超長(zhǎng)滾筒式轉(zhuǎn)篩斷軸問(wèn)題處理

張悅寬　張現(xiàn)昆（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)天宏焦化有限公司，河南`平頂山`467021）

超長(zhǎng)滾筒式轉(zhuǎn)篩斷軸問(wèn)題處理

張悅寬張現(xiàn)昆
（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)天宏焦化有限公司，河南`平頂山`467021）

通過(guò)分析超長(zhǎng)滾筒焦粒分級(jí)篩的斷軸原因，提出了轉(zhuǎn)軸分段布置，從而降低轉(zhuǎn)軸撓度，減小彎曲應(yīng)力的解決辦法，實(shí)踐后很好地解決了超長(zhǎng)滾筒分級(jí)篩斷軸問(wèn)題，提高了開(kāi)機(jī)率和生產(chǎn)效益。

滾筒分級(jí)篩；超長(zhǎng)；斷軸；技術(shù)改造

滾筒式分級(jí)篩廣泛適用于各種顆粒物料的篩分，被大量應(yīng)用于礦山、交通、建材、化工、能源等行業(yè)的產(chǎn)品分級(jí)。某些行業(yè)使用的超長(zhǎng)分級(jí)篩由于轉(zhuǎn)軸較長(zhǎng)，受物料及自重的影響，轉(zhuǎn)軸中部下垂彎曲應(yīng)力較大，使用過(guò)程中，受循環(huán)應(yīng)力作用，轉(zhuǎn)軸斷裂故障成為突出問(wèn)題。

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)天宏焦化有限公司是大型煤炭煉焦企業(yè)，為適應(yīng)市場(chǎng)需求，大量的焦炭需要經(jīng)過(guò)粉碎篩選和分級(jí)處理。因此，使用的是非標(biāo)超長(zhǎng)滾筒式焦粒轉(zhuǎn)篩。

一、存在問(wèn)題

轉(zhuǎn)軸為材質(zhì)Q235、壁厚10mm、直徑180mm、長(zhǎng)度11m的鋼管，篩籠直徑1.6m，輻條為直徑30mm的鋼管。篩籠總重1.5t，再加上篩分時(shí)物料重約200～300kg，實(shí)際工作重量在2t左右。轉(zhuǎn)速30r/ min，時(shí)篩籠運(yùn)行線速度2m/s，傾斜度為6o。由于篩體長(zhǎng)，重量大，造成轉(zhuǎn)篩轉(zhuǎn)軸重心下垂（100mm以上）和不穩(wěn)定徑向撓度彎曲與震顫。且篩分量大，工作時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)常造成轉(zhuǎn)軸中間部位輻條焊接處開(kāi)焊、斷裂而停產(chǎn)。經(jīng)過(guò)多次加固焊接和調(diào)整等措施，也沒(méi)能解決轉(zhuǎn)軸斷裂的問(wèn)題，不僅造成了很大的人力物力浪費(fèi)，也極大地影響了生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

二、問(wèn)題分析

考慮到轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為普通碳鋼，其整體強(qiáng)度不高。轉(zhuǎn)篩超長(zhǎng)、重量及負(fù)荷大、相對(duì)轉(zhuǎn)速高，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)軸重心嚴(yán)重下垂和篩籠不穩(wěn)定應(yīng)力，以及物料對(duì)篩籠的沖擊，產(chǎn)生徑向撓度彎曲與震顫影響，使轉(zhuǎn)軸同時(shí)受到剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等組合變形。另外轉(zhuǎn)籠輻條與轉(zhuǎn)軸的連接方式是電焊焊接，在焊接過(guò)程中局部金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生脆變，在運(yùn)行中重力和撓度彎曲變形等因素導(dǎo)至輻條根部與轉(zhuǎn)軸焊接部位脆性斷裂。

