混料圓筒傳動失效原因分析及改造

耿紅杰

摘要：文章分析了混料圓筒的實芯膠輪傳動主要失效形式，特別是針對膠輪拖輪組在運行過程中，橡膠表面連續(xù)發(fā)生彈性變形，其周期性交變曲撓應(yīng)力促使內(nèi)部發(fā)熱，橡膠散熱能力差容易形成內(nèi)部燒傷的特性，判斷出膠輪傳動失效原因。

關(guān)鍵詞：混料圓筒；膠輪傳動；傳動失效；膠輪拖輪組

中圖分類號：TF321

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)04-0060-02

在燒結(jié)過程中，混合機的工作狀態(tài)及結(jié)構(gòu)對于燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量、強度和焦炭的用量等有很大的影響。目前在燒結(jié)生產(chǎn)工藝中廣泛使用的是圓筒混合機，此種設(shè)備混料范圍廣，能適應(yīng)原料的變動，生產(chǎn)能力大。圓筒混合機的傳動結(jié)構(gòu)主要有齒輪傳動及膠輪傳動兩種。齒輪齒圈傳動具有傳動扭矩大、壽命長等特點，但噪音較大；膠輪傳動可用實心或空心充氣輪胎，具有傳動平穩(wěn)、噪音低等特點，但膠輪磨損較大，更換次數(shù)多。膠輪傳動的傳動裝置根據(jù)用戶要求可置于中間或兩端，所有設(shè)備都有左右傳動安裝形式。濟鋼第一煉鐵廠60燒結(jié)區(qū)域的二次混料圓筒是我廠重要的工藝生產(chǎn)設(shè)備，圓筒傳動采用的是實芯膠輪摩擦傳動形式。自從我廠2×36m²擴容改造為2×60m²結(jié)束后，隨著生產(chǎn)能力的進一步提高，該混合圓筒主動膠輪組輪胎的使用壽命與其安裝設(shè)計壽命相比較出現(xiàn)使用壽命短的缺陷。

一、存在的問題

冶金廠生產(chǎn)中，廣泛采用水平或傾斜安裝的回轉(zhuǎn)圓筒設(shè)備，其大部分負荷取決于落料的運動阻力，我廠該設(shè)備是采用傾斜結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)圓筒設(shè)備，改造前設(shè)備安裝傾斜角度為1043'。在生產(chǎn)運行過程中，圓筒回轉(zhuǎn)運動所需的驅(qū)動力等于各種回轉(zhuǎn)阻力的總和，圓筒是靠傳動系統(tǒng)中膠輪拖輪組在轉(zhuǎn)動過程中與圓筒的接觸面所產(chǎn)生的摩擦力來提供驅(qū)動力。當膠輪傳動系統(tǒng)與圓筒接觸面所產(chǎn)生的摩擦力大于圓筒做回轉(zhuǎn)運動所需要的驅(qū)動力時，接觸面間就會出現(xiàn)摩擦傳動的失效現(xiàn)象。摩擦傳動的失效形式除打滑外，主要是摩擦副以及承壓裝置的表面失效。該圓筒傳動系統(tǒng)采用橡膠實芯輪胎一鋼筒體結(jié)構(gòu)，根據(jù)我廠實際情況分析其主要的失效形式表現(xiàn)為：打滑、磨損與發(fā)熱、特別是橡膠的曲撓應(yīng)力使內(nèi)部迅速發(fā)熱，橡膠的散熱能力差很容易形成內(nèi)部燒傷，進而發(fā)生摩擦表面橡膠材料的膠合。根據(jù)目前該圓筒運行情況來看，使用的實芯膠輪傳動，打滑問題在設(shè)備運行中基本沒有出現(xiàn)過，通過速比傳遞計算并結(jié)合現(xiàn)場實際檢測，圓筒的轉(zhuǎn)速仍然處于許用的誤差范圍之內(nèi)。存在的主要問題：

1．運行中主動托輪組失效形式主要表現(xiàn)為脫膠、表面燒傷等情況，膠輪輪胎在運行周期中橡膠表面出現(xiàn)嚴重脫膠，直至造成膠輪爆胎設(shè)備事故的發(fā)生，嚴重地影響了生產(chǎn)穩(wěn)定運行，制約了生產(chǎn)能力的進一步釋放。

