段玉新， 張立秋， 宋敏

(中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

螺旋刮料裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)

段玉新， 張立秋， 宋敏

(中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

燒結(jié)工程和水泥技術(shù)領(lǐng)域用回轉(zhuǎn)類設(shè)備中筒體內(nèi)壁易粘料，不容易清理?，F(xiàn)有刮料裝置自帶驅(qū)動(dòng)及減速裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刮料效果不理想。改進(jìn)后的螺旋刮料裝置采用無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易粘料；節(jié)省能源；清理和維護(hù)方便；性能可靠。

筒體； 無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)； 螺旋刮料

0 引言

燒結(jié)工程和水泥技術(shù)領(lǐng)域用回轉(zhuǎn)類設(shè)備一般都存在筒內(nèi)物料粘結(jié)問題，不及時(shí)清理，會(huì)愈來愈厚。不僅影響生產(chǎn)率和混合效果，而且加重設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷[1]。長(zhǎng)時(shí)間這樣粘結(jié)固實(shí)，清理難度大。粘結(jié)嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)零部件損壞，甚至造成停機(jī)事故。

現(xiàn)有螺旋刮刀裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)貫穿于筒體長(zhǎng)度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，帶動(dòng)其上的螺旋刮刀旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)與筒體反向回轉(zhuǎn)，刮去多余粘料(見圖1)。該螺旋刮刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形龐大，轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度、剛度很難滿足工作需要，在實(shí)際的使用過程中，刮刀本身易粘料，且不容易清理，時(shí)間稍長(zhǎng)則起不到刮料的作用。

圖1 現(xiàn)有螺旋刮料裝置簡(jiǎn)圖

針對(duì)現(xiàn)有刮料裝置使用情況做了部分調(diào)查，表1中統(tǒng)計(jì)了2005—2010年中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司(以下簡(jiǎn)稱：沈冶)制造的混合機(jī)(燒結(jié)工程用回轉(zhuǎn)類設(shè)備之一)用戶使用現(xiàn)有螺旋刮料裝置情況。用戶對(duì)現(xiàn)有螺旋刮料裝置的反映均為刮刀本身易粘料，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形龐大，不容易清理，時(shí)間稍長(zhǎng)則起不到刮料的作用。改進(jìn)后的螺旋刮料裝置則能夠克服上述缺點(diǎn)。

表1 2005—2010年混合機(jī)用螺旋刮料裝置使用情況統(tǒng)計(jì)表

1 螺旋刮料裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

1.1 改進(jìn)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

改進(jìn)的螺旋刮料裝置針對(duì)上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，緩解燒結(jié)工程和水泥技術(shù)領(lǐng)域用回轉(zhuǎn)類設(shè)備在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于筒內(nèi)物料粘結(jié)而產(chǎn)生的加重運(yùn)行負(fù)荷、影響生產(chǎn)率和混合效果的問題。

1.2 改進(jìn)后螺旋刮料裝置結(jié)構(gòu)介紹

改進(jìn)后螺旋刮料裝置主要由箱形橫梁和至少一個(gè)單體螺旋刮料裝置組成。貫穿筒體長(zhǎng)度的箱形橫梁的兩端，分別采用螺栓聯(lián)接固定在回轉(zhuǎn)類設(shè)備的給、排料端支架上，每個(gè)單體螺旋刮料裝置通過其上的固定臂與箱形橫梁側(cè)面的懸臂支板采用螺栓把合。每個(gè)單體螺旋刮料裝置由固定臂、第一轉(zhuǎn)軸、擺動(dòng)臂、第二轉(zhuǎn)軸、深溝球軸承、軸承套、螺旋鋼板、刮刀片等件構(gòu)成。刮刀片和筒體內(nèi)壁之間的距離等于設(shè)計(jì)料襯厚度(見圖2)。工作時(shí)，設(shè)備筒體旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)壁粘結(jié)的物料超出設(shè)計(jì)料襯厚度時(shí)，則與每個(gè)單體螺旋刮刀裝置產(chǎn)生磨擦，帶動(dòng)刮刀旋轉(zhuǎn)，此時(shí)憑借刮刀裝置本身的螺旋運(yùn)動(dòng)，去除筒體內(nèi)壁多余粘料。當(dāng)筒體內(nèi)壁粘結(jié)的物料嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)料襯厚度時(shí)，則與每個(gè)單體螺旋刮刀裝置產(chǎn)生碰撞，使每個(gè)單體螺旋刮刀裝置以第一轉(zhuǎn)軸為中心軸，通過擺動(dòng)臂不停的擺動(dòng)。此時(shí)憑借刮刀自身重力擺回初使位置，產(chǎn)生慣性力與粘料碰撞，甩掉刮刀裝置本身結(jié)構(gòu)上粘料，同時(shí)撞擊筒體內(nèi)壁上的粘料，產(chǎn)生振動(dòng)，使粘料與筒體內(nèi)壁脫離。

