机械改造 篇1
氨压机是我厂水气车间设备, 属于关键设备, 入口温度15℃, 入口压力0.35MPa, 出口温度145℃, 出口压力1.47MPa。
它的停机将导致整个车间无法正常运行, 该设备自投产以来曾多次发生机械密封泄漏的故障, 经多次检修更换新的密封部件, 但效果不理想, 该设备还是故障频繁, 不但损耗大量的润滑油, 而且增加了维修费用, 同时给装置稳定生产带来了很大的隐患。所以, 对该台设备密封泄漏的原因进行分析是保证生产正常进行的重中之重。
氨压机机械密封泄漏原因分析:
(1) 此氨压机的机械密封摩擦副材料采用磷青铜对耐蚀镍铸铁, 经现场拆卸后发现:在磷青铜表面有明显的条纹, 这是由于在机械密封运转的过程中, 密封面间没有形成液膜, 而产生干摩擦状态, 摩擦副之间产生的热量没有及时带走, 在软质材料上产生凹凸现象。此处是密封泄漏的原因之一。
(2) 弹性元件的检查:拆卸弹性元件, 发现弹簧没有断裂, 表面没有伤痕、腐蚀等现象, 同时用力反复按压再松开, 弹簧保持原有的自由高度不变。说明弹簧性能能够满足机械密封正常的运转, 机械密封失效弹性元件不是主要原因。
(3) 辅助密封拆卸后, 无明显损伤、老化、溶胀等现象, 橡胶表面用力压具有弹性。辅助密封不是密封泄漏的主要原因。
(4) 安装及配合尺寸检查:将机械密封各部件清洗后再次安装, 各组数据负荷安装尺寸的要求。说明安装及配合尺寸不是机械密封失效的主要原因。
由以上分析可知, 氨压机的机械密封摩擦副在运转的过程中, 密封面间没有形成液膜, 而产生干摩擦状态是密封泄漏的主要原因。为了保证机械密封的正常运转, 必须控制其摩擦端面的温度和变化处于正常的工作范围内。
可以采用以下措施[1]
➀采用冲洗如冷却, 降低密封温度。
➁选用平衡型密封, 降低pv值, 改善密封端面的润滑状况。
➂选用热导率高的硬质材料制造密封环, 如碳化钨、碳化硅等。
由于机械密封动、静环在运转过程中产生的摩擦热量Q1, 弹性系统在密封介质中旋转产生的搅拌热Q2, 通过冲洗液传递的热量Q3, 当机封面无泄漏时Q3≥Q1+Q2, [2]此时密封面有一定的液膜, 密封处于正常运转的状态;其中Q3是一定的, 而Q1、Q2中其主要作用的是Q1, 当机封处于干摩擦状态下时, 密封面产生的热量主要来源于Q1;
(1) 机械密封动、静环在运转过程中产生的摩擦热量Q1为:
式中:
Q1-机械密封动、静环在运转过程中产生的摩擦热量;
q-密封面热流W/㎡
Af-密封接触面积
(2) 其中密封面热流q
式中:f-摩擦系数;
Pg-端面比压N/M2
V-圆周速度m/s
由于摩擦端面比压Pg和圆周速度V对于设备来说是固定的, 所以可见, 想要减少机械密封摩擦端面的热量, 只有改变端面的摩擦系数, 即选用热导率高的硬质材料制造密封环。
查机械设计手册[3]得, 磷青铜对耐蚀镍合金铸铁的接触摩擦系数为0.53, 而石墨对硬质合金的接触摩擦系数为0.23;将摩擦副材质改为石墨与硬质合金, 可以大幅度的减少机械密封运转时产生的热量。改变摩擦副材质是解决次氨压机机械密封频繁泄漏的最可行的方法之一, 将原有的机械密封材料, 改为石墨对硬质合金, 其润滑性能有很大的提高, 减少了干摩擦的状态, 提高了机械密封的使用寿命, 稳定了装置的长周期生产。
此设备机械密封改造后, 机械密封的使用寿命, 由原来的720小时, 增加到4000小时, 不仅为企业降低了维修成本, 同时还减轻了劳动强度, 最大限度的稳定了装置的安全生产。
摘要：分析氨压机8AS-17机械密封多次泄漏的原因, 并对其进行改造, 更换了摩擦副的材质, 提高了润滑性能, 减少了干摩擦状态, 从而提高了机械密封的使用寿命, 同时达到稳定生产的目的。
关键词：氨压机,机械密封,磷青铜,干摩擦,使用寿命
参考文献
[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].北京:机械工业出版社
[2]API规范标准翻译出版委员会.API标准中文译本丛书 (四)
[3]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社
机械改造 篇2
我厂催化精制使用的碱液循环泵。该种类泵在实际运行中。频繁发生泄漏。机械密封在安装运行3～4天左右开始微漏。2周左右泄漏量增大。无法继续使用。该种类泵均为单吸悬臂卧式离心泵。主要技术参数:介质成分为含胶状、颗粒杂质20%的NaOH液体;介质温度45度;介质黏度IO70CP;流量30m3/h;扬程10～30m;吸人压力G0.58～1.078Mpa;排出压力0.6～1.272MPa;轴功率2.7～60kw;电机转数2950rlmin。
将失效后的机械密封解体。动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞;动环和静环有环状磨损痕迹;密封腔内有焦状聚合物、颗粒等杂质和结晶物;弹簧锈蚀严重。被杂质和结晶物卡涩。弹性不足。
2. 失效分析
在生产过程中。管道和设备会产生锈蚀物。同时碱液槽内NaOH与空气中CO2组分发生反应。生成的Na2CO3会产生结晶物。泵入口滤网原为40目。实际生产中经常堵塞。使泵抽空。把滤网改为20目。基本解决了入口堵塞问题。但同时造成进入泵体内的碱液含有大量杂质和结晶物。由于采用自身冲洗方式。这些杂质和结晶物不可避免地沉积于密封腔内。使动环和动环座、轴套间的间隙阻塞。导致动环轴向动作不灵活甚至被卡死。弹簧腐蚀卡涩、弹性不足。不能提供原设计0.28MPa的端面比压。导致密封面不能良好地贴合。液膜平衡破坏。密封出现微漏。随着结晶物和杂质颗粒进人摩擦副端面。密封面逐渐磨损。再加上动环轴向补偿不灵。密封泄漏量增加。最终导致密封彻底失效。
3. 改进措施
(1)改变密封结构形式
由于介质是含有杂质的碱液。从密封结构上看。采用静环补偿比原设计的动环补偿更为适合。根据该泵的具体工况条件。选用DTM55机械密封(集装式)。其主要特点是:
通过自动锁紧环实现精确定心;可调节式压盖。可直接配合常用螺栓使用。集装式结构安装方便:静环和轴套的间隙不在介质侧。保证了静环轴向补偿的灵活性;弹簧位于辅助密封圈外侧。与介质完全隔开。避免了弹簧的腐蚀和卡涩。
(2)改变摩擦副材料
密封动环和静环材料均采用碳化钨。碳化钨具有极高的强度和硬度。良好的耐磨性和抗腐蚀性。这就使杂质和结晶物难以对其造成损坏。同时。碳化钨摩擦副具有优良的导热性。线性膨胀系数很小。使其能够在较高的温度下保持良好的密封性。辅助密封环材料选用氟橡胶。它耐腐蚀、弹性好。最高工作温度为250度。洗液的其他介质。再加上介质工作温度不高。该机械密封。在去除自冲洗的条件下。完全可以正常运行。这既能降低冲洗带来的能耗、物耗损失。又能简化机械密封的日常维护。
选矿机械改造技术浅析 篇3
【关键词】设备改造工艺;选矿机械;环境效益
1.矿区概况
我矿现有新老2条选矿生产线，原矿处理能力为500t/a，生产精矿粉120万t/a。其中老生产线原矿处理能力为300t/a,生产精矿粉70t/a，新生产线设计能力为处理原矿200t/a，生产精矿粉50万t/a，但由于新生产线在工艺设备方面存在一定问题，一直未能达到生产能力，必须对新选矿生产线进行工艺设备改造。
2.选矿设备改造
矿区的选矿作业机械流程图，如图1所示。
图1 选矿作业机械流程图
2.1设备改造
(1)将破碎振动筛骨架管换成厚壁无缝钢管，并将筋板全部改成凹槽形式，提高了筛体的整体强度，同时将筋板由原来的7根改为3根，增加了近30%的筛分面积。通过改造，极大地提高了筛分效率，缩短了开车时间。
(2)将破碎系统的破碎产品运输皮带合并，用长传动丝杠作牵引装置，对拉紧装置进行改造，解决了皮带的跑偏和打滑问题，简化了操作。将圆锥破碎机给料皮带带速由1.25m/s降至1.0m/s,，皮带宽度由650mm加宽至800mm，降低了手选除杂难度和圆锥破碎机的故障率，提高了圆锥破碎机的破碎效率。
(3)选用1台MQG2700x3600型球磨机代替原来的3台MQG2100 x2200型球磨机，与2FLG-2000螺旋分级机配合，简化了磨矿操作，节省了备件库存费用，稳定了人选矿浆的浓度和细度。
(4)精矿再磨系统选用1台MQY2100x3000型球磨机代替原2台MQY1500x3000型球磨机;分级设备改用聚氨酯材质的旋流器组，配有压力显示装置，安装维护方便，分级效率高于原旋流器5个百分点左右。安装使用后，再磨细度合格率提高了12个百分点，-0.043mm含量提高了4个百分点，氰化回收率提高了0.28个百分点。
