引言

回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過(guò)程中軸向力是管理過(guò)程中必須面對(duì)的問(wèn)題，其可控的竄動(dòng)可以保證托輪和小齒輪均勻的磨損，延長(zhǎng)使用壽命。但若控制不當(dāng)，也會(huì)給回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的負(fù)面影響。通過(guò)理論學(xué)習(xí)結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)積累，本文對(duì)軸向力導(dǎo)致軸瓦發(fā)熱的情況進(jìn)行逐一分析探討。

JCJ/T3-2017《水泥機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求，采用液壓擋輪的回轉(zhuǎn)窯其托輪軸線(xiàn)應(yīng)與窯體軸線(xiàn)平行，同時(shí)也就是與輪帶軸線(xiàn)平行(見(jiàn)圖1)。理論上回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)僅有一個(gè)重力和一個(gè)因窯體斜度產(chǎn)生的一個(gè)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(dòng)回轉(zhuǎn)窯上行時(shí)僅一側(cè)承受阻止托輪向窯尾滑動(dòng)的力量。

由于安裝誤差或者運(yùn)行過(guò)程中不均勻磨損以及基礎(chǔ)沉降等各種因素，都會(huì)導(dǎo)致托輪與輪帶不均勻接觸。只要存在軸線(xiàn)不平行，就會(huì)存在一個(gè)點(diǎn)純滾動(dòng)摩擦，其余接觸部位滑動(dòng)摩擦占主導(dǎo)的狀態(tài)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生軸向分速度。由于反作用力的緣故，托輪會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)的阻力時(shí)，托輪會(huì)向窯體軸向分速度相反方向運(yùn)動(dòng)。這就是單個(gè)托輪對(duì)回轉(zhuǎn)窯輪帶產(chǎn)生的軸向力。關(guān)于這個(gè)力的方向，在實(shí)際運(yùn)行中可以通過(guò)托輪推力盤(pán)和襯瓦止推面的接觸間隙C值進(jìn)行判斷(見(jiàn)圖2)。如推力盤(pán)安裝在托輪軸頭位置，兩側(cè)推力盤(pán)和襯瓦止推面均有間隙，則該托輪基本沒(méi)有和回轉(zhuǎn)窯輪帶產(chǎn)生軸向力；若托輪軸一端推力盤(pán)和襯瓦止推面無(wú)間隙，另一端必然有間隙，則托輪所受軸向力的方向?yàn)橛虚g隙的一側(cè)，同時(shí)該托輪賦予回轉(zhuǎn)窯輪帶一個(gè)相反的力(見(jiàn)圖3)。

如果一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯所有托輪受力方向存在不一致的問(wèn)題，既有靠窯頭方向的推力盤(pán)與襯瓦止推面接觸的情況，也有靠窯尾方向的推力盤(pán)與襯瓦止推面接觸的情況。這就是以往常說(shuō)的“八”字輪，如果出現(xiàn)在同一支點(diǎn)，則為小“八”字，如兩支點(diǎn)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(shí)的),并使其盡量的無(wú)限小。假如三擋回轉(zhuǎn)窯在使用沒(méi)有液壓擋輪回轉(zhuǎn)窯時(shí)，我們?cè)眠@個(gè)力控制回轉(zhuǎn)窯筒體上下竄動(dòng)。但在液壓擋輪回轉(zhuǎn)窯要盡量避免這個(gè)力的產(chǎn)生。

