王志中

（天瑞新登鄭州水泥有限公司，河南登封　452476）

引言

隨著我國水泥工業(yè)的快速發(fā)展，水泥制造工藝不斷改進，與之配套的工藝裝備也在不斷完善升級，包括水泥制造裝備的關(guān)鍵設(shè)備——輥壓機。輥壓機在水泥工業(yè)物料粉磨工藝系統(tǒng)中作為生料終粉磨及水泥預(yù)粉磨或半終粉磨的關(guān)鍵粉磨設(shè)備，對提高產(chǎn)量及降低能耗，提高粉磨效率有著至關(guān)重要的作用。

常見的輥壓機配有兩套傳動系統(tǒng)，如圖1所示，即由兩臺電機減速機分別驅(qū)動兩個擠壓輥。其構(gòu)成主要由鎖緊盤、扭力支承、行星減速機、萬向聯(lián)軸器、電動機五大部分組成。其中兩臺大功率懸掛式NGW型行星減速器對輥壓機的安全、高效、穩(wěn)定運行有著舉足輕重的影響，而行星減速器整機及零部件設(shè)計選型時的配置是否合適又關(guān)乎著整臺設(shè)備的使用性能。本文就某公司使用的國內(nèi)公司生產(chǎn)的RPG26型輥壓機減速器因選型偏小造成的故障問題進行剖析，并對該減速器的優(yōu)化改進方案進行闡述。

圖1 輥壓機傳動系統(tǒng)

01　輥壓機行星減速器的工作特點

（1）工作環(huán)境：輥壓機工作現(xiàn)場存在粉塵污染。

（2）低速重載運行：輥壓機減速器輸出端連接的擠壓輥裝置工作轉(zhuǎn)速較低，一般為17 r/min左右，動定輥兩側(cè)減速器輸出轉(zhuǎn)速存在一定范圍內(nèi)的差值。其傳動比較大，傳遞的載荷也較大，屬低速重載設(shè)備。

（3）載荷波動大：輸送進入輥壓機的物料不平穩(wěn)、輥面剝落、物料粒度均勻性差、物料中夾雜鐵塊等因素都會導(dǎo)致載荷劇烈波動。

（4）頻繁啟停機：受目前嚴(yán)厲的環(huán)保政策及節(jié)能方式的影響，某些時段范圍內(nèi)需頻繁啟停機。因輥壓機擠壓輥自身重量較大，啟動瞬間慣性扭矩也較大，在輥壓機啟動瞬間對減速器沖擊也較大。

基于以上四個特點，在輥壓機減速機設(shè)計選型時要充分考慮各方面因素以確保其主要零部件尤其是軸承有較高的強度、承載能力及安全系數(shù)。

02　該公司輥壓機行星減速器存在的問題

該公司1號水泥磨機規(guī)格Ф4.2m×13 m，其生產(chǎn)能力為160～170 t/h，其配套的預(yù)粉磨系統(tǒng)的輥壓機由國內(nèi)某公司設(shè)計制造，型號為CLF180-80-D-DS，設(shè)計通過能力630t/h。該輥壓機傳動系統(tǒng)配備兩臺高壓電機，功率900 kW，轉(zhuǎn)速1480r/min；兩臺減速器型號PRG26-83，輸入轉(zhuǎn)速1480r/min，公稱速比80，額定輸出扭矩339kN·m，Z大輸出轉(zhuǎn)矩763kN·m。該輥壓機系統(tǒng)自2008年3月建成投產(chǎn)后，因高速級軸承或高速行星級軸承損傷失效而引發(fā)減速器相應(yīng)齒輪損傷、減速機殼體崩裂的整機損壞失效現(xiàn)象時有發(fā)生，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 2009年3月動輥減速機行星輪開裂

圖3 一級太陽輪斷齒（左）和一級太陽輪齒面受損（右）

圖4 2010年5月定輥減速機軸承損壞（左）行星輪及太陽輪齒輪損壞（右）

03　原因剖析

我們對該輥壓機減速器進行了多次維修，發(fā)現(xiàn)其失效停機的直接原因，要么是高速級軸承的損壞失效，要么是輪齒損傷，要么是箱體崩裂，或兼而有之。通過計算，我們排除了齒輪強度不足、箱體設(shè)計選材因素。

