Φ3.6 m×14 m实心胶轮传动圆筒混合机在冶金企业中的应用优势

马立柱 闫育斌

(河南中原黄金冶炼厂有限责任公司， 河南 三门峡 472100)

0 前言

矿产资源是工业的基础，对于冶炼加工企业来说，矿产资源是制约其发展的重要因素[1]。随着富矿产量的减少和冶炼企业增加，所产生的原料供应问题在加剧。在这种情况下，贫矿和不合格矿也成为了企业发展的选择。但是贫矿和不合格矿是无法进行直接使用的，必须经过和富矿进行混合之后达到相关要求才能进行使用。目前行业内大产能混矿设备，以圆筒混合机为主。

目前国内圆筒混合机主要应用于黑色冶金和有色冶金中的混料和烧结制球，是生产工艺过程中的主要设备，具有混料范围广、生产能力大等特点[2-3]。圆筒混合机筒体采用钢板卷制焊接而成，根据其传动方式的不同，主要分为胶轮传动和齿轮传动[4]。胶轮传动的圆筒混合机是通过主动侧和被动侧胶轮将筒体支撑起来，然后电机减速机带动主动轮，主动轮靠胶轮与筒体间的摩擦驱动筒体旋转；胶轮传动又分为实心胶轮传动和充气轮胎传动。齿轮传动是依靠两端拖轮将筒体支撑起来，电机减速机带动小齿轮，小齿轮啮合筒体上的大齿圈进行旋转。

1 现场生产工况

河南某冶炼厂的混料车间分为A、B两个排矿池，A、B两种矿粉的粒度都为200目。混料前，通过称重计量按比例将两种矿粉通过运输带输送到喂料装置，然后进入圆筒混合机。圆筒混合机规格为Φ3.6 m×14 m，每小时混矿量约200 t。圆筒混合机安装在车间内，车间四周虽然有门窗，但总体上较为封闭，室内噪声过大，严重影响现场工作人员的正常工作。混料车间的平面布置如图1所示。

1—圆筒混合机；2—喂料装置；3—输送皮带；4—抓斗天车；5—称料系统；6—A矿池；7—B矿池图1 混料车间的平面布置

2 圆筒混合机传动方式的选择

圆筒混合机的传动方式主要分为齿轮传动、实心胶轮传动和充气轮胎传动。下文对这三种传动方式进行分析，结合河南某冶炼厂的实际生产情况，选出理想的传动方式，实现经济效益和社会效益。

1—设备筒体；2—大齿圈；3—滚圈；4—减速机电机；5—小齿轮；6—拖轮；7—挡轮图2 齿轮传动圆筒混合机的结构

2.1 齿轮传动圆筒混合机

2.1.1 齿轮传动圆筒混合机的结构

齿轮传动圆筒混合机的结构如图2所示。设备筒体上的滚圈安装在拖轮上，设备筒体上安装有大齿圈，大齿圈两侧安装有滚圈，底部有电机减速机、小齿轮、托轮和止推挡轮。两组拖轮将圆筒混合机托起，设备通过电机减速机驱动安装在筒体上的开式齿轮使筒体转动，止推挡轮在滚圈两侧，防止圆筒混合机在运行时延轴向方向窜动。

2.1.2 齿轮传动圆筒混合机的特点

1)加工难度大。为了保证筒体的同轴度和同心度，必须将齿圈和齿圈架同筒体进行同时加工，保证两个滚圈外圆的同轴度为Φ2 mm，滚圈两端面的跳动公差为1 mm，齿圈架的端面跳动和径向跳动在2 mm以内。筒体焊接完成后，整体退火要求高、难度大。

2)重量大。齿轮传动的圆筒混合机由于筒体上装有大齿圈和两个滚圈，滚圈一般为整体锻件，该处的筒璧较厚，为了保证整体的焊接质量，在滚圈两侧都配有过渡段，加上大齿圈重量，使得筒体重量较大。

3)振动大。在运转过程中筒体内物料会随着扬料板抛起进行混合，导致筒体混合料处于偏心状态，因而机器在运转过程中产生很大的振动载荷[5]。虽然国外有些单位在机架和基础之间安装有减震器，用于减弱圆筒混合机的振动及其对主厂房产生的振动载荷。但是这种减震器需要采用超高强度、超高弹性的橡胶制造，导致成本很高，而且减震效果也不是非常理想。

4)噪音大。齿轮传动是采用齿轮啮合进行旋转，筒体两端没有固定，只是采用拖轮支撑托起，运转过程中筒体会有一定的摆动，摆动的的筒体滚圈和拖轮有刚性碰撞，同时夹杂开式齿轮的啮合声，导致设备在运转过程中噪音大。

5)齿轮磨损快。由于筒体振动大，齿轮的中心线也随着振摆，这样齿轮啮合条件受到破坏，加速了齿轮的磨损。

6)初期投资大。由于齿轮传动配有大齿圈和滚圈，滚圈为整体锻造，对于这样大尺寸的锻件、铸件，圆筒混合机制造企业都是需要外购，这样增加了初期的制造成本，目前市场Φ3.6 m×14 m的圆筒混合机生产制造费用大约在400万元。

