江旭昌
（天津水泥工业设计研究院，300400)

    良好科学的检修维护是保证设备正常连续稳定运转的关键,设备维护的核心一是润滑;二是各种联接件,其中最多的就是各种螺栓和螺钉;三是备配件。螺栓和螺钉的正确使用和科学管理对提高设备的运转率具有举足轻重的作用。本文对筒式磨机各种联接固定螺栓的科学紧固方法、既经济又有效的螺母防松措施和保证衬板螺栓孔不漏料冒灰的先进结构加以介绍,以提高有关部门和单位对其重要作用的认识,使我国设备维护工作尽快赶上世界先进水平。

1 不同部位的螺栓扭紧力矩应该不同
    目前,我国还有水泥工作者没有认识到磨机不同部位的联接固定螺栓虽然规格相同,但扭紧力矩却应不同这一要求,或没有意识到其重要性。设计部门如果不做要求,安装和使用部门也就凭自己经验扭紧。扭紧力矩是否恰当,同一部位的螺栓扭紧力矩是否均匀便忽略了,也无法进行检查。这种落后安装维护方法,是导致螺栓联接经常出现问题的最基本原因,应该迅速改变。国外进口的磨机,许多螺栓都要求用扭力扳手紧固,而且都给出扭紧力矩值和具体的操作控制方法。如冀东、宁国、柳州、珠江、淮海、顺昌等水泥厂的磨机全都如此。现以丹麦史密斯(F.L.Smidth)公司的磨机为例加以说明〔1〕,他们把同一规格的螺栓用在不同部位时的扭紧力矩分成四类,详见表1。

    I类的扭紧力矩用于磨体主要件的联接固定,如中空轴大法兰与筒体端盖、大齿圈与筒体上外法兰、悬臂烘干仓与中空轴小法兰、磨头与筒体外法兰等的联接铰孔螺栓和大孔螺栓。

    Ⅱ类的扭紧力矩用于隔仓板的安装联接,如支撑架与筒体、隔仓篦板和盲板与其支承板、支承板与支撑架的联接固定螺栓等。

    Ⅲ类的扭紧力矩用于各种铸造衬板的固定,如筒体衬板、磨头端衬板、出料篦板、单层隔仓板、挡球圈和挡料圈等的联接固定螺栓。

    Ⅳ类的扭紧力矩均用于粗牙标准螺栓,如进、出料装置、主轴承、齿轮罩等。

    这四类螺栓都要求用扭力扳手扭紧,否则无法控制扭紧力矩的大小。而且在拧紧时都有具体的操作要求,如Ⅱ类扭紧力矩的螺栓,在扭紧过程中要求螺栓头必须用锤子不断敲打,拧到要求力矩后,螺母应用点焊固定,防止松脱。但隔仓篦板和盲板的固定螺栓,其螺母初次扭紧后不能点焊,以备再次拧紧。

    这些螺栓都需要在磨机带料运转后一定的时间内进行重新扭紧,直到扭紧力矩不变时为止。Ⅰ类和Ⅲ类螺栓要求运转8h后重新扭紧一次, Ⅱ类则要求运转2h后就进行重新扭紧。除Ⅳ类外,都要求以后每隔12h重新扭紧一次,每次都达到表1中要求的扭紧力矩值,直到重新拧紧而扭紧力矩保持不变时为止。

    在安装这些螺栓时,除要求检查所有的螺栓和螺母的螺纹完好无损、保证摩擦最小外,还要求螺栓的螺纹用含二硫化钼类添加剂的润滑油润滑。

    可是,到现在为止,规范的安装维修仍然没有引起广泛、足够的重视。在设计上,以前不论多大的磨机,衬板固定螺栓一律采用M30× 2或M30的螺栓,进出料螺旋筒或锥形衬套法兰与中空轴端面的联接螺栓,规格小,数量也少,同时联接结构也不尽合理,更对其扭紧力矩没有控制要求。在安装和维护时,对扭紧力矩没有控制,仅凭感觉扭紧,不能保证均匀吃力。常常因螺栓出现问题,造成较长时间的停磨。如河南七里岗、广州槎头等厂因磨机中空轴法兰与筒体端盖的联接螺栓折断,造成3～ 5d甚至一个星期的停磨,损失很大。

