轻灰炉进料绞龙轴承改造

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山　063305)

轻灰炉是纯碱生产中的关键设备，其运行平稳与否直接关系到生产稳定与否以及产品质量优劣。我公司轻灰炉进料采用螺旋绞龙输送方式，固定端为滚动轴承，使用轴承型号为22236，浮动端为轴瓦。使用过程中由于各种原因，轴承大约使用3～6个月便会损坏一次，造成生产波动，成为制约稳定生产的瓶颈。

1　存在问题

原设计轻灰炉进料绞龙固定端支撑轴承采用调心滚子轴承，型号为22236，该类轴承可以承受较大的径向载荷，而只能承受较小的轴向载荷，并具备0.5°～2°的自调心范围，以调节两端轴承的相对偏心。当由于另一端轴瓦磨损、绞龙轴变形或安装偏差等原因造成绞龙轴倾斜时，可以自行调整轴承运行状态，保证正常运行。生产中使用一段时间后经常出现由于保持架损坏或滚动体脱出内外圈滚道而造成停炉检修的现象，使用寿命短，最短时使用三个月即出现损坏，严重制约生产的稳定运行。

2　原因分析

为了改善设备运行状况，咨询轴承生产厂家，针对上述现象产生原因进行了仔细的研究分析。主要有以下几个方面因素。

1)进碱绞龙输送物料含有的一定的水分，存在一定的粘度，并且长时间使用会出现壳体以及绞龙叶片结疤的现象，造成推送物料时的附加轴向力，而且随着设备运转时间的延长，结疤有增厚趋势，该轴向力最终作用于轴承上，调心滚子轴承本身不具备承受较大轴向力的能力。引起轴承保持架以及滚道、滚动体磨损加速。

2)该类轴承滚动体为双列，在绞龙运转过程中，轴向力的产生造成两排滚子运转状态产生细微差别，干扰保持架的正常运转，也会加速保持架的磨损，随之保持架与内外圈滚道之间的间隙增大，当轴向力增大到超出轴承能够承受的轴向力极限时，发生保持架脱出内外圈的现象，或者出现保持架损坏，导致设备故障而进行检修。

3)润滑油质较脏，加速轴承的磨损。

4)绞龙推送物料为含一定水分的重碱，其中夹带一定的游离氨，对铜材质保持架有一定的腐蚀作用，加速保持架磨损损坏。此外，还有其他一些安装等不确定因素造成的先期轴承隐性缺陷。其最直接的原因为前两条因素。

3　解决措施

根据原调心滚子轴承损坏原因的分析，经过与轴承生产厂家技术人员交流，为了降低改造成本和难度，在不改动轴及轴承座结构尺寸的前提下，采用如下技术方案进行轴承改造。同时公司从自身原因采取了一些强化管理措施，保证轴承检修及保养质量，提高运行稳定性。

3.1　轴承结构改进

新轴承选用特殊的轴承结构，采用两个圆锥滚子轴承背对背安装方式为主体结构，以承受径向力及与由于推送物料所产生的较大轴向力。同时，为了保有轴承原有的自调心功能，轴承外圈滚道内表面加工成球面，在外圈与滚动体之间加装外球面的中间体，保证其与轴承外圈有一定的自由度，可以达到约2°的调心范围，结构如图1。使得轴承在保持原有结构优点的前提下，增加了整体强度，提高了承受轴向力的能力。

图1　轴承结构改进

由于此次改造需要在原有绞龙轴不进行改动、轴承座改动最小的前提下进行，选用新轴承结构为非标形式，结合生产厂家研究确定具体方案如下：轴承外径、内径尺寸不变，与原轴承型号尺寸相同，以适应绞龙轴以及轴承座不进行改动的原则。在此基础上，由轴承生产厂家进行设计核算，减小轴承滚动体直径尺寸，增加滚动体数量，达到既保证轴承承载能力，又可以满足增加球面座所需的空间位置，轴承内圈宽度较原设计轴承略有增加，通过减小轴承定位轴套尺寸来保证，锁紧螺母由原设计两个改为一个。与原轴承对比情况如表1。

表1　轴承改进前后对比表

球面座加工工艺：

球面座由生产厂家选择合适的轴承钢材料制作，加工工艺要求与轴承内外圈一致，采用如下工艺：选材——锻造——车削加工——热处理——粗磨——精磨——精研或抛光——检验。

要求其外球面及内锥面表面粗糙度达到Ra0.4。

3.2　保持架材质

考虑到绞龙推送物料为含一定水分的重碱，其中夹带一定的游离氨，对铜保持架有腐蚀作用，为此该轴承保持架采用碳钢材质，降低由于腐蚀保持架带来的隐患。

3.3　强化管理

在对轴承本体结构进行改进的同时，强化其润滑管理，提高润滑脂质量以及优化保养频次及效果，延长轴承使用寿命。此外，加强检修人员培训，提高检修能力及精度，制定检修标准，保证检修质量，杜绝由于检修不佳带来的轴承加速损坏因素。

4　效果检验

新轴承于2017年3月安装于我公司2#轻灰炉进碱绞龙试用，运行过程中检查使用良好，四个月后发生损坏，根据现象分析原因是由于轴承在安装过程当中主轴上锁紧螺母紧固的螺纹太少，其预紧力不足，而设备在工作过程振动引起螺母的松动，导致无法有效对轴承进行轴向紧固，轴承在工作过程中的受力状况不稳定，进而造成轴承保持架部分脱出滚道的故障，轴承各零部件没有明显磨损或损坏等迹象，说明轴承结构、受力能力没有问题。

针对螺母锁紧量不够的问题，与轴承供应商进行了沟通，进一步改进措施确定为：在轴承原有宽度110 mm的基础上再减少3 mm，相对提高螺母的预紧效果，并采用螺纹胶强化螺母的锁紧效果，同时在绞龙轴以后的设计采购中，将螺纹部位尺寸加长。即可解决预紧力问题，效果有待后续改造完成后使用过程中进行检验。

5　结　语

通过新轴承试用结果可以看出，轴承结构改进收到了明显效果，承受轴向力能力大大提高，约提高2.6倍，由于此次改造立足于最小的改动，轴承座及绞龙轴没有进行改进，限于轴承宽度可以调整范围较小，锁紧螺母预紧效果有所降低。后期对轴头部分结构尺寸调整后必将大大延长轴承的使用寿命，降低因轴承问题造成的设备故障率，确保设备长周期稳定运行。