摘要：根据水泥卸船机提升螺旋下部的旋转装置在实际现场应用中出现的问题，针对性的做了改进设计，并加工出替换的部件，解决了出现的问题并使设备一直保持良好的运转。 关键词：水泥卸船机；提升螺旋；旋转部件；耐磨材料 【分类号】：U653.928.1 1.水泥螺旋卸船机的简介 水泥螺旋卸船机是以无挠性牵引构件的水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及特制的取料装置为主要工作机构的卸船机械，它是一种高效连续型散货卸船机。该设备已成为目前众多码头水泥卸料的优先选用设备。 水泥螺旋卸船机主要由龙门架、转台、水平螺旋、垂直螺旋和旋转喂料器等部分组成。其最大优点是作业过程在密闭状态下进行，无粉尘污染，外型和重量比其它连续卸船机小。当螺旋卸船机工作时，旋转喂料器插入舱内料堆之中，反向旋转式取料装置一方面将物料供入垂直螺旋输送机中，另一方面又阻止物料因进入输送管后沿周向迅速加速所产生的离心力作用而被甩出。进入垂直螺旋输送机的物料经提升后通过卸料口被转载到水平螺旋输送机中，再经过下部螺旋输送机而转运到与码头上的其它设备中并进入水泥仓进行储存。目前我设计及使用的水泥卸船机外形示意图如下： 2.旋转装置的结构图及材料说明 卸船机上的水泥通过螺旋喂料头送入提升螺旋。而提升螺旋由于设备自身结构的问题，其下部必需设计旋转装置，如果不设计旋转装置，则运转过程中提升螺旋设备内部的螺旋叶片会与机壳进行刮碰，轻则造成壳体损坏，重则有可能引起严重的安全事故。 提升螺旋机在正常的工作情况下，喂料头将水泥通过强迫喂料的方式送入提升螺旋，而与喂料头组合在一起的旋转装置则一直深埋于水泥粉料之中，在此受到的挤压力相当的大。提升螺旋机的底部如果加设滚动轴承的话，正常成本预算情况下并没有较好的方式保证密封，而物料一旦进入滚动轴承内部，水泥将会与油脂结块从而造成轴承的损坏，进而使整机设备发生故障。所以该项目中提升螺旋的旋转装置抛弃轴承的设计方案，最终设计出如下图所示的结构。其中转轴的要求为用40Cr，热处理，表面粗糙度为0.6；轴套用45钢热处理，表面粗糙度为0.6，而且热处理硬度达到HB250～HB280，轴套与底盘采用紧配合。 3.旋转装置现场运行情况及问题分析 水泥螺旋输送机在现场安装完毕后，在码头备好了满载1000吨的水泥船，设备开始运行对水泥船上的水泥进行卸料，现场卸料时，本人在现场实地对设备的运行情况进行了测试，设备运转良好，卸料量约为100吨每小时，达到了设计的额定卸料量。根根现场工作的作息时间，业主对卸料时间做了自行调整，约两天后整船水泥卸完，设备运转良好。 一个月后，现场反应提升螺旋的抖动厉害而且噪音很大。现场人员将旋转装置拆下来后，发现轴套与转轴磨损都比较严重。转轴磨损约2mm.轴套磨损也更严重。公司重新加工一套部件将磨损部位进行更换，一个月后又出现了同样的情况，磨损情况并没有得到改善。 分析原因如下：1.轴与轴套车间加工时用火焰枪仅进行了简单的热处理，热处理不均匀，无法达到图纸的要求，从而导致工作面各部分受力能力不同。2.轴与轴套的表面粗造度仅进行了车加工，没有通过磨床磨制工艺，这也导致工作时表面磨损加快。3.由于现场的工作条件恶劣，轴与轴套间没有设置加油润滑装置，在工作状态下，工作表面温升增加，因为没有润滑油，无法减少轴与轴套间的磨擦，同时也无法以减少转动部件间的冷却及缓冲。4.现场用户使用时，没有按说明书的操做说明进行正确的操做，说明书要求喂料头在物料中工作时，不得强行侧向移动。用户在喂料头尚还在物料中工作时，强行侧向移动，导致受力过大，加快转动部分的磨损。 4.改进方案及改进后的使用情况 根据设备使用时在现场出现的这些问题，必须对问题进行分析并针对性的对转动部分做以改进。对用户重新现场使用培训后，用户可改正以前的错误操做方法，在以后的使用时对设备进行正确的操做。