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    某廠采用淤漿法生產高密度聚乙烯過程中，使用回轉滾筒式干燥機，將含濕量30%（重量比）的聚乙烯干燥成含濕量0.3%的粉末，再經造粒包裝出廠。該干燥機是裝置中的關鍵設備，由簡體、支承、傳動、密封、潤滑及加熱等幾部分組成。機組自投產后不久即發現支承部分的滾圈和托輪磨損嚴重，磨損的托輪可在計劃檢修時更換，但滾圈與簡體連接成一體，短時間內無法更換，一直帶“病”運轉，成為設備運行的隱患。為此，筆者對磨損原因進行分析，結合現場實際情況制定了合理可行的改進方案。
1、支承結構
    回轉滾筒式干燥機整個簡體長21 000mm，直徑2 428mm，容積95m3，在距進料端4 200mm處設置一個滾圈和兩個支承滾圈的托輪，構成進料端支承，在距出料端4200mm處設置一套相同的出料端支承。為防止簡體在運行中的軸向移動，在進料側的滾圈軸向兩側各設有擋輪。滾圈與托輪表面接觸，構成一對承載元件，用來支承整個筒體及物料的重量。兩個托輪的中心線夾角為600，其截面如圖1所示，滾圈和托輪材料、結構尺寸見表l。
2、滾圈、托輪磨損特征
    滾圈和托輪表面沿周向均布有連續整圈劃傷溝槽，槽深約0.5 mm，寬約mm，溝槽兩側有不規則的毛邊；表面有點狀麻坑，局部有指甲蓋大小的黑褐色斑痕。并且兩者表面均有大小不等的V形凹坑，凹坑斷面不規則，有典型的裂紋擴展線，隨著運轉周期的增長，凹坑不斷擴大，邊緣金屬被壓潰成金屬屑擠出脫落。托輪表面有細微裂紋，呈放射狀和圓弧網狀。裂紋在表面有延伸趨勢，由斷面向縱深擴展，表面有金屬皺折，沿裂紋縫隙敲擊，金屬塊脆性剝落。同時，托輪表面粘附有金屬凸起物，形成局部高點，使滾圈、托輪接觸精度降低。
    在運轉過程中，托輪、滾圈運行環境溫度較高。托輪比滾圈的損壞程度大，進料側滾圈、托輪磨損比出料側嚴重。對干燥機的支撐受力情況進行了計算，從計算結果看進料側滾圈、托輪受力大于出料側，與實際宏觀檢查反映的情況相符。
3、滾圈、托輪磨損原因分析
3.1疲勞裂紋的形成
    重新校核了滾圈、托輪的強度，結果顯示兩者設計強度均能夠滿足要求，但滾圈、托輪表面宏觀檢查發現的麻坑、裂紋及凹坑均為疲勞破壞的典型特征，說明雖然最大接觸應力和彎曲應力低于屈服極限，但在長期重復作用下，有其他因素影響導致了疲勞磨損破壞。
    由于托輪滾圈的防護罩密封性能不佳，外部雜質易入接觸表面成為磨粒，在接觸區域內磨削表面，造成表面變形和擦傷，降低了表面精度。擦傷的表面形成溝槽，使表面不連續，引起應力集中，應力集中處的最大應力增長，達到強度極限時，產生疲勞裂紋；同時由于磨粒對滾圈和托輪表面局部作用時間不同，會產生交變接觸應力，引起表層的疲勞損傷，導致產生表面裂紋。
    滾圈、托輪可視為軸線平行的兩圓柱體，兩圓柱體線接觸承受載荷后，發生局部變形，線接觸擴大為窄矩形面接觸，在接觸表層下出現最大剪應力，在此最大剪應力的作用下，內部金屬晶體出現位錯滑移，在晶界或相界面受阻；或是兩列交叉的位錯會合，構成位錯堆積群，位錯堆積前端應力集中，形成疲勞裂紋源。疲勞裂紋向四周擴展，擴展方向大致與法向面成45°，導致表面微粒脫落，產生麻坑。從麻坑脫落的金屬粒在通過滾圈、托輪接觸區時形成淺壓痕，在淺壓痕的邊緣又形成應力集中，產生邊緣裂紋進一步擴展使表面損傷。
    滾圈、托輪在交變接觸應力作用下，表面引起反復局部塑性變形，使接觸表面形成擠出帶和侵入溝，如圖2所示，侵入溝成為疲勞裂紋的發源地，表面疲勞裂紋源擴展，導致接觸表面的局部剝離，造成接觸疲勞磨損。