2．該圓筒主動膠輪組使用壽命大約維持在90～100天之間，而設(shè)計使用壽命應(yīng)該在15個月左右，實際壽命與理論設(shè)計壽命相差很大。

3．該圓筒為燒結(jié)工藝的公用設(shè)備，造成的設(shè)備事故必造成全線停產(chǎn)，更換一套主動膠輪組需要的檢修時間大概為16～20小時，檢修人員組裝備件、更換設(shè)備等勞動強度相應(yīng)增大。

4．由于設(shè)備本體存在缺陷，需要頻繁更換拖輪組，造成設(shè)備消耗費用增加。因此，準確分析該圓筒膠輪傳動設(shè)備存在的問題，找出行之有效的解決方案，是我廠穩(wěn)定生產(chǎn)的當務(wù)之急。

二、問題分析

由于物料與圓筒壁有很好的附著(黏著層)，物料與圓筒壁的接觸摩擦系數(shù)應(yīng)采用物料的內(nèi)摩擦系數(shù)。沿自然坡度表面下滑的物料，在扇形下落面的下邊界與圓筒接觸，并達到圓筒的圓周速度，與圓筒一同做同速圓周運動。在下滑過程中，產(chǎn)生相對于圓筒表面物料的滑動。在表面上所產(chǎn)生的摩擦力，既取決于物料的加速度也取決于驅(qū)動負荷的大小。在設(shè)備連續(xù)運行的狀態(tài)下，尤其是混料圓筒的工況特點就是綜合料在圓筒內(nèi)位于主傳動拖輪組一側(cè)滾落，從而出現(xiàn)交變載荷的影響。作用在主傳動膠輪組上的正壓力造成設(shè)備承壓過載。并在橡膠輪胎表面形成持續(xù)的撓曲變形，撓曲變形在膠輪承載面形成的彈性變形的伸縮量，決定著膠輪表面的使用壽命。曲撓應(yīng)力又促使橡膠內(nèi)部膠體材料發(fā)熱，橡膠的散熱能力差很容易形成內(nèi)部燒傷，進而出現(xiàn)橡膠輪胎膠合。因此我們對該圓筒傳動膠輪組設(shè)備進行了初步的定量分析，得出圓筒傳動膠輪組裂化的趨勢所在，以便根據(jù)此故障圓筒的運行情況制定可行的整改方案。

數(shù)據(jù)分析顯示，該圓筒主動拖輪組摩擦系數(shù)與許用摩擦系數(shù)相對接近，在理論上可以認為是處于臨界值，但是在實際的生產(chǎn)現(xiàn)場受各種條件的影響下，摩擦面之間就產(chǎn)生了失效現(xiàn)象。分析結(jié)果符合現(xiàn)場設(shè)備實際運行情況，由于該混料圓筒工藝傾角較小，生產(chǎn)過程中填充率較大，混勻料在圓筒內(nèi)混勻時間較長，使該圓筒傳動膠輪組荷載較非故障圓筒大，由此造成了相同設(shè)備裝備在使用壽命上存在的差距。

三、改進方案

通過理論分析和實際數(shù)據(jù)計算，結(jié)合我廠生產(chǎn)設(shè)備安裝的現(xiàn)場實際情況，考慮在滿足工藝生產(chǎn)要求的條件下，采取適當增加圓筒的工藝傾角，進而減少圓筒的混勻時間，在不影響混合料質(zhì)量的前提下，優(yōu)化了工藝技術(shù)參數(shù)，改進了設(shè)備安裝質(zhì)量，達到了減輕荷載的目的。該圓筒在今年設(shè)備檢修中重新調(diào)整了工藝傾角，通過調(diào)整混料圓筒膠輪組鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)墊片，將混料圓筒由原來測算的1043'調(diào)整到2013'。

改造后經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗。膠輪組摩擦表面承載區(qū)膠輪凹陷量減小，膠輪表面脫膠現(xiàn)象減少，膠輪組連續(xù)運行時摩擦表面溫度下降50℃；改造后混料圓筒膠輪組使用壽命由原來的3個月/套，延長到15個月/套；改造后設(shè)備使用壽命延長，設(shè)備事故、停機檢修時間同比縮短185臺時，年可提高日歷作業(yè)率1.25％，證明此次改造是成功的。由于上述技改方案的成功實施，徹底解決了設(shè)備的故障隱患，減少了設(shè)備事故停機，保證了生產(chǎn)過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，為提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和各項經(jīng)濟技術(shù)指標的完成提供了堅實的設(shè)備保障。