Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas tsemendiahjude ja kuulveskite ajamitele
Tsemenditehase ahju abiajam töötab 3 meetri kaugusel pöörlevast kestast 300 kraadi Celsiuse pinnatemperatuuril, leeliselise tsemenditolmu paksus atmosfääris pH-ga 12, neelates samal ajal perioodilisi löökkoormusi 80 tonnidelt terasest jahvatuskuulidelt, mis langevad kõrvalasuvasse kuulveskisse. Kuumus, tolm ja löögid – samaaegselt ja pidevalt – muudavad tsemendi selle 30-artiklist koosneva sarja ussiülekandepaari jaoks kõige füüsiliselt agressiivsemaks keskkonnaks.
Tsemenditehastes kasutatakse ahju abiajamite (varrastega) ajamite, kuulveski sisselõikeajamite, klinkrijahuti resti ajamite ja kotifiltriventiilide ajamite jaoks ussülekandepaare – rakendused, mis vajavad 500–15 000 N·m väljundpöördemomenti kiirusel 0,5–10 p/min kombineeritud termilise, abrasiivse ja löögikoormuse keskkonnas. Soojushalduse otsustuspuu käsitleb tsemendile ainuomast kahekordset kuumusprobleemi: ahju ja klinkrijahuti kestade väline kiirgussoojus (tõstab ümbritseva õhu temperatuuri 60–150 kraadini Celsiuse järgi) pluss sisemine hõõrdesoojus käigu ebaefektiivsusest – tekitades korpuse temperatuure, mis vajavad enamikus paigaldistes aktiivset jahutamist. Korpuse temperatuuri suhtes kaardistatakse neli jahutusstrateegiat: loomulik konvektsioon alla 80 kraadi, ventilaatoriga jahutus 80–110 kraadi, õliringlus 110–140 kraadi ja veesärgiga jahutus üle 140 kraadi. Tsemenditolm pH 12 juures on nii abrasiivne (hävitab tihendeid) kui ka aluseline (ründab standardset kummi) – see nõuab tugevaid ussülekande labürinttihendeid positiivse õhupuhastusega ja FKM-tihendusmaterjaliga. Kuulveski löökkoormus sagedusel 20–40 Hz ületab tavapärase töökoormuse teguri arvutuse ja nõuab spetsiaalseid löögikoormuse tegureid vahemikus 2,0–3,0.
Kus tsemenditehastes ussiülekandepaarid töötavad
Pöördahju ja kuulveski peamised ajamid kasutavad avatud hammasrattaid – seadme läbimõõt (4–6 meetrit) on suletud hammasrataspaaride jaoks liiga suur. Kuid igal tsemenditehasel on 15–40 abiajamit, kus standardiks on usshammasrataste paarid: ahju talaajamid, mis pöörlevad ahju aeglaselt kuumutamise ja jahutamise ajal (vältides termilist läbipaindumist), kuulveski sammajamid, mis positsioneerivad veskit vooderdise kontrollimiseks, klinkri jahuti resti ajamid, mis liigutavad jahutusplaate, ja kottfiltri klapiajamid, mis lülitavad sisse tolmukogumissüsteemi siibreid.
Nendel abiajamitel on kolm ühist omadust: aeglane väljundkiirus (0,5–10 p/min), suur pöördemoment (500–15 000 N·m) ja äärmuslik tsemenditehase keskkond (kuumus, tolm, löögid). Ussülekandepaar saab hakkama kõigi kolmega – aga ainult siis, kui soojusjuhtimine, tolmukaitse ja löögikoormuse hooldustegur on õigesti määratletud.
