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(jìn)，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(jī)。輥壓機(jī)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(jī)配有兩套傳動系統(tǒng)，如圖1所示，即由兩臺電機(jī)減速機(jī)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(jī)、萬向聯(lián)軸器、電動機(jī)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(jī)的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行有著舉足輕重的影響，而行星減速器整機(jī)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(jī)減速器因選型偏小造成的故障問題進(jìn)行剖析，并對該減速器的優(yōu)化改進(jìn)方案進(jìn)行闡述。

圖1 輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)

01　輥壓機(jī)行星減速器的工作特點(diǎn)

（1）工作環(huán)境：輥壓機(jī)工作現(xiàn)場存在粉塵污染。

（2）低速重載運(yùn)行：輥壓機(jī)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(jìn)入輥壓機(jī)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(jī)：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(jī)。因輥壓機(jī)擠壓輥?zhàn)陨碇亓枯^大，啟動瞬間慣性扭矩也較大，在輥壓機(jī)啟動瞬間對減速器沖擊也較大。

基于以上四個特點(diǎn)，在輥壓機(jī)減速機(jī)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(qiáng)度、承載能力及安全系數(shù)。

02　該公司輥壓機(jī)行星減速器存在的問題

該公司1號水泥磨機(jī)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(jī)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(jī)傳動系統(tǒng)配備兩臺高壓電機(jī)，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(jī)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(jī)殼體崩裂的整機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)減速器進(jìn)行了多次維修，發(fā)現(xiàn)其失效停機(jī)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(qiáng)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(jìn)行溝通交流后，得知此類配置普遍存在輥壓機(jī)減速器頻繁損壞停機(jī)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(jī)減速機(jī)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(jī)減速器頻繁損壞停機(jī)的生產(chǎn)難題，設(shè)備開機(jī)運(yùn)行率顯著提升。

于是，我們對該輥壓機(jī)減速器各部位軸承壽命進(jìn)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(jī)減速器選型偏小是造成公司減速器頻繁損壞停機(jī)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(yùn)行，往往會導(dǎo)致軸承過早出現(xiàn)點(diǎn)蝕及剝落現(xiàn)象，進(jìn)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(qiáng)制潤滑+油池潤滑，當(dāng)軸承出現(xiàn)較大面積點(diǎn)蝕或剝落時，其剝落的塊狀金屬顆粒進(jìn)入油池后便會參與到齒輪的嚙合過程中，就會進(jìn)一步造成齒輪的壓傷、點(diǎn)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(jī)。

04　處理措施

該公司該輥壓機(jī)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(jī)減速機(jī)。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(jī)減速器故障發(fā)生率。

4.1  定期停機(jī)檢修

結(jié)合該輥壓機(jī)減速機(jī)幾年里發(fā)生故障的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，借助先進(jìn)儀器設(shè)備，在加強(qiáng)日常巡檢點(diǎn)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(jī)檢修計劃，并對該減速機(jī)前半部進(jìn)行解體檢查維修，直接將其7套軸承和出現(xiàn)點(diǎn)蝕剝落的齒輪進(jìn)行新備件強(qiáng)制性更換，以確保其正常生產(chǎn)。該檢修辦法每年投入維護(hù)維修成本在25萬元左右。

4.2  對減速機(jī)及其相應(yīng)軸承重新選型和設(shè)計

通過對該輥壓機(jī)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(yùn)行會過早引發(fā)點(diǎn)蝕、剝落等故障現(xiàn)象。

因此在保證該輥壓機(jī)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(jìn)行重新選型并對其配置方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，如表1所示。

表1 優(yōu)化改進(jìn)前后的軸承型號對比

依據(jù)重新選型優(yōu)化改進(jìn)后的軸承型號及配置方式，在確保該輥壓機(jī)減速機(jī)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(jī)相應(yīng)軸承位及其支座殼體尺寸作適當(dāng)調(diào)整改進(jìn)，以保證該減速機(jī)裝配強(qiáng)度、整體性能及運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

05　結(jié)束語

對減速機(jī)軸承重新選型并對其配置方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，我公司輥壓機(jī)停機(jī)率明顯降低，生產(chǎn)效率顯著提高，有效地解決了該輥壓機(jī)減速器因軸承失效而造成整機(jī)損壞停機(jī)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(jī)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