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烘干搅拌输送新闻动态
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回转滚筒式干燥机支承结构的磨损分析与改进方案
发布时间：2013-10-22 08:59 来源：未知
某厂采用淤浆法生产高密度聚乙烯过程中，使用回转滚筒式干燥机，将含湿量30%（重量比）的聚乙烯干燥成含湿量0.3%的粉末，再经造粒包装出厂。该干燥机是装置中的关键设备，由简体、支承、传动、密封、润滑及加热等几部分组成�；樽酝恫蟛痪眉捶⑾种С胁糠值墓鋈屯新帜ニ鹧现兀ニ鸬耐新挚稍诩苹煨奘备�，但滚圈与简体连接成一体，短时间内无法更换，一直带“病”运转，成为设备运行的隐患。为此，笔者对磨损原因进行分析，结合现场实际情况制定了合理可行的改进方案。
1、支承结构
回转滚筒式干燥机整个简体长21 000mm，直径2 428mm，容积95m3，在距进料端4 200mm处设置一个滚圈和两个支承滚圈的托轮，构成进料端支承，在距出料端4200mm处设置一套相同的出料端支承。为防止简体在运行中的轴向移动，在进料侧的滚圈轴向两侧各设有挡轮。滚圈与托轮表面接触，构成一对承载元件，用来支承整个筒体及物料的重量。两个托轮的中心线夹角为600，其截面如图1所示，滚圈和托轮材料、结构尺寸见表l。
2、滚圈、托轮磨损特征
滚圈和托轮表面沿周向均布有连续整圈划伤沟槽，槽深约0.5 mm，宽约mm，沟槽两侧有不规则的毛边；表面有点状麻坑，局部有指甲盖大小的黑褐色斑痕。并且两者表面均有大小不等的V形凹坑，凹坑断面不规则，有典型的裂纹扩展线，随着运转周期的增长，凹坑不断扩大，边缘金属被压溃成金属屑挤出脱落。托轮表面有细微裂纹，呈放射状和圆弧网状。裂纹在表面有延伸趋势，由断面向纵深扩展，表面有金属皱折，沿裂纹缝隙敲击，金属块脆性剥落。同时，托轮表面粘附有金属凸起物，形成局部高点，使滚圈、托轮接触精度降低。
在运转过程中，托轮、滚圈运行环境温度较高。托轮比滚圈的损坏程度大，进料侧滚圈、托轮磨损比出料侧严重。对干燥机的支撑受力情况进行了计算，从计算结果看进料侧滚圈、托轮受力大于出料侧，与实际宏观检查反映的情况相符。
3、滚圈、托轮磨损原因分析
3.1疲劳裂纹的形成
重新校核了滚圈、托轮的强度，结果显示两者设计强度均能够满足要求，但滚圈、托轮表面宏观检查发现的麻坑、裂纹及凹坑均为疲劳破坏的典型特征，说明虽然最大接触应力和弯曲应力低于屈服极限，但在长期重复作用下，有其他因素影响导致了疲劳磨损破坏。
由于托轮滚圈的防护罩密封性能不佳，外部杂质易入接触表面成为磨粒，在接触区域内磨削表面，造成表面变形和擦伤，降低了表面精度。擦伤的表面形成沟槽，使表面不连续，引起应力集中，应力集中处的最大应力增长，达到强度极限时，产生疲劳裂纹；同时由于磨粒对滚圈和托轮表面局部作用时间不同，会产生交变接触应力，引起表层的疲劳损伤，导致产生表面裂纹。
滚圈、托轮可视为轴线平行的两圆柱体，两圆柱体线接触承受载荷后，发生局部变形，线接触扩大为窄矩形面接触，在接触表层下出现最大剪应力，在此最大剪应力的作用下，内部金属晶体出现位错滑移，在晶界或相界面受阻；或是两列交叉的位错会合，构成位错堆积群，位错堆积前端应力集中，形成疲劳裂纹源。疲劳裂纹向四周扩展，扩展方向大致与法向面成45°，导致表面微粒脱落，产生麻坑。从麻坑脱落的金属粒在通过滚圈、托轮接触区时形成浅压痕，在浅压痕的边缘又形成应力集中，产生边缘裂纹进一步扩展使表面损伤。
