孫學成 吳 蕾 陶 瑛

中材建設有限公司（100176）

回轉(zhuǎn)設備的一種柔性擋輪裝置

孫學成 吳 蕾 陶 瑛

中材建設有限公司（100176）

文章介紹了回轉(zhuǎn)設備柔性擋輪裝置的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，通過有限元分析，驗證了柔性擋輪受力要小于剛性擋輪，以及工作面接觸更合理。該回轉(zhuǎn)設備柔性擋輪裝置有效的改善了擋輪和輪帶的邊緣接觸，減少了磨損，對于今后回轉(zhuǎn)設備擋輪的設計有一定借鑒意義。

柔性擋輪；輪帶；有限元

0 引言

回轉(zhuǎn)設備擋輪裝置廣泛應用于建材、冶金、礦山和水泥等行業(yè)，是回轉(zhuǎn)設備尤其是回轉(zhuǎn)窯設備不可缺少的裝置。當回轉(zhuǎn)設備運行過程中出現(xiàn)上下、軸向竄動等情況，擋輪裝置上的剛性擋輪圓錐工作面與回轉(zhuǎn)設備輪帶的圓錐工作面接觸，能起到防止回轉(zhuǎn)設備竄動的作用，保證設備正常運轉(zhuǎn)。但當回轉(zhuǎn)設備及其輪帶發(fā)生軸向偏轉(zhuǎn)時，現(xiàn)有的擋輪裝置上的剛性擋輪圓錐工作面與輪帶圓錐工作面無法保證全接觸，造成擋輪圓錐工作面邊緣與輪帶圓錐工作面接觸，使擋輪與輪帶圓錐工作面磨損加快，起不到防止回轉(zhuǎn)設備上下及軸向竄動的作用，無法保證設備正常運轉(zhuǎn)。

本文介紹的柔性擋輪裝置，通過相關底座、支撐等的設計，可有效解決上述問題，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝與維修，提高了回轉(zhuǎn)設備的經(jīng)濟性和安全性。

1 柔性擋輪裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1 柔性擋輪裝置結(jié)構(gòu)示意圖1-固定底座，2-鉸鏈，3-擺動底座，4-限位裝置，5-液壓擋輪主體，6-輪帶

圖1 是柔性擋輪裝置結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括:固定底座、鉸鏈、擺動底座、限位裝置及液壓擋輪主體等。固定底座安裝在基礎上，其上固定有鉸鏈連接裝置中的鉸支座；鉸鏈連接裝置通過銷軸與擺動底座上的鉸支座相連；擺動底座上安裝有液壓擋輪裝置，其中擋輪的圓錐工作面與回轉(zhuǎn)體輪帶的圓錐工作面完全接觸；限位裝置安裝在擺動底座底部靠近回轉(zhuǎn)輪帶一側(cè)，并固定于基礎上。

柔性擋輪裝置的工作原理為：當回轉(zhuǎn)設備輪帶軸向發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，輪帶與擋輪接觸的圓錐工作面兩端受力不同，該不平衡力使擋輪及其液壓裝置和擺動底座一起繞鉸鏈上的銷軸轉(zhuǎn)動，直到輪帶與擋輪接觸的圓錐工作面兩端受力相同，輪帶與擋輪接觸的圓錐工作面接觸良好。其中限位裝置可限制擺動底座的最大擺動范圍。

2 擋輪和輪帶有限元分析

文章中的柔性擋輪裝置，可以使輪帶圓錐面和擋輪圓錐面保持良好的全接觸；而剛性擋輪裝置，當回轉(zhuǎn)設備軸向偏轉(zhuǎn)時，輪帶圓錐面和擋輪圓錐面會變成邊緣接觸。為了驗證柔性擋輪裝置的優(yōu)越性，下文對擋輪和輪帶的圓錐工作面的全接觸和邊緣接觸分別進行了計算分析，即分為兩種工況：工況一是輪帶與擋輪全接觸，輪帶與擋輪之間的夾角為0°；工況二是輪帶與擋輪邊緣接觸，輪帶與擋輪之間的夾角為0.046°。

以φ4.8 m×72 m回轉(zhuǎn)窯為例，輪帶外徑為5.9 m，擋輪大斷直徑為1.7 m，擋輪厚度為0.23 m，擋輪與輪帶接觸的圓錐面的半錐頂角為16°。

2.1 計算模型及邊界條件

圖2 擋輪計算模型及邊界條件

如圖2所示，輪帶對稱約束，擋輪底部固定約束。輪帶與擋輪面接觸。

2.2 計算載荷

輪帶與擋輪之間的摩擦系數(shù)取為0.1。分兩種工況分別進行加載計算。

第一種工況:輪帶與擋輪全接觸，輪帶與擋輪之間的夾角為0°。輪帶和擋輪自重；輪帶對擋輪的推力:77t。

第二種工況:輪帶與擋輪邊緣接觸，輪帶與擋輪之間的夾角為0.046°。輪帶和擋輪自重；輪帶對擋輪的推力:77 t。

2.3 計算結(jié)果

圖3 工況一綜合變形量云圖

圖4 工況一等效應力云圖

圖5 工況二綜合變形量云圖

圖6 工況二等效應力云圖

如圖3和圖4所示，工況一時，模型整體最大綜合變形量約為0.20 mm，最大等效應力為92.8 MPa；如圖5和圖6所示，工況二時，模型整體最大綜合變形量約為0.27 mm，最大等效應力為172 MPa。

由以上計算結(jié)果，分析可得:相較于擋輪和輪帶圓錐工作面邊緣接觸，全接觸時其變形量更小，所受壓力僅為全接觸時的0.5倍。因此柔性擋輪裝置能很好的降低磨損，改善圓錐工作面接觸狀態(tài)，提高回轉(zhuǎn)設備的耐久性和安全性。

3 總結(jié)

文章所述的回轉(zhuǎn)設備柔性擋輪裝置，在回轉(zhuǎn)設備發(fā)生軸向偏轉(zhuǎn)時，能自行調(diào)節(jié)擋輪角度，改善擋輪與輪帶的接觸狀況，明顯的降低了回轉(zhuǎn)設備的磨損，提高了耐久性。該回轉(zhuǎn)設備柔性擋輪裝置，為今后回轉(zhuǎn)設備擋輪裝置的設計提供了一定的設計經(jīng)驗。

《柔性擋輪裝置》已正式獲得國家實用新型專利證書，其授權(quán)專利號為ZL201420734510.7。