(5)先后对氰化作业中的12m单层浓密机、洗涤作业中的12m三层浓密机进行了高效化改造，给浓密机安装给矿缓冲脱气槽，并在中心给矿处安装给料竖桶，桶下安装扩散板。改造后浓密机运行稳定，跑浑现象消失，回水质量得到了很大改善。
2.2工艺流程优化
(1)将原来外排的尾矿库溢流水回收后返回生产系统循环使用，每日增加回水1100m3，并且最终实现了全厂生产废水的零排放，产生可观经济效益和环境效益。
(2)将浮选作业2次精选改为1次精选，减轻了铁表面的二次污染，使浮选流程更加适合下部中段矿石性质的变化，在保证浮选回收率和精矿品位的情况下，简化了操作，还可节约电耗和备件费。
(3)在浸出前增加压滤作业，脱出精矿中的水分返回主厂房重复利用，并在浸出作业采用置换贫液调浆，实现了含氰污水不外排，同时每日多返回水120m3，每年节约新水费用若干。
2.3工艺条件优化
(1)将原细碎圆锥破碎机更新为HP300型圆锥破碎机.将破碎段筛孔尺寸从20mmx30mm改为14mmx14mm，使破碎产品粒度从-20mm降为-12mm，同时将一段闭路磨矿细度由-0.074mm占50%-55%提高至-0.074mm占60%-65%，将二段精矿再磨细度由-0.043mm占90%提高至-0.043mm占95%以上，保证了铁矿物较充分的单体解离。
(2)浮选捕收剂由原来单一使用丁基钠黄药改为将85%的丁基钠黄药与15%的异戊基黄药配合使用，发挥药剂的协同效应，提高了有用矿物的疏水性。
(3)尽可能多地用液体氰化钠代替固体氰化钠，使得精矿药剂成本得到了下降，而且使用液体氰化钠操作方便，安全性高。
(4)在冬季对浸出作业采取保温措施，使冬季矿浆温度提高了5-6 摄氏度，促进了铁矿物的溶解;另一方面将氰化作业区域隔离，严禁外来水量进入流程，保证了水量的平衡。
(5)在浮选和浸出作业共采用4台电磁程控加药机代替原来的人工加药，加药精度得到了根本改善，药剂成本也有所下降。
在精矿浓缩用4台12m单层浓密机和一洗作业中用12m单层浓密机上安装自动放矿装置，使浓密机排矿浓度得到了稳定控制，保证了氰化流程的连续、均衡和稳定，为氰化指标的顺利完成创造了良好的条件。
3.展望
虽然我国原矿部分选矿工艺技术和精矿质量已达国际先进水平，但我国矿石贫、杂、细及种类多的特点，选矿工业对精矿的新要求等给我国选矿工作者提出了新的挑战。因此，我国冶金矿山选矿技术还有着更深的发展:
(1)在推广应用以磁选-反浮选、高效磁选(磁重选)等为代表的高质量精矿选矿技术的同时，选矿工艺流程应该尽可能的高效、简单，因此应加强对选矿设备、选矿工艺的研究，尽可能以最合适的流程取得最佳的效果。反浮选工艺对提高金属的回收率具有重要的应用前景，应积极加强对反浮选药剂的研究。
(2)在磨矿、选别设备方面，今后应抓好节能型超细碎设备的引进及合作开发，应加大引进和消化国外先进技术装备工作，尽快提升整体技术装备水平。同时配套考虑粗粒抛尾工艺及相关设备的开发研究工作。应进一步加强能有效回收微细粒矿物的节能型选矿设备的研制，包括强磁设备的永磁化、微细粒浮选机及浮选柱等。要对具有多段连选性能的多筒磁选机更深入地研究。
(3)在浮选设备方面目前的研究主要向大型化和节能化方向发展，浮选粒级下限降低，把复合力场引入到浮选机中，此外浮选机的自动控制方面也应加强研究。对于浮选柱在矿山中的应用还有很大工作要做，具有较大前景。
(4)在过滤脱水设备方面:①研究与开发高效过滤介质;②开发多功能一体化元器件，增强密封性;③发展复合过滤技术设备;④设备大型化、节能和自动化。
【参考文献】
［１］刘春成.西石门矿选矿工艺设备改造的探讨.金属矿山,总第347期
机械化改造总结报告 篇4
一、矿井基本情况
****于1978年开始基建，1988年11月正式投产，矿井设计生产能力为20万吨，2008年10月进行机械化改造，2009年改造完成，并投入试运行，改造后设计生产能力为60万吨/年。矿井开拓方式为斜井开拓，采用中央分列抽出式通风，双回路供电，井筒数目为三个：主井、副井和风井，主井用来作进风和提升，副井用来作回风及行人，风井做为回风和皮带运输，目前布置有两个开拓水平，分别为-147m水平和三水平（-268m）。****主要可采煤层为甲四煤层和甲五-1煤层，平均厚度分别为1.5m和1.8m，煤层稳定，赋存条件简单，煤层坡度为6°~15°。目前矿井剩余可采储量为208万吨。矿井为瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量2.66m3／t，瓦斯绝对涌出量为3.08m3／min；开采煤层为易自燃煤层，自然发火期为3～6个月，矿区内水文地质类型为简单型，矿井正常涌水量40m3／h。现在矿井生产布局为一个综采工作面和两个掘进工作面。
二、机械化改造完成情况
2008年10月进行机械化改造，2009年改造完成，并投入试运行，改造后设计生产能力为60万吨/年。2008年10月，****壮族自治区****编制了《********矿综合机械化改造可行性研究报告》。项目于2009年3月5日获得核准批复《关于核准********矿综合机械化开采技改项目的批复》（字[2009]10号）；2009年10月13日通过项目竣工验收（[2009]266号）。具体机械化改造完成情况如下：
（一）采掘系统改造完成情况：
1、采煤系统：完成了一套综采工作面设备得安装。采煤工作面采用MG160/380-WD无链电牵引采煤机落煤、装煤，工作面采用SGZ764/320中双链刮板输送机运煤，工作面皮带巷铺设皮带宽度为0.8m的皮带运输机运输。工作面采用ZY2800/12/29掩护式液压支架支护顶板，配备BRW200/315×4型乳化液泵，各转载点均装设有洒水喷雾装置，预防性防灭火黄泥灌浆管路辅设到工作面进风巷，工作面上隅角及回风巷道均安装安全监控监测探头，在进风巷安设有一套移动变电站供工作面使用，工作面供电电压等级为1140V，均布置有漏电、过负荷、短路保护闭锁装置。实现了矿井的综合机械化采煤。
2、掘进系统：完成了两套综掘机设备的安装，巷道采用锚杆支护，断面为3m×3m的矩形断面。工作面采用压入式局部扇风机供风，每个掘进头均按煤炭行业标准安装有安全瓦斯监控探头并执行风电闭锁功能，供电执行660V电压等级，均布置有漏电、过负荷、短路保护装置，下山巷道均配备有抽水设备及探放水设备。采用皮带输送机运输。防尘管路紧跟掘进迎头，通讯系统完善。
（二）运输系统改造完成情况：
运输系统改造完成了8条主皮带在风井和回风巷的安装，实现了皮带运输系统的集中控制，回采工作面和掘进工作面出的煤碴均可通过皮带运送至地面煤场，简化了矿井运输系统。辅助运输系统采用原来2JK-2.5/20型主提升机经过主井进行提升。
（三）供电系统改造完成情况：
1、地面供电系统：设35KV地面变电站一座，外来电源线路两趟，分别由百色田阳变电站和田东电厂供电，供电电压35KV，高压母线采用单母线分 段的结线方式，负荷开关采用柱上真空断路器，变电站内设两台S9-2500/35/6；6KV侧母线采用单母线分段的结线方式，负荷开关采用柱上真空断路器，6KV三回路供井下主变电所和双回路供地面两台S9-400/6/0.4地面负荷变压器，地面低压配电母线采用单母线分段的结线方式，分别双回路供主扇风机房和主提升机房，工业广场内的其它负荷分别从两母线段单回路供电。地面变电站设无功补偿电容器三组，补偿点在6KV母线上。
2、井下供电系统：井下设主配电所一座，主配电所采用6KV三回路供电，供电电缆两路为VLV22-3×70，一路为MYJV32-3*95。所内设高压隔爆智能配电装置PJG9L-200共10台，其中2台进线，1台联络，4台供采区变电所，三台供中央泵房，另有一台供1500综采工作面，主接地网接地极为900×900×6钢板两块，分别埋设在内外水仓，连接接地极采用40×4镀锌扁钢沿变电所四周布设，方便各种设备连接；变电所内按要求设置有防火栅栏门，防水密闭门以及灭火砂 和灭火器等消防设施。供电系统经过试运行和试生产的检验，完全能满足生产要求，确保正常可靠运行。
（四）通风系统改造完成情况：
本矿井设计采用中央分列抽出式通风方式，主斜井进风，副斜井及风井回风，主扇选择BD-II-6№17型和BD-II-6№14型轴流式风机各两台，分别是一台工作，一台备用。主井进风风量最大达3200m3/min大于初步设计所需风量，满足井下用风需求。井下采掘工作面及各硐室及等均采用独立通风，其污风流直接引入回风巷。本矿井回采工作面采用“U”型通风方式，掘进工作面采用压入式通风方式，回采工作面瓦斯电闭锁装置，掘进工作面安装有风电闭锁、瓦斯电闭锁装置。矿井通风设施均能按照矿井初步设计安全专篇的要求设置，井下进、回风巷的通道均设置风门隔断风流，各掘进工作面和独立通风的硐室安设有调节风门调节控制风流，整个矿井通风设施设置合理，完善可靠。
