回转干燥烘干机是磷酸二铵(DAP)和复混肥生产装置常见的主要设备之一，其运行情况直接关系装置产量，关系到装置能否长周期安全稳定运行。贵州宏福实业开发有限总公司瓮福磷肥厂磷酸二铵分厂的2套600 kt/a DAP装置备有1台∮4500 mm×38 300 mm回转干燥烘干机(A/B201)，系日本三井株式会社提供基础设计，由昆明重型机器厂制造、安装。自1999年4月投入运行以来，故障率一直较高，后经多次改善性维修，故障率虽有所下降，但随着装置其他设备系统故障率的大幅度降低，干燥烘干机故障已成为影响装置长周期安全稳定运行的主要因素。2003、2004年的统计数据表明，干燥烘干机传动系统故障�；奔湟颜颊龈稍锖娓苫收贤；奔涞�80%以上，且大齿轮面已严重磨损、变形，因此，解决干燥烘干机传动系统存在问题已成为我公司当务之急。为此，对故障原因进行了认真分析，并制定了改进对策，现将有关情况介绍如下，富通新能源销售木屑颗�；�、木屑烘干机等生物质燃料成型机、木屑烘干等机械设备。
1、回转干燥烘干机传动系统的基本情况
1.1基础技术参数
规格型号∮4500mm×38 300mm；处理介质
磷酸二铵(DAP)；生产能力 517～570 t/h;简体转速3.0 r／min；电机功率710 kW(6 000V)；电机转速740 r/min。
1.2设备启动方式
采用带料启动方式，正常启动时干燥烘干机简体内存有600—650 t物料。
1.3设备结构
(1)外形结构
干燥烘干机简体采用Q23s -A钢板卷制拼焊成型，全长38300mm，筒体内径4500 mm，筒体的安装倾角为3°。干燥烘干机由1对开式直齿圆柱齿轮驱动，大齿圈采用鞍座支撑固定在干燥烘干机筒体外壳上；而简体的轴向定位由出料滚圈两侧的挡轮来调节与控制。
(2) 大小齿轮及鞍座结构（见图1）
该齿轮副是l对模数m- 40的直齿圆柱软齿面开式齿轮，制造精度为10级。小齿轮节圆直径di一680 mm，材质为35CrMo，调质处理；大齿圈节圆直径dz=5840 mm，材质为ZG310 -570，正火处理。大齿圈采用剖分式结构，安装时用4颗M40的螺栓将两半边齿圈连接固定成一体。
鞍座采用厚度为30 mm的Q23s -A钢板拼焊成型，其底板预加工成弧形，用4颗M30的螺栓固定在于燥机简体上；而鞍座与大齿圈之间则采用一直径为∮80 mm的40Cr销轴连接；鞍座与销轴采用间隙配合，销轴与大齿圈采用H7／n6的过渡配合。
1.4大小齿轮的润滑情况
该齿轮副的润滑原设计采用稀油“油池飞溅”润滑方式，润滑油采用减速箱换下的废齿轮油。由于是开式齿轮，齿轮罩密封效果差，所以润滑油很容易被外界杂质污染，造成齿轮啮合时产生磨粒磨损现象。因此，我公司后来相继将2台干燥烘干机大小齿轮的润滑方式改为自动喷雾润滑。
2回转干燥烘干机传动系统的故障状况
2.1故障统计
在2004年，对2台干燥烘干机的故障情况进行统计。统计结果显示，由干燥烘干机传动系统故障引起的装置停车时间分别为266.5h和123h，约占干燥烘干机总故障时间的85.01%和66.13%；而干燥烘干机的故障时间又占到分厂设备故障总时间的36.35%和19.75%。因此，减少干燥烘干机传动系统的故障对提高整个装置运行率有着非常重要的意义。
2.2故障状况
(1)鞍座底板断裂（见图2）
观察所有断裂的鞍座，发现断裂断口全都处于鞍座底板与立板加强筋的外侧焊缝处，并都沿干燥烘干机轴线方向断开，断口比较规则。
(2)鞍座连接螺栓断裂（见图3）
螺栓的断口全都集中在螺杆根部，断口比较规则，断口附近见不到明显的径向压痕，裂纹方向与螺杆轴心线夹角约为45°。
(3)鞍座销轴断裂（见图。4）
设备运行一段时间后，鞍座与大齿圈的连接销轴会在鞍座和齿圈的结合面处附近发生断裂，但轴表面见不到明显的径向压痕；断口断面较平整、规则，能看到裂纹源，裂纹方向与轴心线夹角约为45°。
(4)齿面故障状况（见图5、图6）
齿面磨损从图5、6可看出，无论是小齿轮还是大齿圈，在各齿的整个啮合齿面上，都能在齿根附近看到明显的齿面磨损分界面，齿厚明显减薄，齿顶被磨圆、磨尖，已形不成一个正确的渐开线齿形，同时在沿齿面滑动方向还出现了“摩擦”沟痕。2005年1月分别对2台干燥烘干机大齿圈的齿厚进行了测量，结果发现：A系列干燥烘干机大齿圈分度圆处的齿面磨损量最大值已达到12.87 mm，约为齿厚的20.47%；而B系列干燥烘干机大齿圈该处的齿面磨损量最大值也达到了7. 87 mm，约为齿厚的12.52%。