Soojushalduse otsustuspuu – kaks soojusallikat nõuavad aktiivjahutust
Tsemenditehase ussülekandepaarid seisavad silmitsi termilise väljakutsega, mis ühendab endas pagaritööahjude ajamite välise kuumuse probleemi (artikkel A14) ja pidevkoormusega eskalaatori ajamite hõõrdesoojuse probleemi (artikkel A08) – samaaegselt. Ahju kest, mille pinnatemperatuur on 250–350 kraadi Celsiuse järgi, kiirgab soojust lähedalasuvale abiajami korpusele, tõstes hammasrattapaari ümbritseva õhu temperatuuri 60–150 kraadini Celsiuse järgi. Samal ajal tekitab ussülekandepaar sisemiselt hõõrdesoojust hammasratta ebaefektiivsuse tõttu (tavaliselt muutub 50–60 protsenti sisendvõimsusest soojuseks). Korpus peab hajutama mõlemad soojusallikad – ja kõrge ümbritseva õhu temperatuur vähendab loomulikuks hajumiseks saadaolevat termilist gradienti.
Esiteks kuumakaitse, seejärel aktiivjahutus. Enne ventilaatorjahutuse või õliringluse määramist hinnake, kas ahju kesta ja ussülekandepaari vaheline kiirgussoojuse kilp suudab vähendada ümbritseva õhu temperatuuri loomuliku konvektsiooni vahemikku (alla 80 kraadi Celsiuse järgi). Poleeritud roostevabast terasest reflektor maksab 100–300 USA dollarit ja vähendab kiirgussoojuskoormust 70–90 protsenti – potentsiaalselt välistades vajaduse ventilaatorjahutuse (500–1500 USA dollarit) või õliringluse (3000–8000 USA dollarit) järele. Kõige kulutõhusam termilise haldamise strateegia tsemenditehastes on järgmine: kõigepealt kilp ja seejärel valige varjestatud temperatuuri jaoks minimaalne jahutusmeetod.
Tsemenditolmu kaitse ja kuulveski löökkoormus
Tsemenditolm abrasiivse saasteainena. Tsemendiahjutolm (CKD) on peen pulber, mille osakeste suurus on 10–100 µm ja pH on 11–13 (tugevalt aluseline). Kui CKD satub ussiülekande korpusesse, toimib see lappimisseguna – hõõrdub hambapindadel ja kulutab pronksketast 3–10 korda kiiremini kui tavaliselt. Standardsed ussiülekande huuletihendid ei saa CKD-d välistada, kuna peened osakesed tungivad tihendi huule ja võlli vahelisele liidesele läbi staatiliste rõhuerinevuste (termiline hingamine). Tsemendikvaliteediga tihendi spetsifikatsioon nõuab labürinttihendit (kontaktivaba, huulekulumiseta) ja positiivset õhupuhastust (0,1–0,5 baari suruõhku, mis puhub läbi labürindi väljapoole, takistades füüsiliselt tolmu sissetungimist). FKM-tihendimaterjal on kohustuslik – standardne nitriil ja EPDM lagunevad aluselises tsemendiatmosfääris 12–18 kuu jooksul.
Kuulveski löökkoormus. Kuulveskites on 30–100 tonni terasest jahvatuskuule (läbimõõduga 25–90 mm), mis langevad pöörleva trumli sisse. Kuulide löögid tekitavad 20–40 Hz löökkoormusi, mis kanduvad läbi veski kesta, vundamendi ja külgnevate konstruktsioonide lähedale paigaldatud ussülekandepaari ajamitele. Standardsed teenindusteguri arvutused (SF 1,0–1,5) ei arvesta seda ülekantud lööki. Tsemenditehase ussülekandepaarid kuulveskite lähedal nõuavad löögi teenindustegurit 2,0–3,0 – see tähendab, et paar peab olema hinnatud 2–3 korda suuremale püsiseisundi pöördemomendile. Ahju varrasajam püsiseisundis 3000 N·m ja SF 2,5 juures peab olema hinnatud 7500 N·m jaoks – see nõuab tavaliselt raami suurust 1–2 astet suuremat, kui püsiseisundi pöördemoment üksi näitaks.
