튜브 밀의 급재단 쪽 중공축 내부에 있는 나선형 실린더 또는 테이퍼 슬리브의 플랜지 연결 볼트 파손은 단순해 보일 수 있지만, 실제로는 많은 시멘트 공장에서 골칫거리로 여겨지는 기술적 문제입니다. 볼트 파손의 구체적인 증상은 나선형 실린더 또는 테이퍼 슬리브의 플랜지 연결 볼트가 빈번하게 풀리거나 파손되는 것으로, 볼트를 반복적으로 조여도 다시 풀리고, 반복적으로 교체해도 다시 파손되는 현상이 나타납니다. 이로 인해 튜브 밀의 중공축 플랜지와 나선형 실린더 또는 테이퍼 슬리브의 플랜지 사이에 이격이 발생하며, 심지어 나선형 실린더나 테이퍼 슬리브가 중공축 밖으로 10~30mm 돌출되기도 합니다. 그러면 원료가 중공축을 직접 긁어내어 중공축의 마모까지 초래하게 됩니다.

볼트 파단은 일반적으로 볼트 머리와 몸통이 만나는 경계부에서 발생합니다. 파단 후, 부러진 볼트 몸통은 대개 중공축의 나사 구멍 안에 끼어 빠져나오지 않게 되어, 볼트를 교체할 때 상당한 불편을 초래합니다.

(1) 원인 분석

튜브 밀의 나선형 실린더는 중공축 플랜지와의 마찰에 의해 회전하게 됩니다. 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)와 중공축 사이의 접촉은 일반적으로 다음 두 곳에서만 발생합니다:

① 밀 본체 근처에 위치하며, 중공축의 내벽과 맞물리는 지지 링이다. 이 링의 기능은 지지점을 제공하면서 나선형 실린더가 자유롭게 열팽창할 수 있도록 하는 것이다. 일반적으로 장착 간극은 0.5~1.5 mm입니다. 그러나 이 미세한 간극으로 인해 나선형 실린더가 캔틸레버처럼 작용하게 되며, 이는 나선형 실린더나 테이퍼 슬리브의 흔들림 현상을 초래하기도 합니다.

② 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)의 바깥쪽 끝단과 중공축의 플랜지 간의 연결부. 일반적으로 중공축의 단면 플랜지에 내부 나사산이 가공되며, M16~M30 규격의 12~32개의 육각 볼트를 사용하여 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)의 플랜지를 중공축에 고정합니다. 사실, 이것이 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)를 중공축에 고정하는 유일한 지점입니다. 따라서 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)는 이론적으로 캔틸레버 방식으로 설치된 것입니다. 플랜지에 있는 볼트 고리를 적절하게 조이는 것이 매우 중요합니다.

볼트 파단 양상을 관찰해 보면, 파단 직전에는 거의 항상 볼트가 풀리는 현상이 선행하는 것으로 나타났습니다. 즉, 연결 볼트가 파단되기 전에 먼저 풀리게 됩니다. 파단 부위는 대개 볼트 머리와 몸통이 만나는 경계 부위에 위치합니다.

파단 흔적을 보면, 볼트는 전단력이 아닌 인장력에 의해 파단된 것으로 보입니다. 이는 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)의 플랜지 연결 볼트가 밀의 진동으로 인해 파손되었음을 나타내며, 더 중요한 것은 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)의 캔틸레버 끝부분의 흔들림이 플랜지 끝부분으로 전달되어 중공축 플랜지에 나사 조여진 볼트가 서서히 풀리게 되었기 때문입니다. 그 결과, 두 플랜지 면 사이의 마찰력이 사라지고 분리되어, 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)가 중공축에서 서서히 미끄러져 나옵니다. 플랜지 간의 반복적인 충격으로 인해 볼트에 가해지는 응력이 볼트 머리와 샤프트 사이의 이음매 모서리에 점차 집중되어, 해당 부위에 피로 균열이 발생하고 결국 파단이 일어납니다.

(2) 치료 방법

① 정기 점검 체계를 구축해야 합니다. 볼트 풀림이 감지되면 즉시 조여, 풀림으로 인한 파손을 줄여야 합니다. 그러나 이러한 접근 방식은 증상을 완화할 뿐 근본 원인을 해결하지 못하며, 지속하기 어렵고 볼트 풀림 문제를 근본적으로 해결하지도 못합니다.

② 볼트 파단 후 긴급 수리:

a. 부러진 샤프트가 중공축 내부에 끼어 있어 빼낼 수 없는 경우, 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)를 중공축 플랜지에 용접할 수 있습니다. 그러나 이 경우 향후 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)를 교체할 때 어려움이 발생할 수 있습니다.

b. 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)의 플랜지에 구멍을 다시 뚫고, 중공축의 단면 플랜지에 나사산을 다시 깎은 다음, 새 볼트를 조입니다. 이 방법에도 몇 가지 문제가 있으며 상당히 번거롭습니다.

③ 플랜지 고정 방식을 개선한다:

중공축에 외부 플랜지를 추가하십시오. 중공축 끝단 플랜지의 나사공을 이용하여 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브) 플랜지와 볼트 체결을 하던 기존 방식을, 외부 중공축 플랜지와 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브) 플랜지를 볼트, 너트, 잠금 와셔 및 기타 체결 부품을 사용하여 두 플랜지를 고정하는 방식으로 변경하십시오. 이 구조는 볼트에 조임 토크를 제공하여, 조임이 불충분했던 기존 문제를 완전히 해결합니다. 볼트가 파손되더라도 교체가 용이합니다.

이 개조 방식은 기존의 밀 고정 방식에 매우 유리하며 적용하기도 쉬워, 간단하고 실용적인 훌륭한 해결책이 됩니다.

중공축에 새로운 외부 플랜지를 용접할 때는 용접 품질 요건을 엄격히 준수해야 합니다. 용접 전후에는 다음 사항에 유의해야 합니다:

a. 신뢰할 수 있는 체결 부품을 선택하십시오. 일반적으로 볼트 머리 부분과 몸체 사이의 접합부에서 흔히 발생하는 제조 결함을 방지하기 위해, 볼트 대신 스터드를 사용할 수 있습니다.

b. 적절한 용접 방법, 전극 및 용접 전류를 선택해야 한다. 또한 용접 홈 가공, 용접 전 예열, 용접 후 보온 등 용접 시의 현장 조건도 관련 기술 요건에 따라 엄격히 준수하여 용접 균열, 슬래그 함유, 기공 등의 결함을 방지해야 한다.

밀 헤드 부위의 공간이 협소하므로, 새로운 외부 플랜지를 중공축에 접합할 때는 필렛 용접이나 겹침 용접을 사용하는 것이 바람직합니다.

④ 밀 엔드 커버와 나선형 실린더 사이에 강성 연결부를 추가한다. 즉, 몇 밀리미터 정도의 팽창을 수용할 수 있는 강성 연결 구조를 설치하여, 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)가 엔드 플랜지 이외에 추가적인 고정 지지점을 갖도록 한다. 이를 통해 캔틸레버 방식으로 설치된 나선형 실린더로 인해 발생하는 흔들림을 방지하고, 엔드 플랜지 볼트가 풀리는 현상을 줄일 수 있습니다.

⑤ 중대형 밀의 경우, 나선형 실린더(또는 테이퍼 슬리브)에 탄성판을 추가하여 끝단 흔들림으로 인해 발생하는 바깥쪽 추력을 흡수함으로써, 연결 플랜지와 볼트에 가해지는 충격을 줄일 수 있으며, 결과적으로 볼트의 풀림 및 파손을 방지할 수 있습니다.