引言

回轉(zhuǎn)窯運行過程中軸向力是管理過程中必須面對的問題，其可控的竄動可以保證托輪和小齒輪均勻的磨損，延長使用壽命。但若控制不當(dāng)，也會給回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運行帶來一定的負面影響。通過理論學(xué)習(xí)結(jié)合生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗積累，本文對軸向力導(dǎo)致軸瓦發(fā)熱的情況進行逐一分析探討。

JCJ/T3-2017《水泥機械設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》要求，采用液壓擋輪的回轉(zhuǎn)窯其托輪軸線應(yīng)與窯體軸線平行，同時也就是與輪帶軸線平行(見圖1)。理論上回轉(zhuǎn)窯運行時僅有一個重力和一個因窯體斜度產(chǎn)生的一個向窯頭方向的軸向分力，窯體窯頭方向的軸向分力由液壓擋輪控制，托輪軸瓦止推面不受力或在液壓擋輪推動回轉(zhuǎn)窯上行時僅一側(cè)承受阻止托輪向窯尾滑動的力量。

由于安裝誤差或者運行過程中不均勻磨損以及基礎(chǔ)沉降等各種因素，都會導(dǎo)致托輪與輪帶不均勻接觸。只要存在軸線不平行，就會存在一個點純滾動摩擦，其余接觸部位滑動摩擦占主導(dǎo)的狀態(tài)，在運轉(zhuǎn)過程中就會產(chǎn)生軸向分速度。由于反作用力的緣故，托輪會產(chǎn)生一個與軸向分速度方向相反的力，當(dāng)反作用力大于托輪軸向移動的阻力時，托輪會向窯體軸向分速度相反方向運動。這就是單個托輪對回轉(zhuǎn)窯輪帶產(chǎn)生的軸向力。關(guān)于這個力的方向，在實際運行中可以通過托輪推力盤和襯瓦止推面的接觸間隙C值進行判斷(見圖2)。如推力盤安裝在托輪軸頭位置，兩側(cè)推力盤和襯瓦止推面均有間隙，則該托輪基本沒有和回轉(zhuǎn)窯輪帶產(chǎn)生軸向力；若托輪軸一端推力盤和襯瓦止推面無間隙，另一端必然有間隙，則托輪所受軸向力的方向為有間隙的一側(cè)，同時該托輪賦予回轉(zhuǎn)窯輪帶一個相反的力(見圖3)。

如果一臺回轉(zhuǎn)窯所有托輪受力方向存在不一致的問題，既有靠窯頭方向的推力盤與襯瓦止推面接觸的情況，也有靠窯尾方向的推力盤與襯瓦止推面接觸的情況。這就是以往常說的“八”字輪，如果出現(xiàn)在同一支點，則為小“八”字，如兩支點相反則為大“八”字。我們的目標(biāo)是消除“八”字輪，盡量使其受力方向一致(保持托輪兩側(cè)C值相等是不現(xiàn)實的),并使其盡量的無限小。假如三擋回轉(zhuǎn)窯在使用沒有液壓擋輪回轉(zhuǎn)窯時，我們曾利用這個力控制回轉(zhuǎn)窯筒體上下竄動。但在液壓擋輪回轉(zhuǎn)窯要盡量避免這個力的產(chǎn)生。

于回轉(zhuǎn)窯的軸向力問題，江旭昌教授在《回轉(zhuǎn)窯托輪的調(diào)整》中窯體運轉(zhuǎn)時軸向竄動分析進行理論性的闡述。不過在實際生產(chǎn)過程中變量太多，比如輪帶、托輪摩擦系數(shù)的變化，以及筒體變形導(dǎo)致托輪、輪帶接觸面的變化等，因此具體生產(chǎn)過程中竄動力值依然難以確定，并且伴隨著運行不斷地波動。但隨著液壓擋輪普及可以通過液壓擋輪液壓系統(tǒng)的壓力值來計算回轉(zhuǎn)窯軸向竄動的合力大小。例如圖4某φ4.3m×64m回轉(zhuǎn)窯液壓擋輪液壓缸活塞直徑D=335mm,回轉(zhuǎn)窯下行時工作壓力p=4MPa。而理論告訴我們液壓系統(tǒng)工作壓力取決于負載，所以在忽略液壓缸活塞密封圈摩擦力時，此時回轉(zhuǎn)窯向下竄動力可用下式計算：

