1.1渐开线齿轮传动结构
齿轮圆筒混合机主要由筒体、传动机构、液力耦合器、减速器、电动机、金属托辊、挡轮、滚圈和齿轮等部件组成，由电动机通过减速器驱动齿轮转动，带动筒体内部物料沿内壁做圆周运动，利用托辊作为筒体的支撑结构，针对临近滚圈部位的筒壁进行加厚处理，并通过增设两段滚圈与筒体焊接实现加强处理，以提高支撑结构的强度和刚度。但此类齿轮混合机在运行过程中存在严重的振动问题，易因托辊与滚圈存在圆柱度误差导致混合机产生偏心旋转，增加滚圈和托辊的磨损、点蚀问题，使齿轮间隙增大，并且加焊的两段滚圈将增加设备运行产生的电能消耗量，加剧设备损耗与成本浪费问题。
1.2橡胶轮胎摩擦传动结构
橡胶轮胎型混合机的组成结构包含筒体、传动机构、轮胎组、进排料装置与胶轮等部件，轮胎组采用对称形式布设、分为主动侧和被动侧。但此类混合机在运行过程中也存在较为严重的磨损问题，通常主动侧轮胎的受力更大，因此其磨损情况更为严重，对设备运行稳定性与生产性能构成负面影响。
2.新型烧结圆筒混合机结构设计与改良措施
2.1新型烧结圆筒混合机结构分析
2.1.1混合机结构
本文以一种采用销齿传动结构的新型圆筒混合机作为研究对象，该混合机在橡胶轮胎型混合机的基础上进行结构改造，将轮胎采用非对称式结构设计，由筒体主动、轮胎组支撑传动，借助销齿传动驱动筒体作圆周运动，以此实现对混合机结构的改良设计。该新型圆筒混合机主要由筒体、销轮、齿轮、液压马达、轮胎组、轴承座和机架组成，将销轮焊接在筒体上，以两点啮合方式进行销齿传动机构设计，选取液压马达分别设置在主动侧和被动侧，在液压马达的驱动下利用齿轮带动销轮控制筒体回转。
2.1.2性能优势分析
首先，该混合机设有多个实芯橡胶轮胎组，凭借橡胶轮胎的耐磨性优势起到吸振作用，结合设备实际运行工况下产生的偏心落料与受力不均问题，将轮胎由对称结构改为非对称结构布置，以橡胶轮胎取代金属托辊和滚圈作为支撑结构，使得设备整体体积与重量明显减小、降低运行能耗，并且将轮胎与筒体间的刚性接触转变为弹性接触，发挥良好的吸振效果，进一步延长设备使用寿命。其次，该混合机采用新型销齿传动方式，利用销轮代替齿圈使设备重量减轻、节约设备成本，采用两点啮合方式设计使得传动设备受力更加均匀，基于匀速齿型方程设计的齿轮能够有效驱动销轮保持匀速、平稳运转，并且在出现柱销损坏问题时便于单独更换，有效节约设备维护成本，进一步提高传动效率与精度，优化物料混合效果。最后，该混合机采用液压马达驱动方式，具备更高的控制精度，适应多种转速条件下的运行需求，并且能够实现无极变速，无须安装加速器即可优化转速调节效果，降低整机故障率，提升设备传动效率。
2.2其他改良措施
2.2.1减振技术方案设计
首先，针对常规圆筒混合机进行减振方案的设计，由于混合机两侧的振动严重程度不一，因此可选取振动严重的一侧增设缓冲减振装置，例如在托轮轴承座底部增设EP200聚酯材质的缓冲垫，在同组、其他组托轮轴承外侧分别安装固定支架和活动支架，选取限位锁紧装置安装在两端之间，利用钢丝绳、手拉葫芦增强系统的抗拉强度，借助备用装置的配置最大限度降低托轮移位风险。其次，应完善设备定期巡检制度的建设，安排运维人员开展常态化设备巡检工作，及时进行老旧滚筒的更换，将老化严重、修复难度大的设备进行淘汰，针对设备基础与地基采取加固措施，防止因设备频繁振动引发地脚螺栓切断问题，保障设备的安全稳定运行。最后，应从停机检修环节入手，针对滚筒内壁的积垢、粘料等进行清洁处理，或选用橡胶、陶瓷材质的衬板进行内壁衬板的更换，保障物料在滚筒内保持良好的运行轨迹，提高物料混合的均匀度，并且及时进行筒体找正和纠偏，最大限度规避因物料粘结加剧设备振动问题，保障设备稳定生产、降低系统故障率。
2.2.2强制润滑改造设计
