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PEJ1500×2100颚式破碎机机架主轴承座孔的修复工艺
发布时间：2013-06-15 07:55 来源：未知
1、主轴承座孔的磨损原因及其危害性
我厂1#、2#PEJ1500×2100颚式破碎机在运转中发现主轴承下瓦活动，由于主轴承工作时受力很大，且为冲击载荷，加之设备维修条件差，瓦盖螺丝平时紧固不及时，加速了主轴承座孔和下瓦外壳的磨损。运转过程中发现下瓦与集油器的连接螺丝经常断裂，设备漏油严重，瓦盖螺丝难以紧固，偏心轴运转不平稳，设备随时会发生断油烧瓦的重大事故，为了保证设备的安全运转，厂部决定先后对这两台设备进行大修，以彻底消除隐患，保证正常生产。
主轴承座孔磨损情况简介：
以11颚式破碎机为例，轴承座孔损坏情况见图1，座孔圆弧面内下瓦外壳与其配合的面积全部磨损，东面座孔磨损带Al、A2、Bl、B2磨损深度为1.38 mm，西面座孔磨损带A3、A4、B3、B4磨损深度为1.5—5.2 mm，均为不均匀磨损，中心对称面P-P附近及偏北一段区域磨损量较大。未磨损带cl、C2、C3、C4及中间键槽两侧腐蚀严重，腐蚀深度约0.5 mm。设备解体时，以主轴承内孔为基准，在偏心轴上测量机架的横向不平度为西边主轴承比东边主轴承高14 mm。这种测量结果存在着两瓦衬、两下瓦外壳及其座孔磨损不均匀的累积误差。
2、修复方法及其工艺过程
采取现场手工电弧堆焊、自制镗具现场加工的方法，完全恢复主轴承座孔的几何形状、尺寸及配合件的性能。
2.1 堆焊方法及其工艺要求
查图纸得知上架体重量为42 224 kg，尺寸为7050 x3 280 x2 400 mm，材质为ZG25。
(1)选择堆焊面。首先堆焊磨损带（圆弧面）Al、A2、Bl、B2、A3、A4、B3、B4及两座孔键槽两侧的未磨损带。未磨损带CI、C2、C3、C4作为镗杆找正时，其安装中心线在水平面和垂直面的基准。镗杆安装中心线找正后，锁紧轴承座调整螺丝，再堆焊Cl和C4未磨损带。未磨损带C2和C3不堆焊，作为两座孔修复后检查加工质量的参考基准。
(2)电焊机和堆焊电流的选择及其工艺要求。ZC25铸钢可焊性较好，没有特殊工艺限制，为了简化操作程序，提高堆焊效率，选用交流电焊机。
堆焊电流的选择在于焊条的直径大小，直径大，则所需电流值大，选用焊条的直径取决于堆焊金属的厚度、工件的尺寸及堆焊质量等。堆焊第一层时，为防止堆焊面清理不彻底，电流大电弧不容易控制而产生气孔，影响堆焊质量，选用直径为∮4mm的焊条，电流值在160～210A之间；堆焊第二层及其它层时，为了提高堆焊效率，选用直径为∮5mm的焊条，电流值在210_270 A之间。每层堆焊都是圆弧面平焊时电流选择上限值，圆弧面立焊位置电流选择下限值，介于两者之间圆弧面的爬坡位置的堆焊，电流选择中限值，并根据焊接角度调节电流。
(3)电焊条的选择。机架是大而复杂的铸钢焊接件，堆焊处壁厚都大于40姗，结构刚度很大，堆焊金属在冷却收缩时产生的内应力也大，容易产生裂纹。为了提高堆焊时抗冷裂和抗热裂的能力，使堆焊金属获得良好的机械性能，选用综合机械性能优于ZG25的碱性低氢型J506焊条。
(4)堆焊前的准备工作。碱性焊条对锈、水、油、污的敏感性较强，堆焊前仔细清除堆焊位置及附近的铁锈、油污、矿粉等污物，直到呈现出金属光泽，排除堆焊时出现气孔的可能性。
J506焊条焊接时要求药皮很干燥，而平时焊条药皮容易受潮，水分中的氢容易使焊肉产生气孔和裂纹，因此焊条在使用前要烘干，烘箱温度200—250℃，保温时间1.5 h，随后把焊条放在比较干燥的位置，随用随取（施工单位的烘箱达到的最高温度为250℃）。
