料漿大池行走輪改造技術(shù)

林玉光 潘國文 莫計(jì)松 隆盛康

【摘 要】料漿攪拌是水泥生產(chǎn)線中的重要環(huán)節(jié)之一。文章針對廣西魚峰水泥股份有限公司1#生產(chǎn)線料漿大池?cái)嚢柩b置存在的問題，提出具有針對性的改造方案，包括實(shí)心胎行走輪、掛膠配方、輔助行走輪、鋼結(jié)構(gòu)行走輪、花紋板路面等改造，最終找到理想的改造方案，實(shí)現(xiàn)提高行走輪的使用壽命和降低維修成本的目標(biāo)。該改造方案效果良好，對同行具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】料漿大池行走輪改造;行走輪;花紋板;使用壽命

【中圖分類號】TQ172 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）12-0041-03

料漿池是一種存放生料漿的設(shè)施，應(yīng)用于水泥行業(yè)，生料漿是由石灰石、砂巖、鐵粉等材料加水后經(jīng)過原料磨系統(tǒng)研磨所得，生料漿通過料漿池的攪拌裝置和風(fēng)管均勻攪拌，用于熟料煅燒。廣西魚峰水泥股份有限公司（簡稱魚峰公司）1#生產(chǎn)線為半干法2 500 t/d水泥熟料生產(chǎn)線，料漿攪拌系統(tǒng)為2座φ25 m×6 m深的料漿大池，各有1套攪拌機(jī)，其中攪拌機(jī)主要由內(nèi)圈中心軌道，外圈混凝土行走路面，3個(gè)攪拌風(fēng)翅，外圈主、被動行走輪，內(nèi)圈行走輪，行走框架，耙齒耙架，風(fēng)管等組成（如圖1所示）。主要工作原理：生料漿進(jìn)入攪拌池后，攪拌機(jī)通過料漿大池中心軌道，由外軌道主動輪（通過電機(jī)和減速機(jī)）帶動整個(gè)攪拌機(jī)圍繞中心柱轉(zhuǎn)動，其中在攪拌機(jī)框架上有3套相互獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)攪拌風(fēng)翅，均勻攪拌料漿;在攪拌機(jī)底部拖著一排耙齒，防止料漿沉淀。

1 生產(chǎn)基本情況

1.1 主要經(jīng)過

攪拌機(jī)主要由主動輪帶動整個(gè)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)動，其主動輪主要采用掛膠行走輪行走在外圈混凝土路面上，以此帶動整個(gè)攪拌機(jī)圍繞中心柱轉(zhuǎn)動，因?yàn)檎麄€(gè)攪拌車架重量達(dá)10 t以上，所以對行走輪掛膠質(zhì)量要求非常高。公司自2018年起由于原軍工廠不再承接大池行走輪的掛膠業(yè)務(wù)，因此與其他多個(gè)廠家合作掛膠業(yè)務(wù)，極大地縮短大池行走輪的使用壽命，平均使用壽命由原來的3個(gè)月下降至10 d左右，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)配料，增大了維修人員的工作量，而且增加了生產(chǎn)成本（行走輪掛膠配件成本每年上升35萬元）。

1.2 存在主要問題

行走輪頻繁脫膠，導(dǎo)致攪拌機(jī)卡死轉(zhuǎn)不動或者光輪打滑走不動，影響料漿攪拌質(zhì)量，增加維修成本、人力成本，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

2 原因分析

2.1 配件質(zhì)量不高

導(dǎo)致料漿大池行走輪脫膠的直接原因是配件質(zhì)量不高。主動輪主要是由輪轂和輪轂外側(cè)掛一層膠組成，平時(shí)配件主要是將輪轂提供給廠家，由廠家進(jìn)行掛膠，然而掛膠配方直接影響配件質(zhì)量和使用壽命，行走輪頻繁脫膠主要是因?yàn)閽炷z的質(zhì)量不夠好，無法承受攪拌機(jī)負(fù)荷。

