應(yīng)用診斷技術(shù)消除單筒冷卻機(jī)振動(dòng)

我廠600t/d五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯生產(chǎn)線1998年9月建成投產(chǎn)后，因單筒冷卻機(jī)振動(dòng)大，托輪軸瓦多次發(fā)熱燒毀，影響Φ3.2m×52m回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量，1999年熟料最高產(chǎn)量為20t/h。1999年下半年，我廠應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)，準(zhǔn)確找出單筒冷卻機(jī)振動(dòng)原因，消除振動(dòng)。2000年3月份，水泥廠熟料生產(chǎn)順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)。  

1　單筒冷卻機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象 

　　單冷機(jī)主要技術(shù)參數(shù):規(guī)格Φ3.2m×36m；安裝斜度4%；主電動(dòng)機(jī)YTSP315M2-6，110kW變頻調(diào)速；總重量340t；筒體支承2檔，8個(gè)滑動(dòng)軸承；主減速機(jī)ZL-14-I，速比31.5；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，大齒輪齒數(shù)178，小齒輪齒數(shù)19。主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在600r/min以下時(shí)，傳動(dòng)裝置無(wú)大的振動(dòng)；大于600r/min時(shí)，振動(dòng)逐漸增大；轉(zhuǎn)速在850r/min左右時(shí)，振動(dòng)最大。該振動(dòng)與混凝土基礎(chǔ)共振，引起在單筒冷卻機(jī)旁邊的燒成車間變電所共振，在變電所二樓上的中控室計(jì)算機(jī)屏幕晃動(dòng)；轉(zhuǎn)速大于875r/min時(shí)，振動(dòng)烈度下降。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，托輪還有3～6次/min的間歇振動(dòng)。這種情況迫使回轉(zhuǎn)窯的生料投料量在35t/h以下，單筒冷卻機(jī)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在600r/min以下，燒成系統(tǒng)熱工制度控制困難，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火磚壽命只有1個(gè)月，熟料生產(chǎn)處于虧損。 

2　振動(dòng)診斷  

　　我廠現(xiàn)有DZ-5振動(dòng)儀和ZFY-2電腦振動(dòng)分析儀各1臺(tái)，遠(yuǎn)紅外點(diǎn)溫儀1臺(tái)，測(cè)量范圍0～1000℃，誤差+1℃。用這2臺(tái)振動(dòng)分析儀分別對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，如圖1，測(cè)得最大振動(dòng)速度有效值如表1。  
　
　　DZ-5振動(dòng)儀測(cè)得數(shù)據(jù)較準(zhǔn)，頻率不準(zhǔn)。而ZFY-2電腦振動(dòng)分析儀頻率只能一個(gè)一個(gè)的讀，也不能較好地進(jìn)行頻譜分析。由表1可以看出位置3的振動(dòng)最大。根據(jù)所測(cè)的結(jié)果，對(duì)照ISO2372振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)在良好范圍內(nèi)，而實(shí)際振動(dòng)使單筒冷卻機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了確診振動(dòng)烈度與齒輪嚙合頻率的關(guān)系，我廠請(qǐng)馬鋼公司設(shè)備處診斷室用頻譜分析儀對(duì)振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析。振動(dòng)信號(hào)采樣點(diǎn)同圖1。 
　　

圖2為位置3在主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為850r/min時(shí)的振動(dòng)頻譜圖，是輸入信號(hào)AC/0.5V、200Hz的正弦交流信號(hào)，主振動(dòng)頻率為8.5Hz和它的諧波振動(dòng)。 
　　 

　圖3為位置2在主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為970r/min時(shí)的振動(dòng)頻譜圖，是輸入信號(hào)AC/0.5V、50Hz的正弦交流信號(hào)，主振動(dòng)頻率為9.75Hz和它的諧波振動(dòng)。 
　　 
　　

　　單筒冷卻機(jī)托輪有間歇振動(dòng)，用粉筆在輪帶與筒體之間劃線，發(fā)現(xiàn)輪帶與筒體之間有較大滑動(dòng)，可以判定該滑動(dòng)引起托輪振動(dòng)。 

3　振動(dòng)原因分析及消除方法 

1)單筒冷卻機(jī)大齒輪由于生產(chǎn)廠家加工時(shí)沒(méi)有很好地消除齒輪內(nèi)應(yīng)力，造成齒輪不圓，安裝后，大齒輪的兩個(gè)半齒圈接合面處的直徑增大2.5mm，該誤差使齒輪嚙合過(guò)程中振動(dòng)加劇。 
　　

2)由振動(dòng)現(xiàn)象和振動(dòng)頻譜圖分析可知，主振動(dòng)為8.5Hz和它的高階諧振。單筒冷卻機(jī)振動(dòng)與基礎(chǔ)共振是齒輪嚙合造成。只要將齒輪嚙合頻率躲開(kāi)8.5Hz，則可減小齒輪嚙合振動(dòng)，消除共振。 
　　

3)檢查開(kāi)式齒輪嚙合狀態(tài)，由齒輪嚙合印痕看出，小齒輪嚙合痕跡略偏向齒根，因此可以將小齒輪外移，增加齒輪嚙合頂間隙，改變齒輪嚙合狀態(tài)使齒輪嚙合頻率發(fā)生變化。 
　　

4)1999年12月停窯檢修時(shí)，用塞尺千分尺檢查輪帶與筒體之間的間隙，測(cè)得上部輪帶與筒體間隙13.83mm，下部輪帶與筒體間隙13.35mm。 
　　

在單筒冷卻機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用遠(yuǎn)紅外點(diǎn)溫儀測(cè)得上部輪帶處筒體溫度310℃，輪帶外表面溫度95℃，下部輪帶處筒體溫度275℃，輪帶外表面溫度70℃，根據(jù)S=αD(t1-t2)+1計(jì)算公式，算出S上=10.07mm，S下=9.27mm。 

式中:S——間隙量，mm； 
　　α——熱膨脹系數(shù)，0.000012mm/mm； 
　　D——筒體外徑+墊板厚度，3260mm； 
　　t1——筒體熱態(tài)時(shí)溫度，℃； 
　　t2——輪帶熱態(tài)時(shí)溫度，℃。 
　　則上部間隙超標(biāo)13.83-10.07=3.76mm； 
　　下部輪帶超標(biāo)13.35-9.27=4.08mm。 
　　

這兩個(gè)數(shù)據(jù)均可圓整為4mm，因此在筒體墊板上加上2mm厚的鐵板，即可消除超標(biāo)間隙量，消除單筒冷卻機(jī)輪帶與筒體的滑動(dòng)過(guò)大現(xiàn)象。 
　　

消除單筒冷卻機(jī)振動(dòng)方法: 
　　

1)外移小齒輪，改變齒輪嚙合狀態(tài)。由于單筒冷卻機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝好后，各部件位置已經(jīng)固定，作較大改動(dòng)比較困難。我廠采取用銼刀銼，氧氣割的方法修整傳動(dòng)部件地腳螺栓孔，將小齒輪外移0.75mm。 
　　

2)在輪帶與筒體之間加上略小于筒體墊板尺寸的2mm鐵板，鐵板一端焊在墊板上。 
　　

經(jīng)過(guò)以上兩條整改措施后，單筒冷卻機(jī)托輪振動(dòng)現(xiàn)象消除。小齒輪振動(dòng)下降，位置3處3個(gè)方向振動(dòng)速度均小于1mm/s，基礎(chǔ)共振現(xiàn)象消除。在2000年3月份，單筒冷卻機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，燒成系統(tǒng)生產(chǎn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)。