贾小武

（酒钢alpart氧化铝厂，甘肃 嘉峪关 735100）

1 现状

借助“一带一路”倡议，酒钢集团2016年收购俄铝集团在牙买加的阿尔帕特氧化铝厂，但该厂已停产9年之久，故公司决定实施为期半年的复产工程。作为该厂的核心设备之一，驱动站主减速机及库珀轮是矿山皮带输送机的唯一动力装置，是矿山设备的心脏，它的正常运转对矿山设备具有决定性的意义。目前，驱动站主减速机、库珀轮因停运时间长，其中库珀轮、减速机1轴轴承、4轴大齿、3轴大齿磨损严重。

2 选题意义

该大修项目是此次复产工程的核心工程之一，设备本身也是核心设备，因此重要性不言而喻。作为海外项目，在施工上有一些创新的、独特的方法值得我们借鉴总结。减速机结构较为复杂、特殊，属于4轴、多齿轮、多轴承、双电机驱动、双轴输出结构形式，值得总结研讨。

3 大修方案主要内容及措施

3.1 主钢丝绳的拉松、固定

本项目施工的第一个难点在于，主钢丝绳如何拉松、如何固定。由于主钢丝绳全长56.7 km，直径达50.8 mm，全部钢丝绳质量达到600 t。钢丝绳的自重及张力都非常大，如何有效拉动钢丝绳、如何选择合适的固定点都显得尤为重要。为此，我们制定了专门的方案，确定了钢丝绳的固定点，并对固定点周围的钢结构进行逐一的检查加固焊接。

另一方面，确定除了用3台20 t倒链固定外，使用钢丝绳、卸扣、绳夹设置2个钢丝绳固定点作为另一保护方案，形成双保险。同时在挂点2处正前方20 m位置处再增设一台20 t倒链同时拉动主钢丝绳，增加钢丝绳拉力。

如图1所示，挂点2、3作为主钢丝绳的2个固定点，锁死钢丝绳防止移动；挂点1则是使用2台20 t倒链将钢丝绳（平行的2根钢丝绳，挂点平行，用2台倒链同时拉）朝驱动站方向拉动，使得钢丝绳与库珀盘松动脱开，然后再将挂点1处钢丝绳锁死。另外固定点4、5则是在钢丝绳与库珀盘松动脱开后，保证钢丝绳固定不动的保护措施。在皮带返回框架另一侧支座上，使用绳夹、钢丝绳（在挂点1附近）连接支座和主钢丝绳，作为主钢丝绳的第4个固定点。在挂点2处再拉设钢丝绳、绳夹（主钢丝绳的第5个固定点），固定锁死主钢丝绳。

图1 20 t倒链及固定点布置

3.2 4轴及库珀轮的装配

4轴及库珀轮整体重16 t，其中库珀轮直径为4.05 m，整体形状不规则，库珀轮装配结构复杂，库珀轮及其4轴、轴承的装配难度较大，原来俄铝施工过程中这几点经常出现问题，导致工期拖延。为解决此问题，技术人员与牙方人员先后沟通多次，研究装配方案，最终确定了4轴轴承外圈（与大齿轴）采用冷装法，而库珀轮、4轴轴承内圈回装则采用热装法，库珀轮回装时，必须将大齿轴垂直竖立，便于回装。事实证明装配方案切实可行，总结如下。

（1）库珀轮回装则采用热装法，使用两套气焊同时加热库珀轮内孔，待库珀轮内孔升温到50 ℃以上时，将库珀轮回装到4轴大齿轴（大齿轴垂直竖立放置）上。库珀轮与大齿轴为间隙配合，间隙为0.51 mm。

（2）4轴轴承外圈采用干冰冷却法，冷却温度为-18 ℃。同时使用气焊将4轴大齿轴装配位置加热到50 ℃以上。使用天车、专用吊具将轴承外圈直接装入大齿轴（大齿轴垂直竖立放置）内。4轴轴承外圈与大齿轴为过盈配合，过盈量为0.08 mm。

（3）4轴轴承内圈与4轴装配采用轴承内圈加热法，将轴承加热至100 ℃，垂直放置后，将4轴直接垂直装入。4轴轴承内圈与4轴为过盈配合，过盈量为0.03 mm。

（4）4轴轴向定位尺寸：4轴伸出库珀轮第一段轴长35 mm。

3.3 库珀轮、1轴、2轴、3轴、4轴轴承及齿轮的检查调整

2轴、3轴、4轴轴承及齿轮的检查调整。在检测方法上，美国指导专家并没有提出测量4轴齿轮啮合，但鉴于4轴大齿磨损严重，必须对其齿轮啮合情况进行检测。经过沟通，专家同意我们用涂色法检测记录北侧4轴齿轮啮合情况，经检测接触斑点百分率仅为50%，表明4轴大齿必须更换，最终确定更换4轴大齿（新4轴大齿上线后测量接触斑点百分率为70% ，符合标准要求），有效地消除了设备隐患。

