在带式输送机系统中,改向滚筒是至关重要的导向与张紧部件,其运行的稳定性和精度直接关系到整个输送系统的效率与安全。改向滚筒轴作为核心承重与传动元件,一旦发生弯曲变形,将引发滚筒异常振动、轴承损坏、密封失效,甚至导致皮带跑偏、磨损加剧等一系列连锁问题,严重威胁生产安全。因此,对已发生弯曲的滚筒轴进行科学、有效的校直处理,是设备维护中的一项关键技术与决策。以下是几种主要的校直处理方法及其适用性分析。
一、核心校直方法:冷校直与热校直
校直工艺从宏观上可分为冷校直与热校直两大类,其选择主要取决于改向滚筒轴的弯曲量、材质、直径以及现场技术条件。
1.冷校直法
冷校直是在轴材的常温状态下,通过施加反向外力使其发生塑性变形,从而抵消原有弯曲量的方法。该方法操作相对简便,是处理中小程度弯曲的选择。
-压力机静态校直:这是经典、应用广的冷校直方法。操作时,首先使用百分表在V形铁或机床顶上测量出轴的弯曲高点与数值,做出清晰标记。随后,将轴置于压力机工作台之间,使凸起面朝上,在弯点处施加静压力。施压过程需遵循“矫枉过正”原则,即压回量要略大于弯曲量,以补偿金属材料的弹性回复(回弹)。该方法精度高,对轴颈表面无热影响,但要求操作者具备丰富的经验以准确判断压力与回弹量。
-锤击局部校直:针对弯曲量较小或局部微弯的情况,可采用锤击法。使用手锤或铜锤连续、均匀地敲击轴弯曲部位的凹面表面,通过引发凹面金属晶格间的挤压与伸长,产生拉伸应力,使轴逐渐恢复平直。此法看似简单,实则技术性强,对敲击力度、密度和位置的掌控要求高,若操作不当易造成轴表面损伤或应力集中,通常仅适用于缺乏大型设备时的应急处理或辅助校直。
2.热校直法
当改向滚筒轴的弯曲量较大、直径粗大或材质刚性强时,冷校直可能因所需压力过大而难以实施,或存在断裂风险,此时热校直成为更优选择。
氧气-乙炔焰加热校直(热点校直):这是常用的热校直技术。其原理是利用金属热胀冷缩的特性。操作时,首先准确找到弯曲的凸点,使用气焊枪以该点为中间,在轴表面快速加热一个或多个限定区域(通常为椭圆形或带状)。加热温度需严格控制,一般中碳钢轴控制在700°C左右(呈暗红色)。受热区域材料试图膨胀,但受到周围冷态材料的约束,从而产生压缩塑性变形。当停止加热并冷却后,该区域收缩,产生强大的拉应力,将轴“拉”回平直状态。整个过程需配合百分表实时监测,可辅以轻微的压力或锤击。此法效率高,但技术难度大,加热温度、速度、面积和深度若控制不佳,可能改变改向滚筒轴的金相组织与机械性能,甚至引发新的变形或裂纹。
二、校直工艺的辅助与后续保障
无论采用何种方法,一个完整的校直流程都离不开准确的测量与必要的后续处理。
1.准确测量是前提:校直前、中、后都需要依赖百分表进行准确、反复的测量。绘制弯曲曲线图,能更直观地判断弯曲形态,指导施力或加热点的选择。
2.应力退火消除内应力:特别是经过冷校直的轴,其金属内部会积聚巨大的内应力,在后续使用中容易发生再次变形(时效变形)。因此,对于关键设备的改向滚筒轴,在冷校直达到精度要求后,应进行去应力退火处理,将轴缓慢加热至500-600°C,保温一段时间后随炉冷却,以消除内应力,确保校直效果的长期稳定性。
3.精度检验与无损探伤:校直完成后,需要对改向滚筒轴的直线度进行检验,确保其达到设计规范(通常要求不大于0.05mm/m)。此外,尤其对热校直或经历较大压力校直的轴,应对其受力/受热区域进行磁粉探伤或超声波探伤,检查是否存在微观裂纹,确保运行安全。
改向滚筒轴的校直是一项集技术、经验与耐心于一体的精细维修作业。压力机静态冷校直因其可控性强、精度高而成为常规选择;热校直则是对付严重弯曲变形的有效手段。方法的选择需基于科学的诊断与评估。实践中,维护人员应深刻认识到,校直成功的关键不仅在于“直”的结果,更在于对轴内部应力状态和材料完整性的保障。对于弯曲过于严重或存在深层次损伤的轴,从安全性与经济性综合考量,更换新轴往往是比强行校直更为稳妥的决策。