(5)减小内应力的办法及其工艺要求。①预热：预热是ZC25铸钢焊接的工艺措施之一，我们采用24 h倒班作业连续堆焊的方法，对堆焊面进行预热以提高温度，防止焊肉可能产生的冷裂纹，减小残余应力，改善堆焊金属的塑性，使其便于加工；②焊肉位置：在堆焊过程中，为防止下瓦座孔收缩变形严重，从工艺上考虑，使焊肉的排列平行于对称面P-P。由于堆焊面热量分布不均匀，温差大，容易产生应力，我们采用段焊的方法减小应力，即在某位置堆焊3_4道焊肉后，转到其它位置堆焊3—4道焊肉，依次类推，使堆焊位置不连续，减小堆焊面温差；③焊肉简单处理：焊好2—3道焊肉后，立即用手锤对焊肉进行敲击，以增加焊肉的致密度，减小内应力和防止有可能产生的焊肉小裂纹等。
(6)堆焊表面的形成。堆焊时第二道焊肉压第一道焊肉的1/2或1/3均可，压1/3更好，依次类推，这样得到的堆焊表面比较光滑平整，有利于镗削加工。
样板检查：由于磨损带磨损不均匀而且是偏磨，需堆焊的磨损带几何形状改变。为了保证加工尺寸，并考虑堆焊表面高达2 mm的宏观不平度等因素，制作半径为396 mm、厚度为3 mm的半圆形钢板样板，在堆焊结束前检查堆焊表面尺寸。
2.2 机架和镗杆找正及调整加工面的方法
机架主轴承座孔的加工质量，关键在于镗杆的找正和精加工的操作，而机加横向不水平度数值的大小及准确与否直接影响着镗杆的找正精度�；苤ё凹际跻蠊娑ǎ夯苷宜�，左右以两主轴承安装面为基准，相差不得大于0.4 mm。
(1)机架水平度测量及调整的方法。清理图1所示未磨损带Cl、C2,、C3、04并修平，作为机架不水平度测量的基准。清理下瓦座孔止口加工平面上的铁锈、矿粉、油污等并修平，作为测量及机架和镗杆找正的参考基准。
选用DS23 - ZD自动安平水准仪，该仪器在正常测量条件下，每公里往返测高差偶然中误差仅为±3 mm，因此仪器本身误差不计。把仪器架在检修平台上测量，将一米钢板尺同标杆固定在一起，作为读数用的高度标尺，误差为视觉误差小于0.5 mm，能达到使用要求。
把标尺分别立于图1所示未磨损带C2内的Ml处和未磨损带C3内CI处，测量结果：GI处比Ml处高14.5 mm，即西边主轴承安装面比机架东边主轴承安装面高14,5 mm。相差数值太大，远远超过安装技术要求。为了保证所测数据的准确性，将标尺分别立于图1所示下瓦座孔止口加工平面上的M、G、N、H四处位置读数进行验证，读得数据如下：G处510.5 mm，H处523.5 mm．M处525 mm，N处537。整理数据：G处比M处高14.5 mm，H处比N处高13,5 mm。比较前面用框式水乎仪测得的数据（解体时在水平偏心轴上测得）和上面用自动安平仪测的数据，两者基本接近，说明下瓦瓦衬、外壳圆弧面及安装座孔磨损量基本相等，机架以下瓦座孔为测量基准，西边仍比东边高14 mm左右。同一下瓦座孔止口加工平面G处比H处高13 mm，M处比处高12 mm，系机架制造时刨削平面划线时失误所致，不影响设备运行。
从自动安平仪再次测得的数据证明：两主轴承（下瓦）安装座孔止口加工平面可以做机架找正、镗杆找正的基准。调整机架横向不水平度，松开下机架两侧的地脚螺丝，砸基础清理出机架东边基础内的钢梁，用δ=40 mm钢板制作钢架焊接于机架东侧下部筋板上，用油压机顶住钢架，将机架顶起16—18哪，在顶起机架的同时用钢楔将机架撑住，以防油压机失灵，在机架底盘与埋设在基础内的钢梁之间加平整均匀的8= 14 mm钢板垫四块，落下油压机，紧固地脚螺丝，重灌混凝土。
测量机架调平后的不水平度：仍用自动安平仪测量G、H、M、N四位置，测得数据如下：（仪器支架与上次测量高度不同）。
