涤纶短丝紧张热定型机辊轴装配技术及维护保养

孙 健

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)



涤纶短丝紧张热定型机辊轴装配技术及维护保养

孙 健

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

介绍了涤纶短丝紧张热定型机辊轴和轴上附件及其装配技术和方法；针对紧张热定型机前轴承内圈开裂故障原因进行了实例分析，确定了滚动轴承游隙有效值的计算方法，轴承游隙值的测定需将轴承内外圈温度差纳入测定标准中；提出了紧张热定型机传动机构的日常维护和保养措施；适当增大前轴承的轴承游隙值为0.40～0.43 mm，轴承故障率降低，确保紧张热定型机长周期、满负荷运转。

聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维 紧张热定型机 轴承游隙 辊轴 装配 维护保养

天津石化200 kt/a聚酯短丝装置自2000年开车以来，后加工装置中的2台紧张热定型机发生多起齿轮轴前轴承内圈开裂故障，经历过数次大修。由于紧张齿轮轴装配精度高、结构复杂，在检修过程中所涉及到的技术要点很多，为保证装配精度及检修质量，在经历多次检修后相关人员总结了一套关于拆卸、装配紧张齿轮轴的经验及技术标准，并对紧张热定型机前轴承内圈开裂的故障原因进行实例分析，通过辊轴拆卸、装配技术及前轴承游隙确定方法来确保齿轮轴上机后满负荷稳定运转，避免因检修技术问题造成的突发设备故障。

1 紧张热定型机简介

紧张热定型机是Neumag公司制造的涤纶短纤维后加工生产装置中完成第三次拉伸和加热定型工序的重要设备，其主要作用是与第二拉伸机共同完成对丝束的第三次拉伸，并对丝束进行干燥和紧张热定型。

整台设备由19个辊轴组成，分为4个工作区，每个工作区分别由5/6/4/4个辊轴组成。各辊轴内通入中压蒸汽，其中Ⅰ，Ⅱ区通入1.6 MPa蒸汽，Ⅲ，Ⅳ区通入2.2 MPa蒸汽，以满足丝束的干燥和热定型。4个工作区域各有独立的驱动电机、减速机、齿轮箱以及蒸汽加热系统，同时共享润滑油站。每个工作区域分别通过由变频器控制的电机驱动，经齿轮箱内齿轮传动到每个辊筒，齿轮箱由专门的润滑油循环系统进行润滑，润滑方式采用油嘴喷淋强制润滑。齿轮箱包含齿轮轴、过桥齿轮轴、驱动齿轮轴、传动齿轮、轴承以及润滑油管线等[1]。

2 紧张热定型机辊轴及附件简介

辊轴即辊筒与齿轮轴的组合，辊筒内部结构简单，辊筒壁由厚变薄，以保证辊筒表面温度均匀，辊筒内部焊有浮板，浮板上连接有固定法兰套、石墨套、虹吸管、回水管等组件。辊筒内部的中压蒸汽冷凝水通过上述部件完成虹吸原理，最终由回水管排出。齿轮轴上附件较多(如图1所示)，配合精度也较高，实际装配过程中需要预制专用工装进行拆卸和装配。

图1 紧张热定型机辊轴装配示意

3 辊轴拆卸方法

当辊轴及辊轴零附件出现故障(如齿轮轴断裂、轴承内、外圈开裂，点蚀，退卸套磨损，齿轮掉齿等)，需要拆卸辊轴。拆卸辊轴步骤为：(1)关闭蒸汽，打开齿轮箱上盖、侧盖降温，同时用滤油机抽净齿轮箱内的润滑油；(2)拆卸辊轴进汽头组件、后盖、后迷宫以及后挡油牌等组件，打开辊筒前盖，排净辊筒内的冷凝积水；(3)拆卸辊筒护罩；(4)脱开前迷宫与齿轮箱的连接螺栓；(5)脱开齿轮与齿轮套的连接螺栓，同时固定悬挂(定位销)；(6)通过轴后端油孔，利用液压顶向后轴承油线内注油，缓慢加压；(7)固定悬挂，放置好拆卸的后轴承，以便快速回装；(8)使用胶皮和手拉葫芦将辊筒与10 t的叉车叉子绑定；(9)辊筒一端使用叉车向外拔辊轴，同时使用液压顶在进汽头一端向外顶，前后配合，注意观察前轴承座、齿轮孔以及后轴承的同心，直至辊轴被拔出。

