林玉光 潘国文 莫计松 隆盛康

【摘 要】料浆搅拌是水泥生产线中的重要环节之一。文章针对广西鱼峰水泥股份有限公司1#生产线料浆大池搅拌装置存在的问题，提出具有针对性的改造方案，包括实心胎行走轮、挂胶配方、辅助行走轮、钢结构行走轮、花纹板路面等改造，最终找到理想的改造方案，实现提高行走轮的使用寿命和降低维修成本的目标。该改造方案效果良好，对同行具有借鉴意义。

【关键词】料浆大池行走轮改造;行走轮;花纹板;使用寿命

【中图分类号】TQ172 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）12-0041-03

料浆池是一种存放生料浆的设施，应用于水泥行业，生料浆是由石灰石、砂岩、铁粉等材料加水后经过原料磨系统研磨所得，生料浆通过料浆池的搅拌装置和风管均匀搅拌，用于熟料煅烧。广西鱼峰水泥股份有限公司（简称鱼峰公司）1#生产线为半干法2 500 t/d水泥熟料生产线，料浆搅拌系统为2座φ25 m×6 m深的料浆大池，各有1套搅拌机，其中搅拌机主要由内圈中心轨道，外圈混凝土行走路面，3个搅拌风翅，外圈主、被动行走轮，内圈行走轮，行走框架，耙齿耙架，风管等组成（如图1所示）。主要工作原理：生料浆进入搅拌池后，搅拌机通过料浆大池中心轨道，由外轨道主动轮（通过电机和减速机）带动整个搅拌机围绕中心柱转动，其中在搅拌机框架上有3套相互独立的旋转吹风搅拌风翅，均匀搅拌料浆;在搅拌机底部拖着一排耙齿，防止料浆沉淀。

1 生产基本情况

1.1 主要经过

搅拌机主要由主动轮带动整个搅拌机转动，其主动轮主要采用挂胶行走轮行走在外圈混凝土路面上，以此带动整个搅拌机围绕中心柱转动，因为整个搅拌车架重量达10 t以上，所以对行走轮挂胶质量要求非常高。公司自2018年起由于原军工厂不再承接大池行走轮的挂胶业务，因此与其他多个厂家合作挂胶业务，极大地缩短大池行走轮的使用寿命，平均使用寿命由原来的3个月下降至10 d左右，不仅严重影响生产配料，增大了维修人员的工作量，而且增加了生产成本（行走轮挂胶配件成本每年上升35万元）。

1.2 存在主要问题

行走轮频繁脱胶，导致搅拌机卡死转不动或者光轮打滑走不动，影响料浆搅拌质量，增加维修成本、人力成本，严重影响生产。

2 原因分析

2.1 配件质量不高

导致料浆大池行走轮脱胶的直接原因是配件质量不高。主动轮主要是由轮毂和轮毂外侧挂一层胶组成，平时配件主要是将轮毂提供给厂家，由厂家进行挂胶，然而挂胶配方直接影响配件质量和使用寿命，行走轮频繁脱胶主要是因为挂胶的质量不够好，无法承受搅拌机负荷。

2.2 受力不均匀

在设计搅拌机时，中心辊道处比外侧轨道略低，使搅拌机在转动过程中出现一定的向心力，从而保证搅拌机不会出现平移脱轨等现象。但是，主动轮较宽（500 mm），主动轮胶面有斜度，在安装过程中如果稍微不注意调整垫片，就会导致行走轮接触面不好，容易造成行走轮外侧或者内侧受力过大，从而导致脱胶。

2.3 负载过重

搅拌机重，料浆稠度高，阻力大，池底沉淀结泥多，同时耙齿、爬架结泥量大，加重搅拌机负载。

3 主要改造方案

该主动轮自2018年开始频繁脱胶，已困扰生产良久，机械、工艺技术人员经过长时间的攻关和摸索，采取多种技术改造措施，改造方案如下。

3.1 更换挂胶配方

2018年自原工厂不再承接大池行走轮的挂胶业务后，鱼峰公司先后使用某新厂家的4套行走轮挂胶配件，均达不到使用寿命（短则几天，长则十几天）。经沟通，厂家虽改良配方，但均达不到使用要求。因為搅拌池行走轮挂胶技术要求高（抗拉性能>300 kg/cm3，邵氏硬度>90，承受压力10 t，承受扭矩9 000 N·m），所以在挂胶技术上很难一次性满足使用要求。之后经过与多个厂家研发并试用，到2020年4月所研发的新配方已经满足从动轮使用要求，但是主动轮仍无法满足使用要求，主动轮平均使用寿命仍然为10 d左右，甚至1 d就出现损坏，仍然无法解决问题。

