新钢第二炼铁厂原4#皮带机堆取料机回转系统改造

摘要：堆取料机改造前回转系统的滚轮组回转支承运行故障率高，工作安全系数低，使用寿命短，平均寿命前期最多6个月，后期3个月就必须予以更换，造成设备运行费用高、备件消耗费用、设备维修维护量大、生产效率低等诸多问题。文章对堆取料机无法正常安全运行及运行成本高等存在的机理进行了剖析和总结，通过采用交叉圆柱滚子轴承转盘回转支承代替原滚轮组回转支承的改造，彻底解决了原回转系统存在的问题，确保了堆取料机的安全运行，并取得了优良的经济效益。

关键词：堆取料机；回转系统；滚轮组；交叉圆柱滚子轴承；经济效益

中图分类号：TH243 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0029-03

2012年1月15～19日，新钢公司第二炼铁厂为了解决长期以来严重影响原料车间原4#皮带机上DQLZ1000/1000.30斗轮堆取料机安全运行的回转系统所存在的问题，通过技术改造将原滚轮组回转支承型式改成交叉圆柱滚子轴承转盘回转支承型式，一举获得成功。

1 概述

安装于新钢公司第二炼铁厂原料车间二料场原4#皮带机上的DQLZ1000/1000.30斗轮堆取料机自2003年与8#高炉建设同期竣工投运以来，其上回转系统的滚轮组回转型支承运行故障率高，工作安全系数低，使用寿命短，平均寿命前期最多6个月，后期3个月就必须予以更换，造成设备运行费用高、油脂浪费大、备件消耗费用和设备维修维护量大、生产效率低等诸多设备缺陷，面对此种状况，对其进行技术改造势在必行。

2 设备的现状

一是由于回转系统的回转滚轮组上方承载的重量达250多吨，使用近7年来，回转滚轮组的上、下轨道已经严重变形，尤其是上轨道在整个圆周面上存在着多处的裂痕和裂纹，造成回转滚轮组在回转滚动过程中运行不平稳，啃轨、咬边现象严重，严重时由于整个立柱在圆周面上发生不规整的偏斜而产生抖动现象。

二是因滚轮磨损不均匀，变形严重，带来安全隐患。回转系统的回转滚轮组对工作要求高，直接影响到回转系统的安全使用，由于无法采用智能系统进行自动定点定时定量的加油，而只能靠人工手动打油进行，造成上、下轨道的内面及滚轮的内接触面等位置的加油状况不理想，效果差，贮油能力差，不能形成稳定的油膜层，导致滚轮及上、下轨道局部缺油而干磨损坏，同时造成油脂浪费太大。

三是随着9#、10#炉相继投产，此台堆取料机所承担的堆取料工作也随之加大，作业率大大提高，目前已是超负荷运行。随着11#高炉即将投入生产，此台堆取料机更加不堪负重。因此，作业率还将提高，对堆取料机正常运转要求更高，能用于设备维修维护的检修时间将大大缩短，更不允许有过长的检修时间（每次更换回转滚轮组需要近14小时），要靠目前这种状态下的堆取料机来满足日益加快的生产高节奏肯定是不行的。

3 原因的分析

一是传动方式结构设计上本身存在的的不合理性而导致（见图1所示），由于整个回转滚轮系统在安装径向平面上是可窜动的，存在自由度，滚轮本身（件5）滚面为圆锥形，它们由内、外挡板连成一体，置身在上、下滚道（件3、件6）之间滚动，受挡板、滚轮及滚道的制造和安装以及运行过程中的变形挤压等多种因素的影响，造成滚轮受力不均，一方面使滚轮系产生径向的不均衡的窜动和抖动；另一方面使滚轮及上、下滚道面产生不均匀的磨损。长期在这种交变荷载的运行状态下，使得整个回转滚轮组的上、下轨道严重变形，在强大的轴向分力抖动下，把上轨道震坏顶裂，造成回转滚轮组在回转滚动过程中运行不平稳，并发生啃轨、咬边，最终导致整个回转滚轮系统全部损坏瘫痪。