4 轴上附件装配技术与方法

轴上附件装配是指在裸轴的情况下，在轴上由里向外装配附件，按照以下步骤操作：(1)装配辊筒，在装配辊筒之前，应保证辊筒上已配有套管，将辊轴与辊筒30条双头螺栓紧固到位；(2)安装前迷宫，需要注意的是，前迷宫凹槽处必须添加盘根，以保证良好的密封性能，并保证前迷宫安装在辊轴的根部，通轴过程，注意防止发生相对磨损；(3)安装前挡油盘，保证挡油盘密封处已添加密封，并进行通轴安装，待挡油盘外坡口与前迷宫坡口吻合时，证明前挡油盘安装到位；(4)依次装入前轴承和退卸套，同时，使用塞尺，大致测量前轴承的游隙；(5)装配大隔环，对大隔环内孔稍微加热的情况下，进入辊轴；(6)测定游隙值标准，使用专用液压工具顶大隔环，同时退卸套向轴承内孔进，在打压的同时，精准测量退卸套外露部分尺寸和轴承的游隙值，一般以轴承的游隙值为标准；(7)在这两个值达到标准的情况下，保持当时液压工具的压力，对退卸套保压2 h以上，防止退卸套退出；(8)在轴上键槽内装键；(9)装配齿轮套和小隔环，齿轮套必须要热装，避免因键与键槽、键与齿轮套端面受力不均而造成的键磨损，使配合精度大幅降低，上机运转后，会出现齿轮轴振动异常等状况；(10)安装锁母，对锁母丝扣进行清理和打磨，防止金属屑堵塞导致的配合精度降低；(11)辊轴装配完毕，准备回装箱体。

5 辊轴前轴承游隙有效值的确定及计算方法

紧张热定型机齿轮轴突发故障主要由前轴承内圈开裂导致，轴承游隙是其关键。发生内圈开裂轴承的游隙值为0.30～0.33 mm,为安装游隙，根据NSK公司提出的经验公式：

μ≈2α∆tDe

(1)

式中：μ为游隙减少量；∆t为轴承内、外圈温度差；α为轴承钢的线膨胀系数；De为外圈滚道直径。

以前所使用的游隙标准并未考虑到轴承内、外圈温度差，不是工作有效游隙。由于紧张热定型机辊轴内部通入2.2 MPa蒸汽，使辊筒表面温度达到200 ℃以上，所以，轴承内圈温度在180 ℃以上，前轴承外圈由喷油嘴进行强制润滑，润滑油温度70 ℃，轴承外圈温度为100 ℃左右，可得出∆t为80℃，当运行工况允许时，可用测温仪进行测量， α为固定值12.5×10-6(1/℃)，De值根据轴承型号用轴承手册中查出，其值为100 mm，将上述数据代入公式(1)得出：

μ≈12.5×10-6×80×100≈0.1 mm

(2)

有效游隙值为标准游隙值与μ之和，标准游隙值为0.30～0.33 mm，由此可得出有效游隙值为0.40～0.43 mm。由此对紧张热定型机前轴承游隙值进行扩大调整，调整后各齿轮轴运转良好。

6 紧张热定型机传动机构日常维护和保养

日常生产中，要做好紧张热定型机传动机构的保养和维护，以避免发生辊轴断裂、轴承开裂等突发设备故障。可从以下几方面进行:(1)巡回检查，包括测量4个区域的减速机振动值和温度值，要求振动值不超过3.5 mm/s，温度值不超过80 ℃，检查齿轮箱及4台减速机润滑油油位情况，要求液位在最低刻度值以上；(2)润滑管理，保证齿轮箱体内各喷油嘴出油均匀畅通且喷油位置必须在齿轮啮合处、轴承滚子上，润滑油循环温度必须控制在80℃以下，以保证润滑油的各项性能指标；定期清理润滑油换热器及过滤器，保证清洁和畅通[2]；(3)轴承游隙值测定一定要准确，要根据实际运转工况进行计算，要将轴承内、外圈温度差纳入测定标准中，合适的运转游隙可以延长轴承使用寿命，减少突发故障；(4)定期检查，利用停车机会打开齿轮箱上盖进行目视检查，打开箱体上盖后可以直观看出各齿轮、轴承、轴的使用状况，特别是轴承圈开裂、点蚀、齿轮磨损等情况可以第一时间发现，以便日后计划检修。

7 结语

a. 了解紧张热定型机辊轴及附件的结构，熟知装配顺序及技巧，正确找出设备发生故障原因。

b. 确定并控制辊轴前轴承游隙的有效游隙值，合适的游隙有效值可以延长轴承使用寿命，减少故障。

c. 加强紧张热定型机各传动机构的维护和保养，通过系列管理措施全面提高紧张热定型机运转率，保证设备长周期，满负荷连续运转。

[1] 马向前，紧张热定型机辊筒结构及应用分析[J].纺织器材,2004,41(4):9-11.

