纯碱生产中埋刮板运输机常见故障分析及设计优化

厉 波

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)



技 术 讨 论

纯碱生产中埋刮板运输机常见故障分析及设计优化

厉 波

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

对纯碱生产中应用比较广泛的埋刮板运输机发生的故障进行了分析并提出了改进建议。

纯碱；埋刮板运输机；故障；分析；优化

埋刮板运输机被广泛应用于纯碱生产中，其特点是耐高温、运输量大、运输距离长，目前一般有单链条和双链条刮板两种结构。在实际生产中我们发现，这种设备的故障率非常高，对生产的稳定运行干扰很大，成为了一个让人很头疼的问题，另外，现场伴随着振动、噪音、粉尘，环境十分恶劣。本文就埋刮板常见故障进行分析，并提出整改建议，以期达到提高埋刮板运行稳定，减少故障发生的目的。

1 常见故障

1.1 运输链条断裂

目前的纯碱生产中使用的埋刮板运输机，一般采用单运输链和双运输链两种结构，单链结构早期曾经采用45#锻钢，但由于强度问题，后来改成了高强度合金钢模锻链节，材质的选择各家各不相同，但主要应考虑工作温度接近200 ℃时的抗疲劳性、拉伸强度、耐磨性等，有些制造厂采用的是40Cr，我厂之前也试用了许多材质，以类似于坦克履带的20MnBV材质相对比较好一些，但仍然出现断裂事故，其主要故障点出现在链节拉杆体断裂比较常见。

双链结构的埋刮板相对于单链结构，其运行稳定性要大大提高，双链条相当于常见的套筒滚子链，但由于结构比较复杂，造价也随之上升，这种结构的链板一般用合金钢板冲压成形，其抗疲劳性能优越，目前这种结构的埋刮板在纯碱生产中应用的越来越广泛，但其仍然存在着一些弱点，例如：链板两侧的销轴孔处容易出现疲劳断裂，而且，由于刮板斗子两侧设计有可动部件滚轮，容易出现滚轮销轴磨损或卡死的情况。另外，也出现过滚轮出槽、刮板斗子刮到底部金属异物而大量损坏等故障。

1.2 运输链的翅膀断裂

这种情况出现在单链埋刮板结构上，由于这个用于运输物料的翅膀是悬臂结构，在工作过程中，遇到轨道不直、箱体变形等情况时，其端部易碰擦到箱体，使翅膀的根部受到极大的弯曲力，久而久之就会出现疲劳裂纹而断裂，这种情况发生的故障率非常高，我厂目前仍有类似结构的埋刮板在运行，成为影响生产的一大因素。其破坏示意图如图1。

图1 埋刮板翅膀及运输链断裂点示意图

1.3 机头处地脚螺栓松动

传动座子与机头底板分成两部分布置，极易造成机头处地脚螺栓松动。这个看似简单的问题，其实其影响是巨大的，首先，它破坏了机器运行的稳定性，使传动部分出现抖动。其次，经过长期的抖动，其混凝土基础的空洞就会扩大，进而使抖动、振动加剧，最终可能会导致破坏。经过现场查看和分析，其原因如下：

设计人员在埋刮板的设计中，普遍忽略了机头处地脚螺栓的可靠性，往往把减速机底座和埋刮板的机头基础设计成两部分，并分开进行固定，导致两个基础间出现十分大的作用力，为故障的发生埋下了隐患，如图2所示。

图2 传动基础分两部分布置时造成对箱体的额外拉力示意图

另外，有些埋刮板的机头箱体设计成无固定基础方式，造成其传动的反作用力由箱体上的细小螺栓承受，由于埋刮板工作时的高温，考虑到工作时箱体的膨胀伸长量，所以除机头外的箱体均采用螺栓压板滑动安装方式，这样一来，机头处的减速机如果采用链条传动模式，其链条的驱动拉力将传递到整个箱体上，造成箱体的后移，继而会出现两个链轮间的中心距发生变化，影响传动的正常工作，或者造成箱体的变形等故障。

1.4 机头处回链不畅

机头处回链不畅，造成运输链条淤积发生撞击，加剧了运输链的损坏。由于埋刮板运输机设计得越来越长，运输链的回链(返回部分的松链)不能及时伸展开成为了一个问题，目前我厂使用最长的是75 m的埋刮板运输机，由于机体比较长，使用过程中出现的问题也比较多。在工作中，如果运输物料的温度180 ℃，温差按160 ℃计，则运输链工作时的伸长总量约达到150 mm，单边伸长量达70 mm，这个伸长的量如果不能及时拉直，就会出现运输链回链歪斜，甚至碰撞到箱体上，进而造成刮蹭引起故障。为使运输链能及时拉直，埋刮板的机尾处一般都设计有拉紧装置，其用途就是能够将伸长的运输链及时拉直，防止运输链条与箱体发生碰撞，但由于机身太长，上部回链与轨道之间的摩擦力非常大，时而出现机头部分的回链弓起撞击箱体的现象，造成故障的发生。

