回转窑传动齿圈振动分析及处理方法

1、回转窑传动齿圈振动分析及处理方法监测?诊断氆霉镌j撬专哳焦贾志军,马敬军(中国铝业山西分公司检修分厂.山西河津043300)【摘要】分析回转窑传动大齿圈的振动情况,介绍采取的相应措施.【关键词】回转窑;齿圈;齿顶间隙;振动【中图分类号】TFS06.12【文献标识码】B【文章编号】10038884(2003)02002403熟料烧成回转窑是氧化铝,水泥及冶金等行业的重要生产设备,其传动系统主要由电动机,减速机,大小齿轮组成(见图1).大齿圈是回转窑重要的组成部件,安装在窑体上,与同其啮合的小齿轮一起,组成回转窑整个传动系统的最后一组齿轮组.由于回转窑属大型重载高温设备,传动大齿圈易发生故障.最常

2、见的故障是齿圈振动,严重时整个基础出现晃动,加剧齿圈磨损,小齿轮损坏,直接影响回转窑的运转率.图1主传动系统不意图1振动原因分析齿圈振动主要原因是大小齿轮啮合不良.传动齿轮的齿顶间隙一般为(0.20.25)m(m为齿轮模数),考虑到回转窑大齿圈外径较大及存在径向偏摆等因素,取齿顶间隙为0.28m+(0.51)mm;另要求大齿圈安装好后,其径向跳动和轴向偏摆均不大于2mm.绝大多数齿圈都是由于跳动值或偏摆值过大,齿顶间隙过小,大小齿轮顶牙尖引起振动;另外侧间隙过小,齿厚严重磨损,大小齿轮接触面不平行或接触不当等,均会引起振动.综合分析得知.引起回转窑齿圈振动的主要有以下原因.1.1窑体部件磨损,

3、整体下沉回转窑属大负荷连续运转设备,长时间运行后,24滚圈,托轮,垫板等部件磨损较大,以及不均匀的基础沉降引起窑体整体下降,导致齿顶间隙变小,引起振动.有时整体窑线虽未下降,但齿圈一侧的支承位下降同样引起齿圈振动,这是由于该支承位基础下沉或磨损严重,或调窑不当造成的.窑体下沉引起的振动表现为连续震动,可通过齿顶间隙的测量,观察大小齿圈啮合情况得知.1.2大齿圈处筒体或周围筒体弯曲大齿圈处或周围简体弯曲,引起齿圈径向偏摆过大而产生振动.表现在大小齿轮啮合运行过程中,齿顶间隙半圈大半圈小.振动呈周期性的半边振动,振动原因仍为齿顶间隙过小.筒体弯曲是造成回转窑齿圈振动的原因.引起简体弯曲的原因有:更

4、换简体时对接不直;内衬掉块,简体变形;各支承点不在一条直线上,简体热态运行中弯曲;热态停窑后,未按要求间隔慢转窑体,窑体在自重作用下弯曲.1.3大齿圈自身问题由于齿圈是通过弹簧板轴销和窑体连接的,齿圈制作成两个半圈.利用对口螺丝合成整体.常见问题有:轴销,对口螺丝连接件磨损之后,齿圈部件松动,局部齿圈下沉引起齿顶间隙变小,发生振动;部分弹簧板变形或铆钉松动,引起齿圈变形或局部下沉,造成齿圈径向跳动值过大,齿顶间隙变小,发生振动.该原因引起的振动表现为间断的周期性振动.部分点,局部位置的振动,可通过检查大齿圈零部件的状况得知.1.4齿厚磨损齿厚磨损后,出现一个”磨损”后的顶隙,由于这个顶隙是磨损

5、出来的,具有磨合性质,两齿轮中心距皇鞠20o3(2J监测?诊断离稍有变化,便会发生顶牙尖现象而产生振动.表现为连续的,有节奏的振动,可通过观察大小齿轮啮合情况得知.齿厚磨损引起的振动用通常测量齿顶间隙的方法很难说明问题,有时顶隙并非很小,但振动确存在.可采取将窑反转的办法,若此时振动消失,即可判断确定之.1.5小齿轮安装不到位小齿轮与大齿圈的啮合,不仅要求保证齿顶间隙和齿侧间隙,还必须保证两齿面平行,接触面在齿高方向不应小于50%,在齿宽方向不应小于65%,否则,虽顶隙很大,但也会由于啮合不好,产生振动,且振幅大,危害大,必须及时处理.2处理方法回转窑大齿圈发生振动后,首先要进行系统测量.测量

6、大齿圈的轴向偏摆和径向跳动值,齿顶和齿侧间隙,两小齿轮距底座中心间距;同时还要测量齿圈两侧周围筒体径向跳动值和各支承位筒体中心直线度.根据测量结果,进行计算分析,找出齿圈振动的真正原因,予以解决.2.1窑体下降问题的解决因基础下沉或零部件磨损导致大齿圈下降而产生振动,处理较为简单,一般采取在齿圈支承位托轮瓦座下加钢板垫抬高大齿圈,以增大齿顶隙的办法.尚需计算各支承位筒体中心直线度和受力大小,如果在受力较大的支承位托轮瓦座下加垫,将引起托轮瓦发热,甚至出现翻瓦事故.此时需在各支承位托轮瓦座下加垫,整体抬高窑体,同时保证回转窑轴线的直线度.加垫厚度的计算:大齿圈中心抬高量Ay与齿顶间隙增大量AC之

