車兆華，徐 乾，馮 影

（1.蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司，蚌埠 233018；2.機(jī)電設(shè)備開(kāi)發(fā)研究院，蚌埠 233018）

浮法玻璃退火窯是浮法玻璃生產(chǎn)線關(guān)鍵的三大熱工設(shè)備之一，其傳動(dòng)輥道（以下稱為退火窯輥道）是借助于玻璃帶與輸送輥道面之間的摩擦力，把玻璃帶從錫槽連續(xù)拉引出來(lái)，經(jīng)過(guò)渡輥臺(tái)之后，依次通過(guò)退火窯的各區(qū)。通過(guò)對(duì)退火窯不同區(qū)段的溫降實(shí)施技術(shù)調(diào)控，使連續(xù)玻璃帶的內(nèi)應(yīng)力有控制地逐步降低，從而達(dá)到玻璃帶的良好的退火狀態(tài)，消除玻璃內(nèi)應(yīng)力對(duì)玻璃產(chǎn)品性能和質(zhì)量的影響。在其退火的過(guò)程中，由于玻璃本身處于從熔融到硬化的溫度狀態(tài)下，退火窯輥道傳動(dòng)的穩(wěn)定性和速度的一致性成為了該設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，否則會(huì)導(dǎo)致玻璃帶表面劃傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷板、炸板等，使整條生產(chǎn)線無(wú)法正常生產(chǎn)。為了在退火窯輥道的設(shè)計(jì)中保證其傳動(dòng)的穩(wěn)定性和速度變化的一致性，通常有以下兩種方法：1）采用分散式設(shè)置多個(gè)傳動(dòng)站，通過(guò)增加伺服電機(jī)等電氣控制手段來(lái)保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性和速度變化的一致性；2）采用連續(xù)傳動(dòng)軸傳動(dòng)來(lái)保證傳動(dòng)的穩(wěn)定性和速度變化的一致性。如采用第一種方法則存在成本過(guò)高和控制難度增加的問(wèn)題，從而難以控制整個(gè)輥道線速度使其保持一致，故我公司在退火窯輥道的設(shè)計(jì)中采用第二種連續(xù)軸的方法。

出于對(duì)退火窯輥道傳動(dòng)的穩(wěn)定性和速度變化一致性的考慮，一般不建議在退火工段設(shè)置伸縮縫，但是有些情況下伸縮縫不可避免的存在，所以這就要求在退火窯輥道的設(shè)計(jì)中考慮在伸縮縫處地軸的處理問(wèn)題。

1 伸縮縫對(duì)退火窯輥道的影響

首先向大家介紹下在車間樓面主體結(jié)構(gòu)施工中為了消除混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力產(chǎn)生的收縮而通常采用的兩種結(jié)構(gòu)。

一種為后澆帶。后澆帶是在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，其做法為：按照設(shè)計(jì)或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)臨時(shí)施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時(shí)劃分為若干部分，經(jīng)過(guò)構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時(shí)間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。后澆帶的澆筑時(shí)間宜選擇氣溫較低時(shí)，可用澆筑水泥或水泥中摻微量鋁粉的混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比構(gòu)件強(qiáng)度高一級(jí)，可防止新老混凝土之間出現(xiàn)裂縫，造成薄弱部位。設(shè)置后澆帶的部位還應(yīng)該考慮模板等不同措施的消耗因素。

一種為伸縮縫。伸縮縫又稱溫度縫，其主要作用是防止廠房結(jié)構(gòu)部分因氣候變化而產(chǎn)生裂縫。其做法為：沿建筑物長(zhǎng)度方向每隔一定距離預(yù)留縫隙，將建筑物從屋頂、墻體、樓層等地面以上構(gòu)件全部斷開(kāi)，因浮法玻璃生產(chǎn)線退火工段基本上為鋼結(jié)構(gòu)，所以多數(shù)伸縮縫設(shè)置在有基礎(chǔ)梁或者混凝土樓面的位置。建筑物基礎(chǔ)因其埋在地下受溫度變化影響小，不必?cái)嚅_(kāi)。伸縮縫的寬度一般為2～3cm，縫內(nèi)填保溫材料，兩條伸縮縫的間距在建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中有明確規(guī)定。若建筑物平面尺寸過(guò)長(zhǎng)，因熱脹冷縮的緣故，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，需在結(jié)構(gòu)固定長(zhǎng)度位置設(shè)縫將建筑分成幾部分，該縫即為溫度縫。對(duì)不同的結(jié)構(gòu)體系，伸縮縫間的距離不同，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2002對(duì)此有專門規(guī)定。

該文主要闡述的對(duì)象為對(duì)浮法退火窯輥道影響較大的伸縮縫，伸縮縫間距計(jì)算公式為

式中，Lmax為板或墻允許最大伸縮縫間距，m；H為板厚或墻高計(jì)算厚度或高度，m；L為底板或長(zhǎng)墻的全長(zhǎng)，m；Et為底板或長(zhǎng)墻的混凝土齡期內(nèi)的彈性模量，N/mm2；Cx為反映地基對(duì)結(jié)構(gòu)約束程度的地基水平阻力系數(shù)；T為結(jié)構(gòu)相對(duì)地基的綜合溫差，包括水化熱溫差，氣溫差和收縮當(dāng)量溫差，℃；εp為混凝土的極限變形值；α為混凝土或鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)，取1.0×10－5。

根據(jù)計(jì)算此種伸縮縫在浮法玻璃車間鋼筋混凝土地面以上大約每55m的距離布置一道，其寬度為30mm左右，其沿建筑物長(zhǎng)方向伸縮的距離最多不超過(guò)±10mm。

