干燥烘干機(jī)是寧夏化工廠年產(chǎn)30萬(wàn)t復(fù)合肥裝置的核心設(shè)備，由蘭州石油機(jī)械研究所設(shè)計(jì)，中國(guó)石油第二化建公司承擔(dān)建設(shè)制造和安裝。該設(shè)備自2004年11月投料試車(chē)以來(lái)，故障比較多。2004年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，干燥烘干機(jī)故障停機(jī)2 233h，占裝置停車(chē)檢修時(shí)間的45010以上，且干燥烘干機(jī)托輪軸及主減速機(jī)頻繁出現(xiàn)故障。現(xiàn)對(duì)故障情況介紹如下。
1、干燥烘干機(jī)支撐、傳動(dòng)系統(tǒng)的基本情況
1.1設(shè)備技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)窯：窯體尺寸∮4200 mm×33 200 mm，物料流量230~270 t/h，物料相對(duì)密度0.85—1.1，轉(zhuǎn)速2.1r/min．斜度1.80。
電機(jī)：功率400 kW，電壓6000V，額定電流49.69 A，轉(zhuǎn)速990 r/min。
減速機(jī)：型號(hào)ZSY560-63-Ⅱ，速比i=63。
設(shè)備啟動(dòng)方式：采用帶料啟動(dòng)方式，正常啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備內(nèi)部存有40一60t物料。
1.2設(shè)備結(jié)構(gòu)
1)外形結(jié)構(gòu)干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體采用Q235A鋼板卷制拼焊成型。干燥烘干機(jī)由對(duì)開(kāi)式直齒圓柱齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，大齒輪安裝在彈簧鋼板上，齒圈與彈簧板之間用調(diào)整墊片調(diào)整簡(jiǎn)體的同心。彈簧板通過(guò)墊板安裝在加厚簡(jiǎn)體上，而簡(jiǎn)體的軸向定位由進(jìn)料端滾圈兩側(cè)的擋輪來(lái)調(diào)節(jié)和控制。
2)托輪支撐系統(tǒng)兩組托輪組支撐1個(gè)滾圈回轉(zhuǎn)，托輪采用鑄鋼件制成，托輪軸為45#鍛件，托輪與托輪軸之間采用過(guò)盈配合。
3)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主電機(jī)啟動(dòng)，主電機(jī)通過(guò)液力耦合器與主減速器相連，主減速器輸出軸與小齒輪之間為剛性聯(lián)軸節(jié)連接。主電機(jī)帶動(dòng)主減速器、小齒輪、大齒輪回轉(zhuǎn)，從而拖動(dòng)簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、干燥烘干機(jī)支撐托輪系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)故障狀況
2.1支撐托輪系統(tǒng)故障狀況
干燥烘干機(jī)托輪軸在2005年總共發(fā)生3次斷裂：2005年4月1日遠(yuǎn)離齒圈的支撐托輪軸斷裂，斷裂截面為∮200 mm與∮250 mm的臺(tái)階截面；2005年7月11日和9月5日近齒罔的支撐托輪軸斷裂，斷裂截面也為∮200 mm與∮250 mm的臺(tái)階截面。
托輪軸應(yīng)該只承受徑向載荷，運(yùn)行2個(gè)月就發(fā)生斷裂，從斷口分析看是典型的交變彎曲載荷作用。下的軸疲勞斷裂。
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)故障狀況
1) 2005年5月9日，干燥烘干機(jī)減速器高速軸發(fā)生斷裂事故，斷裂截面為∮75 mm與∮100 mm的臺(tái)階截面。
2) 2005年12月24日，干燥烘干機(jī)減速器Ⅱ級(jí)齒輪軸發(fā)生齒輪從齒根折斷事故。
3、故障原因分析．
3.1托輪軸斷裂分析
1)材料原因托輪軸所選材料為45#鋼鍛件，是軸最普遍選用的材料，為了保證材料具有良好的機(jī)械性能，需進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。第一次托輪軸斷裂后，委托蘭州石油化工機(jī)械設(shè)備t程集團(tuán)公司測(cè)試中心對(duì)軸進(jìn)行斷口分析，分析結(jié)論為該軸屬于疲勞斷裂，主要因不符合調(diào)質(zhì)熱處理工藝條件所致。
2)托輪軸的加工原因軸類(lèi)的加工精度、裝配精度對(duì)軸的承載能力影響極大。其軸肩處的過(guò)渡圓角、表面粗糙度對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命影響非常大。對(duì)于該托輪軸，∮250 mm外圓與4200 mm外圓軸肩，原過(guò)渡圓角設(shè)計(jì)為R=4mm，而實(shí)際加1=的過(guò)渡圓角為R=O，軸的抗疲勞性差。
