回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)是磷酸二銨(DAP)和復(fù)混肥生產(chǎn)裝置常見的主要設(shè)備之一，其運(yùn)行情況直接關(guān)系裝置產(chǎn)量，關(guān)系到裝置能否長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。貴州宏福實(shí)業(yè)開發(fā)有限總公司甕福磷肥廠磷酸二銨分廠的2套600 kt/a DAP裝置備有1臺(tái)∮4500 mm×38 300 mm回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)(A/B201)，系日本三井株式會(huì)社提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，由昆明重型機(jī)器廠制造、安裝。自1999年4月投入運(yùn)行以來，故障率一直較高，后經(jīng)多次改善性維修，故障率雖有所下降，但隨著裝置其他設(shè)備系統(tǒng)故障率的大幅度降低，干燥烘干機(jī)故障已成為影響裝置長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。2003、2004年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障停機(jī)時(shí)間已占整個(gè)干燥烘干機(jī)故障停機(jī)時(shí)間的80%以上，且大齒輪面已嚴(yán)重磨損、變形，因此，解決干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)存在問題已成為我公司當(dāng)務(wù)之急。為此，對(duì)故障原因進(jìn)行了認(rèn)真分析，并制定了改進(jìn)對(duì)策，現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下，富通新能源銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)、木屑烘干等機(jī)械設(shè)備。1、回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本情況
1.1基礎(chǔ)技術(shù)參數(shù)
    規(guī)格型號(hào)∮4500mm×38 300mm；處理介質(zhì)
    磷酸二銨(DAP)；生產(chǎn)能力  517～570 t/h;簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)速3.0 r／min；電機(jī)功率710 kW(6 000V)；電機(jī)轉(zhuǎn)速740 r/min。
1.2設(shè)備啟動(dòng)方式
    采用帶料啟動(dòng)方式，正常啟動(dòng)時(shí)干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體內(nèi)存有600—650 t物料。
1.3設(shè)備結(jié)構(gòu)
    (1)外形結(jié)構(gòu)
    干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體采用Q23s -A鋼板卷制拼焊成型，全長(zhǎng)38300mm，筒體內(nèi)徑4500 mm，筒體的安裝傾角為3°。干燥烘干機(jī)由1對(duì)開式直齒圓柱齒輪驅(qū)動(dòng)，大齒圈采用鞍座支撐固定在干燥烘干機(jī)筒體外殼上；而簡(jiǎn)體的軸向定位由出料滾圈兩側(cè)的擋輪來調(diào)節(jié)與控制。
    (2)  大小齒輪及鞍座結(jié)構(gòu)（見圖1）
    該齒輪副是l對(duì)模數(shù)m- 40的直齒圓柱軟齒面開式齒輪，制造精度為10級(jí)。小齒輪節(jié)圓直徑di一680 mm，材質(zhì)為35CrMo，調(diào)質(zhì)處理；大齒圈節(jié)圓直徑dz=5840 mm，材質(zhì)為ZG310 -570，正火處理。大齒圈采用剖分式結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)用4顆M40的螺栓將兩半邊齒圈連接固定成一體。
    鞍座采用厚度為30 mm的Q23s -A鋼板拼焊成型，其底板預(yù)加工成弧形，用4顆M30的螺栓固定在于燥機(jī)簡(jiǎn)體上；而鞍座與大齒圈之間則采用一直徑為∮80 mm的40Cr銷軸連接；鞍座與銷軸采用間隙配合，銷軸與大齒圈采用H7／n6的過渡配合。
1.4大小齒輪的潤(rùn)滑情況
    該齒輪副的潤(rùn)滑原設(shè)計(jì)采用稀油“油池飛濺”潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑油采用減速箱換下的廢齒輪油。由于是開式齒輪，齒輪罩密封效果差，所以潤(rùn)滑油很容易被外界雜質(zhì)污染，造成齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生磨粒磨損現(xiàn)象。因此，我公司后來相繼將2臺(tái)干燥烘干機(jī)大小齒輪的潤(rùn)滑方式改為自動(dòng)噴霧潤(rùn)滑。
