馬立柱 閆育斌

(河南中原黃金冶煉廠有限責任公司， 河南 三門峽 472100)

0 前言

礦產(chǎn)資源是工業(yè)的基礎，對于冶煉加工企業(yè)來說，礦產(chǎn)資源是制約其發(fā)展的重要因素[1]。隨著富礦產(chǎn)量的減少和冶煉企業(yè)增加，所產(chǎn)生的原料供應問題在加劇。在這種情況下，貧礦和不合格礦也成為了企業(yè)發(fā)展的選擇。但是貧礦和不合格礦是無法進行直接使用的，必須經(jīng)過和富礦進行混合之后達到相關要求才能進行使用。目前行業(yè)內(nèi)大產(chǎn)能混礦設備，以圓筒混合機為主。

目前國內(nèi)圓筒混合機主要應用于黑色冶金和有色冶金中的混料和燒結(jié)制球，是生產(chǎn)工藝過程中的主要設備，具有混料范圍廣、生產(chǎn)能力大等特點[2-3]。圓筒混合機筒體采用鋼板卷制焊接而成，根據(jù)其傳動方式的不同，主要分為膠輪傳動和齒輪傳動[4]。膠輪傳動的圓筒混合機是通過主動側(cè)和被動側(cè)膠輪將筒體支撐起來，然后電機減速機帶動主動輪，主動輪靠膠輪與筒體間的摩擦驅(qū)動筒體旋轉(zhuǎn)；膠輪傳動又分為實心膠輪傳動和充氣輪胎傳動。齒輪傳動是依靠兩端拖輪將筒體支撐起來，電機減速機帶動小齒輪，小齒輪嚙合筒體上的大齒圈進行旋轉(zhuǎn)。

1 現(xiàn)場生產(chǎn)工況

河南某冶煉廠的混料車間分為A、B兩個排礦池，A、B兩種礦粉的粒度都為200目。混料前，通過稱重計量按比例將兩種礦粉通過運輸帶輸送到喂料裝置，然后進入圓筒混合機。圓筒混合機規(guī)格為Φ3.6 m×14 m，每小時混礦量約200 t。圓筒混合機安裝在車間內(nèi)，車間四周雖然有門窗，但總體上較為封閉，室內(nèi)噪聲過大，嚴重影響現(xiàn)場工作人員的正常工作?；炝宪囬g的平面布置如圖1所示。

1—圓筒混合機；2—喂料裝置；3—輸送皮帶；4—抓斗天車；5—稱料系統(tǒng)；6—A礦池；7—B礦池圖1 混料車間的平面布置

2 圓筒混合機傳動方式的選擇

圓筒混合機的傳動方式主要分為齒輪傳動、實心膠輪傳動和充氣輪胎傳動。下文對這三種傳動方式進行分析，結(jié)合河南某冶煉廠的實際生產(chǎn)情況，選出理想的傳動方式，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益。

1—設備筒體；2—大齒圈；3—滾圈；4—減速機電機；5—小齒輪；6—拖輪；7—擋輪圖2 齒輪傳動圓筒混合機的結(jié)構(gòu)

2.1 齒輪傳動圓筒混合機

2.1.1 齒輪傳動圓筒混合機的結(jié)構(gòu)

齒輪傳動圓筒混合機的結(jié)構(gòu)如圖2所示。設備筒體上的滾圈安裝在拖輪上，設備筒體上安裝有大齒圈，大齒圈兩側(cè)安裝有滾圈，底部有電機減速機、小齒輪、托輪和止推擋輪。兩組拖輪將圓筒混合機托起，設備通過電機減速機驅(qū)動安裝在筒體上的開式齒輪使筒體轉(zhuǎn)動，止推擋輪在滾圈兩側(cè)，防止圓筒混合機在運行時延軸向方向竄動。

2.1.2 齒輪傳動圓筒混合機的特點

1)加工難度大。為了保證筒體的同軸度和同心度，必須將齒圈和齒圈架同筒體進行同時加工，保證兩個滾圈外圓的同軸度為Φ2 mm，滾圈兩端面的跳動公差為1 mm，齒圈架的端面跳動和徑向跳動在2 mm以內(nèi)。筒體焊接完成后，整體退火要求高、難度大。