齿面变形从图5、6可看出，该齿轮对的齿轮齿面不仅有磨损，还出现了变形：小齿轮节圆附近齿面出现明显“凹沟”；而大齿圈节圆附近齿面则出现明显
“棱脊”，齿顶和齿侧出现“飞边”，齿轮啮合面已产生明显的塑性变形，破坏了正确的渐开线齿形。
3故障原因分析
3.1齿面故障机理分析
(1)齿面故障形貌从图5和图6可以看出，齿面故障形貌与典型的低速大功率软齿面齿轮传动在齿面硬度不够的情况下易产生的轮齿塑性变形形貌（如图7所示）相符。且从齿面还可以看出有明显的因润滑不良而引起的摩擦磨损和粘着磨损沟痕。
(2)齿轮的强度校核情况
按电机功率为710 kW和10级开式重负荷齿轮进行强度校核计算得：齿面接触应力aH =491. 38 N]mm2，齿根弯曲应力一223. 16 N/mm2。
而按原设计选用的材料和实测的齿面硬度（实测值HB179）查得的许用应力为：齿面许用接触应力aHP一349. 12 N/mm2，齿根许用弯曲应力aFP一151. 69N/mm2。
由此可见，齿轮原设计的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度均不够。
3.2鞍座底板、连接螺栓及销轴断裂机理分析
3.2.1断口形貌分析
从鞍座底板、连接螺栓及销轴的断口形貌看出，断口端面较平整规则，能看到裂纹源、扩展区和瞬断区，属较典型的疲劳断裂。
3.2.2受力分析
(1)热应力分析
由于大齿圈及鞍座在干燥烘干机简体上的安装是常温下进行的，在设备运行后，干燥烘干机齿圈处筒体温度高达90℃，而大齿圈则基本上仍是常温，因此，两者的热膨胀不等，肯定会产生附加的热膨胀应力。为此，对筒体的热膨胀量进行计算：当干燥烘干机正常运行时，鞍座处简体在直径方向上的热膨胀量达3. 655 mm；而外部大齿圈的温度始终与大气温度相当，其热膨胀量非常小，可忽略不计。而鞍座的结构型式基本上不具备任何热膨胀补偿能力，因此，筒体的热膨胀给鞍座施加了一个巨大的膨胀应力，图8是简体热膨胀时鞍座与销轴的受力情况分析。
从图8看出，无论是底板还是销轴，均同时承受着1组由于热膨胀而产生的向外附加应力和来自大齿圈的向内反作用力，并在底板立筋边沿焊缝处、销轴大齿圈侧边处形成一个应力集中与突变区域，且应力还是周期变化的。
(2)设备运行情况下的受力分析
在设备运行情况下，鞍座底板、连接螺栓及销轴除了要承受干燥烘干机简体及简体物料的重力和小齿轮传递的转矩外，还要承受因简体热膨胀而产生的附加应力，同时还要承受由于齿轮对啮合状况差带来的附加冲击力。这些力分别以拉伸、弯曲、剪切等方式作用在鞍座底板、连接螺栓及销轴上。
(3)每次开停车热应力循环1次，而设备运行情况下的受力则随着鞍座所处位置的不同而不同，越接近小齿轮处受力越大，循环周期同大齿圈旋转频率。
由此可以看出，鞍座底板、连接螺栓及销轴的断裂为低周疲劳断裂。
3.3综合分析
根据上述分析可以看出：
(1)引起鞍座底板、连接螺栓及销轴易断裂的主要原因是：原设计大齿圈采用鞍座支撑结构无法补偿因干燥烘干机简体热膨胀、变形而在上述各处产生的巨大的附加应力，且周期性地循环变化，极易引起疲劳断裂。同时10级加工精度的开式齿轮传动本身又存在着传动精度低、啮合间隙大等缺点，啮合时会产生冲击力；且由于DAP生产工艺在停车时需用干燥烘干机作为一个临时储仓的特殊性，因此，在开车时是带超常规载荷起动，将产生较大的冲击力；而鞍座支撑方式为刚性支撑，不能吸收或减弱任何冲击力。
(2)齿面磨损变形严重的主要原因是原设计齿面接触强度严重不足，引起轮齿表面承载能力不足：一方面表面被碾压至破碎，甚至脱落，表面粗糙度急剧恶化，很难形成有效的润滑油膜，而原设计不当的润滑方法更加剧润滑状况的恶化，因而造成齿面金属直接接触产生磨损；另一方面由于齿轮硬度不足，齿面接触应力超过材料抗剪屈服极限，因而轮齿表面金属产生塑性流动，造成轮齿变形。
(3)齿面状况的恶化，进一步加大齿轮运行中的冲击载荷给鞍座及其连接件带来的附加应力，因而加快了上述部位的故障频率；而另一方面鞍座及其连接件的断裂又反过来影响齿面的正常啮合状况，加剧齿轮传动的冲击振动，加速齿面的磨损和塑性变形，二者相互影响，最终形成一种恶性循环。
4、改进对策
(1)改大齿圈鞍座支撑结构为切向弹簧板支撑结构。
(2)改进齿轮材质并适当增加齿轮的硬度。
(3)适当增加齿宽。
(4)将齿轮原设计的10级加工精度改为9级精度。
(5)润滑改为专用开式齿轮油的喷雾润滑方式。
富通新能源生产销售的木屑颗�；�、木屑烘干机等生物质燃料成型机型，木屑烘干等机械设备。