关于设备的润滑，根据现场的恶劣的使用条件和成本这两方面考虑，仍摒弃油润滑的方式。还是考虑提高转动部件的硬度及表面粗糙度，同时对原来的40Cr的材料考虑其它可替代的材料。 经过查询相关的资料，如果不采用钢而采用高强度陶瓷材料的话，也可以满足设计需要的条件。经过对各种材料的综合性能对比，最后选用氧化铝陶瓷，该材料有以下优点：1.耐磨性好：其硬度（HRA）≥84，其耐磨性能是高铬耐磨铸铁合金管件的10倍以上。采用5mm厚陶瓷，其实际耐磨使用寿命将相当于50mm厚耐磨铸钢。2. 耐腐蚀：选用不同的耐磨陶瓷材料，对不同的腐蚀介质具有优异的防腐性能，耐酸、碱、盐等强腐蚀介质和卤盐3. 耐高温性能好：耐磨陶瓷本身具有耐1200摄氏度以上的高温能力，通过合理设计和采用不同的复合方式，可以在-50℃至800℃湿度范围内长期运行。4.降低工程造价：耐磨陶瓷管件主要用于输送带颗粒的液固两相流物质以及腐蚀性介质，用于替代价格昂贵的不锈钢管、高铬铸钢管、硬质合金耐磨管，可直接降低工程造价，同时延长使用寿命。产品性价比高，可节省检修、更换材料的费用和时间。选用该材料加工的轴套应用于转动部件中，最大限度保留现场其它部件的可替换性，在结构方面进行了一定的调整。 旋转部件改动后的结构图如下： 改进后的使用情况：更换上改进后的转动部件后，设备运行平稳，设备转动部分基本听不到较响的噪音，至改造后运行至今半年，客户没有反馈设备运行不良信息，对设备运行情况进行售后跟踪，均反应情况良好。 5.结论 1. 改进后的旋转部件耐磨、燥音小、寿命长。 2. 改进的部件可与原老设备进行简单的更换，减少现场人工的劳运强度。 3. 在恶劣的工作条件下，能保持设备长时间的正常运行这也给客户减小成本的同时，也带来良好的经济效益。 4. 对类似工作条件下的其它的设备设计有很好的借鉴方案。 作者简介： 胡海伟，男，工程师，2001年毕业于武汉工业学院，本科。现就职于江苏三上机电制造股份有限公司任机械事业部技术部部长。
摘要：根据水泥卸船机提升螺旋下部的旋转装置在实际现场应用中出现的问题，针对性的做了改进设计，并加工出替换的部件，解决了出现的问题并使设备一直保持良好的运转。 关键词：水泥卸船机；提升螺旋；旋转部件；耐磨材料 【分类号】：U653.928.1 1.水泥螺旋卸船机的简介 水泥螺旋卸船机是以无挠性牵引构件的水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及特制的取料装置为主要工作机构的卸船机械，它是一种高效连续型散货卸船机。该设备已成为目前众多码头水泥卸料的优先选用设备。 水泥螺旋卸船机主要由龙门架、转台、水平螺旋、垂直螺旋和旋转喂料器等部分组成。其最大优点是作业过程在密闭状态下进行，无粉尘污染，外型和重量比其它连续卸船机小。当螺旋卸船机工作时，旋转喂料器插入舱内料堆之中，反向旋转式取料装置一方面将物料供入垂直螺旋输送机中，另一方面又阻止物料因进入输送管后沿周向迅速加速所产生的离心力作用而被甩出。进入垂直螺旋输送机的物料经提升后通过卸料口被转载到水平螺旋输送机中，再经过下部螺旋输送机而转运到与码头上的其它设备中并进入水泥仓进行储存。目前我设计及使用的水泥卸船机外形示意图如下： 2.旋转装置的结构图及材料说明 卸船机上的水泥通过螺旋喂料头送入提升螺旋。而提升螺旋由于设备自身结构的问题，其下部必需设计旋转装置，如果不设计旋转装置，则运转过程中提升螺旋设备内部的螺旋叶片会与机壳进行刮碰，轻则造成壳体损坏，重则有可能引起严重的安全事故。 提升螺旋机在正常的工作情况下，喂料头将水泥通过强迫喂料的方式送入提升螺旋，而与喂料头组合在一起的旋转装置则一直深埋于水泥粉料之中，在此受到的挤压力相当的大。提升螺旋机的底部如果加设滚动轴承的话，正常成本预算情况下并没有较好的方式保证密封，而物料一旦进入滚动轴承内部，水泥将会与油脂结块从而造成轴承的损坏，进而使整机设备发生故障。