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案例分析:莱钢LS800螺旋输送机的优化

点击数:10时间:2015-10-30 09:08:34 来源:百盛机械

摘要:螺旋机轴承式吊挂总成设计存在缺陷,轴承内圈直接将45#钢吊挂轴直接加工成轴承内圈,由于强度及硬度不足,导致吊挂轴承总成损坏严重,且轴承未增设密封装置,造成轴承易进煤粉,加剧了轴承的损坏,更换频繁。

莱钢1880m3高炉粒煤喷吹技术在国内首家实施成功后,粒煤喷吹煤比逐步提升,由最初煤比不足80kg/t提高到了160kg/t以上,使炉况长期稳定,且利用系数高。

一、设备概况

莱钢1880m3高炉喷煤收粉系统中LS800螺旋输送机是粒煤收集系统与喷吹系统之间的"桥梁"。既是二期收粉系统与煤粉仓之间的密闭输导设备,也是二期收粉系统通往一期喷吹系统煤粉仓之间的重要"桥接"设备。其运行稳定性、可靠性决定着高炉粒煤喷吹的质量和冶炼成本。

LS800螺旋输送机的主要组成部件:螺旋机壳体、芯管轴总成、吊挂轴承总成、机头轴承座总成、机尾轴承座总成、电机减速机、联轴器等。具有承载能力大、安全可靠;适应性强、安装维修方便、寿命长、整机体积小、转速高、密封性好等特点。工作原理:物料从进料口加入,当转轴转动时,物料在叶片法向推力的轴向分力作用下,沿着料槽轴向移动。

二、存在问题

螺旋输送机自2008年6月投产后,先后发生20余次驱动端、尾端连接十字型销轴断裂事故及吊挂轴承总成损坏使用寿命短等问题,造成高炉粒煤喷吹稳定性降低,冶炼成本增加。

1.驱动端、尾端连接销轴频繁剪断

螺旋机机头长短轴联接设计存在缺陷,驱动端头轴、尾端轴与螺旋芯管轴连接定位均采取φ24mm×300mm十字交叉销轴形式,销轴抗剪切强度不够,且螺旋输送机频繁开机停机,瞬间对销轴产生巨大剪切力,最终导致销轴剪断。

2.吊挂轴承总成使用寿命短

螺旋机轴承式吊挂总成设计存在缺陷,轴承内圈直接将45#钢吊挂轴直接加工成轴承内圈,由于强度及硬度不足,导致吊挂轴承总成损坏严重,且轴承未增设密封装置,造成轴承易进煤粉,加剧了轴承的损坏,更换频繁。

三、优化设计

1.螺旋输送机整体结构设计

(1)第一套改造方案(图1)

螺旋输送机改造图1

图1 螺旋输送机改造图1

①改造螺旋机芯管轴与驱动轴、尾端轴之间联接,直接采用通轴,即螺旋机芯管轴分别与驱动轴、尾端轴各设计成一体,消除了芯管轴与短轴的联接部件隐患。

②改造轴承座结构。为提高芯管轴轴承可修性,防止由于轴承损坏而损坏芯管轴,设计轴承座为上下剖分式,采用2盘涨紧套式轴承,内置定位隔离环装配结构。

③螺旋机驱动端轴双键连接驱动,尾端轴单键连接驱动。

(2)第二套改造方案(图2)

螺旋输送机改造图2

图2 螺旋输送机改造图2

①螺旋机芯管轴联轴器设计。螺旋机芯管轴驱动端轴、尾端轴、吊挂等处共4套联轴器,非连接端外轴径加工尺寸为φ250mm,穿插进芯管轴(芯管轴外圆径φ270mm)内,保证管壁厚δ=10mm,所连接处满焊接,半联轴器内孔径加工a=28mm的键槽。

②半联轴器设计。

a.与螺旋机各连接部件半联轴器轴孔均加工连接键

a=28mm。

b.在联轴器结合面上增设子母扣配合槽,增大连接强度,提高芯管轴整体同轴度。联轴器如图3所示。

联轴器装配图

图3 联轴器装配图

③螺旋机驱动端轴双键连接驱动,尾端轴单键连接驱动。

④驱动端轴与螺旋输送机联接键的挤压强度,经计算均可满足使用要求。

⑤联接牢固性。针对螺旋机芯管轴长达24m,在输煤重负荷工况下,机头、机尾联轴器螺栓连接强度无保障,理论上联轴器易发生变形、扒口现象,造成芯管轴不同心度。为此进行如下设计。

a.将与螺旋机芯管轴联接的驱动端轴、尾端轴(轴径φ95mm)尺寸增长120mm,增长部分装配在螺旋机芯管轴内,保证螺旋机芯管轴整体同轴度。

b.螺旋机驱动端轴、尾端轴端半联轴器分别增设径向M20螺栓定位销,增强芯管轴与半联轴器之间的连接强度。

⑥螺旋机头部尾部端盖设计。为提高驱动端轴、尾端轴、联轴器及轴承等部件可修性,将螺旋机壳体驱动端端盖、尾端端盖沿轴中心水平向改为上下分体式插装式结构,并设置密封槽。

(3)优化对比选择

对照两套优化设计方案,第一套方案的缺点是当螺旋机芯管轴及驱动端轴、尾端轴出现轴研磨时,不可避免地会报废整套螺旋机芯管轴总成,而第二套方案仅更换驱动端轴或尾端轴即可,方便、快捷、便于维修。故确立以第二套方案为主,参照第一套方案中的机头、机尾轴承座剖分式结构形式。

①将机头、机尾两轴承座改为上下剖分式轴承座,可提高可修性。

②机头轴承座轴承采用双列调心滚柱轴承。

2.吊挂总成改造

(1)吊挂总成整体改造

进一步整体改造吊挂轴承总成,如图4所示,改1盘滚柱轴承为1盘防尘密封式推力调心式轴承,同时改造吊挂轴,增设轴阶和卡簧定位,防止轴承串轴,以提高吊挂总成的使用寿命及运行可靠性。

(2)增设螺旋叶片

吊挂总成半联轴器上分别增设螺旋叶片,提高螺旋机输煤功效,消除积煤死角。

四、改造效果

吊挂总成改造

图4 吊挂总成改造

该LS800螺旋输送机改造于2010年6月完成,并一次性试车成功。运行至今,未出现轴承振幅大、温升现象,吊挂处未出现一次积粉自燃事故,吊挂总成使用寿命延长4倍。保障了高炉粒煤喷吹冶炼需要。

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