川威燒結(jié)機臺車起拱現(xiàn)象分析與處理

鄧 勇，賴 強

(四川川威集團有限公司燒結(jié)廠，四川 威遠 642469)

目前，國內(nèi)使用的燒結(jié)機不論大小，在沿尾部曲軌返回進入下部回程水平軌道時都存在不同程度的起拱現(xiàn)象。川威集團成渝釩鈦科技有限公司有兩臺帶式燒結(jié)機，均為360 m2帶式燒結(jié)機，其工作過程是，由傳動裝置驅(qū)動的頭部星輪做連續(xù)的轉(zhuǎn)動，將臺車由下部軌道經(jīng)頭部曲軌抬升至上部水平軌道，星輪齒板旋轉(zhuǎn)繼續(xù)推動臺車車輪軸的軸套，由于星輪不停的轉(zhuǎn)動，連續(xù)的推動下臺車一個一個被逐次抬升至水平軌道，這樣就使整個上臺車排列成直線向燒結(jié)機尾運動，當(dāng)臺車到達機尾時，因機尾曲軌內(nèi)外軌間距偏大(上部、弧形段曲軌內(nèi)外軌間距實際為400～410 mm，設(shè)計間距為370～380 mm；下部回弧段曲軌內(nèi)外軌間距實際為375～380 mm，設(shè)計間距為362 mm)，導(dǎo)致臺車在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)時產(chǎn)生切向力，這個切向力造成燒結(jié)機臺車不能平穩(wěn)回到軌道上，最終造成下回程臺車嚴重起拱。起拱現(xiàn)象如圖1所示。

圖1

同時，臺車進入回程軌道后一個接一個排列，但臺車不處于同平面狀態(tài)，在運行過程中，就存在端面板接觸面小而產(chǎn)生摩擦力，造成臺車端面板的嚴重磨損。

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

1 臺車起拱原因及危害

1.1 臺車起拱可能的原因分析

(1)根據(jù)設(shè)備安裝要求，兩臺燒結(jié)機機尾曲軌的對稱中心線與燒結(jié)機縱向中心線的對稱度為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)計間距誤差在2 mm以內(nèi)。但在實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)臺車過機尾曲軌時，由于機尾曲軌從起弧處至曲軌出弧處內(nèi)外軌間距相對于設(shè)計距離都偏大(最大達到18 mm)，對稱中心線誤差超過3 mm，臺車出尾部星輪時在燒結(jié)機中心垂直線上受力不均，造成臺車在運行過程中車位不正。

(2)臺車起拱是在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)過程中逐步形成，當(dāng)臺車經(jīng)尾部曲軌翻轉(zhuǎn)后，在出曲軌時，尾部星輪齒板反向推動臺車向回程軌道運行，齒板前弧形工作面與臺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)生的力矩大于臺車自重F3的力矩時，臺車后部就會被向上抬起，星輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在臺車軸套離開齒板的瞬間，緊跟的臺車前部與之接觸，并將其頂住使之無法下落。每個臺車在跟隨過程中都有此過程，從而使回程軌道上的臺車產(chǎn)生肩搭肩現(xiàn)象，造成臺車的整體起拱問題[1]。臺車受力分析如圖2所示。

圖2

隨著時間變化，臺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)起拱的臺車運行到燒結(jié)機頭部星輪時。由于星輪的轉(zhuǎn)動，被帶上星輪的臺車和后面鋸齒狀運行的臺車出現(xiàn)間斷，后面的臺車由于重力作用會瞬間墜落產(chǎn)生沖擊，造成臺車軸承和軌道損壞，甚至造成設(shè)備事故停機，也會造成臺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造成彎軌與直軌連接處的鋼結(jié)構(gòu)變形、斷裂等，對設(shè)備安全運行埋下了隱患。臺車對軌道的脹力[2]如圖4所示。

圖4

(3)臺車在尾部曲軌翻轉(zhuǎn)過程中形成起拱，增大了臺車軸套與軌道的摩擦力，造成燒結(jié)機負荷加大，從而形成燒結(jié)機電流升高，甚至嚴重時造成燒結(jié)機跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 消除臺車起拱的措施

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

2.1 首先是為曲軌的調(diào)整安裝校正基準，同時消除臺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使臺車跑偏，跑偏使下軌臺車組合長度加長，增大臺車組合排列后的內(nèi)部脹力，進而加大切向分力，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，從而消除了臺車跑偏現(xiàn)象，消除了臺車車輪啃軌情況，減小了臺車運行的摩擦力[3]。

2.2 解決臺車翻轉(zhuǎn)平穩(wěn)的問題，主要就是對機尾的曲軌進行更換，并要求達到曲軌的安裝技術(shù)要求，具體過程為：將曲軌吊裝到位后，以尾部星輪左右兩側(cè)齒板為基準，一方面保證曲軌與齒板間距和曲軌自身內(nèi)外軌間距達到設(shè)計數(shù)據(jù)，曲軌到星輪齒板的間距控制在(80±0.5)mm；內(nèi)外軌道和進弧段間距不大于380 mm，曲軌上弧形段平滑過渡到370 mm,再過渡到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，滿足機尾移動架的伸縮量；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、曲軌對稱中心線與燒結(jié)機中心線的誤差不大于1.5 mm；尾部星輪軸心線對燒結(jié)機縱向中心線的垂直度每米不大于0.1 mm。這樣就保證了臺車平穩(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 其次通過減小臺車在翻轉(zhuǎn)過程中受到的周向切力，來減小臺車起拱的可能性。其具體措施是控制曲軌出弧段水平軌道間的距離，增大壓軌對臺車向下的壓力，盡可能的抵消齒板給車輪軸套向上的摩擦分力F1，從而減少臺車受到的向上切向力，消除了臺車起拱的可能性。

2.4 再者消除臺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使臺車跑偏，跑偏使下軌臺車組合長度加長，增大臺車組合排列后的內(nèi)部脹力，進而加大切向分力，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，從而消除了臺車跑偏現(xiàn)象，消除了臺車車輪啃軌情況，減小了臺車運行的摩擦力。

2.5 最后通過定期檢修臺車，更換磨損嚴重的臺車，更換耐磨端面板磨損不均勻的臺車，并加強臺車車輪軸套的潤滑維護，減少滾動摩擦阻力，減輕燒結(jié)機的整體負荷。

3 實施效果

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

(1)1#燒結(jié)機臺車后輪離開軌道的距離由40 mm左右降到了2 mm以內(nèi)(因1#燒結(jié)機尾部星輪齒板磨損嚴重存在的摩擦力F1較大，臺車重力G對軸套向上的分力F1沒完全抵消掉)，2#燒結(jié)機臺車后輪離開軌道的距離由20 mm左右完全落回到了軌道上，兩臺燒結(jié)機基本消除了臺車起拱現(xiàn)象。

(2)減輕了臺車端面耐磨板的繼續(xù)磨損，消除了臺車對曲軌的異常磨損。

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

(4)上述情況從運行穩(wěn)定性、備件減耗等方面綜合估計可獲得年綜合效益100萬元左右。

4 結(jié)語

川威集團燒結(jié)機臺車起拱處理實踐，說明在不對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行大的改造或更換的情況下，通過對部件的調(diào)整和改進，是能夠消除臺車起拱現(xiàn)象的。通過對處理我廠燒結(jié)機臺車起拱問題的過程進行實際探索，找到了現(xiàn)場解決臺車起拱的根本原因和解決措施，為帶式燒結(jié)機起拱的處理提供了思路和方向，積累了成功的實踐經(jīng)驗。