7)生产周期长。由于圆筒混合机的滚圈是整体锻造，Φ3.6 m×14 m的混合机滚圈外径在4.1 m，直径较大，导致了整体生产制造周期延长和加工费用的增高，一般的采购周期为4.5个月。

8)运行成本高。对于Φ3.6 m×14 m的齿轮传动的圆筒混合机，国内某知名生产加工企业采用的主电机功率是630 kW。按照每天运行24 h、每年运行300天、电价0.65元/kWh计算，齿轮传动圆筒混合机每年的电费约295万元，加上润滑系统，年消耗电费约为300万元。

9)安装要求精度高。大齿圈滚圆与滚圈外圆同轴度≤1.5 mm，大齿圈径向跳动≤1.5 mm，大齿圈齿端面跳动≤1 mm。

综上，齿轮传动圆筒混合机不能满足河南某冶炼厂的生产要求。

2.2 实心胶轮传动圆筒混合机

2.2.1 实心胶轮传动圆筒混合机的结构

实心胶轮传动圆筒混合机的结构如图3所示。设备筒体直接安装在主动胶轮和从动胶轮上，设备筒体上焊接有两道挡圈和加强筋，4组主、从动胶轮将圆筒混合机托起，设备通过电机减速机连接联轴器带动主动胶轮摩擦驱动使筒体转动，筒体带动从动胶轮转动，安装在底座上的两个挡轮和挡圈配合，防止圆筒混合机在运行时延轴向方向窜动。

1—设备筒体；2—挡圈；3—加强筋；4—减速机电机；5—联轴器；6—主动胶轮；7—从动胶轮；8—挡轮图3 实心胶轮圆筒混合机的结构

2.2.2 设备主要参数

规格为Φ3.6 m×14 m的实心胶轮圆筒混合机的主要设备参数见表1。

表1 实心胶轮圆筒混合机的主要设备参数

2.2.3 实心胶轮传动圆筒混合机的特点

1)重量轻。实心胶轮传动的圆筒混合机由于筒体上没有齿圈和两个滚圈，整个筒体厚度一致，少了配合大齿圈和滚圈的强度，筒体壁厚较齿轮传动薄，筒体整体重量轻。

2)振动小。在运转过程中筒体内物料会随着扬料板抛起混合，虽然筒体混合料处于偏心状态，但是实心胶轮本身就具有很好的缓冲作用，起到很好的减振作用，所以设备在运行过程中振动小。

3)噪音小。实心胶轮传动是减速机带动实心胶轮摩擦驱动筒体进行运转，生产过程中只有实心胶轮和筒体摩擦接触，没有齿轮啮合和滚圈的刚性运行，所以生产过程中的噪音较小。

4)初期投资小。实心胶轮传动的圆筒混合机，筒体采用钢板卷制而成，对接完成后只需要增加相应的挡圈和加强筋，最后整体退火处理，生产工序比较简单。目前市场Φ3.6 m×14 m的圆筒混合机生产制造费用大约在200万元。

5)生产周期短。胶轮传动的圆筒混合机没有较大尺寸的锻件和铸件，所有外购件基本都是标准件，采购周期短，生产周期约为2.5个月。

6)运行成本低。国内某设计院Φ3.6 m×14 m的实心胶轮传动的圆筒混合机的电机设计功率为250 kW。按照每天运行24 h、每年运行300天、电价0.65元/kWh计算，实心胶轮传动圆筒混合机的每年电费约117万元。

7)故障率低。实心胶轮传动不需要复杂的润

滑系统和精确的安装配合精度，所以运行期间整体故障率较低。

综上，实心胶轮的轮胎内腔充满弹性海绵体橡胶结构，从生产工艺上保证了各胶轮压力强度相同，使其在运行过程中不会因为强度差异而晃动，同时也提高了胶轮的使用寿命。主动侧的胶轮寿命可达到2年左右，从动侧胶轮不用承载驱动，寿命可以达到3年。由于海绵体实心胶轮可靠性能高、故障少、无需停机检查，从而保证了生产的连续性，能够满足河南某冶炼厂的生产要求。

2.3 充气轮胎传动圆筒混合机

充气轮胎传动和实心胶轮结构相同，整体上只是将实心胶轮更换为充气轮胎，虽然成本上稍有减少，但是轮胎的充气压力的变化难以检查和控制，尤其是在多组轮胎中，每个轮胎的充气不很均匀和稳定。当个别轮胎由于漏气使气压急剧降低时，就会造成其它轮胎的负载加重，轮胎表面磨损有强有弱的不均匀现象必然出现。在生产过程中因为爆胎而被迫停车更换轮胎的事故时常会发生。轮胎气压的不均匀性和不稳定性易导致成恶性循环状态，不能满足河南某冶炼厂的生产要求。

3 结论

经过上述对比分析，与Φ3.6 m×14 m齿轮传动圆筒混合机相比，实心胶轮传动的初期投资少200万元，每年生产所产生的电费少约183万元；同时在用于粒度小和处理量相对较小的矿粉混料时，还具有运行稳定、振动小、噪声低、制造周期短、维修简单、节能等优点。实心胶轮传动圆筒混合机在冶金行业的应用中，经济效益、社会效益和环境效益显著，为行业内有类似河南某冶炼厂这种用圆筒混合机单纯进行混料工作的，提供一定的借鉴。