烧结机台车“起拱”现象处理

丁慧田

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部，河北唐山 063200）

0 引言

0.1 烧结机运行情况分析

烧结机台车是烧结机系统中最主要的设备，它是由众多的台车头尾相连布置在轨道上，形成一个闭式循环链。运转过程中，电机驱动头部星轮旋转带动台车前进，每台车依靠后台车推动前台车移动，形成上平面的台车运动。运转到尾部星轮后，台车依靠重力及上层台车的推力驱动尾部星轮运转，尾部星轮进而带动下层台车移动，形成完整的运行链条。

0.2 目前存在问题

烧结厂二号烧结机自2016年10月，出现烧结机回程台车“起拱”现象，即台车在运转过程中出现前车轮离开轨面，后一台车由于挤压力骑在前一台上的现象。从整体上看，本应水平运行的台车体出现锯齿状（图1）。烧结机出现“起拱”现象后，会使得烧结机水平方向上距离伸长。根据计算，当背车高度为100 mm时，台车整体长度会伸长到120 mm，这样烧结机尾部移动架被迫需要进行移动调整，增加了烧结机负荷。

由于台车前轮未能落在轨道上，距离轨面有100 mm高度，台车所有重量都压在后面2轮上，无形中增加了后轮轴承负荷。而且当台车运行到头部时，台车之间挤压力减少，前面台车轮会出现突然下落，对轨道形成了很大冲击，容易将轨道压断。

图1 烧结机台车起拱示意图

台车出现“起拱”背车时，会使得两台车接触的防磨板出现严重磨损，进而导致漏风。密封板磨损后，台车密封装置长度会超出台车体，还容易造成密封装置的损坏。

1 受力分析

1.1 尾部星轮受力

尾部星轮没有传动装置，其为无动力自由转动的轮状结构。为吸收烧结机受热后的膨胀量，烧结机尾部星轮装置布置于移动架上，移动架可沿烧结机纵向轴线有一定移动量。同时为保证每台台车轮始终与尾部星轮啮合，尾部移动架还配置了重力平衡装置，防止移动架移动过量。

由于尾部移动架移动速度十分缓慢，在极短时间内T到T+ΔT时刻尾部移动架处于受力平衡状态。对尾部移动架建立受力平衡公式，在烧结机空转（即台车上无物料情况）下，尾部星轮除自身重力外还受到来自上层台车的推力F1，下层台车的阻力F2，尾部移动重锤的拉力G，同时还承受台车自重。

1.2 运行过程中受力

（1）在空车情况下，烧结机尾部星轮受力示意图如图2所示。

图2 空载运行下烧结机尾部星轮受力示意

水平方向上受力：

在以星轮中心的转矩上：

式中，m1为空台车重量，m1=10 369 kg；m2为每台车烧结矿重量，m2=10 000 kg；R 为尾部星轮回转半径，R=2378 mm；G为尾部移动架配重，G=33 000 kg。

将参数带入公式1与公式2，3，并求解，得

用matlab作图，得出尾部星轮在一个受力周期内F2最小受力为300 kN，最大受力为305 kN，F1最小受力为25 kN，最大受力为30 kN（图3）。

图3 空转时尾部星轮所受水平力变化

（2）重负荷情况下，烧结机尾部星轮受力示意图如图4所示。

图4 重负荷运行下烧结机尾部星轮受力

经过化解得

用matlab作图，得出尾部星轮在一个受力周期内F2最小受力为309 kN，最大受力为333 kN，F1最小受力为-3 kN，最大受力为21 kN（图5）。

图5 重载时尾部星轮所受水平力变化

1.3 结论

（1）在空载和重载下，回程台车受力F2大小不等，但相差不大。

（2）在台车运转中，台车受力F1和F2是随着台车转角发生变化的，正是这种大小变化的力使得尾部移动架在一个卸料周期（0～42.4°）内发生周期性运动。

（3）在空载下，尾部移动架受力比较均匀，每周期力的突变不大，尾部移动量很少；而在重负荷下，尾部移动架力的突变比较明显，不平衡力的出现使得移动架出现了明显的周期性移动。

2 尾部回程台车背车分析

烧结机尾部星轮齿板齿形为渐开线，在烧结机台车从尾部星轮转出到脱离星轮的过程中，齿板对台车卡轮推力F2始终水平向前（图6），此外台车卡轮内部有自润滑轴承，齿板与台车之间是滚动摩擦，齿板对卡轮没有向上的摩擦力。

当星轮齿板磨损时，齿板齿形由渐开线磨损为直线，而且由于自润滑轴承有损坏，齿轮对台车的台车推力F2有向上的分力FH（图7），当该分力大与台车自身重力时，台车便出现起拱现象。

由上文得知，在尾部回程台车受推力大小为 F2，该力在（300～333）kN变化。根据钢-钢之间摩擦系数为0.2，则台车与台车之间因挤压造成的摩擦力Ff为（60～66.6）kN（图 8），该力大于台车自重50.8 kN，所以台车一旦出现“起拱”后难以依靠自身重力下落。

图6 正常情况下回程台车脱离齿板时受力

图7 齿板磨损下回程台车脱离齿板时受力

图8 回程台车运行中受力

3 结论

要消除台车“起拱”现象，首先要降低回程台车所受推力F2，即可以通过调整尾部移动架的灵活性、检查尾部配重重力大小来实现；然后从避免起拱的产生，即可通过检查卡轮轴承、恢复齿板齿形，或者加固压轨装置（图9）来抵消推力F2产生的向上分力。

图9 对烧结机回程轨道加固

烧结厂结合自身实际，采取了减少尾部移动架配重、对烧结机台车卡轮进行定期更换和加固压轨来消除“起拱”现象，取得了良好效果。目前，烧结机回程台车起拱已由最大时的100 mm降低到10 mm，起到了良好的效果。