F=Ap=π/4D2            p=352386.5N

當(dāng)然，上述公式中的F是回轉(zhuǎn)窯軸向竄動的合力，每個托輪的實際軸向力是無法推算的。那么計算這個合力F值的意義是什么呢?主要是考慮到液壓擋輪負荷。很多單位在運行中都遇到過液壓擋輪軸承損壞甚至擋輪軸斷裂的情況。而這個合力F就是決定液壓擋輪使用壽命以及擋輪軸強度的重要依據(jù)。如果回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)“八”字輪，則液壓擋輪壓力無法真實反饋每個托輪的受力情況。最真實的體現(xiàn)就是回轉(zhuǎn)窯運行中擋輪液壓系統(tǒng)工作壓力都在廠家要求的范圍內(nèi)，某個托輪軸運行中推力盤安裝部位突然斷裂(見圖5畫圈處)。

當(dāng)運行中回轉(zhuǎn)窯托輪受軸向力影響出現(xiàn)軸向運動到一定程度，托輪軸推力盤會與托輪軸瓦止推面接觸，當(dāng)這股力量超過止推面油膜強度，導(dǎo)致油膜變薄或者油膜破裂后，軸瓦止推面就會發(fā)熱。由于測溫?zé)犭娮璋惭b位置的緣故，此時測溫元件并不能及時反映發(fā)熱點的真實溫度，當(dāng)通過測溫元件發(fā)現(xiàn)軸瓦發(fā)熱時，其發(fā)熱點溫度已經(jīng)遠遠高于顯示溫度。此時必須快速處置，否則會導(dǎo)致托輪軸瓦止推面拉傷。

對回轉(zhuǎn)窯軸向力導(dǎo)致的軸瓦發(fā)熱問題，應(yīng)從以下方面進行分析和控制：

(1)托輪軸線應(yīng)與窯體軸線平行是宏觀上的平行問題。保障托輪軸線應(yīng)與窯體軸線平行是避免軸向力的基礎(chǔ)。之所以說是宏觀上，是由于其受測量誤差以及使用過程中輪面不均勻磨損導(dǎo)致其無法處于絕對理想狀態(tài)。我們能做的就是在安裝或檢修托輪后調(diào)整托輪至標(biāo)準(zhǔn)要求的公差范圍。

(2)回轉(zhuǎn)窯點火運行初期加強巡檢，利用紅外測溫儀檢測各托輪襯瓦止推面溫度。注意此時觀察到的推力盤和止推面接觸情況受回轉(zhuǎn)窯筒體熱膨脹位移影響的因素較大，除非襯瓦止推面溫度異常，否則不建議調(diào)整。

(3)正常運行的過程中保持輪帶與托輪表面穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。實際操作就是兩者表面保持穩(wěn)定的清潔度，如采用石墨塊潤滑，則保持其穩(wěn)定。同時避免表面油污。比較典型的情況就是正常生產(chǎn)中托輪軸突然產(chǎn)生竄動以及發(fā)熱問題，并伴隨著液壓擋輪壓力的明顯變化。

(4)還有一種情況，即輪帶或托輪表面不均勻磨損導(dǎo)致的微觀不平行，有兩種情況可以印證。一種是已經(jīng)核實托輪軸線與窯體軸線平行度在標(biāo)準(zhǔn)公差范圍內(nèi)，但依然出現(xiàn)襯瓦止推面發(fā)熱問題；一種是通過調(diào)整托輪頂絲控制其竄動時，調(diào)整量很大但托輪軸向位置不變，繼續(xù)調(diào)整后托輪突然竄動，如不及時回調(diào)，則襯瓦止推面溫度快速上升。以上均是輪帶或托輪表面不均勻磨損導(dǎo)致的。

尤其是第一種情況出現(xiàn)時，臨時控制措施就是放棄此托輪軸線與窯體軸線平行度，優(yōu)先通過調(diào)整托輪頂絲控制軸向力，避免襯瓦止推面發(fā)熱。最終需要通過打磨或車削托輪、輪帶表面消除不均勻磨損導(dǎo)致的一系列后果。

最后闡述一個很多人都有的疑問，為什么有的回轉(zhuǎn)窯托輪軸運行中推力盤安裝部位斷裂，襯瓦止推面卻沒有發(fā)熱。筆者認(rèn)為滑動軸承的發(fā)熱取決于接觸面油膜的承載能力，如果發(fā)生斷裂的托輪推力盤和襯瓦止推面接觸情況良好，光潔度較高，其接觸面單位壓強不足以導(dǎo)致油膜破裂發(fā)熱，因此也無法及時預(yù)警避免事故。

回轉(zhuǎn)窯因其處于熱態(tài)工作，所涉及的變量因素太多。在管理過程中可以用理論指導(dǎo)其管理方向，但在對控制措施進行量化時就需要與實際經(jīng)驗相結(jié)合。以上為筆者理論結(jié)合實踐的總結(jié)，供同仁參考。

作者：候平陽

所屬：天能水泥有限公司

來源：《中國水泥》

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