烧结机台车车轮故障原因分析及对策

烧结机台车车轮故障原因分析及对策

作者：程明森

来源：《中国机械》2013年第18期

摘要：针对烧结机台车车轮轴承高温、重载、冲击振动、粉尘冲刷和水冲淋的工况特点，对台车车轮轴承损坏的原因进行分析，通过改进台车车轮及轴承结构、改善台车车轮修复工艺、优化台车运行环境的方法来进一步提高台车车轮的寿命，提高设备的稳定性，同时降低设备修复费用。本文主要对烧结机台车车轮故障进行分析，采取相应对策改善轴承工况，提高车轮轴承使用寿命。

关键词：烧结机台车车轮轴承改进

1. 台车车轮材质及润滑方法

烧结机台车一般采用车轮与轴承分体安装的结构型式，车轮与轴承组合安装，可分别维护。车轮材质为45#铸钢，整体调质，硬度HB220～255。轮面高频淬火，硬度达到HRC45-50为宜，表淬深度2～3mm。轴承为双列圆锥滚子（型号352222X2-2），润滑脂使用1#极压锂基脂，轴承上机时涂满油脂，在线运行时每周人工加一次油。

2. 台车车轮轴承主要故障分析

在整个过程中，台车轴承经受着高温、重载、冲击振动、粉尘、气流冲刷和水冲淋等恶劣的工况，台车车轮轴承滚子磨损加剧，经常出现损坏，需要停机对其更换。台车车轮轴承的磨损失效，不仅增加了台车非周期更换次数，增加了烧结机停机时间，同时增加了台车维修费用。

由于台车车轮处结构比较复杂，承受的载荷较大，对润滑的要求高，同时烧结机台车的工况条件比较恶劣，轴承滚子内经常进入细料和其他杂质，造成轴承磨损加剧，台车轮子经常发生脱落、卡阻、轮盖破裂等故障。

3. 车轮轴承损坏机理分析

3.1. 滚动轴承失效模式分析

滚动轴承的失效模式主要有疲劳、磨损、腐蚀、电蚀、塑性变形、断裂开裂等。烧结机台车选用轴承为双列圆锥滚子轴承，运行中为低速重载，运行环境为高温粉尘，因此失效模式为疲劳、磨损和塑性变形。

3.2. 台车车轮轴承故障原因分析

轴承故障原因主要有：

3.2.1.车轮密封设计不良，轴承易进入杂质；

3.2.2.轴头磨损后，与轴承间配合不能保证，在较大轴向力作用下，轴承轴向移动；

3.2.3.台车跑偏后轴承受力加大。

车轮方面原因表现为：

3.2.3.1.车轮与轨道接触表面磨损、压馈；

3.2.3.2.车轮内孔表面磨损；

3.2.3.3.车轮后方密封台阶过度磨损，车轮外表面热处理硬度偏低，在与轨道接触中过快劣化；多次装配后车轮内安装表面磨损，与轴承配合间隙无法保证过盈量，内圈磨损严重；车轮后部的密封台阶与对应隔离环（二）长期处于相对滑动状态，磨损加剧后出现间隙，轴承进散料而损坏。

4. 轴承改进和应对措施

针对现有故障，分别对车轮和轴承进行改造，具体改进措施如下：

4.1. 车轮结构改良

改善车轮后部密封的结构型式，提高密封橡胶材质来增强密封性能。原密封使用Z型橡胶圈，强度不足且不易维护。现密封采用氟橡胶骨架密封，强度增加，且方便拆卸与安装，提高密封性能，使散料不易进入轴承内部。

4.2. 轴承结构改善

改变轴承滚子锥度，从11度增至13度以提高该轴承的轴向承载能力。取消轴承内圈中间隔圈，便于轴承安装，更好实现轴承定位。

4.3. 改进车轮结构

改进车轮结构，针对台车车轮常出现的故障，改进方案有如下三种：

方案1：原有基础上改进，车轮与卡轮间采用可更换的迷宫密封，既可密封，避免轴承进散料而损坏，也可减少当原凸台磨损时车轮需整体更换；卡轮与轴间采用二硫化钼等润滑材料，实现自润滑，减少加脂不到位引起的磨损；车轮轴末端使用卡板防止轴向窜动，替代原有的螺钉定位方式。

方案2：引进一体化车轮结构，是能承受径向和轴向高负载的自密封轴承。两排满装滚柱轴承制造与安装精度高，可承受径向力，单独安装；轴向载荷由中间交叉滚子承受。该组合轴承结构的台车可适应烧结过程台车的高温度、高负载工况。

该轴承结构特点如下：

中部交叉滚子轴承可解决轴向承载能力小的不足；

车轮前后位置采用可靠Y型防尘圈，一次性封入油脂，确保轴承润滑。

所用轴承均无保持架，故障减少，滚子与滚道之间靠加工精度保证合适间隙。

轮体材质采用50CrMo，通过热处理表面HRC50以上。目前国内已有钢铁厂使用该种一体化车轮，在线使用效果不错。

4.4. 工况改善

4.4.1.车轮卡轮处进行吹扫

台车修理场所环境较差，粉尘等异物进入轴承，容易造成轴承的磨损，粉尘及有碎料的地方主要有九辊处、尾部星轮处，在这些有碎料的地方采取气管吹扫的措施，来清除落料。

4.4.2.台车年定修调向

由于烧结机台车在四楼返程轨道处出现起拱现象，在返程轨道上台车后轮腾空，前轮着轨，承受载荷较大，通过在定年修停机中对台车进行调向，平衡台车前后轮负载不均的状况。

参考文献

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作者简介：

程明森（1988.8—），男，河南邓州人，宝钢股份炼铁厂，邮编：201999