圖2 改進(jìn)后螺旋刮料裝置簡(jiǎn)圖

2 改進(jìn)后螺旋刮料裝置有益效果

改進(jìn)后的螺旋刮料裝置應(yīng)用在燒結(jié)工程用圓筒混合機(jī)上或水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯類設(shè)備上，有益效果體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活，不易粘料；實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，節(jié)省能源；使用、清理和維護(hù)方便；性能可靠四個(gè)方面。

2.1 不易粘料

2.1.1 結(jié)構(gòu)方面

現(xiàn)有螺旋刮料裝置是在貫穿于筒體長(zhǎng)度(至少12 m)方向的一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸(外徑為351 mm)上，布設(shè)螺旋鋼板及刮刀片，形成一根外徑達(dá)700 mm的螺旋刮刀軸。在導(dǎo)程一定的情況下，此種結(jié)構(gòu)螺旋線長(zhǎng)，螺旋鋼板及刮刀片上粘結(jié)的物料不易脫落，時(shí)間稍長(zhǎng)則粘結(jié)固實(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。而改進(jìn)后的螺旋刮料結(jié)構(gòu)，一方面在貫穿于筒體長(zhǎng)度(至少12 m)方向的橫梁上設(shè)置至少五段2 m長(zhǎng)的單體螺旋刮料裝置，即將沿筒體方向的一段螺旋線(至少10 m長(zhǎng))分成至少五段(2 m長(zhǎng))螺旋線，且每段螺旋線可自行運(yùn)動(dòng)，互不干涉，有利于螺旋鋼板及刮刀片上粘結(jié)的部分物料自行脫落；另一方面此結(jié)構(gòu)重量輕且允許刀體繞第一轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)(見圖3)，借助筒體內(nèi)壁上粘結(jié)的物料與刮刀片產(chǎn)生的碰撞，將單體螺旋刮刀裝置頂起，刀體隨設(shè)備筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)而不停的擺動(dòng)，使螺旋鋼板及刮刀片上粘結(jié)的部分物料被甩落。

圖3 單體螺旋刮料裝置局部放大圖

2.1.2 使用效果方面

現(xiàn)有螺旋刮料裝置使用15天后，粘結(jié)料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%；使用30天后，粘結(jié)料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的90%，不進(jìn)行清理，已不能正常工作。此新型結(jié)構(gòu)在使用15天后，粘結(jié)料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的30%，使用30天后，粘結(jié)料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%，使用60天后，粘結(jié)料層厚仍為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%，沒有增加，使用效果良好。

2.2 節(jié)省能源

現(xiàn)有螺旋刮料裝置選用22 kW電動(dòng)機(jī)，按連續(xù)工作30天計(jì)算，消耗電量為15840°。改進(jìn)后螺旋刮料裝置取消了電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過筒體旋轉(zhuǎn)與其產(chǎn)生的摩擦力及自身重力，帶動(dòng)刮刀旋轉(zhuǎn)工作，實(shí)現(xiàn)了無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，大大節(jié)省了能源，為用戶贏得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 清理和維護(hù)方便