考虑到常规齿轮式圆筒混合机的减速器轴承采用稀油泵循环润滑方式，一旦油泵停机将使轴承润滑中断，倘若未能及时处理易引发轴承损坏问题。同时，通常在使用稀油泵时需利用分配器对多处轴承、齿轮进行润滑处理，不同润滑点均设有油量调节阀门，但易在油温等因素的干扰下影响到各轴承给油量的均匀性，导致个别轴承因缺油产生损坏问题。此外，鉴于给油系统的管网分布面积较广、涵盖众多阀门，一旦个别阀门出现泄漏现象，将增加故障点的排查难度，易因油污对现场环境造成污染。为避免引发减速器轴承损坏和漏油问题，应围绕以下层面推行强制性润滑改造方案：其一是增设储油池，将其焊接在减速器内侧与轴承下部位置，针对不同级别的轴承分别增设储油池，将储油池顶部设在距离轴承下方滚柱的1/3高度处，使其底部低于轴承下方，便于在启动减速器后使油液依次流经齿轮带、齿轮轴上方、减速器上盖后汇入轴承下部的储油池内，保障轴承实现良好的润滑效果。其二是选取倒“八”字型导流板安装在减速器上盖内部的轴承上方，采用焊接方式进行连接处理，便于将减速器内部的油液顺利导流至储油池中。其三是选取储油池底部位置增设泄油口，用于及时将储油池内部的杂物排出、避免引发管网堵塞问题，并且调节轴承运行过程中储油池内的液面高度，确保进油量始终高于泄油量，改善轴承的润滑效果、减少设备运维成本，有效解决现场环境污染问题。
2.2.3加蒸汽设施改良设计
通常在圆筒混合机内部设有加蒸汽提温设施，利用吊挂梁进行蒸汽管道、喷头的吊挂处理，起到加蒸汽提温效果。但由于混合机筒体较长、吊挂梁跨度较大，在设备运行过程中内部长期保持高温、湿度大的环境条件，易加剧吊挂梁的锈蚀问题，加之筒体振动等因素增加吊挂梁断裂及脱落的风险，进而引发设备损坏、停机时间长等严重后果。针对加蒸汽设施进行改良设计，一方面应当针对吊挂梁的材质进行改良，选取耐高温、抗腐蚀的材料，配合防腐蚀措施避免吊挂梁因锈蚀而断裂、脱落，保障设备的安全运行；另一方面，还可采用拆除蒸汽吊挂梁的改造方案，选取加汽喷管增设在圆筒混合机的进料端，用于直接向筒体内部的物料进行加汽提温处理，并且在加汽结束后还可将加汽喷管抽出，简化系统结构、便于灵活拆装。
2.2.4加水系统优化设计
当前部分烧结厂采用蒸氨废水与工业新水进行搭配使用，因水质较差导致混合机运行过程中管网出现较为严重的结垢、堵塞问题，并由此引发设备故障、系统异常现象，倘若未能及时进行处理将引发水分波动问题。针对圆筒混合机的加水系统进行优化设计，考虑到焦化废水的硫酸根离子含量达到500ppm，工业新水和发电冷却循环水的钙离子、镁离子含量较高，两种液体混合后易在化学反应的作用下生成硫酸钙、硫酸镁等物质，产生结垢、堵塞管网现象。因此，首先应将焦化废水与工业新水进行分别使用，针对各路水分别铺设管网，有效减少生成的沉积物；其次，应针对各水池分别增设一台备用水泵，当主泵因故障产生损坏、停机或加水量异常问题时，即可自动切换至备用水泵，保障正常加水；再次，增设统一的监控系统，将废水、热水等设备运行状况均纳入系统中进行统一监控，由工作人员实时获取到设备运行过程中的供水量、加水量、水压等数据，并完成对加水量的远程调节；最后，新增电磁阀装置，将电磁阀与皮带实行开停机连锁处理，当皮带机因状态异常产生停机现象时，电磁阀将自动连锁关闭，由此规避因未能及时处理引发的跑水问题，降低设备损坏、报废风险。
3.结语
本文针对销齿传动式新型圆筒混合机的结构设计进行分析，该混合机凭借非对称式橡胶轮胎组、销齿传动形式与液压马达驱动模式，相较于常规混合机在减振效果、运行能耗、使用寿命等层面均呈现出良好的性能优势，将其与润滑改造、系统结构优化设计等措施相结合，能够更好地优化圆筒混合机的工艺性能。
作者：罗伟奇
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第22期
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