在與其它有相同配置的水泥生產(chǎn)線企業(yè)及原制造廠進行溝通交流后，得知此類配置普遍存在輥壓機減速器頻繁損壞停機問題。同類水泥生產(chǎn)企業(yè)如中材湘潭水泥公司，重新?lián)Q裝選用大系列型號輥壓機減速機及相應(yīng)配套的萬向聯(lián)軸節(jié)和輸出軸鎖緊盤后，有效地解決了輥壓機減速器頻繁損壞停機的生產(chǎn)難題，設(shè)備開機運行率顯著提升。

于是，我們對該輥壓機減速器各部位軸承壽命進行計算，發(fā)現(xiàn)軸承配置方式及選型不合適，造成軸承的安全系數(shù)較低，因此認(rèn)為輥壓機減速器選型偏小是造成公司減速器頻繁損壞停機的根本原因。

減速器選型偏小，減速器高速級軸承長時間高速過載運行，往往會導(dǎo)致軸承過早出現(xiàn)點蝕及剝落現(xiàn)象，進而造成潤滑油中金屬顆粒物超?，潤滑效果嚴(yán)重下降。由于該類減速器潤滑方式為強制潤滑+油池潤滑，當(dāng)軸承出現(xiàn)較大面積點蝕或剝落時，其剝落的塊狀金屬顆粒進入油池后便會參與到齒輪的嚙合過程中，就會進一步造成齒輪的壓傷、點蝕甚至是剝落，如果此時還未能及時發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，那么軸承損壞到一定程度滾珠直接掉落到油池中后，就會直接造成減速器報廢停機。

04　處理措施

該公司該輥壓機傳動系統(tǒng)安裝尺寸及空間位置受限，無法像中材湘潭水泥公司那樣重新安裝更換更大系列型號PRG29-83整機減速機。為滿足正常水泥生產(chǎn)，提高公司生產(chǎn)效率，公司先后采取了兩個解決措施，以期減少該輥壓機減速器故障發(fā)生率。

4.1  定期停機檢修

結(jié)合該輥壓機減速機幾年里發(fā)生故障的規(guī)律和經(jīng)驗教訓(xùn)，借助先進儀器設(shè)備，在加強日常巡檢點檢，完善檢查監(jiān)控手段的前提下，要求在高速級和中間行星級相應(yīng)軸承出現(xiàn)損傷失效征兆之前，每6個月執(zhí)行一次停機檢修計劃，并對該減速機前半部進行解體檢查維修，直接將其7套軸承和出現(xiàn)點蝕剝落的齒輪進行新備件強制性更換，以確保其正常生產(chǎn)。該檢修辦法每年投入維護維修成本在25萬元左右。

4.2  對減速機及其相應(yīng)軸承重新選型和設(shè)計

通過對該輥壓機減速器各部位軸承壽命的計算得知，其軸承配置方式及選型不合適不恰當(dāng)，造成軸承的安全系數(shù)較低，軸承長時間的高速過載運行會過早引發(fā)點蝕、剝落等故障現(xiàn)象。

因此在保證該輥壓機減速器安裝尺寸不變的情況下，針對其軸承選型及配置方式特制訂以下優(yōu)化方案：

（1）保持原有齒輪基本參數(shù)不變；

（2）對軸承進行重新選型并對其配置方式進行優(yōu)化改進，如表1所示。

表1 優(yōu)化改進前后的軸承型號對比

依據(jù)重新選型優(yōu)化改進后的軸承型號及配置方式，在確保該輥壓機減速機高速輸入軸、低速輸出軸及太極型扭力架法蘭安裝尺寸不變的基礎(chǔ)上，對減速機相應(yīng)軸承位及其支座殼體尺寸作適當(dāng)調(diào)整改進，以保證該減速機裝配強度、整體性能及運行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

05　結(jié)束語

對減速機軸承重新選型并對其配置方式進行優(yōu)化改進后，我公司輥壓機停機率明顯降低，生產(chǎn)效率顯著提高，有效地解決了該輥壓機減速器因軸承失效而造成整機損壞停機的故障。此針對性解決措施一次性投入成本30多萬元，因停機故障減少為公司帶來的直接收益近百萬元。

來源：《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報》2020年2期