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熱料輸送機滾輪結構的改進

2018-03-30

楊自成
（上饒中材機械有限公司，江西上饒　334000）

　　摘　要：熱料輸送機工作構件具備耐高溫的特點，料槽、滾輪軸用不銹鋼1Cr13材料加工而成，1Cr13具備耐高溫和低導熱性能的特點，調(diào)質(zhì)性能優(yōu)良。傳統(tǒng)滾輪和料槽之間采用JSAVE-A3型隔熱材料隔熱，滾輪軸承用普通耐高溫軸承，用FT-3001型超高溫潤滑脂潤滑。此種結構存在隔熱層易脫落、更換配件難及潤滑困難等缺陷。通過對隔熱套的作用分析及對環(huán)境溫度對滾輪各部壽命影響的分析，對傳統(tǒng)滾輪結構進行改進，采用馬蹄塊軸座代替長方體實心軸座，無隔熱套，同時用T6207免潤滑軸承軸承取代普通耐高溫軸承。達到了優(yōu)化性能、簡化結構、節(jié)約成本的效果。

　　關鍵詞：滾輪；耐高溫；隔熱套；潤滑；缺陷；環(huán)境溫；壽命；改進；效果
　　熱料輸送機用于高溫熟料的輸送，被廣泛應用于礦山、冶煉、水泥等行業(yè)，其主要工作構件為料槽、鏈條、滾輪。滾輪及鏈條安裝在料槽之上，驅(qū)動輪齒通過鏈條使料槽往復運動，這一運動的Z終實現(xiàn)是靠滾輪在軌道上滾動完成。目前熱料輸送機正朝著輸送量越來越大、輸送溫度越來越高的方向發(fā)展。這對作為易損件的滾輪就提出了更高的要求。本文以SCR100型熱料輸送機為例，針對目前已經(jīng)使用熱料輸送機滾輪結構所暴露的缺點，從制作工藝、成本、使用方便性等因素出發(fā)，對傳統(tǒng)熱料輸送機的結構進行改進，旨在為熱料輸送機滾輪設計提供參考。
　　1　傳統(tǒng)熱料輸送機滾輪結構
　　1.1結構特點
　　熱料輸送機工作構件具備耐高溫的特點，料槽、滾輪軸用不銹鋼1Cr13材料加工而成，1Cr13具備耐高溫和低導熱性能的特點，調(diào)質(zhì)性能優(yōu)良。滾輪材料為45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面中頻淬火，深度3～5mm。滾輪結構見圖1。傳統(tǒng)滾輪結構的Z大特點主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

　?。?）依靠非金屬材料隔熱，隔熱套用進口耐熱樹脂、玻纖布、復合強化材料壓制而成，以JSAVE-A3型隔熱材料為例，其密度為2.1g/cm³，抗折強度200N/mm²，抗壓強度mm²，膨脹系數(shù)13/10-6k^-1，導熱率0.39W/mk，連續(xù)使用溫度為250℃，Z大使用溫度300℃，吸水率小于0.10%^[1]。隔熱套能有效防御熱傳導對高溫軸承及滾輪踏面造成影響，降低軸承及滾輪的使用壽命。
　　（2）使用耐高溫軸承（以型號為6207為例），該軸承材料為耐高溫軸承鋼12Cr2Ni3Mo5^[2]，可以長期在500℃左右的環(huán)境工作，用FT-3001型超高溫潤滑脂潤滑。
　　1.2結構弊端
　　對于輸送量較小、溫度低于300℃的熱料輸送機，采用該機構基本可以滿足使用要求，但是輸送量超過2500t/d、輸送溫度達到400℃以上時，采用該結構就會出現(xiàn)弊端，主要表現(xiàn)在以下三個方面：
　?。?）由于輸送設備有外殼密封，而且是長時間運轉(zhuǎn)，在此工作環(huán)境下，隔熱套兩端上下切點長時間受交替力矩（如圖2所示），導致從切點開始逐層脫落，影響滾輪使用壽命。