2.2 受力不均勻

在設(shè)計(jì)攪拌機(jī)時(shí)，中心輥道處比外側(cè)軌道略低，使攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)一定的向心力，從而保證攪拌機(jī)不會出現(xiàn)平移脫軌等現(xiàn)象。但是，主動輪較寬（500 mm），主動輪膠面有斜度，在安裝過程中如果稍微不注意調(diào)整墊片，就會導(dǎo)致行走輪接觸面不好，容易造成行走輪外側(cè)或者內(nèi)側(cè)受力過大，從而導(dǎo)致脫膠。

2.3 負(fù)載過重

攪拌機(jī)重，料漿稠度高，阻力大，池底沉淀結(jié)泥多，同時(shí)耙齒、爬架結(jié)泥量大，加重?cái)嚢铏C(jī)負(fù)載。

3 主要改造方案

該主動輪自2018年開始頻繁脫膠，已困擾生產(chǎn)良久，機(jī)械、工藝技術(shù)人員經(jīng)過長時(shí)間的攻關(guān)和摸索，采取多種技術(shù)改造措施，改造方案如下。

3.1 更換掛膠配方

2018年自原工廠不再承接大池行走輪的掛膠業(yè)務(wù)后，魚峰公司先后使用某新廠家的4套行走輪掛膠配件，均達(dá)不到使用壽命（短則幾天，長則十幾天）。經(jīng)溝通，廠家雖改良配方，但均達(dá)不到使用要求。因?yàn)閿嚢璩匦凶咻啋炷z技術(shù)要求高（抗拉性能>300 kg/cm3，邵氏硬度>90，承受壓力10 t，承受扭矩9 000 N·m），所以在掛膠技術(shù)上很難一次性滿足使用要求。之后經(jīng)過與多個(gè)廠家研發(fā)并試用，到2020年4月所研發(fā)的新配方已經(jīng)滿足從動輪使用要求，但是主動輪仍無法滿足使用要求，主動輪平均使用壽命仍然為10 d左右，甚至1 d就出現(xiàn)損壞，仍然無法解決問題。

3.2 行走結(jié)構(gòu)改造，增加輔助行走輪

在進(jìn)行掛膠配方合作的同時(shí)，對攪拌機(jī)行走結(jié)構(gòu)也進(jìn)行改良。經(jīng)過分析討論，認(rèn)為主動輪頻繁脫膠，除了掛膠配方質(zhì)量問題，行走大車太重也是一個(gè)問題，設(shè)計(jì)人員考慮采取減少行走大車的重量或者分擔(dān)主動輪的重量，以延長該主動輪的使用壽命。對此，在主動輪和從動輪之間新增一組輔助被動輪，以減輕主動輪的承載力。但是，新增輔助被動輪剛加上未到1 d就出現(xiàn)斷裂。該方案也不可行。

3.3 行走主動輪增加變頻器、多級調(diào)速

行走結(jié)構(gòu)改造，增加輔助行走輪方案失敗后，在攪拌機(jī)主動輪電機(jī)上增加了變頻器，以達(dá)到緩啟動同時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的目的，在多次不同速度的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但仍無效果。

3.4 實(shí)心胎行走輪改造

在行走輪掛膠配方改良研發(fā)效果不佳后，2020年4月份轉(zhuǎn)換思路，對行走輪進(jìn)行改造。由于目前實(shí)心胎使用技術(shù)成熟、承載能力強(qiáng)，因此實(shí)心胎廣泛應(yīng)用于防爆車、反恐車、工程車輛、林業(yè)機(jī)械等特殊車輛，其特點(diǎn)是適用在低速行駛的高負(fù)荷車輛或機(jī)械上，攪拌池符合低速高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以此為據(jù)，把掛膠行走輪改造為實(shí)心胎行走輪，設(shè)計(jì)主動輪輪轂、軸孔，讓輪轂與兩個(gè)實(shí)心胎進(jìn)行裝配（如圖2所示）[1]。實(shí)心胎行走輪改造完后，于2020年7月13日投入使用（如圖3所示），前后一共使用了4套實(shí)心胎行走輪，平均使用壽命為28 d，相對之前掛膠行走輪雖然進(jìn)步不大，但是極大地改善了之前頻繁更換的局面。這只是權(quán)宜之計(jì)，無法真正解決問題。