綜上所述，現(xiàn)在介紹一下伸縮縫對(duì)退火窯輥道設(shè)備的影響。如圖1所示，車間地面伸縮縫處如果不處理會(huì)導(dǎo)致退火窯輥道橫梁、油槽、油槽支架、傳動(dòng)軸在車間地面伸縮時(shí)受力變形進(jìn)而影響生產(chǎn)，特別是會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸發(fā)生扭曲或者斷裂，影響退火窯輥道傳動(dòng)軸傳動(dòng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

按照?qǐng)D2所示方法把退火窯輥道橫梁、油槽、油槽支架、傳動(dòng)軸在車間地面伸縮縫處做斷開(kāi)分段處理，其中傳動(dòng)軸處設(shè)計(jì)成可伸縮的結(jié)構(gòu)。該文重點(diǎn)分析其中傳動(dòng)軸伸縮結(jié)構(gòu)的幾種處理方法，其中主要是以萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸在浮法玻璃生產(chǎn)線退火窯輥道上的應(yīng)用，我們主要是利用了其可在同一直線上伸縮和可以在一定范圍內(nèi)變化一定角度的特性來(lái)處理車間地面伸縮縫伸縮時(shí)對(duì)傳動(dòng)軸的影響。

2 結(jié)構(gòu)分析

在介紹了伸縮縫的概念及對(duì)退火窯輥道設(shè)備的影響后，現(xiàn)在再介紹幾種可以消除伸縮縫對(duì)退火窯輥道影響的結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)一如圖3所示。在起初的設(shè)計(jì)中認(rèn)為浮法玻璃生產(chǎn)線車間地面伸縮縫會(huì)由于車間溫度變化產(chǎn)生沿車間長(zhǎng)度方向的伸縮和高度方向的沉降（至于車間地面沉降的實(shí)際情況將在下文中詳細(xì)敘述）。綜上所述，故做如圖3所示的處理結(jié)構(gòu)，將圖1中所示退火窯輥道傳動(dòng)軸分為兩段斷開(kāi)的傳動(dòng)軸；左側(cè)傳動(dòng)軸和右側(cè)傳動(dòng)軸，同時(shí)用一種不可伸縮的鼓齒式聯(lián)軸器連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時(shí)依靠滑鍵在鼓齒式聯(lián)軸器內(nèi)的法蘭盤內(nèi)的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可伸縮性與傳遞扭矩。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)伸縮傳動(dòng)軸的功能，同時(shí)能滿足車間地面沉降所帶來(lái)的傳動(dòng)軸軸線不在同一直線上的問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)二如圖4所示。隨著萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸在工業(yè)設(shè)備中使用的普及，在設(shè)計(jì)中也與時(shí)俱進(jìn)采用了這一新型的結(jié)構(gòu)，如圖4所示結(jié)構(gòu)將圖1中退火窯輥道傳動(dòng)軸分為兩段斷開(kāi)的傳動(dòng)軸；左側(cè)傳動(dòng)軸和右側(cè)傳動(dòng)軸，同時(shí)用一種不可伸縮的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時(shí)依靠件側(cè)法蘭盤與右側(cè)傳動(dòng)軸中相連接的滑鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可伸縮性與傳遞扭矩。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)伸縮傳動(dòng)軸的功能，同時(shí)能滿足車間地面沉降所帶來(lái)的傳動(dòng)軸軸線不在同一直線上的問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)三如圖5所示。結(jié)構(gòu)三存在一個(gè)問(wèn)題，此結(jié)構(gòu)必須用兩個(gè)功能的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)伸縮縫的伸縮與車間地面的沉降，所以結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)中采用了一種新型的可伸縮萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能。如圖5所示本結(jié)構(gòu)將圖1中退火窯輥道傳動(dòng)軸分為兩段斷開(kāi)的傳動(dòng)軸；左側(cè)傳動(dòng)軸和右側(cè)傳動(dòng)軸，同時(shí)用一種可伸縮的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時(shí)依靠可伸縮萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可伸縮性。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)伸縮傳動(dòng)軸的功能，同時(shí)能滿足車間地面沉降所帶來(lái)的傳動(dòng)軸軸線不在同一直線上的問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)四如圖6所示。經(jīng)過(guò)對(duì)多年來(lái)設(shè)計(jì)建造的眾多浮法玻璃生產(chǎn)線的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)伸縮縫處存在車間地面沉降現(xiàn)象的幾率很小，故進(jìn)一步優(yōu)化了伸縮縫處的結(jié)構(gòu)，如圖6所示。該結(jié)構(gòu)將圖1中退火窯輥道傳動(dòng)軸分為兩段斷開(kāi)的傳動(dòng)軸左側(cè)傳動(dòng)軸和右側(cè)傳動(dòng)軸，同時(shí)用一種軸套和滑鍵相配合來(lái)完成傳動(dòng)軸的連接，在車間地面伸縮縫因車間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生伸縮時(shí)依靠滑鍵在左側(cè)傳動(dòng)軸和右側(cè)傳動(dòng)軸軸頭處的鍵槽內(nèi)的滑動(dòng)和軸套的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可伸縮性與傳遞扭矩。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低可以實(shí)現(xiàn)伸縮傳動(dòng)軸的功能。

3 結(jié) 語(yǔ)

我公司利用鼓齒式聯(lián)軸器、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸或軸套與鍵的配合，解決了浮法玻璃生產(chǎn)線車間地面伸縮縫在車間地面受溫度影響而產(chǎn)生伸縮時(shí)對(duì)退火窯輥道的影響。這幾種結(jié)構(gòu)解決了在某些情況下退火窯輥道在伸縮縫處的地軸受力問(wèn)題，同時(shí)又保證了設(shè)備的功能與作用。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［2］ GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.