1、前言
    回轉(zhuǎn)窯是氧化球團(tuán)、直接還原、水泥焙燒等工藝的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色冶金、化工、礦山、建材等行業(yè)�；剞D(zhuǎn)窯采用大型回轉(zhuǎn)筒形結(jié)構(gòu)，主要用于物料焙燒，在1：況條件下，窯內(nèi)溫度一般介于800～1 200 ℃之間。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)窯一般采用固定齒輪傳動，由于受簡體變形、制造、安裝調(diào)整和使用環(huán)境等諸多因素的影響，固定齒輪副嚙合工況十分惡劣，設(shè)備故障多，作業(yè)效率低，嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。針對上述問題，在多年經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，中冶長天公司機(jī)械設(shè)計(jì)分院成功地開發(fā)出回轉(zhuǎn)窯柔性傳動裝置，后又經(jīng)多次完善與改進(jìn)，現(xiàn)已很好地解決了固定齒輪傳動存在的問題。
2、固定齒輪傳動存在的問題
    傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中回轉(zhuǎn)窯所采用的固定齒輪傳動方式為電動機(jī)一減速器一開式齒輪副。開式齒輪副中大齒圈裝在簡體上，其中心隨簡體撓度的變化而變化，小齒輪支承在基礎(chǔ)上，其結(jié)構(gòu)見圖1。

    由于回轉(zhuǎn)窯的特定結(jié)構(gòu)，使得運(yùn)行過程中大齒圈的回轉(zhuǎn)中心線不固定。如圖2所示，由于回轉(zhuǎn)窯中物料的波動、窯內(nèi)溫度的變化等原因，使得運(yùn)行過程中，回轉(zhuǎn)窯簡體會發(fā)生撓曲變形，其中心線最大撓度為AD。則大齒圈回轉(zhuǎn)中心發(fā)生變化，齒輪副中心距也隨之發(fā)生變化，從而導(dǎo)致大齒圈與小齒輪之間的齒側(cè)間隙變小，且簡體撓度越大，齒側(cè)間隙越小。為確�；剞D(zhuǎn)窯在極限載荷、極限溫度時大、小齒輪之間能夠正確嚙合，必須人為增加大、小齒輪的齒側(cè)間隙，這使得正常生產(chǎn)狀態(tài)下，回轉(zhuǎn)窯大小齒輪間的齒側(cè)間隙過大，齒輪運(yùn)行產(chǎn)生振動和噪聲。

    大齒圈在隨簡體中心線變化的同時，還產(chǎn)生一個相對于安裝平面的偏轉(zhuǎn)角口。大齒圈偏轉(zhuǎn)后，大、小齒輪的軸心線平行度降低，齒面在齒寬方向發(fā)生傾斜（見圖3），由此造成大、小齒輪在相互嚙合時輪齒之間產(chǎn)生偏載，加劇了齒輪的不均勻磨損，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)輪齒折斷。

    此外，出于設(shè)備維護(hù)的需要，回轉(zhuǎn)窯需定期竄窯，竄窯時簡體將在回轉(zhuǎn)窯軸向方向產(chǎn)生約±60 mm的位移，窯內(nèi)溫度的變化也使得回轉(zhuǎn)窯筒體產(chǎn)生一定的軸向位移，軸向位移帶動大齒圈沿軸向移動，造成大齒圈與小齒輪之間在嚙合面上產(chǎn)生相對滑動，加速輪齒的磨損。
3、BF型柔性傳動裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用
   針對固定齒輪傳動所存在的問題，結(jié)合回轉(zhuǎn)窯的工況特點(diǎn)，中冶長天公司研發(fā)出了一套BF型回轉(zhuǎn)窯柔性傳動裝置。該裝置主要由大齒輪、高速齒輪軸、低速齒輪軸、壓桿、箱體、掛輪及彈簧支承桿等組成，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖4。