2)重量大。齒輪傳動的圓筒混合機由于筒體上裝有大齒圈和兩個滾圈，滾圈一般為整體鍛件，該處的筒璧較厚，為了保證整體的焊接質(zhì)量，在滾圈兩側(cè)都配有過渡段，加上大齒圈重量，使得筒體重量較大。

3)振動大。在運轉(zhuǎn)過程中筒體內(nèi)物料會隨著揚料板拋起進行混合，導致筒體混合料處于偏心狀態(tài)，因而機器在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生很大的振動載荷[5]。雖然國外有些單位在機架和基礎之間安裝有減震器，用于減弱圓筒混合機的振動及其對主廠房產(chǎn)生的振動載荷。但是這種減震器需要采用超高強度、超高彈性的橡膠制造，導致成本很高，而且減震效果也不是非常理想。

4)噪音大。齒輪傳動是采用齒輪嚙合進行旋轉(zhuǎn)，筒體兩端沒有固定，只是采用拖輪支撐托起，運轉(zhuǎn)過程中筒體會有一定的擺動，擺動的的筒體滾圈和拖輪有剛性碰撞，同時夾雜開式齒輪的嚙合聲，導致設備在運轉(zhuǎn)過程中噪音大。

5)齒輪磨損快。由于筒體振動大，齒輪的中心線也隨著振擺，這樣齒輪嚙合條件受到破壞，加速了齒輪的磨損。

6)初期投資大。由于齒輪傳動配有大齒圈和滾圈，滾圈為整體鍛造，對于這樣大尺寸的鍛件、鑄件，圓筒混合機制造企業(yè)都是需要外購，這樣增加了初期的制造成本，目前市場Φ3.6 m×14 m的圓筒混合機生產(chǎn)制造費用大約在400萬元。

7)生產(chǎn)周期長。由于圓筒混合機的滾圈是整體鍛造，Φ3.6 m×14 m的混合機滾圈外徑在4.1 m，直徑較大，導致了整體生產(chǎn)制造周期延長和加工費用的增高，一般的采購周期為4.5個月。

8)運行成本高。對于Φ3.6 m×14 m的齒輪傳動的圓筒混合機，國內(nèi)某知名生產(chǎn)加工企業(yè)采用的主電機功率是630 kW。按照每天運行24 h、每年運行300天、電價0.65元/kWh計算，齒輪傳動圓筒混合機每年的電費約295萬元，加上潤滑系統(tǒng)，年消耗電費約為300萬元。

9)安裝要求精度高。大齒圈滾圓與滾圈外圓同軸度≤1.5 mm，大齒圈徑向跳動≤1.5 mm，大齒圈齒端面跳動≤1 mm。

綜上，齒輪傳動圓筒混合機不能滿足河南某冶煉廠的生產(chǎn)要求。

2.2 實心膠輪傳動圓筒混合機

2.2.1 實心膠輪傳動圓筒混合機的結(jié)構(gòu)

實心膠輪傳動圓筒混合機的結(jié)構(gòu)如圖3所示。設備筒體直接安裝在主動膠輪和從動膠輪上，設備筒體上焊接有兩道擋圈和加強筋，4組主、從動膠輪將圓筒混合機托起，設備通過電機減速機連接聯(lián)軸器帶動主動膠輪摩擦驅(qū)動使筒體轉(zhuǎn)動，筒體帶動從動膠輪轉(zhuǎn)動，安裝在底座上的兩個擋輪和擋圈配合，防止圓筒混合機在運行時延軸向方向竄動。

1—設備筒體；2—擋圈；3—加強筋；4—減速機電機；5—聯(lián)軸器；6—主動膠輪；7—從動膠輪；8—擋輪圖3 實心膠輪圓筒混合機的結(jié)構(gòu)

2.2.2 設備主要參數(shù)

規(guī)格為Φ3.6 m×14 m的實心膠輪圓筒混合機的主要設備參數(shù)見表1。

表1 實心膠輪圓筒混合機的主要設備參數(shù)