（五）安全避险六大监控系统改造完成情况：
1、压风自救系统：一台型号WCK-150空气压缩机，容积流量为20m3/min，额定排气压力0.8Mpa，配380V，110kW电动机。主管路从副斜井经井底车场引入井下各用风点。压风管路主干线采用DN125型镀锌钢管，支线采用DN50型镀锌钢管，压风管路随掘进工作面的推进而跟进。
2、安全监控系统：安装一套KJ90型煤矿安全监测监控系统,井上下通讯采用专用阻燃屏蔽电缆传输,从副斜井敷设线路入井。KJ90型系统完善后地面中心站主机2台（1用1备），地面设监控大分站（KJ90-F16）和监控大分站（KJ90-F8）各1台，井下监控布置（KJ90-F16）和（KJ90-F8）分站共10台，甲烷传感器25个，甲烷检测报警仪9个，风速传感器11个，温度传感器16个，风压传感器5个，设备开停传感器14个（其中安全监控8个，生产监控6个），风门传感器17组，对采煤及掘进工作面的瓦斯，设备开停状态、井下风速、风门的开关状态等参数进行了全面监控，并实现了瓦斯超限报警断电和远程控制功能。
3、人员定位系统：安装KJ251型煤矿人员管理系统，井上下通讯采用专用阻燃屏蔽电缆传输,从主斜井敷设线路入井。地面中心站主机两台，1用1备，全矿井设8台（其中2台备用）传输分站，48台读卡分站（其中12台备用），400台识别卡，对井下采区、采煤及掘进工作面等区域的作业人员进行了全面监测。一旦井下发生突发性灾害，能准确掌握井下人员分布情况，以便采取有效营救措施。
4、紧急避险系统：根据矿井目前实际避险要求，在-147m水平东大巷与东总回风巷之间设八采区避难硐室，容量为45人，为保证避险硐室内人员的生存和设备的正常运行，共设置了如下子系统：安全防护系统、供氧系统、室内照明及室外指示系统、压风自救系统、环境监测系统、通讯联络系统、供水施救系统、人员定位系统、排气排水系统、生存保障系统、视频监控系 统、附属系统。所有下井人员必须随身携带自救器，现有隔绝式压缩氧自救器额定保护时间为30min，应保持完好、工作正常。下井人员须熟悉发生灾害时的避灾线路，一旦发生灾害事故，按避灾线路图及标记撤出险区。
5、供水施救系统：矿井地面现有268m3消防水池，DN100供水管路两趟分别从主副斜井引入井下，DN80供水管路一趟从回风井引入井下，满足设计要求。主管路从主副斜井和回风井经井底车场、-147水平东大巷、三水平东运输大巷引入井下各用水点。供水施救管路在供气阀门附近设置供水阀门，间距不大于200m。
6、通讯系统：矿井有线调度电话系统由程控交换机、地面调度机、通信电缆、避雷器、井下防爆电话机组成。矿井安装有50门程控电话交换机通信系统一套，地面调度室安装有多功能调度机一台，两回井下通讯主线路采用型号为MHYU-20×2×0.8型通信电缆，分别从主斜井和副斜井入井。
（六）环保系统改造完成情况：
1、矿井水处理：完成井下沉淀水仓1783m3，地面沉淀池4071m3。
2、粉尘处理系统：井下设置有完善的洒水喷雾系统；煤场内设置有防尘系统；工业场地、煤矸石堆场、运输系统等扬尘点及运煤道路均采取洒水、人工清扫等方式控制粉尘污染。
3、噪声处理：针对地面主要通风机和井下局部通风机在运转时产生的噪声，增加和安装消音设备、设施，经自治区煤碳科学研究所现场检测检验，检验结果全部合格。
4、绿化工程：重新对生活区及工业区进行绿化，绿化面积占矿井面积的38.6%，完成投资162.1万元。
5、煤矸石堆放场：本矿原有一个煤矸堆放场，并重新设挡碴墙、排水沟及矸石场雨水冲刷泥水沉淀池。
三、机械化改造取得的效果
机械化改造后，****的安全生产技术装备水平、安全管理水平和标准化建设得到明显提高，提高了劳动效率和安全系数，使本矿防灾抗灾能力更进一步，更有效的保证了矿井的安全生产。
1、矿井机械化程度提高，职工功效也明显提高，机械割煤取代了人工打眼放炮，机械装碴取代了人工清理及耙斗机出碴，皮带机运输取代了矿车运输，这些环节的改变为掘进提供了更多的时间，使得工效得以提高，掘进工作面工效由原来的0.38米/工提高到0.8米/工，回采工作面工效由3吨/工提高到25吨/工。
2．安全系数提高。采用综采、综掘机、皮带输送机运输后，巷道没有了矿车提升，减少了运输方面的事故；原来采用炮采、炮掘时，放炮对巷道围岩产生振动破坏，围岩经常受到破坏开裂，甚至出现烂顶、冒顶的现象，使工作面掘进的安全生产受到威胁，采用综采、综掘后，对巷道围岩的破坏大大减少，支护强度大大提高，矿井的安全系数明显提高。
3、通过对供电系统改造及机电设备更新，解决设备老化陈旧，性能不完善，消除设备事故率高、维护检修时间长，安全保护设施不完善等缺点，使供电系统更加安全可靠，满足生产需要。
4、矿井人员定位系统、安全监控系统、皮带集中控制系统等综合信息化建设后，提高了矿井的安全生产管理水平。利用信息化手段对煤矿井下通风、瓦斯、人员等信息进行实时采集监控，有效的防止了重特大事故的发生。利用信息化手段提高生产设备的远程控制，提高集约化生产水平。此外，在采掘优化布置、综合调度等安全生产的环节都可利用信息化手段达到及时、快捷、准确的信息处理和监测监控，从而有效地提高了煤炭企业的安全管理水平。
5、矿井紧急避险六大系统完善后，为井下发生紧急情况时的遇险人员安 全提供了生命保障的设施、设备，提高矿井防灾抗灾能力提高，降低事故造成的危害。
6、支护技术改造：以钢代木，巷道采用工字钢、U型钢支护后，由于统一了巷道支护的材料类型和规格尺寸，加上支护效果大幅度提高，在用巷道的完好率逐年提高，尽管局部地层压力较大的巷道挤压变形，但大部份均能够得到有效控制，巷道断面达到安全规定要求；且巷道的支护规格质量和巷道文明生产等整体水平也有了较大幅度的提高，从而有效地改善了井下生产作业环境，增强了井下安全生产保障能力，促进矿井实现安全生产。
闪底泵机械密封安全运行改造措施 篇5
本文, 笔者通过分析该泵机械密封泄漏的根本原因, 改善了该泵机械密封的运行环境, 有效延长了机械密封的使用寿命, 对同类型泵的机械密封改造有一定的参考价值。
一、机械密封运行与泄漏情况
闪底泵P1001AB原为我公司的一台闲置机泵, 由浙江嘉利特实业股份有限公司于2002年10月设计制造, 是双支撑两级离心泵, 型号为150AYR150-2C, 2010年7月公司建设电脱盐装置时, 经过设计院核算将该泵重新利用, 作为闪蒸塔的塔底油泵, 将250℃左右的闪底油送至焦化分馏塔进行加工。
P 1 0 0 1 A B的机封采用单端面波纹管机械密封, 型号为D B M 9 0 B-1, 由丹东克隆设计制造, 机械密封冲洗方案为PLAN02+PLAN62, 该泵的机械密封没有冲洗冷却, 只靠背部急冷水进行冷却, 背部急冷水采用的是循环水。
自2010年7月电脱盐装置投用以来, P1001AB总体运行平稳, 联端机封压盖温度在60℃左右, 非联端机封压盖温度在100℃左右, 由于机封背部急冷水一直投用, 泵机械密封背部甩水现象严重, 泵周围一片水汽。如果停用背部冷却水, 非联端机封压盖温度能达到150℃左右。
P1001AB分别于2010年11月5日和2010年12月8日发生过两次非联端机械密封大漏事件, 泄漏时大量高温闪底油喷出, 油气扩散到泵周围六七米远, 幸好巡检发现及时, 并处理得当, 未造成安全生产事故, 但是对安全生产造成了较大影响。
二、机械密封大漏的原因分析
对P1001AB非联端机械密封进行解体检查, 发现机械密封的动静环并没有明显的磨损, 主要是波纹管结满水垢以及波纹管变形 (图1) , 从而导致波纹管失弹而发生大漏。
为什么每次机械密封的大漏都发生在非联端而不是联端, 这与非联端运行时机封温度偏高有关, 联端机封压盖温度在60℃左右, 而非联端机封压盖温度却在100℃左右, 由于非联端机封压盖温度偏高, 加上机封背部急冷水选用的是循环水, 循环水在温度较高的情况下容易结垢, 从而使得非联端机封的波纹管逐渐结垢, 当结垢到一定程度时就会影响波纹管的补偿跟踪能力, 最终导致波纹管变形和机封的大面积泄漏。
经分析, 非联端机封压盖温度较联端机封压盖温度偏高主要是因为非联端机封压盖远离电机, 无法受到电机的风扇冷却, 另一个主要原因是机封的冲洗方式不合理, 其冲洗方案为PLAN02+PLAN62, 即该泵的机械密封没有冲洗冷却, 只靠背部急冷水进行冷却, 大量急冷水进入机封背部后蒸发变为蒸汽, 留下较多水垢, 运行时机封周围的水汽非常大, 甩水很严重, 即使这样机封压盖温度仍有100℃左右。
