鎳轉(zhuǎn)鼓表面處理磨光機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造

羅耿波耿建 孫振華

（寶色特種設(shè)備有限公司)

鎳轉(zhuǎn)鼓表面處理磨光機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造

羅耿波*耿建 孫振華

（寶色特種設(shè)備有限公司)

研制磨光機(jī)是為了解決氯丁橡膠生產(chǎn)線上冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓表面的點(diǎn)蝕問(wèn)題，從而提高氯丁橡膠的產(chǎn)量。通過(guò)選用適當(dāng)?shù)哪ハ鞑牧喜?duì)磨光機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，解決了手工磨光存在的問(wèn)題，提高了轉(zhuǎn)鼓的維修效率。

磨光機(jī) 鎳轉(zhuǎn)鼓 氯丁橡膠 磨料 研制 改進(jìn)

0 前言

冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓是氯丁橡膠生產(chǎn)線上的一個(gè)主體設(shè)備。該設(shè)備的主要材料為鎳，因此其特點(diǎn)在于化學(xué)活性大。由于該設(shè)備經(jīng)常浸泡在酸性介質(zhì)中，純鎳表面形成的抗腐蝕氧化膜也會(huì)遭到破壞形成點(diǎn)蝕，影響設(shè)備的表面粗糙度[1]。而設(shè)備的表面粗糙度會(huì)直接影響到氯丁橡膠的生產(chǎn)效率和設(shè)備的使用維護(hù)周期。因此，研制適用的磨光機(jī)是增加氯丁橡膠產(chǎn)量、減少設(shè)備日常維護(hù)時(shí)間和延長(zhǎng)大修周期的一個(gè)解決途徑。

起先，在鎳轉(zhuǎn)鼓設(shè)備的維修時(shí)，筆者對(duì)鼓體的磨削進(jìn)行了研究，提出了手工磨削的方法。采用手工磨削法對(duì)鼓體的磨削效果是比較明顯的，但由于人工磨削對(duì)人的技能水平要求比較高，因此這種方法顯得比較落后。于是，筆者決定進(jìn)行磨光機(jī)的研制。

1 磨光機(jī)原理及研制過(guò)程需要解決的問(wèn)題

冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓是一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備，因此對(duì)于其表面處理方法可以參考兩種常見(jiàn)的設(shè)備，即車床和磨床[2]。由于純鎳材料的可塑性和韌性好，機(jī)械加工過(guò)程中表面粗糙度達(dá)不到要求，因此采用車床理論來(lái)設(shè)計(jì)磨光機(jī)為不可取。于是，我們考慮采用磨床理論來(lái)設(shè)計(jì)磨光機(jī)。

在按照磨床工作原理進(jìn)行磨光機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，還充分考慮了冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以方便磨光機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用。

在磨光機(jī)研制過(guò)程中，由于純鎳材料的特性需要解決以下問(wèn)題。

（1）冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓表面不能采用刀具加工

由于純鎳材料的可塑性與韌性好，采用刀具加工無(wú)法達(dá)到設(shè)備表面的粗糙度要求，即采用刀具精加工的方法不可行。因此，決定采用磨削加工的方法來(lái)使設(shè)備達(dá)到表面粗糙度的要求。

（2）冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓表面不能采用硬質(zhì)磨料加工

純鎳在空氣中有質(zhì)硬的性能，利用硬質(zhì)磨料來(lái)加工很容易將材料的厚度快速減薄。因此，設(shè)備的使用壽命會(huì)縮短。

（3）利用輪鼓的自身旋轉(zhuǎn)，采用軟質(zhì)材料磨光

由于鎳轉(zhuǎn)鼓在工作時(shí)是自身旋轉(zhuǎn)的，我們利用外圓磨床的結(jié)構(gòu)原理將帶有軟質(zhì)材料的砂輪安裝到一個(gè)可以左右移動(dòng)和前后移動(dòng)的平臺(tái)上，并且要求平臺(tái)上的軌道與鎳轉(zhuǎn)鼓表面相平行，從而可以保證鎳轉(zhuǎn)鼓表面的直線度。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 磨光機(jī)的左視圖