于回轉(zhuǎn)窯的軸向力問(wèn)題，江旭昌教授在《回轉(zhuǎn)窯托輪的調(diào)整》中窯體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸向竄動(dòng)分析進(jìn)行理論性的闡述。不過(guò)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中竄動(dòng)力值依然難以確定，并且伴隨著運(yùn)行不斷地波動(dòng)。但隨著液壓擋輪普及可以通過(guò)液壓擋輪液壓系統(tǒng)的壓力值來(lái)計(jì)算回轉(zhuǎn)窯軸向竄動(dòng)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(shí)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(fù)載，所以在忽略液壓缸活塞密封圈摩擦力時(shí)，此時(shí)回轉(zhuǎn)窯向下竄動(dòng)力可用下式計(jì)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(dòng)的合力，每個(gè)托輪的實(shí)際軸向力是無(wú)法推算的。那么計(jì)算這個(gè)合力F值的意義是什么呢?主要是考慮到液壓擋輪負(fù)荷。很多單位在運(yùn)行中都遇到過(guò)液壓擋輪軸承損壞甚至擋輪軸斷裂的情況。而這個(gè)合力F就是決定液壓擋輪使用壽命以及擋輪軸強(qiáng)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(wú)法真實(shí)反饋每個(gè)托輪的受力情況。最真實(shí)的體現(xiàn)就是回轉(zhuǎn)窯運(yùn)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(gè)托輪軸運(yùn)行中推力盤(pán)安裝部位突然斷裂(見(jiàn)圖5畫(huà)圈處)。

當(dāng)運(yùn)行中回轉(zhuǎn)窯托輪受軸向力影響出現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)到一定程度，托輪軸推力盤(pán)會(huì)與托輪軸瓦止推面接觸，當(dāng)這股力量超過(guò)止推面油膜強(qiáng)度，導(dǎo)致油膜變薄或者油膜破裂后，軸瓦止推面就會(huì)發(fā)熱。由于測(cè)溫?zé)犭娮璋惭b位置的緣故，此時(shí)測(cè)溫元件并不能及時(shí)反映發(fā)熱點(diǎn)的真實(shí)溫度，當(dāng)通過(guò)測(cè)溫元件發(fā)現(xiàn)軸瓦發(fā)熱時(shí)，其發(fā)熱點(diǎn)溫度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顯示溫度。此時(shí)必須快速處置，否則會(huì)導(dǎo)致托輪軸瓦止推面拉傷。

對(duì)回轉(zhuǎn)窯軸向力導(dǎo)致的軸瓦發(fā)熱問(wèn)題，應(yīng)從以下方面進(jìn)行分析和控制：

(1)托輪軸線(xiàn)應(yīng)與窯體軸線(xiàn)平行是宏觀上的平行問(wèn)題。保障托輪軸線(xiàn)應(yīng)與窯體軸線(xiàn)平行是避免軸向力的基礎(chǔ)。之所以說(shuō)是宏觀上，是由于其受測(cè)量誤差以及使用過(guò)程中輪面不均勻磨損導(dǎo)致其無(wú)法處于絕對(duì)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(diǎn)火運(yùn)行初期加強(qiáng)巡檢，利用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)各托輪襯瓦止推面溫度。注意此時(shí)觀察到的推力盤(pán)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(yùn)行的過(guò)程中保持輪帶與托輪表面穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。實(shí)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(rùn)滑，則保持其穩(wěn)定。同時(shí)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(dòng)以及發(fā)熱問(wèn)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(shí)托輪軸線(xiàn)與窯體軸線(xiàn)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(wèn)題；一種是通過(guò)調(diào)整托輪頂絲控制其竄動(dòng)時(shí)，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(dòng)，如不及時(shí)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(shí)，臨時(shí)控制措施就是放棄此托輪軸線(xiàn)與窯體軸線(xiàn)平行度，優(yōu)先通過(guò)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(guò)打磨或車(chē)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(gè)很多人都有的疑問(wèn)，為什么有的回轉(zhuǎn)窯托輪軸運(yùn)行中推力盤(pán)安裝部位斷裂，襯瓦止推面卻沒(méi)有發(fā)熱。筆者認(rèn)為滑動(dòng)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(pán)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(qiáng)不足以導(dǎo)致油膜破裂發(fā)熱，因此也無(wú)法及時(shí)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(guò)程中可以用理論指導(dǎo)其管理方向，但在對(duì)控制措施進(jìn)行量化時(shí)就需要與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。以上為筆者理論結(jié)合實(shí)踐的總結(jié)，供同仁參考。

作者：候平陽(yáng)

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