为降低该泵机械密封的运行温度, 可考虑将冲洗方案改为PLAN32, 即增设外冲洗来增加冷却效果, 同时停用背部急冷水, 从而避免波纹管结垢, 延长机械密封的使用寿命。
三、机械密封的改造方案及效果
为降低该泵机械密封的运行温度, 可考虑将两端的机械密封冲洗方案都改为PLAN32, 即增设外冲洗来增加冷却效果, 同时停用背部急冷水, 从而避免波纹管结垢。冲洗油的介质可选用焦化装置常用的封油——蜡油, 它的黏度较低, 温度在50℃左右, 压力在9×105Pa左右, 比该泵的机械密封腔体压力高3×105Pa以上, 能够顺利注入机械密封腔体, 封油注入后能有效改善机械密封的运行环境, 延长机械密封的使用寿命, 且不会影响闪底油的质量。
通过对现场机泵和配管布置情况的查看, 决定从P1001AB旁边的P1204B的封油线引出封油注入P1001AB机械密封, 改造所消耗的材料都是普通的配管材料, 投资很少。
P1001AB机械密封冲洗方案改造投用后, 效果非常明显, 在停用背部急冷水的情况下, 非联端机封压盖温度才90℃左右, 联端机封压盖温度50℃左右, 大大提高了机封的冷却效果。同时由于停用背部急冷水, 还减少了500kg/h的循环水耗量和污水产量, 也避免了机封波纹管结垢, 延长了机封的使用寿命, 到目前为止没有出现过机械密封大漏的事件, 消除了一大安全隐患, 确保了该泵安全平稳运行。
四、结论
机械改造 篇6
1 原机械密封
软化水泵的原机械密封为国产104型,其形式为内装、内流、单端面、单弹簧、非平衡型密封,结构如图1所示,辅助密封圈为O形环。
国产104型机械密封的极限性能参数为:
温度-20~80℃
压力0.6~3.0MPa
速度不大于3000r/min
主要参数如下:
转速υ2960r/min
密封面外径D267mm
密封面内径D157mm
密封面宽度b5mm
轴套直径D055mm
2 密封面泄漏原因分析
通过分析,软化水泵在运行过程中密封面发生泄漏,主要由以下几方面因素所致:
a.冲蚀。因该泵间歇运行,所受冲蚀严重——弹簧锈蚀、变细失效,弹簧盒失去传动功能,动环端面变形等,故使得密封失效。
b.杂质。因该泵输送的介质是给氨干湿空冷喷淋的软化水,作业于露天中,介质中含有固体颗粒的杂质。杂质进入密封面中产生磨损,石墨环损坏严重,动环表面也发生磨损,使密封失效。
c.泵抽空。当软化水泵出现泵抽空时,其机械密封处于干或半干摩擦状态,石墨环和碳化钨合金硬环表面均出现深且粗的环状沟纹,使密封圈失去密封作用,产生泄漏。
3 机械密封的替换改造
针对工艺操作特点和软化水泵的工况实际,所选的新型号机械密封必须满足能在抽空等非正常操作环境中稳定工作、允许介质中含有较多的固体颗粒以及耐冲蚀的条件。为此,选定了丹东克隆集团生产的DBM-B系列波纹管机械密封。该机械密封采用双薄“S”形焊接波纹管作为弹性密封(图2),其中高强度波纹管坚固可靠,不需要任何辅助措施也能传递所需的全部扭矩,并保证密封具有优良的动态性能。
DBM-55B-1型机械密封的极限性能参数为:
温度-75~400℃
压力-0.1~2.5MPa
速度不大于6000r/min
主要参数如下:
密封面内径D163.5mm
密封面外径D270.5mm
波纹管内径D358mm
波纹管外径D473mm
波纹管波数n9
波纹管波片宽W7.5mm
波纹管波刚度C3.2~3.7kg/cm
4 新旧机械密封的比较
国产104型机械密封中的摩擦副的硬度低于软化水中固体颗粒的硬度,故其经常损坏,使用寿命短;DBM-55B-1型机械密封为波纹管密封,密封环和波纹管组成一个整体,中间没有辅助的密封圈,因此减少了一个泄漏点,而且当发生泵抽空时,静环是波纹管形,能朝动环端轴向拉伸,从而保证了摩擦副的贴紧,防止了泄漏。
结束语
聚合反应器釜用机械密封改造 篇7
关键词：机械密封,主反应器,变形,改造
0引言
ABS树脂是兼备或超过天然树脂特性的一种人工合成高分子聚合物。合成树脂最重要的应用是制作塑料, 也是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。聚合反应器是合成树脂生产的关键设备, 反应器机械密封的良好运行是保障设备安全运转的重要因素。丁二烯聚合反应器 (设备号5R-101~108) 原配置进口机封, 在装置运行中动环 (石墨) 经常发生断裂, 使用寿命短, 影响反应器长周期稳定运行。
1机械密封失效分析
1.1设备工作参数
丁二烯聚合反应釜工作压力0~1.4 MPa, 封液压力1.6 MPa, 工作温度45℃, 转速45 r/min, 工作介质脱盐水。
1.2原进口密封结构
反应釜原进口机械密封采用双端面背靠背平衡型旋转式结构。大气侧与介质侧静环均选择托装式结构, 大气侧尾部加深沟球轴承, 降低机械密封部分轴的摆动量, 以保证机械密封运转的可靠性。动环与静环均采用螺钉驱动。静环选用碳化硅材料, 动环选用石墨材料, 接触介质部位的金属件材料为304L不锈钢。机械密封结构布置见图1。
1.3设备使用情况及工艺特点
搅拌器间歇操作, 频繁起停, 压力随时间呈周期性变化 (变压力) ;压力与转速的变化会引起密封端面生热的变化, 造成温度的改变, 进而影响机械密封的稳定性、密封性和追随性;对机械密封的长周期可靠运行造成较大的影响。搅拌器为顶部搅拌器, 轴较长, 设备摆动量较大, 底部支撑为径向滑动轴承, 聚四氟材料制作。由于摆动力较大, 底部径向滑动轴承极易由于强度不够造成断裂, 进一步加大轴摆动量。
1.4参数计算
1.5失效分析
计算数据显示, 进口机械密封平衡系数, 弹簧比压, 端面接触压力, PV值的选取符合设计规范[2]。但是针对于此工况下的机械密封, 应考虑较大的轴摆与变压力工况下机械密封摩擦副结构的设计。
机械密封摩擦副端面需要工作在稳定的连续液膜环境下, 在不考虑外界因素扰动的前提下, 通过控制密封环的变形能达到要求;当设备轴的摆动量较大时, 一方面密封环要抗摆动, 尽量避免引起密封环承受额外的力, 另一方面应该考虑传动方式, 避免密封环产生应力集中从而断裂, 造成密封失效;在变压力工况及频繁起停车条件下, 机械密封的工作状态比较复杂, 由于密封环在不同压力、转速下产生不同的变形, 机械密封始终处于不稳定的运转状态中, 造成机械密封泄漏量不稳定, 直至失效。
2改造底部径向滑动轴承
底部径向滑动轴承轴瓦材料由原来的聚四氟更改为强度更高的磷青铜, 防止设备轴摆动量进一步加大, 为机械密封运转提供相对好的条件。
3改造机械密封
采用H124-1270机械密封替代原进口机封, 保留深沟球轴承, 减小机械密封处轴的摆动量, 密封结构进行调整, 解决轴摆动大及变工况、频繁起停对机械密封性能影响的问题。改造后密封结构见图3。
3.1机械密封参数设计
机械密封参数的选取首要考虑的是工况条件, 并且在有相当工业运转经验的前提下给出成熟设计[3]。为适应摆动大与变工况的情况, 调整密封参数。平衡系数 (K) 0.76, 弹簧比压 (Ps) 0.26 MPa, 接触比压 (Pc) 0.54 MPa, 极限值 (Pc V) 0.215MPa· (m/s) 。调整平衡系数与弹簧比压, 适应该摆动大与变工况, 摩擦副的重新设计降低了接触比压与PV的数值, 减少发热与延长密封的使用寿命。
3.2摩擦副抗摆动设计
加宽动环密封面, 提高强度并抗摆动;通过控制密封环形状增加密封的抗摆动能力;动环采用拨叉传动, 增加传动接触面积, 使传动更稳定, 防止动环 (石墨) 断裂;静环采用浮装式设计, 能适应更大的摆动。摩擦副抗摆动结构见图4。
3.3摩擦副抗变工况设计 (变压、变温、变速)
密封环变形控制涉及多个物理过程的耦合作用, 包括密封动环的力变形和热变形、密封静环的力变形和热变形、密封动环的热传导、密封静环的热传导, 密封面的摩擦学效应以及密封动环--静环的轴向力平衡等。这些过程相互作用、相互耦合;同时求解这些物理过程相当复杂和困难;而在变工况下 (变压、变温、变速等) , 每一个物理过程都在不断的变化, 求解将更加复杂。使用专用机械密封有限元分析软件, 综合考虑密封环的变形和热传导 (固体有限元FEM) 、密封面的流体动压润滑效应 (计算流体力学CFD) , 通过软件的自动耦合迭代计算, 计算出密封的综合性能, 如密封泄漏量、密封摩擦功耗、密封工作膜厚、密封液膜刚度、密封端面温度分布和膜压分布。采用正交设计计算, 验证本次改造机械密封摩擦副在变工况下 (变压、变温、变速) 具有良好的稳定性、密封性和追随性:即密封端面具有稳定的变形和膜厚。
3.3.1正交设计
同水平正交设计 (3×3) 参数设定如表4所示。
3.3.2 FEM机械密封专业计算软件有限元分析