2回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障狀況
2.1故障統(tǒng)計(jì)
    在2004年，對(duì)2臺(tái)干燥烘干機(jī)的故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，由干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障引起的裝置停車時(shí)間分別為266.5h和123h，約占干燥烘干機(jī)總故障時(shí)間的85.01%和66.13%；而干燥烘干機(jī)的故障時(shí)間又占到分廠設(shè)備故障總時(shí)間的36.35%和19.75%。因此，減少干燥烘干機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障對(duì)提高整個(gè)裝置運(yùn)行率有著非常重要的意義。
2.2故障狀況
    (1)鞍座底板斷裂（見圖2）
    觀察所有斷裂的鞍座，發(fā)現(xiàn)斷裂斷口全都處于鞍座底板與立板加強(qiáng)筋的外側(cè)焊縫處，并都沿干燥烘干機(jī)軸線方向斷開，斷口比較規(guī)則。
    (2)鞍座連接螺栓斷裂（見圖3）
    螺栓的斷口全都集中在螺桿根部，斷口比較規(guī)則，斷口附近見不到明顯的徑向壓痕，裂紋方向與螺桿軸心線夾角約為45°。
(3)鞍座銷軸斷裂（見圖。4）
    設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，鞍座與大齒圈的連接銷軸會(huì)在鞍座和齒圈的結(jié)合面處附近發(fā)生斷裂，但軸表面見不到明顯的徑向壓痕；斷口斷面較平整、規(guī)則，能看到裂紋源，裂紋方向與軸心線夾角約為45°。
(4)齒面故障狀況（見圖5、圖6）
    齒面磨損從圖5、6可看出，無論是小齒輪還是大齒圈，在各齒的整個(gè)嚙合齒面上，都能在齒根附近看到明顯的齒面磨損分界面，齒厚明顯減薄，齒頂被磨圓、磨尖，已形不成一個(gè)正確的漸開線齒形，同時(shí)在沿齒面滑動(dòng)方向還出現(xiàn)了“摩擦”溝痕。2005年1月分別對(duì)2臺(tái)干燥烘干機(jī)大齒圈的齒厚進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：A系列干燥烘干機(jī)大齒圈分度圓處的齒面磨損量最大值已達(dá)到12.87 mm，約為齒厚的20.47%；而B系列干燥烘干機(jī)大齒圈該處的齒面磨損量最大值也達(dá)到了7. 87 mm，約為齒厚的12.52%。
    齒面變形從圖5、6可看出，該齒輪對(duì)的齒輪齒面不僅有磨損，還出現(xiàn)了變形：小齒輪節(jié)圓附近齒面出現(xiàn)明顯“凹溝”；而大齒圈節(jié)圓附近齒面則出現(xiàn)明顯
“棱脊”，齒頂和齒側(cè)出現(xiàn)“飛邊”，齒輪嚙合面已產(chǎn)生明顯的塑性變形，破壞了正確的漸開線齒形。
3故障原因分析
3.1齒面故障機(jī)理分析
    (1)齒面故障形貌從圖5和圖6可以看出，齒面故障形貌與典型的低速大功率軟齒面齒輪傳動(dòng)在齒面硬度不夠的情況下易產(chǎn)生的輪齒塑性變形形貌（如圖7所示）相符。且從齒面還可以看出有明顯的因潤(rùn)滑不良而引起的摩擦磨損和粘著磨損溝痕。
    (2)齒輪的強(qiáng)度校核情況
    按電機(jī)功率為710 kW和10級(jí)開式重負(fù)荷齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算得：齒面接觸應(yīng)力aH =491. 38 N]mm2，齒根彎曲應(yīng)力一223. 16 N/mm2。
    而按原設(shè)計(jì)選用的材料和實(shí)測(cè)的齒面硬度（實(shí)測(cè)值HB179）查得的許用應(yīng)力為：齒面許用接觸應(yīng)力aHP一349. 12 N/mm2，齒根許用彎曲應(yīng)力aFP一151. 69N/mm2。
    由此可見，齒輪原設(shè)計(jì)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均不夠。
3.2鞍座底板、連接螺栓及銷軸斷裂機(jī)理分析
3.2.1斷口形貌分析
    從鞍座底板、連接螺栓及銷軸的斷口形貌看出，斷口端面較平整規(guī)則，能看到裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，屬較典型的疲勞斷裂。
3.2.2受力分析
    (1)熱應(yīng)力分析
