川威燒結(jié)機(jī)臺(tái)車起拱現(xiàn)象分析與處理

鄧 勇，賴 強(qiáng)

(四川川威集團(tuán)有限公司燒結(jié)廠，四川 威遠(yuǎn) 642469)

目前，國(guó)內(nèi)使用的燒結(jié)機(jī)不論大小，在沿尾部曲軌返回進(jìn)入下部回程水平軌道時(shí)都存在不同程度的起拱現(xiàn)象。川威集團(tuán)成渝釩鈦科技有限公司有兩臺(tái)帶式燒結(jié)機(jī)，均為360 m2帶式燒結(jié)機(jī)，其工作過(guò)程是，由傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的頭部星輪做連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將臺(tái)車由下部軌道經(jīng)頭部曲軌抬升至上部水平軌道，星輪齒板旋轉(zhuǎn)繼續(xù)推動(dòng)臺(tái)車車輪軸的軸套，由于星輪不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)的推動(dòng)下臺(tái)車一個(gè)一個(gè)被逐次抬升至水平軌道，這樣就使整個(gè)上臺(tái)車排列成直線向燒結(jié)機(jī)尾運(yùn)動(dòng)，當(dāng)臺(tái)車到達(dá)機(jī)尾時(shí)，因機(jī)尾曲軌內(nèi)外軌間距偏大(上部、弧形段曲軌內(nèi)外軌間距實(shí)際為400～410 mm，設(shè)計(jì)間距為370～380 mm；下部回弧段曲軌內(nèi)外軌間距實(shí)際為375～380 mm，設(shè)計(jì)間距為362 mm)，導(dǎo)致臺(tái)車在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生切向力，這個(gè)切向力造成燒結(jié)機(jī)臺(tái)車不能平穩(wěn)回到軌道上，最終造成下回程臺(tái)車嚴(yán)重起拱。起拱現(xiàn)象如圖1所示。

圖1

同時(shí)，臺(tái)車進(jìn)入回程軌道后一個(gè)接一個(gè)排列，但臺(tái)車不處于同平面狀態(tài)，在運(yùn)行過(guò)程中，就存在端面板接觸面小而產(chǎn)生摩擦力，造成臺(tái)車端面板的嚴(yán)重磨損。

川威集團(tuán)燒結(jié)廠兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)由于原始安裝原因，臺(tái)車起拱程度不完全一樣，1#燒結(jié)機(jī)起拱高度基本在30 mm至50 mm之間，2#燒結(jié)機(jī)起拱基本在20 mm至30 mm之間，對(duì)臺(tái)車壽命和生產(chǎn)穩(wěn)定造成了嚴(yán)重影響。為此，在長(zhǎng)期觀察分析研究起拱的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)1#、2#機(jī)尾4根曲軌全部進(jìn)行更換調(diào)整，一方面通過(guò)調(diào)整保證尾部星輪軸中心線與燒結(jié)機(jī)縱向中心線垂直度的辦法，使臺(tái)車在尾輪兩側(cè)齒板上的受力達(dá)到均衡一致；另一方面對(duì)曲軌的間距重新進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，保證臺(tái)車?yán)@星輪齒板平滑旋轉(zhuǎn)，消除臺(tái)車所受的切向力；通過(guò)這兩方面的調(diào)整達(dá)到臺(tái)力受力平衡和減少周向切向力，保證臺(tái)車實(shí)際運(yùn)行軌跡與理論軌跡一致，較好地解決了起拱問(wèn)題。

1 臺(tái)車起拱原因及危害

1.1 臺(tái)車起拱可能的原因分析

(1)根據(jù)設(shè)備安裝要求，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)機(jī)尾曲軌的對(duì)稱中心線與燒結(jié)機(jī)縱向中心線的對(duì)稱度為1.5 mm，頭部星輪和尾部星輪的中心線誤差每米不大于0.1 mm，曲軌內(nèi)外軌間距與設(shè)計(jì)間距誤差在2 mm以內(nèi)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)臺(tái)車過(guò)機(jī)尾曲軌時(shí)，由于機(jī)尾曲軌從起弧處至曲軌出弧處內(nèi)外軌間距相對(duì)于設(shè)計(jì)距離都偏大(最大達(dá)到18 mm)，對(duì)稱中心線誤差超過(guò)3 mm，臺(tái)車出尾部星輪時(shí)在燒結(jié)機(jī)中心垂直線上受力不均，造成臺(tái)車在運(yùn)行過(guò)程中車位不正。