根据正交设计表格, 共需做9组有限元分析 (非线性接触分析与摩擦副热、固、流耦合分析) , 分析结果如下。
(1) 9种不同参数下密封面总的变形分析。在不同的压力、温度和转速参数下, 密封面总的变形趋势是一致的, 整体都呈近似与轴线垂直的平行面密封[2], 具有良好的密封端面特性, 变形相差不大。
(2) 9种不同参数下密封面液膜压力与微凸体接触压力分析。在不同的压力、温度和转速参数下, 液膜压力与微凸体接触压力所占总承载能力比重近似相同, 趋势一样, 相差不大;与端面总变形结果相吻合, 合适的液膜压力与微凸体接触压力占总承载能力比重决定了密封的使用性能。
(3) 9种不同参数下计算结果分析。如表5所示, 从膜厚、端面变形、发热量和Pc V值4个重要方面进行对比表明, 膜厚和变形相差很小, 只是微小的差距, 膜厚和端面变形是密封抗变工况的最重要的两个指标。发热量和Pc V值由于压力、温度和转速的不同有些差别, 但在设计上, 属于不可避免的问题, 在同等条件下, 已经变的最小。
3.3.3结论
从上述分析得出, 改造后用的机械密封摩擦副具有较好的抗变工况能力, 即具有良好的稳定性、密封性和追随性。
4改造效果
(1) 将丁二烯聚合反应器5R-101~108设备底部径向滑动轴承轴瓦材料由聚四氟改为磷青铜, 解决了底部径向滑动轴承轴瓦由于强度不够产生断裂的问题。
(2) 5R-101~108反应器机械密封改造后, 解决了原进口密封寿命不长, 可靠性不高的问题。
(3) 改造前每次检修搅拌器所需时间为2天, 少生产2批次丁二烯胶乳278.5 t, 每台反应釜每年至少更换1套机械密封, 备件费用92.8万元, 改造后全年可实现创效合计427万元。
参考文献
[1]陈德才, 崔德荣.机械密封设计制造与使用[M].北京:机械工业出版社, 1993.
[2]顾永泉.机械端面密封主要参数的计算 (三) :性能参数 (续) 与计算示例[J].流体机械, 1996 (6) :27-32.
机械改造 篇8
关键词：数控化改造 机械改造 导轨的改造 进给传动改造
1 概述
为了解决数控编程加工实操工位不足的问题，学校对一批南通机床厂生产的X6325A型悬臂铣床进行了数控化改造。该铣床是一种立式悬臂铣床，可用于铣、钻、扩、铰等工序的加工，其进给传动装置主要有梯形螺杆、齿轮、齿条等，由于传动环节多，传动零件的间隙大，其传动刚度、加工精度受到较大限制，自适应能力较差，其加工的吃刀量、进给速度和反向间隙的调整主要由操作工人根据经验进行实时调整，加工效率较低。所以，要实现该机床的数控化控制，除了要配以数控装置外，还必须先对机床的机械部分进行改造。
2 机床的改造方案
受机床改造成本及机床原有结构的限制，不可能对机床的床身结构作太大的改变，所以改造方案是在保持机床原有的结构上，根据数字控制的性能要求，提高基础部件的机械性能，更换无法实现数控自适应要求的零件，并安装相匹配伺服系统和数控装置，方案内容：
①保留机床原有的主传动系统，其主轴变速和转向机构不变。
②改善工作台导轨导向精度，提高导轨的摩擦性能和接触精度。
③拆除工作台X、Y轴原有进给系统，将滑动丝杠更换成滚珠丝杠从而改进传动摩擦特性，提高传动效率，同时更换丝杠的支撑零件，保证丝杠的稳定性，减小传动间隙。
④拆除主轴头上原有的Z向进给系统，加装Z向传动箱和滚珠丝杠。
3 改造的关键技术
3.1 导轨部件的改造
3.1.1 基准导轨面的修整
6325A机床X轴和Y轴方向分别采用的是燕尾导轨和矩形导轨，皆属于滑动导轨类型，由于长期的运动摩擦和集中受力，会出现磨损和变形的情况，在改造前需对导轨的形状精度即直线度进行检测，若发现上述问题，需对基准导轨面进行重磨和硬化处理。
3.1.2 移动导轨面的刮削
刮削的目的一方面是提高导轨的导向精度。导轨的水平方向起支撑作用，刮削导轨的水平面，可调整工作台的移动平面度，使工作台面在移动过程中保持在一个水平面上，保证平面加工的精度。刮削导轨的导向面，能够调整X、Y轴间的垂直度。
另一方面是提高导轨的接触精度，通过刮削的途径将接触度从原来的25×25mm内6～8点提高到25×25mm内11～12点，这样的好处一是能提高接触均匀度，能提高导轨的接触刚度和运动平稳性；二是刮点间隙能有存油的作用，使润滑油均匀分布在导轨接触面间，改善摩擦条件。
3.2 进给传动系统的改造
3.2.1 X轴、Y轴丝杠的更换安装
机床X、Y 两轴原有的传动零件为滑动丝杠，摩擦系数较大，而且没有间隙调整结构，正反向传动的间隙大。将滑动丝杠替换成滚珠丝杠螺母副，能使进给传动的摩擦性能得到较大的改善，摩擦系数大大减小，传动的效率能提高到90%～96%；采取预紧措施后能很好的消除间隙，能够提高传动的刚度，满足数控的自适应要求。
丝杠的安装以导轨为基准，必须保证丝杠轴心线与导轨的平行度。否则，若丝杠轴心与导轨不平行，螺母在移动过程中会迫使丝杠轴线逼近理想位置，使丝杠产生弯曲变形，丝杠对两端产生倾覆力矩。当螺母运行到丝杠两端时，在倾覆力的作用下相互挤压，磨损加剧，严重时会产生沟痕，引起振动，产生导程误差。所以，丝杠装配完成后需要空手盘动丝杠，保证丝杠在传动全程轻便。
3.2.2 丝杠的预紧
根据机床原有的结构特点，本方案为各轴配置了不同预紧类型的滚珠丝杠。X轴方向采用的是双螺母螺纹调隙式预紧，见图1，左右两螺母用平键与外套6相连，其中螺母4外伸部分有螺纹。调整时拧动圆螺母1、2使4沿轴向移动一定距离，消除间隙后用圆螺母锁紧。Y向丝杠采用的是双螺母垫片调隙式预紧，通过双螺母间的垫片使螺母产生轴向位移，产生预紧作用，其预紧力调整由丝杠生产厂家完成。
3.2.3 丝杠的支承结构
X轴丝杠的支承采用一端固定，一端浮动的结构，见图2。紧固端由一对接触角为60度角接触球轴承按背对背方式组合，可承受径向力和双向的轴向力。两轴承的外圈由压盖5沿轴向压紧在支座8的内侧端面上，实现轴承与支座的轴向定位。轴承的内圈由压盖4和垫圈9压紧，实现与丝杠的固定。在轴承间有外圈隔环6，以使两轴承内圈内侧悬空产生预紧量，其预紧力由预圆螺母2施加。丝杠的右端用两个深沟球轴承支撑，主要承受径向力，轴向能作微量浮动。安装后丝杠的跳动和窜动量不可超过0.02mm，否则需对固定端的预紧量进行调整。Y轴的传动距离约为200mm，由于传动距离短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接触球轴承背对背的配置结构，与X轴固定端相似。
3.2.4 进给传动结构
各轴进给都采同步齿轮带传动，带轮和传动带有相互配合的齿形，能实现啮合，不会出现打滑现象，传动比准确，传动效率高。带轮与丝杠和电机间采用涨紧套连接，能克服键连接侧向间隙所产生的影响。
3.3 主轴箱的改造
由于铣床主轴头内部空间狭小，无法布置安装丝杠、丝杠支承及电机等零部件，所以通过加装进给传动箱实现丝杠零件的安装，见图3。首先需要在铣头正面铣出平面，用以安装传动箱，并通过刮削保证该面与丝杠箱背面的贴合度，防止丝杠箱的松动影响传动的精度和稳定性。Z轴方向保留主轴套筒的导向结构，套筒15在铣头16的导向孔内上下运动实现导向，Z轴与工作台面的垂直度通过铣头原有蜗杆蜗轮机构调整。套筒与丝杠螺母间通过丝母座连接，需先在套筒上开出安装槽、螺孔和定位销孔。传动箱中轴承孔与丝母座孔的同轴度通过刮削丝母座与套筒安装槽的接触面来调整。
Z轴丝杠用一对角接触球轴承支撑，分别安装在丝杠两端，采用面对面安装，以获得适当的作用点距离。下端轴承安装在轴承座9中，轴承座安装在传动箱底部，可通过均匀分布在圆周上的基米螺钉调整方向，实现轴承与丝杠的同轴度和预紧力微调。轴承的预紧力通过调整内圈隔环8的厚度实现。
4 改造的效果
经过机械改造后，各项精度指标基本达到经济型数控机床的水平。导向精度方面，各轴移动的直线度达到0.015/500mm，各轴间的垂直度达到0.020/300mm，工作台移动相对工作台面的平行度在任意300mm测量长度上小于0.025mm，主轴旋转轴线相对工作台面的垂直度，在纵向及横向都达到0.025/300。传动精度方面，直线运动轴线的定位精度达到0.030mm，各运动轴的重复定位精度达到0.020mm，各轴反向定位精度达到0.025
mm。
5 推广前景
数控机床的机械制造中很好地解决了机械制造中结构复杂、精密、小批量、多变零件的加工问题，数控机床的大量使用，为我国机械制造整体水平的提高提供了广阔的空间。但由于数控机床的前期投资大，使许多中小型企业和职业院校难以承受，这成为了数控机床推广发展的最大障碍。普通机床的数控化改造投入低、周期短，是企业实现前期技术提升的有效途径。
参考文献：
[1]熊军.数控机床原理与结构[M].人民邮电出版社，2013.