滚圈、托轮在交变接触应力作用下，表面引起反复局部塑性变形，使接触表面形成挤出带和侵入沟，如图2所示，侵入沟成为疲劳裂纹的发源地，表面疲劳裂纹源扩展，导致接触表面的局部剥离，造成接触疲劳磨损。
3.2疲劳裂纹的扩展
滚圈、托轮表面裂纹一旦形成，润滑油会成为一种很好的渗透剂，充满任何细小裂纹，起油楔作用。对于唇部趋近载荷的裂纹，通过载荷区时唇部封闭，油不能排出，在裂纹内部产生很高的油压，这种油压反复出现，成为疲劳裂纹扩展的推动力，最后导致裂纹贯穿表面，引起微粒脱落，逐渐形成麻坑。麻坑处表面不连续，产生应力集中，材料继续脱落，其宽度和长度不断扩大，形成V形凹坑。另一方面在接触应力作用下，表面局部突出的部位被压平，形成小范围内金属折叠，疲劳裂纹被埋没，尖端产生应力集中，裂纹扩展延伸，也引起了表层局部剥落，导致产生表面麻坑和斑痕。
3.3 润滑不良引起的磨损破坏
滚圈与托轮接触运转采用滴油润滑，常因油路长，油管细，环境脏，过滤网堵塞而不能及时润滑到接触面上。滚圈与托轮表面在接触压力作用下，金属直接接触而相粘，粘着点在运转中被剪切剥离，滚圈材料强度略低于托轮，表面金属被剥落，剥落的金属与托轮表面的金属在较大压力作用下产生“冷焊”，使托轮表面粗糙度增加，产生应力集中，同时凸起物还会在运转中进一步划伤滚圈表面，造成严重的刮伤与沟槽，加速了表面的破坏。另外，由于润滑缺乏还将导致运转接触面有时处于一种千磨擦状态，磨损破坏加剧。
3,4托轮安装、调节不当引起的磨损破坏
滚圈、托轮正常运转的接触宽度应占托轮宽度的2/3，但由于安装误差，使托轮与滚圈轴线的平行度变差，接触面出现张角，或因两侧托轮调节量不一致，使滚圈、托轮由均匀接触变为局部接触，产生局部应力集中，导致磨损加剧。
4、改进措施
4.1 提高托轮的耐磨性能
欲提高托轮的耐磨性能，应从以下几方面着手：
a．提高托轮表层的硬度和表面的抗塑性变形能力。需在制造托轮时强化材料组织，控制材料成分和热处理工艺，防止在表层中出现气孔、夹渣、微裂纹等缺陷。
b．提高托轮表面精度，消除表面粗糙不平带来的影响。当表面精度提高后，能有效减小接触面上的实际接触压力，提高接触疲劳磨损寿命，因此要避免在加工表面留有切削刀痕。
c．改善冶金质量，提高材料的纯洁度。
4.2滚圈表面的现场修复
将滚圈表面的条状沟槽和挤出的高点打磨修平，对深沟槽与凹坑实施补焊，补焊后对滚圈表面再进行打磨抛光。经过手工修复后，滚圈的表面状况得到改善，有效抑制了表面裂纹的扩展。
4.3改进润滑系统
将原有的8个单柱塞真空滴油式注油器取消，改为集中式油站，采用内啮合齿轮泵供油。将滴油改为喷油，增大润滑油量，能有效润滑、冷却运转接触面，并能及时冲走表面的杂质及金属屑，使滚圈与托轮接触面之间形成油膜，改善接触面运行状况。为防止回油管堵塞，将回油管线加粗，安装双联可拆式在线过滤器，保证滚圈与托轮润滑清洁良好。
4.4改善滚圈托轮的工作环境
提高密封罩的密封性能，按期更换密封条。巡检后及时关闭观察门，防止外界异物进入接触面，使滚圈、托轮工作环境保持清洁。
4.5确保托轮安装精度
在更换托轮时要尽量保持两侧托轮调节量一致，确保托轮与滚圈轴线平行，使两者之间的线接触率在80%以上。运转过程中要按时补充托轮轴承润滑脂，保证轴承运转正常，使托轮运行平稳。
5、结束语
通过仔细分析和技术改进，缓解了干燥机滚圈、托轮的磨损。修复的滚圈使用一年后，磨损情况没有恶化，托轮的使用周期有所延长，确保了回转滚筒式干燥机的连续平稳运行。对于与其他装置的类似情况，可参考文中提供的方法进行处理。
