大型鏈篦機驅動裝置布局的合理改進

北方重工集團有限公司 遼寧 沈陽 110860

前言

我國現使用的鏈篦機(規格比較小)全部采用頭部左右雙驅動(即單軸雙驅動)。隨著球團燒結礦的需求年年增加,設備趨于大行化發展,由年產60萬噸(2.8×36m鏈篦機)到年產500萬噸(5.5×66m鏈篦機),鏈篦機大型化發展主要是鏈篦床的寬度加寬和長度加長。若繼續延用原有的單軸雙驅動方法必須增大鏈篦床單件尺寸,即小軸加粗和鏈節端面尺寸加大,促使整套鏈篦床重量加大、成本大幅增加(因鏈篦床各件均由耐熱鋼鑄造而成,耐熱鋼成本比較昂貴),設備造價成倍攀升,失去市場競爭能力。為了解決大型鏈篦機的驅動和鏈篦床受力問題,經對鏈篦機運行部分研究(鏈篦床環形結構布置,上部帶料水平運行,下部空載水平和提升運行,其具體布置形式見下圖),決定采用頭、尾分別驅動的方法,把鏈篦床一點受力分解成兩點受力來解決鏈篦床單點受力大問題。頭部驅動解決鏈篦床和料球水平運動,尾部驅動解決回程鏈篦床的水平運動及提升。兩點驅動同時帶來運轉同步問題,根據V＝nπD/60m/s,只要頭、尾鏈輪分度圓直徑相同、輸入轉速相同就可以解決。同時解決減速器輸出扭矩大、成本高問題。下面以3.1×36m鏈篦機為例計算驅動功率：

鏈篦床布置形式圖

1 原始資料

方案確定后我們真對本鋼3.1×36m鏈篦機加以實施,其年產75～80萬噸(最大145t/h)。已知鏈篦機工藝段為5×3×4,有效寬度3.1m,頭尾輪距離39.3m,運行速度1.5～2.0m/min,料層高的160～180,料球堆比重2.2t/m3,年生產時間為7920小時。

2 初步計算

通過初步設計頭、尾輪采用節距P＝200mm、齒數Z＝18、分度圓直徑d＝φ1151.75mm的相同鏈輪。篦床434節,重量79938.46 Kg。上托輪62組,重量58896.68Kg,間距570,輪徑φ460,軸承連接處軸徑φ95。下托輪23＋1,重量34431.75Kg,間距1500,輪徑φ610,軸承連接處軸徑φ140。頭輪軸裝配7064Kg,軸承連接處軸徑φ280,尾輪軸裝配4207Kg,軸承連接處軸徑φ180。篦床側板8.5Kg/個(總高180,有料部分84),鏈篦床裝配184.19 Kg/個,鏈篦床循環提升高度H＝3703mm。

3 計算

每米物料重273Kg/m,鏈篦床每米重921Kg/m,鏈篦床側板每米重42.5 Kg/m,上托輪每米重1666.5 Kg/m,下托輪每米重918.18 Kg/m。

由于鏈篦床受拉力Fmas＝靜載荷＋動載荷＋預緊力＋側板摩擦力(N)及功率N＝KFv/1000η(kW),針對頭輪雙驅和頭輪雙驅、尾輪單驅(或雙驅)兩種情況進行計算：

第一情況：采用頭輪雙驅情況：

篦床受拉力∑Fmax＝675518(N)

功率N＝KFmax V/1000η＝35.7(kW)計算2x20.9kW 取2×22kW

扭矩M＝∑FmaxχD/2＝389.014KN·m (即2×194.5KN·m)：

第二情況：采用頭輪雙驅、尾輪單驅(或雙驅)情況：

A、頭輪雙驅：

篦床受拉力∑F1max＝440299.12(N)

功率N＝KFmax V/1000η＝23.3(kW)計算2x13.4kW 取2×15kW

扭矩M＝∑FmaxχD/2＝253.557KN·m (即2×126.77KN·m)

B、尾輪單驅：

篦床受拉力∑F1max＝235215(N)

功率N＝KFmax V/1000η＝12.45(kW)計算 取15kW(頭、尾驅動功率差距不大時,盡量采用一樣的功率,保證設備的互換性)

扭矩M＝∑FmaxχD/2＝135.45KN·m

4 計算結論

a設備驅動總功率不變。b頭、尾部分別驅動要比頭部雙驅動時鏈篦床受牽引力小、軸驅動扭矩變小、減速器輸出扭矩變小、成本變低。因鏈篦床所受拉力變小,鏈節斷面尺寸變小,篦板尺寸隨鏈節尺寸變化而變化,使鏈篦床整體重量減輕%8～%10。

為了保證設備(驅動)的互換性,采用3臺15kW電機,頭部雙驅、尾部一驅(增加尾部驅動)。3臺同速比減速器。啟動時電氣保證頭部延時轉動,制動時電氣保證尾部延時轉動。由于鏈篦機是在高溫環境下運行,設備整體熱膨脹量大,安裝間隙要求高,驅動采用直交行星、主軸鎖緊盤,單點浮動形式,可自動補償鏈篦機頭輪主軸因受熱而產生的各方向位移。

5 結束語

經過頭、尾輪驅動合理布置,有效解決了鏈篦床受力大的問題,延長鏈篦床整體使用壽命,減少了鏈篦床各件更換頻率,增加用戶的效益。同時使鏈篦機整體重量減輕、成本降低,增強市場競爭力,也為鏈篦機的大型化發展提供有力保障。