[2]苏慧袆.机械装配修理与实训[M].山东科学技术出版社，2007.
[3]孙宝寿.机床改造中影响机床性能的因素分析[J].机械设计与制造，2004.
作者简介：
朱沛欣（1983-），男，广东佛冈人，助理讲师，工学学士，现工作于广州市高级技工学校，主要从事数控机床结构、数控机床装调维修、数控加工编程等方面的教学和研究。endprint
摘要：本文主要介绍了针对6325A悬臂铣床数控化改造的机械改造方法。提出了一套能提高机床机械系统传动刚度、效率和自适应能力，降低传动惯量，能够满足数字控制的机械改造方法。
关键词：数控化改造 机械改造 导轨的改造 进给传动改造
1 概述
为了解决数控编程加工实操工位不足的问题，学校对一批南通机床厂生产的X6325A型悬臂铣床进行了数控化改造。该铣床是一种立式悬臂铣床，可用于铣、钻、扩、铰等工序的加工，其进给传动装置主要有梯形螺杆、齿轮、齿条等，由于传动环节多，传动零件的间隙大，其传动刚度、加工精度受到较大限制，自适应能力较差，其加工的吃刀量、进给速度和反向间隙的调整主要由操作工人根据经验进行实时调整，加工效率较低。所以，要实现该机床的数控化控制，除了要配以数控装置外，还必须先对机床的机械部分进行改造。
2 机床的改造方案
受机床改造成本及机床原有结构的限制，不可能对机床的床身结构作太大的改变，所以改造方案是在保持机床原有的结构上，根据数字控制的性能要求，提高基础部件的机械性能，更换无法实现数控自适应要求的零件，并安装相匹配伺服系统和数控装置，方案内容：
①保留机床原有的主传动系统，其主轴变速和转向机构不变。
②改善工作台导轨导向精度，提高导轨的摩擦性能和接触精度。
③拆除工作台X、Y轴原有进给系统，将滑动丝杠更换成滚珠丝杠从而改进传动摩擦特性，提高传动效率，同时更换丝杠的支撑零件，保证丝杠的稳定性，减小传动间隙。
④拆除主轴头上原有的Z向进给系统，加装Z向传动箱和滚珠丝杠。
3 改造的关键技术
3.1 导轨部件的改造
3.1.1 基准导轨面的修整
6325A机床X轴和Y轴方向分别采用的是燕尾导轨和矩形导轨，皆属于滑动导轨类型，由于长期的运动摩擦和集中受力，会出现磨损和变形的情况，在改造前需对导轨的形状精度即直线度进行检测，若发现上述问题，需对基准导轨面进行重磨和硬化处理。
3.1.2 移动导轨面的刮削
刮削的目的一方面是提高导轨的导向精度。导轨的水平方向起支撑作用，刮削导轨的水平面，可调整工作台的移动平面度，使工作台面在移动过程中保持在一个水平面上，保证平面加工的精度。刮削导轨的导向面，能够调整X、Y轴间的垂直度。
另一方面是提高导轨的接触精度，通过刮削的途径将接触度从原来的25×25mm内6～8点提高到25×25mm内11～12点，这样的好处一是能提高接触均匀度，能提高导轨的接触刚度和运动平稳性；二是刮点间隙能有存油的作用，使润滑油均匀分布在导轨接触面间，改善摩擦条件。
3.2 进给传动系统的改造
3.2.1 X轴、Y轴丝杠的更换安装
机床X、Y 两轴原有的传动零件为滑动丝杠，摩擦系数较大，而且没有间隙调整结构，正反向传动的间隙大。将滑动丝杠替换成滚珠丝杠螺母副，能使进给传动的摩擦性能得到较大的改善，摩擦系数大大减小，传动的效率能提高到90%～96%；采取预紧措施后能很好的消除间隙，能够提高传动的刚度，满足数控的自适应要求。
丝杠的安装以导轨为基准，必须保证丝杠轴心线与导轨的平行度。否则，若丝杠轴心与导轨不平行，螺母在移动过程中会迫使丝杠轴线逼近理想位置，使丝杠产生弯曲变形，丝杠对两端产生倾覆力矩。当螺母运行到丝杠两端时，在倾覆力的作用下相互挤压，磨损加剧，严重时会产生沟痕，引起振动，产生导程误差。所以，丝杠装配完成后需要空手盘动丝杠，保证丝杠在传动全程轻便。
3.2.2 丝杠的预紧
根据机床原有的结构特点，本方案为各轴配置了不同预紧类型的滚珠丝杠。X轴方向采用的是双螺母螺纹调隙式预紧，见图1，左右两螺母用平键与外套6相连，其中螺母4外伸部分有螺纹。调整时拧动圆螺母1、2使4沿轴向移动一定距离，消除间隙后用圆螺母锁紧。Y向丝杠采用的是双螺母垫片调隙式预紧，通过双螺母间的垫片使螺母产生轴向位移，产生预紧作用，其预紧力调整由丝杠生产厂家完成。
3.2.3 丝杠的支承结构
X轴丝杠的支承采用一端固定，一端浮动的结构，见图2。紧固端由一对接触角为60度角接触球轴承按背对背方式组合，可承受径向力和双向的轴向力。两轴承的外圈由压盖5沿轴向压紧在支座8的内侧端面上，实现轴承与支座的轴向定位。轴承的内圈由压盖4和垫圈9压紧，实现与丝杠的固定。在轴承间有外圈隔环6，以使两轴承内圈内侧悬空产生预紧量，其预紧力由预圆螺母2施加。丝杠的右端用两个深沟球轴承支撑，主要承受径向力，轴向能作微量浮动。安装后丝杠的跳动和窜动量不可超过0.02mm，否则需对固定端的预紧量进行调整。Y轴的传动距离约为200mm，由于传动距离短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接触球轴承背对背的配置结构，与X轴固定端相似。
3.2.4 进给传动结构
各轴进给都采同步齿轮带传动，带轮和传动带有相互配合的齿形，能实现啮合，不会出现打滑现象，传动比准确，传动效率高。带轮与丝杠和电机间采用涨紧套连接，能克服键连接侧向间隙所产生的影响。
3.3 主轴箱的改造
由于铣床主轴头内部空间狭小，无法布置安装丝杠、丝杠支承及电机等零部件，所以通过加装进给传动箱实现丝杠零件的安装，见图3。首先需要在铣头正面铣出平面，用以安装传动箱，并通过刮削保证该面与丝杠箱背面的贴合度，防止丝杠箱的松动影响传动的精度和稳定性。Z轴方向保留主轴套筒的导向结构，套筒15在铣头16的导向孔内上下运动实现导向，Z轴与工作台面的垂直度通过铣头原有蜗杆蜗轮机构调整。套筒与丝杠螺母间通过丝母座连接，需先在套筒上开出安装槽、螺孔和定位销孔。传动箱中轴承孔与丝母座孔的同轴度通过刮削丝母座与套筒安装槽的接触面来调整。
Z轴丝杠用一对角接触球轴承支撑，分别安装在丝杠两端，采用面对面安装，以获得适当的作用点距离。下端轴承安装在轴承座9中，轴承座安装在传动箱底部，可通过均匀分布在圆周上的基米螺钉调整方向，实现轴承与丝杠的同轴度和预紧力微调。轴承的预紧力通过调整内圈隔环8的厚度实现。
4 改造的效果
经过机械改造后，各项精度指标基本达到经济型数控机床的水平。导向精度方面，各轴移动的直线度达到0.015/500mm，各轴间的垂直度达到0.020/300mm，工作台移动相对工作台面的平行度在任意300mm测量长度上小于0.025mm，主轴旋转轴线相对工作台面的垂直度，在纵向及横向都达到0.025/300。传动精度方面，直线运动轴线的定位精度达到0.030mm，各运动轴的重复定位精度达到0.020mm，各轴反向定位精度达到0.025
mm。
5 推广前景
数控机床的机械制造中很好地解决了机械制造中结构复杂、精密、小批量、多变零件的加工问题，数控机床的大量使用，为我国机械制造整体水平的提高提供了广阔的空间。但由于数控机床的前期投资大，使许多中小型企业和职业院校难以承受，这成为了数控机床推广发展的最大障碍。普通机床的数控化改造投入低、周期短，是企业实现前期技术提升的有效途径。
参考文献：
[1]熊军.数控机床原理与结构[M].人民邮电出版社，2013.
