对回转窑托轮轴承瓦的探讨

　　摘　要：通过实例分析了回转窑的托轮轴承瓦设计及刮研情况，对提高回转窑的运转率和经济效益有参考作用。
　　关键词：托轮轴承；轴承瓦；设计；刮研
　　托轮是支承回转窑运转的，而托轮轴承是支承回转窑正常运转的关键所在。回转窑的托轮轴承，一般有2种形式：一是滚动轴承，它的优点是体积小，节省润滑油，密封好，不易渗漏，调窑灵活，节省动力，传动系统的负荷可以减轻；二是滑动轴承，一般在大型窑上采用^[1-6]。大同水泥厂的回转窑托轮大多用滑动轴承，而大同市新荣水泥厂回转窑托轮用的是滚动轴承。在运转中滑动轴承常常会发生轴瓦烧研和轴瓦与轴抱死，造成翻瓦顶坏、轴承上盖或轴拉丝而将瓦翻上来的严重事故，大同水泥厂的4^#窑2^#墩西托轮就发生过轴拉丝而将瓦翻上来的严重事故。这种事故一旦发生， 就必须停窑进行处理，费时费力，造成经济损失（修复一次包括停车冷窑处理需近24h，加上因轴拉丝更换托轮，一个托轮就需6万多元，可见损失是很大的）。
　　1　事故分析及问题改进
　　造成上述事故的原因是多方面的，如缺油、油脏、油变质、润滑油品种选择欠佳和轴承的设计和刮研欠佳、拖轮受力过大、受力不均匀等都是重要因素。润滑油固然与选型有关，但毕竟是可变的因素。开始选用的不当，经过使用后，需根据经验随时改换适宜的品种。有经验的人一经检查就会发现油脏、变质，然后决定是否需要更换。缺油问题只需岗位工人勤检查也是不难及时发现的，而轴瓦的设计与刮研等因素就不是轻而易举能够发现的，而这个问题又与润滑油息息相关。
　　1.1 回转窑托轮轴承瓦的改进
　　回转窑托轮轴承的球形瓦一般由2部分组成：一部分是带有凸球面的由铸铁制成的球面体，另一部分是用各种青铜制成的轴瓦。托轮轴承相对来说规格比较小，当前一般都采用180°的半开轴瓦。大同水泥厂的该轴瓦原是德国制造的，即下半边是青铜瓦，上边是铸铁瓦（目前已大部分改为华新窑轴瓦，即半开轴瓦，没有上瓦），这种形式的瓦与华新窑轴瓦相比，结构较复杂，散热不好，不便检查，实践证明也没有多大用处。就轴瓦的材料来看，Z早均使用磷青铜，它的强度和硬度虽较高，但工艺复杂，熔化时磷不易加入，质量较难保证，成品率不高。后来国内改用了铝青铜ZQAL94，虽然强度和硬度较高，熔化比较简单，但是制成后的质量也不易保证。根据其他厂和制造厂家的改进，也改用了铸造锡青铜（ZQSn663）。从这些年的使用情况来看，其强度和硬度虽不及铝青铜，但通过适当加大轴瓦厚度来弥补，效果还是可以的。使用锡青铜，铸造容易，刮研方便，对保护托轮有力，成品率也高。
　　1.2 轴瓦与轴颈接触面积的改进
　　从轴瓦与轴颈接触的面积来看，也有了很大的变化。Z早轴瓦都采用90°～120°大接触角小瓦口，目前发展到75°左右较小接触角大瓦口的轴瓦，经过多年实践发现其好处较多，如润滑带油好，散热快，不易瓦抱轴造成轴拉丝。
　　1.3 近代出现的新轴承
　　近代又出现了不刮瓦轴承，在柳州水泥厂、珠江水泥厂回转窑上已有应用，据两厂的反映效果良好。不刮瓦轴承，在理论上轴颈与轴瓦是线接触，即接触角为零。在不刮瓦的轴承中，瓦口间隙也有向大发展的趋势，这也与国内的经验相吻合。不刮瓦轴承，不管轴颈多大，一律采用“轴颈名义尺寸＋1^＋0.5”来形成瓦口间隙。不刮瓦轴承，顾名思义，在安装时是不需要刮研的，尺寸和表面粗糙度均靠机械加工实现。但是随着轴瓦的磨损，烧瓦事故总是难免的，一旦发生，只有用刮研的方法解决Z方便，就是说不论刮瓦轴承或不刮瓦轴承，刮研是不可避免的。