Korea tsemenditehas paigaldas uue ahju abiajami ussülekandega, mille pöördemoment oli 5000 N·m – see vastas arvutatud stantsimispöördemomendile 4200 N·m standardse teenindusteguriga 1,2. Ajam paigutati ahju kestast 2,5 meetri kaugusele (pinnatemperatuur 280 kraadi Celsiuse järgi) ilma kuumakilbita. Pärast 4-tunnist stantsimisoperatsiooni mõõdeti korpuse temperatuuriks 115 kraadi Celsiuse järgi. Standardne mineraalõli (temperatuuriga 90 kraadi Celsiuse järgi) hakkas vedelduma ja oksüdeeruma. Kuue kuu jooksul ületas õli happesuse arv hukkamõistva piiri, pronkskettal oli kiirenenud kulumine ja lõtk suurenes 8 kaareminutilt 22 kaareminutini. Tehase hooldusmeeskond paigaldas roostevabast terasest kuumakilbi (260 USD), vähendades korpuse temperatuuri 82 kraadini Celsiuse järgi, vahetas õli sünteetilise PAG-õli vastu (temperatuuriga 120 kraadi Celsiuse järgi) ja lisas varuks ventilaatorjahutuskomplekti (480 USD). Ussülekande termilise sekkumise kogumaksumus oli 740 USD pluss 3 tundi hooldustööd. Asendus-ussülekandepaar (mis oli vajalik, kuna algne ratas oli üle kasutuskõlbmatuks kulunud) maksis 2800 USD pluss 8 tundi paigaldusaega. Õppetund: termilise haldamise otsustuspuud tuleks rakendada spetsifikatsiooni etapis, mitte pärast esimese paari riket. 740 USD maksev jahutussekkumine oleks takistanud 2800 USD maksvat asendust, kui seda oleks rakendatud juba esialgsest paigaldusest alates. Tsemenditehastes tuleb enne ussülekande jahutusmeetodi valimist mõõta iga abiajami korpuse temperatuuri 5 meetri raadiuses ahjust või jahuti kestast – ärge kunagi eeldage, et standardne loomulik konvektsioon on kõrge temperatuuriga seadmete läheduses piisav.
Kolm tsemenditehase ussiülekande paari spetsifikatsioonijuhtumit
Juhtum 1 – Korea tsemenditehas: ahju armatuurvõrega ajam, 5 m Ø ahi, kuumakaitsega
Korea tsemenditootja määras 5,0 m läbimõõduga × 78 m pikkuse pöördahju abiajamiks ussülekandepaari, mis toodab 5000 tonni klinkrit päevas. Ahju ajam pööras ahju kuumutamise, jahutamise ja plaaniliste seiskamiste ajal kiirusega 0,1 p/min, et vältida ahju kesta termilist moonutamist. Ahju pöördemoment: 4200 N·m (ahju kaal × laagri hõõrdumine madalal kiirusel). Löögitugevus SF: 1,5 (ahju latil on minimaalne löök – ahi pöörleb sujuvalt kiirusel 0,1 p/min). Nõutav koguvõimsus: 6300 N·m. Parandatud spetsifikatsioon (pärast termilist intsidenti): ussülekandepaar ühe käivitusega, moodul 8, tsentrite vahe 200 mm, suhe 60:1, nimivõimsus 8000 N·m. Materjal: karastatud legeerterasest uss, tsentrifugaalvalust fosforpronksist ratas. Jahutus: roostevabast terasest kuumakaitse ja ventilaatoriga konvektsioon. Õli: sünteetiline PAG ISO VG 460. Tihendid: labürint koos suruõhupuhuri ja FKM-huulega. Korpuse temperatuur pärast kilpi ja ventilaatorit: 78 kraadi Celsiuse järgi – loodusliku konvektsiooniga määrdeaine vahemikus, kuid ventilaator annab varu suviste ümbritseva õhu tipptemperatuuride jaoks. Maksumus paari kohta: 2800 USD. Soojuskilp ja ventilaator: 740 USD. Ajami kogumaksumus: 3540 USD. Kaitstud ahju toodangu väärtus: ligikaudu 1,2 miljonit USD klinkritoodangu päevas.
