退火工段伸縮縫處退火窯輥道地軸的處理

車兆華，徐 乾，馮 影

（1.蚌埠凱盛工程技術有限公司，蚌埠 233018；2.機電設備開發(fā)研究院，蚌埠 233018）

浮法玻璃退火窯是浮法玻璃生產(chǎn)線關鍵的三大熱工設備之一，其傳動輥道（以下稱為退火窯輥道）是借助于玻璃帶與輸送輥道面之間的摩擦力，把玻璃帶從錫槽連續(xù)拉引出來，經(jīng)過渡輥臺之后，依次通過退火窯的各區(qū)。通過對退火窯不同區(qū)段的溫降實施技術調控，使連續(xù)玻璃帶的內應力有控制地逐步降低，從而達到玻璃帶的良好的退火狀態(tài)，消除玻璃內應力對玻璃產(chǎn)品性能和質量的影響。在其退火的過程中，由于玻璃本身處于從熔融到硬化的溫度狀態(tài)下，退火窯輥道傳動的穩(wěn)定性和速度的一致性成為了該設備設計過程中考慮的技術關鍵點，否則會導致玻璃帶表面劃傷，嚴重時會產(chǎn)生斷板、炸板等，使整條生產(chǎn)線無法正常生產(chǎn)。為了在退火窯輥道的設計中保證其傳動的穩(wěn)定性和速度變化的一致性，通常有以下兩種方法：1）采用分散式設置多個傳動站，通過增加伺服電機等電氣控制手段來保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性和速度變化的一致性；2）采用連續(xù)傳動軸傳動來保證傳動的穩(wěn)定性和速度變化的一致性。如采用第一種方法則存在成本過高和控制難度增加的問題，從而難以控制整個輥道線速度使其保持一致，故我公司在退火窯輥道的設計中采用第二種連續(xù)軸的方法。

出于對退火窯輥道傳動的穩(wěn)定性和速度變化一致性的考慮，一般不建議在退火工段設置伸縮縫，但是有些情況下伸縮縫不可避免的存在，所以這就要求在退火窯輥道的設計中考慮在伸縮縫處地軸的處理問題。

1 伸縮縫對退火窯輥道的影響

首先向大家介紹下在車間樓面主體結構施工中為了消除混凝土結構應力產(chǎn)生的收縮而通常采用的兩種結構。

一種為后澆帶。后澆帶是在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構由于溫度、收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，其做法為：按照設計或施工規(guī)范要求，在基礎底板、墻、梁相應位置留設臨時施工縫，將結構暫時劃分為若干部分，經(jīng)過構件內部收縮，在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土，將結構連成整體。后澆帶的澆筑時間宜選擇氣溫較低時，可用澆筑水泥或水泥中摻微量鋁粉的混凝土，其強度等級應比構件強度高一級，可防止新老混凝土之間出現(xiàn)裂縫，造成薄弱部位。設置后澆帶的部位還應該考慮模板等不同措施的消耗因素。

一種為伸縮縫。伸縮縫又稱溫度縫，其主要作用是防止廠房結構部分因氣候變化而產(chǎn)生裂縫。其做法為：沿建筑物長度方向每隔一定距離預留縫隙，將建筑物從屋頂、墻體、樓層等地面以上構件全部斷開，因浮法玻璃生產(chǎn)線退火工段基本上為鋼結構，所以多數(shù)伸縮縫設置在有基礎梁或者混凝土樓面的位置。建筑物基礎因其埋在地下受溫度變化影響小，不必斷開。伸縮縫的寬度一般為2～3cm，縫內填保溫材料，兩條伸縮縫的間距在建筑結構規(guī)范中有明確規(guī)定。若建筑物平面尺寸過長，因熱脹冷縮的緣故，可能導致結構中產(chǎn)生過大的溫度應力，需在結構固定長度位置設縫將建筑分成幾部分，該縫即為溫度縫。對不同的結構體系，伸縮縫間的距離不同，我國現(xiàn)行規(guī)范《混凝土結構設計規(guī)范》GB 50010—2002對此有專門規(guī)定。

該文主要闡述的對象為對浮法退火窯輥道影響較大的伸縮縫，伸縮縫間距計算公式為

式中，Lmax為板或墻允許最大伸縮縫間距，m；H為板厚或墻高計算厚度或高度，m；L為底板或長墻的全長，m；Et為底板或長墻的混凝土齡期內的彈性模量，N/mm2；Cx為反映地基對結構約束程度的地基水平阻力系數(shù)；T為結構相對地基的綜合溫差，包括水化熱溫差，氣溫差和收縮當量溫差，℃；εp為混凝土的極限變形值；α為混凝土或鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)，取1.0×10－5。