3)設(shè)備簡(jiǎn)體的加工原因 干燥烘干機(jī)為大型回轉(zhuǎn)設(shè)備，筒體各筒節(jié)的同軸度、圓度對(duì)設(shè)備回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性影響很大。按照設(shè)計(jì)要求，滾圈加厚筒節(jié)上焊接墊板，墊板外圓經(jīng)加工后，設(shè)計(jì)厚度為20 mm，設(shè)計(jì)要求筒體圓周長(zhǎng)度的極限偏差為-2—+8 mm，截面圓度誤差不得大于6 mm。制造中加厚筒節(jié)、簡(jiǎn)體直徑與圓度超差，造成簡(jiǎn)體的同軸度、外圓跳動(dòng)量超差，由此給傳動(dòng)和支撐系統(tǒng)造成的附加沖擊載荷，對(duì)傳動(dòng)精度也有影響。根據(jù)偏心載荷的計(jì)算數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)簡(jiǎn)體偏心量不超過(guò)4 mm，動(dòng)載荷僅為255 700 N，但筒體偏心量超過(guò)8 mm時(shí)，引起的動(dòng)載荷將達(dá)到511410N。
綜上所述，托輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)期間，不僅承受由滾圈作用到托輪外圓上的正壓力引起的對(duì)稱(chēng)交變循環(huán)載荷，而且承受啟動(dòng)過(guò)程中由于慣性產(chǎn)生的瞬間沖擊載荷，以及由于筒體制造偏差造成的偏心載荷。3種載荷疊加作用，改變了軸的疲勞循環(huán)特征，在正常交變載荷的基礎(chǔ)上疊加了脈沖載荷，改變了軸的交變載荷循環(huán)周期。啟動(dòng)及偏心引起的沖擊載荷造成軸橫截面的應(yīng)力水平較高，材料的疲勞壽命較低。
3.2減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級(jí)齒輪軸磨損分析
減速機(jī)在設(shè)計(jì)選型方面是否存在能力偏小，減速機(jī)所能承受的負(fù)荷比實(shí)際生產(chǎn)中的負(fù)荷是否偏小，需設(shè)計(jì)單位進(jìn)行校核；液力耦合器在本次斷軸和上次托輪軸斷裂時(shí)，其易熔塞沒(méi)有熔化，沒(méi)有起到保護(hù)作用，液力耦合器選型是否過(guò)大，需設(shè)計(jì)單位重新進(jìn)行校核。現(xiàn)對(duì)減速器功率進(jìn)行簡(jiǎn)單校核。
減速機(jī)承受中等沖擊載荷，取工況系數(shù)kA-1.5；干燥烘干機(jī)屬?gòu)?fù)合肥關(guān)鍵設(shè)備，減速機(jī)失效會(huì)引起設(shè)備、生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)，取安全系數(shù)ks= 1.5；電機(jī)功率P2按額定功率298 kW，則減速機(jī)計(jì)算功率(%)為：
根據(jù)式(l)，若電機(jī)功率P2分別按額定功率298 kW的70%計(jì)算，或按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算為387 kW，則減速機(jī)計(jì)算功率分別為469.4 kW、871kW。
按設(shè)計(jì)原則要求：P2m<PJ（P1為減速機(jī)的公稱(chēng)輸入功率）。我廠干燥烘干機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)速比63，經(jīng)查公稱(chēng)轉(zhuǎn)速n，=1 000 r/min時(shí)，PJ=420 kW，現(xiàn)轉(zhuǎn)速nl- 990 r/min，折算減速機(jī)輸入功率：
P1= 420×990/1 000= 415,8 kW
顯然Pl< P2m，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，原設(shè)計(jì)選型的減速機(jī)功率小了，不能保證裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。
所以干燥烘干機(jī)減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級(jí)齒輪軸磨損原因主要是減速器設(shè)計(jì)功率偏小。
4、解決方法
4.1托輪軸斷裂的解決方法
1)軸結(jié)構(gòu)取消原來(lái)軸上的定位軸套，將托輪與軸的過(guò)渡配合改為過(guò)盈配合，將原支撐托輪軸截面由∮200 mm改為∮240 mm，以增加軸的強(qiáng)度；改進(jìn)軸肩處過(guò)渡園角的結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力集中，提高軸的疲勞安全系數(shù)。
2)改變軸的材質(zhì)把原來(lái)45#鋼改為42CrMo，以提高軸的整體強(qiáng)度。
4.2減速器高速軸斷裂及Ⅱ、Ⅲ級(jí)齒輪軸磨損的
解決辦法
將高速軸截面直徑由∮75 mm改為Ø96 mm，以增加軸的強(qiáng)度。若要徹底解決齒輪軸磨損問(wèn)題，必須更換大功率的減速器。