(2)臺(tái)車起拱是在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)過(guò)程中逐步形成，當(dāng)臺(tái)車經(jīng)尾部曲軌翻轉(zhuǎn)后，在出曲軌時(shí)，尾部星輪齒板反向推動(dòng)臺(tái)車向回程軌道運(yùn)行，齒板前弧形工作面與臺(tái)車后輪軸套接觸并產(chǎn)生推力F0，由于摩擦現(xiàn)象的存在，齒板前弧面給車輪軸一個(gè)向上的摩擦分力F1，推力F0越大則摩擦分力F1越大，當(dāng)此摩擦分力F1產(chǎn)生的力矩大于臺(tái)車自重F3的力矩時(shí)，臺(tái)車后部就會(huì)被向上抬起，星輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在臺(tái)車軸套離開(kāi)齒板的瞬間，緊跟的臺(tái)車前部與之接觸，并將其頂住使之無(wú)法下落。每個(gè)臺(tái)車在跟隨過(guò)程中都有此過(guò)程，從而使回程軌道上的臺(tái)車產(chǎn)生肩搭肩現(xiàn)象，造成臺(tái)車的整體起拱問(wèn)題[1]。臺(tái)車受力分析如圖2所示。

圖2

隨著時(shí)間變化，臺(tái)車后部車輪的軸套重復(fù)摩擦擠壓尾部壓軌，回程軌道出口處的上部壓軌就出現(xiàn)磨損變形，上下軌距逐漸變大，起拱現(xiàn)象會(huì)逐漸加劇。起拱現(xiàn)象如圖3所示。

圖3

1.2 起拱的危害

(1)當(dāng)起拱的臺(tái)車運(yùn)行到燒結(jié)機(jī)頭部星輪時(shí)。由于星輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，被帶上星輪的臺(tái)車和后面鋸齒狀運(yùn)行的臺(tái)車出現(xiàn)間斷，后面的臺(tái)車由于重力作用會(huì)瞬間墜落產(chǎn)生沖擊，造成臺(tái)車軸承和軌道損壞，甚至造成設(shè)備事故停機(jī)，也會(huì)造成臺(tái)車端面板不均勻磨損，降低其使用壽命，增加備件消耗。

(2)在尾部回程彎軌的出口處上下軌承受不均勻脹力F2，加快彎軌的磨損，降低其使用壽命，這種不均勻的脹力還會(huì)造成彎軌與直軌連接處的鋼結(jié)構(gòu)變形、斷裂等，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行埋下了隱患。臺(tái)車對(duì)軌道的脹力[2]如圖4所示。

圖4

(3)臺(tái)車在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)過(guò)程中形成起拱，增大了臺(tái)車軸套與軌道的摩擦力，造成燒結(jié)機(jī)負(fù)荷加大，從而形成燒結(jié)機(jī)電流升高，甚至嚴(yán)重時(shí)造成燒結(jié)機(jī)跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 消除臺(tái)車起拱的措施

因臺(tái)車進(jìn)入下回程時(shí)所受脹力不均和切向力是造成臺(tái)車起拱的根本原因。根據(jù)臺(tái)車起拱的原因分析，采取以下措施來(lái)解決起拱現(xiàn)象。

2.1 首先是為曲軌的調(diào)整安裝校正基準(zhǔn)，同時(shí)消除臺(tái)車因跑偏而形成與軌道的摩擦力。尾部星輪兩側(cè)齒板不均衡的受力會(huì)使臺(tái)車跑偏，跑偏使下軌臺(tái)車組合長(zhǎng)度加長(zhǎng)，增大臺(tái)車組合排列后的內(nèi)部脹力，進(jìn)而加大切向分力，為此，采取重新校正頭部星輪軸中心線、尾部星輪軸中心線與燒結(jié)機(jī)縱向中心線垂直度的辦法，消除尾輪兩側(cè)齒板不均衡的受力，保證其不垂直度每米不大于0．1 mm，從而消除了臺(tái)車跑偏現(xiàn)象，消除了臺(tái)車車輪啃軌情況，減小了臺(tái)車運(yùn)行的摩擦力[3]。

