劉長雨1，亓勝玉2，戴景明1，胡彥方1
（1.中材機電備件有限公司，天津300400；2.山東魯碧建材有限公司，山東萊蕪271103）

    管式球磨機中空軸發(fā)生裂紋和斷裂在水泥行業(yè)較為常見。一般裂紋的發(fā)生部位多在中空軸肩R角處，向中空軸表面或向法蘭處延伸，如發(fā)現(xiàn)不及時，就有可能發(fā)生設備事故，因此中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預防是水泥企業(yè)的一個重要課題。

1 中空軸磨機的結構與運行狀態(tài)
1.1 磨機結構
    中空軸磨機由筒體、兩端中空軸、軸承座及滑動軸承組成，中空軸承擔著整個磨體重量和研磨體重量，以Ф3.8m×13m磨機為例，整體重量約在400t左右。中空軸與筒體用法蘭螺栓連接。

1.2 磨機運行狀態(tài)
    當磨機帶料運行時，磨內鋼球與物料隨磨機旋轉作用而形成一定角度。當磨機轉數(shù)在15.3r/min、鋼球填充率在30%左右時，球體的拋離角度在50°左右。一部分鋼球做拋落運動，而其余鋼球做瀉落運動，從而對物料進行粉碎和研磨。而相對于設備而言，是在做不均勻的旋轉運動，這種運動對中空軸和減速機都造成了損害，由于磨機作用給減速機與中空軸的輸出力為變量且不在中心，又形成了扭振。這樣中空軸肩與磨機筒體法蘭處R角既承擔著磨機整體重量又在不均勻運動中受扭力最大、應力集中，是磨機中空軸較為敏感之處，在長期的高負荷狀態(tài)下運行，此處就極易發(fā)生裂紋。

2 中空軸發(fā)生斷裂的原因分析
    （1）經我們對磨機運行各階段的調查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生斷裂的磨機中空軸中既有直斷面也有成45°斜面斷裂的。一般扭振造成的斷裂面成45°角，疲勞造成的多為直斷面。因此，發(fā)生斷裂的原因既有扭振造成的也有疲勞造成的損傷。

    （2）基礎不均勻沉降造成磨機與減速機同軸度下降，磨機主軸瓦與磨機旋轉切入方向的磨損造成減速機與磨機中心線發(fā)生變化，使中空軸在運行過程中反復彎曲變形引發(fā)材料的疲勞發(fā)生斷裂。

    （3）制造缺陷，砂眼、隱性裂紋造成的損傷。

    以上原因均會對中空軸造成傷害。例如：某廠Ф3.8m×13m磨機使用4年未對磨機與減速機中心及水平進行測量調整，在生產期間發(fā)現(xiàn)中空軸與筒體聯(lián)結螺栓不斷被切斷，屢換屢斷。后來采取了將中空軸法蘭與磨筒體法蘭側面焊接加強筋方式處理，法蘭螺栓斷裂減少。兩個月后，發(fā)現(xiàn)中空軸出現(xiàn)兩道裂紋，一道向法蘭盤處延伸，一道向中空軸方向延伸。后經測量發(fā)現(xiàn)，磨機進料端低于出料端2mm，磨機中心低于減速機中心線2.8mm，且向磨機旋轉切入方向一側偏移2.3mm。技術人員據(jù)此作出調整及焊接處理中空軸，螺栓斷裂現(xiàn)象消失。

3 對中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預防

    對中空軸裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和預防是保證磨機安全運行的關鍵，根據(jù)我們的經驗采取下列措施可降低或杜絕發(fā)生中空軸裂紋的風險。

3.1 在設計上加大中空軸R角的尺寸，在不影響出料篩安裝的情況下適當加大中空軸R角處的厚度，提高強度，降低此處應力，減少發(fā)生裂紋的幾率。

3.2 加強中空軸制造過程中的質量控制，鑄件及加工過程中要進行探傷檢查。

3.3 通過輔助設備故障發(fā)現(xiàn)中空軸裂紋
    （1）稀油站油位不穩(wěn)定下降。據(jù)統(tǒng)計，有多臺磨機發(fā)現(xiàn)中空軸稀油站油位不穩(wěn)定且持續(xù)降低，檢查軸承箱體未發(fā)現(xiàn)外泄，稀油站熱交換器（冷卻器）未發(fā)現(xiàn)泄漏。經檢查中空軸發(fā)現(xiàn)貫通裂紋。當磨機旋轉時，裂紋隨磨機運行不斷開合，潤滑油進入中空軸內，混入物料流失。

    （2）稀油站油位降低的另一原因也有可能是軸瓦座循環(huán)水套開裂與主軸瓦高壓油槽貫通產生泄漏，因此，當發(fā)生油站油位持續(xù)不穩(wěn)定下降時，要綜合分析，檢查處理問題。

3.4 定期檢查
    （1）磨機投入運行一年后，每年利用大修時間對磨機標高與減速機中心線、水平線進行測量，根據(jù)測量情況進行調整。定期檢查調整可有效提高中空軸使用壽命，減少中空軸發(fā)生裂紋風險。

    （2）每3個月利用故障停車機會，用慢盤車裝置，對中空軸表面，尤其是R角處進行表面檢查；對法蘭螺栓進行緊固檢查；對螺栓孔進行表面裂紋檢查；以上檢查時間不會大于2h，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，以保證磨機的安全運行。

    （3）磨機運行過程中，要根據(jù)磨機實際能力調整參數(shù)，盡量避免超負荷運行和帶病運行，提高磨機使用壽命。