Juhtum 2 – Jaapani lubjaahi: kuulveski sammajam, löögikoormus, tolmukriitiline
Jaapani lubjatootja määras 3,8 m läbimõõduga kuulveskile, mis jahvatab lubjakivi pulbriks, ussülekandepaari. Sissetõmmatav ajam pööras veskit kiirusel 0,5 p/min vooderdise kontrollimiseks ja kuuli laengu reguleerimiseks – vahelduv töö, tavaliselt 2–4 tundi kuus. Sissetõmmatav pöördemoment: 2800 N·m. Sissetõmmatav ajam paigaldati aga veski vundamendile 1,5 meetri kaugusele kuulveski kestast – see võttis veski tavapärase töötamise ajal vastu pidevat 25 Hz löökvibratsiooni kaskaadselt langevalt kuuli laengult (kuigi sissetõmmatav ajam ise oli sisse lülitatud ainult seiskamiste ajal). Löögitugevus SF: 2,5 (ülekantud löök kõrvalasuvalt kuulveskilt). Nõutav nimiväärtus: 7000 N·m. Ussülekandepaar: ühekäiguline, moodul 6, tsentrite vahe 160 mm, ülekanne 50:1, nimivool 8500 N·m. Ülemõõtmine tagas löökide neeldumise varu. Tolmukaitse oli kriitilise tähtsusega – lubjakivitolm on vähem aluseline kui tsemenditolm (pH 9–10), kuid sama abrasiivne. Labürinttihend õhupuhastussüsteemiga. Materjal: karastatud legeerterasest uss, alumiiniumpronksist ratas (fosforpronksist parem löögikindlus löögikoormuse korral). Hind paari kohta: 2200 USD. Sirvi raskeveokite ussikäigu reduktor tsemendi-, lubja- ja mineraalide töötlemistehase rakenduste valikud.
Juhtum 3 – Vietnami klinkrijahuti: restiajam, ümbritseva õhu temperatuur 120 °C, pidev töö
Vietnami tsemenditehas määras klinkrijahuti kuuele edasi-tagasi liikuvale restiajamile ussülekandepaarid. Jahuti võttis ahju väljalasketorust vastu 1400-kraadist klinkrit ja jahutas selle sundõhu ristvoolu abil temperatuurini 100 Celsiuse kraadi. Rest liigutab täiustatud perforeeritud terasplaate kiirusega 3–8 lööki minutis, lükates klinkrikihti üle jahuti. Ümbritseva õhu temperatuur resti ajami asendis: 110–130 kraadi Celsiuse järgi (klinkrikihist tulev kiirgussoojus pluss konvektiivne soojus jahutusõhu väljalaskest). Väljundpöördemoment ajami kohta: 1200 N·m. Pidev töö: 8760 tundi aastas. Ussülekandepaar: ühekäiguline, moodul 5, tsentrite vahe 125 mm, suhe 40:1. Jahutus: õlitsirkulatsioon välise õhkjahutusega soojusvahetiga (korpuse temperatuur stabiliseeritakse õlitsirkulatsiooni abil 95 kraadini Celsiuse järgi). Õli: sünteetiline PAG ISO VG 460, vahetatakse igal aastal (happearvu jälgimine kord kvartalis). Tihend: labürinttihend koos õhupuhastusega ja FKM-tihendiga. Materjal: karastatud legeerterasest ussülekanne, fosforpronksketas. Tsemenditolmu kaitse oli jahutis vähem kriitilise tähtsusega (klinkritolm on jämedam ja vähem õhus kui toores tsemenditolm), kuid õhu eemaldamine säilitati standardpraktikana. Maksumus paari kohta: 1400 USD. Õliringlussüsteem ajami kohta: 1800 USD. Kuus ajamit kokku: 19 200 USD. Jahuti töödeldi ligikaudu 5000 tonni klinkrit päevas – ussülekandepaari maksumus moodustas vähem kui 0,02 protsenti klinkri aastaväärtusest.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kuidas ma määran tsemenditehase paigaldise löögiteenistusteguri?