2 筒体衬板螺栓的紧固与螺母防松
    以前,筒体衬板螺栓的紧固方法基本上都是采用自制土扳手加上钢套管几个人同时去推拧。扭紧程度凭感觉和经验,开磨后转不了几转,就有螺栓折断,必须迅速停下处理,影响磨机的运转率。

    为避免上述问题的出现,衬板螺栓应用扭力扳手拧紧,扭紧力矩按表1Ⅲ类控制。这种大扭矩的扭力扳手我国已能供应,而且扭紧力矩在一定的范围内是可调的,见表2。有不少厂使用这种扭力扳手取得了很大的经济效益,如广州槎头水泥厂等。

    使用扭力扳手紧固螺栓,可使每个螺栓的扭紧力矩均匀一致。这种扭力扳手,当达到事先调定的扭紧力矩时便会发出信号——“咔”的响声或“嘀”的叫声,从而保证螺栓的适宜受力状态,既不会使螺栓拧成欲断未断的缩颈,也不会产生扭紧力矩不足的现象。

    螺母防松是保证螺栓正常工作的关键,尤其在那些振动冲击较大的设备及其部位。现在,世界上已研制出十余种锁紧螺母〔2〕,可根据振动冲击的大小进行选用。在我国,筒式磨机衬板固定螺栓的防松密封采用石棉橡胶板和铅油线麻丝、石棉绳等进行密封,效果不理想。有的设计和水泥厂采用双螺母固定,这样不仅使螺母的数量和重量增加一倍之多,而且在安装检修时也费时费力。如冀东水泥厂Υ 4.5m× 15.11m水泥磨,仅衬板螺栓约2500个。若采用双螺母固定,一个M36的螺母重0.371kg,约增加927.5kg,一个按8元计,则增加费用8× 2500= 20000元。并且目前还有人不掌握背母和锁母的正确使用方法,往往达不到理想的防松效果。采用双螺母后,螺栓的长度也需要适当加长,使螺栓的重量也相应增大,安装拆卸也费时费力。可见,也不是一种好方法。

    1983年冀东水泥厂从日本引进的生料磨、水泥磨和煤磨投入运转。其衬板固定螺栓采用了带弹簧片的锁紧螺母和碟型垫圈加优质耐温橡胶密封圈进行紧固和密封等新型结构,使用14年来一直非常理想,如图所示。顺昌水泥厂的设备均为澳大利亚BHP公司提供,衬板螺栓也采用锁紧螺母紧固。不过,锁紧螺母不是带有弹簧片,而是采用尼龙圈进行锁紧。虽然也有锁紧作用,但效果远不及带弹簧片的,而且不能重复使用,提高了维护费用。

    为改变我国衬板等设备螺栓联接固定及密封的落后状况,最近天津三泰总公司研制出了带弹簧片的锁紧螺母、碟形垫圈和耐高温的优质橡胶密封圈,还有各种螺栓和可调扭紧力矩的大型扭力扳手及其配用的各种接头等,既可以单独供应,也可成套供应,其中锁紧螺母经过冲击振动试验,完全达到了日本进口锁紧螺母的性能,通过天津水泥厂在水泥磨上的使用实践证明,不仅可提高磨机的运转率,减少检修和维护的工作量,而且对保护设备,降低工人的劳动强度,改善车间的环境等都有很大作用。

