辊磨磨辊轴套的优化设计

孙正卫

辊磨磨辊轴套的优化设计

Optimal Design on the Sleeve of Roller Mill

孙正卫

磨辊密封及轴套磨损是辊磨中常见问题，从设计初始对密封圈和轴套进行优化选配，能较好地保证磨辊的使用周期，磨辊漏油或损坏时进行科学合理的改造升级，可以提高水泥厂的运行效率，具有良好的可操作性和经济效益。

辊磨；轴套；磨损；优化

1 引言

近年来，高效节能环保的辊磨越来越受到水泥厂的青睐，许多新建水泥粉磨系统均采用辊磨代替传统的管磨机。但水泥厂恶劣的生产环境和复杂的物料系统让辊磨故障频频，其中磨辊部分的密封装置受到的挑战最大，造成磨辊轴磨损严重，密封圈寿命大大降低。更换辊轴和密封圈是一件非常繁杂的工作，且成本高昂，周期较长。磨损不可避免，但通过改变辊轴结构，增加镶嵌轴套的工艺可以有效地保护辊轴，降低维护成本。现以TRM2020辊磨为例，将原因分析、优化设计及改造方案列出与大家共享，供参考。

2 技术要求

原TRM2020辊磨磨辊（见图1）除要求改造后达到原设计的标准、符合现场安装要求外，还需满足以下条件：

（1）轴（M4012.2-3）在直径400mm处与密封件的结合处采用镶套方式结构，镶套工艺、材质，建议采用合金材料，套寿命达到五年以上。

（2）设计镶套结构时，解决套内外压力油的密封问题，套的轴向、径向定位问题。

（3）密封件保证采用原有结构形式，或可靠性高于原有结构形式，必须采用进口标准件，寿命5年以上。

（4）重新加工，或设计、加工满足需要的透盖。

（5）镶套结构的改造（包括尺寸）能通用于原辊子的技改。

（6）提供变更镶套结构部分（包括透盖）的零件生产制造图、装配图、装配工艺及要求。

3 方案概况

（1）本台需要技术改造的TRMC2020辊磨为煤磨，是国内辊磨的早期产品，由于技术工艺不够成熟，局部结构不合理，诸多问题在使用过程中暴露出来。

（2）本方案针对轴（M4012.2.1-3）在直径400mm处与橡胶密封件磨损严重，根据技术要求提供的思路，在轴的易磨损部位采用外镶薄壁轴套的方法，并使轴套能够基本满足技术要求中提到的各项条件。

4 原因分析

图1 TRM2020辊磨磨辊

图2 U型凹槽

图4 关键部件

（1）轴（M4012.2.1-3）的材质为锻造40Cr调质处理，硬度HB217-255以上，与其接触的是普通橡胶密封圈，设备运转过程中轴处于静态，密封圈为动态，按常规橡胶密封圈不可能将轴磨损得如此严重，而密封圈近乎完好。其中主要原因是在运转中，灰尘进入此“滑动磨擦”，与润滑油掺和形成致命的“油石”，并不断循环损蚀某一部位，此“油石”长期得不到清理，最终将轴“软磨硬伤”，出现如图2所示的“U”凹槽。

（2）造成“油石”的主要原因有两种可能：一是密封系统出现问题；二是附属设备风机使用不当。在本设备中，风机的主要功能是使内部产生高压，外部粉尘由于压力较小无法进入磨辊内部，从而保持油封处洁净的运行环境。当然洁净只是相对而言，毕竟辊磨内部结构工况条件恶劣，不可能达到理想状态。一般来说，在辊磨主电机启动前就应将风机打开，并始终伴随设备运转，而关闭风机也是在主电机停止运行之后进行。

5 轴套选型（图3）

（1）结构：采用壁厚10mm无法兰简单薄壁轴套。

（2）材质：轴承钢（Cr15SiMn），调质处理，硬度≥HB240。

（3）工艺：轴套为无缝环锻件，调质处理，数控车床加工，特种磨床磨外圆，保证形位公差精度，轴向用轴承内圈进行定位。

（4）配合：轴套与轴采用H6/m6过渡配合，轴套内孔公差0～+0.040，一是可以解决技术要求2中的套内外压力油的密封问题，二是便于拆装更换，薄壁轴套对热变形较大，稍微加热即可。

6 关键部件（图4）

（1）轴（M4012.2.1-3）ϕ400尺寸公差需要更改：由原来的0～-0.140修改为+0.023～+0.063。

（2）原普通橡胶密封圈重新设计，规格型号调整为420×460×20，在专业密封件厂家定制，材质由普通橡胶改为氟橡胶，无骨架改为双骨架，氟橡胶的耐油、耐热和耐磨性能比进口普通密封圈更加优良。

（3）需要重新设计加工的相关零件有：压圈（二）（M4012.2.1-44）、透盖（M4012.2.1-31）。

7 使用要求

（1）严格遵守原设备制造商提供的有关安装、运行、维护、维修等各种规章制度。

（2）保证设备运行环境整洁，对风机等特殊设备制定严格的操控制度，责任到人。

（3）制定切实有效的检修计划，及时清理可能造成关键件损伤的油泥和灰尘。

8 优势与劣势

（1）优势：经过以上系列改造后，首先保证了轴的运转安全性，其次能较好地解决轴套磨损后的拆装更换问题，从而大大提高了设备的整体运转效率。

（2）劣势：成本增加，对现场环境和操作规程要求更加严格。

9 报价和投资回报预算

（1）改造成本约5万元，含3件备用氟橡胶，可保证5件的使用寿命。

（2）投资回报预算按水泥厂正常产量，一个月即可收回改造成本。

（3）改造周期：约30天。

10 其他说明

（1）技术要求提供的轴M4012.2.1-3，属带深孔磨辊轴，轴的制作加工周期较长。

（2）由于磨内物料的复杂和水泥厂工况条件的恶劣，辊磨磨辊轴可保证五年以上，辊套一般一年左右，密封圈视现场环境及维护情况，氟橡胶一般保证两年左右。

（3）关于改造方案中的图纸及工艺，可作为双方技术合作协商解决。

11 结语

目前，国内辊磨技术已趋于成熟，结构更加合理，制作工艺更加完善。2003～2005年生产出厂的辊磨已到更换主要备件的阶段，由于受到辊磨规格繁杂、备件制作周期长、占用资金大、更换无预期等因素影响，备件的现货采购有很大困难。所以，作为水泥企业需要提前做好充足的准备，有条件进行技术改造和设备更新的就要及早进行，增收降耗、保证设备安全高效运转才是当务之急。

[1]申占民,等.立式辊磨液压系统污染的防治[J].水泥技术,2010（1）.■

TQ172.632.5

A

1001-6171（2012）05-0082-02

徐州中材装备重型机械有限公司，江苏徐州221006；

2011-12-27；编辑：沈颖