高压辊磨机在金矿选冶中的应用 [ J]. 有色金属:选矿部分,2016(2):69-74. 3]ꢀ 宋晓刚,徐海阳,徐亦元,等. 高压辊磨机辊面磨损过程分析及 新型辊面的应用[J]. 现代矿业,2018(3): 192-193,208. 4]ꢀ 田ꢀ 鹤,高ꢀ 伟,高中华. 高压辊磨机挤压辊辊面侧边耐磨技 术研究[J]. 矿山机械,2017,45(2):30-32. 5]ꢀ 丁临冬. 冶金矿山高压辊磨机辊面磨损研究[J]. 矿业研究与 开发,2014(3):95-98. 6]ꢀ 肖ꢀ 刚,崔ꢀ 涵. 高压辊磨机辊套热装及轴承液压安装方法应 用[J]. 矿山机械,2017,45(2): 78-80. 图 6ꢀ 测量点示意 由 表3可知,游隙3由于重力作用数值最大,游 (收稿日期 2018-11-20ꢀ 责任编辑ꢀ 袁风香) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ [ [ [ [ 7]ꢀ 刘向升. 综放工作面支架喷雾降尘装置的选择及优化[D]. 淄 博:山东科技大学,2016. ( 上接第 150 页) 平均浓度均比连采机自带喷嘴喷 雾效果有明显改进。 8]ꢀ 陈ꢀ 曦,葛少成. 基于 Fluent 软件的高压喷雾捕尘技术数值模 拟与应用[J]. 中国安全科学学报,2016,23(8):144-149. 9]ꢀ 程卫巧,聂ꢀ 文,周ꢀ 刚. 煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能 研究[J]. 中国矿业大学学报,2011,40(2):185-189. 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ [ [ [ 1]ꢀ 曾卓雄,姜培正,谢蔚明. 喷嘴雾化粒径的实验研究[J]. 西安 交通大学学报,2015(4):82-85. 10]ꢀ 李晓豁,邓ꢀ 云,朴京爱. 基于 AFSA 算法的掘进机外喷雾效 率最高的参数优化设计[ J]. 世界科技研究与发展,2015,34 2]ꢀ 邓群林. 细水雾喷嘴及网格的雾化特性分析与实体灭火试验 研究[D]. 武汉:武汉理工大学,2015. ( 3):387-389. 3]ꢀ 程卫巧,聂ꢀ 文,周ꢀ 刚. 煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能 研究[J]. 中国矿业大学学报,2011,40(2):185-189. 4]ꢀ 沙永东,李晓豁,康晓敏,等. 基于遗传算法的掘进机外喷雾降 尘效率最大的参数优化[J]. 科技导报,2015,30(26):35-38. 6]ꢀ 曾卓雄,姜培正,谢蔚明. 喷嘴雾化粒径的实验研究[J]. 西安 交通大学学报,2015(4):82-85. [ 11]ꢀ 沙永东,李晓豁,康晓敏,等. 基于遗传算法的掘进机外喷雾 降尘效率最大的参数优化[ J]. 科技导报,2015,30 (26):35- 38. [12]ꢀ 同ꢀ 洁,罗ꢀ 坤,樊ꢀ 建. H 维射流中颗粒碰撞的直接数值模 拟[J]. 程热物理学报,2017,29(7):1151-1154. (收稿日期 2018-09-02ꢀ 责任编辑ꢀ 徐志宏) 1 79
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