（4）冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓自身轉(zhuǎn)速與磨削速度的匹配

冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速為1～6.9 r/min，磨光機(jī)的磨削速度設(shè)計(jì)為2900 r/min[3]。使磨光機(jī)的磨頭旋轉(zhuǎn)方向與鼓體的旋轉(zhuǎn)方向相反。這樣的設(shè)計(jì)，既保證了高速度磨頭將鼓體表面磨光，使其達(dá)到生產(chǎn)要求，而且也有效地提高了生產(chǎn)效率，減少了設(shè)備易損件的消耗。

2 磨光機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)

磨光機(jī)的研制成功，提高了鎳轉(zhuǎn)鼓設(shè)備的維修效率，縮短了維修時(shí)間，從而可使氯丁橡膠生產(chǎn)線很快地恢復(fù)生產(chǎn)。磨光機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)磨削過(guò)程的照片如圖2（a）、（b）所示。

圖2 磨光機(jī)現(xiàn)場(chǎng)磨削過(guò)程

首臺(tái)磨光機(jī)研制成功后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用也暴露出一些問(wèn)題。因此，需要對(duì)磨光機(jī)原設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。

（1）磨光機(jī)在鼓體表面磨削過(guò)程中，絲杠傳動(dòng)的移動(dòng)車組件出現(xiàn)行走不平穩(wěn)的問(wèn)題。在改進(jìn)設(shè)計(jì)中，移動(dòng)車的傳動(dòng)系統(tǒng)改為齒輪和齒條傳動(dòng)，而且還將傳動(dòng)電機(jī)改為可調(diào)電機(jī)，這樣就可使移動(dòng)車的移動(dòng)速度從零逐漸增大到電機(jī)工作轉(zhuǎn)速，也可使鎳轉(zhuǎn)鼓的磨削過(guò)程更趨靈活。改進(jìn)后的磨光機(jī)如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的磨光機(jī)

（2）由于首臺(tái)磨光機(jī)研制時(shí)間過(guò)于倉(cāng)促，因此設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，磨頭位置偏高，使得磨削效率明顯偏低。此外，車的重心也偏高，對(duì)于行走的不平穩(wěn)也有影響。

由于磨光機(jī)是設(shè)置在鎳轉(zhuǎn)鼓的原有機(jī)架之上的，因此磨頭的高度按照常規(guī)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化要求設(shè)計(jì)，其高度相對(duì)于鎳轉(zhuǎn)鼓而言是偏高的。在磨削過(guò)程中，磨光機(jī)的行走速度并不是很高，所以將原設(shè)計(jì)的磨光機(jī)行走車輪結(jié)構(gòu)由滾動(dòng)軸承改為滑動(dòng)軸承，而且將車軸固定在行走車板上來(lái)降低磨頭的高度，使其磨削效果更好。實(shí)踐中，磨頭位置的降低，使得磨削效率明顯提高。

（3）首臺(tái)磨光機(jī)的軌道架是架在轉(zhuǎn)鼓的機(jī)架上的，這是造成移動(dòng)小車行走不平穩(wěn)的一個(gè)重要因素。改進(jìn)后，將軌道架和轉(zhuǎn)鼓的機(jī)架設(shè)計(jì)成為一體，從而使軌道架的平穩(wěn)性有了提高。圖4是設(shè)計(jì)改進(jìn)前和改進(jìn)后的機(jī)架照片。

3 結(jié)論

磨光機(jī)改進(jìn)后，由原來(lái)需要磨削三天才能達(dá)到鼓體表面工作要求縮短到了只需一天磨削時(shí)間，這樣就大大減少了設(shè)備維修時(shí)間，提高了維修工作效率，從而也就間接提高了氯丁橡膠生產(chǎn)線產(chǎn)量。