[2]苏慧袆.机械装配修理与实训[M].山东科学技术出版社，2007.
[3]孙宝寿.机床改造中影响机床性能的因素分析[J].机械设计与制造，2004.
作者简介：
朱沛欣（1983-），男，广东佛冈人，助理讲师，工学学士，现工作于广州市高级技工学校，主要从事数控机床结构、数控机床装调维修、数控加工编程等方面的教学和研究。endprint
摘要：本文主要介绍了针对6325A悬臂铣床数控化改造的机械改造方法。提出了一套能提高机床机械系统传动刚度、效率和自适应能力，降低传动惯量，能够满足数字控制的机械改造方法。
关键词：数控化改造 机械改造 导轨的改造 进给传动改造
1 概述
为了解决数控编程加工实操工位不足的问题，学校对一批南通机床厂生产的X6325A型悬臂铣床进行了数控化改造。该铣床是一种立式悬臂铣床，可用于铣、钻、扩、铰等工序的加工，其进给传动装置主要有梯形螺杆、齿轮、齿条等，由于传动环节多，传动零件的间隙大，其传动刚度、加工精度受到较大限制，自适应能力较差，其加工的吃刀量、进给速度和反向间隙的调整主要由操作工人根据经验进行实时调整，加工效率较低。所以，要实现该机床的数控化控制，除了要配以数控装置外，还必须先对机床的机械部分进行改造。
2 机床的改造方案
受机床改造成本及机床原有结构的限制，不可能对机床的床身结构作太大的改变，所以改造方案是在保持机床原有的结构上，根据数字控制的性能要求，提高基础部件的机械性能，更换无法实现数控自适应要求的零件，并安装相匹配伺服系统和数控装置，方案内容：
①保留机床原有的主传动系统，其主轴变速和转向机构不变。
②改善工作台导轨导向精度，提高导轨的摩擦性能和接触精度。
③拆除工作台X、Y轴原有进给系统，将滑动丝杠更换成滚珠丝杠从而改进传动摩擦特性，提高传动效率，同时更换丝杠的支撑零件，保证丝杠的稳定性，减小传动间隙。
④拆除主轴头上原有的Z向进给系统，加装Z向传动箱和滚珠丝杠。
3 改造的关键技术
3.1 导轨部件的改造
3.1.1 基准导轨面的修整
6325A机床X轴和Y轴方向分别采用的是燕尾导轨和矩形导轨，皆属于滑动导轨类型，由于长期的运动摩擦和集中受力，会出现磨损和变形的情况，在改造前需对导轨的形状精度即直线度进行检测，若发现上述问题，需对基准导轨面进行重磨和硬化处理。
3.1.2 移动导轨面的刮削
刮削的目的一方面是提高导轨的导向精度。导轨的水平方向起支撑作用，刮削导轨的水平面，可调整工作台的移动平面度，使工作台面在移动过程中保持在一个水平面上，保证平面加工的精度。刮削导轨的导向面，能够调整X、Y轴间的垂直度。
另一方面是提高导轨的接触精度，通过刮削的途径将接触度从原来的25×25mm内6～8点提高到25×25mm内11～12点，这样的好处一是能提高接触均匀度，能提高导轨的接触刚度和运动平稳性；二是刮点间隙能有存油的作用，使润滑油均匀分布在导轨接触面间，改善摩擦条件。
3.2 进给传动系统的改造
3.2.1 X轴、Y轴丝杠的更换安装
机床X、Y 两轴原有的传动零件为滑动丝杠，摩擦系数较大，而且没有间隙调整结构，正反向传动的间隙大。将滑动丝杠替换成滚珠丝杠螺母副，能使进给传动的摩擦性能得到较大的改善，摩擦系数大大减小，传动的效率能提高到90%～96%；采取预紧措施后能很好的消除间隙，能够提高传动的刚度，满足数控的自适应要求。
丝杠的安装以导轨为基准，必须保证丝杠轴心线与导轨的平行度。否则，若丝杠轴心与导轨不平行，螺母在移动过程中会迫使丝杠轴线逼近理想位置，使丝杠产生弯曲变形，丝杠对两端产生倾覆力矩。当螺母运行到丝杠两端时，在倾覆力的作用下相互挤压，磨损加剧，严重时会产生沟痕，引起振动，产生导程误差。所以，丝杠装配完成后需要空手盘动丝杠，保证丝杠在传动全程轻便。
3.2.2 丝杠的预紧
根据机床原有的结构特点，本方案为各轴配置了不同预紧类型的滚珠丝杠。X轴方向采用的是双螺母螺纹调隙式预紧，见图1，左右两螺母用平键与外套6相连，其中螺母4外伸部分有螺纹。调整时拧动圆螺母1、2使4沿轴向移动一定距离，消除间隙后用圆螺母锁紧。Y向丝杠采用的是双螺母垫片调隙式预紧，通过双螺母间的垫片使螺母产生轴向位移，产生预紧作用，其预紧力调整由丝杠生产厂家完成。
3.2.3 丝杠的支承结构
X轴丝杠的支承采用一端固定，一端浮动的结构，见图2。紧固端由一对接触角为60度角接触球轴承按背对背方式组合，可承受径向力和双向的轴向力。两轴承的外圈由压盖5沿轴向压紧在支座8的内侧端面上，实现轴承与支座的轴向定位。轴承的内圈由压盖4和垫圈9压紧，实现与丝杠的固定。在轴承间有外圈隔环6，以使两轴承内圈内侧悬空产生预紧量，其预紧力由预圆螺母2施加。丝杠的右端用两个深沟球轴承支撑，主要承受径向力，轴向能作微量浮动。安装后丝杠的跳动和窜动量不可超过0.02mm，否则需对固定端的预紧量进行调整。Y轴的传动距离约为200mm，由于传动距离短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接触球轴承背对背的配置结构，与X轴固定端相似。
3.2.4 进给传动结构
各轴进给都采同步齿轮带传动，带轮和传动带有相互配合的齿形，能实现啮合，不会出现打滑现象，传动比准确，传动效率高。带轮与丝杠和电机间采用涨紧套连接，能克服键连接侧向间隙所产生的影响。
3.3 主轴箱的改造
由于铣床主轴头内部空间狭小，无法布置安装丝杠、丝杠支承及电机等零部件，所以通过加装进给传动箱实现丝杠零件的安装，见图3。首先需要在铣头正面铣出平面，用以安装传动箱，并通过刮削保证该面与丝杠箱背面的贴合度，防止丝杠箱的松动影响传动的精度和稳定性。Z轴方向保留主轴套筒的导向结构，套筒15在铣头16的导向孔内上下运动实现导向，Z轴与工作台面的垂直度通过铣头原有蜗杆蜗轮机构调整。套筒与丝杠螺母间通过丝母座连接，需先在套筒上开出安装槽、螺孔和定位销孔。传动箱中轴承孔与丝母座孔的同轴度通过刮削丝母座与套筒安装槽的接触面来调整。
Z轴丝杠用一对角接触球轴承支撑，分别安装在丝杠两端，采用面对面安装，以获得适当的作用点距离。下端轴承安装在轴承座9中，轴承座安装在传动箱底部，可通过均匀分布在圆周上的基米螺钉调整方向，实现轴承与丝杠的同轴度和预紧力微调。轴承的预紧力通过调整内圈隔环8的厚度实现。
4 改造的效果
经过机械改造后，各项精度指标基本达到经济型数控机床的水平。导向精度方面，各轴移动的直线度达到0.015/500mm，各轴间的垂直度达到0.020/300mm，工作台移动相对工作台面的平行度在任意300mm测量长度上小于0.025mm，主轴旋转轴线相对工作台面的垂直度，在纵向及横向都达到0.025/300。传动精度方面，直线运动轴线的定位精度达到0.030mm，各运动轴的重复定位精度达到0.020mm，各轴反向定位精度达到0.025
mm。
5 推广前景
数控机床的机械制造中很好地解决了机械制造中结构复杂、精密、小批量、多变零件的加工问题，数控机床的大量使用，为我国机械制造整体水平的提高提供了广阔的空间。但由于数控机床的前期投资大，使许多中小型企业和职业院校难以承受，这成为了数控机床推广发展的最大障碍。普通机床的数控化改造投入低、周期短，是企业实现前期技术提升的有效途径。
参考文献：
[1]熊军.数控机床原理与结构[M].人民邮电出版社，2013.