根據(jù)計算此種伸縮縫在浮法玻璃車間鋼筋混凝土地面以上大約每55m的距離布置一道，其寬度為30mm左右，其沿建筑物長方向伸縮的距離最多不超過±10mm。

綜上所述，現(xiàn)在介紹一下伸縮縫對退火窯輥道設備的影響。如圖1所示，車間地面伸縮縫處如果不處理會導致退火窯輥道橫梁、油槽、油槽支架、傳動軸在車間地面伸縮時受力變形進而影響生產(chǎn)，特別是會導致傳動軸發(fā)生扭曲或者斷裂，影響退火窯輥道傳動軸傳動的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

按照圖2所示方法把退火窯輥道橫梁、油槽、油槽支架、傳動軸在車間地面伸縮縫處做斷開分段處理，其中傳動軸處設計成可伸縮的結構。該文重點分析其中傳動軸伸縮結構的幾種處理方法，其中主要是以萬向節(jié)傳動軸來實現(xiàn)。對于萬向節(jié)傳動軸在浮法玻璃生產(chǎn)線退火窯輥道上的應用，我們主要是利用了其可在同一直線上伸縮和可以在一定范圍內變化一定角度的特性來處理車間地面伸縮縫伸縮時對傳動軸的影響。

2 結構分析

在介紹了伸縮縫的概念及對退火窯輥道設備的影響后，現(xiàn)在再介紹幾種可以消除伸縮縫對退火窯輥道影響的結構。

結構一如圖3所示。在起初的設計中認為浮法玻璃生產(chǎn)線車間地面伸縮縫會由于車間溫度變化產(chǎn)生沿車間長度方向的伸縮和高度方向的沉降（至于車間地面沉降的實際情況將在下文中詳細敘述）。綜上所述，故做如圖3所示的處理結構，將圖1中所示退火窯輥道傳動軸分為兩段斷開的傳動軸；左側傳動軸和右側傳動軸，同時用一種不可伸縮的鼓齒式聯(lián)軸器連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時依靠滑鍵在鼓齒式聯(lián)軸器內的法蘭盤內的滑動來實現(xiàn)傳動軸結構的可伸縮性與傳遞扭矩。該結構的特點是可以實現(xiàn)伸縮傳動軸的功能，同時能滿足車間地面沉降所帶來的傳動軸軸線不在同一直線上的問題。

結構二如圖4所示。隨著萬向節(jié)傳動軸在工業(yè)設備中使用的普及，在設計中也與時俱進采用了這一新型的結構，如圖4所示結構將圖1中退火窯輥道傳動軸分為兩段斷開的傳動軸；左側傳動軸和右側傳動軸，同時用一種不可伸縮的萬向節(jié)傳動軸連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時依靠件側法蘭盤與右側傳動軸中相連接的滑鍵來實現(xiàn)傳動軸結構的可伸縮性與傳遞扭矩。該結構的特點是可以實現(xiàn)伸縮傳動軸的功能，同時能滿足車間地面沉降所帶來的傳動軸軸線不在同一直線上的問題。

結構三如圖5所示。結構三存在一個問題，此結構必須用兩個功能的部件來實現(xiàn)伸縮縫的伸縮與車間地面的沉降，所以結構比較復雜，因此在設計中采用了一種新型的可伸縮萬向節(jié)傳動軸來簡化結構實現(xiàn)功能。如圖5所示本結構將圖1中退火窯輥道傳動軸分為兩段斷開的傳動軸；左側傳動軸和右側傳動軸，同時用一種可伸縮的萬向節(jié)傳動軸連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時依靠可伸縮萬向節(jié)傳動軸來實現(xiàn)傳動軸結構的可伸縮性。該結構的特點是可以實現(xiàn)伸縮傳動軸的功能，同時能滿足車間地面沉降所帶來的傳動軸軸線不在同一直線上的問題。

結構四如圖6所示。經(jīng)過對多年來設計建造的眾多浮法玻璃生產(chǎn)線的調查，發(fā)現(xiàn)伸縮縫處存在車間地面沉降現(xiàn)象的幾率很小，故進一步優(yōu)化了伸縮縫處的結構，如圖6所示。該結構將圖1中退火窯輥道傳動軸分為兩段斷開的傳動軸左側傳動軸和右側傳動軸，同時用一種軸套和滑鍵相配合來完成傳動軸的連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時依靠滑鍵在左側傳動軸和右側傳動軸軸頭處的鍵槽內的滑動和軸套的配合來實現(xiàn)傳動軸結構的可伸縮性與傳遞扭矩。該結構的特點是結構簡單成本較低可以實現(xiàn)伸縮傳動軸的功能。

3 結 語

我公司利用鼓齒式聯(lián)軸器、萬向節(jié)傳動軸或軸套與鍵的配合，解決了浮法玻璃生產(chǎn)線車間地面伸縮縫在車間地面受溫度影響而產(chǎn)生伸縮時對退火窯輥道的影響。這幾種結構解決了在某些情況下退火窯輥道在伸縮縫處的地軸受力問題，同時又保證了設備的功能與作用。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［2］ GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范［S］.