現(xiàn)有螺旋刮料裝置采用一根外徑700 mm，長(zhǎng)度至少15 m的螺旋刮刀軸，外形龐大。在實(shí)際的使用過程中，粘料后，清理一次，整臺(tái)設(shè)備停機(jī)兩天，需十人兩天全日制清理，浪費(fèi)了大量的人力物力。另由于是生產(chǎn)線作業(yè)，不允許經(jīng)常停機(jī)檢修，如整體制作備件，由于外形龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造難度大，則需要大量積壓資金。改進(jìn)后螺旋刮料裝置分設(shè)至少五個(gè)相同結(jié)構(gòu)的螺旋刮料裝置，每個(gè)螺旋刮刀裝置采用一根外徑450 mm，長(zhǎng)度2 m，安裝多個(gè)刮刀片的螺旋刮刀轉(zhuǎn)軸，即第二根轉(zhuǎn)軸。第二根轉(zhuǎn)軸通過擺動(dòng)臂與第一轉(zhuǎn)軸連接，第一轉(zhuǎn)軸兩端分別布置固定臂，固定臂通過螺栓與橫梁把合。(見圖3、圖4)。該結(jié)構(gòu)外形小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工制造難度相對(duì)較小，可通用，制作備件費(fèi)用小，更換時(shí)，只需拆卸螺栓、螺母即可更換，更換一個(gè)，至多只需10min，因此設(shè)備停機(jī)時(shí)間短。更換下來的單體螺旋刮料裝置經(jīng)過清理后，可循環(huán)利用。

圖4 刮刀片結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 性能可靠

改進(jìn)后的螺旋刮料裝置采用簡(jiǎn)單的箱形橫梁懸掛結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱形橫梁懸掛結(jié)構(gòu)主體采用20 mm厚鋼板焊接而成，經(jīng)過有限元分析計(jì)算，此箱形橫梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值為2.3 MPa，橫梁撓度為5.1 mm，滿足許用應(yīng)力[σ]=4 MPa, 許用撓度為6.3 mm的要求，即具有足夠的強(qiáng)度和剛度[2]。

3 結(jié)論

在螺旋刮料裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)的過程中，針對(duì)現(xiàn)有螺旋刮料裝置易粘料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形龐大，不容易清理等問題，采用改進(jìn)后的分段、單體刮料裝置清除粘料效果好，維修、拆卸方便。避免了筒內(nèi)物料粘結(jié)而產(chǎn)生的加重運(yùn)行負(fù)荷、影響生產(chǎn)率和混勻效果的問題。

同時(shí)，在此刮料裝置設(shè)計(jì)過程中，取消現(xiàn)有螺旋刮刀裝置中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過筒體旋轉(zhuǎn)與其產(chǎn)生的摩擦力及自身重力，帶動(dòng)刮刀旋轉(zhuǎn)工作，實(shí)現(xiàn)了無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，大大節(jié)省了能源，可為設(shè)備制造廠降低生產(chǎn)制造成本，為用戶節(jié)省大量能源及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)成本。

[1] 汪用澎，張信.大型燒結(jié)設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997:19-22.

[2] 張秉榮，章劍青.工程力學(xué)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996:230-245.

Improvement of Helix-scratching Feed Installation

DUAN Yu-xin， ZHANG Li-qiu， SONG Min

(NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

In sintering engineering and cement inaustry, the inside wall of rotary equipment drum shell is pasted easily with feed, and it is difficult to clear up. The existing helix-scratching feed installation has motor, reducer and complicated structure, it isn’t perfect. Improved helix-scratching feed installation has no power-driven, simple structure, pasted diffcultly, energy saving, easily cleared up and repaired, reliable performance.

drum shell；no power-driven；helix-scratching feed

2014-05-16

段玉新(1979-)，女，遼寧朝陽人，工程師，大學(xué)本科，主要從事燒結(jié)機(jī)、混合機(jī)、干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、球磨機(jī)等冶金礦山設(shè)備的設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)任中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司副主管工程師。

張立秋(1982-)，男，吉林松原人，工程師，大學(xué)本科，主要從事燒結(jié)機(jī)、混合機(jī)、干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、球磨機(jī)等冶金礦山設(shè)備的設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)任中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司礦山設(shè)備設(shè)計(jì)研究所所長(zhǎng)。

TF32

B

1003-8884(2014)05-0032-03

宋敏(1978-)，女，遼寧營(yíng)口人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及研發(fā)工作。