3.2 行走结构改造，增加辅助行走轮

在进行挂胶配方合作的同时，对搅拌机行走结构也进行改良。经过分析讨论，认为主动轮频繁脱胶，除了挂胶配方质量问题，行走大车太重也是一个问题，设计人员考虑采取减少行走大车的重量或者分担主动轮的重量，以延长该主动轮的使用寿命。对此，在主动轮和从动轮之间新增一组辅助被动轮，以减轻主动轮的承载力。但是，新增辅助被动轮刚加上未到1 d就出现断裂。该方案也不可行。

3.3 行走主动轮增加变频器、多级调速

行走结构改造，增加辅助行走轮方案失败后，在搅拌机主动轮电机上增加了变频器，以达到缓启动同时调节运转速度的目的，在多次不同速度的情况下进行实验，但仍无效果。

3.4 实心胎行走轮改造

在行走轮挂胶配方改良研发效果不佳后，2020年4月份转换思路，对行走轮进行改造。由于目前实心胎使用技术成熟、承载能力强，因此实心胎广泛应用于防爆车、反恐车、工程车辆、林业机械等特殊车辆，其特点是适用在低速行驶的高负荷车辆或机械上，搅拌池符合低速高负荷运转，以此为据，把挂胶行走轮改造为实心胎行走轮，设计主动轮轮毂、轴孔，让轮毂与两个实心胎进行装配（如图2所示）[1]。实心胎行走轮改造完后，于2020年7月13日投入使用（如图3所示），前后一共使用了4套实心胎行走轮，平均使用寿命为28 d，相对之前挂胶行走轮虽然进步不大，但是极大地改善了之前频繁更换的局面。这只是权宜之计，无法真正解决问题。

3.5 行走轮与行走路面花纹板改造

通过观察和分析发现，主动轮脱胶后，其钢结构光轮在混凝土路面进行行走时会出现打滑现象，初步分析造成打滑现象的原因主要有以下几点：①光轮与混凝土接触面摩擦力不足。②光轮在混凝土路面上行走会破坏混凝土路面，同时产生大量细沙，使得光轮与路面摩擦，造成打滑。针对此现象，技术人员经过分析认为，在相同的压力作用下光轮在花纹板上行走的摩擦力远比在水泥土路面上大，同时花纹板相对混凝土路面更耐磨，也不会产生细沙，可以很好地解决光轮打滑的问题[2]。于是，采用花纹板铺在原来的混凝土路面上，通过膨胀螺钉固定铁板，行走轮采用钢结构主动轮（不挂胶）。2020年8月14日，鱼峰公司对1#生产线2#大池行走路面进行铺花纹板改造（如图4所示），改造后的主动轮（不挂胶钢轮）于2020年9月1日更换，使用至2021年1月22日，共142 d，均正常运行。改造后的效果如图5所示。技术改造取得突破性进展，降低了维修量和维修成本。

4 采取措施后的效果

经过长达近3年的时间攻关和摸索，最终采取在2#大池行走路面上铺花纹板的方案，主动轮使用以前脱胶的钢结构行走轮，通过试验，改造后该行走轮使用寿命达到142 d，效果显著。

（1）节约配件成本，一套花纹板材料费为24 433元，使用周期约为1年，钢结构行走轮因地制宜使用旧的脱胶行走轮（约142 d），然而挂胶行走轮每挂一次胶约15 000元，平均使用寿命约10 d。