三、改進(jìn)措施

分析認(rèn)為，即使將轉(zhuǎn)軸更換為中碳鋼等強(qiáng)度高的鋼管，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，以上問(wèn)題不解決還會(huì)發(fā)生斷軸現(xiàn)象。轉(zhuǎn)軸斷裂的根本原因是轉(zhuǎn)軸太長(zhǎng)，所受應(yīng)力和組合變形太大。解決辦法是在不改變?cè)谢A(chǔ)、轉(zhuǎn)速和產(chǎn)量的情況下，對(duì)轉(zhuǎn)篩的整體長(zhǎng)度結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。由于轉(zhuǎn)軸經(jīng)常斷裂的部位是處于中間處，因此把轉(zhuǎn)軸和篩體從中一分為二，也就是把一根通軸從中間易斷之處做成兩根，分散重力、降低撓度。再在中間斷開(kāi)處增加一調(diào)心軸承（22216）的軸承座（剖分式）和支撐橫梁（20號(hào)工字鋼），橫梁兩端與篩槽壁相應(yīng)位置加固焊接。制作好一主軸軸頭和一從軸軸頭，再把分為二根的斷軸頭修割平整并垂直于軸心線，修好后嵌入預(yù)先做好的軸頭。主動(dòng)端與從動(dòng)端盡量校正同軸度焊接牢固。裝上調(diào)心軸承與軸承座。裝上配好的鍵與柔性聯(lián)軸器。

柔性聯(lián)軸器是由兩個(gè)三角聯(lián)接盤、一副關(guān)節(jié)軸承（SN516）和2～3層的輸送皮帶制作組合而成（對(duì)關(guān)節(jié)軸承也起防塵作用）。該柔性聯(lián)軸器能夠保證兩軸的同軸度和足夠大的扭矩，并能自動(dòng)調(diào)整由于重力造成的重心下垂和撓度變形引起的整體直線度偏差。

把末級(jí)轉(zhuǎn)籠的輻條改為直徑50mm的鋼管，再把上端做好收口，收口內(nèi)徑等于轉(zhuǎn)籠內(nèi)徑減去200mm，用8mm厚的鋼板制作與原入口一樣的一圓圈加以喇叭口，制作成過(guò)渡下料槽。

然后在末級(jí)轉(zhuǎn)籠直徑不變的情況下，調(diào)整縮小初級(jí)篩籠的直徑至1.2m，用寬60mm、厚8mm的鋼板做一直徑1.2m的圓圈作為初級(jí)篩的出口。修整并焊好出口，便于初級(jí)末端出口與末級(jí)入口物料通過(guò)過(guò)渡下料槽，對(duì)接進(jìn)入末級(jí)篩分。

另外輻條不直接焊在轉(zhuǎn)軸的管壁上，而是在每一組輻條處增加一對(duì)半圓的卡瓦抱在轉(zhuǎn)軸上，并用螺栓鎖緊，為防止松脫可在轉(zhuǎn)軸與卡瓦之間墊上一圈舊的輸送帶。再把輻條改為直徑50mm的鋼管，按改后實(shí)際所需的長(zhǎng)度尺寸截好，在軸兩端各留300mm，分3擋按60°分別焊在卡瓦外曲面上，這樣就不對(duì)轉(zhuǎn)軸直接產(chǎn)生焊接熱應(yīng)力傷害，轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不易發(fā)生焊接脆變。

篩籠用直徑30mm鋼管按所需長(zhǎng)度分別連接同一角度各擋的輻條，焊接牢固。再用50×5的扁鋼做成圈連接每擋相鄰輻條一周，焊牢，然后在每擋中間加焊一圈扁鋼便于固定篩網(wǎng)。改造后整體效果圖見(jiàn)圖1（以上除機(jī)加工件均可現(xiàn)場(chǎng)制作，安裝要分段吊裝）。

圖1

四、改進(jìn)效果

改造后解決了斷軸的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)1年多的生產(chǎn)運(yùn)行，各部分運(yùn)行正常，沒(méi)有再出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象，減少了大量的維修時(shí)間，提高了開(kāi)機(jī)率。比改造前節(jié)省了大量人力物力，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益。以前每個(gè)月轉(zhuǎn)軸斷裂故障都要發(fā)生2～3次，有時(shí)要整體更新轉(zhuǎn)篩，每臺(tái)新購(gòu)轉(zhuǎn)篩約需10萬(wàn)元，自己制作至少需要3～5人3～4個(gè)班次，加上材料費(fèi)、拆裝費(fèi)估計(jì)5萬(wàn)元以上。據(jù)估算，每年可節(jié)約維修費(fèi)和更新費(fèi)40萬(wàn)元左右。再加上提高了開(kāi)機(jī)率，提高了篩分處理能力，也相應(yīng)地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］郭衛(wèi)凡，李其釩.金屬工藝學(xué)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［2］周開(kāi)勤，唐蓉城，楊景蕙.機(jī)械設(shè)計(jì)師實(shí)用手冊(cè)［M］.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

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（2015－01－29）