硫磺鍋爐改進(jìn)設(shè)計(jì)

1、硫磺鍋爐改進(jìn)設(shè)計(jì)鄭齊武（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司襄渝二線(成局)項(xiàng)目部 638600）摘要： 在鐵路鋪架工程中,軌排螺桿的錨固需要現(xiàn)場(chǎng)燒制硫磺錨固漿。本文主要介紹硫磺錨固漿燒制鍋爐的改進(jìn)設(shè)計(jì)及安裝.關(guān)鍵詞： 錨固漿 改進(jìn) 設(shè)計(jì) 安裝 概述 襄渝二線(成局)鐵路鋪架工程中，上場(chǎng)的作業(yè)線老式硫磺鍋爐設(shè)備狀況極差，爐體變形，其料口端采用滾輪支承，難以潤(rùn)滑，再加上高溫的工作環(huán)境，易發(fā)生缺油磨軸、輪的現(xiàn)象。使支承變形，從而影響動(dòng)力傳輸?shù)姆€(wěn)定，經(jīng)常打壞減速箱輸出軸。其爐體攪拌葉片是直形，進(jìn)出料困難。動(dòng)力傳輸為電機(jī)減速箱工作軸，均為硬性齒輪傳動(dòng)，不能緩和載荷沖擊，易損壞零部件。這些設(shè)計(jì)上缺陷，嚴(yán)重影響

2、了施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行，且使鍋爐的使用維修費(fèi)用很高。我們針對(duì)這些不足，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)：料口端設(shè)計(jì)為軸承式支承，采用油浸式潤(rùn)滑；爐體攪拌葉片改為弧形；動(dòng)力傳輸用硬性齒輪傳動(dòng)和具有中間撓性件的帶傳動(dòng)相結(jié)合，減少?zèng)_擊。該改進(jìn)后的鍋爐已投入使用，滿足施工工作的需要。設(shè)計(jì)及分析1 支承的改進(jìn)1.1支承工作環(huán)境承載較大，約700公斤力；運(yùn)動(dòng)頻繁，一天8小時(shí)不停正反轉(zhuǎn)；高溫，滾筒溫度在與之間；工作時(shí)灰塵較多，摻雜著水氣、氣態(tài)硫磺、氣態(tài)石蠟。1.2支承原狀 采用兩輪支承，輪與料口端滾筒滾動(dòng)摩擦；滾輪與滾輪軸直接配合，沒有銅套或是軸承，摩擦較大。設(shè)置的潤(rùn)滑槽如上圖所示，注潤(rùn)困難，且潤(rùn)滑油容易蒸發(fā)，潤(rùn)滑很難到位。這種

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是輪與軸，輪與滾筒之間的摩擦均比較大，在上述工作環(huán)境下，容易磨損滾輪軸、滾輪和滾筒，從而使整體結(jié)構(gòu)松懈變形，產(chǎn)生振動(dòng)導(dǎo)致憋住滾筒。在實(shí)際使用中，上述滾輪和滾輪軸需要經(jīng)常更換，滾輪在一個(gè)月之內(nèi)一般需要更換12次，滾輪軸在4個(gè)月左右也需要更換；而且發(fā)現(xiàn)電機(jī)和變速箱多次斷軸均是由這種支承的缺陷引起的。1.3改進(jìn)后的支承 采用軸承支承，六個(gè)軸承分布在料口端的同心圓上，其布局如上。六個(gè)軸承均勻受力，其受力分析如下： 水平受力平衡： y Fx = F1cos F3cos = 0 P垂直受力平衡： 滾筒 Fy = F2 + (F3 + F1)sin P = 0 x結(jié)合以上兩式 ,則有：F2 =

4、P2 F1sin 要求三根軸受力均勻，令F1 = F2 = F3 F F1 F2 F3代入上式，得出軸承與水平面夾角、軸承所受法向力F、總載重P三者之間的關(guān)系：P = F (1+ 2sin) 。在實(shí)際使用中，F(xiàn)、a均可變化選擇。我們使用的是a=，滾動(dòng)軸承46312GB29264，軸為A3鋼，D60mm。箱體用厚12mm的普通鋼板。初步估算，支承載重156KN，軸容許剪切力565.2KN。軸承與滾筒滾動(dòng)摩擦，軸承與軸過盈配合，固不易磨損滾筒和軸，使結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)固；三對(duì)軸承的布局設(shè)計(jì)，使軸承受力均勻、滾筒定位嚴(yán)謹(jǐn)，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而使動(dòng)力傳輸穩(wěn)定，減少斷軸故障的發(fā)生。支承箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使軸承得到了