目前，該磨光機(jī)已經(jīng)獲得了國(guó)家發(fā)明專利，專利號(hào)為201010113246.1。該發(fā)明解決了冷凍鎳轉(zhuǎn)鼓表面在低溫下發(fā)生點(diǎn)蝕的問(wèn)題，保證了轉(zhuǎn)鼓表面的光潔度和直線度，提高了鎳轉(zhuǎn)鼓的維修效率。

圖4 機(jī)架結(jié)構(gòu)

[1]左景伊，左禹.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

[2]機(jī)械工程師手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械工程師手冊(cè)[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

水煤漿水冷壁氣化爐開(kāi)發(fā)與制造項(xiàng)目助煤企增效

2015年1月27日，由山西陽(yáng)煤化工機(jī)械（集團(tuán)）有限公司承擔(dān)的“十二五”山西省科技重大專項(xiàng)——“水煤漿水冷壁氣化爐的開(kāi)發(fā)與制造”項(xiàng)目，通過(guò)一年多實(shí)施已初顯良好效益，僅2014年就為煤化工企業(yè)用戶減少投資2.2億元人民幣。在全國(guó)煤化工嚴(yán)峻形勢(shì)下，陽(yáng)煤化機(jī)的水煤漿水冷壁氣化爐的合同已經(jīng)簽到了2018年。

山西省雖然擁有豐富的煤炭資源，但其中“三高”（高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)）劣質(zhì)煤卻占全省煤炭資源總量的相當(dāng)比例。長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺乏清潔、高效的大型氣化技術(shù)和裝備，使大量的“三高”煤資源無(wú)法利用而失去開(kāi)采價(jià)值，造成了資源的極大浪費(fèi)。近年來(lái)，我國(guó)花費(fèi)數(shù)百億元引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和裝備，但普遍存在投資偏高且不能很好地解決高硫、高灰熔點(diǎn)劣質(zhì)煤的氣化問(wèn)題。2013年，山西陽(yáng)煤化工機(jī)械（集團(tuán)）有限公司聯(lián)合清華大學(xué)、陽(yáng)煤豐喜集團(tuán)等單位共同組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了“十二五”山西省科技重大專項(xiàng)——“水煤漿水冷壁氣化爐的開(kāi)發(fā)與制造”項(xiàng)目，成功突破了氣化溫度低、無(wú)法燃燒劣質(zhì)煤、排渣易堵塞、運(yùn)行周期偏短等制約煤氣化的關(guān)鍵瓶頸。

目前，“水煤漿水冷壁氣化爐的開(kāi)發(fā)與制造”項(xiàng)目的專業(yè)化產(chǎn)品批量生產(chǎn)線已基本建設(shè)完成，正在完善之中。日處理煤750 t的示范爐型已通過(guò)相關(guān)部門鑒定。日處理煤2300 t、氣化壓力6.5 MPa爐型已完成制造，應(yīng)用于新疆項(xiàng)目示范基地。

據(jù)了解，該系列氣化爐的工業(yè)化應(yīng)用，不僅有效解決了山西省“三高”煤資源的清潔、高效利用問(wèn)題，也為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，僅2014年該系列產(chǎn)品就實(shí)現(xiàn)銷售收入7.6億元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)1.52億元，為煤化工企業(yè)用戶減少投資2.2億元以上。該項(xiàng)目的順利實(shí)施，不僅為山西經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展及全省煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)注入了新的活力，同時(shí)也為中國(guó)化工裝備行業(yè)的發(fā)展提供了雄厚的技術(shù)與設(shè)備保障。(高遠(yuǎn))

The Optimization Design and Manufacture of Nickel Drum Surface Treatment Polishing Machine

Luo Gengbo Geng Jian Sun Zhenhua

The research of polishing machine is to solve the pitting issue on the surface of frozen nickel drum in the production line of chloroprene rubber and to increase its output.Through selecting proper grinding materials and improving the polishing machine,solves the existing problems with manual polishing and enhances the maintenance efficiency of the drum.

Polishing machine;Nickel drum;Chloroprene rubber;Polishing material;Manufacturing; Improvement

TQ 050.6

2014-03-18）

*羅耿波，男，1979年生，高級(jí)工程師。寶雞市，721014。