　?。?）軸座由方鋼加工而成，為使緊固螺栓可以緊固彈性軸座，軸座和隔熱套、隔熱套和滾輪軸之間留有很小的間隙，所以在更換配件的時候，要先將隔熱套包住滾輪軸，再塞入軸座孔，這種操作尤為不易。
　?。?）軸承需定時通過加油嘴注入潤滑油，該潤滑油可以長期耐600℃左右的高溫，Z高可以耐1200℃的瞬時高溫，但是長時間在高溫下工作，潤滑脂會因為熱膨脹而溢出，干涸或者和灰塵混合會阻塞注油嘴，給加潤滑油造成困難。
　　2　滾輪結構的改進
　　2.1改進思路
　　出現(xiàn)上述問題的原因，主要是因為高強度的非金屬隔熱材料難求。所以，改進滾輪結構，是可行的方法。為了解物料溫度及封閉環(huán)境溫度對滾輪各部分溫度的影響，對現(xiàn)場各部件在有隔熱套和無隔熱套（將軸座內(nèi)孔車成直接和滾輪軸配合）的情況下進行測量。
　　由此可以以得到如下結論：在物料溫度一定的情況下，封閉環(huán)境溫度也是一定的，隔熱套有作用但不理想，熱量大部分在料斗中向上輻射到封閉環(huán)境，料斗底部溫度低，熱量傳導往往受封閉環(huán)境溫度的制約。雖然滾輪踏面溫度在沒有隔熱套的時候比有隔熱套的稍高，然而踏面溫度遠遠低于滾輪回火溫度，即便沒有隔熱套，對滾輪壽命影響不大。
　　目前，耐高溫軸承的技術已經(jīng)相當成熟，特別是免潤滑耐高溫軸承，特別適合熱料輸送機的滾輪。用型號為T6207^[3]的耐高溫免潤滑型軸承可以替代普通耐高溫軸承。解決潤滑油溢出和不易加潤滑油的問題。
　　2.2改進后的結構
　　根據(jù)以上改進思路，對滾輪的結構改進如圖2的改進，和傳統(tǒng)結構相比，改進后的結構把原來的方塊加工的軸座改成馬蹄塊軸座，無隔熱套，用T6207免潤滑軸承軸承取代普通耐高溫軸承。

　　2.3改進的意義
　　實踐證明改進后的結構完全可以滿足使用要求，和先前的結構相比，改進后的結構具有如下的優(yōu)勢：
　?。?）結構簡單
　　改進后的滾輪結構沒有隔熱套，軸座結構更加簡單，加工更方便。
　?。?）節(jié)約成本
　　以SCR1000規(guī)格的滾輪為例，耐高溫軸承T6207和普通耐高溫軸承價格相當，但是由于沒有高分子合成材料的隔熱套，每套滾將節(jié)約17元的成本，加上新的滾輪結構采用馬蹄塊形軸座，相比原來用方鋼加工的軸座，材料成本和加工成本可以節(jié)省15元/件，所以每套滾輪總計可以節(jié)省32元，對于一臺長度為100m的熱料輸送機（滾輪為400套），將可以節(jié)省12800元的成本，并且無需潤滑，省去潤滑油和人工成本。
　?。?）便于拆裝
　　新的結構拆卸更加容易，拆卸時，只需拆掉緊固螺栓，抽出滾輪軸，安裝只需套入滾輪軸，擰緊螺栓即可。
　　4　結語
　　熱料輸送機有著較為廣闊的發(fā)展前景，對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的高溫輸送設備，設備故障導致停機及更換配件會給設備使用廠家造成更大損失，所以在在考慮部件使用壽命的同時，也應該考慮加工成本和使用的便利，希望通過本文給大家一定啟示。
　　參考文獻
　　[1]陳祥寶.聚合物基復合材料手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.
　　[2]紀貴.鋼鐵材料手冊第7卷[S].北京：中國標準出版社，2010.
　　[3]唐永建.高溫深溝球軸承[P].中國專利：ZL99252851.8，1999.02.05.