Mõõtke vibratsioonikiirust (mm/s RMS) ussiülekandepaari kinnituskohas tehase tavapärase töötamise ajal (kõik lähedalasuvad seadmed töötavad). Võrrelge standardse vibratsioonitugevuse tabeliga (ISO 10816): alla 1,8 mm/s = SF 1,0 kuni 1,5 (standardne tööstuslik); 1,8 kuni 4,5 mm/s = SF 1,5 kuni 2,0 (mõõdukas löök); 4,5 kuni 11,2 mm/s = SF 2,0 kuni 2,5 (tugev löök); üle 11,2 mm/s = SF 2,5 kuni 3,0 (tugev löök – tüüpiline 3 meetri raadiuses töötavatest kuulveskitest). Kui tehast pole veel ehitatud, kasutage järgmisi rakendusjuhiseid: ahju armatuur SF 1,2 kuni 1,5; klinkri jahuti rest SF 1,5 kuni 2,0; kuulveski lähedus SF 2,0 kuni 3,0; purusti lähedus SF 2,5 kuni 3,0. Ühe teenindusteguri astme võrra ülehindamine maksab paari kohta 15–25 protsenti rohkem – alahindamine viib enneaegse väsimuspurunemiseni.
K: Kas tsemenditolm võib ussiülekandepaari kahjustada isegi suletud korpuse korral?
Standardsetesse suletud korpustesse (ainult huultihend, ilma labürindi või õhupuhastuseta) imbub lõpuks tsemenditolm – peened osakesed (10–50 µm) tungivad tihendi huulde termilise hingamise teel (korpuse paisumine/kokkutõmbumine tõmbab temperatuuritsükli ajal õhku ja tolmu tihendist mööda). Ajavahemik on erinev: 6–18 kuud ainult huultihendiga korpuste puhul väga tolmustes piirkondades, 3–5 aastat labürinditihendiga korpuste puhul ilma õhupuhastuseta ja 10+ aastat labürindi ja õhupuhastusega korpuste puhul. Õlianalüüs (osakeste arv ja leeliselisuse testimine) jälgib tolmu sissetungi – kui õli leeliselisus tõuseb üle pH 8 või osakeste arv ületab ISO 20/18/15, tuleb tihendeid kontrollida ja õli vahetada olenemata planeeritud intervallist.
K: Miks kasutatakse tsemenditehase ussiülekandepaaride puhul määrde asemel õlivanni?
Kolm põhjust. Esiteks tekitavad pidev töö ja kõrge temperatuur püsivat soojuse teket, mida määre ei suuda hajutada – õli tsirkuleerib soojuse korpuse seintele konvektsiooniks või välisele jahutile. Teiseks saab õli tühjendada ja asendada ilma korpust lahti võtmata – see on oluline tsemenditehastes, kus hooldusajad on lühikesed ja juurdepääs keeruline. Kolmandaks pakub õlianalüüs (happearv, veesisaldus, osakeste arv, leeliselisus) mitteinvasiivset diagnostikat sisemise hammasratta seisukorra ja tihenduse efektiivsuse kohta – teavet, mis määrdeõliga määrimisel puudub. Tsemenditehase ussiülekannete paaride puhul, mille tsentrite vahe on üle 100 mm, on õlivann universaalne; määret kasutatakse ainult väikestel ajamitel (kottfiltriventiilid, siibriajamid) alla 80 mm tsentrite vahekaugusega, kus soojuse teke on tühine.
K: Kui tihti tuleks tsemenditehase ussiülekandepaari õli vahetada?