（2）节约人工成本。改造前更换2套行走轮，需要使用20 t汽车吊1台，维修人员3人，时长4 h，每周1次，浪费了大量人力、物力。

（3）保证料浆搅拌质量稳定性。改造前主动轮频繁脱胶，造成搅拌机开停频繁，影响料浆搅拌质量，对回转窑的煅烧带来不利的影响。

（4）减少搅拌机其他设备（如中心柱行走轮、中心轴瓦、行走轮减速机、电机、传动链条等）的故障率。改造前主动轮在行走过程中突然脱胶卡死，整个搅拌机在惯性的作用下导致减速机齿轮崩齿、轴承损坏、中心轴瓦变形、中心行走轮偏离轨道等一系列问题，经过改造后有效解决了以上问题。

（5）提高设备安全性能，改造前每天都有人上搅拌机取样、巡检、作业等，但是存在搅拌机突然卡死的危害。改造后，搅拌机不再出现突然卡死现象，极大地提高了设备使用安全性能。

5 建议

对料浆大池行走路面及行走轮进行改造后，除了保证花纹板的质量，正确使用与科学维护是使设备始终处于良好状态，提高花纹板和行走轮寿命的有效途径。如果使用操作和维护不当，会加快花纹板和行走轮的磨损速度，导致花纹板和行走轮使用寿命大幅度下降。因此，改造后行走路面花纹板和行走轮在日常使用与维护中要注意以下几点。

5.1 每年清理大池底部积泥

在料浆大池日常使用中，随着使用时间的积累，料浆大池底部沉淀的积泥会越垒越高，积累到一定程度后将会加重搅拌机的负载，导致搅拌机卡死或加快花纹板和行走轮磨损速度，因此建议每年清理大池底部积泥1次。

5.2 安装行走花纹板时留间隙

在行走路面花纹板安装过程中，要充分考虑花纹板的受力情况。由于行走大车很重，所以在安装行走花纹板时，在两块花纹板对接的接头处要留有约5 mm的间隙，防止花纹板在行走轮摩擦力的相互作用下，两块花纹板相互挤压，导致花纹板变形、拱起而影响使用寿命。

5.3 调整好主动轮垫片

搅拌机在设计时，中心轨道比外侧轨道略低，使搅拌机在转动过程中有一定的向心力，从而保证搅拌机不会出现平移脱轨等现象，但是行走路面改造为花纹板后为水平面，因此在安装行走轮时，应尽量使行走轮的中心线平行于内外轨道的连线，保证行走轮受力均匀;如果偏差太大，内侧或者外侧受力过大，将会使轮子重力单边碾压花纹，不仅加快单边花纹板上花纹的磨损速度，也会使花纹板受力过大而发生变形翘起来，从而影响花纹板使用寿命。因此，调整主动轮的垫片很关键。

5.4 改进主动轮材质

搅拌机旧行走轮材质为铸铁，耐磨性能差、易磨损，当花纹板和行走轮都磨损到极限时，不能在铸铁材质的行走轮上进行纹路堆焊。因此，将行走轮材质改为45号钢，使用效果会更好，材质和花纹板相当，不会造成花纹板和行走轮快速磨损，而且当行走轮和花纹板磨损很严重时，仍然可以在行走轮上面堆焊花纹继续使用，延长花纹板和行走轮的使用寿命，减少更换花纹板和维修行走轮的频率。

6 结语

鱼峰公司料浆大池行走花纹板技术改造后运行效果好，并已推广至另一套料浆大池改造使用，目前料浆搅拌质量稳定，行走轮运转平稳、使用寿命达6个月以上，整个系统运行正常，技术改造取得了良好的效果。

（1）有效解决了行走轮频繁脱胶而影响料浆大池搅拌质量的问题，提高了煤粉燃烧效率，使得熟料烧锻质量得到更好的保证。

（2）为鱼峰公司节约配件成本、人工成本，同时极大地减少维修人员的工作量，让维修人员有更多的精力用于维护公司其他设备，为公司的正常生产提供保障。

料浆大池行走轮脱胶问题困扰生产良久，从2018年开始经过长期的探索和一系列改造后，最终找到了理想的改造方案，使行走輪平均使用寿命从10 d提升至142 d，大幅度地降低了维修成本、人力成本。

参 考 文 献

[1]《机械设计手册》联合编写组.机械设计手册（上册）[M].第2版.北京：化学工业出版社，1987.

[2]陈冠国.机械设备维修[M].第2版.北京：机械工业出版社，2005.