3.2疲勞裂紋的擴展
    滾圈、托輪表面裂紋一旦形成，潤滑油會成為一種很好的滲透劑，充滿任何細小裂紋，起油楔作用。對于唇部趨近載荷的裂紋，通過載荷區時唇部封閉，油不能排出，在裂紋內部產生很高的油壓，這種油壓反復出現，成為疲勞裂紋擴展的推動力，最后導致裂紋貫穿表面，引起微粒脫落，逐漸形成麻坑。麻坑處表面不連續，產生應力集中，材料繼續脫落，其寬度和長度不斷擴大，形成V形凹坑。另一方面在接觸應力作用下，表面局部突出的部位被壓平，形成小范圍內金屬折疊，疲勞裂紋被埋沒，尖端產生應力集中，裂紋擴展延伸，也引起了表層局部剝落，導致產生表面麻坑和斑痕。
3.3  潤滑不良引起的磨損破壞
    滾圈與托輪接觸運轉采用滴油潤滑，常因油路長，油管細，環境臟，過濾網堵塞而不能及時潤滑到接觸面上。滾圈與托輪表面在接觸壓力作用下，金屬直接接觸而相粘，粘著點在運轉中被剪切剝離，滾圈材料強度略低于托輪，表面金屬被剝落，剝落的金屬與托輪表面的金屬在較大壓力作用下產生“冷焊”，使托輪表面粗糙度增加，產生應力集中，同時凸起物還會在運轉中進一步劃傷滾圈表面，造成嚴重的刮傷與溝槽，加速了表面的破壞。另外，由于潤滑缺乏還將導致運轉接觸面有時處于一種千磨擦狀態，磨損破壞加劇。
3,4托輪安裝、調節不當引起的磨損破壞
    滾圈、托輪正常運轉的接觸寬度應占托輪寬度的2/3，但由于安裝誤差，使托輪與滾圈軸線的平行度變差，接觸面出現張角，或因兩側托輪調節量不一致，使滾圈、托輪由均勻接觸變為局部接觸，產生局部應力集中，導致磨損加劇。
4、改進措施
4.1  提高托輪的耐磨性能
    欲提高托輪的耐磨性能，應從以下幾方面著手：
    a．提高托輪表層的硬度和表面的抗塑性變形能力。需在制造托輪時強化材料組織，控制材料成分和熱處理工藝，防止在表層中出現氣孔、夾渣、微裂紋等缺陷。
b．提高托輪表面精度，消除表面粗糙不平帶來的影響。當表面精度提高后，能有效減小接觸面上的實際接觸壓力，提高接觸疲勞磨損壽命，因此要避免在加工表面留有切削刀痕。
    c．改善冶金質量，提高材料的純潔度。
4.2滾圈表面的現場修復
    將滾圈表面的條狀溝槽和擠出的高點打磨修平，對深溝槽與凹坑實施補焊，補焊后對滾圈表面再進行打磨拋光。經過手工修復后，滾圈的表面狀況得到改善，有效抑制了表面裂紋的擴展。
4.3改進潤滑系統
    將原有的8個單柱塞真空滴油式注油器取消，改為集中式油站，采用內嚙合齒輪泵供油。將滴油改為噴油，增大潤滑油量，能有效潤滑、冷卻運轉接觸面，并能及時沖走表面的雜質及金屬屑，使滾圈與托輪接觸面之間形成油膜，改善接觸面運行狀況。為防止回油管堵塞，將回油管線加粗，安裝雙聯可拆式在線過濾器，保證滾圈與托輪潤滑清潔良好。
4.4改善滾圈托輪的工作環境
    提高密封罩的密封性能，按期更換密封條。巡檢后及時關閉觀察門，防止外界異物進入接觸面，使滾圈、托輪工作環境保持清潔。
4.5確保托輪安裝精度
    在更換托輪時要盡量保持兩側托輪調節量一致，確保托輪與滾圈軸線平行，使兩者之間的線接觸率在80%以上。運轉過程中要按時補充托輪軸承潤滑脂，保證軸承運轉正常，使托輪運行平穩。
5、結束語
    通過仔細分析和技術改進，緩解了干燥機滾圈、托輪的磨損。修復的滾圈使用一年后，磨損情況沒有惡化，托輪的使用周期有所延長，確保了回轉滾筒式干燥機的連續平穩運行。對于與其他裝置的類似情況，可參考文中提供的方法進行處理。