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一種新型的回轉支承在大型堆取料機上的應用

2018-07-18

葛小波
（寧波港北侖礦石碼頭分公司）

　　摘　要：本文通過分析兩種傳統(tǒng)回轉支承在堆取料機上應用存在的問題，推薦適用于大型堆取料機的一種新型回轉支承，并提出應用過程中的注意點。

　　關鍵詞：回轉軸承；銷齒傳動；圓周力；球柱聯(lián)合；大型堆取料機
　　1　概述
　　回轉機構作為堆取料機的工作機構，工作級別較高，回轉支承作為回轉機構其中的一個部件，也是至關重要的。對于國內的堆取料機設備回轉支承型式，人們普遍存在一種習慣性思維，一方面受德國技術的影響，習慣于將回轉軸承和大齒圈合二為一，通過齒輪嚙合，進行回轉過程中的扭矩傳遞；另外一方面受日本技術的影響，習慣于采用將回轉臺車作為回轉支承，通過銷齒傳動進行扭矩傳遞，兩者各有優(yōu)缺點，具體選型更多是根據(jù)用戶的喜好。隨著鐵礦石貿(mào)易的快速發(fā)展，船舶的大型化導致了設備的大型化發(fā)展，上述兩種方式傳動方式在應用過程中所存在的問題進一步凸顯，新型的回轉支承方式的應用已非常迫切。

　　2　傳統(tǒng)回轉支承的性能分析
　　傳統(tǒng)的回轉支承有兩種，分別是回轉臺車+銷齒傳動、回轉軸承+齒輪傳動，這兩種型式各有優(yōu)缺點，其性能情況分別如圖1所示。

　　2.1回轉臺車+銷齒傳動
　　回轉臺車+銷齒傳動的回轉支承主要是通過四組臺車，將回轉平臺以及上部所有部件支承于布置在門座架上的軌道上，由回轉驅動機構驅動小齒輪，通過布置在門座架上的銷輪進行扭矩傳遞，實現(xiàn)回轉動作，另采用水平輪輔助，以防止臺車跑偏，其結構型式如圖2所示。

　　這種支承方式具有載荷傳遞明確，構造原理簡單，故障容易分析，對于維護人員要求不高，維護成本較低等優(yōu)點，適合應用于處理煤炭等具有潤滑作用的物料的工況。不足之處在于回轉軌道制作難度大，臺車、軌道、水平輪、水平輪軌道等回轉中心不易一致，對加工精度要求高，另外不適合應用于礦石等工況，礦粉會增大車輪和軌道之間的摩擦系數(shù)，加大運行阻力。

　　2.2回轉軸承+齒輪傳動
　　回轉軸承+齒輪傳動的支承方式主要是通過可相對轉動的回轉軸承內、外圈將回轉平臺以及上部所有部件支承于門座架上，同時將大齒圈與回轉軸承合二為一，通過回轉小齒輪與大齒圈的齒輪嚙合傳遞扭矩，實現(xiàn)回轉動作，其結構型式如下：

　　回轉軸承和齒圈作為外購件，所有加工工作均由產(chǎn)品供應商負責，對于主機商來說只需要負責兩個軸承接觸面的加工，加工工作大幅度減少，日常維護工作主要是軸承的潤滑以及連接螺栓的防松檢查。這種支承型式具有整體結構型式簡潔，干凈，日常維護工作量少等優(yōu)點。不足之處在于，這種支承方式前期投入成本相對較高，后期一旦有故障，設備的維護成本也很高，隨著設備的大型化，標準的大齒圈圓周力已不能滿足設備的選型需要，需要特制，這會增加前期的投入成本，隨著設備的大型化，該缺點已日趨明顯。

　　3　新型回轉支承方式的性能分析
　　新型回轉支承方式是上述兩種傳統(tǒng)回轉支承方式的結合體，采用回轉軸承+銷齒傳動，通過可相對轉動的回轉軸承內、外圈將回轉平臺以及上部所有部件支承于門座架上，通過布置在門座架的回轉銷輪與回轉小齒輪嚙合，傳遞扭矩，實現(xiàn)回轉動作，具體結構型式如圖3所示。

　　新型回轉支承方式采用了回轉軸承，實現(xiàn)了回轉平臺和門座架的相對轉動，具有整體結構型式簡潔，日常維護工作量少等優(yōu)點；采用了銷齒傳動，通過調整銷軸的直徑和高度有效地解決了標準齒圈圓周力不夠的問題，更為重要的是整體的投入成本較回轉軸承+齒輪傳動方式降低了，后續(xù)維護成本較回轉臺車+銷齒傳動方式降低，一旦軸承出現(xiàn)故障，其維修成本也較回轉軸承+齒輪傳動方式大大降低。

　　4　新型回轉支承方式的應用
　　新型回轉支承方式克服了回轉臺車+銷齒傳動方式不適合應用于處理物料為礦石的場合、結構復雜、加工難度大，要求精度高等缺點，同時也克服了回轉軸承+齒輪傳動方式前期投入成本高，標準齒圈圓周力不夠等缺點，在處理鐵礦石的大型堆取料機上應用，將凸顯其價值，在應用過程中需要注意以下幾個方面：

　　4.1回轉軸承的類型選擇
　　在堆取料機上應用比較廣泛的回轉軸承的類型主要是三排滾柱式與球柱聯(lián)合式，三排滾柱承載能力強，受到更多用戶青睞，但是對堆取料機基礎要求高，不能很好適應基礎的不均勻沉降，另外對于堆取料機上部結構重心變化范圍大也不能很好適應；相比三排滾柱式，球柱聯(lián)合式回轉軸承能更好的適應軌道基礎不均勻沉降，在相同成本的情況下通過適當加大回轉軸承的直徑，增加滾動體的數(shù)量可以提高回轉軸承的承載能力，回轉軸承的直徑加大，可以更好適應堆取料機上部結構重心變化范圍大的特點，兩種結構型式分別如圖4所示：

　　回轉軸承的類型選擇需要根據(jù)設備的運行工況、承載能力、成本等方面綜合考慮，對于大型堆取料機來說，建議采用球柱聯(lián)合型式，更好地適應堆取料機的設計和運行工況。

　　4.2避免物料堆積
　　采用了銷齒傳動，整體結構型式相對復雜一些，由于上方皮帶機作業(yè)過程中可能灑料，通過回轉平臺落至門座架上，設計銷輪時需要充分考慮該工況，保證足夠的間隙，便于及時清理或沖洗，避免由于不便清理導致鋼結構受到不正常的腐蝕。

　　4.3銷軸的固定方式
　　銷齒傳動的采用，有效地解決了回轉大齒圈圓周力不夠的問題，但是回轉小齒輪和銷輪嚙合的過程中會導致銷輪上的銷軸圓周方向上出現(xiàn)不均勻的磨損，為提高銷軸的使用壽命，設計時可以考慮將銷軸的固定面做成正三角形，一面出現(xiàn)磨損的時候，可以通過旋轉銷軸120°繼續(xù)使用，延長銷軸的使用壽命，降低維護成本。

　　結語
　　本文通過對兩種傳統(tǒng)的回轉支承的性能分析，并結合大型堆取料機的設計和運行工況，給出采用新型回轉支承方式的建議，對設計工程師和設備管理人員在參與大型堆取料機項目的時候具有指導意義。

　　參考文獻
　　[1]朱孝錄.齒輪傳動設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.
　　[2]徐立民，陳卓編.回轉支承[M].合肥：安徽科學技術出版社，1988.
　　[3]邵明亮.斗輪堆取料機[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.

 來源：《中國新技術新產(chǎn)品》2016年02期