    該柔性傳動的傳動方式為動力源一高速小齒輪軸一大齒輪一低速小齒輪軸一大齒圈。工作狀態(tài)下，驅(qū)動力矩由萬向聯(lián)軸器或直接由液壓馬達(dá)傳遞至高速齒輪軸1的軸端，高速齒輪軸通過齒輪副帶動大齒輪2轉(zhuǎn)動，大齒輪2與低速齒輪軸5同軸，并通過鍵聯(lián)接帶動低速齒輪軸5轉(zhuǎn)動，低速齒輪軸5與大齒圈嚙合，通過齒輪副將動力傳遞至大齒圈。高速齒輪軸1、低速齒輪軸5均安裝在箱體4上，箱體4通過掛輪3直接掛在大齒圈上，從而將大齒圈與低速小齒輪軸的嚙合力的徑向分力傳遞給大齒圈，成為系統(tǒng)內(nèi)力，嚙合的切向分力則通過壓桿6、壓桿底座7傳遞給基礎(chǔ)。
    掛輪相對于掛輪軸的相位角是可調(diào)的，相位角不同，低速齒i輪與大齒圈的嚙合中心距就不同。低速齒輪軸與大齒圈之間的嚙合中心距由掛輪的相對位置確定，掛輪的調(diào)節(jié)范圍可滿足制造、安裝誤差的要求，并留有大、小齒輪齒面磨損后調(diào)整中心距的余地。在這種傳動形式上，所有傳動齒輪都掛在大齒圈上，可隨大齒圈一起移動，當(dāng)大齒圈的位置發(fā)生變化時，傳動裝置的位置也隨之變化，而所有齒輪的相對位置卻不會變化，從而確保了在大齒圈位置發(fā)生細(xì)微變化時，低速小齒輪軸與大齒圈的中心距不變，確保了齒輪副處于正確的嚙合狀態(tài)。
    考慮到柔性傳動裝置懸掛于大齒圈上，造成大齒圈和回轉(zhuǎn)窯簡體的附加載荷增大，也使掛輪的輪壓增大，會影響其使用壽命。因此設(shè)置了彈簧支承桿8來平衡柔性傳動裝置懸掛部分的重量，消除附加載荷對回轉(zhuǎn)窯的不利影響。
    回轉(zhuǎn)窯柔性傳動裝置自1997年問世以來，已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各種規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯上。第一套柔性傳動裝置1997年投入使用，應(yīng)用于北京密云10萬t/a直接還原回轉(zhuǎn)窯，現(xiàn)已使用11年，設(shè)備性能良好。相繼采用柔性傳動裝置的有柳鋼，武鋼程潮、昆鋼、江陰、新疆直還、銅陵等數(shù)十家冶金礦山企業(yè)。從這些企業(yè)的使用情況來看，采用了柔性傳動裝置的回轉(zhuǎn)窯，故障率明顯降低，作業(yè)率大幅提升，設(shè)備使用壽命普遍延長。柔性傳動裝置的使用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以120萬t/a球團(tuán)生產(chǎn)線為例，采用柔性傳動可為企業(yè)節(jié)省土建投資約35萬元，年節(jié)省維修費(fèi)用20萬元左右，因回轉(zhuǎn)窯作業(yè)率提高創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
4、柔性傳動裝置的性能優(yōu)勢
    柔性傳動裝置從根本上克服了固定齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)缺陷，與固定齒輪傳動裝置相比，傳動性能明顯改善，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
    (1)改善了傳動齒輪的嚙合狀況。由于柔性傳動裝置直接掛在大齒圈上，運(yùn)行過程中，雖然大齒圈的位置不斷變化，但與其配對的齒輪副的中心距保持不變，確保了正常的嚙合側(cè)隙，使得齒輪副運(yùn)行平穩(wěn)。，通過掛輪還可對齒側(cè)隙進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，當(dāng)側(cè)隙偏大或偏小時，可調(diào)整掛輪裝置達(dá)到較好的嚙合側(cè)隙。因此柔性傳動比傳統(tǒng)固定齒輪傳動的接觸精度高得多，大大改善了齒輪的嚙合偏載，降低了接觸應(yīng)力，提高了齒輪的壽命。
    (2)軸承的承載能力增強(qiáng)。采用柔性傳動裝置，大齒圈的位置變化不會給配對齒輪產(chǎn)生附加載荷，低速小齒輪軸只受嚙合力作用，軸承的工作載荷下降，運(yùn)行工況得到改善，使用壽命延長。
    (3)根除了輪齒折斷現(xiàn)象。由于柔性傳動裝置隨大齒圈一起移動，大齒圈與配對嚙合齒輪之間不會出現(xiàn)偏載，消除了因嚴(yán)重偏載而折斷輪齒的現(xiàn)象。
    (4)齒面磨損減輕，齒輪使用壽命延長。柔性傳動中消除了沖擊載荷，對齒輪副齒側(cè)間隙也采取了有效的保證措施，使齒輪副的嚙合條件得到改善。整套柔性傳動裝置與大齒圈隨動，當(dāng)大齒函隨簡體產(chǎn)生軸向位移時，大、小齒輪齒面不產(chǎn)生相對滑動，齒面磨損明顯減小，可有效延長齒輪的使用壽命。
5、結(jié)語
    隨著液壓馬達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，我公司設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)窯柔性傳動已全部采用液壓馬達(dá)作為驅(qū)動設(shè)備。與傳統(tǒng)的電機(jī)相比，它能夠提供較低的輸入轉(zhuǎn)速，因此，設(shè)計(jì)中已逐漸開始采用單級柔性傳動代替雙級柔性傳動。單級柔性傳動裝置進(jìn)一步降低了回轉(zhuǎn)窯的懸掛重量，結(jié)構(gòu)更為緊湊。此外，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，傳動方式也由單驅(qū)動發(fā)展到雙驅(qū)動。
回轉(zhuǎn)窯BF型柔性傳動裝置以其獨(dú)創(chuàng)的懸掛技術(shù)，成功地解決了回轉(zhuǎn)窯及其類似設(shè)備的驅(qū)動問題，進(jìn)一步完善與提升了回轉(zhuǎn)窯的裝備水平。隨著技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和改進(jìn)，它必將在鋼鐵、冶金、礦山、建材、有色、化工等行業(yè)獲得更加廣泛的應(yīng)用。
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