丁慧田

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵部，河北唐山 063200）

0 引言

0.1 燒結(jié)機(jī)運(yùn)行情況分析

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)是燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)中最主要的設(shè)備，它是由眾多的臺(tái)車(chē)頭尾相連布置在軌道上，形成一個(gè)閉式循環(huán)鏈。運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)頭部星輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)臺(tái)車(chē)前進(jìn)，每臺(tái)車(chē)依靠后臺(tái)車(chē)推動(dòng)前臺(tái)車(chē)移動(dòng)，形成上平面的臺(tái)車(chē)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)轉(zhuǎn)到尾部星輪后，臺(tái)車(chē)依靠重力及上層臺(tái)車(chē)的推力驅(qū)動(dòng)尾部星輪運(yùn)轉(zhuǎn)，尾部星輪進(jìn)而帶動(dòng)下層臺(tái)車(chē)移動(dòng)，形成完整的運(yùn)行鏈條。

0.2 目前存在問(wèn)題

燒結(jié)廠二號(hào)燒結(jié)機(jī)自2016年10月，出現(xiàn)燒結(jié)機(jī)回程臺(tái)車(chē)“起拱”現(xiàn)象，即臺(tái)車(chē)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)前車(chē)輪離開(kāi)軌面，后一臺(tái)車(chē)由于擠壓力騎在前一臺(tái)上的現(xiàn)象。從整體上看，本應(yīng)水平運(yùn)行的臺(tái)車(chē)體出現(xiàn)鋸齒狀（圖1）。燒結(jié)機(jī)出現(xiàn)“起拱”現(xiàn)象后，會(huì)使得燒結(jié)機(jī)水平方向上距離伸長(zhǎng)。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)背車(chē)高度為100 mm時(shí)，臺(tái)車(chē)整體長(zhǎng)度會(huì)伸長(zhǎng)到120 mm，這樣燒結(jié)機(jī)尾部移動(dòng)架被迫需要進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，增加了燒結(jié)機(jī)負(fù)荷。

由于臺(tái)車(chē)前輪未能落在軌道上，距離軌面有100 mm高度，臺(tái)車(chē)所有重量都?jí)涸诤竺?輪上，無(wú)形中增加了后輪軸承負(fù)荷。而且當(dāng)臺(tái)車(chē)運(yùn)行到頭部時(shí)，臺(tái)車(chē)之間擠壓力減少，前面臺(tái)車(chē)輪會(huì)出現(xiàn)突然下落，對(duì)軌道形成了很大沖擊，容易將軌道壓斷。

圖1 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)起拱示意圖

臺(tái)車(chē)出現(xiàn)“起拱”背車(chē)時(shí)，會(huì)使得兩臺(tái)車(chē)接觸的防磨板出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，進(jìn)而導(dǎo)致漏風(fēng)。密封板磨損后，臺(tái)車(chē)密封裝置長(zhǎng)度會(huì)超出臺(tái)車(chē)體，還容易造成密封裝置的損壞。

1 受力分析

1.1 尾部星輪受力

尾部星輪沒(méi)有傳動(dòng)裝置，其為無(wú)動(dòng)力自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輪狀結(jié)構(gòu)。為吸收燒結(jié)機(jī)受熱后的膨脹量，燒結(jié)機(jī)尾部星輪裝置布置于移動(dòng)架上，移動(dòng)架可沿?zé)Y(jié)機(jī)縱向軸線有一定移動(dòng)量。同時(shí)為保證每臺(tái)臺(tái)車(chē)輪始終與尾部星輪嚙合，尾部移動(dòng)架還配置了重力平衡裝置，防止移動(dòng)架移動(dòng)過(guò)量。

由于尾部移動(dòng)架移動(dòng)速度十分緩慢，在極短時(shí)間內(nèi)T到T+ΔT時(shí)刻尾部移動(dòng)架處于受力平衡狀態(tài)。對(duì)尾部移動(dòng)架建立受力平衡公式，在燒結(jié)機(jī)空轉(zhuǎn)（即臺(tái)車(chē)上無(wú)物料情況）下，尾部星輪除自身重力外還受到來(lái)自上層臺(tái)車(chē)的推力F1，下層臺(tái)車(chē)的阻力F2，尾部移動(dòng)重錘的拉力G，同時(shí)還承受臺(tái)車(chē)自重。

1.2 運(yùn)行過(guò)程中受力

（1）在空車(chē)情況下，燒結(jié)機(jī)尾部星輪受力示意圖如圖2所示。

圖2 空載運(yùn)行下燒結(jié)機(jī)尾部星輪受力示意

水平方向上受力：

在以星輪中心的轉(zhuǎn)矩上：

式中，m1為空臺(tái)車(chē)重量，m1=10 369 kg；m2為每臺(tái)車(chē)燒結(jié)礦重量，m2=10 000 kg；R 為尾部星輪回轉(zhuǎn)半徑，R=2378 mm；G為尾部移動(dòng)架配重，G=33 000 kg。