2.2.3 實心膠輪傳動圓筒混合機的特點

1)重量輕。實心膠輪傳動的圓筒混合機由于筒體上沒有齒圈和兩個滾圈，整個筒體厚度一致，少了配合大齒圈和滾圈的強度，筒體壁厚較齒輪傳動薄，筒體整體重量輕。

2)振動小。在運轉(zhuǎn)過程中筒體內(nèi)物料會隨著揚料板拋起混合，雖然筒體混合料處于偏心狀態(tài)，但是實心膠輪本身就具有很好的緩沖作用，起到很好的減振作用，所以設備在運行過程中振動小。

3)噪音小。實心膠輪傳動是減速機帶動實心膠輪摩擦驅(qū)動筒體進行運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)過程中只有實心膠輪和筒體摩擦接觸，沒有齒輪嚙合和滾圈的剛性運行，所以生產(chǎn)過程中的噪音較小。

4)初期投資小。實心膠輪傳動的圓筒混合機，筒體采用鋼板卷制而成，對接完成后只需要增加相應的擋圈和加強筋，最后整體退火處理，生產(chǎn)工序比較簡單。目前市場Φ3.6 m×14 m的圓筒混合機生產(chǎn)制造費用大約在200萬元。

5)生產(chǎn)周期短。膠輪傳動的圓筒混合機沒有較大尺寸的鍛件和鑄件，所有外購件基本都是標準件，采購周期短，生產(chǎn)周期約為2.5個月。

6)運行成本低。國內(nèi)某設計院Φ3.6 m×14 m的實心膠輪傳動的圓筒混合機的電機設計功率為250 kW。按照每天運行24 h、每年運行300天、電價0.65元/kWh計算，實心膠輪傳動圓筒混合機的每年電費約117萬元。

7)故障率低。實心膠輪傳動不需要復雜的潤

滑系統(tǒng)和精確的安裝配合精度，所以運行期間整體故障率較低。

綜上，實心膠輪的輪胎內(nèi)腔充滿彈性海綿體橡膠結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)工藝上保證了各膠輪壓力強度相同，使其在運行過程中不會因為強度差異而晃動，同時也提高了膠輪的使用壽命。主動側(cè)的膠輪壽命可達到2年左右，從動側(cè)膠輪不用承載驅(qū)動，壽命可以達到3年。由于海綿體實心膠輪可靠性能高、故障少、無需停機檢查，從而保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，能夠滿足河南某冶煉廠的生產(chǎn)要求。

2.3 充氣輪胎傳動圓筒混合機

充氣輪胎傳動和實心膠輪結(jié)構(gòu)相同，整體上只是將實心膠輪更換為充氣輪胎，雖然成本上稍有減少，但是輪胎的充氣壓力的變化難以檢查和控制，尤其是在多組輪胎中，每個輪胎的充氣不很均勻和穩(wěn)定。當個別輪胎由于漏氣使氣壓急劇降低時，就會造成其它輪胎的負載加重，輪胎表面磨損有強有弱的不均勻現(xiàn)象必然出現(xiàn)。在生產(chǎn)過程中因為爆胎而被迫停車更換輪胎的事故時常會發(fā)生。輪胎氣壓的不均勻性和不穩(wěn)定性易導致成惡性循環(huán)狀態(tài)，不能滿足河南某冶煉廠的生產(chǎn)要求。

3 結(jié)論

經(jīng)過上述對比分析，與Φ3.6 m×14 m齒輪傳動圓筒混合機相比，實心膠輪傳動的初期投資少200萬元，每年生產(chǎn)所產(chǎn)生的電費少約183萬元；同時在用于粒度小和處理量相對較小的礦粉混料時，還具有運行穩(wěn)定、振動小、噪聲低、制造周期短、維修簡單、節(jié)能等優(yōu)點。實心膠輪傳動圓筒混合機在冶金行業(yè)的應用中，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益顯著，為行業(yè)內(nèi)有類似河南某冶煉廠這種用圓筒混合機單純進行混料工作的，提供一定的借鑒。