3.5 行走輪與行走路面花紋板改造

通過觀察和分析發(fā)現(xiàn)，主動輪脫膠后，其鋼結(jié)構(gòu)光輪在混凝土路面進(jìn)行行走時(shí)會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，初步分析造成打滑現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)：①光輪與混凝土接觸面摩擦力不足。②光輪在混凝土路面上行走會破壞混凝土路面，同時(shí)產(chǎn)生大量細(xì)沙，使得光輪與路面摩擦，造成打滑。針對此現(xiàn)象，技術(shù)人員經(jīng)過分析認(rèn)為，在相同的壓力作用下光輪在花紋板上行走的摩擦力遠(yuǎn)比在水泥土路面上大，同時(shí)花紋板相對混凝土路面更耐磨，也不會產(chǎn)生細(xì)沙，可以很好地解決光輪打滑的問題[2]。于是，采用花紋板鋪在原來的混凝土路面上，通過膨脹螺釘固定鐵板，行走輪采用鋼結(jié)構(gòu)主動輪（不掛膠）。2020年8月14日，魚峰公司對1#生產(chǎn)線2#大池行走路面進(jìn)行鋪花紋板改造（如圖4所示），改造后的主動輪（不掛膠鋼輪）于2020年9月1日更換，使用至2021年1月22日，共142 d，均正常運(yùn)行。改造后的效果如圖5所示。技術(shù)改造取得突破性進(jìn)展，降低了維修量和維修成本。

4 采取措施后的效果

經(jīng)過長達(dá)近3年的時(shí)間攻關(guān)和摸索，最終采取在2#大池行走路面上鋪花紋板的方案，主動輪使用以前脫膠的鋼結(jié)構(gòu)行走輪，通過試驗(yàn)，改造后該行走輪使用壽命達(dá)到142 d，效果顯著。

（1）節(jié)約配件成本，一套花紋板材料費(fèi)為24 433元，使用周期約為1年，鋼結(jié)構(gòu)行走輪因地制宜使用舊的脫膠行走輪（約142 d），然而掛膠行走輪每掛一次膠約15 000元，平均使用壽命約10 d。

（2）節(jié)約人工成本。改造前更換2套行走輪，需要使用20 t汽車吊1臺，維修人員3人，時(shí)長4 h，每周1次，浪費(fèi)了大量人力、物力。

（3）保證料漿攪拌質(zhì)量穩(wěn)定性。改造前主動輪頻繁脫膠，造成攪拌機(jī)開停頻繁，影響料漿攪拌質(zhì)量，對回轉(zhuǎn)窯的煅燒帶來不利的影響。

（4）減少攪拌機(jī)其他設(shè)備（如中心柱行走輪、中心軸瓦、行走輪減速機(jī)、電機(jī)、傳動鏈條等）的故障率。改造前主動輪在行走過程中突然脫膠卡死，整個(gè)攪拌機(jī)在慣性的作用下導(dǎo)致減速機(jī)齒輪崩齒、軸承損壞、中心軸瓦變形、中心行走輪偏離軌道等一系列問題，經(jīng)過改造后有效解決了以上問題。

（5）提高設(shè)備安全性能，改造前每天都有人上攪拌機(jī)取樣、巡檢、作業(yè)等，但是存在攪拌機(jī)突然卡死的危害。改造后，攪拌機(jī)不再出現(xiàn)突然卡死現(xiàn)象，極大地提高了設(shè)備使用安全性能。