G处768 mm，H处780 mm，M处766.5 mm，N处778.5 mm。整理数据G处比M处低1.5mm，H处比N处低1.5 mm�；苷移胶�，以两主轴承下瓦座孔止口加工平面为测量基准，西边比东边低1．5 mm�？悸堑缴璞复汉稍俗欢问奔浜螅艿亟怕菟炕剐杞艄�，因此这1.5 mm偏差再不需要调整，而做为其它工序找正的依据。
(2)镗杆找正及调整加工面的方法。镗杆的找正精度直接影响着主轴承座孔的加工质量。
技术要求：
镗杆安装中心线即主轴承两座孔加工后的中心线是动颚轴承座孔修复的基准，而镗杆安装中心线找正的基准座孔未磨损带C1、C2、C3、C4经过30年的使用，腐蚀比较严重，座孔止口加工平面也有腐蚀和被撞击的现象，表面凹凸不平，因此镗杆安装中心线和主轴承原座孔的中心线的不同心度的偏差值大小是能否保证加工后的主轴承座孔中心线与动颚轴承座孔中心线在水平和垂直面上按尺寸l 580±2mm和l 200±2 mm在长3 280咖上的相互不平行度不大于0.3 mm，保证加工后的座孔中心线对H面即上、下架体结合面的不平行度在长3 280 mm上不大于0.4 mm，能否保证设备正常运转的关键。
初步找正：堆焊工作基本结束后，分别测量图l上G、H、M、N四点所在平面与C1、C2、C3、C4未磨损带最低点间的距离，图2所示OiMi间的距离，量得C点和M点所在平面与未磨损带最低点间的距离相等，为394.5 mm，即OiMi= 394.5，H点和N点所在平面与未磨损带最低点间的距离相等，为382.5 mm．即02MI= 382.5 mm，而按图2计算，则OiMi =395 mm，差0.5 nun属腐蚀量。
刨削4块如图3所示的钢板条点焊于G、M所在平面图示位置，见图1、图2；刨削4块如图4所示的钢板条点焊于H、N所在平面图示位置，见图l、图2;8块钢板条的上平面做为镗杆找正的纵向基准，和镗杆安装中心线在一个水平面内，由两主轴承座孔内的四个未磨损面CI、C2、C3、C4找出其对称平面P-P．两平面的相交线，即镗杆安装的中心线，钢板条内侧面在和堆焊面一起加工后做为主轴承座孔直径的测量位置。
分别在两座孔外侧机架非加工面上焊接镗杆轴承座固定支架，按上述中心线位置安装镗杆组装件。
精确找正：检查校正水平仪零位。调整加工面的位置——改变镗杆安装中心线的水平位置，保证加工后的主轴承座孔的技术数据满足使用要求。改变镗杆安装中心线的水平位置的因素：
①机架调平后，以主轴承座孔止口加工平面为基准，测得东边比西边高1.5mm偏差超标，但调平前测量东边比西边低14 mm．而我们只加了8=14mm的平整垫，所以负荷开车一段时间后，机体地脚螺丝还需紧固，不平度偏差一定会减��；
②要使加工后的两主轴承座孔中心线在机架地脚螺丝最后紧固后处于水平位置，偏差值不大于0．4 mm。由于这两个因素，我们确定镗杆安装中心线不处于水平位置，东高西低，保证两座孔加工后东边座孔比西边座孔高0.8~1.1 mm（考虑了偏差及测量误差）。用框式水平仪检测镗杆的水平，用在水平仪的一端加标准塞尺垫，使水准泡的气泡处于零位的方法保证西边座孔比东边座孔低0.8~1.1mm。
镗杆精确找正办法：①调节镗杆轴承座调整螺丝，用卡钳测量镗杆外圆面左右端点（见图2El,E：点）到每条未磨损带间的距离，直到接近相等；如EiF．= E2 F2。②用内径千分尺测量镗杆外圆面下端点到（见图2E点）每条未磨损带间的距离（如EM,），直到都接近相等。③反复检查、测量、调整直到镗杆位置能满足①②两个条件。④将水平仪置于镗杆中间位置，在水平仪西端下部加0.08 mm的标准塞尺垫，微调轴承座调整螺丝，直到水准泡的气泡位于零位置，锁紧调整螺丝。
