干燥滚筒轴向窜动的原因和对策

摘要 ： 针对沥青混凝土拌和站干燥滚筒窜动的问题，指出正确调整托轮是保证其长期安全运转的关键。结合多年来的工作经验，从干燥滚筒静止状态和运动状态等多种情况分析了干燥滚筒窜动的原因，提出了控制干燥滚筒轴向窜动的两种措施，并对两种措施的优缺点做了对比。

沥青混凝土拌和站的干燥滚筒主要作用是供料的烘干和加温，作为沥青混凝土拌和站的一个重要部件，保证干燥滚筒长期安全运转是确保拌和站顺利生产的前提，而正确调整托轮是保证干燥滚筒长期安全运转的关键。调整托轮的目的如下：一、控制筒体的轴向窜动；二、维持干燥滚筒各部件中心线为一直线，三、使各支撑和各托轮轴承均衡承受载荷。通常以第一个为主，兼顾第二、三两个目的。正确地调整托轮，既可使干燥滚筒安全运转，又能减少滚圈、托轮及轴承的损伤，节省大量的维修费用。
一、干燥滚筒轴向窜动的原因
1、干燥滚筒静止时
筒体静止时的受力情况，如图1所示。

下滑力为
G2＝Qsinα
Q—该处支撑滚圈的支
点反力与支撑滚圈自重
之和。在托轮与支撑滚
圈两个接触平面上产
生的阻止下滑的摩擦力
为F=2fS=fQcosα/cos30°≈fQ/ cos30°  
式中 正压力 S=G1/2cos30°= Qcosα/2cos30°。一般sinα＝0.03～0.08，所以cosα≈1。当支撑滚圈与托轮接触表面为干摩擦时，f＝0.15～0.20，有润滑油时，f＝0.05～0.1。由此可见，一般情况下，F>>G2 。说明静止时，筒体不会下滑。根据这个道理，当干燥滚筒下滑极快，来不及采取其他措施时，可采用使电机紧急停车的办法来防止干燥滚筒继续下窜所造成的重大事故。
2、干燥滚筒运动时
运转时，干燥滚筒会在托轮支撑装置上往复游动，俗称窜动，以下分三种情况来分析窜动的原因。
（1）托轮与干燥滚筒轴线互相平行时，干燥滚筒会下窜。
在一台Φ2200×8000的新干燥滚筒上进行试验，全部托轮与干燥滚筒中心线平行安装。因为支撑滚圈和托轮的几何形状均为较理想的圆柱体，易保证两者为纯滚动。由油缸中测得使干燥滚筒向上的总推力为
Pt=1.2 Qsinα,则克服的摩擦力：F＝Pt－Qsinα＝0.2 Qsinα。将其代入F=2fS=fQcosα/cos30°≈fQ/ cos30°式，可获得当量摩擦系数
f'＝0.00606。此摩擦系数很小，且略大于滚动摩擦系数f＝0.005。由此可见，因干燥滚筒的轴向窜动速度很慢，所以其摩擦系数是以滚动为主、滑动为辅的当量摩擦系数。干燥滚筒下窜力为0.8 Qsinα，所以，平行安装时，易产生下窜。
（2）当托轮歪斜时，会使干燥滚筒上、下窜动。

如图2所示，两个托轮轴线对干燥滚筒中心线在同一方向扭斜微小角度β。因托轮和支撑滚圈的旋转轴线被固定了，则托轮和支撑滚圈接触处，托轮的圆周速度为V2。因V1和V2的方向不同，就在支撑滚圈上产生了轴向窜动，速度V1＝V2tgβ。在支撑滚圈和托轮之间的摩擦力的作用下，迫使干燥滚筒以V1的方向和大小窜动。利用这个原理，可根据干燥滚筒的回转方向和干燥滚筒需要窜动的方向来调整托轮的歪斜角度，已达到控制干燥滚筒窜动的目的，这就是歪斜托轮调整法。
（3）不改变托轮的歪斜情况时，干燥滚筒仍发生往复窜动。
从力学基本原理可知，在某一瞬间，干燥滚筒不发生轴向窜动，则表明在该瞬间，各处托轮产生的净向上的摩擦力（扣去向下的摩擦阻力）与重力的轴向分力G2之间处于暂时的平衡状态。一旦这个相对平衡状态遭到破坏，干燥滚筒就要发生窜动。由此可知，当托轮的歪斜情况不变时，由于托轮与支撑滚圈接触表面之间的摩擦力发生变化，才会破坏暂时平衡，引起干燥滚筒窜动。
摩擦力等于正压力乘摩擦系数，托轮与支撑滚圈接触表面间的摩擦系数是随着接触表面的磨损情况、润滑状态、转速快慢和风、水、尘土等不同而频繁变化的。同时，由于干燥滚筒的制作工艺、气温的改变以及基础下沉不均等，也会影响筒体的轴线，从而使各个托轮上正压力的数值发生变化。这些因素随时都会引起摩擦力的变化，破坏干燥滚筒的相对平衡，引起筒体窜动。利用这个原理来控制干燥滚筒的窜动方向，成为油调整法。
二、 控制干燥滚筒轴向窜动的措施
1、油调整法
在运转中，只要调整好支撑滚圈与托轮间的摩擦系数就能控制住筒体的轴向窜动。目前常在支撑滚圈和托轮接触表面上，浇以不同粘度的润滑油来控制其窜动，这是行之有效的方法。
调整步骤是：首先必须判断出欲加润滑油的哪个托轮所受反力的大小以及它是推动干燥滚筒上窜还是下窜，然后决定加什么油，以增大摩擦系数，促使筒体上窜；反之亦然。
根据某处支撑滚圈和托轮接触表面的光亮程度来估计托轮反力的大小。托轮和支撑滚圈接触表面发亮，说明受力大；发乌说明受力较小；有锈受力小。
上述方法只是一种经验判断方法，还不能做到精确定量的程度。
2、歪斜托轮调整法
油调整法操作简单，效果明显，应优先采用。但有时干燥滚筒运转不正常，如托轮发烫、发叫，此时需要减轻这处的负荷；有时干燥滚筒窜动力过大，用油调整法不能奏效，可采用歪斜托轮调整法。
首先根据干燥滚筒的回转方向和托轮轴端的间隙来确定各个托轮的目前歪斜方向，然后依据干燥滚筒窜动的现状来确定调整哪个托轮及其歪斜方向，可作多方案进行比较，择优执行。在调整中，应尽可能避免产生大、小八字。如图3（a）所示，两托轮歪斜形成的八字为大八字；如图3（b）所示，两托轮歪斜形成的八字为小八字。它们形成的窜动力互相抵消一部分，对控制干燥滚筒窜动作用不大。同时既加剧了支撑滚圈、托轮之间的摩擦，又消耗了有用功。

歪斜托轮调整法效果明显，但人工调节调整螺栓，劳动强度大。
参考文献:
[1] 许林发，《建筑材料机械设计》 武汉工业大学出版社，1994年3月。
[2] 何挺继，朱文天，《筑路机械手册》 人民交通出版社，1998年。
[3] 孙恒，《机械原理》 高等教育出版社，1986年

潍坊市路桥中心筑路机械厂    田砚军