5 建議

對料漿大池行走路面及行走輪進(jìn)行改造后，除了保證花紋板的質(zhì)量，正確使用與科學(xué)維護(hù)是使設(shè)備始終處于良好狀態(tài)，提高花紋板和行走輪壽命的有效途徑。如果使用操作和維護(hù)不當(dāng)，會加快花紋板和行走輪的磨損速度，導(dǎo)致花紋板和行走輪使用壽命大幅度下降。因此，改造后行走路面花紋板和行走輪在日常使用與維護(hù)中要注意以下幾點(diǎn)。

5.1 每年清理大池底部積泥

在料漿大池日常使用中，隨著使用時(shí)間的積累，料漿大池底部沉淀的積泥會越壘越高，積累到一定程度后將會加重?cái)嚢铏C(jī)的負(fù)載，導(dǎo)致攪拌機(jī)卡死或加快花紋板和行走輪磨損速度，因此建議每年清理大池底部積泥1次。

5.2 安裝行走花紋板時(shí)留間隙

在行走路面花紋板安裝過程中，要充分考慮花紋板的受力情況。由于行走大車很重，所以在安裝行走花紋板時(shí)，在兩塊花紋板對接的接頭處要留有約5 mm的間隙，防止花紋板在行走輪摩擦力的相互作用下，兩塊花紋板相互擠壓，導(dǎo)致花紋板變形、拱起而影響使用壽命。

5.3 調(diào)整好主動輪墊片

攪拌機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，中心軌道比外側(cè)軌道略低，使攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中有一定的向心力，從而保證攪拌機(jī)不會出現(xiàn)平移脫軌等現(xiàn)象，但是行走路面改造為花紋板后為水平面，因此在安裝行走輪時(shí)，應(yīng)盡量使行走輪的中心線平行于內(nèi)外軌道的連線，保證行走輪受力均勻;如果偏差太大，內(nèi)側(cè)或者外側(cè)受力過大，將會使輪子重力單邊碾壓花紋，不僅加快單邊花紋板上花紋的磨損速度，也會使花紋板受力過大而發(fā)生變形翹起來，從而影響花紋板使用壽命。因此，調(diào)整主動輪的墊片很關(guān)鍵。

5.4 改進(jìn)主動輪材質(zhì)

攪拌機(jī)舊行走輪材質(zhì)為鑄鐵，耐磨性能差、易磨損，當(dāng)花紋板和行走輪都磨損到極限時(shí)，不能在鑄鐵材質(zhì)的行走輪上進(jìn)行紋路堆焊。因此，將行走輪材質(zhì)改為45號鋼，使用效果會更好，材質(zhì)和花紋板相當(dāng)，不會造成花紋板和行走輪快速磨損，而且當(dāng)行走輪和花紋板磨損很嚴(yán)重時(shí)，仍然可以在行走輪上面堆焊花紋繼續(xù)使用，延長花紋板和行走輪的使用壽命，減少更換花紋板和維修行走輪的頻率。

6 結(jié)語

魚峰公司料漿大池行走花紋板技術(shù)改造后運(yùn)行效果好，并已推廣至另一套料漿大池改造使用，目前料漿攪拌質(zhì)量穩(wěn)定，行走輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用壽命達(dá)6個(gè)月以上，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，技術(shù)改造取得了良好的效果。

（1）有效解決了行走輪頻繁脫膠而影響料漿大池?cái)嚢栀|(zhì)量的問題，提高了煤粉燃燒效率，使得熟料燒鍛質(zhì)量得到更好的保證。

（2）為魚峰公司節(jié)約配件成本、人工成本，同時(shí)極大地減少維修人員的工作量，讓維修人員有更多的精力用于維護(hù)公司其他設(shè)備，為公司的正常生產(chǎn)提供保障。

料漿大池行走輪脫膠問題困擾生產(chǎn)良久，從2018年開始經(jīng)過長期的探索和一系列改造后，最終找到了理想的改造方案，使行走輪平均使用壽命從10 d提升至142 d，大幅度地降低了維修成本、人力成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（上冊）[M].第2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.

[2]陳冠國.機(jī)械設(shè)備維修[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.