所以该项目中提升螺旋的旋转装置抛弃轴承的设计方案，最终设计出如下图所示的结构。其中转轴的要求为用40Cr，热处理，表面粗糙度为0.6；轴套用45钢热处理，表面粗糙度为0.6，而且热处理硬度达到HB250～HB280，轴套与底盘采用紧配合。 3.旋转装置现场运行情况及问题分析 水泥螺旋输送机在现场安装完毕后，在码头备好了满载1000吨的水泥船，设备开始运行对水泥船上的水泥进行卸料，现场卸料时，本人在现场实地对设备的运行情况进行了测试，设备运转良好，卸料量约为100吨每小时，达到了设计的额定卸料量。根根现场工作的作息时间，业主对卸料时间做了自行调整，约两天后整船水泥卸完，设备运转良好。 一个月后，现场反应提升螺旋的抖动厉害而且噪音很大。现场人员将旋转装置拆下来后，发现轴套与转轴磨损都比较严重。转轴磨损约2mm.轴套磨损也更严重。公司重新加工一套部件将磨损部位进行更换，一个月后又出现了同样的情况，磨损情况并没有得到改善。 分析原因如下：1.轴与轴套车间加工时用火焰枪仅进行了简单的热处理，热处理不均匀，无法达到图纸的要求，从而导致工作面各部分受力能力不同。2.轴与轴套的表面粗造度仅进行了车加工，没有通过磨床磨制工艺，这也导致工作时表面磨损加快。3.由于现场的工作条件恶劣，轴与轴套间没有设置加油润滑装置，在工作状态下，工作表面温升增加，因为没有润滑油，无法减少轴与轴套间的磨擦，同时也无法以减少转动部件间的冷却及缓冲。4.现场用户使用时，没有按说明书的操做说明进行正确的操做，说明书要求喂料头在物料中工作时，不得强行侧向移动。用户在喂料头尚还在物料中工作时，强行侧向移动，导致受力过大，加快转动部分的磨损。 4.改进方案及改进后的使用情况 根据设备使用时在现场出现的这些问题，必须对问题进行分析并针对性的对转动部分做以改进。对用户重新现场使用培训后，用户可改正以前的错误操做方法，在以后的使用时对设备进行正确的操做。关于设备的润滑，根据现场的恶劣的使用条件和成本这两方面考虑，仍摒弃油润滑的方式。还是考虑提高转动部件的硬度及表面粗糙度，同时对原来的40Cr的材料考虑其它可替代的材料。 经过查询相关的资料，如果不采用钢而采用高强度陶瓷材料的话，也可以满足设计需要的条件。经过对各种材料的综合性能对比，最后选用氧化铝陶瓷，该材料有以下优点：1.耐磨性好：其硬度（HRA）≥84，其耐磨性能是高铬耐磨铸铁合金管件的10倍以上。采用5mm厚陶瓷，其实际耐磨使用寿命将相当于50mm厚耐磨铸钢。2. 耐腐蚀：选用不同的耐磨陶瓷材料，对不同的腐蚀介质具有优异的防腐性能，耐酸、碱、盐等强腐蚀介质和卤盐3. 耐高温性能好：耐磨陶瓷本身具有耐1200摄氏度以上的高温能力，通过合理设计和采用不同的复合方式，可以在-50℃至800℃湿度范围内长期运行。4.降低工程造价：耐磨陶瓷管件主要用于输送带颗粒的液固两相流物质以及腐蚀性介质，用于替代价格昂贵的不锈钢管、高铬铸钢管、硬质合金耐磨管，可直接降低工程造价，同时延长使用寿命。产品性价比高，可节省检修、更换材料的费用和时间。选用该材料加工的轴套应用于转动部件中，最大限度保留现场其它部件的可替换性，在结构方面进行了一定的调整。 旋转部件改动后的结构图如下： 改进后的使用情况：更换上改进后的转动部件后，设备运行平稳，设备转动部分基本听不到较响的噪音，至改造后运行至今半年，客户没有反馈设备运行不良信息，对设备运行情况进行售后跟踪，均反应情况良好。 5.结论 1. 改进后的旋转部件耐磨、燥音小、寿命长。 2. 改进的部件可与原老设备进行简单的更换，减少现场人工的劳运强度。 3. 在恶劣的工作条件下，能保持设备长时间的正常运行这也给客户减小成本的同时，也带来良好的经济效益。 4. 对类似工作条件下的其它的设备设计有很好的借鉴方案。 作者简介： 胡海伟，男，工程师，2001年毕业于武汉工业学院，本科。现就职于江苏三上机电制造股份有限公司任机械事业部技术部部长。