1.门座 2.侧向轮装置 3. 下轨道 4.大齿图 5.滚轮组 6.上轨道 7.上轨道座 8.立柱底座 9.防倾覆装置

图1 原料矿4#皮带机上堆取料机回转系统结构图

二是在方式上存在的不合理性而导致，回转滚轮组系统状态的好坏，直接影响到回转系统的安全使用和寿命，因此工作至关重要。由于整个回转系统滚轮组是处于开式状态，无油池贮油无法形成运行过程中的自动补油，完全靠油脂本身的粘附力进行，因此它无法采用智能系统进行自动定点定时定量的加油而采用的是人工手动打油进行，受人工手动加油的局限性，一些死点位置，主要是上、下轨道的内面及滚轮的内接触面等位置的加油状况不理想，其他部位加油的不均衡性，使得油落点位置参差不齐、效果差，在滚面不能形成稳定的油膜层，导致滚轮及上、下轨道局部缺油而干磨损坏。

三是外部环境的恶劣影响而导致，由于整个回转系统滚轮组是处于开式状态的，第一，在堆取料过程中，大量的粉尘和一些物料颗粒会进入到滚轮组系统中，造成油脂的污染失效和加大滚轮运行过程的阻力和震动，加速滚轮滚面的磨损和损坏；第二，天气不好，雨水伴合着粉尘污物形成泥浆进入滚轮组系统中，严重破坏了系统的系统，对系统的运行造成极大的危害；第三，四季天气的变化和早晚气温的变化，造成脂老化、干涸、结块，从而产生油脂分离，失效，加剧滚轮系统的磨损。

4 技术改造方案

一是根据堆取料机回转系统的使用状况，加快对其实施技术改造已势在必行，否则，将无法满足生产的需求。通过对其结构及现状情况的分析，此种结构方式存在着严重的弊端，故障率高，使用寿命短，安全系数低，设备运行费用高，设备维修维护量大，无法满足生产和安全的需求。为了从根本上扭转这种被动的局面，彻底解决存在的问题，针对现有的结构并结合安装于二料场矿5#、矿6#皮带机上的堆取料机及取料机上密闭式交叉圆柱滚子转盘轴承回转系统自安装3年以来故障率为零的使用良好的成功经验，秉承抓住核心、改造到位、节省投资、一举两得的原则，确定在利用现有的回转系统上只对滚子结构部分进行技术改造，将原敞开式的圆锥滚子支撑改为三大环式密闭的交叉圆柱滚子转盘轴承。

二是在对原系统的改造方案中，保留原系统的大齿圈和上轨道座，拆除滚子组、上轨道、下轨道，利用此三件的轴向空间距离310mm，制作更换为一套高度为310mm的由外圈、内圈、第二内圈组成的交叉圆柱滚子转盘轴承（见图2所示）。此交叉轴承的外圈下平面与原大齿圈的28个M24外排孔（中心距φ4680mm）相连接；内圈的上平面与原上轨道座的45个φ23内排孔（中心距φ4300mm）相连接；外圈的外圆落在原大齿圈凹槽的外直口上（φ4740mm）；内圈的内圆落在原上轨道座的内直口上（φ4250mm）。

三是针对原系统的系统差的情况，新系统采用的是由外圈、内圈、第二内圈三圈的交界处组合成一个密闭的空间，圆柱滚子交叉排列其中，通过外圈外圆上均布的14个M10油孔进行智能加油，运行过程中通过滚子的相互运动自动补油，均匀充满空间，在整个轴承的滚子滚面及滚道之间形成稳定的油膜层，并实践自动定点定时定量的加油和自动排泄污油，确保油脂的清洁度和性能，并大大降低操作人员的劳动强度；同时在三环交接的上下接合面上各安装相互交贴的密封圈，确保与外界隔离，使外界的粉尘和颗粒、污杂物、污油、水、泥浆等有害物进入到轴承内部来，影响轴承的正常运行，确保了回转系统的安全使用和寿命。