將參數(shù)帶入公式1與公式2，3，并求解，得

用matlab作圖，得出尾部星輪在一個(gè)受力周期內(nèi)F2最小受力為300 kN，最大受力為305 kN，F(xiàn)1最小受力為25 kN，最大受力為30 kN（圖3）。

圖3 空轉(zhuǎn)時(shí)尾部星輪所受水平力變化

（2）重負(fù)荷情況下，燒結(jié)機(jī)尾部星輪受力示意圖如圖4所示。

圖4 重負(fù)荷運(yùn)行下燒結(jié)機(jī)尾部星輪受力

經(jīng)過(guò)化解得

用matlab作圖，得出尾部星輪在一個(gè)受力周期內(nèi)F2最小受力為309 kN，最大受力為333 kN，F(xiàn)1最小受力為-3 kN，最大受力為21 kN（圖5）。

圖5 重載時(shí)尾部星輪所受水平力變化

1.3 結(jié)論

（1）在空載和重載下，回程臺(tái)車(chē)受力F2大小不等，但相差不大。

（2）在臺(tái)車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)中，臺(tái)車(chē)受力F1和F2是隨著臺(tái)車(chē)轉(zhuǎn)角發(fā)生變化的，正是這種大小變化的力使得尾部移動(dòng)架在一個(gè)卸料周期（0～42.4°）內(nèi)發(fā)生周期性運(yùn)動(dòng)。

（3）在空載下，尾部移動(dòng)架受力比較均勻，每周期力的突變不大，尾部移動(dòng)量很少；而在重負(fù)荷下，尾部移動(dòng)架力的突變比較明顯，不平衡力的出現(xiàn)使得移動(dòng)架出現(xiàn)了明顯的周期性移動(dòng)。

2 尾部回程臺(tái)車(chē)背車(chē)分析

燒結(jié)機(jī)尾部星輪齒板齒形為漸開(kāi)線，在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)從尾部星輪轉(zhuǎn)出到脫離星輪的過(guò)程中，齒板對(duì)臺(tái)車(chē)卡輪推力F2始終水平向前（圖6），此外臺(tái)車(chē)卡輪內(nèi)部有自潤(rùn)滑軸承，齒板與臺(tái)車(chē)之間是滾動(dòng)摩擦，齒板對(duì)卡輪沒(méi)有向上的摩擦力。

當(dāng)星輪齒板磨損時(shí)，齒板齒形由漸開(kāi)線磨損為直線，而且由于自潤(rùn)滑軸承有損壞，齒輪對(duì)臺(tái)車(chē)的臺(tái)車(chē)推力F2有向上的分力FH（圖7），當(dāng)該分力大與臺(tái)車(chē)自身重力時(shí)，臺(tái)車(chē)便出現(xiàn)起拱現(xiàn)象。

由上文得知，在尾部回程臺(tái)車(chē)受推力大小為 F2，該力在（300～333）kN變化。根據(jù)鋼-鋼之間摩擦系數(shù)為0.2，則臺(tái)車(chē)與臺(tái)車(chē)之間因擠壓造成的摩擦力Ff為（60～66.6）kN（圖 8），該力大于臺(tái)車(chē)自重50.8 kN，所以臺(tái)車(chē)一旦出現(xiàn)“起拱”后難以依靠自身重力下落。

圖6 正常情況下回程臺(tái)車(chē)脫離齒板時(shí)受力

圖7 齒板磨損下回程臺(tái)車(chē)脫離齒板時(shí)受力

圖8 回程臺(tái)車(chē)運(yùn)行中受力

3 結(jié)論

要消除臺(tái)車(chē)“起拱”現(xiàn)象，首先要降低回程臺(tái)車(chē)所受推力F2，即可以通過(guò)調(diào)整尾部移動(dòng)架的靈活性、檢查尾部配重重力大小來(lái)實(shí)現(xiàn)；然后從避免起拱的產(chǎn)生，即可通過(guò)檢查卡輪軸承、恢復(fù)齒板齒形，或者加固壓軌裝置（圖9）來(lái)抵消推力F2產(chǎn)生的向上分力。

圖9 對(duì)燒結(jié)機(jī)回程軌道加固

燒結(jié)廠結(jié)合自身實(shí)際，采取了減少尾部移動(dòng)架配重、對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)卡輪進(jìn)行定期更換和加固壓軌來(lái)消除“起拱”現(xiàn)象，取得了良好效果。目前，燒結(jié)機(jī)回程臺(tái)車(chē)起拱已由最大時(shí)的100 mm降低到10 mm，起到了良好的效果。