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作者：周巧生 葉平中國礦業大學機電學院
摘要巨龍集團φ5．8 m×97 m回轉窯雙邊緣傳動裝置聯軸器的彈位膜片在2003年春夏雨季連續三次斷裂，經查，膜片斷裂不是其本身許用擠壓強度和扭轉強度不夠，而是聯軸器存在安裝誤差超標和絞孔工藝不當造成的。針對膜片斷裂的真實原因采取措施后，新安裝的彈性膜片已使用N3年，而無任何開裂現象。
關鍵詞傳動膜片開裂原因處理措施
1膜片開裂情況
巨龍集團(原淮海水泥廠)從羅馬尼亞引進的φ5．8 m×97 m回轉窯，設計產量為3 000t/d，現經過改造已達3 700t/d。采用500 kW×2雙邊緣傳動(見圖1)，其聯軸器是傳遞扭矩的關鍵零件，本系統選用彈性膜片聯軸器，它屬于無間隙聯軸器，因而對緩和沖擊、減少振動的功能十分優越。原彈性膜片是羅馬尼亞原始安裝配套產品，由于各種原因，長期存在微裂現象，但不至于影響正常生產。
2002年6月以來，由于膜片開裂加劇，在9月檢修時，對彈性膜片(圖2)進行過全部更換，使用的仍是原庫存羅馬尼亞備件，但在使用過程中很快又出現了裂紋。2003年2月、6月、7月連續出現3次嚴重斷裂。每次出現斷裂，都須停窯停產，這是設備運轉的很大隱患。
2膜片開裂原因分析
2．1材料力學性能研究
我們從突然斷裂的舊膜片上取樣，到高校進行材質成分化驗，對比國內外材料化學成分和機械性能，我們判斷其材質接近國內A3鋼。根據現場的工況條件，建立力學模型，對彈性膜片的許用擠壓強度及膜片的扭轉變形量和扭轉強度進行理論校核，我們發現膜片的本身許用擠壓強度及扭轉強度是足夠的。
2．2安裝位置檢查
按照常規觀念考慮，彈性膜片的開裂僅是其本身問題，分析問題也只會針對彈性膜片本身，而不會全面考慮其它問題。而這次我們不但研究彈性膜片本身，我們還對整個傳動系統甚至窯系統支撐裝置進行了系統分析。
從理論上講，膜片聯軸器的可靠性相當高，使用壽命應該相當長，但如果安裝誤差很大，作為彈性元件，在受反復疲勞應力的作用下，特別是在銹蝕以后，使用一段時間極易開裂。2002年以前，由于回轉窯托輪軸瓦發熱頻繁，我們曾多次對托輪的擺放位置進行調整。我們懷疑在這些事故處理中聯軸器安裝數據均超差。基于此我們在2003年的大修中，對聯軸器以及大小齒輪、托輪擺放位置進行了測量(見表1)。
表1調整前測量數據(mm)
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項目 |
a |
b |
C |
聯軸器距離 |
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齒頂隙 |
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上 |
西 |
下 |
東 |
熱態 |
冷態 |
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東側 |
2412 |
2432 |
2411 |
3107 |
3105 |
3102 |
3105 |
3.008 |
1.556 |
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西側 |
3112 |
3118 |
3110 |
3105 |
5.743 |
2.246 |
仔細研究表1數據會發現：聯軸器部分測量的數據均超差嚴重，現場安裝條件使膜片的實際擠壓強度和扭轉強度超標，膜片的實際變形量已遠超過其許用扭轉變形量，從而造成其在使用中發生斷裂。
2．3絞孔工藝不當
般的膜片的聯結螺栓有2種形式，一種是間隙配合，把合緊固后，靠摩檫力來傳遞動力；另一種是絞孔過盈配合，靠過盈配合來承受扭矩。而我們在原來安裝的時候，絞孔工藝編排有問題，孔和銷子都是先加工好，后在現場直接安裝，為了避免安裝困難，選用間隙配合，且間隙量偏大，從而在反復交變力的情況下，造成膜片疲勞開裂。
3解決措施
3．1優化膜片材質和結構
我們請教對彈性膜片比較有生產制造經驗的某齒輪廠研究所，國內彈性膜片一般采用A3鋼，但也可以選擇性能更優越的材料，最終我們確定選用08．AL作為彈性膜片材質。此外，彈性膜片原結構中間是實心不帶孔的結構，在理論計算的基礎上，我們又咨詢過高校，認為開孔式結構有利于應力釋放，于是改變了其結構形式(如圖3)，增加內圈一個應力釋放孔。
3．2系統重新調整找正
按照以往傳統工作思路，在回轉窯正常運轉停窯檢修的情況下，大家不會輕易調整任何托輪的擺放位置，特別是Ⅲ檔東部受力本身就大，調整不好極其容易引起軸瓦發熱；此外，在冷態下調整后，本來大小齒輪的齒頂嚙合間隙就偏小，調整不好可能引起打齒的風險，但我們結合原檢查數據，在理論計算可行的基礎上我們大膽地對托輪的擺放位置進行調整。
首先，修磨大小齒輪的磨損嚴重的部位，為小齒輪保證齒隙、托輪調整打下基礎，然后，通過理論計算，為了對聯軸節進行對中調整，合理調整了Ⅲ、Ⅳ檔的托輪和小齒輪的擺放位置，Ⅳ檔西托輪東進13 mm，Ⅲ檔東、西托輪各進4．min，西北小齒輪軸承座東進10 1Tlin，從而保證彈性膜片的受力處于合理范圍內(調整后數據見表2)，從而從根本上解決了膜片斷裂問題。實踐證明了其正確性。
表2調整后測量數據(mm)
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項目 |
a |
b |
C |
聯軸器距離 |
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|
齒頂隙 |
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上 |
西 |
下 |
東 |
熱態 |
冷態 |
|
東側 |
2415 |
2415 |
2413 |
3106 |
3105 |
3103 |
3105 |
4.117 |
1.755 |
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西側 |
3112 |
3112 |
3110 |
3100 |
5.769 |
3.097 |
3．3合理編排鉸孔工藝
在彈性膜片安裝時，針對彈性膜片是否每一個孔都需配絞的問題，我們經討論決定，增加4個工藝孔，內兩圈孔一半采用鉸配，一半孔采用間隙配合，外圈增設10個鉸配孔(見圖3)，并且都要求在現場安裝時鉸配。此種工藝的半數間隙配合孔，保證了傳遞動力的摩檫力，另半數鉸配孔的過盈配合，保證能夠承受足夠扭矩。
4使用效果
設備安裝試運轉正常，運轉至今(近3年)．彈性膜片未再出現任何開裂現象，徹底解決了彈性膜片開裂問題。此彈性膜片在2003年6月更換后不到1個月，就出現嚴重的斷裂，按照此頻率至2003年年底將至少因此更換5次。而在我們的細心全面的研究處理后，避免了斷裂事故的發生。按照每次20萬元的備件和維修費用計算，至少當年節約了5次的備件費用和施工費近10O萬元；更主要的是減少了停窯次數，延長了磚的使用壽命，帶來運行成本降低和熟料產量提高的間接效益。 | 