Baasintervall: kord aastas ajamite puhul, mille korpuse temperatuur on alla 90 kraadi Celsiuse järgi, iga 6 kuu tagant temperatuuri 90–120 kraadi Celsiuse järgi ja kord kvartalis temperatuuri üle 120 kraadi Celsiuse järgi. Õlianalüüs peaks aga kalendrigraafikust kõrgemale tõusma: vahetage õli, kui happearv ületab 2,0 mgKOH/g, veesisaldus ületab 0,5 protsenti või osakeste arv ületab ISO 20/18/15 – olenemata möödunud ajast. Tugevalt tolmustes piirkondades, kus õhupuhastust ei toimu, võib tolmu saastumine vajada õlivahetust iga 3–4 kuu tagant isegi madalatel temperatuuridel. Ussülekandeõli analüüsi rakendamine hinnaga 50–100 USA dollarit proovi kohta säästab suurte ussülekandepaaride puhul 500–2000 USA dollarit iga ebavajaliku õlivahetuse kohta – ja tuvastab tihendite rikkeid enne, kui need põhjustavad ülekandekahjustusi.
K: Milline on tsemenditehase ussiülekandepaari tüüpiline kasutusiga?
Nõuetekohase termohalduse, tolmukaitse ja õlihoolduse korral: 8–15 aastat pidevkoormusega ajamite puhul (klinkrijahuti, konveier) ja 15–20+ aastat vahelduva tööga ajamite puhul (ahju barreerimine, veski sisemine freesimine – mis töötavad vaid paarsada tundi aastas). Ilma piisava tolmukaitseta võib abrasiivne saaste hävitada ussiülekande pronksist ratta 2–4 aastaga. Ilma piisava termohalduseta võib õli lagunemine põhjustada kiirenenud kulumist 6–12 kuu jooksul. Eluea määrab valdavalt keskkonnakaitse (tihendid, jahutus, õlihooldus) mitte mehaaniline nimivõimsus – õigesti kaitstud ussiülekandepaar kestab 3–5 korda kauem kui sama mehaanilise spetsifikatsiooniga alakaitstud paar.
Tsemenditehase ussülekandepaarid töötavad selle seeria rakendustest kõige füüsiliselt agressiivsemas keskkonnas – kombineerides välist kiirgussoojust (60–150 kraadi Celsiuse järgi ahjust ja jahuti kestast), abrasiivset aluselist tolmu (pH 12 tsemendiahju tolm) ja ülekantud löökkoormust (20–40 Hz kuulveski löökidest). Soojushalduse otsustuspuu lahendab kahekordse kuumuse väljakutse, valides minimaalse jahutusmeetodi (loomulik konvektsioon, ventilaator, õliringlus või veesärk), mis põhineb mõõdetud korpuse temperatuuril pärast kuumakaitse paigaldamist. Tsemenditolmu kaitse labürinttihendi ja positiivse õhupuhastusega on tolmuses tsoonis asuvate ajamite puhul vältimatu – õhupuhastussüsteemi hind (200–500 USD) hoiab ära abrasiivse saastumise, mis hävitaks 1500–3000 USD maksva ussülekandepaari 2–4 aasta jooksul. Kuulveski löökkoormus nõuab löögitegureid 2,0–3,0 – see tähendab, et paar peab olema ette nähtud 2–3-kordsele püsiseisundi pöördemomendile, et taluda jahvatuskeskkonna löökidest tulenevat vibratsiooni.
Tsemenditehaste operaatoritele ja seadmete tootjatele kaardistab meie inseneribüroo paigalduse termilise ja tolmukeskkonna õige jahutuse, tihenduse ja tööteguri spetsifikatsiooni järgi. Standardkataloog vastupidavad ussiülekandekomplektid katab tsemendiklassi suurused vahemikus 125 kuni 250 mm, kasutades õlivanni määrimist, labürinttihendeid ja õhupuhastusvõimalusi. Esitage tsemenditehase ajami spetsifikatsioon paigalduskoha, ahju/veski kauguse, korpuse temperatuuri mõõtmise ja vibratsioonitasemega.
Kas soovite tsemendi- või mineraalide töötlemise tehastele ussiülekandepaare täpsustada?
Saatke meile paigalduskoht, ahju/jahuti/veski lähedus, korpuse temperatuur, vibratsioonitase, tolmuga kokkupuute tase ja see, kas ajam on pidev või vahelduv. Valime jahutusmeetodi, tolmukaitse, tööteguri ja materjali spetsifikatsiooni.
Toimetaja: Cxm