驱动站主电机测量找正过程中，空间狭小，无法使用激光关对中仪，为此制作专用支架，使用百分表进行测量的方案，效果良好。

具体检测情况如下。

3.3.1 检测2轴轴承

型号：43034H，测得轴承游隙：0.038 mm。型号：23060R，测得轴承游隙：0.203 mm。两盘轴承保持完好。

3.3.2 检测3轴插接齿轮

插接齿轮轴承座（两侧）配合间隙保证为：0.02～0.05 mm。

测得间隙为0.10 mm，因此拆除插接齿轮轴承座重新堆焊加工，加工后间隙为0.03 mm，符合标准要求。

3.3.3 4轴南北两侧大齿轮平行度测量调整

测量两个大齿轮间间距，2个间距偏差数值最大不得超过0.127 mm，保证二者平行度达标。

检查过程中，在北侧库珀轮轴瓦座上加0.25 mm垫片，最终测得间距偏差数值为0.120 mm，平行度符合标准要求。

同时用条式水平仪测得4轴水平度达标。

3.3.4 电机找正

电机找正一侧同轴度要求：0.254 mm。

南侧电机：上下同轴度偏差为0.07 mm；左右同轴度偏差为0.08 mm。

北侧电机：上下同轴度偏差为0.12 mm，左右同轴度偏差为0.05 mm。

3.3.5 使用涂色法检测记录北侧4轴齿轮啮合情况

在3轴齿轮上相邻3个齿涂上红丹粉，手动盘车转动齿轮副，检查啮合情况，记录断面上转动后的齿面上接触亮痕迹的所有接触斑点，在齿面展开图上计算得百分数为70%，符合标准要求［标准为：接触斑点百分率（%）沿齿长为60%～80%］。

3.3.6 齿轮啮合间隙检测

齿侧间隙的检测，将百分表置于箱体上，表针接触到3轴小齿轮的齿顶部，将4轴大齿轮固定，手动盘动小齿轮转动，测量齿侧间隙。固定大齿轮的方法：两根长2 m工字钢，分别从大齿轮轮毂的圆孔中穿过，盘动大齿轮使北侧工字钢受力顶死，在使用千斤顶将南侧工字钢顶死。

使用压铅法检测齿轮的啮合间隙：测量时将软铅丝或保险丝用油脂粘在齿轮上，铅丝长度不应短于5个齿距，然后使齿轮转动，经挤压后的软铅丝变扁，其厚度即为实际的顶间隙和侧间隙值，此值可用千分尺或游标尺测量，选择3个测量值取平均值并记录。

以上测量数据均符合标准要求。

4 方案创新优化

（1）针对倒链锁紧钢丝绳过程中存在滑链的风险，我们设置挂点4、5作为主钢丝绳的2个固定点，拉设专用钢丝绳、绳夹，固定锁死主钢丝绳。同时考虑到两台20 t倒链依然可能无法拉动主钢丝绳，因此增加备用方案，在挂点2处正前方20 m位置处再增设一台20 t倒链同时拉动主钢丝绳，实际操作中备用方案得到应用，效果明显。

（2）库珀轮回装、4轴轴承内圈与4轴装配采用热装法，4轴轴承外圈采用干冰冷却法。按照外方原有方案，库珀轮与4轴配合间隙较大，外方打算常温装配，但此方法经常存在失败问题，需要反复装配几次才能成功，费时费力；最后采用热装，事实证明热装过程省时省力。

（3）而4轴轴承外圈与4齿轴套的配合为过盈配合，过盈量为0.08 mm，按照常规方法即为加热4齿轴套即可，但此方法经常无法成功，轴套的最大热膨胀量经计算为0.08 mm，这样回装成功率较低，需要反复装配几次，效率低下；最后优化为对4轴轴承进行冷却回装，同时要考虑4轴轴承与4轴装配（热装），因此提出将4轴轴承内圈外圈分离，轴承内圈加热与4轴装配、轴承外圈干冰冷却与4齿轴套装配，这一轴承分离装配的思路有效解决了4轴的装配难题，装配过程是一次成功，效率很高。