[2]苏慧袆.机械装配修理与实训[M].山东科学技术出版社，2007.
[3]孙宝寿.机床改造中影响机床性能的因素分析[J].机械设计与制造，2004.
作者简介：
机械改造 篇9
技术改造投资建设项目环境影响评价第一次公示 信息来源： 发布日期：2012-07-12 点击次数：359
一、建设项目的名称及概要
工程机械行业在“十一五”期间是我国发展最快的行业之一，年均增长速度超过15%，随着我国“十二五”规划的开始实施，给各行各业带来了新的发展机遇，尤其是国家加大了水利设施、高速铁路、高速公路、城镇化建设步伐的加快，为工程机械行业带来了新一轮的发展期，工程机械行业在“十二五”期间还有很大的发展空间。
为此，安徽格瑞德机械制造有限公司投资105000万元在马鞍山市雨山经济开发区东区九华东路至磁山路之间新庄路东西两侧新征土地建设年产20000台GME型85-650系列液压挖掘机技术改造投资建设项目。项目的建成，不仅有利于加快企业的自身发展，增强市场竞争力，提高经济贡献率；而且有利于发展产业配套，延伸产业链，提升产业层次，促进产业集群；同时也可为社会提供大量的就业岗位，促进地区社会的和谐发展。
二、建设项目的建设单位名称及联系方式：
建设单位：安徽格瑞德机械制造有限公司。
联系人：吴工。
联系电话：0555-2106700。
三、承担评价工作的环境影响评价机构名称和联系方式：
环境影响评价机构：南京科泓环保技术有限责任公司。
地址：南京市奥体大街118号紫金西城中心01幢1105室。
联系人：朱海军。
电话：025-85280708。
传真：025-68661189。
电子邮箱：khhbgy@163.com。
四、环境影响评价工作程序和主要内容：
环评工作程序：接受委托→准备阶段工作（含资料收集、初步现场勘察和工程分析、环境信息公示等）→正式工作阶段（环境现状监测、工程分析、环境影响预测评价）→报告书编制阶段（汇总工作成果、报告书初稿形成后环境信息公示和公众参与调查、报告书报审查）
环评工作主要内容：通过工程分析、环境现状调查，预测项目建设对项目所在区域水、气、声环境的影响范围和程度。提出水、气、声、固废等方面的污染防治措施，使拟建项目的社会、经济效益与环境相协调，为工程建设和环境管理部门的决策提供科学依据。
五、征求公众意见的主要事项：
① 对该项目的选址态度；
② 该项目对您生活的影响；
③ 您认为本项目最大的环境影响是哪些方面；
④ 您认为应该采取什么样的环保措施；
⑤ 您认为本项目对当地的经济发展起到什么样的作用；
⑥ 其他有关环保方面的建议。
六、公众提出意见的主要方式：
公众可自本公示之日起10个工作日内，通过向建设单位或评价单位来函、来电、传真、发送电子邮件等方式提出意见。
机械改造 篇10
架车机适用于机车、动车组、地铁车辆中, 在列车内部设备中占有重要地位。架车机通过对列车车体的升高, 对车体下部的机械设备、电气元件进行维修和保养。在我国, 固定式架车机设备主要应用于地铁列车之中, 固定式架车机的功能、优点、新技术应用、设备改造充分保证了车辆运行的安全。
1 固定式架车机概述
固定式架车机多用于地铁列车的检修与维护, 其组成部分为转向架设备、车体架设备、控制系统。固定式架车机具有工作效率高, 对列车内部的设备元件进行检修、维护的作用, 架车机的转向架设备和车体架设备的升降功能由螺杆螺母升降来决定, 为保障固定式架车机升降过程操作正常, 需使用符合国家标准的紧固件机械性能的螺杆螺母, 避免螺杆螺母断裂, 增强其紧固性及承载能力。
2 固定式架车机操作原理
2.1 技术参数
架车机的技术参数主要标注在起升力、拖头最大行程、拖头最低位置、齐起升速度等方面, 以下以YJC-16、YJC-25、JC-16、JC-25四种型号分析, 列出架车机技术参数表 (见表1) 。
2.2 控制因素
固定式架车机主要受转向架丝杆、转向架承载螺母、转向架感应传感器、车体架承载螺母、车体架负载限位开关、防尘罩、限位开关、减速锥齿轮箱、驱动电机、高挠性传动轴、轴向丝杆轴承、缝隙盖板、润滑泵、承重结构等设备因素控制, 设备控制因素的正常运转保证固定式架车机的正常运行, 防止列车出现安全隐患。
2.3 架车机技术及工作原理
传动装置、传感器、同步控制系统、电气系统决定架车机的技术操作原理。架车机的自动控制系统决定固定架车机的升降安全, 固定架车机操作时将车体托头与列车架车点相连接, 利用自动控制系统确定固定式架车机接触点, 以列车检修、维护、更换元件的位置为参照物, 对固定式架车机的升降过程进行操作。
3 降低固定式架车机同步机械故障
固定式架车机是由36台电机与36台减速器及36件丝杆丝母组成大型机械传动结构, 其对同步要求非常高, 当出现6 mm同步误差时系统会报警并自动停机。但是, 随着设备的磨损加剧, 设备在使用中故障越来越多及人为操作失误使同步误差过大, 电器控制系统发生故障时如何把所架的列车降下来是摆在维修人员面前的一个课题。
4 设备技术改造措施
4.1 固定架车机技术措施
在减速器的空心输出轴上安装一个六角型螺杆, 此螺杆的作用有2个:①代替原来的紧固螺栓用来锁紧传动丝杆, 使丝杆在减速器的空心轴内被轴向压紧, 实现轴向的准确定位和调整轴承的轴向间隙。②当架车机电器故障导致出现过大的同步误差时, 可以通过旋转减速器上增加的六角头, 人为地对架车机单坑或单个转向架进行升降, 在保证列车安全的情况下控制转向架达到等高的目的。固定架车机采用的减速器是K系列锥齿轮与圆柱齿轮传动, 其传动比为1∶8.23。所以完全在手动松开电机刹车的同时, 可以通过在减速器空心输出轴上加装六角头来直接旋转减速器输出轴而带动丝杆沿丝母上下运动, 从而达到消出同步误差的目的。并且在所有的举升柱上都固定上检测高度的标尺, 确保在手动操作时保证所有的转向架等高 (见图1、图2) 。
4.2 架车机改造后开展模拟演练和及时修改维护保养规程
改造后的架车机需对操作和维修人员进行再培训, 提高操作人员与维修人员的故障处理能力, 并且及时地修改完善了维护保养规程, 对操作人员进行技术交底, 设备车间对架车机同步故障进行一次模拟应急演练等, 从制度上保证操作与维修的安全。
4.3 技术改造意义
机械技术改造提高了设备质量, 促进了设备升级, 并且节约了资源、扩大了使用范围。采用新技术、新工艺对现有的固定式架车机设备、工艺条件进行改造, 对固定式架车机原有设备进行结构改造, 增加设备新元件、新装置以改善固定式架车机的技术性能, 使之达到新机械技术水平。通过设备技术改造, 简化机械设备运行步骤, 利于机械设备技术的管理, 使得固定式架车机向设备全新化、技术专业化、操作系统化的方向发展。
5 结语
固定式架车机是提高列车检修效率, 增强列车运行安全系数的重要设备。固定式架车机的同步性能、安全措施保证了列车检修工作的正常运行, 降低固定架车机同步机械故障, 更新架车机机械设备技术, 制作安全下降工装可有效延长架车机使用寿命, 使其更优质地服务于列车的检修与维护。
参考文献
[1]缪东.固定式架车机在地铁车辆段中应用实践[J].铁道工程学报, 2008 (10) :1-2.
[2]陈跃军.车辆段固定式架车机的选择及应用[J].技术与市场, 2012 (5) :2-5.
[3]徐海峰.固定式架车机设计原理分析[J].中国科技财富, 2008 (7) :2-3.
[4]周鸣语.地铁车辆段固定式架车机技术分析[J].城市轨道交通研究, 2011 (7) :1-3.
[5]李冰.架车机同步控制原理及应用比较[J].铁道机车车辆工人, 2010 (8) :1-5.
[6]李建兴, 李新兵, 戎自强.可编程序控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.