1.5 机头机尾密封结构失效

埋刮板运输机是一种粗大的运输设备，在运输纯碱的过程中，箱体中夹杂着部分炉气，而炉气中包含有CO2、氨气、水蒸汽等，一旦密封失效，现场卫生将不堪入目，环境污染十分严重，也造成了物料的损失。

2 设计优化及改进建议

针对以上提出的问题，笔者结合实际工作中的经验和教训，围绕如何提高埋刮板运行稳定性方面，提出如下几个方面的改进建议：

2.1 提高运输链结构的可靠性

1)在单运输链埋刮板中，运输链两侧的翅膀断裂故障发生率最高。早年埋刮板运输机在我厂试用后，频繁的运输链翅膀断裂故障令笔者苦不堪言，分析其破坏原因，与其悬臂结构有关，因此，增加其翅膀根部的抗弯折能力就可降低其断裂几率。在生产摸索中，笔者与设计人员充分沟通，提出了在运输链的根部增加一个抗弯小支撑板，这个小小的支撑板使运输链翅膀的断裂几率大大降低，效果非常明显，其后，在我厂订货的单链条埋刮板一律采用了这种结构，如图3所示。

图3 埋刮板运输链翅膀增加支撑板示意图

2)对于双链条埋刮板，链板销轴孔处的裂纹发生率比较高，这个问题比较好解决，可考虑改进材质，利用综合机械性能比较好的钢板进行冲压，或适当加厚链板片。另外，双运输链条的滚轮销轴时常出现卡死或磨损的情况，按目前的制造工艺，可考虑采用钢衬套混加镶嵌的自润滑材料，如石墨等。

另外，滚轮出槽也是一大故障，只要把滚轮的边缘适当加大就可轻易解决。

2.2 机头传动结构改进

这是一个往往被设计人员忽略的受力布置问题，机头处必须设计有可靠牢固的基础，建议改进成埋刮板箱体和传动减速机箱体在一个底座基础上的钢结构，并将机头部位的轴承座的支撑与传动底座固定，埋刮板箱体将不再承受来自于传动部分的附加力，运行将更加可靠。

2.3 回链拉紧装置采用坠砣方式

有些设计采用了可调弹簧结构，现场布置简单美观，但使用一段时间后效果就会变差，主要原因是运输链的环形总长度是随着物料的温度的变化而变化的，其箱体尽管有保温，长度也会随着外界的温度的变化而变化，另外，链节本身也会被拉长，这就要求必须及时对弹簧进行调节，但操作人员如果不能及时调节，就会出现拉紧器过紧或过松的情况。因此，实际生产中我们将大部分的弹簧结构的拉紧器改成了坠砣式，只要把配重调节好后，以后就无需调节了，工作稳定性有了较大提高。另外，坠砣结构提供的是基本恒定的拉力，不像弹簧结构在受到较大压缩时产生很大的拉力作用于绷紧部分的运输链上。

另外，机头处的箱体适当加高，因为当发生回链不畅时，此处将出现运输链的淤积，如果把此处的箱体适当加高一个节距的高度，将避免运输链磕碰到箱体顶盖，随着后续链条的牵拉和移动， 返回的运输链在尾部坠砣的作用下将逐步舒展开。

图4 埋刮板机尾坠砣示意图

2.4 尾部轴承座废油排出孔通向滑道

小小的设计构思，可解决滑道的润滑问题，而且还减少了加油的工作量和润滑油的用量，并可使机尾轴承座能及时回位

2.5 在埋刮板的箱体上设置观察孔

由于埋刮板运输机的可动部件太多，故障可能发生于每一个运输链上，一旦运输链发生断裂， 查找故障发生点将是一个十分困难的事情，因此，在埋刮板的箱体上必须设置可以快速打开的观察孔，以便于及时查找和排除故障。

3 结 语

为使埋刮板运输机能够平稳的工作，必须从设计阶段进行合理的构思，选择合适的材料和制作工艺，汲取现有设备的经验和教训，力求避免常见问题的发生。同时也必须考虑，一旦发生事故，如何能够快速的修复设备，减少对生产的影响。

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1005-8370(2016)03-16-03

2016-05-13

厉波，化工机械专业，历任永利化工(原天津碱厂)设备员、主任、分厂设备厂长，现任聚甲醛厂厂长，一直从事设备管理工作。