2.2 解決臺(tái)車翻轉(zhuǎn)平穩(wěn)的問(wèn)題，主要就是對(duì)機(jī)尾的曲軌進(jìn)行更換，并要求達(dá)到曲軌的安裝技術(shù)要求，具體過(guò)程為：將曲軌吊裝到位后，以尾部星輪左右兩側(cè)齒板為基準(zhǔn)，一方面保證曲軌與齒板間距和曲軌自身內(nèi)外軌間距達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，曲軌到星輪齒板的間距控制在(80±0.5)mm；內(nèi)外軌道和進(jìn)弧段間距不大于380 mm，曲軌上弧形段平滑過(guò)渡到370 mm,再過(guò)渡到362 mm,出弧后的水平壓軌段為362 mm；另曲軌與上下水平軌道接縫處保證水平一致，其膨脹間距大于140 mm，滿足機(jī)尾移動(dòng)架的伸縮量；另一方面保證左右兩側(cè)曲軌的平行度誤差不大于0.2 mm、曲軌對(duì)稱中心線與燒結(jié)機(jī)中心線的誤差不大于1.5 mm；尾部星輪軸心線對(duì)燒結(jié)機(jī)縱向中心線的垂直度每米不大于0.1 mm。這樣就保證了臺(tái)車平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)和車位始終在圓周上受力一致。曲軌間距如圖5所示。

圖5

2.3 其次通過(guò)減小臺(tái)車在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的周向切力，來(lái)減小臺(tái)車起拱的可能性。其具體措施是控制曲軌出弧段水平軌道間的距離，增大壓軌對(duì)臺(tái)車向下的壓力，盡可能的抵消齒板給車輪軸套向上的摩擦分力F1，從而減少臺(tái)車受到的向上切向力，消除了臺(tái)車起拱的可能性。

2.4 再者消除臺(tái)車因跑偏而形成與軌道的摩擦力，尾部星輪兩側(cè)齒板不均衡的受力會(huì)使臺(tái)車跑偏，跑偏使下軌臺(tái)車組合長(zhǎng)度加長(zhǎng)，增大臺(tái)車組合排列后的內(nèi)部脹力，進(jìn)而加大切向分力，為此，采取重新校正頭部星輪軸中心線、尾部星輪軸中心線與燒結(jié)機(jī)縱向中心線垂直度的辦法，消除尾輪兩側(cè)齒板不均衡的受力，保證其不垂直度每米不大于0．1 mm，從而消除了臺(tái)車跑偏現(xiàn)象，消除了臺(tái)車車輪啃軌情況，減小了臺(tái)車運(yùn)行的摩擦力。

2.5 最后通過(guò)定期檢修臺(tái)車，更換磨損嚴(yán)重的臺(tái)車，更換耐磨端面板磨損不均勻的臺(tái)車，并加強(qiáng)臺(tái)車車輪軸套的潤(rùn)滑維護(hù)，減少滾動(dòng)摩擦阻力，減輕燒結(jié)機(jī)的整體負(fù)荷。

3 實(shí)施效果

2020年3月，利用中修更換了機(jī)尾曲軌，對(duì)軌道支座重新找正安裝，對(duì)軌距、標(biāo)高、對(duì)稱度進(jìn)行重新調(diào)整，并取得了良好效果。

(1)1#燒結(jié)機(jī)臺(tái)車后輪離開(kāi)軌道的距離由40 mm左右降到了2 mm以內(nèi)(因1#燒結(jié)機(jī)尾部星輪齒板磨損嚴(yán)重存在的摩擦力F1較大，臺(tái)車重力G對(duì)軸套向上的分力F1沒(méi)完全抵消掉)，2#燒結(jié)機(jī)臺(tái)車后輪離開(kāi)軌道的距離由20 mm左右完全落回到了軌道上，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)基本消除了臺(tái)車起拱現(xiàn)象。

(2)減輕了臺(tái)車端面耐磨板的繼續(xù)磨損，消除了臺(tái)車對(duì)曲軌的異常磨損。

(3)降低了下回程臺(tái)車排列組合的內(nèi)部脹力，減少了臺(tái)車車輪、曲軌和水平軌道的磨損，保證了臺(tái)車運(yùn)行的平穩(wěn)性。

(4)上述情況從運(yùn)行穩(wěn)定性、備件減耗等方面綜合估計(jì)可獲得年綜合效益100萬(wàn)元左右。

4 結(jié)語(yǔ)

川威集團(tuán)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車起拱處理實(shí)踐，說(shuō)明在不對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改造或更換的情況下，通過(guò)對(duì)部件的調(diào)整和改進(jìn)，是能夠消除臺(tái)車起拱現(xiàn)象的。通過(guò)對(duì)處理我廠燒結(jié)機(jī)臺(tái)車起拱問(wèn)題的過(guò)程進(jìn)行實(shí)際探索，找到了現(xiàn)場(chǎng)解決臺(tái)車起拱的根本原因和解決措施，為帶式燒結(jié)機(jī)起拱的處理提供了思路和方向，積累了成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。