　　2　解决问题
　　托轮轴承瓦的可靠度与瓦面的几何形状和尺寸密切相关，传统的轴瓦设计都要求保证一定的接触角，对180°的轴瓦Z早要求接触角为120°，后来逐渐减小，这是从生产实践中总结出来的，因为减小接触角对同一设备上的同一块瓦来说，可靠度会提高。由于接触角逐渐减小，效果亦越来越好，从而导致不刮瓦轴承的出现。不刮瓦轴承在理论上接触角等于零，实际上，由于轴颈上负荷的作用，轴瓦会发生变形，所以是一个窄条的条带接触。实验证明，不刮瓦轴承的承载能力为刮瓦轴承的3倍。不刮瓦轴承，实际上是间隙轴承，即从瓦口到受力Z大处瓦面与轴颈表面之间的间隙逐渐减小，如无油膜，则间隙为零。这种轴承符合润滑基本方程-雷诺方程的条件，所以油膜极易形成。刮瓦轴承实际上是无间隙轴承，即在接触角内，瓦面与轴颈表面之间没有间隙，当轴颈受力后轴瓦就要发生弹性变形，运转一段时间后温度会升高，还要产生一个温度变形，这就是通常说的夹帮现象。在很多烧瓦的瓦面中都存在夹帮痕迹。由上述可见，无论是在理论上，也无论在实践上都证明，传统的刮瓦法，即带有较大接触角的轴承是不好的。如山西化工厂与联营煤矿共同投资联办的Φ2.5m×60m的回转窑，投产后一直不能正常运转（不能连续运转48h），表面上是因电流大，主电机发热，又换了一台大电机仍然不行。经检查，发现3个档，6对托轮轴，有11个轴颈有拉丝现象，窑头的托轮轴拉丝更为严重，打开轴瓦检查发现全因轴瓦瓦口间隙小，润滑油不易带入轴瓦，在运转中又因轴瓦受力较大，随着运转时间增加，轴瓦温度不断升高，致使轴瓦弹性变形造成夹帮，这时润滑油几乎完全不能被带入，轴瓦得不到充分润滑，造成缺油拉丝。笔者把12块铜瓦全拉回厂，在镗床上把瓦口全部镗大，使接触角在75°左右，安装后效果良好。那么瓦口间隙多大为Z好呢？根据这些年来的实践和有关资料，按轴颈乘以2‰的系数为宜。
　　在滑动轴承的瓦口边都设计有导油槽，以便使润滑油均布于其中，保证供油均匀。另外，在导油槽中储存一定量的润滑油，产生一定的重力，使油更易进入瓦面之中。导油槽不易太小，因为太小了容易引起轴瓦发热。导油槽的深度也不易过小，因为过小了润滑油不易畅通地进入瓦面。
　　对于球形瓦来说，之所以制成球面，就是为了适应多维摆动的要求，以保证瓦面与轴颈的均匀接触，所以球形瓦必须摆动灵活， 否则就会失去球面的意义。比如在大同水泥厂直径为1300mm托轮轴承上使用的球形瓦，就不能灵活摆动，究其原因是穿冷却水的套管销轴安装不正确，以致把球面卡死，所以要进行改进。再者托轮轴承瓦外壳与球形瓦不是一个厂家制造，很容易出现配合不良，安装时又不试配，能放进去即可，这是球形瓦不能灵活摆动以致翻瓦、拉丝比较频繁的症结所在，这些问题都有待于今后的工作中去克服处理。
　　3　结语
　　托轮轴承瓦的合理设计是基础，良好的刮研是保证，在设计不合理时，可用刮研来弥补，所以刮研就显得非常重要。这一方法，在大同水泥厂的窑体改造及日常的维护中都已有体现，在近几年的实践中均取得了良好的效果，对提高回转窑的运转率和经济效益具有十分重要的作用。
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