注：为了保证①办法中尺寸的准确性，如EiFi= E2F2在H，N所在平面与未磨损带C．、C2、C3、C．的相交线处点焊δ=12咖的钢板条做测量用。
2.3 堆焊后加工方法及其工艺要求
粗加工前堆焊未磨损带C．和C4。
(1)粗加工：调紧三角传动皮带，调整合金刀头安装位置进行镗削加工，吃刀深0.5 mm，直到从四组钢板条上表面内侧测量加工孔直径为唾798 mm为止，留1mm加工余量。
(2)半精加工：适当调松传动皮带，吃刀深减至0.25 mm左右，用不同的几何角度磨几把刀，每把刀都进行试加工，选择两把能接近光洁度△5的刀，留下精加工使用，校对镗杆中心线的位置后对两个座孔通镗一次，吃刀深0.15 mm，留0.20 mm加工余量进行精加工。
(3)精加工：将水平仪置于镗杆中间，校对镗杆安装中心线位置，微调恢复到精确找正位置锁紧。
精加工是保证主轴承座孑L修复质量的主要手段之一。为了保证加工孔的精度和表面光洁度，采取措施如下：
①由于镗杆刚度大，适当调松传动皮带，防止镗杆端部皮带轮处受力大引起镗杆安装找正中心线变动（轴承为一般精度），保证加工精度；②控制吃刀深，选0.1mm，减小切削力，防止切削力大引起的镗杆弹性变形，保证加工精度；③最后两刀吃刀深为0.1 mm，适当提高切削速度，选择合适的走刀量0．08 mm/n。
用一把刀在两座孔全长上通镗一次，另一把刀仍然在全长上通镗一次，形成同心度较高的两主轴承座孔。测量孔径在图纸要求的公差范围以内后，调整刀具，修理键槽两侧平面和两座孔两端平面。
(4)测量加工尺寸：拆除镗杆，用内径千分尺分别在四组钢板条内侧测量孔径，测得结果见图5，镗削加工表面光洁度达到了△4，比原设计要求稍低，但能满足使用要求。实际测量结果表明：座孔加工尺寸在图纸要求的∮800范围内。
(5)收尾：拆除镗杆轴承座固定支架，拆除点焊在主轴承座孔止口平面上的钢板条，用抛光机打平剩余焊肉。至此，两座孔镗削加工工作结束。
3、修复后的使用情况
安装主轴承下瓦，偏心轴后（经过刮研），将水平仪置于偏心轴中间A位置，在水平仪西端下面加0.1 mm塞尺垫，见图6（塞尺垫应在相反位置），水准泡的气泡正好处于零位，即以主轴承为基准面，横向水平在偏心轴上测量，东边轴承比西边轴承高2．7 x0.1/0.2 =1.35 mm。
设备大修工作结束，投入生产负荷运行3个月后，紧固地脚螺丝，打开偏心轴承上瓦，将水平仪置于偏心轴中间，水准泡的气泡处于零位偏东6个格，即东边轴承比西边轴承高0.2×6×2.7=0. 324mm。
最终测量结果：以主轴承为基准面，机架横向不水平度小于0.4咖，达到了安装标准。
我厂1#、2#PEJ1500×2100颚式破碎机机架主轴承座孔修复后，从投产到现在运行近几年的情况看，偏心轴运转平稳，主轴承下瓦没有活动，设备其它部位均无异常现象。通过大修，2台主要生产设备恢复了原有的精度和技术性能，消除了大修前存在的重大隐患，现在设备的技术状况和维护状况良好。每年均被我厂推荐为公司的红旗设备。
4、结语
1#颚式破碎机正常运转3个月后，我们紧固了机架地脚螺丝，检查了机架的横向不水平度和主轴承座孔与主轴承的配合情况，机架横向不水平度数值从开车前的1. 35 mm降至0.324 mm，说明：在机架主轴承安装面（座孔）磨损腐蚀，座孔止口加工平面磨损腐蚀的情况下，不论用哪个面做机架和镗杆找正的基准，都存在着不同程度的偏差。我们根据机架的找正情况和现场测得的实际数据，适当变动镗杆安装中心线的水平位置，调整加工面的方法，从考虑偏差因素到采取调整对策，思路正确，方法得当。
从主轴承座孔的堆焊到加工，采用的工艺和保证施工质量的各种办法，都基本满足了恢复座孔原有精度和装配性能的需要，通过修复座孔，解决了生产的急需，并且为我厂大型部件上的孔和轴的修复提供了经验。
