超長滾筒式轉篩斷軸問題處理

張悅寬　張現昆（中國平煤神馬集團天宏焦化有限公司，河南`平頂山`467021）

超長滾筒式轉篩斷軸問題處理

張悅寬張現昆
（中國平煤神馬集團天宏焦化有限公司，河南`平頂山`467021）

通過分析超長滾筒焦粒分級篩的斷軸原因，提出了轉軸分段布置，從而降低轉軸撓度，減小彎曲應力的解決辦法，實踐后很好地解決了超長滾筒分級篩斷軸問題，提高了開機率和生產效益。

滾筒分級篩；超長；斷軸；技術改造

滾筒式分級篩廣泛適用于各種顆粒物料的篩分，被大量應用于礦山、交通、建材、化工、能源等行業的產品分級。某些行業使用的超長分級篩由于轉軸較長，受物料及自重的影響，轉軸中部下垂彎曲應力較大，使用過程中，受循環應力作用，轉軸斷裂故障成為突出問題。

中國平煤神馬集團天宏焦化有限公司是大型煤炭煉焦企業，為適應市場需求，大量的焦炭需要經過粉碎篩選和分級處理。因此，使用的是非標超長滾筒式焦粒轉篩。

一、存在問題

轉軸為材質Q235、壁厚10mm、直徑180mm、長度11m的鋼管，篩籠直徑1.6m，輻條為直徑30mm的鋼管。篩籠總重1.5t，再加上篩分時物料重約200～300kg，實際工作重量在2t左右。轉速30r/ min，時篩籠運行線速度2m/s，傾斜度為6o。由于篩體長，重量大，造成轉篩轉軸重心下垂（100mm以上）和不穩定徑向撓度彎曲與震顫。且篩分量大，工作時間長，經常造成轉軸中間部位輻條焊接處開焊、斷裂而停產。經過多次加固焊接和調整等措施，也沒能解決轉軸斷裂的問題，不僅造成了很大的人力物力浪費，也極大地影響了生產和企業經濟效益。

二、問題分析

考慮到轉軸材質為普通碳鋼，其整體強度不高。轉篩超長、重量及負荷大、相對轉速高，在轉動時轉軸重心嚴重下垂和篩籠不穩定應力，以及物料對篩籠的沖擊，產生徑向撓度彎曲與震顫影響，使轉軸同時受到剪切、扭轉、彎曲等組合變形。另外轉籠輻條與轉軸的連接方式是電焊焊接，在焊接過程中局部金屬結構發生脆變，在運行中重力和撓度彎曲變形等因素導至輻條根部與轉軸焊接部位脆性斷裂。

三、改進措施

分析認為，即使將轉軸更換為中碳鋼等強度高的鋼管，經過長時間運轉，以上問題不解決還會發生斷軸現象。轉軸斷裂的根本原因是轉軸太長，所受應力和組合變形太大。解決辦法是在不改變原有基礎、轉速和產量的情況下，對轉篩的整體長度結構進行改進。由于轉軸經常斷裂的部位是處于中間處，因此把轉軸和篩體從中一分為二，也就是把一根通軸從中間易斷之處做成兩根，分散重力、降低撓度。再在中間斷開處增加一調心軸承（22216）的軸承座（剖分式）和支撐橫梁（20號工字鋼），橫梁兩端與篩槽壁相應位置加固焊接。制作好一主軸軸頭和一從軸軸頭，再把分為二根的斷軸頭修割平整并垂直于軸心線，修好后嵌入預先做好的軸頭。主動端與從動端盡量校正同軸度焊接牢固。裝上調心軸承與軸承座。裝上配好的鍵與柔性聯軸器。

柔性聯軸器是由兩個三角聯接盤、一副關節軸承（SN516）和2～3層的輸送皮帶制作組合而成（對關節軸承也起防塵作用）。該柔性聯軸器能夠保證兩軸的同軸度和足夠大的扭矩，并能自動調整由于重力造成的重心下垂和撓度變形引起的整體直線度偏差。

把末級轉籠的輻條改為直徑50mm的鋼管，再把上端做好收口，收口內徑等于轉籠內徑減去200mm，用8mm厚的鋼板制作與原入口一樣的一圓圈加以喇叭口，制作成過渡下料槽。

然后在末級轉籠直徑不變的情況下，調整縮小初級篩籠的直徑至1.2m，用寬60mm、厚8mm的鋼板做一直徑1.2m的圓圈作為初級篩的出口。修整并焊好出口，便于初級末端出口與末級入口物料通過過渡下料槽，對接進入末級篩分。

另外輻條不直接焊在轉軸的管壁上，而是在每一組輻條處增加一對半圓的卡瓦抱在轉軸上，并用螺栓鎖緊，為防止松脫可在轉軸與卡瓦之間墊上一圈舊的輸送帶。再把輻條改為直徑50mm的鋼管，按改后實際所需的長度尺寸截好，在軸兩端各留300mm，分3擋按60°分別焊在卡瓦外曲面上，這樣就不對轉軸直接產生焊接熱應力傷害，轉軸材質不易發生焊接脆變。

篩籠用直徑30mm鋼管按所需長度分別連接同一角度各擋的輻條，焊接牢固。再用50×5的扁鋼做成圈連接每擋相鄰輻條一周，焊牢，然后在每擋中間加焊一圈扁鋼便于固定篩網。改造后整體效果圖見圖1（以上除機加工件均可現場制作，安裝要分段吊裝）。

圖1

四、改進效果

改造后解決了斷軸的問題，經過1年多的生產運行，各部分運行正常，沒有再出現斷軸現象，減少了大量的維修時間，提高了開機率。比改造前節省了大量人力物力，降低了生產成本，提高了生產能力和經濟效益。以前每個月轉軸斷裂故障都要發生2～3次，有時要整體更新轉篩，每臺新購轉篩約需10萬元，自己制作至少需要3～5人3～4個班次，加上材料費、拆裝費估計5萬元以上。據估算，每年可節約維修費和更新費40萬元左右。再加上提高了開機率，提高了篩分處理能力，也相應地提高了企業的經濟效益。

［1］郭衛凡，李其釩.金屬工藝學［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2006.

［2］周開勤，唐蓉城，楊景蕙.機械設計師實用手冊［M］.天津：天津科學技術出版社，1995.

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（2015－01－29）