轮带与挡轮接触面磨损现象分析.doc

浅析轮带与挡轮接触面磨损现象
刘冀强（鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司三分公司）
我公司09年新建一条∮5×60m二挡水泥回转窑，该窑也是国内制造的最大二挡窑。运行不足半年，与挡轮接触的轮带端面磨损比较严重，运行一年有余，轮带端面已磨损10毫米左右。现运行中还经常有金属薄片磨损掉下。磨损有进一步恶化趋势。挡轮与轮带之间原用石墨块进行润滑，效果不很理想，有时人工涂抹一些高温润滑脂，磨损显小，但对其周围环境造成污染，另外由于受周围结构限制，人工涂抹也不方便。通过对现场磨损现象分析，发现挡轮设计及安装存在一定问题。

上图为现挡轮安装示意图：挡轮为一锥台形状；轮带与挡轮接触端面为直面；挡轮安装中心线相对窑中心线向左偏移10毫米（图二）。下图三为轮带端面磨损痕迹，从痕迹可以看出，接触面两端A、B处有明显滑动碾压磨损痕迹，中间C处磨损相对光滑。挡轮是从动轮，是由轮带带动转动。挡轮与轮带接触为线接触，接触线上各点线速度与轮带上各点线速度一样就不会才生滑动，从现场磨损痕迹及掉下的片状金属薄片来看，两端A、B处相对滑动较大，中间相对滑动较小，再加上强大的滚压力，造成两端磨损较大。由于中间磨损比较光亮，无明显滑擦痕迹，假设中间为纯滚动，现窑转速为4转/分，经计算轮带与挡轮外缘A处的线速度为：VA=1.2937米/秒；内缘B处的线速度为：VB=1.189米/秒 ；中间C处的线速度为：VC=1.24135米/秒。现挡轮中径C处的直径为∮1767，假设该直径不变，如果挡轮两外缘A、B处的线速度与轮带该处的线速度相等，挡轮与轮带接触面就不会产生相对滑动和磨损。现以轮带A、B处的线速度VA 、VB求挡轮两端直径为：∮A=∮1841.85mm、 ∮B=∮1692.8mm

根据两端直径经计算得挡轮斜面母线与垂直线的夹角为17.34°也就是说,如果轮带与挡轮接触面为直端面,挡轮应做成锥角为17.34*2度.同时在安装时挡轮的中心线应与轮带端面成17.34°，这样挡轮与轮带接触面才不会产生滑动磨损。
现挡轮锥角为7.5*2度，安装中心线与轮带端面成7.5度夹角。挡轮顶面现与窑筒体表面空间距离已很小，如果为使接触面不产生滑动磨损，挡轮作成17.34*2度的锥角，显然无法实现，所以该处设计存在严重缺陷。
为了不使挡轮承受向上拉力，挡轮安装中心线向左偏离窑中心线10毫米，至使接触点上挡轮与轮带各点速度方向不一致,这也是造成滑动磨损较大的另一主要原因。窑主电机电流一直偏高,接近甚至高于额定电流,与这一现象也有一定关系。
经到同行业厂家参观，发现轮带与挡轮接触面为直面的均有此磨损现象。我公司二分公司有两条∮4.8*72三挡回转窑,轮带与挡轮接触面均为斜面(如图四),其中一条已运行七年,接触面磨损不明显,很多公司也是如此。
另外，有的资料上介绍：小窑挡轮与轮带接触设计成如图四结构，大窑设计成如图一结构，不知这大小窑是如何找分的，但从我公司二分公司两条∮4.8*72三挡回转窑运行情况来看，我公司这条∮5*60二挡窑，挡轮与轮带接触结构设计成图四结构应不成问题。所以建议设计制造单位将轮带与挡轮接触面做成斜面，合理分配角度，（见上图四）这一磨损将大大改善。同时由于轮带接触面做成里宽外窄的斜面，挡轮运转过程中承受小部分轮带给它的向下分压力，挡轮安装时可使其中心线与窑中线重合，这样可降低挡轮与轮带接触面的滑动,从而减小磨损。
由于轮带更换困难，投资大，现我公司采用人工涂油脂来减小其表面摩擦。
以上只是个人观点，可能有不周之处，愿各位同仁给予指正，共同探讨，以利国产设备设计制造更趋合理。
参考资料：《新型干法水泥生产工艺及机械设备故障诊断维修处理实用手册》，万方数据出版社。作者：兰昌洪 王力民