图2 原料矿老堆取料机回转系统改造交叉滚子轴承图

5 改造实施

2012年1月15日正式开始了对堆取料机的回转系统的技术改造，将堆取料机开至皮带机的中间所定位置，斗轮臂的方向正对着原4#皮带机头轮方向，保持基本水平并与配重保持平衡，然后切断堆取料机及皮带机的电源并实行双挂牌，用夹轨器将堆取料机大车及尾车的行走轮固定好，以防走动。

用制作好的4个千斤顶支座均布分落放在门座的大梁上（东西向），各安放好1个100吨千斤顶，并预顶住立柱，把4组侧向轮和4组防倾覆装置及内、外防尘罩拆除，然后进行顶立立柱，拉开间隙50～60mm，用支撑座将整个立柱部分撑起并焊接稳固，确定安全后，拆除滚轮组及上、下轨道，并清理干净。

把大齿圈松开，将新的交叉滚子轴承安装就位，使外圈与大齿圈相连，检查无误后，拆除焊接好的支撑座，通过千斤顶的工作慢慢将立柱放下落位，千斤顶不受力，使上轨道座与交叉滚子轴承内圈吻合并用紧固件联接好，安装交叉滚子轴承智能供油管，并对轴承进行打油，一直到充满油脂为准，检查核实无误，拆除千斤顶及千斤顶支座，更换工作完毕。

2012年1月19日恢复堆取料机供电，拆除堆取料机大车及尾车夹轨器。斗轮臂按45度角、90度角、110度角分别进行试车，空负荷试车时间为4小时，通过检查运行良好，而后进行了带负荷试车，试车时间为4小时，检查运行情况，一切正常，并正式验收交付了使用。

6 结语

通过改造后9个多月的生产实践零故障的记录及对改造前后两种回转系统的使用性能的比较，证明改造获得了全面的成功，彻底摆脱了过去故障率高、工作安全系数低、效率低、使用寿命短、设备运行费用高、油脂浪费大、备件消耗费用和设备维修维护大的局面，并取得了优良的综合经济效益。

一是过去由于回转滚轮支承故障导致设备损坏更换备件费用平均每年28万元，安装和检修费用（含吊机具）平均每年20万元。2003年至2011年8年间共计投入直接费用384万元之多，而因设备故障频繁造成的间接损失就更大了。

二是通过技术改造，采用密闭式交叉圆柱滚子转盘轴承回转系统代替现有的滚轮组系统，其本身的价格1套在38万元，施工安装总费用（含所需材料等）在15～20万元之间，也即投资需60万元，但它的使用寿命在正常情况下可以达到10年以上，按原系统每年更换2～3组滚轮组的情况来算，一年就可以收回投资成本，交叉滚子轴承按使用寿命就算5年一个周期，可以节约直接费用300万元，间接效益就更加可观了。

三是改造前，每月使用的油脂耗量在40桶（每桶25kg）左右，随着技术改造的成功，现每月的油脂使用量在15～20桶，降低了1倍还多。并保持了轴承工作面的良好油膜，提高了轴承的使用寿命。

四是经过技术改造，彻底消除了堆取料机的安全隐患，确保堆取料机的正常作业和操作人员的人身安全。

五是提高了堆取料机的作业率，提高了劳动效力，降低了设备故障率，减少了备件和维修成本，保证了设备低成本运行。

六是取得优良的经济效益，基本做到免维修，只须做一些在线的维护紧固调节和工作，运行成本非常低，达到了技术改造的目的。

作者简介：黄振泰（1964-），男，江西全南人，新钢集团公司第二炼铁厂高级工程师，研究方向：设备技术管理、技术改造及工程建设管理；胡育刚（1969-），男，江西新余人，新钢集团公司建设公司高级工程师，研究方向：设备管理。