3 其它部位联接螺栓的紧固与锁紧
    我国自行设计和制造的筒式磨机,除衬板螺栓经常出现问题外,还有几处的联接螺栓也常出现问题。
    (1)中空轴法兰与磨机筒体端盖的联接
    中空轴法兰与磨机筒体端盖的联接螺栓折断现象时有发生,如河南七里岗、广州槎头等水泥厂中的Ф3.5m×10m中卸烘干生料磨,许多小型水泥厂中的Ф2.2m×6.5m磨机更多。

    (2)磨机进出螺旋筒法兰与中空轴轴颈端部的联接固定。

    磨机的进出料装置,有的在中空轴内采用螺旋筒,也有的采用锥形衬套。它们的法兰与中空轴轴颈端部有采用螺钉固定的,也有采用双头螺栓固定的。但不论采用哪种固定方式,螺钉或螺栓松动折断的现象都十分频繁。这种现象发生的历史很长,至今仍未得到很好解决,而且不论国产和进口的磨机均如此,常常成为有关厂矿十分头疼的一种不大不小的故障。尽管设计部门或者使用厂矿采取多种措施处理,但奏效的极微〔2〕。冀东水泥厂日本进口的Ф4.5m×15.11m水泥磨、江西水泥厂国内制造的Ф3.5m×10m中卸烘干生料磨等,联接螺栓折断后用大钢块焊接都没有焊住。

    (3)大齿圈对口接合面的联接螺栓
    回转窑、边缘传动磨机、单筒烘干机和单筒冷却机等的大齿圈,其对口接合面的联接螺栓经常松动和折断，是一种非常普通的故障。

    笔者曾调查过50多个厂的回转窑和磨机,螺栓不松动和折断的几乎寥寥。有不少厂曾因这个问题造成更大的设备事故,如耀县水泥厂的Ф2.6m×13m水泥磨,因对口联接螺栓螺母松动掉落在齿轮罩的油池中,后被带到大小齿轮的啮合处,将大小齿轮挤坏,还有的厂因此而引起小齿轮轴承地脚螺栓折断等。以上这些部位的联接固定螺栓松动和折断的原因固然是多方面的,然而与螺母不能很好锁紧,扭紧力矩失控和扭紧力矩不能均匀一致却是重中之重的原因。淮海水泥厂3000t/d生产线所用的Ф4.2m×13m水泥磨出料螺旋筒法兰与中空轴轴颈端面的联接,原采用20个M48的双头螺栓和普通双螺母固定,螺栓折断频繁,严重地影响了磨机的运转率提高。改成外法兰用单个带弹簧片的锁紧螺母固定,用扭力扳手均匀扭紧后,联接螺栓再不松动,也不折断,彻底地解决了生产中的一大难题。

4 结论
    (1)绝大多数螺栓都是大家常说的先松后断,可见螺母的合理紧固和良好的锁紧防松是保证螺栓不松不断的最重要条件之一。

    (2)带弹簧片的锁紧螺母防松能力强,可耐温度高,既可多次使用,价格也相对便宜,是磨机衬板和其它关键部位联接固定最理想的一种联接件。

    (3)碟型垫圈加优质耐温橡胶密封圈是磨机筒体衬板螺栓孔当前最好的密封形式,不仅安全可靠寿命长,操作省时省力,而且又能保证螺栓孔不漏料冒灰、漏浆、渗水,改善了车间环境又保证了水泥质量。

    (4)采用扭力扳手拧紧螺母,既能保证扭紧力矩合理,又能保证同一部位的每个螺栓受力均匀一致,使设备管理和维护日臻科学化、现代化,把设备管理提高到一个新水平。

    (5)设计部门应该象丹麦史密斯公司那样,在设计中、在图纸上或安装使用说明书中提供具体的扭紧力矩值和具体操作方法,降低我国磨机的故障率。

参考文献
1.Tightening of bolts and screws during erection of mills.丹麦史密斯公司说明书及图纸
2.王喜林,代立夫.自锁螺母的探讨与应用.矿山机械,1992,(5)