燒結(jié)機臺車“起拱”現(xiàn)象處理

丁慧田

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵部，河北唐山 063200）

0 引言

0.1 燒結(jié)機運行情況分析

燒結(jié)機臺車是燒結(jié)機系統(tǒng)中最主要的設(shè)備，它是由眾多的臺車頭尾相連布置在軌道上，形成一個閉式循環(huán)鏈。運轉(zhuǎn)過程中，電機驅(qū)動頭部星輪旋轉(zhuǎn)帶動臺車前進，每臺車依靠后臺車推動前臺車移動，形成上平面的臺車運動。運轉(zhuǎn)到尾部星輪后，臺車依靠重力及上層臺車的推力驅(qū)動尾部星輪運轉(zhuǎn)，尾部星輪進而帶動下層臺車移動，形成完整的運行鏈條。

0.2 目前存在問題

燒結(jié)廠二號燒結(jié)機自2016年10月，出現(xiàn)燒結(jié)機回程臺車“起拱”現(xiàn)象，即臺車在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)前車輪離開軌面，后一臺車由于擠壓力騎在前一臺上的現(xiàn)象。從整體上看，本應(yīng)水平運行的臺車體出現(xiàn)鋸齒狀（圖1）。燒結(jié)機出現(xiàn)“起拱”現(xiàn)象后，會使得燒結(jié)機水平方向上距離伸長。根據(jù)計算，當(dāng)背車高度為100 mm時，臺車整體長度會伸長到120 mm，這樣燒結(jié)機尾部移動架被迫需要進行移動調(diào)整，增加了燒結(jié)機負荷。

由于臺車前輪未能落在軌道上，距離軌面有100 mm高度，臺車所有重量都壓在后面2輪上，無形中增加了后輪軸承負荷。而且當(dāng)臺車運行到頭部時，臺車之間擠壓力減少，前面臺車輪會出現(xiàn)突然下落，對軌道形成了很大沖擊，容易將軌道壓斷。

圖1 燒結(jié)機臺車起拱示意圖

臺車出現(xiàn)“起拱”背車時，會使得兩臺車接觸的防磨板出現(xiàn)嚴重磨損，進而導(dǎo)致漏風(fēng)。密封板磨損后，臺車密封裝置長度會超出臺車體，還容易造成密封裝置的損壞。

1 受力分析

1.1 尾部星輪受力

尾部星輪沒有傳動裝置，其為無動力自由轉(zhuǎn)動的輪狀結(jié)構(gòu)。為吸收燒結(jié)機受熱后的膨脹量，燒結(jié)機尾部星輪裝置布置于移動架上，移動架可沿?zé)Y(jié)機縱向軸線有一定移動量。同時為保證每臺臺車輪始終與尾部星輪嚙合，尾部移動架還配置了重力平衡裝置，防止移動架移動過量。

由于尾部移動架移動速度十分緩慢，在極短時間內(nèi)T到T+ΔT時刻尾部移動架處于受力平衡狀態(tài)。對尾部移動架建立受力平衡公式，在燒結(jié)機空轉(zhuǎn)（即臺車上無物料情況）下，尾部星輪除自身重力外還受到來自上層臺車的推力F1，下層臺車的阻力F2，尾部移動重錘的拉力G，同時還承受臺車自重。

1.2 運行過程中受力

（1）在空車情況下，燒結(jié)機尾部星輪受力示意圖如圖2所示。

圖2 空載運行下燒結(jié)機尾部星輪受力示意

水平方向上受力：

在以星輪中心的轉(zhuǎn)矩上：

式中，m1為空臺車重量，m1=10 369 kg；m2為每臺車燒結(jié)礦重量，m2=10 000 kg；R 為尾部星輪回轉(zhuǎn)半徑，R=2378 mm；G為尾部移動架配重，G=33 000 kg。

將參數(shù)帶入公式1與公式2，3，并求解，得

用matlab作圖，得出尾部星輪在一個受力周期內(nèi)F2最小受力為300 kN，最大受力為305 kN，F(xiàn)1最小受力為25 kN，最大受力為30 kN（圖3）。

圖3 空轉(zhuǎn)時尾部星輪所受水平力變化

（2）重負荷情況下，燒結(jié)機尾部星輪受力示意圖如圖4所示。

圖4 重負荷運行下燒結(jié)機尾部星輪受力

經(jīng)過化解得

用matlab作圖，得出尾部星輪在一個受力周期內(nèi)F2最小受力為309 kN，最大受力為333 kN，F(xiàn)1最小受力為-3 kN，最大受力為21 kN（圖5）。

圖5 重載時尾部星輪所受水平力變化

1.3 結(jié)論

（1）在空載和重載下，回程臺車受力F2大小不等，但相差不大。

（2）在臺車運轉(zhuǎn)中，臺車受力F1和F2是隨著臺車轉(zhuǎn)角發(fā)生變化的，正是這種大小變化的力使得尾部移動架在一個卸料周期（0～42.4°）內(nèi)發(fā)生周期性運動。

（3）在空載下，尾部移動架受力比較均勻，每周期力的突變不大，尾部移動量很少；而在重負荷下，尾部移動架力的突變比較明顯，不平衡力的出現(xiàn)使得移動架出現(xiàn)了明顯的周期性移動。

2 尾部回程臺車背車分析

燒結(jié)機尾部星輪齒板齒形為漸開線，在燒結(jié)機臺車從尾部星輪轉(zhuǎn)出到脫離星輪的過程中，齒板對臺車卡輪推力F2始終水平向前（圖6），此外臺車卡輪內(nèi)部有自潤滑軸承，齒板與臺車之間是滾動摩擦，齒板對卡輪沒有向上的摩擦力。

當(dāng)星輪齒板磨損時，齒板齒形由漸開線磨損為直線，而且由于自潤滑軸承有損壞，齒輪對臺車的臺車推力F2有向上的分力FH（圖7），當(dāng)該分力大與臺車自身重力時，臺車便出現(xiàn)起拱現(xiàn)象。

由上文得知，在尾部回程臺車受推力大小為 F2，該力在（300～333）kN變化。根據(jù)鋼-鋼之間摩擦系數(shù)為0.2，則臺車與臺車之間因擠壓造成的摩擦力Ff為（60～66.6）kN（圖 8），該力大于臺車自重50.8 kN，所以臺車一旦出現(xiàn)“起拱”后難以依靠自身重力下落。

圖6 正常情況下回程臺車脫離齒板時受力

圖7 齒板磨損下回程臺車脫離齒板時受力

圖8 回程臺車運行中受力

3 結(jié)論

要消除臺車“起拱”現(xiàn)象，首先要降低回程臺車所受推力F2，即可以通過調(diào)整尾部移動架的靈活性、檢查尾部配重重力大小來實現(xiàn)；然后從避免起拱的產(chǎn)生，即可通過檢查卡輪軸承、恢復(fù)齒板齒形，或者加固壓軌裝置（圖9）來抵消推力F2產(chǎn)生的向上分力。

圖9 對燒結(jié)機回程軌道加固

燒結(jié)廠結(jié)合自身實際，采取了減少尾部移動架配重、對燒結(jié)機臺車卡輪進行定期更換和加固壓軌來消除“起拱”現(xiàn)象，取得了良好效果。目前，燒結(jié)機回程臺車起拱已由最大時的100 mm降低到10 mm，起到了良好的效果。