7、间关系多数回转窑大齿圈与两小齿轮中心在设计理想啮合状态下构成等边三角形,但长时间运转后角度发生变化.如果小齿轮中心距底座中心水平距离为L,大小齿轮节圆半径分别为R节和r节,两节圆在中心连线上间距为C节,则由图2可计算:Y:(R节+r节+C原节)一L(y+aY)+L:(R节+r节+C现节)AC=C现节一C原节大小齿轮节圆直径分别为6940mm和692色设2003(2lmm,模数Z=40,小齿轮半开档距L=1974mm.经计算:AC=0.866AY.现场计算一般采用0.8AY.有时两侧小齿轮L值不同,可分别计算,但对AC和Ay两变量之间关系影响不大.图2大齿与小齿轮位置示意圈支承位抬高量AH与大齿

8、圈中心抬高量y之间关系回转窑大齿圈位于档和V档之间,见图3.Ay=(22500÷27000)×H0.8H位圈3大齿与支承位示意图加垫厚度计算如果各支承位整体加垫,则加垫厚度即为大齿圈中心所需的抬高量;如果仅在靠近大齿圈支承位处加垫(图3中档处),可求出齿顶间隙增量AC0.8×0.8:0.64AH考虑其它因素影响,同时为计算简单,通常取0.6AH.即档抬高1mm,齿顶间隙增大0.6mm,故可根据齿顶间隙需要的增量计算出加垫厚度.2.2筒体弯曲问题的解决根据以往现场经验,齿圈振动80%的原因,是由于筒体弯曲后引起大齿圈径向跳动过大而造成的.如果大齿圈径向跳动值小于10

9、mm,在热态下弯曲的简体能得到部分校直,一般采取在支承位托轮瓦座下加钢板垫,以增大齿顶间隙的办法(方法同2.1).但如果大齿圈径向跳动值大于10mm,超过了修理极限值,则必须对弯曲简体进行割口校直,虽然需略长的修理时间,但效果最好.割口位置及割口量必须计算准确,使齿圈径向跳动值尽量在2mm以内.2.3大齿圈自身问题的解决若经检查分析,判断是大齿圈部件磨损或断裂,25监测?诊断变形等原因引起的振动,则应针对不同情况进行处理.对口螺丝磨损松动,可更换之,同时利用千斤顶等工具使局部下沉的齿圈复位;对断裂部位可采取补焊的方法进行修复;弹簧板变形可用火焰进行矫正,松动的铆钉可打掉重铆.但若齿圈圆度严重超

10、标,则需进行大修,拆下大齿圈进行校圆或更换新齿圈.2.4齿面磨损或接触状况差等问题的解决接触状况差主要是指小齿轮安装不规范,大小齿轮接触齿面不平行,或在高度和长度方向上接触达不到要求.这时应对小齿轮重新安装找正,保证大小齿轮啮合良好.齿顶间隙一般取12mm,调整齿轮时可用412圆钢放在两齿轮根顶之间咬紧,即保证了齿顶间隙;再调整齿面的平行度和两端的侧间隙,同时测量齿侧隙符合要求即可.对于小齿轮齿厚磨损严重引起的振动,通常采取临时解决的办法:将小齿轮轴承少许外移,加大中心距;而较好的措施是利用检修时间把小齿轮轴抽出,齿轮翻面后使用,效果很好.对于侧间隙过小引起的振动,亦可通过调整小齿轮间距的办法

11、来消除.调整时,对整个传动系统进行移位找正.先把各联轴节断开,按照小齿轮,减速器,电机的顺序逐步调整.一般减速机底座螺孔都留有调整量,电机钢底座螺孔不一定留有空隙,这时可用气焊割孔,采取一定加固措施即可.根据三角函数,可计算出回转窑小齿轮水平移动1mm,顶间隙增大0.5mm,即zAC=0.5AX.3效果几年来,6台回转窑都曾发生过不同程度的齿圈振动问题,利用上述方法,有针对地采取措施,仅2002年上半年,我厂就对1#,4#回转窑采取在档托轮瓦座下加垫抬高,3#窑南边小齿轮重新找正安装,6#窑北边小齿轮轴外退等办法,由于问题分析和测量计算具体准确,采取措施后效果良好,及时解决了齿圈振动问题,保证

12、了回转窑的正常运转.(上接第23页)大.旧风机改造仅对转子进行了改动,增加了导叶长度和密度,以增加风量.由于导叶密度和长度的增加,改变了转子的质心位置,通过计算可知,改造后的转子质心位置比原转子的质心位置偏移了200mm,由于未对风机轴承支撑结构进行相应的改动,造成轴承受到额外的偏载,引起风机振动,轴承寿命缩短.3调整措施图1风机系统图由上述分析可知,由于转子中心的前移造成轴承受力发生变化,引起风机振动增大和轴承寿命缩短.故应对转子进行调整,采用加装配重的方法,减小或消除转子改造后的质心偏移,改善轴承的受力状况,消除由此引起的振动.在转子轴上,大小瓦之间加装20mm厚,600mm长的轴套,使改造前