5、很好的潤(rùn)滑，使支承結(jié)構(gòu)緊簇穩(wěn)固，有效的減少了有害灰塵氣體對(duì)軸承的侵害。支承的這些改進(jìn)，很好的解決了原支承設(shè)計(jì)上的缺陷。正式投入使用8個(gè)月以來，支撐、電機(jī)、變速箱未發(fā)生斷軸事故，滾筒、軸承磨損均在容許范圍之內(nèi)。2. 攪拌頁片的改進(jìn)本硫磺鍋爐的進(jìn)料口和出料口合二為一，而進(jìn)料動(dòng)作和出料動(dòng)作是相反的。原鍋爐采用直線型頁片（見下圖03），進(jìn)料容易出料難，出料能力只能達(dá)到三分之二，這影響了制漿工序，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。我們分析鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析頁片的運(yùn)動(dòng)空間及進(jìn)料和出料的動(dòng)力原因，經(jīng)過研究分析，以進(jìn)出料容易為目的，我們對(duì)頁片作出如下改進(jìn)：頁片為弧形曲面。安裝時(shí)，順時(shí)針進(jìn)料，逆時(shí)針出料。進(jìn)料旋轉(zhuǎn)時(shí)，頁片凹面產(chǎn)

6、生一軸向推力，使料進(jìn)入滾筒內(nèi)腔；出料旋轉(zhuǎn)時(shí)，頁片凸面產(chǎn)生一相反軸向推力，使料流出滾筒。取頁片上一點(diǎn)，以進(jìn)料為例（出料與進(jìn)料相似，只是受力的方向相反），其原理及受力分析如下： 該點(diǎn)所在平面(1)與水平面夾角為a,與垂直面(2)夾角為（a）在該點(diǎn)處的料受頁片力為F，自身重力P，考慮料與頁片的摩擦系數(shù)，則：進(jìn)料能力： Ft F P cosa 攪拌能力（圓周力）： Fx F cosa 離心力（法向力）： Fy F sina PFt ，F(xiàn)y決定進(jìn)出料能力，F(xiàn)x決定攪拌能力。設(shè)計(jì)時(shí)，要求在滾筒轉(zhuǎn)速一定的情況下，F(xiàn)t 、Fx 都盡可能的大，適當(dāng)控制Fy的大小。但是由上式可以看出，F(xiàn)x與a成反比，F(xiàn)y與a成正

7、比，F(xiàn)t與a也成正比，固合理選擇a的大小是關(guān)鍵。由于a的選擇與F的大小有關(guān)，F(xiàn)的大小又與滾筒大小及其轉(zhuǎn)速有關(guān)。結(jié)合以上分析，我們經(jīng)過調(diào)試后，將鍋爐頁片安裝角度a控制為，并在控制中加入凸輪控制器，控制進(jìn)出料以兩種轉(zhuǎn)速運(yùn)行。試運(yùn)轉(zhuǎn)驗(yàn)證，角度取比較合理，進(jìn)料容易，出料能力達(dá)到90以上。3. 動(dòng)力環(huán)節(jié)的改進(jìn)原先的動(dòng)力傳輸，直接使用電機(jī) 連接盤 變速箱 連接盤 工作軸，這種傳輸，全部使用齒輪傳動(dòng)，對(duì)結(jié)構(gòu)要求緊湊，安裝要求較高，而且不適合軸間距離較大的傳動(dòng)。而我們使用的硫磺鍋爐，其軸間距離較大，但是對(duì)傳動(dòng)效率及傳動(dòng)比無特殊要求，因移動(dòng)的工作性質(zhì)，要求拆卸及安裝簡(jiǎn)單。固原先的動(dòng)力傳輸環(huán)節(jié)利少弊多，我們結(jié)合實(shí)

8、際使用要求，在原先的齒輪傳輸環(huán)節(jié)中加入帶傳動(dòng)，即電機(jī) 帶傳動(dòng) 變速箱 工作軸（詳細(xì)見硫磺鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖），加入帶傳動(dòng)后，本動(dòng)力傳輸環(huán)節(jié)能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，安裝精度要求低，而且能過載保護(hù)，有效的解決了傳動(dòng)軸間距離較大的問題，便于拆卸和安裝。在本次改進(jìn)中還發(fā)現(xiàn)，使用這種傳動(dòng)使用比原傳動(dòng)經(jīng)濟(jì)，制造成本低，維修保養(yǎng)成本低。鍋爐整體安裝本次改進(jìn)后的鍋爐整體結(jié)構(gòu)草圖如下圖（圖04）。由于頁片的改進(jìn)，本鍋爐進(jìn)料容易，出料能力較強(qiáng)，能達(dá)到90以上。其集干燥和熔漿于一體，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。由于在滾筒內(nèi)熔漿，對(duì)制漿人員的健康保護(hù)，對(duì)環(huán)保有一定的能力。其動(dòng)力傳輸環(huán)節(jié)，平穩(wěn)、噪音小，再加上支承的改進(jìn)，鍋爐不易出故障，提高了設(shè)備的完好率。本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，而且制造成本、維護(hù)費(fèi)用比較低，在渝懷鋪架工程中，已投入正式使用，運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好。 (硫磺鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖)結(jié)束語 本改進(jìn)設(shè)計(jì)是在現(xiàn)場(chǎng)由施工人員,機(jī)修人員及技術(shù)人員共同努力下完成的。經(jīng)