Ma Xiangqian. The structure and application analysis of the tension hot setting roller[J]. Text Access, 2014,41(4):9-11.

[2] 何利.天津石化公司短丝装置紧张热定型机故障分析、处理与防止[J].化学工业，2010,28(8):35-37.

He Li.Fault analysis,settle and prevention of short fiber plant in Tianjin Petrochemical Company[J].Chem Ind,2010,28(8):35-37.

◀国内外动态▶

高强高模碳纤维技术获得新进展

宁波材料所特种纤维事业部在高强高模碳纤维国产化制备技术领域取得了重大突破，制备得到的高性能碳纤维拉伸强度为4.86 GPa、拉伸模量为541 GPa，在模量达到国外同类产品性能(540 GPa)的同时，拉伸强度远优于国外产品，从而打破了国外在该领域的垄断并填补了国内技术空白。

高强高模碳纤维又称为石墨纤维，与传统高强碳纤维相比，其含碳量高达99%以上，且具有更高的模量。此外，还具有热膨胀系数低、导电性高、热稳定性好、尺寸稳定等优点，在宇宙飞行器及航空航天等领域作为关键材料得到应用。一直以来，高强高模碳纤维的核心制备技术被国外少数几家公司垄断。

宁波材料所特种纤维事业部研制的国产M55J级高强高模碳纤维虽然在主体性能上达到甚至超过了国外同类产品，但目前仍需要解决M55J级国产碳纤维的稳定化生产及复合材料加工时纤维与基体匹配性等问题。

(通讯员 郑宁来)

日本2016年3月份化纤生产与库存概况(速报)

日本化纤协会2016年4月25日《新闻稿》，发表了日本2016年3月份的化学纤维生产与库存概况(速报)。生产动向：化学纤维生产量为80.615 kt，比2015年同月下降2.4%。其中，合成纤维生产量为66.347 kt，比2015年同月下降1.8%。从主要品种看，锦纶长丝比2015年同月下降1.9%，为7.578 kt；腈纶短纤维比2015年同月增长1.8%，为11.798 kt；涤纶长丝比2015年同月下降10.0%，为9.962 kt；涤纶短纤维比2015年同月下降9.7%，为10.757 kt。

库存动向：化学纤维库存为88.714 kt，比2月份下降4.0%，比2015年同月下降1.9%。其中，合成纤维库存为73.264 kt，比2月份下降4.8%，比2015年同月增长2.0%。

从主要品种看，锦纶长丝为10.996 kt，比2月份下降1.2%；腈纶短纤维8.875 kt，比2月份下降17.7%；涤纶长丝为10.671 kt，比2月份下降9.0%；涤纶短纤维为19.653 kt，比2月份下降2.1%。

(通讯员 王德诚)

Assembly technique and maintenance of roll shafts of tension-setting machine for polyester staple fiber

Sun Jian

(SINOPECTianjinPetrochemicalCompany,Tianjin300270)

The roll shafts and accessories of tension-setting machine for polyester staple fiber were introduced, as were the disassembly and assembly techniques. The reasons for the inner ring cracking of front bearing were analyzed for tension-setting machine based on the practical application. The calculation method of the effective value of rolling bearing clearance was described. The temperature difference between inner and outer rings of the bearing should be taken into consideration during the bearing clearance determination. The daily maintenance plan was proposed for the transmission mechanism of tension-setting machine; and the clearane of front bearings should be properly increased to 0.40-0.43 mm to decrease the failure rate and to ensure the long-term full-load operation of tension-setting machine.

polyethylene terephthalate fiber; tension-setting machine; bearing clearance; roll shaft; assembly; maintenance

2015- 11-11； 修改稿收到日期：2016- 03-31。

孙健(1988—)，男，助理工程师，从事化纤设备管理工作。E-mail：sunjiangzz5210@163.com。

TQ340.5

B

1001- 0041(2016)03- 0056- 03