    由于大齒圈及鞍座在干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體上的安裝是常溫下進(jìn)行的，在設(shè)備運(yùn)行后，干燥烘干機(jī)齒圈處筒體溫度高達(dá)90℃，而大齒圈則基本上仍是常溫，因此，兩者的熱膨脹不等，肯定會(huì)產(chǎn)生附加的熱膨脹應(yīng)力。為此，對(duì)筒體的熱膨脹量進(jìn)行計(jì)算：當(dāng)干燥烘干機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，鞍座處簡(jiǎn)體在直徑方向上的熱膨脹量達(dá)3. 655 mm；而外部大齒圈的溫度始終與大氣溫度相當(dāng)，其熱膨脹量非常小，可忽略不計(jì)。而鞍座的結(jié)構(gòu)型式基本上不具備任何熱膨脹補(bǔ)償能力，因此，筒體的熱膨脹給鞍座施加了一個(gè)巨大的膨脹應(yīng)力，圖8是簡(jiǎn)體熱膨脹時(shí)鞍座與銷軸的受力情況分析。
    從圖8看出，無論是底板還是銷軸，均同時(shí)承受著1組由于熱膨脹而產(chǎn)生的向外附加應(yīng)力和來自大齒圈的向內(nèi)反作用力，并在底板立筋邊沿焊縫處、銷軸大齒圈側(cè)邊處形成一個(gè)應(yīng)力集中與突變區(qū)域，且應(yīng)力還是周期變化的。
    (2)設(shè)備運(yùn)行情況下的受力分析
    在設(shè)備運(yùn)行情況下，鞍座底板、連接螺栓及銷軸除了要承受干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體及簡(jiǎn)體物料的重力和小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩外，還要承受因簡(jiǎn)體熱膨脹而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時(shí)還要承受由于齒輪對(duì)嚙合狀況差帶來的附加沖擊力。這些力分別以拉伸、彎曲、剪切等方式作用在鞍座底板、連接螺栓及銷軸上。
    (3)每次開停車熱應(yīng)力循環(huán)1次，而設(shè)備運(yùn)行情況下的受力則隨著鞍座所處位置的不同而不同，越接近小齒輪處受力越大，循環(huán)周期同大齒圈旋轉(zhuǎn)頻率。
由此可以看出，鞍座底板、連接螺栓及銷軸的斷裂為低周疲勞斷裂。
3.3綜合分析
    根據(jù)上述分析可以看出：
    (1)引起鞍座底板、連接螺栓及銷軸易斷裂的主要原因是：原設(shè)計(jì)大齒圈采用鞍座支撐結(jié)構(gòu)無法補(bǔ)償因干燥烘干機(jī)簡(jiǎn)體熱膨脹、變形而在上述各處產(chǎn)生的巨大的附加應(yīng)力，且周期性地循環(huán)變化，極易引起疲勞斷裂。同時(shí)10級(jí)加工精度的開式齒輪傳動(dòng)本身又存在著傳動(dòng)精度低、嚙合間隙大等缺點(diǎn)，嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊力；且由于DAP生產(chǎn)工藝在停車時(shí)需用干燥烘干機(jī)作為一個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)倉(cāng)的特殊性，因此，在開車時(shí)是帶超常規(guī)載荷起動(dòng)，將產(chǎn)生較大的沖擊力；而鞍座支撐方式為剛性支撐，不能吸收或減弱任何沖擊力。
    (2)齒面磨損變形嚴(yán)重的主要原因是原設(shè)計(jì)齒面接觸強(qiáng)度嚴(yán)重不足，引起輪齒表面承載能力不足：一方面表面被碾壓至破碎，甚至脫落，表面粗糙度急劇惡化，很難形成有效的潤(rùn)滑油膜，而原設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方法更加劇潤(rùn)滑狀況的惡化，因而造成齒面金屬直接接觸產(chǎn)生磨損；另一方面由于齒輪硬度不足，齒面接觸應(yīng)力超過材料抗剪屈服極限，因而輪齒表面金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)，造成輪齒變形。
    (3)齒面狀況的惡化，進(jìn)一步加大齒輪運(yùn)行中的沖擊載荷給鞍座及其連接件帶來的附加應(yīng)力，因而加快了上述部位的故障頻率；而另一方面鞍座及其連接件的斷裂又反過來影響齒面的正常嚙合狀況，加劇齒輪傳動(dòng)的沖擊振動(dòng)，加速齒面的磨損和塑性變形，二者相互影響，最終形成一種惡性循環(huán)。
4、改進(jìn)對(duì)策
    (1)改大齒圈鞍座支撐結(jié)構(gòu)為切向彈簧板支撐結(jié)構(gòu)。
    (2)改進(jìn)齒輪材質(zhì)并適當(dāng)增加齒輪的硬度。
    (3)適當(dāng)增加齒寬。
    (4)將齒輪原設(shè)計(jì)的10級(jí)加工精度改為9級(jí)精度。
(5)潤(rùn)滑改為專用開式齒輪油的噴霧潤(rùn)滑方式。
富通新能源生產(chǎn)銷售的木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)型，木屑烘干等機(jī)械設(shè)備。